1、2022/7/181計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)特性和分析2022/7/182Ch4 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)第4章的主要內(nèi)容了解網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的作用、特性和分類，掌握常用網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的基本知識，包括同軸電纜、雙絞線、光纖和無線介質(zhì)等。初步了解結(jié)構(gòu)化布線技術(shù)。第4章的授課安排課堂講授：24課時 課外8課時第4章的重點和難點雙絞線的相關(guān)知識與技能光纖與光纜的相關(guān)知識2022/7/183Ch4 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)2022/7/184CH4 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)第1節(jié) 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)概述Section1 Introduction to Network Transmission Media2022/7/185網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)概述網(wǎng)絡(luò)傳輸

2、介質(zhì)的基本概念信號載體、物理通路網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)與通信信道的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)和通信設(shè)備之間的關(guān)系通信設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)接口連接傳輸介質(zhì)不同的傳輸介質(zhì)需要使用不同的網(wǎng)絡(luò)接口不同的傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)接口提供給通信設(shè)備的通信模式、通信速度、通信效率等性能不同網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的基本分類有形介質(zhì)：有線傳輸介質(zhì)雙絞線等無形介質(zhì)：無線傳輸介質(zhì)微波等2022/7/186網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的特性物理特性：介質(zhì)物理結(jié)構(gòu)的描述傳輸特性：允許使用的信號類型、調(diào)制技術(shù)、傳輸容量和信號頻率范圍等連通特性：允許點-點連接或多點連接（共享介質(zhì)連接）地理范圍：最大的傳輸距離抗干擾性：噪聲干擾對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懩芰ο鄬r格：相關(guān)器件、安裝、維護等費用其他

3、特性2022/7/187網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的選擇選擇網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)需考慮很多相關(guān)的因素誰確定網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的選用？何時確定？選擇網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)應(yīng)考慮的主要因素計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模、節(jié)點之間的距離聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和聯(lián)網(wǎng)計算機提供的接口類型期望的網(wǎng)絡(luò)性能和付出的代價2022/7/188網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的使用網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的鋪設(shè)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和使用者的不同需求，不同類型的傳輸介質(zhì)可能會采用不同的鋪設(shè)方式如何把設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)連接起來？需要根據(jù)不同的傳輸介質(zhì)類型和設(shè)備提供的接口類型選用不同的連接接頭或連接方式網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的維護與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的安全性問題2022/7/189網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的種類2022/7/18

4、10CH4 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)第2節(jié) 同軸電纜Section2 Coaxial Cable2022/7/1811同軸電纜概述同軸電纜的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀最初是為長距離傳輸模擬信號而設(shè)計最早期的局域網(wǎng)技術(shù)采用基帶傳輸技術(shù)的同軸電纜現(xiàn)在主要應(yīng)用領(lǐng)域仍然是模擬信號的傳輸同軸電纜的主要應(yīng)用領(lǐng)域和適用的拓撲結(jié)構(gòu)模擬信號傳輸點對點結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)絡(luò)通信共享介質(zhì)的總線結(jié)構(gòu)同軸電纜適用的信號和傳輸技術(shù)模擬信號傳輸模擬信號基帶傳輸/頻帶傳輸局域網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)字信號基帶傳輸緣何稱為同軸電纜Coaxial Cable？根據(jù)同軸電纜的組成結(jié)構(gòu)而命名2022/7/1812同軸電纜的結(jié)構(gòu)2022/7/1813同軸電纜的分類根據(jù)電纜頻帶的不同

5、分類基帶同軸電纜基帶傳輸技術(shù)（模擬/數(shù)字信號，用于計算機網(wǎng)絡(luò)時為數(shù)字信號，阻抗為50歐姆。）根據(jù)電纜直徑不同分為兩種。粗同軸電纜（粗纜）內(nèi)芯導(dǎo)體直徑為1/2英寸用于10Base-5以太網(wǎng)細同軸電纜（細纜）內(nèi)芯導(dǎo)體直徑為1/4英寸用于10Base-2以太網(wǎng)寬帶同軸電纜又稱射頻電纜，頻帶傳輸技術(shù)（模擬信號，采用頻帶復(fù)用技術(shù)在一條電纜中同時傳輸多路模擬信號，主要用于有線電視系統(tǒng)等領(lǐng)域，阻抗為75歐姆。）2022/7/1814粗纜最早的以太網(wǎng)Ethernet技術(shù)采用粗同軸電纜作為共享傳輸介質(zhì)，目前已經(jīng)淘汰。粗纜的阻抗為50歐姆，電纜標(biāo)準(zhǔn)代號為RG-8/RG-11,無中繼時最大傳輸距離為500米，應(yīng)用于

