数据通信与网络技术PPT课件(共10章)第3章-网络传输介质及设备

第第3章章网络传输介质及设备网络传输介质及设备2本章提要本章提要有线传输介质有线传输介质无无线传输介质线传输介质（重点）（重点）网络设备网络设备（重点）（重点）33.1有线传输介质有线传输介质有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连接部分，它能将信号从一方传输到另理连接部分，它能将信号从一方传输到另一方一方。有线传输介质有线传输介质：双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆光纤光纤双绞线双绞线和同轴电缆传输电信号，光纤传输光信号。和同轴电缆传输电信号，光纤传输光信号。41.双绞线双绞线双绞线（双绞线（TwistedPairCable）是综合布线工程中最常）是综合布线工程中最常用的传输介质，双绞线有用的传输介质，双绞线有8芯，由绞合在一起的芯，由绞合在一起的4对绝对绝缘导线组成，如图缘导线组成，如图3-1所示。导线之间的绞合减少了导所示。导线之间的绞合减少了导线相互之间的电磁干扰，并具有抗外界电磁干扰的能线相互之间的电磁干扰，并具有抗外界电磁干扰的能力。力。51.双绞线双绞线双绞线主要是用来传输模拟信号，但同样适用于数字双绞线主要是用来传输模拟信号，但同样适用于数字信号的传输，其带宽决定于铜线的直径和传输距离。信号的传输，其带宽决定于铜线的直径和传输距离。但是许多情况下，几千米范围内的传输速率可以达到但是许多情况下，几千米范围内的传输速率可以达到几兆比特每秒。由于其性能较好且价格便宜，双绞线几兆比特每秒。由于其性能较好且价格便宜，双绞线得到广泛应用。得到广泛应用。6（1）按照按照有无屏蔽层有无屏蔽层分分双绞线分为屏蔽双绞线（双绞线分为屏蔽双绞线（STP，ShieldedTwistedPair）非非屏蔽双绞线（屏蔽双绞线（UTP，UnshieldedTwistedPair）。）。1.双绞线双绞线分类分类STP：以铝箔屏蔽以减少以铝箔屏蔽以减少干扰和串音干扰和串音UTP：3类、类、5类、类、6类等类等（16M、155M、200M）双绞线外没有任何附加屏蔽双绞线外没有任何附加屏蔽7（2）按照频率和信噪比按照频率和信噪比分分双绞线双绞线常见的有三类线、五类线、超五类线和六类线，前者线径常见的有三类线、五类线、超五类线和六类线，前者线径细细而而后者线茎后者线茎粗粗三类线（三类线（CAT3）：传输：传输频率频率16MHz，最高传输速率为，最高传输速率为10Mbps，主要应用于语音、，主要应用于语音、10Mb/s以太网（以太网（10Base-T）和）和4Mb/s令牌环，最大网段长度为令牌环，最大网段长度为100m，采用，采用RJ形式的连接器，已淡形式的连接器，已淡出市场。出市场。五类线（五类线（CAT5）：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，线缆最高频率）：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，线缆最高频率带宽为带宽为100MHz，最高传输率为，最高传输率为100Mbps，用于语音传输和最高传输速率为，用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据的数据传输，主要用于传输，主要用于100Base-T和和1000Base-T网络，最大网段长为网络，最大网段长为100m，采用，采用RJ形式的连接器。形式的连接器。这是最常见的以太网电缆这是最常见的以太网电缆。超五类线（超五类线（CAT5e）：具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减串扰比（）：具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减串扰比（ACR）和信噪）和信噪比、更小的时延误差，性能得到很大提高。主要用于千兆位以太网（比、更小的时延误差，性能得到很大提高。主要用于千兆位以太网（1000Mbps）。）。