网络的组成元件

• 金属导体
双绞线、 同轴电缆 粗、细) 双绞线、 同轴电缆(粗
• 光纤 • 无线介质
无线电、短波、微波、卫星、 无线电、短波、微波、卫星、光波
●同轴电缆
由内外两个导体组成，内导体是一根金属线， 由内外两个导体组成，内导体是一根金属线，外导体是一根柱形的 套管，一般是金属线编织成的网状结构，内外导体之间有绝缘层。 套管，一般是金属线编织成的网状结构，内外导体之间有绝缘层。
同轴电缆用于 10Base10Base-2
• • • • 细同轴电缆，可靠性稍差 细同轴电缆， BNC T型接头连接 T型接头连接 总线型拓扑 用于办公室LAN 用于办公室LAN
每段最大长度 185m 每段最多站点数 30
细缆
BNC 接头 NIC
两站点间最短距离 0.5 m
网络最多5个段 网络最大跨度 925 m
光纤传输原理——利用了光的反射 利用了光的反射 光纤传输原理
光从一种介质入射到另一种介质时会产生折射。 光从一种介质入射到另一种介质时会产生折射。 折射量取决于两种介质的折射率。当入射角≥临界值 折射量取决于两种介质的折射率。当入射角 临界值 时产生全反射，不会泄漏。 时产生全反射，不会泄漏。 光纤：纤芯-折射率高 玻璃包层-折射率低 折射率高、 光纤：纤芯 折射率高、玻璃包层 折射率低 亮度调制，有脉冲-1，无脉冲-0 亮度调制，有脉冲 ，无脉冲 光传输系统：光源、介质、 光传输系统：光源、介质、光检测器 光源: 光源 850nm/1300nm/1500nm 发光二极管 / 激光二极管 介质: 介质 光纤 光检测器: 光电二极管PIN/雪崩二极管 雪崩二极管APD 光检测器 光电二极管 雪崩二极管 单向传输， 单向传输，双向需两根光纤
• 粗缆细缆的区别 粗缆细缆的区别: • 粗缆:布线距离较长 可靠性较好 粗缆 布线距离较长,可靠性较好 布线距离较长 可靠性较好, 但在网络安装,维护等较困难 维护等较困难,造 但在网络安装 维护等较困难 造 价很高. 价很高 • 细缆 布线距离短 但安装容易 造 细缆:布线距离短 但安装容易,造 布线距离短,但安装容易 价低,但日常维护不方便 但日常维护不方便,一旦其 价低 但日常维护不方便 一旦其 中用户出故障,可影响其他用户 中用户出故障 可影响其他用户 工作. 工作 • 但在计算机局域网中一般如无特 殊要求使用细缆组网

基带同轴电缆分为： 基带同轴电缆分为：
•细缆
--阻抗：50 Ω，传输速率：10Mbps 阻抗： 阻抗 --单段距离：185m、4中继、5段（925m） 单段距离： 中继、 段 单段距离 、 中继 ） --两站点间最短距离 0.5 m，每段最多站点数 30 m， --优缺点：价格低
安装方便（T型连接器、BNC接头、Terminator） 抗干扰能力强 距离短 可靠性差
网络的组成元件
1.传输介质 1.传输介质 2.网络拓扑 2.网络拓扑 3.网络设备 3.网络设备
传输介质定义: 传输介质定义:
• 网络连接设备间的中间介质,也是信号传输 的媒体. • 传输介质有光纤,同轴电缆,双绞线等.
