网络传输介质和网络互联设备

章：Slide：4-1传输介质与连接设备第4章网络传输介质和网络互联设备本章学习要点：1.认识各种网络传输介质并了解它们的各种特性。2.掌握双绞线连接方法3.掌握几种无线传输介质4.认识各种网络互联设备5.掌握常用的路由器、交换机等设备的工作原理、参数设置及连接方法。节：章：Slide：4-2传输介质与连接设备4.1网络传输介质双绞线同轴电缆光纤无线其他网络传输介质的特点常用组网工具章：Slide：4-3传输介质与连接设备①双绞线双绞线（TwistedPairwire,TP）是由相互绞合在一起的线对组成。由于基于双绞线的星型拓扑比总线拓扑更容易维护，所以双绞线成为目前组建局域网时最常用的一种传输介质。双绞线的结构双绞线的分类双绞线的连接方法章：Slide：4-4传输介质与连接设备双绞线的结构双绞线（TP）的结构类似于电话线，由绝缘的彩色铜线对组成，两根铜线互相缠绕在一起。每对铜线中的一根传输信号，另一根接地并吸收干扰。每一对铜线中，每英寸的缠绕数量越多，对所有形式噪声的抗噪性就越好。质量越好，价格越高的双绞线电缆在每英寸中的缠绕数量也越多。双绞线章：Slide：4-5传输介质与连接设备双绞线分类屏蔽双绞线（ShieldedTwistedPairedSTP）非屏蔽双绞线（UnshieldedTwistedPaired,UTP）章：Slide：4-6传输介质与连接设备屏蔽双绞线屏蔽双绞线（STP）的缠绕电线对被一种金属箔制成的屏蔽层所包围，而且每个线对中的电线也是相互绝缘的。屏蔽层上的噪声与双绞线上的噪声反相，从而使得两者相抵消来达到屏蔽噪声的功能。屏蔽双绞线封套/外壳金属箔屏蔽层双绞线对章：Slide：4-7传输介质与连接设备非屏蔽双绞线（UTP）包括一对或多对由塑料封套包裹的绝缘电线对。UTP没有屏蔽双绞线的屏蔽层。因此，UTP比STP更便宜，抗噪性也相对较低。非屏蔽双绞线封套/外壳双绞线对非屏蔽双绞线章：Slide：4-8传输介质与连接设备STP和UTP比较：吞吐量：两者传输速率都达到10Mbps，但CAT5UTP在特殊环境下的数据传输速度可达100Mbps，甚至更高。成本：STP和UTP的成本区别在于所使用的铜芯级别、缠绕率以及增强技术。一般来说，STP比UTP更昂贵。抗噪性：STP具有屏蔽层，因而它比UTP具有更好的抗噪性。章：Slide：4-9传输介质与连接设备连接器：STP和UTP使用的连接器和数据插孔看上去类似于电话连接器和插孔。尺寸和可扩展性：因为双绞线更易受环境噪声的影响，STP和UTP的最大网段长度都是100m。另外，双绞线的每个逻辑段最多容纳1024个结点，整个网络的最大长度与所使用的网络传输方式有关。RJ-45连接器章：Slide：4-10传输介质与连接设备双绞线的标准TIA/EIA568标准中对双绞线进行了规范的说明，这个标准是早在1991年，由TIA（电信工业协会）和EIA（电子工业协会）两个标准化组织完成的。TIA/EIA568标准将双绞线电线分成1、2、3、4、5和6类，不久又提出了7类，所有这些电缆都必须符合TIA/EIA568标准。章：Slide：4-11传输介质与连接设备Cat1：主要用于语音传输（电话线缆），不同于数据传输。Cat2：传输频率为1MHZ，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4MBPS规范令牌传递协议的旧的令牌网。Cat3：指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆，该电缆的传输频率16MHz，用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输主要用于10BASE-T。Cat4：该类电缆的传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输主要用于基于令牌的局域网和10BASE-T/100BASE-T。