6、10BASE-5物理層標(biāo)準(zhǔn)。粗纜的安裝和使用相對困難，成本較高，但達到的網(wǎng)絡(luò)傳輸性能比細纜好，適用于規(guī)模較大的局域網(wǎng)。2022/7/181510Base-5粗纜網(wǎng)50歐姆粗纜收發(fā)器、收發(fā)電纜AUI接口、終結(jié)電阻500m、2500m5個網(wǎng)段、4個中繼器每網(wǎng)段最大節(jié)點數(shù)100個最小間距、10MbpsAUI接口/接頭2022/7/1816細纜細纜是在粗纜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與使用過程中產(chǎn)生的一系列“麻煩”問題的基礎(chǔ)上進行改進和演變而形成的新型傳輸介質(zhì)。細纜的阻抗為50歐姆，電纜標(biāo)準(zhǔn)代號為RG-58，無中繼時的最大傳輸距離為185米（約等于200米），主要應(yīng)用于10BASE-2物理層標(biāo)準(zhǔn)。細纜的安裝和使用相對容易

7、，組網(wǎng)成本較低，但達到的網(wǎng)絡(luò)傳輸性能比粗纜差，但能很好滿足大多數(shù)場合的需要，適用于規(guī)模較小的局域網(wǎng)，在計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史中有重要地位。2022/7/181710Base-2細纜網(wǎng)50歐姆粗纜BNC T型/桶型連接器BNC接口、終結(jié)電阻185m、925m5個網(wǎng)段、4個中繼器每網(wǎng)段最大節(jié)點數(shù)30個最小間距、10Mbps粗纜/細纜以太網(wǎng)的5-4-3規(guī)則2022/7/1818使用細纜組網(wǎng)2022/7/1819CH4 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)第3節(jié) 雙絞線Section3 Twisted Pair2022/7/1820雙絞線概述雙絞線的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀最初是為語音通信而設(shè)計的傳輸介質(zhì)現(xiàn)在應(yīng)用于近距離通信的高速局域網(wǎng)雙

8、絞線的主要應(yīng)用領(lǐng)域和適用的拓撲結(jié)構(gòu)語音通信領(lǐng)域點對點結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)絡(luò)通信點對點結(jié)構(gòu)或共享介質(zhì)雙絞線適用的信號和傳輸技術(shù)語音通信領(lǐng)域模擬信號基帶傳輸局域網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)字信號基帶傳輸緣何稱為雙絞線Twisted Pair Cable ？兩根平行的傳輸介質(zhì)在傳輸信號的過程中有明顯的天線效應(yīng)，既可以發(fā)射傳輸?shù)男盘?，也容易受外界干擾信號的影響。兩根（一對）線按一定密度絞合在一起可顯著地降低天線效應(yīng)，絞合密度應(yīng)根據(jù)傳輸信號頻率（即數(shù)據(jù)傳輸速率）來確定。2022/7/1821雙絞線的分類按是否進行屏蔽劃分UTP：Unshielded Twisted-Pair非屏蔽雙絞線STP：Shielded Twisted-Pa

