第2章 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)

2023年2月4日第2章網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)主講人：高敬格河北工程大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院本章知識(shí)要點(diǎn)：2.1同軸電纜2.2雙絞線2.3光纜2.4無(wú)線傳輸2.5本章小結(jié)2網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)是指在網(wǎng)絡(luò)中傳輸信息的載體，常用的傳輸介質(zhì)分有線傳輸介質(zhì)和無(wú)線傳輸介質(zhì)。(1)有線傳輸介質(zhì)是指在兩個(gè)通信設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)的物理連接部分，它能將信號(hào)從一方傳輸?shù)搅硪环?，有線傳輸介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。(2)無(wú)線傳輸介質(zhì)是指在兩個(gè)通信設(shè)備之間不使用任何物理連接，而是通過(guò)空間傳輸?shù)囊环N技術(shù)。無(wú)線傳輸介質(zhì)主要有微波、紅外線和激光等。3不同的傳輸介質(zhì)，其特性也不相同。會(huì)影響數(shù)據(jù)通信質(zhì)量和通信速度。特性主要包括：①物理特性。說(shuō)明傳播介質(zhì)的特征。②傳輸特性。包括信號(hào)形式、調(diào)制技術(shù)、傳輸速度及頻帶寬度等內(nèi)容。③連通性。采用點(diǎn)到點(diǎn)連接還是多點(diǎn)連接。④地域范圍。網(wǎng)上各點(diǎn)間的最大距離。⑤抗干擾性。防止噪聲、電磁干擾對(duì)數(shù)據(jù)傳輸影響的能力。⑥相對(duì)價(jià)格。以元件、安裝和維護(hù)價(jià)格為基礎(chǔ)42.1同軸電纜2.1.1同軸電纜的分類2.1.2同軸電纜的網(wǎng)絡(luò)2.1.3參數(shù)指標(biāo)2.1.4規(guī)格型號(hào)2.1.5布線結(jié)構(gòu)5同軸電纜由一根空心的外圓柱導(dǎo)體和一根位于中心軸的內(nèi)導(dǎo)體組成，兩導(dǎo)體間用絕緣材料隔開(kāi)。內(nèi)導(dǎo)體為銅線，外導(dǎo)體為銅管或網(wǎng)。其頻率特性比雙絞線好，傳輸速率高，屏蔽性能好，抗干擾能力強(qiáng)。目前常用于有線電視系統(tǒng)中。中心導(dǎo)體絕緣材料層網(wǎng)狀物屏蔽層外部隔離材料層62.1.1同軸電纜分類(1)按電纜直徑大小分

粗同軸電纜：適用于比較大型的局部網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)準(zhǔn)距離長(zhǎng)，可靠性高，安裝時(shí)不需要切斷電纜，可以靈活調(diào)整計(jì)算機(jī)的入網(wǎng)位置，但是必須安裝收發(fā)器，電纜安裝難度大，總體造價(jià)高。

細(xì)同軸電纜：造價(jià)低，安裝簡(jiǎn)單，安裝過(guò)程要切斷電纜，兩頭要接上基本網(wǎng)絡(luò)連接頭，接頭多時(shí)容易產(chǎn)生不良的隱患。72.1.1同軸電纜分類(1)按電纜直徑大小分類舉例細(xì)纜RG58：直徑0.26厘米，最大傳輸距離185米，阻抗50Ω，線材價(jià)格和連接頭成本較低，且不需要購(gòu)置集線器等設(shè)備，十分適合架設(shè)終端設(shè)備較為集中的小型以太網(wǎng)絡(luò)。

粗纜RG11：直徑1.27厘米，最大傳輸距離500米，阻抗是75Ω。直徑粗，彈性較差，不適合在室內(nèi)狹窄的環(huán)境內(nèi)架設(shè)，且RG-11連接頭制作復(fù)雜，并不能直接與電腦連接，因此粗纜的主要用途是扮演網(wǎng)絡(luò)主干的角色，用來(lái)連接數(shù)個(gè)由細(xì)纜所結(jié)成的網(wǎng)絡(luò)。82.1.1同軸電纜分類(2)按電纜傳輸信號(hào)的種類分

基帶(或視頻)同軸電纜：數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)?0歐姆電纜，它具有高帶寬和極好的噪聲抑制特性。其帶寬取決于電纜長(zhǎng)度。1km的電纜可以達(dá)到1Gb/s~2Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。目前，同軸電纜大量被光纖取代，但仍廣泛應(yīng)用于有線電視和某些局域網(wǎng)。92.1.1同軸電纜分類(2)按電纜傳輸信號(hào)的種類分寬帶(或網(wǎng)絡(luò))同軸電纜：模擬信號(hào)傳輸?shù)?5歐姆電纜。其可使用的頻帶高達(dá)300MHz到450MHz，覆蓋的區(qū)域廣，需要模擬放大器周期性地加強(qiáng)信號(hào)，用以把進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的比特流轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并把網(wǎng)絡(luò)輸出的信號(hào)再轉(zhuǎn)換成比特流。102.1.2同軸電纜的網(wǎng)絡(luò)