Cat5：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输率为100MHz，用于语音传输和最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于100BASE-T和10BASE-T网络。这是最常用的以太网电缆。Cat5e：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值（ACR）和信噪比（StructuralReturnLoss）、更小的时延误差，性能得到很大提高。主要用于千兆位以太网（1000Mbps）。Cat6：该类电缆提供2倍于超五类的带宽，传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。章：Slide：4-12传输介质与连接设备双绞线的连接方法568A：绿白-1，绿-2，橙白-3，蓝-4，蓝白-5，橙-6，褐白-7，褐-8；568B：橙白-1，橙-2，绿白-3，蓝-4，蓝白-5，绿-6，褐白-7，褐-8。双绞线的制作方法大致有两种，即直通连接法和交叉连接法。章：Slide：4-13传输介质与连接设备直通连接法示意图网卡集线器或交换机TD+TD-RD+RD-TD+TD-RD+RD-双绞线12361236直接连接法示意图直接连接法指两端均用同一标准，线序一致。主要用于不同设备间的互联。章：Slide：4-14传输介质与连接设备交叉连接法示意图电脑1的网卡电脑2的网卡TD+TD-RD+RD-TD+TD-RD+RD-双绞线12361236交叉连接法示意图交叉连接法指线的一端采用568A排序，另一端使用568B排序。交叉线一般用来连接两个性质相同的端口。如：电脑连电脑，路由器连路由器等。章：Slide：4-15传输介质与连接设备交叉连接法各线作用表章：Slide：4-16传输介质与连接设备②同轴电缆（coaxialcable）同轴电缆是计算机网络中常见的传输介质之一，它是一种传输距离长、误码率低、性价比较高的传输介质，主要用于总线型网络中。在早期的局域网中应用广泛。同轴电缆的结构同轴电缆的分类同轴电缆的连接章：Slide：4-17传输介质与连接设备同轴电缆的结构同轴电缆是由一组共轴心的电缆构成。其具体的结构由内到外通常包括中心铜线、绝缘层、网状屏蔽层以及塑料封套4个部分。同轴电缆结构示意图塑料封套绝缘层网状屏蔽层中心铜线章：Slide：4-18传输介质与连接设备同轴电缆的分类同轴电缆从用途上分可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆（即网络同轴电缆和视频同轴电缆）,基带电缆仅仅用于数字传输，速率可达10Mbps。宽带电缆是CATV系统中使用的标准，它既可使用频分多路复用的模拟信号发送，也可传输数字信号。“基带同轴电缆”应用于计算机网络,又分两种，即“粗缆”和“细缆”。章：Slide：4-19传输介质与连接设备粗同轴电缆粗缆的全称为“粗同轴电缆”，简称为“AUI”，其直径为1.27cm，最大传输距离达到500米，速率为10Mb/s。由于直径相当粗，因此它的弹性较差，不适合在室内狭窄的环境内架设。粗缆适用于比较大型的局域网的网络干线。尽管粗缆布线距离较长，可靠性较好，但是网络安装、维护等方面比较困难，造价较高，所以很少使用了。章：Slide：4-20传输介质与连接设备细同轴电缆细缆是指“细同轴电缆”，即“BNC”，细缆的直径为0.26cm，最大传输距离185m，线材价格和连接头成本都比较低，且不需要购置集线器等设备，十分适合架设终端设备较为集中的小型以太网络。细缆在使用时需要与50Ω（欧姆）的终端电阻、T型接头、BNC接头与网卡相连，下面详细介绍终端电阻、T型接头、BNC接头。章：Slide：4-21传输介质与连接设备细缆连接所需硬件同轴细缆外观和内部结构终端匹配器T型接头BNC接头章：Slide：4-22传输介质与连接设备细同轴电缆用于总线型拓扑结构章：Slide：4-23传输介质与连接设备无论是粗缆还是细缆均为总线拓扑结构，即一根缆上接多部机器，这种拓扑适用于机器密集的环境，但是当一触点发生故障时，故障会串联影响到整根缆上的所有机器。