六类线（六类线（CAT6）：传输频率为）：传输频率为1250MHz，六类布线系统在，六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比时综合衰减串扰比（PS-ACR）应该有较大的余量，它提供两倍于超五类的带宽。）应该有较大的余量，它提供两倍于超五类的带宽。1.双绞线双绞线分类分类8EIA/TIA配线标准配线标准标准EIA/TIA568A的线序为：白/绿、绿、白/橙、蓝、白/蓝、橙、白/棕、棕。标准EIA/TIA568B的排线顺序为：白/橙、橙、白/绿、蓝、白/蓝、绿、白/棕、棕，根据一根线缆两端执行的标准是否一致，双绞线可分为直连网线（两端线序标准一致）和交叉网线（两端线序标准不一致）。1.双绞线双绞线9双绞线端接一般采用RJ-45水晶头、AMP模块或直接连接在配线架上。双绞线RJ-45端接一般采用568B标准或者568A标准。双绞线的AMP模块接法，也分为568A和568B标准，按照模块上颜色标准压线即可。一般也按568B标准打线连接。1.双绞线双绞线10双绞线在配线架上的接法按配线架说明书要求，按序压线即可。双绞线在配线架上的接法按配线架说明书要求，按序压线即可。1.双绞线双绞线11双绞线端接线操作使用的工具一般有打线钳和压线钳。打线钳用于在AMP模块或配线架上使用，压线钳一般用于RJ-45水晶头端接。1.双绞线双绞线12同轴电缆(CoaxialCable)由内、外两部分同轴线的导体组成，所以称为同轴电缆。在同轴电缆中，内导体是一根导线，外导体是圆柱面，两者之间有填充物，外导体能够屏蔽外界电磁场对内导体中信号的干扰。同轴电缆的这种结构使它具有更宽的带宽和极好的噪声抑制特性，比双绞线的屏蔽性要更好，因此在更高速度上可以传输得更远。1km的同轴电缆可以达到12Gb/s的数据传输速率。2.同轴电缆同轴电缆13同轴电缆可分为两种基本类型，即基带（Baseband）同轴电缆和宽带（Broadband）同轴电缆。基带同轴电缆其屏蔽线是用铜做成的网状的，特征阻抗为50。这种电缆用来直接传输离散变化的数字信号，常用型号为RG-8、RG-58等。传输速率一般为10Mbit/s。这种电缆按直径又可分为细同轴电缆（直径为0.5mm，简称细缆）和粗同轴电缆（直径为10mm，简称粗缆），如图3-9和图3-10所示。10Base5使用粗同轴电缆，最大网段长度为500m；10Base2使用细同轴电缆，最大网段长度为185m。2.同轴电缆同轴电缆粗缆图细缆14同轴电缆的优点同轴电缆的优点：可以在相对长的无中继器的线路上支持高带宽通信缺点缺点：一是体积大，细缆的直径就有3/8英寸粗（0.9525cm），要占用电缆管道的大量空间；二是不能承受缠结、压力和严重的弯曲，这些都会损坏电缆结构，阻止信号的传输；最后就是成本高，而所有这些缺点正是双绞线能克服的，因此在现在的局域网环境中，基本已被基于双绞线的以太网物理层规范所取代。2.同轴电缆同轴电缆15其他常用的电缆有大对数通信电缆、小对数通信电缆和电梯电缆大对数通信电缆、小对数通信电缆和电梯电缆等。大对数通信电缆大对数通信电缆通常用于室外通讯主接线箱，一般对数数百户。小对数电缆小对数电缆通常用于室外通讯分接线箱/或建筑物内楼层分线箱，一般支持数十户。电梯电缆电梯电缆用于随电梯行走的电视监控专用线材，内含视频线、电源线、钢丝。2.同轴电缆同轴电缆大对数通信电缆 小对数通信电缆 电梯电缆16光纤光纤具有传输距离远、传输带宽高、传输速率快、抗干扰能力强等优点。由纯石英玻璃制成的，纤芯外面包围着一层折射率比纤芯低的包层，包层外是塑料护套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。光纤的传输速率可达100Gb/s。多条光纤组成的传输线就是通常人们说的光缆光缆。用于计算机网络中的光缆一般由偶数条光纤组成。目前光缆在数据传输中是最佳的传输介质，适应目前网络对远距离传输和大容量宽带信号的传输要求。3.光纤光纤173.