第2章 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)

1、2022年3月7日主講人：高敬格主講人：高敬格河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系2本章知識要點(diǎn)：2.1 同軸電纜2.2 雙絞線2.3 光纜2.4 無線傳輸2.5 本章小結(jié)河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系3 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)和無線傳輸介質(zhì)。 (1) 有線傳輸介質(zhì)是指在兩個通信設(shè)備之間實現(xiàn)的物理連接部分，它能將信號從一方傳輸?shù)搅硪环剑芯€傳輸介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。 (2) 無線傳輸介質(zhì)是指在兩個通信設(shè)備之間不使用任何物理連接，而是通過空間傳輸?shù)囊环N技術(shù)。無線傳輸介質(zhì)主要有微波、紅外

2、線和激光等。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系4 不同的傳輸介質(zhì)，其特性也不相同。會影響數(shù)據(jù)通信質(zhì)量和通信速度。特性主要包括： 物理特性。說明傳播介質(zhì)的特征。 傳輸特性。包括信號形式、調(diào)制技術(shù)、傳輸 速度及頻帶寬度等內(nèi)容。 連通性。采用點(diǎn)到點(diǎn)連接還是多點(diǎn)連接。 地域范圍。網(wǎng)上各點(diǎn)間的最大距離。 抗干擾性。防止噪聲、電磁干擾對數(shù)據(jù)傳輸影響的能力。 相對價格。以元件、安裝和維護(hù)價格為基礎(chǔ)河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系52.1 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2.1.5 布線結(jié)

3、構(gòu)河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系6 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。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河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系72.1.1 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，可靠性高，安裝時不需要切斷電纜，可以靈活調(diào)整計算機(jī)的入網(wǎng)位置，但是必須安裝收發(fā)器，電纜安裝難度大，總體造價高。 細(xì)同軸電纜：造價

4、低，安裝簡單，安裝過程要切斷電纜，兩頭要接上基本網(wǎng)絡(luò)連接頭，接頭多時容易產(chǎn)生不良的隱患。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系82.1.1 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50，線材價格和連接頭成本較低，且不需要購置集線器等設(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75。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，用來連接數(shù)個由細(xì)纜所結(jié)成的網(wǎng)絡(luò)

5、。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系92.1.1 同軸電纜分類(2)按電纜傳輸信號的種類分 基帶(或視頻)同軸電纜：數(shù)字信號傳輸?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度。1km的電纜可以達(dá)到1Gb/s2Gb/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)。 河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系102.1.1 同軸電纜分類(2)按電纜傳輸信號的種類分 寬帶(或網(wǎng)絡(luò))同軸電纜：模擬信號傳輸?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

6、地加強(qiáng)信號，用以把進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的比特流轉(zhuǎn)換為模擬信號，并把網(wǎng)絡(luò)輸出的信號再轉(zhuǎn)換成比特流。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系112.1.2 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，各部分是通過低損耗的7 5 連接器來連接的。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系122.1.3 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

7、軸電纜的傳播速度 (4)軸電纜直流回路電阻測試要素： (1)導(dǎo)體或屏蔽層的開路和短路情況 (2)導(dǎo)體接地情況 (3)屏蔽接頭之間的短路情況河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系132.1.4 規(guī)格型號 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。同軸電纜安裝時屏蔽層必須接地，同時兩頭要有終端器來削弱信號反射作用。 常用的同軸電纜規(guī)格： (1) 規(guī)格是RG-8，阻抗為50。 (2) 規(guī)格是 RG-58，阻抗為 50。 (3) 規(guī)格是 RG-59，阻抗為75。 (4) 規(guī)格是RG-62，阻抗為93。 河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與

8、電氣工程系與電氣工程系142.1.5 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。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系152.1.5 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，造價高。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系162.1.5 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：無論哪種結(jié)構(gòu)，一根同軸電纜上接多部機(jī)器（總線拓?fù)?/p>

9、結(jié)構(gòu)），當(dāng)一點(diǎn)發(fā)生故障時，會影響所有機(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。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系172.2 雙絞線(Twisted pair，TP)2.2.1 雙絞線的分類2.2.2 雙絞線的規(guī)格與型號2.2.3 雙絞線的性能指標(biāo)2.2.4 雙絞線的標(biāo)準(zhǔn)接法河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系18 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。如果把一對或多對雙絞線放在一個絕緣套管中雙絞線電纜。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系192.2.1 雙絞線的分類 (1

10、)屏蔽雙絞線(Shield Twisted Pair, 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。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系20 屏蔽雙絞線電纜的種類： 鋁箔屏蔽雙絞線電纜(Foil Twisted Pair, FTP) 鋁箔、銅網(wǎng)雙層屏蔽雙絞線電纜(Shielded Foil Twisted Pair, SFTP) 獨(dú)立雙層屏蔽雙絞線電纜(SSTP)三種形式。 河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工

11、程系212.2.1 雙絞線的分類 (2)非屏蔽雙絞線(Unshield Twisted Pair, UTP)。沒有金屬屏蔽層，抗干擾差。但價格低，廣泛使用。在1MHz下阻抗值是100歐姆。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系22雙絞線電纜性能的綜合比較 銅纜類型 項目 UTP STP FTP/SFTP SSTP 價格 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 信號衰減 較大 較小 小 適用場合 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、工廠.

