第2章网络传输介质

1、第第2 2章章 传输介质及连接件传输介质及连接件 2.1 2.1 双绞线双绞线2.2 2.2 双绞线连接件双绞线连接件 2.3 2.3 同轴电缆及连接件同轴电缆及连接件 2.4 2.4 光纤光纤 2.5 2.5 光纤连接件光纤连接件 第第2 2章章 传输介质及连接件传输介质及连接件 网络通信分为有线通信和无线通信两大类网络通信分为有线通信和无线通信两大类 有线通信的线缆主要有铜缆和光纤两大类有线通信的线缆主要有铜缆和光纤两大类 铜缆又可分为同轴电缆和双绞电缆两种铜缆又可分为同轴电缆和双绞电缆两种 光缆主要分为单模光纤和多模光纤光缆主要分为单模光纤和多模光纤 2.1 2.1 双绞线双绞线 2.1

2、.1 双绞线的结构双绞线的结构 2.1.2双绞线的种类与型号双绞线的种类与型号 2.1.3 真假双绞线的辨别真假双绞线的辨别 2.1.1 双绞线的结构双绞线的结构 双绞线（ Twisted pair，T P）双绞线是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便构成了双绞线电缆。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞合在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射出来的电波会被另一根线上发出的电波抵消。 电缆护套外皮有非阻燃（CMR）、阻燃（CMP）和低烟无卤（LSZH）三种材料）2.1.1 双绞线的结构双绞线的结构 按AWG，双绞线的线芯大小有22、24和26等规

3、格，常用5类和超5类非屏蔽双绞线是24AWG，直径约为0.51mm，加上绝缘层的铜导线直径约为0.92mm。典型的加上塑料外部护套的超5类非屏蔽双绞线电缆直径约为5.3mm。 双绞线电缆的外部护套上每隔两英尺会印刷上一些标识。包括双绞线类型、NEC/UL防火测试和级别、CSA防火测试、长度标志、生产日期、双绞线的生产商和产品号码等信息。 例： AVAYA-C SYSTEIMAX 1061C+ 4/24AWG CM VERIFIED -UL CAT5E 31086FEET -09745.0 METERS” 线 对颜色色标缩 写线对1白蓝蓝WBLBL线对2白橙橙WOO线对3白绿绿WGG线对4白棕棕

4、WBRBR线对颜色编码2.1.2 2.1.2 双绞线的种类与型号双绞线的种类与型号 按结构分为非屏蔽双绞线电缆和屏蔽双绞线 按性能分为1类、2类、3类、4类、5类、5e类、6类、7类双绞线电缆 按特性阻抗划分为100欧姆 、120欧姆及150欧姆等几种。常用的是100欧姆的双绞线电缆 按对数分为1对、2对、4对双绞线电缆，25对、50对、100对的大对数双绞线1 1屏蔽双绞线屏蔽双绞线 作用： 在双绞线电缆中增加屏蔽层就是为了提高电缆的物理性能和电气性能，减少电缆信号传输中的电磁干扰。该屏蔽层能将噪声转变成直流电。屏蔽层上的噪声电流与双绞线上的噪声电流相反，因而两者可相互抵消。电缆屏蔽层的设计

5、有如下几种形式：屏蔽整个电缆 屏蔽电缆中的线对 屏蔽电缆中的单根导线 电缆屏蔽层由金属箔、金属丝或金属网几种材料构成 1 1屏蔽双绞线屏蔽双绞线 屏蔽双绞线电缆有STP和ScTP（FTP）两类，STP又分为STP电缆和STP-A电缆两种 STP屏蔽整个电缆及各线对FTP只屏蔽整个电缆2非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线 （UTP）2非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线常用的双绞线电缆封装有4对双绞线，其它还有25对、50对和100对等大对数的双绞线电缆，常见UTP电缆型号： 1类双绞线-CAT1 2 类双绞线-CAT2 3 类双绞线-CAT3 4 类双绞线-CAT4 5 类双绞线-CAT5 超5类双绞线-CAT 5

6、e 6类双绞线-CAT 6 7类双绞线-CAT 7 常见UTP电缆型号： 1类双绞线-CAT1 缆线最高频率带宽是750KHz，用于报警系统，或只适用于语音系统。 2类双绞线-CAT2 缆线最高频率带宽是1MHz，用于语音、EIA-232 3类双绞线-CAT3 该电缆的频率带宽最高为16MHz，主要应用于语音、10Mbps的以太网和4Mbps令牌环，最大网段长为100m，采用RJ形式的连接器，目前已淡出市场。常见UTP电缆型号： 4类双绞线-CAT4 缆线最高频率带宽为20MHz，最高数据传输速率为20Mbps，主要应用于语音、10Mbps的以太网和16Mbps令牌环，最大网段长为100m，采

