基础知识 － 网络传输介质完全攻略（转贴）

加州旅馆

　　在组网过程中，计算机及网络设备之间需要传输介质来进行信息与数据的连接与传递。如果将网络中计算机比作货站，而数据信息是汽车的话，那么，网络传输介质就是不可缺少的公路。网络传输介质包括双绞线、铜轴电缆、光纤等。

　　一、双绞线

　　在目前的局域网布线中，双绞线是应用最为广泛的传输介质。不管是家庭、办公室、学生宿舍等小型网络，还是校园网、企业网，都离不开双绞线。

　　1．双绞线的组成

　　双绞线是局域网布线中最常用到的一种传输介质，尤其在星型网络拓扑中，双绞线是必不可少的布线材料。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。双绞线一般由两根22-26号绝缘铜导线相互缠绕而成，每根铜导线的绝缘层上分别涂有不同的颜色，以示区别。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆。在双绞线电缆(也称双扭线电缆)内，不同线对具有不同的扭绞长度，一般地说，扭绞长度在38．1~14cm内，按逆时针方向扭绞，相邻线对的扭绞长度在12．8cm以上。与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。

　　2．双绞线的传输特性

　　虽然双绞线主要是用来传输模拟声音信息的，但同样适用于数字信号的传输，特别适用于较短距离的信息传输。在传输期间，信号的衰减比较大，并且产生波形畸变。采用双绞线的局域网的带宽取决于所用导线的质量、长度及传输技术。只要精心选择和安装双绞线，就可以在有限距离内达到每秒几百万位的可靠传输率。当距离很短，并且采用特殊的电子传输技术时，传输率可达100~155Mbps。

　　由于利用双绞线传输信息时要向周围辐射，信息很容易被窃听，因此要花费额外的代价加以屏蔽。屏蔽双绞线电缆的外层由铝箔包裹，以减小辐射，但并不能完全消除辐射。

　　屏蔽双绞线价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。类似于同轴电缆，它必须配有支持屏蔽功能的特殊连接器和相应的安装技术。但它有较高的传输速率，100m内可达到155Mbps

　　3．双绞线的分类

　　双绞线可分为屏蔽双绞线(STP， Shielded Twisted Pair) 和非屏蔽双绞线(UTP，Unshielded Twisted Pair)两大类。

　　屏蔽双绞线电缆的外面由一层金属材料包裹，以减小幅射，防止信息被窃听，同时具有较高的数据传输速率(5类STP在100m内可达到155Mbit／s，而UTP只能达到 100Mbiqs)。但屏蔽双绞线电缆的价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线困难，必须使用特殊的连接器，技术要求也比非屏蔽双绞线电缆高。与屏蔽双绞线相比，非屏蔽双绞线电缆外面只需一层绝缘胶皮，因而重量轻、易弯曲、易安装，组网灵活，非常适用于结构化布线，所以在无特殊要求的计算机网络布线中，常使用非屏蔽双绞线电缆。

　　4．双绞线不同类别及应用特点

　　因为在双绞线中，非屏蔽双绞(UTP)的使用率最高，所以如果没有特殊说明，在应用中所指的双绞线一般是指TUP，它主要有以下几种：

　　 (1)3类双绞线

　　指目前在ANSI和EIA／TIA568标准中指定的双绞线电缆。该双绞线的传输频率为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。目前3类双绞线正逐渐从市场上消失，取而代之的是 5类和超5类双绞线。

　　(2)4类双绞线

　　该类双绞线电缆的传输频率为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。4类双绞线在以太网布线中应用很少，以往多用于令牌网的布线，目前市面上基本看不到。

　　(3)5类双绞线

　　该类双绞线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。5类双绞线是目前网络布线的主流。

　　(4)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。不过，这一段时间里超5类双绞线已超出了原有的标准，市面上相继出现了带宽为125MHz和 200MHz的超5类双绞线(如美国通贝公司的超5类双绞等)，其特性较原标准也有了提高，据有关材料介绍，这些超5类双绞的传输距离已超过了100m的界限，可达到130m甚至更长。超5类双绞线的主要用武之地是千兆位以太网环境。

