计算机网络建设施工与管理第二章网络传输介质与连接头课件

1、第二章 网络传输介质与连接头 本章讨论组建局域网和广域网时所用到的各种通信介质，介绍这些通信介质的分类、特点、工作原理，它们与计算机网络设备的连接方法等内容。其中包括双绞线、光纤、同轴电缆、卫星VSAT站等内容。双绞线 普通电话线一般是两根线相互缠绕在一起，形成所谓的双绞线（Twisted-Pair），这种双绞结构最主要的优点是不易受干扰，但由于双绞的原因，布同样距离的双绞线要比平行线所需的线段长，如图所示。 双绞线的一个双绞循环称作绞距。绞距越小，抗干扰能力越强，但成本也越高。 双绞线的外形、分类与主要技术指标 一、双绞线的结构、外形与分类双绞线是我们最常见的一种计算机网络连接线，它与电话用

2、的双绞线不同，一般是由多对（如4对，共8根）双绞线构成的，并且用绝缘护套将它们包裹。它除了外层包覆的绝缘护套（如塑料）外，内部还有8根包覆有绝缘材料的细导线，导线两两相互绞在一起，每一根导线由不同的颜色进行区分。从双绞线的横断剖面示意图我们可较清楚地看到双绞线的内部构造，外部的绝缘层一般为灰色的塑料，起到保护内部导线的作用。双绞线横断剖面示意图我们可以看到剥出的8根导线每两根相互按一定的距离绞缠在一起。它可以降低双绞线在传输过程中的噪音和干扰。因此，双绞线的质量的重要外观指标就是导线是否按要求精确的绞缠在一起。双绞线中的8根导线分别由不同的颜色来区分。导线有纯色线和花色线。纯色线的颜色有4种：

3、橙、蓝、绿、棕色。花色线由纯色和白色交织在一起，也有4种：橙白、蓝白、绿白、棕白。纯色线与对应的花色线绞缠在一起，这样我们就很容易地区分这4对线了。 双绞线可分为无屏蔽双绞线电缆和屏蔽双绞线电缆两种。无屏蔽双绞线电缆（Unshielded Twisted-Pair，UTP）由于它的外壁只是一层塑料，因而价格较低，同时它的传输性能较好，因而被广泛地采用。一般我们所说的双绞线就是指无屏蔽双绞线（UTP）。它同电话线很相似，因而它可以作为电话线使用。无屏蔽双绞线电缆 屏蔽双绞线电缆（Shielded Twisted-Pair，STP）由一个为屏蔽层所围绕的双绞线组成。同无屏蔽双绞线比较，它的外壁除了

4、塑料层以外，还有一层金属网状的屏蔽层。这个屏蔽层和闭路电视线的屏蔽层相似。它的主要功能是防电磁辐射，因而它的防干扰性能好，但价格较高。屏蔽双绞线电缆二、双绞线的最大传输速率与最大传输距离 目前，计算机网络用的双绞线已由早期的三类，发展到了现在的五类、六类。五类双绞线是我们现在最常见的、使用最多的双绞线产品，它的最大传输速率为100Mbps，但最大有效传输距离为100m。六类双绞线的最大传输速率为1000Mbps，现已有厂家推出了实验产品，但还没有形成国际标准，产品和使用都很少。另外，在市场上还有一种超五类双绞线的产品，它在某些指标上比五类双绞线高，性能好，抗干扰能力更强。我们可以把它当作较好的

5、五类双绞线使用。 双绞线与RJ-45插头的压接 一、连接以太网卡、HUB上的RJ-45插头 RJ-45插头是一种透明的塑料接插件，因其看起来似水晶透明，所以又称作“水晶头”。RJ-45插头与“V”字型铜片 下图所示为网卡或HUB上的RJ-45插座，左边是实物照片，右边是内部的8个铜丝示意图。网卡或HUB上的RJ-45插座二、平行双绞线与交叉双绞线以太网线缆接法有三类，即： 直通线(straight-through)又叫平行双绞线 交叉线(crossover)又叫交叉级联双绞线 反转线(rolled) 按照“橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕”顺序排列的方式称作“标准568B”，而按照“绿白

