网络传输介质

Ch4网络传输介质2020年3月11日1网络传输介质的特性物理特性：介质物理结构的描述传输特性：允许使用的信号类型、调制技术、传输容量和信号频率范围等连通特性：允许点-点连接或多点连接（共享介质连接）地理范围：最大的传输距离抗干扰性：噪声干扰对数据传输的影响能力相对价格：相关器件、安装、维护等费用其他特性……2020年3月11日2网络传输介质的选择选择网络传输介质需考虑很多相关的因素谁确定网络传输介质的选用？何时确定？选择网络传输介质应考虑的主要因素计算机网络的拓扑结构计算机网络的规模、节点之间的距离联网设备和联网计算机提供的接口类型期望的网络性能和付出的代价……2020年3月11日3网络传输介质的使用网络传输介质的铺设根据网络建设和使用者的不同需求，不同类型的传输介质可能会采用不同的铺设方式如何把设备和网络传输介质连接起来？需要根据不同的传输介质类型和设备提供的接口类型选用不同的连接接头或连接方式网络传输介质的维护与监控网络传输介质的安全性问题2020年3月11日4网络传输介质的种类2020年3月11日5传输介质有线介质同轴电缆双绞线光纤光缆无线介质无线电波微波红外线激光同轴电缆概述同轴电缆的发展历史和现状最初是为长距离传输模拟信号而设计最早期的局域网技术采用基带传输技术的同轴电缆现在主要应用领域仍然是模拟信号的传输同轴电缆的主要应用领域和适用的拓扑结构模拟信号传输——点对点结构局域网络通信——共享介质的总线结构同轴电缆适用的信号和传输技术模拟信号传输——模拟信号——基带传输/频带传输局域网络通信——数字信号——基带传输缘何称为同轴电缆CoaxialCable？根据同轴电缆的组成结构而命名2020年3月11日6同轴电缆的结构2020年3月11日7同轴电缆的分类根据电缆频带的不同分类基带同轴电缆——基带传输技术（模拟/数字信号，用于计算机网络时为数字信号，阻抗为50欧姆。）——根据电缆直径不同分为两种。•粗同轴电缆（粗缆）——内芯导体直径为1/2英寸[用于10Base-5以太网]•细同轴电缆（细缆）——内芯导体直径为1/4英寸[用于10Base-2以太网]宽带同轴电缆——又称射频电缆，频带传输技术（模拟信号，采用频带复用技术在一条电缆中同时传输多路模拟信号，主要用于有线电视系统等领域，阻抗为75欧姆。）2020年3月11日8粗缆最早的以太网Ethernet技术采用粗同轴电缆作为共享传输介质，目前已经淘汰。粗缆的阻抗为50欧姆，电缆标准代号为RG-8/RG-11,无中继时最大传输距离为500米，应用于10BASE-5物理层标准。粗缆的安装和使用相对困难，成本较高，但达到的网络传输性能比细缆好，适用于规模较大的局域网。2020年3月11日910Base-5粗缆网2020年3月11日10•50欧姆粗缆•收发器、收发电缆•AUI接口、终结电阻•500m、2500m•5个网段、4个中继器•每网段最大节点数100个•最小间距2.5m、10Mbps细缆细缆是在粗缆网络构建与使用过程中产生的一系列“麻烦”问题的基础上进行改进和演变而形成的新型传输介质。细缆的阻抗为50欧姆，电缆标准代号为RG-58，无中继时的最大传输距离为185米（约等于200米），主要应用于10BASE-2物理层标准。细缆的安装和使用相对容易，组网成本较低，但达到的网络传输性能比粗缆差，但能很好满足大多数场合的需要，适用于规模较小的局域网，在计算机网络发展历史中有重要地位。2020年3月11日1110Base-2细缆网2020年3月11日12•50欧姆粗缆•BNCT型/桶型连接器•BNC接口、终结电阻•185m、925m•5个网段、4个中继器•每网段最大节点数30个•最小间距0.5m、10Mbps使用细缆组网2020年3月11日13双绞线概述双绞线的发展历史和现状最初是为语音通信而设计的传输介质现在应用于近距离通信的高速局域网双绞线的主要应用领域和适用的拓扑结构语音通信领域——点对点结构局域网络通信——点对点结构或共享介质双绞线适用的信号和传输技术语音通信领域——模拟信号——基带传输局域网络通信——数字信号——基带传输缘何称为双绞线TwistedPairCable？