2.2.1网络传输介质

2.2.1　网络传输介质

传输介质是网络中信息传输的媒体，是将原始比特流从一台计算机传到另一台计算机。传输介质的性能特性对传输速率、通信的距离、可连接的网络节点数和数据传输的可靠性等都有很大的影响。

网络传输介质可以分为两大类：一类是有线传输介质，包括双绞线、同轴电缆和光纤等；另一类是无线传输介质，包括微波、卫星、红外线等。

1．同轴电缆

同轴电缆是一种高带宽、低误码率、性能价格比较高的传输介质。

同轴电缆是由一根空心的外圆柱导体（铜网）和一根位于中心轴线的内导线（电缆铜芯）组成，并且内导线和圆柱导体及圆柱导体和外界之间都是用绝缘材料隔开，如图2-3所示。另外，同轴电缆的两端需要有终接器（用50欧或75欧的电阻连接内外导体），中间连接需要收发器、T形头、筒形连接器等器件。

同轴电缆是用途最多的传输媒体，其中最重要的应用有：电视节目传送、长途电话传送、局域网连接。同轴电缆还可以用于模拟信号与数字信号的传输。其不仅支持点到点的连接，还支持多点连接。

图2-3　同轴电缆

根据带宽和用途的不同可以将同轴电缆分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆。

（1）基带同轴电缆

基带同轴电缆的特征阻抗为50欧，只用于传输数字信号，即直接把数字信号传送到传输介质上，无须经过调试。

基带同轴电缆在传输数字信号过程中，信号将占用整个信道，数字信号使用包括由0到该基带同轴电缆所能传输的最高频率。在同一时间内，基带同轴电缆仅能传送一路信号。当传输距离不超过1km时，传输速率可达到50Mbps，误码率为10^-11～10^-7。

（2）宽带同轴电缆

宽带同轴电缆就是通常使用的电视电缆，其特征阻抗为75欧，带宽可达300～400MHz，不仅可以传输数字信号，还可以传输模拟信号。由于其频带特别的宽，可划分为若干个子频带，分别对应于若干个独立的信道。

对于有线电视，每6MHz的带宽作为一个电视信道。这些信号需要调制到各自不同的正弦载波频率上。当利用一个电视信道来传送音频信号时，可采用频分多路复用技术，在一条宽带同轴电缆上传输多路音频信号。

宽带同轴电缆的性能比基带同轴电缆好，但需要附加信号处理设备，安装比较困难，适用于长途电话网、电缆电视系统及宽带计算机网络。

常见同轴电缆型号如下：

①RG-58A／U：细同轴电缆，用于10Base-2，阻抗为50欧。它是计算机网络中最常见的同轴电缆线，在Ethernet标准中，常与BNC接头连接。

②RG-11：粗同轴电缆，用于10Base-2，阻抗为50欧。它需配合收发器使用。

③RG-5gU：电视电缆线，阻抗为75欧，也可作为宽带的数据传输线，ABCnet网络用的就是此类电缆线。

2．双绞线

双绞线是最普通、最便宜、最便于使用的传输介质，是由按螺旋结构排列的两根、四根或八根绝缘导线组成，如图2-4所示。

（1）双绞线的分类

双绞线主要分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两种，屏蔽双绞线比非屏蔽双绞线多一层网状屏蔽金属材料，它不仅具有较强的抗电磁干扰能力，这种结构能减少辐射，防止信息被窃听，它还具有较高的数据传输率，可以支持较远距离的数据传送。非屏蔽双绞线价格比较便宜，容易安装，应用广泛，非屏蔽双绞线适合用于结构化布线。常用的非屏蔽双绞线有3类、4类、5类和超5类等。而屏蔽双绞线主要有3类和5类两种。但是目前3类、4类双绞线在市场上几乎没有了，在一般局域网中常见的是5类、超5类非屏蔽双绞线。