2.1 传输介质
• 磁介质
高带宽、低费用、高延时（小时） 高带宽、低费用、高延时（小时）
3.1 双绞线
双绞线的品种
• 1991年，美国电子工业协会(EIA)颁布了EIA-568标准， 即商业大楼的通信布线标准。EIA-568-A有三种UTP电缆。 3类：UTP电缆及其端接设备的传输特性定义为16MHZ。 4类：UTP电缆及其端接设备的传输特性定义为20MHZ。 5类：UTP电缆及其端接设备的传输特性定义为100MHZ。 3类UTP电缆对应于在大多数办公楼里大量使用的话音 级电缆；在有限的距离内，经过适当的设计，数据速率 可以达到16Mbps。 5类是数字级电缆，现正成为新建大楼的预装设施；在 一定的范围内，经过适当的设计，5类电缆可以达到 100Mbps速率。 3类和5类UTP的关键差别在于单位距离上的螺旋的数目。 5类旋得较紧，一般为每英寸3-4转，而3类则一般是每 英尺3-4转；旋得越紧，价格越贵，但性能也好得多。
3.2 同轴电缆
同轴电缆的品种和性能
细缆一般以总线型结构在网络中出现。在干线的两 细缆 端必须安装50欧姆的终端电阻；如要拓宽网络范围， 需使用中继器。细缆网络的每段干线长度最大为185 米，每段干线最多接入30个用户，且相邻两用户之 间的连线距离不能小于0.5米。可采用4个中继器连接 5个网段，使网络最大距离达到925米。细缆安装较 容易，而且造价较低，但因受网络布线结构的限制， 其日常维护不甚方便，一旦一个用户出故障，便会 影响其他用户的正常工作。
•粗缆
--阻抗： 50 Ω，D=2.54cm，传输速率： 10Mbps 阻抗： 阻抗 --单段距离： 500m、4中继、5段（2500m） 单段距离： 中继、 段 单段距离 、 中继 ） --优缺点：价格稍高
安装方便（收发器、收发器电缆、Terminator） 抗干扰能力强 距离中等 可靠性好
３.2同轴电缆 .2同轴电缆
●光纤
• 纤细、柔韧、能够传导光信号的媒体。 纤细、柔韧、能够传导光信号的媒体。 • 特点： 特点：
– 依靠光波承载信息 – 速率高，通信容量大 带宽 带宽:25000~30000GHz 速率高，
仅受光电转换器件的限制（＞ 仅受光电转换器件的限制（＞100Gb/s） （＞ ）
– 传输损耗小，适合长距离传输 传输损耗小， – 抗干扰性能极好，保密性好 抗干扰性能极好， – 轻便
3.2 同轴电缆
同轴电缆的品种和性能
常用的同轴电缆分为细缆(RG－58)和粗缆(RG－８) 两种。 粗缆适用于比较大的局域网的布线，它的布线距离较长， 粗缆 可靠性较好。粗缆局域网中每段长度可达500米，采用4个 中继器连接5个网段后最大可达2500米。用粗缆组建局域网 虽然各项性能较高，具有较大的传输距离，但是网络安装、 维护等方面比较困难，而且造价太高，同时细缆近年来的 发展较快，所以计算机局域网中一般如无特殊要求都使用 细缆组网。
●无线介质 • 包括：无线电、微波、卫星 包括：无线电、微波、 • 特点： 特点：
– 使用电磁波或光波携带信息 – 无需物理连接 – 适用于长距离或不便布线的场合 – 易受干扰
无线电
基站覆盖的无线电区域 • 固定终端点（基站）和 终端之间是无线链路
BS
F2
BS
F3 F1 F2 F3
F1 F3 F1
基带同轴电缆
一条电缆只用于一个信道，特性阻 抗为50Ω，用于数字传输
铜芯
绝缘层
宽带同轴电缆
一条电缆同时传输不同频率的多路 模拟信号，特性阻抗为75 Ω，用于 模拟传输，300—450MHz， 100km，需要放大器
外导体 屏蔽层
保护套
3.2 同轴电缆
• 同轴电缆由绕同一轴线的两个导体所组成。如 图2-4所示，它以硬铜线为芯，外裹一层绝缘材 料，这层绝缘体外面又被密集的网状导体所环 绕，网外又覆盖一个保护性塑料层。其频率特 性比双绞线好，能进行高速率传输。 • 同轴电缆的这种结构，使它具有比双绞线更好 的抗干扰性能。它可以传输比双绞线更长的距 离，连接更多的工作站。同轴电缆的带宽取决 于电缆长度，1km的电缆可以达到1Gb/s至2Gb/s 的数据传输速率。同轴电缆曾在电路系统中广 泛使用，现在已大量被光纤所代替。但是，现 在同轴电缆仍被广泛地用于有线电视和某些局 域网。
●典型的光缆
单芯光缆
玻璃封 套 塑料外套 玻璃内 芯
塑料外套
多芯光缆
外 壳
玻璃封套 玻璃内芯
常见规格：玻璃内芯 缓变型MMF 常见规格：玻璃内芯——50um缓变型 缓变型 62.5um缓变 增强型 缓变/增强型 缓变 增强型MMF 8.3um突变型 突变型SMF 突变型 玻璃包层——125um 玻璃包层