9、ir屏蔽雙絞線FTP：Foil Twisted-Pair單層整體屏蔽雙絞線2022/7/1822STP屏蔽雙絞線Shielded Twisted-Pair的屏蔽層可以有效減小輻射，但并不能完全消除輻射。屏蔽雙絞線價格相對較高，安裝比非屏蔽雙絞線困難。由于有屏蔽層，電纜硬度大，不易彎曲。類似于同軸電纜，屏蔽層必須專門處理，必須配有支持屏蔽功能的特殊連結(jié)器和相應(yīng)的安裝技術(shù)。STP/FTP具有較高的傳輸速率，5類線在100米內(nèi)可達到155Mbps，而同類UTP僅達到100Mbps。僅在特定應(yīng)用領(lǐng)域或物理安全性等要求較高時才采用STP或 FTP。2022/7/1823STP的結(jié)構(gòu)2022/7/1824

10、UTP無屏蔽外套直徑小，節(jié)省所占用的空間。 重量輕，易彎曲，易安裝。將串?dāng)_減至最小或加以消除。具有較好的阻燃性。具有獨立性和靈活性，適用于結(jié)構(gòu)化綜合布線。線纜成本和安裝維護成本均較低。一般場合下均選用UTP作為網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。2022/7/1825UTP的結(jié)構(gòu)2022/7/1826雙絞線的類別一類線：主要用于語音傳輸（主要用于八十年代初之前的 線纜），不能用于數(shù)據(jù)傳輸。 二類線：傳輸頻率為1MHZ，用于語音傳輸和最高傳輸速率為4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，常見于使用4Mbps規(guī)范令牌傳遞協(xié)議的舊令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)。三類線：傳輸頻率16MHz，用于語音傳輸及最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸,主要用于早期以太網(wǎng)

11、物理層標(biāo)準(zhǔn)10BASE-T。四類線：傳輸頻率為20MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率為16Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10BASE-T以太網(wǎng)。2022/7/1827雙絞線的類別五類線：該類電纜增加了繞線密度，外套一種高質(zhì)量的絕緣材料，傳輸頻率為100MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率為100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于100BASE-T和10BASE-T網(wǎng)絡(luò)。這是最常用的以太網(wǎng)電纜。超五類線：超5類具有衰減小，串?dāng)_少，并且具有更高的衰減與串?dāng)_的比值（ACR）和信噪比（S/N）、更小的時延誤差，性能得到很大提高。超5類線主要用于千兆銅纜以太網(wǎng)（1000Mbps）。六類線：該類電

12、纜的傳輸頻率為1MHz-250MHz，提供2倍于超五類的帶寬，傳輸性能遠遠高于超五類標(biāo)準(zhǔn)，最適用于傳輸速率高于1Gbps的應(yīng)用。超六類線：是六類線的改進版，主要應(yīng)用于千兆位網(wǎng)絡(luò)中，在傳輸頻率和速率方面與六類線一樣，只是在串?dāng)_、衰減和信噪比等方面有較大改善。七類線：是最新的一種雙絞線，主要為了適應(yīng)萬兆位以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。它僅有屏蔽型雙絞線，傳輸頻率至少可達500 MHz，是六類線和超六類線的2倍以上，傳輸速率可達10Gbps。2022/7/1828UTP的使用當(dāng)前設(shè)計計算機網(wǎng)絡(luò)時，常選用5類/超5類/6類UTP，適用于星型拓撲結(jié)構(gòu)和樹型拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)10/100/1000Base-Tx標(biāo)準(zhǔn)

13、。每根UTP電纜/跳線的兩頭可各自連接一個設(shè)備。采用RJ-45標(biāo)準(zhǔn)的接口與接頭連接設(shè)備和UTP。每根UTP電纜構(gòu)成一個點對點的通信信道。連接兩個設(shè)備的UTP電纜最大長度為100m。根據(jù)布線和線路走向的需要，連接兩個設(shè)備的UTP電纜可以由多段串接而成，但最好是直通不間斷式的連接方式。2022/7/182910Base-T網(wǎng)絡(luò)星型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中有一個中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，早期網(wǎng)絡(luò)中采用集線器HUB，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中采用性能更好的交換機。集線器或交換機是一個多端口的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。每個端口都可以使用雙絞線連接一個計算機或其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這條雙絞線的長度限制在100米之內(nèi)。RJ-45接口2022/7/1830使用UTP組網(wǎng)2

