传输介质与网络设备

任务四　传输介质与网络设备

1．传输介质

1)同轴电缆

同轴电缆的绝缘效果很好，频带较宽，数据传输稳定，价格适中，性价比高。它由中心的一根铜质芯线内导体和外面依次包着的绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层和塑料保护外层组成，由轴心相同而得名同轴电缆，如图1-34所示。

图1-34　同轴电缆

通常按特性阻抗数值的不同，可将同轴电缆分为50Ω基带同轴电缆和75Ω宽带同轴电缆。基带电缆用于传输基带数字信号，是早期计算机网络的主要传输介质;宽带电缆是有线电视系统CATV中标准的传输电缆，在这种电缆上传输的信号采用了频分复用的宽带模拟信号。

用于计算机网络的50Ω基带电缆又可按线缆直径不同分为粗缆和细缆。

(1)粗缆用于10Base－5以太网，线缆单根最大无中继距离为500 m，可通过4个中继器将5段电缆连接，将网络范围扩延至2 500 m，每段线缆支持的最大节点数为100个，但仅其中3段可容纳节点。

(2)细缆用于10Base－2以太网，线缆单根最大无中继距离为185 m，也可以通过4个中继器将5段电缆连接，将网络范围扩延至925 m，每段线缆支持的最大节点数为30个，也是只有其中3段可容纳节点。

值得注意的是，使用基带电缆组建网络时，需要在两端连接50Ω的反射电阻，又称终端电阻器。同轴电缆组网的其他连接设备，粗缆与细缆也不尽相同。在与粗缆连接时，收发器是外置在电缆上的，要求使用9芯D型AUI接口，网卡上必须带有粗缆连接接口(通常在网卡上有“DIX”字样的标志);在与细缆连接时，收发器是内置在网卡上的，需要BNC接口、T型连接器配合使用，如图1-35所示，网卡上必须带有细缆连接接口(通常在网卡上有“BNC”字样的标志)。

图1-35　BNC连接器

2)双绞线

双绞线是目前使用最广泛、价格最低廉的一种传输介质，由一对或多对绝缘铜导线按一定的密度绞合在一起，其绞合的目的在于抵消相邻线对之间所产生的电磁干扰并减少线缆端接点处的近端串扰，其名称也由此而来。为了便于区分，每根铜导线都有不同颜色的保护层。

通常按照是否具有屏蔽层可分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair，STP)和非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair，UTP)。与UTP相比，STP采用了良好的屏蔽层，因此抗干扰性更好。目前美国电子工业协会/美国电信工业协会(EIA/TIA)为双绞线定义了6种不同的型号，分别为CAT1(一类线)、CAT2(二类线)、CAT3(三类线)、CAT4(四类线)、CAT5(五类线)和CAT6(六类线)。由于双绞线结构简单、安装方便、价格便宜，所以市场应用相当广泛，而且有一种速率和性能介于五类和六类线之间的双绞线更是受到用户的青睐，它就是CAT5e(超五类线)。

双绞线既可以传输模拟信号，也可以传输数字信号。计算机网络中使用的双绞线一般由4对铜芯线绞合在一起，有8种不同的颜色，分别是橙白、橙、绿白、绿、蓝白、蓝、棕白、棕。它适合用于较短距离的信息传输，当距离较远时需要通过中继设备扩延范围，线缆最大单根无中继距离为100 m。使用双绞线组建网络，双绞线与网卡、双绞线与集线器的接口叫RJ－45连接器，俗称水晶头。水晶头由8个金属片和塑料构成，当金属片面对我们时，引脚序号从左至右依次为1、2、3、4、5、6、7、8，如图1-36所示。

图1-36　RJ－45水晶头

根据EIA/TIA接线标准，双绞线与RJ－45接头连接时需要4根导线通信，两条用于发送数据，另外两条用于接收数据。RJ－45接口的制作有两种标准:EIA/TIA 568A和568B，如图1-37所示。

图1-37　双绞线RJ－45连接器568A(左)、568B(右)线序

对于RJ－45连接器及与之对应的RJ－45端口在设备中都有固定的标准，而且这个标准是唯一的。也就是说，哪几个引脚发送数据，哪几个引脚接收数据，对于不同的设备来说都是固定的。