　　(5)6类双绞线

　　电信工业协会(TIA)和国际标准化组织(1SO)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。6类布线标准已发布，但市面上的相关产品却较少。所以，6类布线在今天和未来的3～5年中，还不能成为局域网布线的主流选择。

　　(6)7类双绞线

　　国际标准化组织在1997年9月曾宣布要制定7类双绞线标准，建议带宽为600MHz。但到目前为止，有关7类双绞的标准还没有正式提出来。

　　5．双绞线连网时的特点

　　双绞线一般用于星型网络的布线，每条双绞线通过两端安装的RJ-45连接器(俗称水晶头)与网卡和集线器(或交换机)相连，最大网线长度为100m(不包括干兆位以太网中的应用)。在10Base-T以大网中，如果要加大网络的范围，在两段双绞线电缆间可安装中继器(一般用Hub或交换机级连实现)，但最多可安装4个中继器，使网络的最大范围达到500m。这种连接方法，也称之为级连。如果是在100Base-T网络中有两种情况：第一种情况是当所连接的设备是100Mbit／s的集线器时，最多可同时连接两个集线器，而且集线器之间的最长距离只有5m，这样网络的最大连接距离为205m；第二种是情况是当连接的设备是100Mbit／s的交换机时，连接情况与10Base-T网络相同，即连接距离为500m。这是因为交换机工作在交换模式下。

　　6．双绞线与设备之间的连接方法

　　在局域网中，双绞线主要用于连接网卡与集线器或集线器与集线器(因为集线器的连接方式与交换机相同，所以如无特殊说明，集线器的连接方式同样适用于交换机的连接)，有时也可直接用于两个网卡之间的连接。现在，以5类(4对8根)非屏蔽双绞线为标准，下面介绍在10Base-T(普通以太网)和100Base-TX(快速以太网)星型布线中线缆的连接方法。

　　(1)双绞线连接网卡和集线器时的线对分布

　　在局域网中，从网卡到集线器间的连线为直通(MDl)，即两个RJ-45连接器中导线的分布应统一。为了适应将来的发展，网线必须遵循EIA／TIA568B标准，只要双绞线的两端，都按照以下排列制作即可。

1脚　－　橙白
2脚　－　橙
3脚　－　绿白
4脚　－　蓝
5脚　－　蓝白
6脚　－　绿
7脚　－　棕白
8脚　－　棕

　　100BASE-T或10BASE-T网络只要使用RJ-45插座的第1、2、3、6共4个引脚即可，网卡引脚功能定义如下：

　　1发送数据；2发送数据；3接收数据；6接收数据；4，5，7，8保留。

　　集线器引脚正好相反，即发送数据变成接收数据，反之则反。

　　另外要注意的一点是对于用于连接两台集线器或两台机器互联的双绞线，需要将1、3； 2、6交换连接。这根特殊制作的双绞线又被称为“跳线”。

　　(2)如何知道集线器(如交换机)是否需要进行跳线呢?有以下几种方法。

　　*  查看说明书。如果该集线器在级连时需要跳线，一般会在随设备附带的说明书中进行说明。

　　*  查看连接端口。如果该集线器在进行相互间连接时不需要跳线，大多数情况下它都会提供一至两个专用的互连端口，并标有相应的说明。这些说明随生产厂家的不同而不同，有的在专用端口旁标有“Uplink”或“MDI”(连线为直通)的字样。而有的在端口旁自接标有“Out to Hub”等字样。有了这些说明文字，在进行设备之间的连接时，就不需要再进行跳线了。

　　*  实测。这是最有效的一种方法。可以先制作两条用于测试的双绞线，其中一条是未经跳线的，另一条是经过跳线的。之后，用其中的一条连接两个集线器。这时，注意观察连接端口对应的指示灯，如果指示灯亮表示连接正常，否则换用另一条双绞线进行测试。

