网络传输介质.ppt
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1、计算机网络技术计算机网络技术任务一 网络传输介质2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有1Ch4 网络传输介质第4章的主要内容了解网络传输介质的作用、特性和分类,掌握常用网络传输介质的基本知识,包括同轴电缆、双绞线、光纤和无线介质等。初步了解结构化布线技术。第4章的授课安排课堂讲授:24课时 课外8课时第4章的重点和难点双绞线的相关知识与技能光纤与光缆的相关知识2023年3月9日2江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有Ch4 网络传输介质2023年3月9日3 网网网网络传输络传输介介介介质质概述概述概述概述 同同同同轴电缆轴电缆第一第一第一第一节节 双双双双
2、绞线绞线第二第二第二第二节节 光光光光纤纤与光与光与光与光缆缆第三第三第三第三节节 无无无无线传输线传输介介介介质质第四第四第四第四节节 结结构化布构化布构化布构化布线线系系系系统统概述概述概述概述第五第五第五第五节节第六第六第六第六节节CH4 CH4 网络传输介质网络传输介质第1节 网络传输介质概述Section1 Introduction to Network Transmission Media2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有4网络传输介质概述网络传输介质的基本概念信号载体、物理通路网络传输介质与通信信道的关系网络传输介质和通信设备之间的关系通信设备通过
3、网络接口连接传输介质不同的传输介质需要使用不同的网络接口不同的传输介质和网络接口提供给通信设备的通信模式、通信速度、通信效率等性能不同网络传输介质的基本分类有形介质:有线传输介质双绞线等无形介质:无线传输介质微波等2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有5网络传输介质的特性物理特性:介质物理结构的描述传输特性:允许使用的信号类型、调制技术、传输容量和信号频率范围等连通特性:允许点-点连接或多点连接(共享介质连接)地理范围:最大的传输距离抗干扰性:噪声干扰对数据传输的影响能力相对价格:相关器件、安装、维护等费用其他特性2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2
4、012版权所有6网络传输介质的选择选择网络传输介质需考虑很多相关的因素谁确定网络传输介质的选用?何时确定?选择网络传输介质应考虑的主要因素计算机网络的拓扑结构计算机网络的规模、节点之间的距离联网设备和联网计算机提供的接口类型期望的网络性能和付出的代价2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有7网络传输介质的使用网络传输介质的铺设根据网络建设和使用者的不同需求,不同类型的传输介质可能会采用不同的铺设方式如何把设备和网络传输介质连接起来?需要根据不同的传输介质类型和设备提供的接口类型选用不同的连接接头或连接方式网络传输介质的维护与监控网络传输介质的安全性问题2023年3月9
5、日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有8网络传输介质的种类2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有9传输介介质有有有有线线介介介介质质同同轴电缆双双 绞 线光光纤光光缆无无无无线线介介介介质质无无线电波波微微 波波红 外外 线激激 光光CH4 CH4 网络传输介质网络传输介质第2节 同轴电缆Section2 Coaxial Cable2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有10同轴电缆概述同轴电缆的发展历史和现状最初是为长距离传输模拟信号而设计最早期的局域网技术采用基带传输技术的同轴电缆现在主要应用领域仍然是模拟信号的传输同轴电缆
6、的主要应用领域和适用的拓扑结构模拟信号传输点对点结构局域网络通信共享介质的总线结构同轴电缆适用的信号和传输技术模拟信号传输模拟信号基带传输/频带传输局域网络通信数字信号基带传输缘何称为同轴电缆Coaxial Cable?根据同轴电缆的组成结构而命名2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有11同轴电缆的结构2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有12同轴电缆的分类根据电缆频带的不同分类基带同轴电缆基带传输技术(模拟/数字信号,用于计算机网络时为数字信号,阻抗为50欧姆。)根据电缆直径不同分为两种。粗同轴电缆(粗缆)内芯导体直径为1/2英寸用于1
7、0Base-5以太网细同轴电缆(细缆)内芯导体直径为1/4英寸用于10Base-2以太网宽带同轴电缆又称射频电缆,频带传输技术(模拟信号,采用频带复用技术在一条电缆中同时传输多路模拟信号,主要用于有线电视系统等领域,阻抗为75欧姆。)2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有13粗缆最早的以太网Ethernet技术采用粗同轴电缆作为共享传输介质,目前已经淘汰。粗缆的阻抗为50欧姆,电缆标准代号为RG-8/RG-11,无中继时最大传输距离为500米,应用于10BASE-5物理层标准。粗缆的安装和使用相对困难,成本较高,但达到的网络传输性能比细缆好,适用于规模较大的局域网。