由此可见，双绞线在制作时对线序是有不同要求的，按不同标准制作后的双绞线的用途也不相同。根据线序的排列不同所制作的双绞线主要分为两种，一种是线缆两端均使用同一标准(568A到568A，或568B到568B)的直通线，这种双绞线主要用于交换机与计算机网卡之间的连接，是用户端连接Internet时经常使用的线缆线序;另一种是线缆两端采用不同标准(568A到568B)的交叉线，这种双绞线主要用于两台相同类型的设备之间的连接，例如交换机与交换机之间或网卡与网卡之间的连接，是在特殊条件下使用的特殊线缆线序。

无论是何用途的双绞线，在制作时需要使用的工具主要有压线钳和电缆测线仪等。

3)光纤

光纤是新一代的传输介质，是光导纤维的简称。与铜质介质相比，光纤具有一些明显的优势。因为光纤不会向外界辐射电子信号，所以使用光纤介质的网络无论是安全性、可靠性，还是传输速率等网络性能方面都有了很大的提高。

光纤由能传导光波的纯石英玻璃棒拉制而成的纤芯、紧靠纤芯的包层和外面的涂覆层所组成，如图1-38所示。基于光的全反射原理，光波在光纤与包层界面形成全反射，从而使光信号被限制在光纤中向前传输。

图1-38　光纤

光纤通信是利用光纤传递光脉冲来进行通信的，有光脉冲相当于“1”，没有则相当于“0”。在发送端，可以采用发光二极管或半导体激光器作为光源，它们在电脉冲的作用下产生光脉冲，在接收端利用光电二极管作为光检测器，在检测到光脉冲时可还原出电脉冲，其过程如图1-39所示。

图1-39　光纤通信

光纤具有高宽带、高数据传输速率、抗干扰能力强、传输距离远等优点，但是它的成本高并且连接技术比较复杂，主要用于长距离的数据传输和网络的主干。常用的3个频段的中心波长分别为0.85μm、1.3μm和1.55μm。根据使用的光源和传输模式的不同，光纤可分为多模光纤和单模光纤两种。

(1)多模光纤(MMF)采用发光二极管作为光源，其定向性较差。当纤芯的直径比光波波长大很多时，由于光束进入芯线中的角度不同，而传播路径也不同，这时，光束是以多种模式在芯线内不断反射而向前传播，如图1-40(a)所示。多模光纤的传输距离一般在2 km以内。

(2)单模光纤(SMF)采用注入式激光二极管作为光源，激光的定向性较强。单模光纤的纤芯直径一般为几个光波的波长，当激光束进入纤芯中的角度差别很小时，能以单一的模式无反射地沿轴向传播，如图1-40(b)所示。

图1-40　多模光纤和单模光纤

(a)多模光纤;(b)单模光纤

光纤的规格通常用纤芯与反射包层的直径比值来表示，如62.5/125μm、50/125μm、8.3/125μm。其中8.3/125μm的光纤只用于单模传输。单模光纤的传输率较高，但比多模光纤更难制造，价格也更高。

光纤跳线两端的插接件称为光纤插头，常用的光纤插头主要有SC和ST两种规格。一般用于网络设备端连接的是SC插头，而用于配线架端连接的是ST插头，如图1-41所示。最直观的区别方法就是SC是方形头，而ST是圆形头。

图1-41　光纤连接插头

(a)ST接头外形;(b)SC接头外形

4)无线介质

无线传输是以宇宙空间为传输媒体的信道。目前，用于数据通信的无线介质与无线技术主要有无线电波、微波和红外线。

(1)无线电波。频率范围在30 kHz～30 000 MHz之间的电磁波被称为无线电波，它所对应的波长为10 km～0.1 mm。根据电波的波长，无线电波又被分为长无线电波、中无线电波和短无线电波，简称长波、中波或短波。长波波段主要用于远距离通信，如航海导航、气象预报等;中波波段常用于广播，同时也可用于空中导航;短波波段主要用于电报通信、广播等。

目前，在802．11系列无线局域网中所使用的传输介质即为无线电波，主要使用2.4 GHz的电波频段。802．11b工作在2.4 GHz频段，最大传输带宽11 Mbps。802．11a工作在5.8 GHz的电波频段，最大传输带宽54 Mbps。