　　(3)双绞线直接连接两个网卡时的线对分布

　　在进行两台计算机之间的连接时，有时需要使用双绞线(如被连接的网卡只提供有 RJ-45接口时)。如果要用双绞线直接连接两块网卡，则必须要进行跳线。其方法与集线器之间互连时相同。

　　 7．双绞线连接线的制作

　　不管是个人用户还是公司用户，在使用双绞线作为传输介质时，连接线都需要自己制作。

　　在清楚了不同用途双绞线中导线的排列方式后，就可以进行线缆的制作。制作双绞线的工具一般只要RJ-45压线钳和一个斜口钳。制作过程如下。

　　第1步，根据需要的长度用斜口钳剪取一段双绞线。

　　第2步，将双绞线的一端插入压线钳的剥线端(注意要将双绞线插到底)，将双绞线的外皮剥去一小段，大约 1．2cm。

　　第3步，根据排线顺序将双绞线插入 RJ-45连接器，注意要插到底，直到在另一端可以清楚的看到每根线的铜线芯为止。如果制作的是屏蔽双绞线，还要注意将双绞线外面的-层金属屏蔽层压入RJ-45连接器的金属片下，不能脱离，否则起不到屏蔽的作用。

　　第4步，将RJ-45接头放入压线钳的 RJ-45插座，然后用力压紧，使RJ-45接头夹紧在双绞线上。
　　第5步，用同样的方法完成另一端的制作。

　　第6步，如果条件允许，可利用一些专用检测工具(如RJ-45线路检查器、网络测试仪等)检查线缆的工作是否正常。只要制作时认真细心，一般不会出现问题。

　　8．双绞线的简易测试方法

　　当双绞线制作结束后，可以通过像网络测试仪这样的专用工具来测试，但是由于这种专用工具的价格较高 (一般都在万元以上)，而普通用户对这些工具的使用频率并不是很高，所以可以通过以下的方法进行测试。这种方法虽然简单，但却能够解决一些实际问题。

　　（1）建立测试环境

　　可以利用Windows 98／NT／2000／Me／XP所自带的测试工具在Windows 98／Me／XP对等网，或WindowsNT／2000网络中对网线进行测试，并通过简单的计算得出结果，作为判断的依据。
　　（2）对网络结构的规划

　　如果要进行网线的测试，网络结构必须要满足测试要求，并为测试提供可靠的环境。目前5类UTP基本上成为布线的主流，而5类和5类以上UTP的标准通信带宽为100Mbit／s。所以网络必须要提供100M的通信能力，系统的具体要求如下。

　　*  网卡：  网卡必须是100Mbit／s或 10／100Mbit／s自适应网卡，并支持全双工。

　　*  交换机或集线器。交换机要与网卡相对应，必须为100Mbit／s或10／100Mbit／s自适应的交换机。需要注意的是，如果使用的是交换机则还要考虑是否在全双工模式下工作，如果是集线器就不用考虑。   

　　（3）对待测网线的要求

　　首先要选择一段待测试的网线(以5类 UTP为例)。需要注意的是，根据5类UTP的标准规定，它的最高数据传输速率为 100Mbit／s。但是值得注意的是在l00m的标准长度下的最高数据传输速率为100Mbit／s，如果长度略大于100m时，虽然网络可能能够连通，但通信速率将无法达到100Mbit／s，如果长度小于100m，则很容易达到100Mbit／s的传输速率。

　　在剪取100m的双绞线后(需要两段)。然后用两根测试用的双绞线连接其中的两台计算机，并确保网络连接正常。

　　（4）建立测试用文件

　　当在两台计算机之间进行通信时，必须保证网络有足够大的通信量。通常的做法是在两台计算机之间进行数据的对拷，即将一台计算机上一个分区中的所有数据全部复制到另一台计算机上的一个分区或文件夹下。这种做法虽然提供了较大的通信量，但被复制的文件比较分散，系统要不断的在硬盘上进行寻道操作，影响了测试的准确性，而且要求接收文件的一方要有足够大的硬盘空间。操作步骤如下：