6、、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕”顺序排列的方式称作“标准568A”。平行双绞线两头的水晶头都按“标准568B”制作。交叉级联双绞线的一头按照“标准568B”制作水晶头，而另一头按照“标准568A”制作水晶头。三、RJ-45插头的卡接工具卡接方法 (见随书光盘中的视频)四、插头与插座的连接 RJ-45 插头与插座连接时只需将RJ-45插头插入插座即可。当插入的方向不对时，插头无法插入插座。右图的双绞线水晶头已插入网络设备（图中为光电转换器）的RJ-45插座中。 双绞线水晶头与网络设备的连接双绞线与信息插座的卡接 (见随书光盘中的视频)双绞线的管理配线架 当汇集到交换机的双绞线插头（RJ-45

7、）不太多时，网络管理人员很易分辩出接线关系，此时不需要配线架。但是，当接到交换机的双绞线太多时，就不能省去配线架了。双绞线配线架主要是为了方便机房的双绞线管理和使用。配线架实物图 配线架可以看作是一个信息模块的集合。24口的配线架包含了24个信息模块，12口的配线架包含了12个信息模块。下图所示为上、中、下3个24口的配线架。配线架可以安装在标准的机柜内部。双绞线配线架前视照片双绞线配线架后视照片双绞线的测试 (见随书光盘中的视频)光 纤 一、光纤的结构，外形与工作原理 光纤具有容量大、传输损耗小、抗干扰强、体积小、重量轻、原材料丰富等特点，因此成为现在远距离传输的首选介质。其外部由一层坚硬的

8、蒙皮构成。在蒙皮里面连着的是纤维，纤维层下面是一塑料层，用来缓冲纤维中心；中间部分是由玻璃或塑料纤维组成的光纤芯线，在光纤芯线与塑料层之间还有一涂层用来将光反射回芯线。光纤的结构与光传输原理 通常，在多模光纤中，多采用发光二极管（LED）当光源发送光脉冲，光在玻璃光导纤维中利用全反射向前传播。在光纤另一端使用光敏元件（如：光电二极管）作为光检测器，光检测器又称作光接收器，如图所示。LED支持的数据速率达125Mbps。单模光纤使用激光二极管（Laser）作为光源，光在单模光纤中无反射地向前传播，其光接收器采用雪崩光电二极管（APD），速度极快，但这两种元件价格高。光纤电-光-电转换图光电二、光

9、缆的路数 在一根光缆里面可有多根光纤，如果一条光缆中只有一根光纤或两根光纤，我们称为单芯光缆和双芯光缆。这两种光缆一般只在室内使用，主要用来做跳线、内部设备的连接或从墙上出口到计算机的连接等。光纤跳线又称尾纤或尾缆。 单根光纤跳线（单模） 在室外使用的光缆一般有4芯、6芯、12芯、24芯、72芯等，这种光缆看起来像是一根普通的动力电缆，如图所示。光缆实物三、光纤的复用技术 因为光纤在很宽的波段上都具有很小的转输损耗，因此采用光波复用技术（WDM），是利用光纤巨大带宽资源的一种有效方法。WDM技术示意图acdb光波复用技术的主要特点： 具有巨大的通信容量，降低了成本。 可以在同一根光纤中用不同波

10、长的光传输不同类型的信号，有利于各种信号的兼容。 能够用一根光纤实现双向通信。 有利于对已建成的网络进行扩容改造。四、光纤的分类 根据光在光纤中传输模式的不同，光纤可以分为多模光纤和单模光纤两类。 1、多模光纤多模光纤是指在指定的工作波长上，能够以多个模式同时在其中传输的光纤。相对于单模光纤，多模光纤的纤芯直径较大，允许多个光脉冲通过。 2、单模光纤单模光纤是当芯线的直径小到光波波长时，光在光纤中无反射地沿直线传播，它在指定的波长上只能够以单一的模式传输，传输的频带宽，传输容量大，光信号的损耗很小，离散也很小，传播的距离较远。 与单模光纤相比，多模光纤的传输性能要差一些。 3、多模光纤与单模光