蓝牙(Bluetooth)是使用无线上网的另一种技术，目前也使用无线电波中的2.4 GHz电波频段，但其传输距离很短，仅在10 m以内，传输速率也较慢，仅限于1～2 Mbps，但随着技术的发展，其传输性能还会得到进一步的提高。

(2)微波。微波的频率范围很广，其载波频率范围可为2 MHz～40 GHz，可同时传输大量数据。微波通信在数据通信中占有重要地位，例如两个带宽为2 MHz的频带可容纳500多条语音线路。如果用来传输数字信号，其传输速率可达若干Mbps。微波通信也可与有线通信结合使用。

微波通信具有通信容量大、初建费用小等优点，但大气状况和固态物体会对微波通信系统产生不良影响，使无线电信号在传输中受损，另外其保密性也较差。大多数微波系统以模拟信号发送数据，也有一些以数字信号发送数据。微波通信系统有两种形式:地面系统和卫星系统。

需要注意的是，使用微波传输要经过有关管理部门的批准，而且所需设备也需要得到有关部门允许才能使用。

微波是直线方式传播，由于地球表面是一个曲面，因此微波在地面传播时其传播距离受到限制，一般只有50 km左右。为了实现远距离通信，必须在两个终端之间增加若干个中继站。中继站把来自前一站的信息经过放大后再送到下一站。通过这种“接力”通信的方式可以传输电话、电报、图像、数据等信息。目前，利用微波通信所建立的计算机网络正在日益增多。

此外，在基于微波的长途通信中，人们经常借助于通信卫星来实现微波信号的中继，这种方式被称为卫星通信，此时需要使用多个卫星作为微波中继站。

(3)红外线。红外线通信是最广为人知的无线传输方式，它不受电磁干扰和射频干扰的影响。红外传输技术建立在红外线光的基础上，采用发光二极管、激光二极管或光电二极管来进行站点与站点之间的数据交换。红外传输技术既支持点到点通信，也可以广播式通信。但是，红外传输技术要求通信站点之间必须在直线视距之内，中间不能有或尽量少遮挡物，数据传输速率相对较低。

(4)蜂窝无线通信。蜂窝无线通信主要用于移动通信。早期的移动通信系统采用大区制的强覆盖模式，即建立一个无线电台基站，架设很高的天线塔，使用很大的发射功率，覆盖范围可以达到30～50 km。大区制的优点是结构简单、不需要交换，但频道数量较少，覆盖范围有限。为了提高覆盖区域的系统容量和充分利用频率资源，人们提出了小区制的概念。

所谓小区制是指将一个大区制覆盖的区域划分成多个小区，每个小区中设立一个基站，通过基站在本区的用户移动终端之间建立通信。小区覆盖的半径较小，一般为1～20 km，因此可以用较小的发射功率实现双向通信。

由若干彼此相邻的小区构成的覆盖区叫做区群。由于区群的结构酷似蜂窝，因此人们将小区制移动通信系统叫做蜂窝移动通信系统。区群中各小区的基站之间可以通过电缆、光缆或微波链路与移动交换中心连接。移动交换中心通过线路与市话交换局连接，从而构成了一个完整的蜂窝移动通信的网络结构。这样，由多个小区构成的通信系统的总容量将大大提高。

在无线通信网中，任一用户发送的信号都是广播的，均能被其他用户接收，所以网中用户如何能从接收的信号中识别出本地用户地址，就要用到多址接收技术。在蜂窝移动通信系统中，多址接入方法主要有3种:频分多址接入(FDMA)、时分多址接入(TDMA)与码分多址接入(CDMA)。

第一代移动通信是模拟方式，即用户的语音信息的传输采用模拟语音方式。第二代移动通信是数字方式，它涉及语音信号的数字化与数字信息的处理、传输问题。第三代移动通信是基于现有的和正在开发的各种通信技术，充分发挥地面移动通信网、卫星移动通信网和固定通信网的互联，组成一个可供个人通信服务的全球无缝覆盖的通信网络。

2．网络设备

1)中继器

中继器(Repeater，RP)是连接网络线路的一种设备，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。它完成物理线路的连接，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同，以此来实现网络传输距离的扩延，如图1-42所示。

图1-42　中继器的功能

中继器是最简单的网络互联设备，工作在OSI的物理层，主要完成物理层的功能，中继器只是把比特流从一个电缆段“复制”到另一个电缆段上，完成信号的复制、调整和放大功能，不具备检查错误和纠正错误的功能，甚至会将错误也传入另一段电缆，有时还会引起一些传输延迟，用中继器互联起来的网段仍然还是一个网段。