　　第1步，利用WinZIP等压缩工具创建一个20MB左右的文件。这一步很容易完成，只需要在其中的一台测试用计算机上将硬盘上的一个或多个文件夹下的文件压缩到某个文件中，且将该文件夹设置为“共享”属性，使“访问类型”为“完全”，没有“密码”用同样的方法在网络中用于测试的另一台计算机上新建一个文件夹，并将该文件夹设置为“共享”属性。

　　第2步，在其中一台测试用计算机上创建一个递归的批处理文件，其目的是实现文件在两台计算机之间来回往复的拷贝。

    （5）  建立Windows NT Server4．0或 Windows2000Server网络测试环境

　　如果网络是Windows NT Server 4．0或 Windows 2000 Server局域网， 需要在 Windows NT Server 4．0或Windows 2000 Server服务器上安装“网络监视器”。

　　值得一提的是，微软的网络监视器存在两个版本。上面所安装的是Windows NT Server4．0或Windows2000Server自带的简化版本，它的功能相对简单。另一个功能强大的强化版本需要在购买了微软的系统管理服务(SMS)软件后才能使用。

　　（6）在Windows NTServer 4．0网络中进行测试   

　　在Windows98／Me／XP对等网中，可以方便的通过“系统监视器”来测试，操作非常简单，在此不再介绍。本例以目前广泛使用的Windows NT Server4．0为例，介绍其测试方法。

　　Windows2000Server操作系统的测试方法与此基本相同。

　　1)测试数据的捕获

　　第1步，在Windows NT Server4．0服务器上运行批处理文件。

　　第2步，选择“开始”一“程序”一“管理工具(公用)”一“网络监视器”。

　　第3步，选择“捕获”一“开始”命令，或单击工具栏上的“启动捕获”按钮，也可直接按F10键，网络监视器便开始工作。

　　第4步，选择“捕获”一“停止”命令，或单击工具栏上的“停止捕获”按钮，也可直接按F11键停止对网络系统的监视。还可选择“文件”一“另存为”命令，将捕获的数据保存在以CAP为扩展名的文件中。

　　注意：由于网络监视器在监视中产生的数据全部存放在专门预留的缓冲区中，而缓冲区占用的是内存的空间，所以监视时间不能太长，否则会造成已获取数据的丢失。不过，当需捕获的数据较大、时间较长时，可选择“捕获”一“缓冲区设置”命令，在出现的对话框中设置所需缓冲区的大小。但缓冲区不应设得太大，更不能超过系统RAM的大小。

　　2）计算网线的最高数据传输速率

　　在捕获界面中，只需要选择“每秒字节数”和“网络利用”两个参数就可以计算出网线的最高数据传输速率。

　　用以上的方法也可以识别市面上出售的网线。对于广泛使用的双绞线来说，大量的制假者是将低速的线芯封装在绝缘包皮内充当高速网线来出售。如一般将3类线的线芯在包皮上标上5类或超5类来卖，普通用户是很难辨别出来的。另外，线缆的通信能力一般要受环境的影响，例如非屏蔽双绞线 (UTP)不能在有强电磁干扰和易受化学品腐蚀等特殊环境中使用，可许多网络用户并不了解这些。当在这种环境中使用了非屏蔽双绞线时，非常明显的表现是网速变慢，或经常出现无法与服务器连通，以及发生网络连接时断时续等现象。这时，可以试着用上述的方法测试，会发现线缆的最高传输速率远远达不到规定的传输速率。