7、用RJ形式的连接器，未被广泛采用。 5类双绞线-CAT5 该类电缆增加了绕线密度，外套为高质量的绝缘材料。在双绞线电缆内，不同线对具有不同的绞距长度。一般地说， 4对双绞线绞距周期在38.1mm长度内，按逆时针方向扭绞，一对线对的扭绞长度在12.7mm以内。缆线最高频率带宽为100MHz，主要应用于语音、100Mbps的快速以太网，最大网段长为100m，采用RJ形式的连接器。常见UTP电缆型号： 超5类双绞线-CAT 5e 超5类双绞线是增强型的5类双绞线，缆线最高频率带宽为100MHz，与CAT 5类相比，更好地支持1000Mbps的传输，比起普通5类双绞线，超5类系统在100 MHz的频率

8、下运行时，可提供8dB近端串扰的余量，用户的设备受到的干扰只有普通5类线系统的1/4，使系统具有更强的独立性和可靠性。 近端串扰、串扰总和、衰减和RL这4个参数是超5类线缆非常重要的参数。 常见UTP电缆型号： 6类双绞线-CAT 6 性能超过CAT 5e，缆线频率带宽为250MHz以上，6类电缆的绞距比超5类更密，线对间的相互影响更小，从而提高了串扰的性能。两种结构 常见UTP电缆型号： 6类双绞线-CAT 6 两种结构 3大对数电缆大对数电缆 大对数电缆，即大对数干线电缆。 大对数电缆一般为25线对（或更多）成束的电缆结构，在外观上看，为直径更大的单根电缆。它也同样采用颜色编码进行管理，每

9、个线对束都有不同的颜色编码，同一束内的每个线对又有不同的颜色编码。 2.1.3 真假双绞线的辨别 1，外观检查查看标识文字 查看线对色标 查看线对绕线密度 用手感觉 用火烧 2，抽测线缆的性能指标 3，与已知真品对比 2.2 双绞线连接件 双绞线的主要连接件有配线架、信息插座和接插软线（跳接线），工作区采用信息插座（信息模块/RJ连接头）形式连接。在配线间，双绞线电缆端接至配线架，再用跳接线连接。 2.2.1 信息模块/RJ连接头 2.2.2 配线架 2.2.1 信息模块/RJ连接头 综合布线中，信息模块/RJ连接头的结构采用八线位结构的连接器，用“8P8C”表示，用于4对8芯水平电缆（数据和

10、语音）的端接 信息模块/RJ连接头与双绞线端接有T568A或T568B两种结构 T568A：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕。 T568B：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕 在同一个工程中，只能采用一种连接标准 2.2.1 信息模块/RJ连接头 3 RJ45连接头 4 信息模块 4 信息模块 打线模块打线模块免打线模块免打线模块4 信息模块 桌面模块桌面模块屏蔽模块屏蔽模块 2.2.2 配线架 在配线架或设备间，双绞线用配线架来连接 连接的结构有互相连接结构和交叉连接结构两种 互连结构的配线系统，水平布线系统和主干布线系统分别连接在不同的配线架上，这种连接主要用于计算机通信的布线系

11、统，这样的配线架一般称为数据配线架 交叉连接是水平布线系统和主干布线系统接同一配线架的不同区域，这种连接主要用于语音通信的布线系统，称为110型连接管理系统，这样的配线架称为110配线架。 1 数据配线架 数据配线架都是安装在19英寸标准机柜上的，主要有24口和48口两种规格 有固定端口配线架和模块化配线架两种结构 2 110配线架 110型连接管理系统的基本部件是110配线架、连接块、跳线和标签。 有25对、50对、100对、300对多种规格 110配线架其上装有若干齿形条，沿配线架正面从左到右均有色标，以区别各条输入线 110系列配线架有多种结构，两种主要类型：夹接式（110A型）和接插式