需要注意的是使用中继器连接的以太网不能形成环形，而且不能无限制使用，原则上，一个以太网最多使用4个中继器，连接5段电缆。

2)集线器

集线器(HUB)，也是很常见的一种价格低廉、使用简便的网络互联设备，如图1-43所示。它和中继器一样，工作在OSI的物理层。事实上，集线器本质上就是多端口的中继器，基于集线器连接的网络可以是星形拓扑，但在集线器内部，各端口都是通过背板总线连接在一起的，在逻辑上仍然还是一个共享的总线结构。

图1-43　HUB

集线器本身不能识别目的地址，采用广播方式向所有节点发送。在这种方式下很容易造成网络堵塞，因为接收数据的一般来说只有一个终端节点，而现在对所有节点都发送，那么绝大部分数据流量是无效的，这样就造成整个网络数据传输效率相当低。另一方面由于所发送的数据包每个节点都能侦听到，那显然就不会很安全了，容易出现一些不安全因素。

集线器通常提供RJ－45、BNC和AUI三种端口，以适用于不同种类的电缆组建网络的需要。此外，一些高档集线器还提供光纤端口或其他类型的端口。

根据集线器端口所提供数据传输速率的不同，可分为10M集线器、100M集线器和10/ 100M自适应集线器。另外，根据外形尺寸及扩延方式的不同，可分为独立式集线器、堆叠式集线器和模块化集线器。

(1)独立式集线器，它是最简单的一种集线器，带有多个(8个、12个、16个或24个)RJ －45端口。它可通过双绞线、同轴电缆或光纤实现级联，以增大端口密度或扩展网络覆盖范围。

(2)堆叠式集线器，带有一个堆叠端口，每台堆叠式集线器通过堆叠端口，使用一条高速链路实现集线器之间的高速数据传输，这条高速链路是用一根特殊的电缆将两台集线器的内部总线相连接，因此，这种连接在速度上要远远超过独立集线器的级联连接。

(3)模块化集线器，又称为机架式集线器，它配有一个机架或卡箱，带多个插槽，每个插槽可插入一块通信卡(模块)，每个通信卡的作用就相当于一个独立型集线器。当通信卡插入机架内的卡槽中时，它们就被连接到机架的背板总线上，这样两个通信卡上的端口之间就可以通过背板的高速总线进行通信。

3)网卡

网络接口卡(Network Interface Card，NIC)又称网络适配器，简称网卡，是计算机与网络的接口。通常插入到计算机总线插槽内或某个外部接口的扩展槽中，用于实现计算机和传输介质之间的物理连接。一般情况下，网络中的每台计算机都应安装一块网卡，而某些数据吞吐量较大或为网络用户提供重要服务的计算机，有时需要安装多块网卡。网卡工作在OSI的数据链路层，功能主要包括数据转换、数据缓存、通信服务以及实现无盘工作站的复位和引导。

(1)网卡的地址。每块网卡上都有一个全球唯一的固化地址，又称为MAC地址，或称为物理地址。MAC地址是一个48位(bit)地址，用12个十六进制数表示(如:00－80－C8 －4B－EB－0A)。MAC地址分为两个部分，如图1-44所示。前24位表示网卡生产厂家的标志码(Vendor Code)，由国际电子电气工程委员会(IEEE)统一分配;后24位是网卡的系列号(Serial Number)，由网卡的生产厂家自主分配。

图1-44　MAC地址

(2)网卡的类型。网卡的类型很多，不同类型的网络所使用的网卡是不同的。根据所支持带宽的不同，可分为10M网卡、10/100M自适应网卡、100M网卡和1000M网卡等;根据总线类型的不同，可分为ISA网卡、PCI网卡和专门用于笔记本电脑的PCMCIA网卡等，如表1-4所示;根据用途的不同，可分为工作站网卡和服务器网卡;根据用于连接传输介质端口类型的不同，可分为RJ－45端口(双绞线)网卡、AUI端口(粗缆)网卡、BNC端口(细缆)网卡和SC或ST端口(光纤)网卡;根据用于连接传输介质端口的数量，可分为单端口网卡、双端口网卡(如RJ－45+ BNC)、多端口网卡(如RJ－45+ BNC+ AUI)等。