(1)主干網(wǎng)：主干線所用的同軸電纜由防護(hù)層的電纜構(gòu)成，其信號(hào)傳輸性能較好。

(2)次主干線：次主干電纜的直徑比主干電纜小，一般還要采用高增益的分布式放大器，同時(shí)要考慮電纜與用戶出口的接口。

(3)線纜同軸電纜不可絞接，各部分是通過(guò)低損耗的75Ω連接器來(lái)連接的。112.1.3同軸電纜參數(shù)指標(biāo)電氣參數(shù)：(1)同軸電纜的特性阻抗(2)同軸電纜的衰減(3)同軸電纜的傳播速度(4)軸電纜直流回路電阻測(cè)試要素：(1)導(dǎo)體或屏蔽層的開(kāi)路和短路情況(2)導(dǎo)體接地情況(3)屏蔽接頭之間的短路情況122.1.4規(guī)格型號(hào)目前，基帶同軸電纜屏蔽線是用銅做成的網(wǎng)狀；寬帶同軸電纜的屏蔽層通常是用鋁沖壓成的。同軸電纜安裝時(shí)屏蔽層必須接地，同時(shí)兩頭要有終端器來(lái)削弱信號(hào)反射作用。常用的同軸電纜規(guī)格：(1)規(guī)格是RG-8，阻抗為50Ω。

(2)規(guī)格是RG-58，阻抗為

50Ω。

(3)規(guī)格是RG-59，阻抗為75Ω。

(4)規(guī)格是RG-62，阻抗為93Ω。132.1.5布線結(jié)構(gòu)(1)細(xì)纜構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：容易安裝、造價(jià)低、網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力強(qiáng)；缺點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和擴(kuò)展困難，電纜系統(tǒng)的斷點(diǎn)較多，網(wǎng)絡(luò)可靠性差。142.1.5布線結(jié)構(gòu)(2)粗纜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：較高的可靠性，網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力強(qiáng)，以及較大的地理覆蓋范圍；缺點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)安裝、維護(hù)和擴(kuò)展困難，造價(jià)高。152.1.5布線結(jié)構(gòu)(3)粗/細(xì)纜混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增加粗纜和細(xì)纜之間的連接器。其優(yōu)缺點(diǎn)介于前兩種結(jié)構(gòu)之間。結(jié)論：無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)，一根同軸電纜上接多部機(jī)器（總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)），當(dāng)一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，會(huì)影響所有機(jī)器，故障的診斷和修復(fù)麻煩。所以，逐步被非屏蔽雙絞線或光纜取代。162.2雙絞線(Twistedpair，TP)2.2.1雙絞線的分類2.2.2雙絞線的規(guī)格與型號(hào)2.2.3雙絞線的性能指標(biāo)2.2.4雙絞線的標(biāo)準(zhǔn)接法17

雙絞線由兩根按一定密度互相絞在一起的具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線組成。如果把一對(duì)或多對(duì)雙絞線放在一個(gè)絕緣套管中——雙絞線電纜。182.2.1雙絞線的分類(1)屏蔽雙絞線(ShieldTwistedPair,STP)：較貴,在塑膠外皮里包覆一層遮蔽的金屬薄膜，以及一條接地的金屬銅細(xì)線，可以防止電磁的干擾，1MHz下阻抗值是100歐姆，較高的傳輸速率,100米內(nèi)可達(dá)到155Mbps,抗干擾好。19屏蔽雙絞線電纜的種類：

①鋁箔屏蔽雙絞線電纜(FoilTwistedPair,FTP)②鋁箔、銅網(wǎng)雙層屏蔽雙絞線電纜(ShieldedFoilTwistedPair,SFTP)

③獨(dú)立雙層屏蔽雙絞線電纜(SSTP)三種形式。

202.2.1雙絞線的分類(2)非屏蔽雙絞線(UnshieldTwistedPair,UTP)。沒(méi)有金屬屏蔽層，抗干擾差。但價(jià)格低，廣泛使用。在1MHz下阻抗值是100歐姆。21雙絞線電纜性能的綜合比較

