計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)施工與管理第二章網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)與連接頭課件

1、第二章 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)與連接頭 本章討論組建局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)時(shí)所用到的各種通信介質(zhì)，介紹這些通信介質(zhì)的分類、特點(diǎn)、工作原理，它們與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接方法等內(nèi)容。其中包括雙絞線、光纖、同軸電纜、衛(wèi)星VSAT站等內(nèi)容。雙絞線 普通電話線一般是兩根線相互纏繞在一起，形成所謂的雙絞線（Twisted-Pair），這種雙絞結(jié)構(gòu)最主要的優(yōu)點(diǎn)是不易受干擾，但由于雙絞的原因，布同樣距離的雙絞線要比平行線所需的線段長(zhǎng)，如圖所示。 雙絞線的一個(gè)雙絞循環(huán)稱作絞距。絞距越小，抗干擾能力越強(qiáng)，但成本也越高。 雙絞線的外形、分類與主要技術(shù)指標(biāo) 一、雙絞線的結(jié)構(gòu)、外形與分類雙絞線是我們最常見的一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接線，它與電話用

2、的雙絞線不同，一般是由多對(duì)（如4對(duì)，共8根）雙絞線構(gòu)成的，并且用絕緣護(hù)套將它們包裹。它除了外層包覆的絕緣護(hù)套（如塑料）外，內(nèi)部還有8根包覆有絕緣材料的細(xì)導(dǎo)線，導(dǎo)線兩兩相互絞在一起，每一根導(dǎo)線由不同的顏色進(jìn)行區(qū)分。從雙絞線的橫斷剖面示意圖我們可較清楚地看到雙絞線的內(nèi)部構(gòu)造，外部的絕緣層一般為灰色的塑料，起到保護(hù)內(nèi)部導(dǎo)線的作用。雙絞線橫斷剖面示意圖我們可以看到剝出的8根導(dǎo)線每?jī)筛嗷グ匆欢ǖ木嚯x絞纏在一起。它可以降低雙絞線在傳輸過程中的噪音和干擾。因此，雙絞線的質(zhì)量的重要外觀指標(biāo)就是導(dǎo)線是否按要求精確的絞纏在一起。雙絞線中的8根導(dǎo)線分別由不同的顏色來區(qū)分。導(dǎo)線有純色線和花色線。純色線的顏色有4種：

3、橙、藍(lán)、綠、棕色。花色線由純色和白色交織在一起，也有4種：橙白、藍(lán)白、綠白、棕白。純色線與對(duì)應(yīng)的花色線絞纏在一起，這樣我們就很容易地區(qū)分這4對(duì)線了。 雙絞線可分為無屏蔽雙絞線電纜和屏蔽雙絞線電纜兩種。無屏蔽雙絞線電纜（Unshielded Twisted-Pair，UTP）由于它的外壁只是一層塑料，因而價(jià)格較低，同時(shí)它的傳輸性能較好，因而被廣泛地采用。一般我們所說的雙絞線就是指無屏蔽雙絞線（UTP）。它同電話線很相似，因而它可以作為電話線使用。無屏蔽雙絞線電纜 屏蔽雙絞線電纜（Shielded Twisted-Pair，STP）由一個(gè)為屏蔽層所圍繞的雙絞線組成。同無屏蔽雙絞線比較，它的外壁除了

4、塑料層以外，還有一層金屬網(wǎng)狀的屏蔽層。這個(gè)屏蔽層和閉路電視線的屏蔽層相似。它的主要功能是防電磁輻射，因而它的防干擾性能好，但價(jià)格較高。屏蔽雙絞線電纜二、雙絞線的最大傳輸速率與最大傳輸距離 目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)用的雙絞線已由早期的三類，發(fā)展到了現(xiàn)在的五類、六類。五類雙絞線是我們現(xiàn)在最常見的、使用最多的雙絞線產(chǎn)品，它的最大傳輸速率為100Mbps，但最大有效傳輸距離為100m。六類雙絞線的最大傳輸速率為1000Mbps，現(xiàn)已有廠家推出了實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品，但還沒有形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品和使用都很少。另外，在市場(chǎng)上還有一種超五類雙絞線的產(chǎn)品，它在某些指標(biāo)上比五類雙絞線高，性能好，抗干擾能力更強(qiáng)。我們可以把它當(dāng)作較好的