12、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) 河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系232.2.2 雙絞線的規(guī)格與型號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河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系242.2.2 雙絞線的規(guī)格與型號河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工

13、程系252.2.3 雙絞線的性能指標(biāo)(1)衰減( Attenuation)：測量全部應(yīng)用頻率上的衰減。(2)近端串?dāng)_(NEXT Near-End Crosstalk Loss)隨著信號頻率的增加其測量難度更大；(3)直流環(huán)路電阻(4)特性阻抗：包括電阻及頻率自1100MHz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10d B。(6)電纜特性：通訊信道的品質(zhì)是由它的電纜特性信噪比(SNRSignal-Noice ratio）來描述的。 河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系262.2.4 雙絞線的標(biāo)準(zhǔn)接法 局域網(wǎng)的通信介質(zhì)有：雙絞線、

14、同軸電纜、光纖等。從性價比和可維護(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絞合在一起。兩種接法：EIA/TIA 568B標(biāo)準(zhǔn)接法和EIA/TIA 568A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1 2 3 4 5 6 7 8，以下是各口線的分布。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系27T568A線序 (端接方式A):T568B線序(端接方式B):河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系28 網(wǎng)線一般都是以“箱”為單位出售，每箱雙絞線的長度為305m。

15、不同品牌雙絞線的價格相差較大。 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類線才能實現(xiàn)100Mb/s的傳輸速率。 標(biāo)識：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“24 AWGCAT5”的字樣。以AMP公司的線纜為例，該文字為： AMP SYSTEMS CABLE E138034 0100 24 AWG(UL) CMR/MPR OR C(UL)PCC FT4 VERIFIED ETL CAT5 O44766 FT 9907 河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系29其中，各項標(biāo)識解釋如下： AMP：代表公司名稱。 0100：表示阻抗是100。 24：表示線

16、芯是24號的(線芯有22、24、26三種規(guī)格)。 AWG：表示美國線纜規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。 UL：表示通過認(rèn)證的標(biāo)記。 FT4：表示4對線。 CAT5：表示5類線。 O44766：表示線纜當(dāng)前處在的英尺數(shù) 9907 ：表示生產(chǎn)年月。 若塑料包皮上沒有廠商，沒有標(biāo)準(zhǔn)，則通常為劣質(zhì)產(chǎn)品河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系30大對數(shù)電纜(5類 25對 24 AWG 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。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系31線對色彩碼線對色彩碼1白/藍(lán)/ /藍(lán)/白14 黑/棕/ /棕/黑2白/橙/ /橙/白15 黑

17、/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/黑河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系322.3 光纖(Optical Fiber，OF)2.3

18、.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 光纜河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系332.3.1 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62.5m，中間是硅玻璃層，直徑一般為125m，最外層是樹脂涂層。纖芯纖芯包層包層保護(hù)套保護(hù)套河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系342.3.1 光纖結(jié)構(gòu) (2)光纖接口(無源接口和有源中繼器)SC LC MT-RJ DSC VF-45 Opti-Jack河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系35河北工程大學(xué)自動化河北

19、工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系362.3.2 光纖的種類 (1)按傳輸模式分類 單模光纖：在給定的工作波長上以單一的模式光傳播，傳輸頻帶寬，傳輸容量大。芯徑810m，包層直徑125m。單模光纖是當(dāng)前計算機(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50200m，包層直徑125230m，傳輸速度低、距離短，整體傳輸性能差，但是成本低。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系37河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系382.3.2 光纖的種類 (2)按折射率分類 突變(階躍、跳變)型光纖(Step Index Fiber，SIF

20、) 漸變(梯度)型光纖(Griended Index Fiber，GIF) 環(huán)形光纖(Ring Fiber)和W型光纖注意：光纖規(guī)格單模：8m/125m、9m/125m、10m/125m 多模：50m/125m 歐標(biāo)，62.5m/125m 美標(biāo)工業(yè),醫(yī)療和低速網(wǎng)絡(luò)： 100m/140m，200m/230m河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系392.3.3 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套管中，然后鉗起來?？梢宰尮饫w通過結(jié)合處來調(diào)整，以使信號達(dá)到最大。 (3)兩根光纖可以被融合在一

21、起。這三種連接方法，結(jié)合處都有反射，并且反射的能量會和信號交互作用。 河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系402.3.4 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，用以實現(xiàn)光信號傳輸?shù)囊环N通信線路。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系412.3.4 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.它通常有一個較大的緩沖層和一個較厚的外皮,以便于使用。 河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系422.3.4

22、 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。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系432.3.4 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)。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系442.3.4 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)。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系452.3.4 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)。河北工程大學(xué)自動化河北工程大學(xué)自動化與電氣工程系與電氣工程系462.3.4 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)在開挖的電信溝內(nèi)，埋設(shè)完畢即填土掩埋。 道管式光纜