銅纜類型項(xiàng)目UTPSTPFTP/SFTPSSTP價(jià)格低較高高安裝成本低較高高抗干擾能力弱較強(qiáng)強(qiáng)保密性一般較好好信號(hào)衰減較大較小小適用場(chǎng)合網(wǎng)絡(luò)流量不大,設(shè)備和線路安裝密度不大的情況.如：辦公環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)流量較大,傳輸距離較遠(yuǎn),設(shè)備和線流龐大、復(fù)雜.如：銀行、機(jī)場(chǎng)、工廠.高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),高保密的高速系統(tǒng)中.如：從事CAD的大型企業(yè),軍事系統(tǒng)222.2.2雙絞線的規(guī)格與型號(hào)3類(帶寬16Mbps)5類(帶寬100Mbps)超5類(帶寬100Mbps)6類(帶寬250Mbps)3類（帶寬16Mbps）4類（帶寬20Mbps）5類（帶寬100Mbps）超5類(帶寬100Mbps)6類（帶寬250Mbps）7類（帶寬620Mbps）屏蔽雙絞線雙絞線非屏蔽雙絞線232.2.2雙絞線的規(guī)格與型號(hào)242.2.3雙絞線的性能指標(biāo)(1)衰減(Attenuation)：測(cè)量全部應(yīng)用頻率上的衰減。(2)近端串?dāng)_(NEXTNear-EndCrosstalkLoss)隨著信號(hào)頻率的增加其測(cè)量難度更大；(3)直流環(huán)路電阻(4)特性阻抗：包括電阻及頻率自1～100MHz的電感抗及電容抗;(5)衰減串?dāng)_比(ACR)：較大值表示抗干擾能力強(qiáng)，要求至少大于10dB。(6)電纜特性：通訊信道的品質(zhì)是由它的電纜特性信噪比(SNR——Signal-Noiceratio）來(lái)描述的。252.2.4雙絞線的標(biāo)準(zhǔn)接法局域網(wǎng)的通信介質(zhì)有：雙絞線、同軸電纜、光纖等。從性價(jià)比和可維護(hù)性出發(fā)，大多數(shù)局域網(wǎng)使用非屏蔽雙絞線UTP。網(wǎng)線由一定長(zhǎng)度的雙絞線與RJ45頭組成。雙絞線由8根不同顏色的線分成四對(duì)絞合在一起。兩種接法：EIA/TIA568B標(biāo)準(zhǔn)接法和EIA/TIA568A標(biāo)準(zhǔn)。將水晶頭的尾巴向下(即平的一面向上)，從左至右，分別定為12345678，以下是各口線的分布。26T568A線序(端接方式A):T568B線序(端接方式B):27

網(wǎng)線一般都是以“箱”為單位出售，每箱雙絞線的長(zhǎng)度為305m。不同品牌雙絞線的價(jià)格相差較大。雙絞線的質(zhì)量決定局域網(wǎng)帶寬，只有標(biāo)準(zhǔn)的5類或超5類線才能實(shí)現(xiàn)100Mb/s的傳輸速率。標(biāo)識(shí)：網(wǎng)線外面的塑料包皮上應(yīng)當(dāng)每隔兩英尺印有一段文字，諸如“24AWG…CAT5”的字樣。以AMP公司的線纜為例，該文字為：

AMPSYSTEMSCABLEE1380340100

24AWG(UL)CMR/MPRORC(UL)PCC

FT4VERIFIEDETLCAT5O44766FT990728其中，各項(xiàng)標(biāo)識(shí)解釋如下：●AMP：代表公司名稱?！?100：表示阻抗是100Ω。●24：表示線芯是24號(hào)的(線芯有22、24、26三種規(guī)格)。●AWG：表示美國(guó)線纜規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。●UL：表示通過(guò)認(rèn)證的標(biāo)記。●FT4：表示4對(duì)線。●CAT5：表示5類線?！馩44766：表示線纜當(dāng)前處在的英尺數(shù)●9907：表示生產(chǎn)年月。若塑料包皮上沒(méi)有廠商，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，則通常為劣質(zhì)產(chǎn)品29大對(duì)數(shù)電纜(5類25對(duì)24AWG非屏蔽軟線)導(dǎo)線色彩由藍(lán)、橙、棕、灰和白、紅、黑、黃、紫編碼組成。30線對(duì)色彩碼線對(duì)色彩碼1白/藍(lán)//藍(lán)/白14黑/棕//棕/黑2白/橙//橙/白15黑/灰//灰/黑3白/綠//綠/白16黃/藍(lán)//藍(lán)/黃4白/棕//棕/白17黃/棕//棕/黃5白/灰//灰/白18黃/綠//綠/黃6紅/藍(lán)//藍(lán)/紅19黃/棕//棕/黃7紅/橙//橙/紅20黃/灰//灰/黃8紅/綠//綠/紅21紫/藍(lán)//藍(lán)/紫9紅/棕//棕/紅22紫/橙//橙/紫10紅/灰//灰/紅23紫/綠//綠/紫11黑/藍(lán)//藍(lán)/黑24紫/棕//棕/紫12黑/橙//橙/黑25紫/灰//灰/紫13黑/綠//綠/黑312.3光纖(OpticalFiber，OF)2.3.1光纖結(jié)構(gòu)2.3.2光纖的種類2.3.3光纖的連接方式2.3.4光纜322.3.1光纖結(jié)構(gòu)(1)光纖組成光纖一般分為3層：中心高折射率玻璃芯其芯徑一般為50或62.5μm，中間是硅玻璃層，直徑一般為125μm，最外層是樹(shù)脂涂層。纖芯包層保護(hù)套332.3.1光纖結(jié)構(gòu)(2)光纖接口(無(wú)源接口和有源中繼器)SCLCMT-RJDSCVF-45Opti-Jack34352.3.2光纖的種類(1)按傳輸模式分類

