网络传输介质

1、综合布线技术与工程综合布线技术与工程河源职业技术学院讲授人讲授人: :蓝小亮蓝小亮 20142014年年9 9月月电子与信息工程系电子与信息工程系第第2 2章章 网络传输介质教学目标 ：知识：正确认识网络传输介质的种类和用途 技能：通过学习，能够正确选用网络传输介质，运用于相应的工程设计和工程施工 教学重点：双绞线的种类、品质、用途 光纤种类、传输原理教学难点：双绞线电气特性 教具学具准备各型双绞线， 同轴电缆，光缆网络传输介质网络传输介质 网络通信分为有线通信和无线通信两大网络通信分为有线通信和无线通信两大类类 有线通信的线缆主要有铜缆和光纤两大有线通信的线缆主要有铜缆和光纤两大类类 铜缆又

2、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 有线传输介质-双绞线 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。 双绞线可分为非屏蔽双绞线（ Unshiielded Twisted Pair，UTP）和屏蔽双绞线（ Shielded Twisted Pair，STP） 按美国线缆标准（American Wire Gauge，AWG），双绞线

3、的绝缘铜导线线芯大小有22、24和26等规格，常用的是24AWG，直径为0.51mm，规格数字越大，导线越细。 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

4、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 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 5e 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

5、线-CAT3 指目前在ANSI和EIA/TIA 568标准中指定的电缆。该电缆的频率带宽最高为16MHz，最高传输速率为10Mbps，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，

6、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，最高传输速率为100Mbps，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 1 0 0 M H z ， 最 高 传 输 速 率 可 达1000Mbps(4对全用) 6类双绞线-CAT 6 性能超过CAT 5e，缆线频率带宽为250MHz以上，通常可达600MHz。 7类双绞线-CAT 7 缆线频率带宽为600Hz以上。

7、 电缆的频率带宽（MHz）与电缆的数据传输速率（Mbps） 数据传输速率: Mbps是衡量单位时间内线路传输的二进制位的数量 电缆的频率带宽（MHz） 是衡量单位时间内线路中电信号的震荡次数。 数据传输速率由单位时间内线路中电信号的震荡次数与电信号每次震荡所携带二进制位(bit)的数量来决定.双绞线颜色标示 4对UTP电缆的颜色分别为：蓝色、橙色、绿色和棕色。每对线中，其中一根的颜色为线对颜色加上白色条纹或斑点（纯色），另一根的颜色为白底色加线对颜色的条纹或斑点。具体的颜色编码如下表所示。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WBRBR3大对

8、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双绞线的电气特性参数双绞线的电气特性参数1. 1.缆线链路长度缆线链路长度 2.2.特性阻抗特性阻抗 :双绞线电缆有100、120和150几种 衰减（衰减（A A，AttenuationAttenuation） 近端串扰近端串扰-N E X T-N E X T（N e a r End Cross Talk N e a r End Cross T

9、alk ）相邻线对综合近端串扰相邻线对综合近端串扰-PSNEXT-PSNEXT（POWER SUM NEXTPOWER SUM NEXT）远端串扰远端串扰-FEXT-FEXT（Far-End Cross TalkFar-End Cross Talk） 等效远端串扰等效远端串扰-ELFEXT-ELFEXT（Equal Level FextEqual Level Fext） 综合等效远端串扰综合等效远端串扰- PSELFEXT- PSELFEXT（Power Sum ELFEXTPower Sum ELFEXT衰减串扰比衰减串扰比-ACR-ACR（Attenuation-to-crosstalk

10、RatioAttenuation-to-crosstalk Ratio）回波损耗回波损耗-RL-RL（ Returm lossReturm loss）传输延迟（传输延迟（Propagation Delay Propagation Delay ） 延迟偏离（延迟偏离（Delay skewDelay skew） 2.1.3 超五类布线系统 性能超过TIA/EIA 586的5类，与普通的5类UTP比较，其衰减更小，同时具有更高的衰减串扰比和回波损耗，更小的时延和衰减，性能得到提高。超5类UTP具有以下优点： 1 提供了坚实的网络基础，可以方便迁移到更新网络技术； 2 能够满足大多数应用，并用满足偏差

11、和低串扰总和的要求； 3 为将来的网络应用提供了传输解决方案； 4 充足的性能余量，给安装和测试带来方便。 比起普通5类双绞线，超5类系统在100 MHz的频率下运行时，可提供8dB近端串扰的余量， 2.1.4 六类布线系统 6类国际标准在2002年已正式颁布。 要求的布线距离为：基本链路的长度不能超过90m，信道长度不能超过100m。 6类产品及系统的频率范围应当在1250MHz之间 与增强5类布线相比，6类布线系统具有更好的抗噪声性能，可提供更透明、更全能的传输信道，在高频率上尤其如此。 如果采用1000BAST-T 中采用的PAM-5编码技术，10G以太网需要至少625MHz的线性传输性