11、纤在外观上的区别 多模光纤与单模光纤在外观上是有区别的。目前，通用的单模光纤的外径为125m，但它的芯径一般为810m，比多模光纤的芯径（50200m）小得多，但这种差别从外观上看是极不明显的。五、光纤的最大传输速率与最大传输距离 光在传输介质中的传输距离与光在介质中的衰减率有关。光在传输介质中的色散有3种，即模式色散、颜色色散和材料色散。在普通玻璃中，光每行走1m，其强度就衰减一半，而在光纤中，光每行走15km，才衰减一半。 单模光纤的最大传输速率为1000Mbps，最大传输距离为20km，在使用中继设备后，这个距离可不断延伸。多模光纤的最大传输速率为1000Mbps，1000Mpbs速率下

12、的最大传输距离为550m。 光纤连接头与法兰盘 一、连接头的分类、外形，适用场合 光纤的连接是一种对接耦合式连接，主要有以下3种： 1、ST型连接头 它与同轴电缆中用的BNC插头一样具有锁住功能。ST型连接头是由氧化锆陶瓷插芯、尾纤后套及插芯头套构成，连接头的外壳部分是带有斜面锁沟的可旋转的金属圆壳。2、SC型连接头它的外形为塑料矩形外壳， 它具有体积小，只需纵向操作，不用旋转及自锁自开启功能，最适合于高密度连接。它采用塑料工艺制造插针套管，是氧化锆整体型，端面磨成凸球面，插针尾部入口呈锥形，便于光纤的插入。3、FC型连接头它的外形和ST型类似，它的中心部分与ST型连接头一样，是氧化锆陶瓷插芯

13、，它的外壳则是带有螺纹的可旋转的金属圆壳。 法兰盘又称为耦合器，它实际上是光纤的插座，它有ST，SC和FC几种。下图为ST型法兰盘的实物，其中左边是双联的ST法兰盘，而右边为单联的ST法兰盘。二、法兰盘分类、外形及与光纤插头的接法 法兰盘一般安装在光纤接续箱（又称光纤终端盒）上，提供光纤连接头的连接固定，法兰盘的内孔的孔径被做得很精密，以使插入法兰盘两端的ST头很精确地对准。另外，不少带光纤连接的设备本身自带ST法兰盘，此时，只要将带有ST插头的光纤跳线插入这些设备的ST法兰盘，即可实现连接，如图所示。已接好光纤的光电转换器SC光纤跳线与光纤接收器之间的连接三、光纤跳线 光纤跳线由一段110m

14、的光纤与连接头组成。在光纤的两端各接一个连接头即可做成光纤跳线。光纤跳线两端的连接头可以分别是ST，SC，FC型的。为两端ST连接头的光纤跳线，称为ST-ST跳线。 光纤跳线实物图 光纤跳线还有以下类型：SC-SC跳线:两端都为SC连接头的光纤跳线。FC-FC跳线:两端都为FC连接头的光纤跳线。ST-SC跳线:一端为ST连接头，另一端为SC的光纤跳线。ST-FC跳线:一端为ST连接头，另一端为FC的光纤跳线。SC-FC跳线:一端为SC连接头，另一端为FC的光纤跳线。光纤跳线两端的连接头根据连接设备的连接头的不同按需要选用。 四、光纤终端盒（光纤接续箱） 光纤终端盒主要用途一是为了方便地把光纤汇

15、集在一起，便于管理和使用；二是当把光缆与光纤设备互连时，需将光缆剥开露出光纤，再将光纤与尾纤熔接，“光纤熔接点”处十分脆弱，易被折断，因此需将熔接点装入光纤的终端盒内，以减少外力作用于纤芯上。由于光纤可以在这里安全地实现连接，又能起到接续的作用，所以又被称作光纤接续箱。长方形室内光纤终端盒实物图室外光纤终端盒实物图(盒盖已取下) 两根光纤连接光纤的熔接 将两根光纤连接称光纤接续，光纤接续方式主要有固定连接（即电弧熔接，又称死接头）、活动连接（即通过ST头和ST法兰盘等连接，又称活接头）和临时连接三种。将两根光纤连接起来，远比连接两根铜导线困难。在网络布线工程中，经常使用熔接法，将光纤与光纤熔接