5、五類雙絞線使用。 雙絞線與RJ-45插頭的壓接 一、連接以太網(wǎng)卡、HUB上的RJ-45插頭 RJ-45插頭是一種透明的塑料接插件，因其看起來似水晶透明，所以又稱作“水晶頭”。RJ-45插頭與“V”字型銅片 下圖所示為網(wǎng)卡或HUB上的RJ-45插座，左邊是實(shí)物照片，右邊是內(nèi)部的8個(gè)銅絲示意圖。網(wǎng)卡或HUB上的RJ-45插座二、平行雙絞線與交叉雙絞線以太網(wǎng)線纜接法有三類，即： 直通線(straight-through)又叫平行雙絞線 交叉線(crossover)又叫交叉級(jí)聯(lián)雙絞線 反轉(zhuǎn)線(rolled) 按照“橙白、橙、綠白、藍(lán)、藍(lán)白、綠、棕白、棕”順序排列的方式稱作“標(biāo)準(zhǔn)568B”，而按照“綠白

6、、綠、橙白、藍(lán)、藍(lán)白、橙、棕白、棕”順序排列的方式稱作“標(biāo)準(zhǔn)568A”。平行雙絞線兩頭的水晶頭都按“標(biāo)準(zhǔn)568B”制作。交叉級(jí)聯(lián)雙絞線的一頭按照“標(biāo)準(zhǔn)568B”制作水晶頭，而另一頭按照“標(biāo)準(zhǔn)568A”制作水晶頭。三、RJ-45插頭的卡接工具卡接方法 (見隨書光盤中的視頻)四、插頭與插座的連接 RJ-45 插頭與插座連接時(shí)只需將RJ-45插頭插入插座即可。當(dāng)插入的方向不對(duì)時(shí)，插頭無法插入插座。右圖的雙絞線水晶頭已插入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（圖中為光電轉(zhuǎn)換器）的RJ-45插座中。 雙絞線水晶頭與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接雙絞線與信息插座的卡接 (見隨書光盤中的視頻)雙絞線的管理配線架 當(dāng)匯集到交換機(jī)的雙絞線插頭（RJ-45

7、）不太多時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理人員很易分辯出接線關(guān)系，此時(shí)不需要配線架。但是，當(dāng)接到交換機(jī)的雙絞線太多時(shí)，就不能省去配線架了。雙絞線配線架主要是為了方便機(jī)房的雙絞線管理和使用。配線架實(shí)物圖 配線架可以看作是一個(gè)信息模塊的集合。24口的配線架包含了24個(gè)信息模塊，12口的配線架包含了12個(gè)信息模塊。下圖所示為上、中、下3個(gè)24口的配線架。配線架可以安裝在標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)柜內(nèi)部。雙絞線配線架前視照片雙絞線配線架后視照片雙絞線的測(cè)試 (見隨書光盤中的視頻)光 纖 一、光纖的結(jié)構(gòu)，外形與工作原理 光纖具有容量大、傳輸損耗小、抗干擾強(qiáng)、體積小、重量輕、原材料豐富等特點(diǎn)，因此成為現(xiàn)在遠(yuǎn)距離傳輸?shù)氖走x介質(zhì)。其外部由一層堅(jiān)硬的

8、蒙皮構(gòu)成。在蒙皮里面連著的是纖維，纖維層下面是一塑料層，用來緩沖纖維中心；中間部分是由玻璃或塑料纖維組成的光纖芯線，在光纖芯線與塑料層之間還有一涂層用來將光反射回芯線。光纖的結(jié)構(gòu)與光傳輸原理 通常，在多模光纖中，多采用發(fā)光二極管（LED）當(dāng)光源發(fā)送光脈沖，光在玻璃光導(dǎo)纖維中利用全反射向前傳播。在光纖另一端使用光敏元件（如：光電二極管）作為光檢測(cè)器，光檢測(cè)器又稱作光接收器，如圖所示。LED支持的數(shù)據(jù)速率達(dá)125Mbps。單模光纖使用激光二極管（Laser）作為光源，光在單模光纖中無反射地向前傳播，其光接收器采用雪崩光電二極管（APD），速度極快，但這兩種元件價(jià)格高。光纖電-光-電轉(zhuǎn)換圖光電二、光