图2-4　双绞线

各类双绞线特点如下：

①1类双绞线

用于模拟/数字电话用户线，这一类电缆没有固定的性能要求。

②2类双绞线：

用于数字电话用户线、ISDN和T1线路等。

③3类双绞线

最高传输速度为16MHz，最高传输特性为10Mbps，一般用于语音的10Mbps以太网的数据传输。

④4类双绞线

最高传输速度为20MHz，最高传输特性为16Mbps，可用于语音的10Mbps以太网的数据传输，主要用于令牌环网。

⑤5类双绞线

最高传输速度为100MHz，最高传输特性为155Mbps，可用于语音的10Mbps以太网的数据传输，传输的最大距离为100m，是目前局域网使用最广泛的传输介质，

⑥超5类双绞线

与5类双绞线相比，超5类双绞线的衰减和串扰更小，可提供更坚实的网络基础，满足大多数应用的需求（尤其支持千兆位以太网1000Base-T的布线），给网络的安装和测试带来了便利，成为目前网络应用中较好的解决方案。原标准规定的超5类线的传输特性与普通5类线的相同，只是超5类双绞线的全部4对线都能实现全双工通信。超5类双绞线的主要用武之地是千兆位以太网环境。

⑦6类双绞线

电信工业协会（TIA）和国际标准化组织（ISO）已经着手制定6类布线标准。该标准将规定未来布线应达到200MHz的带宽，可以传输语音、数据和视频，足以应付未来高速和多媒体网络的需要。

（2）RJ-45插头

RJ-45插头又称为水晶头，如图2-5所示。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。

图2-5　双绞线RJ-45插头

水晶头虽小，但它对于网络的重要性一点都不能小看，在许多网络故障中就有相当一部分是因为水晶头质量不好而造成的。其质量主要体现在它镀铜的接触探针上，容易生锈，造成接触不良，网络不通。质量差的还表现为塑料扣位不紧（通常是变形所致），也很容易造成接触不良，网络中断。

（3）双绞线的制作步骤

双绞线网线的制作其实非常简单，就是把双绞线的4对8芯网线按一定规则插入到水晶头中，所以这类网线的制作所需材料仅需双绞线和水晶头，所需工具也较简单，通常仅需一把专用压线钳即可，制作的难点就是不同用途的网线跳线规则不一样，下面先来看最基本的直通五类线（不用跳线）的制作方法，其他类型网线的制作方法类似，不同的只是跳线方法不一样而已。

制作直通RJ-45接头的操作步骤如下：

①用双绞线网线钳把五类双绞线的一端剪齐（最好先剪一段符合布线长度要求的网线），然后把剪齐的一端插入到网线钳用于剥线的缺口中，注意网线不能弯，直插进去，直到顶住网线钳后面的挡位，稍微握紧压线钳慢慢旋转一圈（无需担心会损坏网线里面芯线的包皮，因为剥线的两刀片之间留有一定距离，这距离通常就是里面4对芯线的直径），让刀口划开双绞线的保护胶皮，拔下胶皮。

②剥除外包皮后即可见到双绞线网线的4对8条芯线，并且可以看到每对的颜色都不同。每对缠绕的两根芯线是由一种染有相应颜色的芯线加上一条只染有少许相应颜色的白色相间芯线组成。四条全色芯线的颜色为：棕色、橙色、绿色、蓝色。

③先把4对芯线一字并排排列，然后再把每对芯线分开（此时注意不跨线排列，也就是说每对芯线都相邻排列），并按统一的排列顺序（如左边统一为主颜色芯线，右边统一为相应颜色的花白芯线）排列。注意每条芯线都要拉直，并且要相互分开并列排列，不能重叠。然后用网线钳垂直于芯线排列方向剪齐（不要剪太长，只需剪齐即可），从左至右编号的顺序定为“1.2.3.4.5.6.7.8”。

④左手水平握住水晶头（塑料扣的一面朝下，开口朝右），然后把剪齐、并列排列的8条芯线对准水晶头开口并排插入水晶头中。注意一定要使各条芯线都插到水晶头的底部，不能弯曲（因为水晶头是透明的，所以从水晶头有卡位的一面可以清楚地看到每条芯线所插入的位置）。

⑤确认所有芯线都插到水晶头底部后，即可将插入网线的水晶头直接放入网线钳压线缺口中。因缺口结构与水晶头结构一样，一定要正确放入才能使后面压下网线钳手柄时所压位置正确。水晶头放好后即可压下网线钳手柄，一定要使劲，使水晶头的插针都能插入到网线芯线之中，与之接触良好。然后再用手轻轻拉一下网线与水晶头，看是否压紧，最好多压一次，最重要的是要注意所压位置一定要正确。