16、起来，它具有焊接牢固，操作相对来说简单等特点。 (熔接法的具体操作步骤见本书光盘视频)可接光纤的几种设备及外形 一、光电转换器 光电转换器又叫光纤收发器，或叫光收发器，是实现光信号与电信号的转换设备。光电转换器光光电 光电转换器一般作为线路的延伸设备。由于在使用双绞线敷设100M网络中，其最大的距离为95m，如果信息点与机房的距离（线路距离而不是直线距离）超过这个范围，线路的衰减无法满足传输的要求，这时可以考虑使用光纤线路。另外一种情况是：信息点到机房的距离即使不超过95m，但线路需要经过室外，由于双绞线只能够在室内使用，所以此时也可以考虑使用光纤线路。使用光纤线路和光电转换器进行线路延伸的连

17、接方法如图所示。使用光电转换器的线路连接图电电光二、带光纤端口的交换机（Cisco Catalyst 1924XL） 中高档的交换机为了满足连接端口的速率和距离的需要，一般带有光纤端口。为Cisco公司的Catalyst1924XL型交换机，它有24个10M的RJ-45端口，右侧为一个100M光纤连接端口和一个RJ-45的100M端口。Cisco Catalyst1924XL 型交换机三、光纤模块 为了满足不同场合应用的需要，对交换机的光纤连接端口有不同的要求。在550m以内的连接，可以选用多模光缆，这要求交换机的连接头为多模的；而在550m以外的连接则需要单模的连接头。交换机的生产厂家为了交

18、换机生产的通用性和使用的灵活性，将光纤的连接头和收发器设计并生产为通用接口的小模块，称为光纤模块。人们可以根据不同的应用场合按需选用。Cisco 千兆单模光纤模块Cisco 千兆多模光纤模块Cisco 千兆扩展插卡Cisco Catalyst 2924XL交换机 四、光纤网卡 如果计算机需要高速地与交换机进行通信，可以考虑使用光纤网卡。光纤网卡具有容量大、速率快等特点，目前速率是100M1000M，适合于服务器等通信量较大的计算机与交换机的连接。市场上除了3COM网卡外，还有Intel、IBM等大公司产品系列，3COM网卡的市场需求最大。图 为3COM光纤网卡。光纤的测试方法 对光纤和光纤系统

19、，基本的测试内容有：连续性和衰减损耗；测量光纤的输入功率和输出功率；分析光纤的衰减损耗；确定光纤连续性和发生光损耗的部位等。有4种基本方法： 一、连续性测试 它是最简单的测试方法，只需在光纤一端导入光线（如阳光），在光纤的另一端观察是否有光点。测试时，在远端的一个人用手档住或不档住远端点的光纤端点，在本地的光纤端点就可发现有微弱的光点变化，其目的是为了确定光纤中是否存在断点。这种方法多用在购买光纤时测试光其纤是否有断路，或在调试现场进行初步光纤熔点通断性测试。 观查光纤通断性二、损减测试 采用插入式测试方法。使用一台光功率测量仪和一个光源。选择参考点a，测出从已知光源b到参考点a的功率值Pa，

20、再测出从光源b到光缆另一端c的损耗功率值Pc，则从b端到c端功率损耗:A=Pb-Pc。三、断点位置测试 当光缆在某处断开时，不仅要测量该光纤是否真的断开，更重要和更困难的是确定断开的准确位置。例如，连接北京到武汉的光缆，如果光缆在沿途某处断开，影响网络工作，可想而知，只有知道断开的准确位置，才可以将这一段光缆更换，以修复光缆。 微型光时域反射测量仪MW9076B 光时域反射测量仪OTDR（optical time domain reflectometer）常用于在光纤安装与维修时，测量光纤对光的损耗与光纤断路点的定位其他不同的传输介质简介 一、同轴电缆 1、同轴电缆的外形、结构与工作原理 同轴电缆是由一根同轴柱体组成，由里到外依次是：铜芯导线、绝缘体、箔片屏蔽