12、（110P型） 110A型110P型110C连接块 110配线系统中都用到了连接块，称为110C，有3对线（110C-3）、4对线（110C-4）和5对线（110C-5）三种规格的连接块。 2.3 同轴电缆及连接件 同轴电缆其组成由里往外依次是铜芯、塑胶绝缘层、金属网状屏蔽网和塑料护套而组成，铜芯与网状导体同轴，故名同轴电缆。 这种结构的金属屏蔽网可防止中心导体向外辐射电磁场，也可用来防止外界电磁场干扰中心导体的信号。2.3.1 同轴电缆的种类 同轴电缆可分为两种基本类型:基带同轴电缆和宽带同轴电缆。 常用的同轴电缆有下述几种： 1，RG-8和RG-11，阻抗为50欧姆，通常用来实现粗缆以太网

13、。 2，RG-58，阻抗为50欧姆常用来实现细缆以太网。 3 RG-59，通常用来实现电视传输，其阻抗为 欧姆，也可用于宽带数据网络。 2.3.2 同轴电缆参数指标 1 主要电气参数同轴电缆的特性阻抗同轴电缆的特性阻抗 同轴电缆的衰减同轴电缆的衰减 同轴电缆的传播速度同轴电缆的传播速度 同轴电缆直流回路电阻同轴电缆直流回路电阻2 同轴电缆的物理参数3 对电缆进行测试的主要参数 (1)导体或屏蔽层的开路情况。导体或屏蔽层的开路情况。 (2) (2)导体和屏蔽层之间的短路情况。导体和屏蔽层之间的短路情况。 (3) (3)导体接地情况。导体接地情况。(1)(1) (4) (4)在各屏蔽接头之间的短路

14、情况在各屏蔽接头之间的短路情况 (1) 细缆结构 网络接口适配器 B N C接口的以太网卡 BNC T型连接器 电缆系统 包括：- 细缆（R G-5 8 A / U），直径为5mm，特征阻抗为5 0欧的细同轴电缆；- BNC连接器插头，安装在细缆段的两端；- BNC桶型连接器，用于连接两段细缆；- BNC终端匹配器，BNC 50欧的终端匹配器安装在干线段的两端。 - 中继器 (1) 细缆结构 细缆结构的主要技术参数如下：- 最大的干线电缆长度：185m；- 每个以太网中最多可用4个中继器，连接五段干线。 - 最大网络干线电缆长度：925m；- 每条干线段支持的最大结点数：30；- BNC T型

15、连接器之间的最小距离：0.5m。 细缆结构主要特点。 具有容易安装、造价较低、抗干扰能力强、维护和扩展较困难、电缆系统的断点故障较多，影响网络系统的可靠性的(2) 粗缆结构 (2) 粗缆结构硬件网络接口适配器：网络中每个结点需要一块提供A U I接口的以太网卡 收发器（transceiver） 收发器电缆：用于连接结点和外部收发器，通常称为A U I电缆 电缆系统：用于连接粗缆以太网的电缆系统。包括： 粗缆（RG - 11A/U）：直径为10mm，特征阻抗为50的粗同轴电缆，每隔2.5m有一个标记；N系列连接器插头：安装在粗缆段的两端；N系列桶型连接器：用于连接两段粗缆； N系列终端匹配器：

16、中继器： (2)粗缆结构的主要技术参数 最大干线段长度： 500m；中继器：对于使用粗缆的以太网，每个干线段的长度不超过500m，可用中继器连接两个干线来扩充主干电缆的长度，每个以太网中最多可以使用4个中继器，连接5段干线电缆。 最大网络干线电缆长度：2500m；每条干线支持的最大结点数：100； 收发器之间最小距离：2.5m。 2.4 光纤光纤 1 1光纤的物理结构光纤的物理结构 光导纤维是一种传输光束的细而柔韧的媒质。光导光导纤维是一种传输光束的细而柔韧的媒质。光导纤维线缆由一捆光导纤维组成，简称为光缆。纤维线缆由一捆光导纤维组成，简称为光缆。 光能沿着光导纤维传播，但若只有这根玻璃纤芯的

17、光能沿着光导纤维传播，但若只有这根玻璃纤芯的话，也无法传播光。因为不同角度的入射光会毫无话，也无法传播光。因为不同角度的入射光会毫无阻挡地直穿过它，而不是沿着光纤传播，就好像一阻挡地直穿过它，而不是沿着光纤传播，就好像一块透明玻璃不会使光线方向发生改变一样。因此，块透明玻璃不会使光线方向发生改变一样。因此，为了使光线的方向发生变化从而使其可以沿光纤传为了使光线的方向发生变化从而使其可以沿光纤传播，就在光纤芯外涂上折射率比光纤纤芯材料低的播，就在光纤芯外涂上折射率比光纤纤芯材料低的材料，这个涂层材料称为包层。材料，这个涂层材料称为包层。 为了改善光纤的性能，人们一般在光纤纤芯包层的为了改善光纤的