9、纜的路數(shù) 在一根光纜里面可有多根光纖，如果一條光纜中只有一根光纖或兩根光纖，我們稱為單芯光纜和雙芯光纜。這兩種光纜一般只在室內(nèi)使用，主要用來做跳線、內(nèi)部設(shè)備的連接或從墻上出口到計(jì)算機(jī)的連接等。光纖跳線又稱尾纖或尾纜。 單根光纖跳線（單模） 在室外使用的光纜一般有4芯、6芯、12芯、24芯、72芯等，這種光纜看起來像是一根普通的動(dòng)力電纜，如圖所示。光纜實(shí)物三、光纖的復(fù)用技術(shù) 因?yàn)楣饫w在很寬的波段上都具有很小的轉(zhuǎn)輸損耗，因此采用光波復(fù)用技術(shù)（WDM），是利用光纖巨大帶寬資源的一種有效方法。WDM技術(shù)示意圖acdb光波復(fù)用技術(shù)的主要特點(diǎn)： 具有巨大的通信容量，降低了成本。 可以在同一根光纖中用不同波

10、長(zhǎng)的光傳輸不同類型的信號(hào)，有利于各種信號(hào)的兼容。 能夠用一根光纖實(shí)現(xiàn)雙向通信。 有利于對(duì)已建成的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)容改造。四、光纖的分類 根據(jù)光在光纖中傳輸模式的不同，光纖可以分為多模光纖和單模光纖兩類。 1、多模光纖多模光纖是指在指定的工作波長(zhǎng)上，能夠以多個(gè)模式同時(shí)在其中傳輸?shù)墓饫w。相對(duì)于單模光纖，多模光纖的纖芯直徑較大，允許多個(gè)光脈沖通過。 2、單模光纖單模光纖是當(dāng)芯線的直徑小到光波波長(zhǎng)時(shí)，光在光纖中無反射地沿直線傳播，它在指定的波長(zhǎng)上只能夠以單一的模式傳輸，傳輸?shù)念l帶寬，傳輸容量大，光信號(hào)的損耗很小，離散也很小，傳播的距離較遠(yuǎn)。 與單模光纖相比，多模光纖的傳輸性能要差一些。 3、多模光纖與單模光

11、纖在外觀上的區(qū)別 多模光纖與單模光纖在外觀上是有區(qū)別的。目前，通用的單模光纖的外徑為125m，但它的芯徑一般為810m，比多模光纖的芯徑（50200m）小得多，但這種差別從外觀上看是極不明顯的。五、光纖的最大傳輸速率與最大傳輸距離 光在傳輸介質(zhì)中的傳輸距離與光在介質(zhì)中的衰減率有關(guān)。光在傳輸介質(zhì)中的色散有3種，即模式色散、顏色色散和材料色散。在普通玻璃中，光每行走1m，其強(qiáng)度就衰減一半，而在光纖中，光每行走15km，才衰減一半。 單模光纖的最大傳輸速率為1000Mbps，最大傳輸距離為20km，在使用中繼設(shè)備后，這個(gè)距離可不斷延伸。多模光纖的最大傳輸速率為1000Mbps，1000Mpbs速率下

12、的最大傳輸距離為550m。 光纖連接頭與法蘭盤 一、連接頭的分類、外形，適用場(chǎng)合 光纖的連接是一種對(duì)接耦合式連接，主要有以下3種： 1、ST型連接頭 它與同軸電纜中用的BNC插頭一樣具有鎖住功能。ST型連接頭是由氧化鋯陶瓷插芯、尾纖后套及插芯頭套構(gòu)成，連接頭的外殼部分是帶有斜面鎖溝的可旋轉(zhuǎn)的金屬圓殼。2、SC型連接頭它的外形為塑料矩形外殼， 它具有體積小，只需縱向操作，不用旋轉(zhuǎn)及自鎖自開啟功能，最適合于高密度連接。它采用塑料工藝制造插針套管，是氧化鋯整體型，端面磨成凸球面，插針尾部入口呈錐形，便于光纖的插入。3、FC型連接頭它的外形和ST型類似，它的中心部分與ST型連接頭一樣，是氧化鋯陶瓷插芯