光纤光纤 多模多模 MMFMMF 输入电信号输入电信号输出电信号输出电信号单模单模 SMFSMF 波长波长:1300,1550 nm:1300,1550 nm波长波长 :850,1300nm:850,1300nmh2h2h1h1芯芯/封套特性封套特性h1h1h2h2光纤的直径减小到一个光波波长多束光线以不同的反射角传播多束光线以不同的反射角传播单束光线沿直线传播单束光线沿直线传播按照光纤传输的模式数量分类，可以将光纤的种类分为多模光纤和按照光纤传输的模式数量分类，可以将光纤的种类分为多模光纤和单模光纤。单模光纤。183.2 无无线传输介质线传输介质无线传输无线传输可以在自由空间利用电磁波发送和接收信号进行通信，不需要架设、敷埋电缆、光纤等。地球上的大气层为大部分无线传输提供了物理通道，就是常说的无线传输介质无线传输介质。无线传输所使用的频段很广，人们现在已经利用了好几个波段进行通信。常用的有：l 无线电波无线电波l 微波和卫星微波和卫星l 红外线红外线l 激光激光191.无无线线电波电波无线电波是电磁波的一部分，它指的是频率在0300MHz的电磁波。在这段频率内被人为地划分为几个不同的波段，对应于不同的波段有着不同的用途，各波段传播的方式各不相同，长波和超长波因为波长很长（超过1000m），所以以地波的方式进行传播的；中波的波长在百米级，以天波和地波两种方式进行传播；短波和超短波以天波方式进行传播。但在无线电波的这一频段内很少用来进行数据传输，主要有两个原因：一是因为它们的带宽有限，所传输的数据量有限；另一个是因为此频段开发较早。大部分频段已经被占用，可利用频段较少。202.微波和卫星微波和卫星l两个地面站之间传送l距离：50-100km地球地球地面站之间的直视线路地面站之间的直视线路 微波传送塔微波传送塔地面微波地面微波21地球同步卫星地球同步卫星l与地面站相对固定位置l使用3个卫星覆盖全球l传输延迟时间长22,30022,300公里公里地球地球2.微波和卫星微波和卫星22波长介于微波与可见光之间的电磁波。红外线可分为三部分：近红外线，波长在(0.75-1)(2.5-3)m之间；中红外线，波长在(2.5-3)(25-40)m之间；远红外线，波长在(25-40)1500m之间。很强的方向性，都是沿直线传播的，常被广泛用于短距离通信。3.红外线红外线电磁辐射频谱图23激光束也可以用于在空中传输数据。和微波通信相似，至少要有两个激光站组成，每个站点都拥有发送信息和接受信息的能力。激光设备通常是安装在高山上的铁塔上，并且天线相互对应。由于激光束能在很长的距离上得以聚焦，因此激光的传输距离很远，能传输几十公里。激光技术与红外线技术类似，因为它也需要无障碍的直线传播。任何阻挡激光束的人或物都会阻碍正常的传输。激光束不能穿过建筑物和山脉，但可以穿透云层。4.激光激光243.3网络设备网络设备网络通信除了有通信介质外，还需要有通信设备网络通信除了有通信介质外，还需要有通信设备的支持的支持。常见。常见的通信设备的通信设备有有：网卡网卡集线器集线器网桥网桥交换机交换机路由器路由器网关网关251.网卡网卡“网卡网卡”是局域网中最基本的部件之一。每块网卡都有一个唯一的网络节点地址，也称之为MAC地址，全球唯一。网卡工作在数据链路层，是局域网中连接计算机和传输介质的接口。261.网卡网卡主要功能主要功能数据的封装与解封。发送时将网络层传递来的数据加上首部和尾部，成为以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交网络层。链路管理。主要是通过CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，带冲突检测的载波监听多路访问）协议来实现。数据编码与译码。即曼彻斯特编码与译码。其中曼彻斯特码，又称数字双向码、分相码或相位编码(PE)，是一种常用的的二元码线路编码方式之一，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。271.网卡网卡分类分类按工作方式分：半双工和全双工方式。按工作对象方式分：工作站普通网卡和服务器专用网卡。按总线类型分：ISA网卡、EISA网卡和PCI网卡。按接口类型分：BNC接口、AUI接口、RJ-45接口以及光纤接口。按传输速率分：10Mbit/s网卡、100Mbit/s网卡、10/100Mbit/s自适应网卡、1000Mbit/s网卡及万兆网卡。282.集线器集线器集线器集线