18、性能，人们一般在光纤纤芯包层的外面再涂上一层涂覆层外面再涂上一层涂覆层 纤芯纤芯包层包层涂覆层涂覆层典型的光纤结构如所示：自内向外为纤芯、包层及涂覆层。 1 1光纤的物理结构光纤的物理结构 包层的外径一般为125m(一根头发平均100m) 常用的62.5/125m多模光纤，指的就是纤芯外径是62.5m，加上包层后外径是125m 纤芯和包层是不可分离的，纤芯与包层合起来组成裸光纤 用光纤工具剥去外皮（Jacket）和塑料层（Coating）后，暴露在外面的是涂有包层的纤芯。实际上，我们是很难看到真正的纤芯的。 光纤优点光纤优点 较宽的频带较宽的频带 电磁绝缘性能好。电磁绝缘性能好。 衰减较小，在

19、较大范围内基本上是一个常数值。衰减较小，在较大范围内基本上是一个常数值。 需要增设光中继器的间隔距离较大。需要增设光中继器的间隔距离较大。 重量轻，体积小，适用的环境温度范围宽，使用寿重量轻，体积小，适用的环境温度范围宽，使用寿命长命长 光纤通讯不带电，使用安全，可用于易燃，易爆场光纤通讯不带电，使用安全，可用于易燃，易爆场所所 抗化学腐蚀能力强，适用于一些特殊环境下的布线抗化学腐蚀能力强，适用于一些特殊环境下的布线 光纤也有质地脆，机械强度低；切断和连接中技术光纤也有质地脆，机械强度低；切断和连接中技术要求较高等缺点，这些缺点也限制了目前光纤的普要求较高等缺点，这些缺点也限制了目前光纤的普及

20、。及。 2 2，光纤的分类，光纤的分类 从构成光纤的材料分从构成光纤的材料分玻璃光纤：计算机通信中常用玻璃光纤：计算机通信中常用 胶套硅光纤胶套硅光纤 塑料光纤塑料光纤 按传输模式分类按传输模式分类 单模光纤单模光纤多模光纤多模光纤单模单模/ /多模类多模类 光纤中传播的模式就是光纤中存在的电磁波场场型，或者说光纤中传播的模式就是光纤中存在的电磁波场场型，或者说是光场场形（是光场场形（HEHE）。各种场形都是光波导中经过多次的反射）。各种场形都是光波导中经过多次的反射和干涉的结果。各种模式是不连续的离散的。由于驻波才能和干涉的结果。各种模式是不连续的离散的。由于驻波才能在光纤中稳定的存在，它的

21、存在反映在光纤横截面上就是各在光纤中稳定的存在，它的存在反映在光纤横截面上就是各种形状的光场，即各种光斑。若是一个光斑，我们称这种种形状的光场，即各种光斑。若是一个光斑，我们称这种 光纤为光纤为单模光纤单模光纤， 若为两个以上光斑，我们称之为若为两个以上光斑，我们称之为多多模光纤。模光纤。 单模光纤单模光纤( (SMF)SMF) 采用固体激光器做光源采用固体激光器做光源 在给定的工作波长上只能以单一模式传输，在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大。传输频带宽，传输容量大。 光信号可以沿着光纤的轴向传播，因此光信光信号可以沿着光纤的轴向传播，因此光信号的损耗很小，离散也很小

22、，传播的距离较号的损耗很小，离散也很小，传播的距离较远。远。 单模光纤芯径为单模光纤芯径为8 10 m , 8 10 m , 包括外包层，其包括外包层，其直径为直径为125 m 125 m 。 单模导入波长单模导入波长 1310nm1310nm、1550 nm1550 nm 多模光纤多模光纤(MMF Multi Mode Fibre)(MMF Multi Mode Fibre)是在给定的工作波长上，能以多个模式是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤。同时传输的光纤。多模光纤的纤芯直径一般为多模光纤的纤芯直径一般为5050至至200 200 m m ，而包层直径的变化范围为，而包层直径

23、的变化范围为125230 125230 m m ，国内计算机网络常用的光纤芯直径为国内计算机网络常用的光纤芯直径为62.5 m 62.5 m ，包层为，包层为125 m 125 m ，也就是通，也就是通常所说的常所说的62.5 m62.5 m规格。规格。多模导入波长多模导入波长 850nm850nm、1300nm1300nm 单模光纤和多模光纤光轨迹图单模光纤和多模光纤光轨迹图 （3 3）折射率分布类）折射率分布类 折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤两种 跳变式光纤纤芯的折射率和保护层的折射率都是常数。在纤芯和保护层的交界面折射率呈阶梯型变化。 渐变式光纤纤芯的折射率随着光纤半径的增

