一、有线传输介质
有线传输介质又称为硬介质,主要适用于局域网的连接。相比于其他无线介质,有线传输介质的优点是传输的可靠性较高,但传输距离较短。常见的有线传输介质有同轴电缆(又分为粗缆和细缆)、双绞线以及光纤等。
(一)同轴电缆
同轴电缆的优点:屏蔽好、带宽高、衰减低及安装方便等。一般构成形式:用一条导体线传输信号,导体周围裹一层绝缘体和一层同心的屏蔽网,屏蔽层和内部导体共轴。
同轴电缆按照传输方式可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆。基带同轴电缆是以硬铜线为芯,外包一层用密织的网状导体环绕的绝缘材料。网状导体外又覆盖一层保护性材料。用于数字传输。特性是高带宽和极好的噪声抑制。同轴电缆的带宽取决于电缆长度。线缆中间还需要使用中继器。主要应用于有线电视和某些局域网。宽带同轴电缆是使用有限电视电缆进行模拟信号传输的同轴电缆系统。宽带系统与基带系统的区别是宽带同轴电缆的覆盖区域广。图1-9为常见的同轴电缆。
同轴电缆的主要电气参数有特性阻抗、衰减、传播速度、直流回路电阻;主要物理参数有中心导体直径、屏蔽层的内外径、外部隔离材料的材质、最小弯曲半径。
同轴电缆根据中心导体的直径分为细同轴电缆和粗同轴电缆。
图1-9 常见同轴电缆
1.细同轴电缆
细同轴电缆中心有一个铜的或敷铜箔膜的铝导线,中轴上包围着一层绝缘泡沫材料。用于组建局域网的标准是10Base2:“10”代表了它的数据传输速度为10Mbit/s;“Base”代表了它使用基带传输;“2”代表了最大段长度为185m(或粗略为200m)。在组建局域网时采用5-4-3规则,即在网络中最多有5个网段,最多用4个中继设备,最多3个网段连接计算机。在用细缆组网时,所需要的设备和线缆规格分别是:细缆(RG-58 A/U)(5mm,50Ω)、BNC连接器插头(安装在两端)、BNC—T型连接器(连接两段细缆)、BNC终端匹配器(50Ω)和中继器(最多4个)。细同轴电缆组网结构如图1-10所示。
图1-10 细同轴电缆组网结构
细缆所构造的局域网主要的技术参数:①最大的干线段长度:185m;②最大网络干线电缆长度:925m;③每条干线段支持的最大节点数:30;④BNC—T型连接器之间的最小距离:0.5m。
细缆主要特点:①容易安装;②造价较低;③抗干扰能力强;④维护和扩展困难;⑤断点多,可靠性差。
采用细缆在网络实施时的注意事项:①不应绞结;②弯角半径应大于20cm;③各工作站点间的距离应大于0.5m;④接头安装要牢靠,防止信号短路;⑤走线在电缆槽内,防止电缆损坏;⑥铺设时,不可用力拉扯,防止拉断;⑦两端一定要安装终端器,一个要接地;⑧一般不可在室外,若在室外须加装套管。
2.粗同轴电缆
粗同轴电缆中心为铜导体或敷铜箔膜的铝导体。用于组建局域网的标准是10Base5:“10”代表10Mbit/s的吞吐量;“Base”代表它是基带传输;“5”代表了粗缆网的电缆最大网段长度为500m。在组建局域网时采用5-4-3规则,即在网络中最多有5个网段,最多用4个中继设备,最多3个网段连接计算机。在用粗缆组网时,所需的设备和线缆有:粗缆(RG—11 A/U)(10mm,50Ω)、N-系列连接器插头(安装在两端)、N-系列T型连接器(连接两段)、N-系列终端匹配器(50Ω)、中继器(干线段的长度不超过500m,最多4个)。粗同轴电缆组网结构如图1-11所示。
图1-11 粗同轴电缆组网结构
粗缆所构造的局域网主要的技术参数:①最大干线段长度:500m;②最大网络干线电缆长度:2500m;③每条干线段支持的最大节点数:100;④收发器之间最小距离:2.5m;⑤收发器电缆的最大长度:50m。
粗缆主要特点:①可靠性高,抗干扰能力强;②地理覆盖范围大,最长距离可达2500m;③安装、维护和扩展困难;④造价高。
采用粗缆在网络实施时的注意事项:①自然平直铺设;②弯角半径应大于30cm;③各工作站点间的距离应大于2.5m;④接头要牢靠,防止信号短路;⑤走线在电缆槽内,防止电缆损坏;⑥拉线时不可用力过猛,防止扭曲;⑦可用连接器,总长度不可大于500m;⑧一定要安装终端匹配电阻,一个接地;⑨可安装在室外,需要防护措施。
(二)双绞线
双绞线由相互绞合在一起的线对组成,为制作网线时便于区分,每条线都标有不同的颜色。由于基于双绞线的星型拓扑比总线型拓扑更容易维护,所以双绞线成为目前组建局域网时最常用的一种线缆。双绞线可分为屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞线(UTP)两类。影响屏蔽作用的因素主要是在以下几个方面:①环境噪声的级别和类型;②屏蔽层的厚度和所使用的材料;③接地方法;④屏蔽的对称性和一致性。屏蔽双绞线的抗干扰性优于非屏蔽双绞线。但由于屏蔽双绞线价格较高,而且安装时比非屏蔽双绞线复杂,所以,在组建局域网时通常使用非屏蔽双绞线。图1-12和图1-13分别为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线的示意图。