⑥至此，这个RJ-45头就压接好了。按照相同的方法制作双绞线的另一端水晶头，要注意的是芯线排列顺序一定要与另一端的顺序完全一样，这样整条网线的制作就完成了。

（4）双绞线跳线规则

直通网线通常只用于从集线器（或交换机）、墙上信息模块到工作站的连接，由于这种网线的制作没有考虑到相互芯线之间串绕，而这种串绕在高速网络（如100Mbps以上网络）中的负面作用比较大。为此IEEE标准委员会制定了几种特定用途的跳线方法，下面分别介绍：

①对应接法

即双绞线的两端芯线要一一对应，即如果一端的第1脚为绿色，另一端的第1脚也必须为绿色的芯线，这样做出来的双绞线通常称之为“直连线”。但要注意的是4个芯线对通常不分开，即芯线对的两条芯线通常为相邻排列。这种网线一般是用在集线器或交换机与计算机之间的连接。

②1-3、2-6交叉接法

虽然双绞线有4对8条芯线，但实际上在网络中只用到了其中的4条，即水晶头的第1、第2和第3、第6脚，它们分别起着收、发信号的作用。这种交叉网线的芯线排列规则是：网线一端的第1脚连另一端的第3脚，网线一端的第2脚连另一端的第6脚，其他脚一一对应即可，这种排列做出来的通常称之为“交叉线”。

例如，当线的一端从左到右的芯线顺序依次为：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕时，另一端从左到右的芯线顺序则应当依次为：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。这种网线一般用在集线器（或交换机）的级连、服务器与集线器（或交换机）的连接、对等网计算机的直接连接等方面。

③EIA/TIA-568A、568B接法

对于一个大的网络工程，为了保证质量，必须统一各施工人员制作的水晶头，要求采用国际标准来制作。EIA/TIA-568A、568B就是国标准中的两种接线方法，EIA/TIA-568B标准的具体线序是：第1脚——橙白、第2脚——橙色、第3脚——绿白、第4脚——蓝色、第5脚——蓝白、第6脚——绿色、第7脚——棕白、第8脚——棕色，从中可以看出，网线的4对芯线并不全都是相邻排列，第3脚、第4脚、第5脚和第6脚包括2对芯线，但是顺序已错乱。568A标准的线序是：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕。

3．光纤

光纤是网络传输介质中性能最好、应用最广泛的一种，它是一种纤细、柔韧，能够传导光线的媒体。它利用了光的全反射原理把光信号从一地传输到另一地，光纤的结构如图2-6所示。

（1）光纤的分类

单模光纤：光纤芯直径为2～8µm，采用激光二极管LED作为光源，单模光纤的传输频带宽、容量大、传输距离长，但因需要激光源，因此成本较高，在进行远距离传输或进行音视频传输时可使用单模光纤。

图2-6　光纤结构图

多模光纤：光纤直径较大，约为50～125µm，采用发光二极管LED作为光源，多模光纤传输速度低，距离短，整体传输性能不如单模光纤，但成本低，因此在进行局域网连接时，可用多模光纤连接地理位置相邻的建筑物。

（2）与同轴电缆和双绞线相比，光纤的优点与缺点

优点：容量更大，即带宽更大，传输速率更高；体积更小，质量更小；衰减更小，转发器的间隔更远。光缆是传输图像、声音和数据等多媒体信息的理想介质。目前在快速局域网中光纤的传输速率已经达到100Mbps和1000Mbps。

缺点：光纤通信多用于计算机网络的主干线上。光纤的最大问题是与其他传输介质相比，价格昂贵。并且在光纤分支时，信号能量损失较大。

4．无线传输介质

无线通信是指利用红外线、激光或微波等为介质的通信，其具有通信量大、可移动性、数据传输率高等优点。

激光主要利用相干光源对激光进行调制，来实现数据的传输，但激光收发器的硬件会造成少量的辐射，因此需要经过国家许可才能安装。

红外线主要利用红外光在两台计算机之间进行通信，通信带宽大、容量大、传输速度快，可实现点到点的传输，但传输距离短，很容易受其他光的干扰。

微波与卫星通信可以覆盖很广的地域，传输距离较远，其缺点是保密性差，因此需要对传输的数据进行加密，这样会增加系统的开销。