13、，它的外殼則是帶有螺紋的可旋轉(zhuǎn)的金屬圓殼。 法蘭盤又稱為耦合器，它實(shí)際上是光纖的插座，它有ST，SC和FC幾種。下圖為ST型法蘭盤的實(shí)物，其中左邊是雙聯(lián)的ST法蘭盤，而右邊為單聯(lián)的ST法蘭盤。二、法蘭盤分類、外形及與光纖插頭的接法 法蘭盤一般安裝在光纖接續(xù)箱（又稱光纖終端盒）上，提供光纖連接頭的連接固定，法蘭盤的內(nèi)孔的孔徑被做得很精密，以使插入法蘭盤兩端的ST頭很精確地對(duì)準(zhǔn)。另外，不少帶光纖連接的設(shè)備本身自帶ST法蘭盤，此時(shí)，只要將帶有ST插頭的光纖跳線插入這些設(shè)備的ST法蘭盤，即可實(shí)現(xiàn)連接，如圖所示。已接好光纖的光電轉(zhuǎn)換器SC光纖跳線與光纖接收器之間的連接三、光纖跳線 光纖跳線由一段110m

14、的光纖與連接頭組成。在光纖的兩端各接一個(gè)連接頭即可做成光纖跳線。光纖跳線兩端的連接頭可以分別是ST，SC，F(xiàn)C型的。為兩端ST連接頭的光纖跳線，稱為ST-ST跳線。 光纖跳線實(shí)物圖 光纖跳線還有以下類型：SC-SC跳線:兩端都為SC連接頭的光纖跳線。FC-FC跳線:兩端都為FC連接頭的光纖跳線。ST-SC跳線:一端為ST連接頭，另一端為SC的光纖跳線。ST-FC跳線:一端為ST連接頭，另一端為FC的光纖跳線。SC-FC跳線:一端為SC連接頭，另一端為FC的光纖跳線。光纖跳線兩端的連接頭根據(jù)連接設(shè)備的連接頭的不同按需要選用。 四、光纖終端盒（光纖接續(xù)箱） 光纖終端盒主要用途一是為了方便地把光纖匯

15、集在一起，便于管理和使用；二是當(dāng)把光纜與光纖設(shè)備互連時(shí)，需將光纜剝開露出光纖，再將光纖與尾纖熔接，“光纖熔接點(diǎn)”處十分脆弱，易被折斷，因此需將熔接點(diǎn)裝入光纖的終端盒內(nèi)，以減少外力作用于纖芯上。由于光纖可以在這里安全地實(shí)現(xiàn)連接，又能起到接續(xù)的作用，所以又被稱作光纖接續(xù)箱。長(zhǎng)方形室內(nèi)光纖終端盒實(shí)物圖室外光纖終端盒實(shí)物圖(盒蓋已取下) 兩根光纖連接光纖的熔接 將兩根光纖連接稱光纖接續(xù)，光纖接續(xù)方式主要有固定連接（即電弧熔接，又稱死接頭）、活動(dòng)連接（即通過ST頭和ST法蘭盤等連接，又稱活接頭）和臨時(shí)連接三種。將兩根光纖連接起來，遠(yuǎn)比連接兩根銅導(dǎo)線困難。在網(wǎng)絡(luò)布線工程中，經(jīng)常使用熔接法，將光纖與光纖熔接

16、起來，它具有焊接牢固，操作相對(duì)來說簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 (熔接法的具體操作步驟見本書光盤視頻)可接光纖的幾種設(shè)備及外形 一、光電轉(zhuǎn)換器 光電轉(zhuǎn)換器又叫光纖收發(fā)器，或叫光收發(fā)器，是實(shí)現(xiàn)光信號(hào)與電信號(hào)的轉(zhuǎn)換設(shè)備。光電轉(zhuǎn)換器光光電 光電轉(zhuǎn)換器一般作為線路的延伸設(shè)備。由于在使用雙絞線敷設(shè)100M網(wǎng)絡(luò)中，其最大的距離為95m，如果信息點(diǎn)與機(jī)房的距離（線路距離而不是直線距離）超過這個(gè)范圍，線路的衰減無法滿足傳輸?shù)囊?，這時(shí)可以考慮使用光纖線路。另外一種情況是：信息點(diǎn)到機(jī)房的距離即使不超過95m，但線路需要經(jīng)過室外，由于雙絞線只能夠在室內(nèi)使用，所以此時(shí)也可以考慮使用光纖線路。使用光纖線路和光電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行線路延伸的連