　　9．双绞线的识别和选择

　　 随着局域网应用范围的逐渐普及，双绞线的市场需求量也日益增加，同时其质量问题也时有出现。由于网线布线大多涉及到建筑结构与内部装修，因此在布线完成后，如果想重新布线是非常困难的，所以选择品质良好的双绞线对网络的组建是十分关键的。在选择双绞线时，可以从以下几个方面来考虑。

　　（1）传输速率

　　双绞线质量的优劣是决定局域网带宽的关键因素之一。某些厂商在5类UTP电缆绝缘胶皮中所包裹的是3类或4类UTP中所使用韵线对，这种制假方法对普通用户来说很难辨别。一旦使用这种所谓的“5类UTP'’后，虽然在10Mbit／s网络中一般不会出现问题，但是当你将网络升级到100Mbiffs或组建一个100Mbit／s网络时，问题便暴露了出来。因为，这类线缆无法达到100Mbit／s的数据传输速率，最大只能达到10Mbiffs或16Mbit／s。一个简单的鉴别办法是用一条双绞线连接两台100Mbit／s的设备(网卡到网卡或网卡到 Hub)，通信时用Windows 95／98／Me自带的“系统监视器”检测工具或Windows NT／2000中的“网络监视器”对其数据传输率进行监测，符合要求的5类UTP的数据传输速率一般应接近100Mbit／s，如果太小可怀疑有假。

　　（2）电缆中双绞线对的扭绕

　　为了降低信号的干扰，双绞线电缆中的每一线对都是由两根绝缘的铜导线相互扭绕而成的，而且同一电缆中的不同线对具有不同的扭绕度。同时，标准双绞线电缆中的线对是按逆时针方向进行扭绕。但某些非正规厂商生产的电缆线却存在如下的问题。

　　·为了简化制造工艺，电缆中所有线对的扭绕密度相同。

　　·线对中两根绝缘导线的扭绕密度不符合技术要求。

　　·线对的扭绕方向不符合要求。

　　如果存在以上问题，将会引起双绞线的近端串扰(指UTP中两线对之间的信号干扰程度)，从而使传输距离达不到要求。双绞线的扭绕度在生产中都有较严格的标准，实际选购时，在有条件的情况下可用一些专业设备进行测量，但普通用户只能凭肉眼来观察。需要说明的是，5类UTP中线对的扭绕度要比3类密，超5类比5类密。

　　 除组成双绞线线对的两条绝缘锏导线要按要求进行扭绕外，标准双绞线电缆中的线对之间也要按逆时针方向进行扭绕。否则将会引起电缆电阻的不匹配，限制传输距离。

　　（3）5类双绞线应该是几对

　　以太网在使用双绞线作为传输介质时只需要2对(4芯)线就可以完成信号的发送和接收。在使用双绞线作为传输介质的快速以太网中存在着3个标准：l00Base-TX、 100Base-T2和100Base-T4。其中100Base-T4标准要求使用全部的4对线进行信号传输，另外两个标准只要求2对线。而在快速以太网中最普及的是100Base-TX标准，所以在购买100M网络中使用的双绞线时，有些网络厂商或公司会提供只有2个线对的双绞线，其理由是快速以太网只需要2对线来传输信息。

　　（4）仔细观察

　　在具备了以上知识后，识别5类UTP时还应注意以下几点。

　　1）查看电缆外面的说明信息。在双绞线电缆的外面包皮上应该印有诸如“AMP SYSTEMSCABLE……24AWG……CAT5”的字样，表示该双绞线是AMP公司(最具声誉的双绞线品牌)的5类双绞线，其中24AWG表示是局域网中所使用的双绞线，CAT5表示为5类，如果印有CAT5e，表示是超5类双绞线。

　　2）是否易弯曲。双绞线应弯曲自然，以方便布线。

　　3）电缆中的铜芯是否具有较好的韧性。为了使双绞线在移动中不致于断线，除外皮保护层外，内部的铜芯还要具有一定的韧性。同时为便于接头的制作和保证连接可靠性，铜芯既不能太软，也不能太硬，太软不易接头的制作，太硬则容易产生断裂。