12、能。大多数的增强5类电缆只有150MHz或250MHz，标准也只要求有100MHz。6类虽没有被强制其性能达到625MHz，但对于高带宽传输是更好的媒质；许多电缆制造商提供的电缆标称600MHz，正是预计到有应用需要更高的性能。 6类线缆的结构2.2 有线传输介质-同轴电缆 同轴电缆（ coaxial cable）是由一根空心的外圆柱导体及其所包围的单根内导线所组成。柱体同导线用绝缘材料隔开，其频率特性比双绞线好，能进行较高速率的传输。由于它的屏蔽性能好，抗干扰能力强，通常多用于基带传输。目前同轴电缆常用在有线电视系统中，在计算机网络中运用已较少。 2.2 有线传输介质-同轴电缆 同轴电缆可分

13、为两种基本类型:基带同轴电缆和宽带同轴电缆。 目前常用的基带同轴电缆(计算机通信)，其屏蔽线是用铜做成网状的，特征阻抗为50，如R G - 8、R G - 5 8等： 常用的宽带电缆(有线电视)，其屏蔽层通常是用铝冲压成的。特征阻抗为75，如R G - 5 9等。 2.2.2 同轴电缆品种、性能与标准 同轴电缆是由中心导体、绝缘材料层、网状织物构成的屏蔽层以及外部隔离材料层组 同轴电缆的主要电气参数同轴电缆的主要电气参数 特性阻抗 衰减 传播速度最低传播速度为0.77c(c为光速) 直流回路电阻 在计算机网络布线系统中，粗缆和细缆有3种不同的构造方式，即细缆结构、细缆结构和粗/细缆混合结构。

14、(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型连接器之间的最小距离：0.5m。

15、 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： 中继器： (2)粗缆结构的主

16、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。 2.3 2.3 有线传输介质有线传输介质- -光纤光纤 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。 计算机网络中的光纤主要是采用石英玻璃制成的，计算机网络中的光纤主要是采

17、用石英玻璃制成的，横截面积较小的双层同心圆柱体。裸光纤由纤芯和横截面积较小的双层同心圆柱体。裸光纤由纤芯和包层组成，折射率高的中心部分叫做光纤芯，折射包层组成，折射率高的中心部分叫做光纤芯，折射率低的外围部分叫包层。为了保护光纤表面，防止率低的外围部分叫包层。为了保护光纤表面，防止断裂，提高抗拉强度并便于应用，一般在一束光纤断裂，提高抗拉强度并便于应用，一般在一束光纤的外围再附加一保护层，这层保护层即为光缆的外的外围再附加一保护层，这层保护层即为光缆的外套。套。 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。 光纤优点光纤优点 较宽的频带较宽的频带 电磁绝缘性

18、能好。电磁绝缘性能好。 衰减较小，在较大范围内基本上是一个衰减较小，在较大范围内基本上是一个常数值。常数值。 需要增设光中继器的间隔距离较大，因需要增设光中继器的间隔距离较大，因此整个通道当中中继器的数目可以减少，此整个通道当中中继器的数目可以减少，降低成本。降低成本。 光纤的分类光纤的分类 从构成光纤的材料成分、光纤的制造方从构成光纤的材料成分、光纤的制造方法、光纤的传输点模数、光纤横截面上法、光纤的传输点模数、光纤横截面上的折射率分布和工作波长等方面来分类。的折射率分布和工作波长等方面来分类。 光纤主要分为两大类光纤主要分为两大类即单模即单模/ /多模类多模类折射率分布类折射率分布类单模单

19、模/ /多模类多模类 根据传输点模数的不同，光纤可根据传输点模数的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。分为单模光纤和多模光纤。 所谓所谓 模模 是指以一定角速度进入是指以一定角速度进入光纤的一束光。光纤的一束光。 单模光纤单模光纤(SMF Single Mode Fibre SMF)(SMF Single Mode Fibre 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，传输频带宽，传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。输容量大。 光信号可以沿着光纤的轴向传播，因此光信号的损耗很小，光信号可以沿着光纤的轴向传播，因此光信号

20、的损耗很小，离散也很小，传播的距离较远。离散也很小，传播的距离较远。 单模光纤芯径为单模光纤芯径为8 10 8 10 m , m , 包括外包层，其直径为包括外包层，其直径为125 125 m m 。 单模导入波长单模导入波长 1310nm1310nm、1550 nm 1550 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，能以多个模式同时传输的光纤。多模光纤是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤。多模光纤的纤芯直径一般为的纤芯直径一般为5050至至200 200 m m ，而包层直径的变化范围为

21、，而包层直径的变化范围为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 62.5 m m ，包，包层为层为125 125 m m ，也就是通常所说的，也就是通常所说的62.5 62.5 mm规格。多模导入波长规格。多模导入波长 850nm850nm、1300nm 1300nm 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 62.5 m m ，包层为，包层为125 125 m m ，也就是通常，也就是通常所说的所说的62.5 62.5 mm规格。规格。多模导入波长多模导入波长 850nm850nm、1300nm 1300nm 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 光纤光纤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， 必必须考虑光纤的单向特性，如