两根平行的传输介质在传输信号的过程中有明显的天线效应，既可以发射传输的信号，也容易受外界干扰信号的影响。两根（一对）线按一定密度绞合在一起可显著地降低天线效应，绞合密度应根据传输信号频率（即数据传输速率）来确定。2020年3月11日14双绞线的分类按是否进行屏蔽划分UTP：UnshieldedTwisted-Pair非屏蔽双绞线STP：ShieldedTwisted-Pair屏蔽双绞线•FTP：FoilTwisted-Pair单层整体屏蔽双绞线2020年3月11日15STP屏蔽双绞线[ShieldedTwisted-Pair]的屏蔽层可以有效减小辐射，但并不能完全消除辐射。屏蔽双绞线价格相对较高，安装比非屏蔽双绞线困难。由于有屏蔽层，电缆硬度大，不易弯曲。类似于同轴电缆，屏蔽层必须专门处理，必须配有支持屏蔽功能的特殊连结器和相应的安装技术。STP/FTP具有较高的传输速率，5类线在100米内可达到155Mbps，而同类UTP仅达到100Mbps。仅在特定应用领域或物理安全性等要求较高时才采用STP或FTP。2020年3月11日16STP的结构2020年3月11日17UTP无屏蔽外套直径小，节省所占用的空间。重量轻，易弯曲，易安装。将串扰减至最小或加以消除。具有较好的阻燃性。具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。线缆成本和安装维护成本均较低。一般场合下均选用UTP作为网络传输介质。2020年3月11日18UTP的结构2020年3月11日19双绞线的类别一类线：主要用于语音传输（主要用于八十年代初之前的电话线缆），不能用于数据传输。二类线：传输频率为1MHZ，用于语音传输和最高传输速率为4Mbps的数据传输，常见于使用4Mbps规范令牌传递协议的旧令牌环网络。三类线：传输频率16MHz，用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输,主要用于早期以太网物理层标准10BASE-T。四类线：传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率为16Mbps的数据传输，主要用于基于令牌的局域网和10BASE-T以太网。2020年3月11日20双绞线的类别五类线：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输频率为100MHz，用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100BASE-T和10BASE-T网络。这是最常用的以太网电缆。超五类线：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值（ACR）和信噪比（S/N）、更小的时延误差，性能得到很大提高。超5类线主要用于千兆铜缆以太网（1000Mbps）。六类线：该类电缆的传输频率为1MHz-250MHz，提供2倍于超五类的带宽，传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。超六类线：是六类线的改进版，主要应用于千兆位网络中，在传输频率和速率方面与六类线一样，只是在串扰、衰减和信噪比等方面有较大改善。七类线：是最新的一种双绞线，主要为了适应万兆位以太网技术的应用和发展。它仅有屏蔽型双绞线，传输频率至少可达500MHz，是六类线和超六类线的2倍以上，传输速率可达10Gbps。2020年3月11日21UTP的使用当前设计计算机网络时，常选用5类/超5类/6类UTP，适用于星型拓扑结构和树型拓扑结构的网络[10/100/1000Base-Tx标准]。每根UTP电缆/跳线的两头可各自连接一个设备。采用RJ-45标准的接口与接头连接设备和UTP。