　　4）是否具有阻燃性。为了避免受高温或起火而引起的线缆损坏，双绞线最外面的一层包皮除应具有很好的抗拉特性外，还应具有阻燃性。为了降低制造成本，非标准双绞线电缆一般采用不符合要求的材料制作电缆的包皮，不利于通信安全。

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　　二、同轴电缆

　　同轴电缆在20世纪80年代初的局域网中使用最为广泛，因为那时集线器的价格很高，在一般中小型网络中几乎看不到。所以，同轴电缆作为一种廉价的解决方案，得到广泛应用。然而，在进入21世纪的今天，随着以双绞线和光纤为基础的标准化布线的推广，同轴电缆已逐渐退出布线市场。不过，目前一些对数据通信速率要求不高、连接设备不多的一些家庭和小型办公室用户还在使用同轴电缆。

　　1．同轴电缆的传输特性

　　与双绞线相比，同轴电缆的抗干扰能力强，屏蔽性能好，所以常用于设备与设备之间的连接，或用于总线型网络拓扑中。

　　在网络中，同轴电缆适合传输速率10Mbps的数字信号，但具有比双绞线更高的传输带宽。同轴电缆的带宽取决于电缆长度。1Km的电缆可以达到1~2GB／s的数据传输速率。还可以使用更长的电缆，但是传输率要降低或使用中间放大器。目前，同轴电缆大量被光纤取代，但仍广泛应用于有线电视和某些局域网。

　　2．同轴电缆的结构

　　同轴电缆是由一根空心的圆柱网状铜导体和一根位于中心轴线位置的铜导线组成的，铜导线、空心圆柱导体和外界之间分别用绝缘材料隔开。具有足够的可柔性，能支持254mm(10英寸)的弯曲半径。中心导体是直径为2．17±0．013mm的实芯铜线。

　　绝缘材料必须满足同轴电缆电气参数。屏蔽层是由满足传输阻抗和ECM规范说明的金属带或薄片组成，屏蔽层的内径为6．15mm，外径为8．28mm。外部隔离材料一般选用聚氯乙烯(如PVC)或类似材料。

　　3．同轴电缆的类型

　　有两种广泛使用的同轴电缆。一种是50n电缆，用于数字传输，由于多用于基带传输，也叫基带同轴电缆。另一种是75Q电缆，用于模拟传输，即宽带同轴电缆。这种区别是由历史原因造成的，而不是由于技术原因或生产厂家。

　　使用有限电视电缆进行模拟信号传输的同轴电缆系统被称为宽带同轴电缆。在计算机网络中，“宽带电缆”却指任何使用模拟信号进行传输的电缆网。由于宽带网使用标准的有线电视技术，可使用的频带高达300MHz(常常到450MHz)；由于使用模拟信号，需要在接口处安放一个电子设备，用以把进入网络的比特流转换为模拟信号，并把网络输出的信号再转换成比特流。

　　宽带系统又分为多个信道，电视广播通常占用6MHz信道。每个信道可用于模拟电视、 CD质量声音(1．4MB／s)或3MB／s的数字比特流。电视和数据可在一条电缆上混合传输。宽带系统和基带系统的一个主要区别是：宽带系统由于覆盖的区域广，因此，需要模拟放大器周期性地加强信号。这些放大器仅能单向传输信号，因此，如果计算机间有放大器，则报文分组就不能在计算机间逆向传输。为了解决这个问题，人们已经开发了两种类型的宽带系统：双缆系统和单缆系统。

　　（1）双缆系统

　　双缆系统有两条并排铺设的完全相同的电缆。为了传输数据，计算机通过电缆1将数据传输到电缆数根部的设备，即顶端器(head-end)，随后顶端器通过电缆2将信号沿电缆数往下传输。所有的计算机都通过电缆1发送，通过电缆2接收。