單模光纖：在給定的工作波長(zhǎng)上以單一的模式光傳播，傳輸頻帶寬，傳輸容量大。芯徑8～10μm，包層直徑125μm。單模光纖是當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中研究和應(yīng)用的重點(diǎn)。

多模光纖：以多種模式的光傳播，芯徑一般50～200μm，包層直徑125~230μm，傳輸速度低、距離短，整體傳輸性能差，但是成本低。36372.3.2光纖的種類(2)按折射率分類突變(階躍、跳變)型光纖(StepIndexFiber，SIF)

漸變(梯度)型光纖(GriendedIndexFiber，GIF)環(huán)形光纖(RingFiber)和W型光纖注意：光纖規(guī)格單模：8μm/125μm、9μm/125μm、10μm/125μm多模：50μm/125μm歐標(biāo)，62.5μm/125μm美標(biāo)工業(yè),醫(yī)療和低速網(wǎng)絡(luò)：100μm/140μm，200μm/230μm382.3.3光纖連接方式(1)將它們接入連接頭并插入光纖插座。

(2)用機(jī)械方法將其接合。方法是將兩根小心切割好的光纖的一端放在一個(gè)套管中，然后鉗起來(lái)。可以讓光纖通過(guò)結(jié)合處來(lái)調(diào)整，以使信號(hào)達(dá)到最大。(3)兩根光纖可以被融合在一起。這三種連接方法，結(jié)合處都有反射，并且反射的能量會(huì)和信號(hào)交互作用。392.3.4光纜

(1)結(jié)構(gòu)光纜主要由光導(dǎo)纖維和塑料保護(hù)套管及塑料外皮構(gòu)成。光纜是一定數(shù)量的光纖按照一定方式組成纜心，外包有保護(hù)套，有的還包覆外護(hù)層，用以實(shí)現(xiàn)光信號(hào)傳輸?shù)囊环N通信線路。402.3.4光纜

(2)按光纖的數(shù)目分類

單芯光纜：光纜護(hù)套中只有一根光纖的一類光纜.它通常有一個(gè)較大的緩沖層和一個(gè)較厚的外皮,以便于使用。412.3.4光纜

(2)按光纖的數(shù)目分類

雙芯光纜：光纜護(hù)套中有兩根光纖的光纜。

多芯光纜：在一根光纜外皮里包裹了兩根以上的光纖。422.3.4光纜

(3)按光纜在布線工程中的應(yīng)用分類光纖跳線：兩端帶有光纖連接器的光纖軟線，適用于網(wǎng)卡與信息插座的連接以及傳輸設(shè)備間的連接，可以應(yīng)用于管理間子系統(tǒng)、設(shè)備間子系統(tǒng)和工作區(qū)子系統(tǒng)。432.3.4光纜

(3)按光纜在布線工程中的應(yīng)用分類

室內(nèi)光纜：抗拉強(qiáng)度較小，保護(hù)層較差，但也更輕便、更經(jīng)濟(jì)。主要適用于水平干線子系統(tǒng)和垂直干線子系統(tǒng)。442.3.4光纜

(3)按光纜在布線工程中的應(yīng)用分類

室外光纜：抗拉強(qiáng)度較大，保護(hù)層較厚重，并且通常為鎧裝(即金屬皮包裹)。452.3.4光纜

(3)按光纜在布線工程中的應(yīng)用分類

架空式光纜：架掛在電桿上使用的光纜。這種敷設(shè)方式可以利用原有的架空明線桿路，節(jié)省建設(shè)費(fèi)用，縮短建設(shè)周期。

直埋式光纜：用于直接埋設(shè)在開(kāi)挖的電信溝內(nèi)，埋設(shè)完畢即填土掩埋。道管式光纜：應(yīng)用于擁有電信