17、接方法如圖所示。使用光電轉(zhuǎn)換器的線路連接圖電電光二、帶光纖端口的交換機(jī)（Cisco Catalyst 1924XL） 中高檔的交換機(jī)為了滿足連接端口的速率和距離的需要，一般帶有光纖端口。為Cisco公司的Catalyst1924XL型交換機(jī)，它有24個(gè)10M的RJ-45端口，右側(cè)為一個(gè)100M光纖連接端口和一個(gè)RJ-45的100M端口。Cisco Catalyst1924XL 型交換機(jī)三、光纖模塊 為了滿足不同場(chǎng)合應(yīng)用的需要，對(duì)交換機(jī)的光纖連接端口有不同的要求。在550m以內(nèi)的連接，可以選用多模光纜，這要求交換機(jī)的連接頭為多模的；而在550m以外的連接則需要單模的連接頭。交換機(jī)的生產(chǎn)廠家為了交

18、換機(jī)生產(chǎn)的通用性和使用的靈活性，將光纖的連接頭和收發(fā)器設(shè)計(jì)并生產(chǎn)為通用接口的小模塊，稱為光纖模塊。人們可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合按需選用。Cisco 千兆單模光纖模塊Cisco 千兆多模光纖模塊Cisco 千兆擴(kuò)展插卡Cisco Catalyst 2924XL交換機(jī) 四、光纖網(wǎng)卡 如果計(jì)算機(jī)需要高速地與交換機(jī)進(jìn)行通信，可以考慮使用光纖網(wǎng)卡。光纖網(wǎng)卡具有容量大、速率快等特點(diǎn)，目前速率是100M1000M，適合于服務(wù)器等通信量較大的計(jì)算機(jī)與交換機(jī)的連接。市場(chǎng)上除了3COM網(wǎng)卡外，還有Intel、IBM等大公司產(chǎn)品系列，3COM網(wǎng)卡的市場(chǎng)需求最大。圖 為3COM光纖網(wǎng)卡。光纖的測(cè)試方法 對(duì)光纖和光纖系統(tǒng)

19、，基本的測(cè)試內(nèi)容有：連續(xù)性和衰減損耗；測(cè)量光纖的輸入功率和輸出功率；分析光纖的衰減損耗；確定光纖連續(xù)性和發(fā)生光損耗的部位等。有4種基本方法： 一、連續(xù)性測(cè)試 它是最簡(jiǎn)單的測(cè)試方法，只需在光纖一端導(dǎo)入光線（如陽光），在光纖的另一端觀察是否有光點(diǎn)。測(cè)試時(shí)，在遠(yuǎn)端的一個(gè)人用手檔住或不檔住遠(yuǎn)端點(diǎn)的光纖端點(diǎn)，在本地的光纖端點(diǎn)就可發(fā)現(xiàn)有微弱的光點(diǎn)變化，其目的是為了確定光纖中是否存在斷點(diǎn)。這種方法多用在購(gòu)買光纖時(shí)測(cè)試光其纖是否有斷路，或在調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行初步光纖熔點(diǎn)通斷性測(cè)試。 觀查光纖通斷性二、損減測(cè)試 采用插入式測(cè)試方法。使用一臺(tái)光功率測(cè)量?jī)x和一個(gè)光源。選擇參考點(diǎn)a，測(cè)出從已知光源b到參考點(diǎn)a的功率值Pa，

20、再測(cè)出從光源b到光纜另一端c的損耗功率值Pc，則從b端到c端功率損耗:A=Pb-Pc。三、斷點(diǎn)位置測(cè)試 當(dāng)光纜在某處斷開時(shí)，不僅要測(cè)量該光纖是否真的斷開，更重要和更困難的是確定斷開的準(zhǔn)確位置。例如，連接北京到武漢的光纜，如果光纜在沿途某處斷開，影響網(wǎng)絡(luò)工作，可想而知，只有知道斷開的準(zhǔn)確位置，才可以將這一段光纜更換，以修復(fù)光纜。 微型光時(shí)域反射測(cè)量?jī)xMW9076B 光時(shí)域反射測(cè)量?jī)xOTDR（optical time domain reflectometer）常用于在光纖安裝與維修時(shí)，測(cè)量光纖對(duì)光的損耗與光纖斷路點(diǎn)的定位其他不同的傳輸介質(zhì)簡(jiǎn)介 一、同軸電纜 1、同軸電纜的外形、結(jié)構(gòu)與工作原理 同軸電纜是由一根同軸柱體組成，由里到外依次是：銅芯導(dǎo)線、絕緣體、箔片屏蔽