图1-12 屏蔽双绞线
常用于组建局域网的双绞线结构:
(1)8根铜芯:白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。
(2)抗拉线(切割线):尼龙线。
(3)外皮:阻燃材料。
双绞线分类按照以下不同的标准进行:
(1)按照传输速率分:①3类线,带宽16Mbit/s;②4类线,带宽20Mbit/s;③5类线,带宽100Mbit/s;④超5类线,带宽100Mbit/s;⑤6类线,带宽250Mbit/s;⑥7类线,带宽600Mbit/s。
(2)按线对分:4线对和25线对(大对数线)。
(3)按屏蔽性能划分:非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线。
双绞线的特点:
(1)最长传输距离100m。
(2)抗干扰性中等。
(3)低成本、可扩性好。
双绞线作为一种价格低廉、性能优良的传输介质,在综合布线系统中被广泛应用于水平布线。双绞线价格低廉、连接可靠、维护简单,可提供高达1000Mbit/s的传输带宽,不仅可用于数据传输,而且还可以用于语音和多媒体传输。目前的超5类和6类非屏蔽双绞线可以轻松提供155Mbit/s的通信带宽,并拥有升级至千兆带宽的潜力。因此,双绞线成为当今水平布线的首选线缆。
图1-13 非屏蔽双绞线
在用双绞线组网时,所需的设备和线缆主要有:双绞线的两端必须都安装RJ—45插头,以便插在网卡、集线器(HUB)或交换机(Switch)RJ—45接口上。制作线缆有一定的标准,常用的是TIA/EIA568B标准。图1-14所示为RJ—45接口和对应线缆连接的示意图。图1-15为RJ—45连接的TIA/EIA568B标准。
图1-14 RJ—45接口和对应线缆连接的示意图
图1-15 RJ—15连接器的TIA/EIA—568B标准
(三)光纤
光纤即光导纤维,是一种传输光束的细而柔韧的媒质。主要性能指标:衰减、许可角、数值孔径、色散。光纤应用于结构化布线中的数据干线,其优点:①干线用缆量不大;②干线升级容易;③防电磁干扰;④弱电井布放,安装难度较小。
光纤通信系统的组成:光源、光纤、光发送机和光接收机。
(1)光源。光源是光波产生的根源。
图1-16 光纤电缆的组成
(2)光纤。光纤是传输光波的导体。
(3)光发送机。光发送机负责产生光束,将电信号转变成光信号,再把光信号导入光纤。
(4)光接收机。光接收机负责接收从光纤上传输过来的光信号,并将它转变成电信号,经解码后再作相应处理。
光纤的材质以玻璃为主,通过光来传递信号,其物理结构如图1-16所示。
在实际应用中光纤常常是成捆地构成光缆以方便运用。它由下面几个部分组成:
(1)外保护套。它处于光缆的最外面,将一捆光纤包容在一块,起到较好的光纤保护作用。
(2)光纤。每条光纤都是由一条极细的玻璃丝构成,它是实际传输数据的媒体。
(3)玻璃包层。在每条光纤的线芯——细玻璃外层环绕有一层包覆玻璃,这层包覆的密度与线芯的密度不同,可造成光的全反射,实际情况是光纤传输的方式。
光纤与前面介绍的电缆完全不同,它不再是用电子信号来传输数据,而是使用光脉部来传输信号。正是这种特殊的材质,使它拥有电缆无法比拟的优点:
(1)频带极宽。拥有极宽的频带范围,达到GB级。
(2)抗干扰性强。由于光纤中传输的是光束,光束不会受外界电磁干扰的影响。
(3)保密性强。由于传输的是光束,所以本身不会向外辐射信号,有效地防止了窃听。
(4)传输速度快。光纤是至今为止传输速度最快的传输介质,能轻松达到1000Mbit/s。
(5)传输距离长。它的衰减极小,在较大的范围内是一个常数,在许多情况下几乎可以忽略不计的,在这方面比电缆优越很多。
光纤的缺点是:质地较脆,机械强度低。
光纤有单模光纤和多模光纤之分;单模光纤采用窄芯线,使用激光作为发光源,所以其发散极小;另外,激光是发一个方向射入光纤,而且仅有一束,使其信号比较强,可以应用于高速度、长距离的应用领域中,这也使得它的成本相对更高。
而多模光纤则更广泛地应用于短距离或相对速度更低一些的领域中,它采用LED作为光源,使用宽芯线,所以其发散较大;再加上整个光纤内有以多个角度射入的光,所以其信号不如单模光纤好,但相对低的价格是它的优势。