每根UTP电缆构成一个点对点的通信信道。连接两个设备的UTP电缆最大长度为100m。根据布线和线路走向的需要，连接两个设备的UTP电缆可以由多段串接而成，但最好是直通不间断式的连接方式。2020年3月11日2210Base-T网络2020年3月11日23使用UTP组网2020年3月11日24UTPRJ-45接口引脚定义2020年3月11日25引脚10/100Mbps以太网1000Mbps以太网1TX+BI_DA+2TX-BI_DA-3RX+BI_DB+4未定义BI_DC+5未定义BI_DC-6RX-BI_DB-7未定义BI_DD+8未定义BI_DD-UTPRJ-45接线标准2020年3月11日26EIA/TIA568A标准EIA/TIA568B标准两种UTP电缆的使用2020年3月11日27交叉电缆或直通电缆交叉电缆直通电缆常用双绞线品牌2020年3月11日28光纤概述光纤是光导纤维的简称，是使用石英玻璃或塑料制成的光信号传输介质。光缆由多根光纤共同构成，外形如同电缆。光纤/光缆的发展历史和现状20世纪60年代后期由英藉华人高锟（K.C.Kao)博士发明光纤。20世纪70年代中后期开始光纤/光缆开始应用于电信通信领域。20世纪80年代初计算机网络领域开始应用光纤作为高速远距离联网的传输介质。21世纪是光通信时代，光纤/光缆使用大幅增加，光通信技术成为通信技术制高点。目前，光纤中的光信号只能单向传输，一次通信必须由收/发两根光纤组成双向信号传输通道实施，这样的传输通道也属于点对点的信道。当前绝大多数通信设备仍然是电信号设备，因此利用光纤通信须实现光/电信号转换，转换技术和设备等是制约光纤通信技术发展的主要因素之一。2020年3月11日29光通信基本原理2020年3月11日30光纤收发器电光转换电光转换光电转换光电转换光纤收发器电信号（发出）电信号（接收）电信号（接收）电信号（发出）光信号光纤光缆光纤收发器由光/电转换和电/光转换两部分构成，类似于MODEM，实际上这两个部分可以合成一个设备。当前很多高级网络通信设备直接集成光纤收发器，使得这些设备可直接使用光纤/光缆作为传输介质。光纤的构成与工作原理不及头发丝粗细的光纤一般由三层物质构成纤芯：具有高折射率的石英玻璃纤维或塑料纤维制成，是光传输的主要通道。[约几微米~几十微米]包层：低折射率玻璃封套，提供反射面和光隔离。外套：一层很薄的塑料封套，其保护作用。光纤中信号传输的基本原理——利用光的折射和反射原理。光缆由多根光纤加上辅助装置及外层护套等共同构成的，分为室内光缆和室外光缆。[一般无法直接使用光纤！]2020年3月11日31光缆（室外）的构成2020年3月11日32光缆（室内）的构成2020年3月11日33光纤的分类2020年3月11日34多模光纤MMF单模光纤SMF多束光线以不同的反射角传播光纤的直径减小到仅允许一个波长的光波传输，单束光线沿直线传播1.多模光纤的纤芯直径一般为50~62.5μm，包层外直径125μm，单模光纤的纤芯直径一般为8.3μm，包层外直径125μm。2.多模光纤一般采用普通的发光二极管LED作为光源，而单模光纤则需使用激光二极管LD最为光源。3.多模光纤常用的光波波长是850nm和1300nm，单模光纤常用的光波波长是1310nm和1550nm。4.多模光纤传输速率较低，传输距离有限，成本低，常用于短距离通信，尤其适用于建筑物内部。5.单模光纤传输速率和传输距离都较大，但成本较高，常用于高速远距离通信。光纤/光缆的使用2020年3月11日35光通信设备2020年3月11日36光通信的特点和铜缆相比，光纤/光缆具有明显的优点，也有一些无法克服的缺点。传输信号频带宽，单根光纤通信容量大。信号在传输过程中衰减很小传输距离大。抗电磁干扰能力强，通信保密性强。抗化学腐蚀能力强，满足特定应用需求。光纤尺寸小，重量轻，便于运输和铺设。光纤制作原材料资源丰富，成本低。光纤弯曲半径不宜过小，切断和连接操作技术复杂，分路、耦合麻烦。2020年3月11日37无线传输介质概述利用有线传输介质组