屏蔽双绞线 (STP， Shielded Twisted Pair) (STP， 非屏蔽双绞线 (UTP， Unshielded Twisted (UTP，
Pair )
• 以铝箔屏蔽以减少 干扰和串音 3类、5类、6类
（16M、155M、1200M）
双绞线外没有任何附 加屏蔽
屏蔽双绞线
非屏蔽双绞线
3.3 光缆
光缆品种与性能
光纤通信系统
光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输媒体 的通信方式,起主导作用的是光源、光纤、光发送机和光接 收机。 光源是光波产生的根源。 光源是光波产生的根源。 光纤是传输光波的导体。 光纤是传输光波的导体。 光发送机的功能是产生光束,将电信号转变成光信号, 光发送机的功能是产生光束,将电信号转变成光信号,再 把光信号导入光纤。 把光信号导入光纤。 光接收机的功能负责接收从光纤上传输的光信号, 光接收机的功能负责接收从光纤上传输的光信号,并将 它转变成电信号,经解码后再作相应处理。 它转变成电信号,经解码后再作相应处理。
F2 F1 F2
F3
基站
F2
用户计算机和终端
F1, F2, F3 = 使用的频率
地面微波接力
• • • • • 频率： 频率：100MHz—10GHz 两个地面站之间传送 可视范围 距离： 距离：50 -100 km 速率低，几百kb/s 速率低，几百
地面站之间的直视线路
微波传送塔
地球
地球同步卫星
3.3光缆 3.3光缆
光缆品种与性能
光纤分类: 光纤分类: 传输点模数类 传输点模数类分单模光纤(Single Mode Fiber)和多模光纤 (Multi Mode Fiber)。单模光纤的纤芯直径很小,在给定的 工作波长上只能以单一模式传输,传输频带宽,传输容量大。 多模光纤是在给定的工作波长上,能以多个模式同时传输的 光纤。与单模光纤相比,多模光纤的传输性能较差。
Vampire tap 插
入
BNC
式 分 接 头
收发器
AUI 电缆
NIC
离 2.5 网络
2.5
●双绞线
由两根彼此绝缘、 由两根彼此绝缘、相互缠绕成螺旋状的铜线 组成。缠绕的目的是减少电磁干扰， 组成。缠绕的目的是减少电磁干扰，提高传 输质量。 输质量。
内导体芯线 绝缘 箔屏蔽 铜屏蔽 外套
--螺旋绞合的双导线，Φ≈1mm 螺旋绞合的双导线， 螺旋绞合的双导线 --典型连接距离100m（LAN） --典型连接距离100m（LAN） 典型连接距离 --连接部件：RJ45插座、插头 连接部件： 插座、 连接部件 插座 --优缺点： 优缺点： 优缺点 成本低 密度高、 密度高、节省空间 安装容易（综合布线系统） 安装容易（综合布线系统） 平衡传输（高速率） 平衡传输（高速率） 抗干扰性一般 连接距离较短
3.3 光 缆
光缆的用途及特点
光导纤维是一种传输光束的细微而柔韧的媒质。光导纤维电 缆由一捆纤维组成,简称为光缆。光缆是数据传输中最有效 的一种传输介质,它有以下几个优点: (1)频带较宽。 (2)电磁绝缘性能好。光纤电缆中传输的是光束,由于光束不 受外界电磁干扰与影响,而且本身也不向外辐射信号,因此它 适用于长距离的信息传输以及要求高度安全的场合。 (3)衰减较小。 (4)中继器的间隔较大,因此可以减少整个通道中继器的数目, 可降低成本。 (5)线径细，重量轻。 (6)抗化学腐蚀能力强。 (7)光缆制造资源丰富。
粗缆在10Base5 LAN中的应用 粗缆在10Base5 LAN中的应用
• • • • • 粗同轴电缆，可靠性好，抗干扰能力强 粗同轴电缆，可靠性好， 发送/接收, 冲突检测, 收发器 : 发送/接收, 冲突检测, 电气隔离 AUI : 连接件单元接口 总线型拓扑 用于网络骨干连接 粗缆
500 100
3.1 双绞线
• 双绞线是普遍使用的一种传输介质；在许多 情况下，几公里范围内的传输速率可以达到 几兆bps，由于其性能较好又价格便宜，双绞 线很有可能还要被持续使用多年。 • 双绞线可以分为两种：非屏蔽和屏蔽。非屏 蔽双绞线电缆由多对双绞线和一个塑料外皮 构成。非屏蔽双绞线(UTP)易受外部干扰， 包括来自环境噪音与附近的双绞线；但由于 其价格低廉且易于安装和使用，所以应用非 常广泛。在建筑物内部，作为局域网传输介 质而被普遍使用的UTP电缆的最大长度一般 限制在100米之内。屏蔽双绞线(STP),以铝箔 屏蔽以减少干扰和串音