　　（2）单缆系统

　　另一种方案是在每根电缆上为内、外通信分配不同的频段。低频段用于计算机到顶端器的通信，顶端器收到的信号移到高频段，向计算机广播。在子分段系统中， 5~30MHz频段用于内向通信，40-300MHz频段用于外向通信。在中分系统中，内向频段是5~116MHz，而外向频段为168~300MHz。这一选择是由历史的原因造成的。

　　宽带系统有很多种使用方式在一对计算机间可以分配专用的永久性信道；另一些计算机可以通过控制信道，申请建立一个临时信道，然后切换到申请到的信道频率；还可以让所有的计算机共用一条或一组信道。从技术上讲，宽带电缆在发送数字数据上比基带(即单一信道)电缆差，但它的优点是已被广泛安装。

　　4．同轴电缆的连接方法

　　同轴电缆一般安装在设备与设备之间。在每一个用户位置上都装备有一个连接器，为用户提供接口。根据直径的不同，同轴电缆又分为细缆和粗缆两种。

　　1)．粗缆Ethernet的组成规则

　　为保证构成粗缆Ethernet具有规范确定的性能，必须遵循一定规则。下面就此进行叙述。

　　规则1：粗缆上的收发器(Transceiver)或MAU(媒体连接单元)必须处于电缆每2．5 m的标记处，其容差应在0．05m范围内，终接器也应置于这些标记处。

　　规则2：电缆段的最大长度限制为500m(1640ft)。

　　规则3：电缆最小弯曲半径为254mm。

　　规则4：一个500m长的电缆段上可允许安装的收发器数最多100个。

　　规则5：每个电缆段仅一次接地，而且仅仅一次。

　　规则6：10BASE5段可经过中继器与10BASE2段相连，但10BASE2段绝不能用来连接两段粗缆。

　　规则7：收发器电缆(或AUI电缆)的最大长度为50m。

　　规则8：如可能，同轴电缆尽可能使用一整根，避免使用多节互联在一起的电缆。如果不得不使用多节互联，最好每节电缆长度为23．4m的奇整数倍：23．4m，70．2m，117m。

　　规则9：电缆段两端必须用50欧的终接，以免产生反射现象。

　　规则10：使用中继器时，任何两个站之间允许的最大传输通路为5个段，4个中继器，在5个段中最多3个同轴电缆段，其余为链路段。中继器不能并行连接，否则网络会形成环路。

　　2)．细缆Ethernet的组成规则

　　细缆Ethernet和粗缆Ethernet所遵循的协议都是IEEES02．3CSMA／CD，不同的是一种用粗缆作为传输媒体，另一种使用细缆作为传输媒体。由于电缆的粗细不同，在组成规则上有很多方面的不同。

　　细缆Ethernet的收发器功能不像粗缆时那样在电缆上有一独立的收发器，用以执行收发功能，在细缆Ethernet情况下，收发功能由网络接口板中的电子线路来执行，或者说，这种功能是集成到网卡中的。细缆与网卡的连接使用一种特殊的连接器，称为BNC-T连接器。由于细缆价格便宜，又比较灵活，在小型的LAN环境中，或工作组环境中使用曾一度相当普遍。

　　在使用细缆构成网时，必须遵循下述规则：

　　规则1：电缆类型应为RG58。

　　规则2：缆段最大长度为185m。

　　规则3：收发器之间的最小距离为0．5m(注意，收发器在网卡上)。

　　规则4：一个缆段上允许连接的工作站为30个。

　　规则5：电缆最小弯曲半径为50mm。

　　规则6：必须使用50n的BNC连接器和终接器。

　　规则7：在粗、细混合组网时，细缆部分只能处于网络外围，即不能连接一个以上的粗缆段。

　　规则8：任何不使用的BNC-T阳性连接器决不能终接，而是置入适当的保护套内。

　　3)．粗缆安装

　　粗缆一般采用一种类似夹板的Tap装置进行安装，它利用Tap上的引导针穿透电缆的绝缘层，直接与导体相连。电缆两端头设有终端器，以削弱信号的反射作用。因粗缆的安装和接头的制作较为复杂，现在中小型局域网很少使用它。