14、022/7/1831UTP RJ-45接口引腳定義引腳10/100Mbps以太網(wǎng)1000Mbps以太網(wǎng)1TX+BI_DA+2TX-BI_DA-3RX+BI_DB+4未定義BI_DC+5未定義BI_DC-6RX-BI_DB-7未定義BI_DD+8未定義BI_DD-2022/7/1832UTP RJ-45接線標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA 568A標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA 568B標(biāo)準(zhǔn)請記住標(biāo)準(zhǔn)雙絞線中四組線的顏色：Orange、Green、Blue、Brown2022/7/1833兩種UTP電纜的使用交叉電纜或直通電纜交叉電纜直通電纜2022/7/1834常用雙絞線品牌2022/7/1835CH4 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)第

15、4節(jié) 光纖與光纜Section4 Fiber2022/7/1836光纖概述光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，是使用石英玻璃或塑料制成的光信號傳輸介質(zhì)。光纜由多根光纖共同構(gòu)成，外形如同電纜。光纖/光纜的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀20世紀(jì)60年代后期由英藉華人高錕（K.C.Kao)博士發(fā)明光纖。20世紀(jì)70年代中后期開始光纖/光纜開始應(yīng)用于電信通信領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代初計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域開始應(yīng)用光纖作為高速遠距離聯(lián)網(wǎng)的傳輸介質(zhì)。21世紀(jì)是光通信時代，光纖/光纜使用大幅增加，光通信技術(shù)成為通信技術(shù)制高點。目前，光纖中的光信號只能單向傳輸，一次通信必須由收/發(fā)兩根光纖組成雙向信號傳輸通道實施，這樣的傳輸通道也屬于點對點的信道。

16、當(dāng)前絕大多數(shù)通信設(shè)備仍然是電信號設(shè)備，因此利用光纖通信須實現(xiàn)光/電信號轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換技術(shù)和設(shè)備等是制約光纖通信技術(shù)發(fā)展的主要因素之一。2022/7/1837光通信基本原理光纖收發(fā)器電光轉(zhuǎn)換電光轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換光纖收發(fā)器電信號（發(fā)出）電信號（接收）電信號（接收）電信號（發(fā)出）光信號光纖光纜光纖收發(fā)器由光/電轉(zhuǎn)換和電/光轉(zhuǎn)換兩部分構(gòu)成，類似于MODEM，實際上這兩個部分可以合成一個設(shè)備。當(dāng)前很多高級網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備直接集成光纖收發(fā)器，使得這些設(shè)備可直接使用光纖/光纜作為傳輸介質(zhì)。2022/7/1838光纖的構(gòu)成與工作原理不及頭發(fā)絲粗細的光纖一般由三層物質(zhì)構(gòu)成纖芯：具有高折射率的石英玻璃纖維或塑料纖維制

17、成，是光傳輸?shù)闹饕ǖ馈＜s幾微米幾十微米包層：低折射率玻璃封套，提供反射面和光隔離。外套：一層很薄的塑料封套，其保護作用。光纖中信號傳輸?shù)幕驹砝霉獾恼凵浜头瓷湓?。光纜由多根光纖加上輔助裝置及外層護套等共同構(gòu)成的，分為室內(nèi)光纜和室外光纜。一般無法直接使用光纖！2022/7/1839光纜（室外）的構(gòu)成2022/7/1840光纜（室內(nèi)）的構(gòu)成2022/7/1841光纖的分類多模光纖 MMF單模光纖 SMF 多束光線以不同的反射角傳播光纖的直徑減小到僅允許一個波長的光波傳輸，單束光線沿直線傳播多模光纖的纖芯直徑一般為，包層外直徑125m，單模光纖的纖芯直徑一般為，包層外直徑125m。多模光纖一

18、般采用普通的發(fā)光二極管LED作為光源，而單模光纖則需使用激光二極管LD最為光源。多模光纖常用的光波波長是850nm和1300nm，單模光纖常用的光波波長是1310nm和1550nm。多模光纖傳輸速率較低，傳輸距離有限，成本低，常用于短距離通信，尤其適用于建筑物內(nèi)部。單模光纖傳輸速率和傳輸距離都較大，但成本較高，常用于高速遠距離通信。2022/7/1842光纖/光纜的使用2022/7/1843光通信設(shè)備2022/7/1844光通信的特點和銅纜相比，光纖/光纜具有明顯的優(yōu)點，也有一些無法克服的缺點。傳輸信號頻帶寬，單根光纖通信容量大。信號在傳輸過程中衰減很小傳輸距離大?？闺姶鸥蓴_能力強，通信保密性