表1-4　按总线类型分类的网卡

4)网桥

网桥(Bridge)又称桥接器，工作在OSI的数据链路层。主要存在于早期的以太网中。传输的网桥只有两个端口，用于连接不同的网段，在两个网段之间对数据帧进行接收、存储与转发，具有主机地址学习和信息过滤的功能。

网桥使用个数没有限制，所以利用网桥可以实现大范围的局域网的互联。网桥收到数据帧后，先读取地址信息，若帧的目标地址和源地址同在一个网段，则直接滤掉，不转发;若不在同一网段，则向相应端口转发。这样，可减少一些不必要的转发活动，提高了网络的可用带宽。也就是说，网桥相当于两端口的交换机。但随着交换机的日益普及，网桥已被淘汰，在现代网络中很少出现。

5)交换机

交换机(Switch)是集线器的升级换代产品，是随着网络传输媒体类型的日益丰富，人们对数据传输速度和传输性能的要求日益提高而出现的。从外观上来看，它与集线器基本上没有多大区别，都是具有多个端口的长方形盒状体(如图1-45所示)，但却完全克服了集线器的种种不足。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，目前已得到广泛应用。

图1-45　交换机

交换机工作在OSI的数据链路层，每个端口都是独享带宽的，不像集线器每个端口都是共享带宽。这样，在速率上对于每个端口来说有了根本的保障，可以实现多点之间并发的数据通信，每个节点都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有固定的一部分带宽，无须同其他设备竞争使用。如当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有带宽，都有着自己的虚拟连接。例如，现在使用的是10 Mbps 8端口以太网交换机，因为每个端口都可以同时工作，所以在数据流量较大时，它的总流量可达到8×10 Mbps=80 Mbps;而使用10 Mbps的共享式HUB时，因为它是属于共享带宽式的，所以同一时刻只能允许一个端口进行通信，即使数据流量再忙，HUB的总流通量也不会超出10 Mbps。所以端口数量越多，区别越明显。

交换机的工作原理是特别值得注意的，当交换机从某个节点收到一个数据帧后，将立即在其内存的MAC地址表(一个端口号和MAC地址的关系表)中进行查找，以确认该目标MAC地址的网卡连接在哪一个端口上，然后从该端口转发数据帧。如果在表中没有找到该MAC地址，也就是说，该目标MAC地址是首次出现，交换机就将数据包广播到所有节点。拥有该MAC地址的网卡在接收到广播帧后，将立即做出应答，从而使交换机将其节点的MAC地址添加到MAC地址表中。换言之，当交换机的某一端口收到一个帧时(广播帧除外)，将对地址表执行两个动作。一是检查该帧的源MAC地址是否已在地址表中，如果没有，则将该MAC地址加到地址表中，这样以后就知道该MAC地址在哪一个端口上。二是检查该帧的目标MAC地址是否已在地址表中，如果已在地址表中，则将该帧发送到对应的端口即可，而不必广播该帧;如果目标MAC地址不在地址表中，则将该帧广播至所有端口(源端口除外)，相当于该帧是一个广播帧。

通过交换机的过滤和转发，可以有效地隔离广播风暴，减少错误包的出现，避免共享冲突。使用交换机把网络“分段”，对照地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。

交换机的分类方法有很多种，按照不同的原则，交换机可以分为很多种。例如按照工作层的不同，有二层、三层和多层交换机;按照网络设计模型的不同，有核心层、汇聚层和接入层交换机;按照外观和架构的特点不同，有机箱式、机架式和桌面式交换机;按照最大传输速率的不同，有十兆、百兆、千兆和万兆交换机。此外，从广义上来说，交换机还可以分为广域网交换机和局域网交换机;按照采用的网络技术不同，也可以分为以太网交换机、ATM交换机、程控交换机等。

6)路由器

路由器(Router)是网络中常见的进行网间连接的关键设备，如图1-46所示。可以说，路由器是Internet中最重要的互联设备，它工作在OSI的网络层，能够跨越不同的物理网络类型，连接多个逻辑上分开的网络，其可靠性直接影响网络互联的质量。