8、2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有1410Base-5粗缆网2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有15 5050欧姆粗缆欧姆粗缆欧姆粗缆欧姆粗缆 收发器、收发电缆收发器、收发电缆收发器、收发电缆收发器、收发电缆 AUIAUI接口、终结电阻接口、终结电阻接口、终结电阻接口、终结电阻 500m500m、2500m2500m 5 5个网段、个网段、个网段、个网段、4 4个中继器个中继器个中继器个中继器 每网段最大节点数每网段最大节点数每网段最大节点数每网段最大节点数100100个个个个 最小间距最小间距最小间距最小间距2.5m2.5m、10
9、Mbps10Mbps细缆细缆是在粗缆网络构建与使用过程中产生的一系列“麻烦麻烦”问题问题的基础上进行改进和演变而形成的新型传输介质。细缆的阻抗为50欧姆,电缆标准代号为RG-58,无中继时的最大传输距离为185米(约等于200米),主要应用于10BASE-2物理层标准。细缆的安装和使用相对容易,组网成本较低,但达到的网络传输性能比粗缆差,但能很好满足大多数场合的需要,适用于规模较小的局域网,在计算机网络发展历史中有重要地位。2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有1610Base-2细缆网2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有17 5050
10、欧姆粗缆欧姆粗缆欧姆粗缆欧姆粗缆 BNC TBNC T型型型型/桶型连接器桶型连接器桶型连接器桶型连接器 BNCBNC接口、终结电阻接口、终结电阻接口、终结电阻接口、终结电阻 185m185m、925m925m 5 5个网段、个网段、个网段、个网段、4 4个中继器个中继器个中继器个中继器 每网段最大节点数每网段最大节点数每网段最大节点数每网段最大节点数3030个个个个 最小间距最小间距最小间距最小间距0.5m0.5m、10Mbps10Mbps粗缆粗缆粗缆粗缆/细缆以太网的细缆以太网的细缆以太网的细缆以太网的5-4-35-4-35-4-35-4-3规则规则规则规则使用细缆组网2023年3月9日江
11、南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有18CH4 CH4 网络传输介质网络传输介质第3节 双绞线Section3 Twisted Pair2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有19双绞线概述双绞线的发展历史和现状最初是为语音通信而设计的传输介质现在应用于近距离通信的高速局域网双绞线的主要应用领域和适用的拓扑结构语音通信领域点对点结构局域网络通信点对点结构或共享介质双绞线适用的信号和传输技术语音通信领域模拟信号基带传输局域网络通信数字信号基带传输缘何称为双绞线Twisted Pair Cable?两根平行的传输介质在传输信号的过程中有明显的天线效应,既可以发射
12、传输的信号,也容易受外界干扰信号的影响。两根(一对)线按一定密度绞合在一起可显著地降低天线效应,绞合密度应根据传输信号频率(即数据传输速率)来确定。2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有20双绞线的分类按是否进行屏蔽划分UTP:Unshielded Twisted-Pair非屏蔽双绞线STP:Shielded Twisted-Pair屏蔽双绞线FTP:Foil Twisted-Pair单层整体屏蔽双绞线2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有21STP屏蔽双绞线Shielded Twisted-Pair的屏蔽层可以有效减小辐射,但并不能完全
13、消除辐射。屏蔽双绞线价格相对较高,安装比非屏蔽双绞线困难。由于有屏蔽层,电缆硬度大,不易弯曲。类似于同轴电缆,屏蔽层必须专门处理,必须配有支持屏蔽功能的特殊连结器和相应的安装技术。STP/FTP具有较高的传输速率,5类线在100米内可达到155Mbps,而同类UTP仅达到100Mbps。仅在特定应用领域或物理安全性等要求较高时才采用STP或 FTP。2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有22STP的结构2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有23UTP无屏蔽外套直径小,节省所占用的空间。重量轻,易弯曲,易安装。将串扰减至最小或加以消除。具有
14、较好的阻燃性。具有独立性和灵活性,适用于结构化综合布线。线缆成本和安装维护成本均较低。一般场合下均选用UTP作为网络传输介质。2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有24UTP的结构2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有25双绞线的类别一类线:主要用于语音传输(主要用于八十年代初之前的电话线缆),不能用于数据传输。二类线:传输频率为1MHZ,用于语音传输和最高传输速率为4Mbps的数据传输,常见于使用4Mbps规范令牌传递协议的旧令牌环网络。三类线: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,主要用于早期以太网物
15、理层标准10BASE-T。四类线:传输频率为20MHz,用于语音传输和最高传输速率为16Mbps的数据传输,主要用于基于令牌的局域网和10BASE-T以太网。2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有26双绞线的类别五类线:该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,传输频率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps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。超五类线: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(S/N)、更小的时延误差,性能得到很大提高。超5类线主要用于千兆