19、強。抗化學(xué)腐蝕能力強，滿足特定應(yīng)用需求。光纖尺寸小，重量輕，便于運輸和鋪設(shè)。光纖制作原材料資源豐富，成本低。光纖彎曲半徑不宜過小，切斷和連接操作技術(shù)復(fù)雜，分路、耦合麻煩。2022/7/1845CH4 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)第5節(jié) 無線傳輸介質(zhì)Section5 Wireless Transmission Media2022/7/1846無線傳輸介質(zhì)概述利用有線傳輸介質(zhì)組網(wǎng)的最大弱點布線帶來的相關(guān)問題安裝、使用、維護、升級等入網(wǎng)節(jié)點位置的相對固定性“尾巴”機動性靈活性較低無線傳輸是指利用空氣作為傳輸介質(zhì)傳輸電磁波/光波信號的方式，通信的節(jié)點之間不存在物理連接。沒有“煩惱的”網(wǎng)絡(luò)布線問題大幅增加入網(wǎng)節(jié)點的移動

20、性和機動性聯(lián)網(wǎng)距離可以適當(dāng)增加，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大信號傳輸被干擾的可能性大，保密性問題突出無線傳輸一般采用點對點的方式進行。無線網(wǎng)絡(luò)是對有線網(wǎng)絡(luò)的重要補充，而不是完全替代有線網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度、聯(lián)網(wǎng)安全性等方面正在全面提高，使無線網(wǎng)絡(luò)的重要性日趨顯現(xiàn)。2022/7/1847電磁波頻譜頻率資源是屬于全人類的寶貴資源！當(dāng)發(fā)射功率/傳輸距離達到規(guī)定范圍時必須申請才能使用相應(yīng)的信號頻率。大部分頻率資源掌握在美國人手里！2022/7/1848無線電頻段段號頻段名稱頻段范圍（含上限，不含下限）波段名稱波長范圍（含上限，不含下限）1極低頻(ELF)330赫（Hz）極長波10010兆米2超低頻(SLF)

21、30300赫（Hz）超長波101兆米3特低頻(ULF)3003000赫（Hz）特長波10010萬米4甚低頻（VLF）330千赫（KHz）甚長波101萬米5低頻（LF）30300千赫（KHz）長波101千米6中頻（MF）3003000千赫（KHz）中波101百米7高頻（HF）330兆赫（MHz）短波10010米8甚高頻（VHF）30300兆赫（MHz）超短波10米1米2022/7/1849無線電通信低頻段通過空氣由地波直接傳輸，高頻段通過電離層由天波傳輸。低頻段無線電信號穿越障礙物能力較強，傳輸距離較遠，但隨距離的增大信號幅度衰減速度也快，抗干擾能力較低。高頻段無線電信號穿越障礙物的能力較弱，接

22、近于直線傳輸，傳輸距離較遠，抗干擾能力較好，但受自然環(huán)境氣候因素影響比較明顯。無線電信號頻率主要用于各種民用或軍用目的，如廣播、電視、電臺等，頻率資源基本占滿，較少用于計算機網(wǎng)絡(luò)。2022/7/1850微波頻段段號頻段名稱頻段范圍（含上限，不含下限）波段名稱波長范圍（含上限，不含下限）9特高頻（UHF）3003000兆赫（MHz）分米波101分米10超高頻（SHF）330吉赫（GHz）厘米波101厘米11極高頻（EHF）30300吉赫（GHz）毫米波101毫米12至高頻3003000吉赫（GHz）絲米波101絲米2022/7/1851紅外線和激光通信紅外線(Infrared)信號傳輸通信數(shù)據(jù)傳輸速度較低，常應(yīng)用于雙