图1-46　路由器

路由器的基本功能可以归纳为“为到达的数据包选择一条最佳的路径”，即路由器能根据接收到的数据包的源地址和目标地址来决定如何将收到的数据转发到下一级网络。IP数据包到达路由器后，由路由器在网络中寻找、比较、选择有没有到达目标网络的合适路径，如果有则将数据包转发出去。此外，路由器还可以实现对IP数据进行差错处理及简单的拥塞控制等功能，能对不同速率的网络进行速率匹配，以保证信息分组的正确传输。

在TCP/IP环境中，路由器利用网络层定义的IP地址来区别不同的网络，实现网络的互联和隔离，保持各个网络的独立性。由于是在网络层的互联，路由器可以方便地连接不同类型的网络，只要网络层运行IP，通过路由器就可互联起来，可以互联不同的MAC协议、不同的传输介质、不同的拓扑结构和不同的传输速率的异类网络。路由器不转发广播消息，而是把广播消息限制在各自的网络内部。

路由器拥有多个端口，用于连接多个IP子网。每个端口的IP地址和网络号要求与所连接的IP子网的网络号相同。不同的端口设置不同的网络号，对应不同的IP子网，对于路由器而言，至少需要为它分配两个以上的IP地址，用于连接两个以上的不同网络。路由器转发IP分组时，只根据数据分组的目标IP地址当中的网络号部分，选择合适的端口，把分组转发出去。路由器如果判定端口所接的是目标子网，就直接把分组通过端口送到网络上，否则要选择下一个路由器来传送分组。和主机一样，路由器也有它的默认网关。默认网关的主要作用是用来传送未知目标分组。简单说，路由器把知道如何转发的分组送到相应端口转发，把不知道如何转发的分组送到网关处理，这样一级级地传送，分组最终将被送到目的地，送不到的分组则被网络丢弃。

路由器依靠路由表来工作，路由表中保存着子网的标志信息、网络中路由器的个数和下一个路由器的地址等内容。路由表有静态和动态之分，由网络管理员事先设置好的固定的路由表称为静态(Static)路由表，它不会随未来网络结构的改变而改变;而动态(Dynamic)路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议(Routing Protocol)提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在选择路由时自动计算数据传输的最佳路径。

路由器作为重要的互联设备，还有其他许多应用，可以在内网和外网之间配置访问控制列表(Access Control List，ACL)，实现基于IP数据包过滤的防火墙功能。ACL可以根据数据包的源和目标IP地址、源和目标端口号以及协议类型对流经路由器的数据进行过滤，实现内外网之间的安全保护;还可以通过网络地址转换(Network Address Translation，NAT)功能实现内网的私有地址和公网地址之间的转换，缓解IP地址资源紧张的问题，也可以保护内网的网络结构。

7)服务器

服务器(Server)是一种高性能的计算机(见图1-47)，它作为网络的节点，存储、处理网络中80%的数据。服务器的构成与微型计算机基本类似，有处理器、硬盘、内存、系统总线等，但它们是针对具体的网络应用特别定制的，因而服务器与微型计算机在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面都存在着差异。

图1-47　服务器

服务器的种类是多种多样的，适用于不同功能、不同应用环境的各种特定服务器不断出现。按应用层次划分，主要包括入门级服务器、工作组级服务器、部门级服务器和企业级服务器;按用途划分，主要包括通用型服务器和专用型服务器;按服务器结构划分，主要包括台式服务器、机架式服务器和机柜式服务器。

8)不间断电源

不间断电源(Uninterruptible Power System，UPS)是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其他电力电子设备提供不间断的电力供应。各种型号的UPS设备如图1-48所示。

图1-48　各种型号的UPS设备

很多企事业单位对外提供的网络服务都是7×24小时的，比如金融行业或政府行业;另外，设备上存储的数据是非常宝贵和重要的，如果由于突然断电造成网络或设备的损坏，甚至丢失数据，将对企事业单位及社会造成严重影响。所以，不仅要求网络及设备在工作时的稳定，同时还要求它们在工作时间上的连续性，这正是UPS的应用环境。

当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给设备使用，此时的UPS就是一台稳压器，同时它还向机内电池充电;当市电间断(停电)时，UPS立即将机内电池的电能通过逆变转换的方法向设备继续供应220 V交流电，使设备维持正常工作并保护设备的软、硬件不受损坏。

UPS电源主要包括交流稳压电源和直流稳压电源两大类。按其工作原理可分为后备式、在线式以及在线互动式三种。