16、铜缆以太网(1000Mbps)。六类线:该类电缆的传输频率为1MHz-250MHz,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。超六类线:是六类线的改进版,主要应用于千兆位网络中,在传输频率和速率方面与六类线一样,只是在串扰、衰减和信噪比等方面有较大改善。七类线:是最新的一种双绞线,主要为了适应万兆位以太网技术的应用和发展。它仅有屏蔽型双绞线,传输频率至少可达500 MHz,是六类线和超六类线的2倍以上,传输速率可达10Gbps。2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有27UTP的使用当前设计计算机网络时,常选用5类/超5
17、类/6类UTP,适用于星型拓扑结构和树型拓扑结构的网络10/100/1000Base-Tx标准。每根UTP电缆/跳线的两头可各自连接一个设备。采用RJ-45标准的接口与接头连接设备和UTP。每根UTP电缆构成一个点对点的通信信道。连接两个设备的UTP电缆最大长度为100m。根据布线和线路走向的需要,连接两个设备的UTP电缆可以由多段串接而成,但最好是直通不间断式的连接方式。2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有2810Base-T网络2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有29使用UTP组网2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-
18、2012版权所有30UTP RJ-45接口引脚定义2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有31引脚引脚引脚引脚10/100Mbps10/100Mbps以太网以太网以太网以太网1000Mbps1000Mbps以太网以太网以太网以太网1 1TX+TX+BI_DA+BI_DA+2 2TX-TX-BI_DA-BI_DA-3 3RX+RX+BI_DB+BI_DB+4 4未定义未定义未定义未定义BI_DC+BI_DC+5 5未定义未定义未定义未定义BI_DC-BI_DC-6 6RX-RX-BI_DB-BI_DB-7 7未定义未定义未定义未定义BI_DD+BI_DD+8 8未定义未
19、定义未定义未定义BI_DD-BI_DD-UTP RJ-45接线标准2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有32EIA/TIA 568AEIA/TIA 568A标准标准标准标准EIA/TIA 568BEIA/TIA 568B标准标准标准标准两种UTP电缆的使用2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有33交叉电缆或直通电缆交叉电缆或直通电缆交叉电缆或直通电缆交叉电缆或直通电缆交叉电缆交叉电缆交叉电缆交叉电缆直通电缆直通电缆直通电缆直通电缆常用双绞线品牌2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有34CH4 CH4 网络传输介
20、质网络传输介质第4节 光纤与光缆Section4 Fiber2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有35光纤概述光纤是光导纤维的简称,是使用石英玻璃或塑料制成的光信号传输介质。光缆由多根光纤共同构成,外形如同电缆。光纤/光缆的发展历史和现状20世纪60年代后期由英藉华人高锟(K.C.Kao)博士发明光纤。20世纪70年代中后期开始光纤/光缆开始应用于电信通信领域。20世纪80年代初计算机网络领域开始应用光纤作为高速远距离联网的传输介质。21世纪是光通信时代,光纤/光缆使用大幅增加,光通信技术成为通信技术制高点。目前,光纤中的光信号只能单向传输,一次通信必须由收/发两根
21、光纤组成双向信号传输通道实施,这样的传输通道也属于点对点的信道。当前绝大多数通信设备仍然是电信号设备,因此利用光纤通信须实现光/电信号转换,转换技术和设备等是制约光纤通信技术发展的主要因素之一。2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有36光通信基本原理2023年3月9日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有37光纤收发器光纤收发器光纤收发器光纤收发器电电电电光转换光转换光转换光转换电电电电光转换光转换光转换光转换光光光光电转换电转换电转换电转换光光光光电转换电转换电转换电转换光纤收发器光纤收发器光纤收发器光纤收发器电信号(发出)电信号(发出)电信号(发出)电
22、信号(发出)电信号(接收)电信号(接收)电信号(接收)电信号(接收)电信号(接收)电信号(接收)电信号(接收)电信号(接收)电信号(发出)电信号(发出)电信号(发出)电信号(发出)光信号光信号光信号光信号光纤光纤光纤光纤光缆光缆光缆光缆光纤收发器由光光纤收发器由光光纤收发器由光光纤收发器由光/电转换和电电转换和电电转换和电电转换和电/光转换两部分构成,类似于光转换两部分构成,类似于光转换两部分构成,类似于光转换两部分构成,类似于MODEMMODEM,实,实,实,实际上这两个部分可以合成一个设备。当前很多高级网络通信设备直接际上这两个部分可以合成一个设备。当前很多高级网络通信设备直接际上这两个部
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