故障的诊断和修复都很麻烦，因此，将逐步被非屏蔽双绞线或光缆取代。章：Slide：4-24传输介质与连接设备③光纤（opticalfiber）光纤是光导纤维的简称，是一种性能非常优秀的网络传输介质。相对于其他传输介质而言，光纤具有众多的优点。目前，光纤是网络传输介质中发展最为迅速和最有前途的一种。光纤的特点光纤的结构和物理特性光纤分类光纤的连接方式章：Slide：4-25传输介质与连接设备光纤的特点光纤是一种新型的传输介质，其与双绞线、同轴电缆相比，具有以下几个突出的特点：体积小、质量轻：光纤与同轴电缆相比，其直径只有同轴电缆的1/10甚至更小。频带宽：光纤的频带较宽，因此其传输距离能达几十甚至上百公里，数据传输速率也能够高达2Gbps。信号衰减小：由于光纤的物理特性，导致数据在光纤内部进行传播，信号衰减比其他在传输介质要小，而且能在长距离中保持常量进行传输。电磁隔离：光纤中的数据都是以光信号的形式传播，因此不会受到外部电磁场、脉冲噪音或串音等影响。中继器数量少：采用光纤作为传输介质，在传输过程中只需要使用少量的中继器，从而可以让误码率达到最低。章：Slide：4-26传输介质与连接设备光纤章：Slide：4-27传输介质与连接设备中国政法大学计算机教研室（2013）光缆的结构光纤的结构光纤包层树脂涂层章：Slide：4-28传输介质与连接设备光纤的面图章：Slide：4-29传输介质与连接设备光纤分类（按传输模式）根据光纤所用材料、折射率分布形状、零色散波长等因素，可以把光纤分为多模光纤和单模光纤两大类。单模光纤的中心玻璃芯很细，一般为9--10μm，只能传一种模式的光。这是与多模光纤最大的区别。正因为如此，单模光纤的模间色散很小，对光源的谱宽和稳定性的要求较高，适用于远程通信。多模光纤的中心玻璃芯较粗，一般为50--62.5μm，可传输多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。因此，多模光纤传输的距离比较近，一般只有几公里。章：Slide：4-30传输介质与连接设备单模光纤和多模光纤章：Slide：4-31传输介质与连接设备光缆的连接章：Slide：4-32传输介质与连接设备④无线传输介质无线传输技术产生的背景：英国著名物理学家麦克斯韦指出：变化的电场激发变化的磁场，变化的电场与变化的磁场不是彼此孤立的，而是相互联系、相互激发的，这样就形成的电磁场。他于1862年推导出麦克斯韦方程，预言了电磁场的存在。1887年，德国物理学家赫兹用实验的方法产生的电磁波，为通信技术奠定的基础。电磁波谱(波长从长到短)是无线电波,微波,红外线（可用作通信）,可见光,紫外线,X射线,伽玛射线.概念：可以在自由空间利用电磁波发送和接收信号进行通信就是无线传输。地球上的大气层为大部分无线传输提供了物理通道，就是常说的无线传输介质。由无线传输介质组成的局域网称为无线局域网（简称WLAN）。利用无线通信技术，可以有效扩展通信空间，摆脱有线介质的束缚。章：Slide：4-33传输介质与连接设备通信领域使用的电磁波的频谱10010210410610810101012101410161018102010221024无线电微波红外紫外线可见光X-射线γ-射线1041051061071081091010101110121013101410151016频率(Hz)f(Hz)双绞线同轴电缆无线电(AM)无线电(FM)电视频道卫星通信地面微波通信光纤频段LFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF章：Slide：4-34传输介质与连接设备无线通信国际通信组织对各频段都规定了特定的服务：无线通信用中频，无线广播有高频，电视用甚高频到特高频等。高频无线电波的传播路径(a)(b)地球表面地球表面电离层章：Slide：4-35传输介质与连接设备地面微波通信与卫星通信传统意义上的微波通信，可以分为地面微波通信与卫星通信两个方面。地面微波通信是以直线方式传播，各个相邻站点之间必须形成无障碍的直线连接，这就是经常看到采用高架天线塔进行微波发送的主要原因。地面微波通信