24、加而按一定规律减小，到纤芯与保护层交界处减小为保护层的折射率 （4）按工作波长分）按工作波长分 按光纤的工作波长分类，有短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤 多模光纤的工作波长为短波长850nm和长波长1300nm 单模光纤的工作波长为长波长1310nm和超长波长1550 nm3 3光纤通信系统组成光纤通信系统组成 光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输介质的通光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输介质的通信方式。这种通信方式起主导作用的是光源、光纤、光发信方式。这种通信方式起主导作用的是光源、光纤、光发送机和光接收机。送机和光接收机。 实际通信时，光路是成对出现的，形成双向光纤通信系

25、统实际通信时，光路是成对出现的，形成双向光纤通信系统通常一根光缆由多根光纤组成，每根光纤称为一芯。每个通常一根光缆由多根光纤组成，每根光纤称为一芯。每个光纤端接设备都同时具有光发射机和光接收机的功能。光光纤端接设备都同时具有光发射机和光接收机的功能。光纤端接设备与光缆之间通过光跳接线相连。纤端接设备与光缆之间通过光跳接线相连。4，光纤的衰减 造成光纤衰减的主要因素有： 本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。 本征： 是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等 弯曲： 光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗 挤压： 光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗 杂质： 光纤内杂质吸

26、收和散射在光纤中传播的光，造成的损失 不均匀： 光纤材料的折射率不均匀造成的损耗 对接： 光纤对接时产生的损耗 2.4.2 光缆 光纤传输系统中直接使用的是光缆而不是光纤。光纤最外面常有100m厚的缓冲层或套塑层，套塑层的材料大都采用尼龙、聚乙烯或聚丙烯等塑料 把若干根光纤疏松地置于特制的塑料绑带或铝皮内，再被涂覆塑料或用钢带铠装，加上外护套后才成光缆 缓冲层有松缓冲层（loose tube）和紧缓冲层两种 2.4.2 光缆 左图为单芯光缆结构图，右图为多芯光缆结构图 2.4.2 光缆 光缆的分类光缆的分类 按敷设方式分有：架空光缆、管道光缆、铠装地埋光缆、水底光缆和海底光缆等 按光缆结构分有

27、：束管式光缆，层绞式光缆，紧抱式光缆，带式光缆，非金属光缆和可分支光缆等。 按用途分有：长途通讯用光缆、短途室外光缆、室内光缆和混合光缆等 局域网中常用的光缆局域网中常用的光缆 局域网中的光纤产品主要包括布线光缆、光纤跳线、局域网中的光纤产品主要包括布线光缆、光纤跳线、光纤连接器、光纤配线架等。在计算机通信网络工光纤连接器、光纤配线架等。在计算机通信网络工程中，常用光缆的有多模光纤和单模光纤两种。程中，常用光缆的有多模光纤和单模光纤两种。 多模光纤纤芯直径较大，其传输距离较短（一般在多模光纤纤芯直径较大，其传输距离较短（一般在2 k m2 k m之内）之内） 常用的为常用的为62.5 m 62

28、.5 m 芯芯/ 125 m/ 125 m 和和50 50 m m 芯芯/ 125 m / 125 m 单模光纤纤芯直径较小，传输距离长（如单模光纤纤芯直径较小，传输距离长（如3 k m3 k m甚甚至几十千米）常用的为至几十千米）常用的为8.3 m 8.3 m 芯芯/ 125 m/ 125 m 在使用光缆互联多个节点的应用中，在使用光缆互联多个节点的应用中， 必须考虑光必须考虑光纤的单向特性，如果要进行双向通信，就要使用双纤的单向特性，如果要进行双向通信，就要使用双根光纤根光纤 2.5 光纤连接件 一条光纤链路，除了光纤外还需要各种不同的硬件部件，其中一些用于光纤连接，另一些用于光纤的整合和支撑。 光缆敷设至配线间后连至光纤配线架（光纤终端盒），光缆与一条光纤尾纤熔接，尾纤的连接器插入光纤配线架上的光纤耦合器的一端，耦合器的另一端用光纤跳线连接，跳线的另一端通过交换机的光纤接口或光纤收发器与交换机相连，从而形成一条通信链路。1,光纤配线设备 光纤配线设备是光缆与光通信设备之间的配