　　 4)．细缆的安装和测试

　　普通用户会经常使用细缆组建小型局域网，这主要是从节约设备开支的角度出发，或者由于所使用的某些早期的集线器之间无法用双绞线连接。下面介绍细缆的制作方法和过程。
  
　　（1）细缆的制作方法

　　制作细缆时所需的工具要比制作RJ-45接头多。除压线钳、斜口钳外，还需要尖嘴钳、万用表(最好为数字万用表)，必要时还需使用电烙铁。具体的制作过程如下。

　　第1步，根据连接距离的要求，用斜口钳剪取一定长度的细缆(不少于0．5m)，然后将BNC专用接头的金属套筒套到电缆上。

　　第2步，用压线钳的剥线端剥去电缆外面的一层胶体保护层，长度与BNC接头的长度相当，约2cm。注意在剥去保护层时不要使用其他的工具，否则会切断与保护层相隔的金属网。

　　第3步，拨开金属网层，并利用压线钳的剥线端将金属网层与中心铜导线之间的半透明绝缘体剥去一段，长度大约为 0．4~0．5cm。

　　第4步，将中心铜导线用手集中扭绕，以免散开。然后插入BNC头中铜质针头的小孔内，直到半透明绝缘层紧靠铜质针头时为止。此时旋入铜质针头上的小螺钉，将中心铜导体固定在铜质针头内。有的BNC接头不用螺钉固定，而必须使用电烙铁将其焊接。

　　第5步，用尖嘴钳把BNC接头的两个金属片捆紧。金属片正好将金属网反向压紧在最外面的胶体保护层上。

　　第6步，将金属套筒向上旋入BNC接头，制作结束。

    （2）细缆的导通性测试

　　与双绞线相比，细缆的导通性测试比较简单。可用万用表测试针芯与BNC接头的外套是否短路。如果短路则需重做。因为BNC连接头的内部结构不尽相同，所以在制作过程中可能存在某些细微的差别。要根据实际所选用的接头制作。不过，这里建议使用本文中所讲的使用螺纹连接的BNC头，避免使用烙铁焊接时可能存在的接触不良或焊接不牢固等问题，以保证线缆的导通性能。

　　5)． 细缆组网的特点

　　在使用细缆进行布线时，如果不使用中继器等设备(用于放大信号)，其整个网络的总线长度(网段)最大为185m。但是，当网络中存在中继器时，最多可使用4个中继器连接5个网段，使网络直径达到185X 5=925m。同时，还应注意每段细缆最短不能小于0．5m，而且同一网段中连接的计算机数量一般应在20台以下。

　　细缆Ethernet和粗缆Ethernet所遵循的协议都是IEEES02．3CSMA／CD，不同的是一种用粗缆作为传输媒体，另一种使用细缆作为传输媒体。由于电缆的粗细不同，在组成规则上有很多方面的不同。

　　细缆Ethernet的收发器功能不像粗缆时那样在电缆上有一独立的收发器，用以执行收发功能，在细缆Ethernet情况下，收发功能由网络接口板中的电子线路来执行，或者说，这种功能是集成到网卡中的。细缆与网卡的连接使用一种特殊的连接器，称为BNC-T连接器。由于细缆价格便宜，又比较灵活，在小型的LAN环境中，或工作组环境中使用曾一度相当普遍。

　　5． 同轴电缆的选购

　　在选购同轴电缆时要注意：粗同轴电缆与细同轴电缆是指同轴电缆的直径大还是小。粗缆适用于比较大型的局部网络，它的标准距离长、可靠性高，由于安装时不需要切断电缆，因此可以根据需要，灵活调整计算机的入网位置。但粗缆网络必须安装收发器和收发器电缆，安装难度大，所以总体造价高。相反，细缆安装则比较简单，造价低，但由于安装过程要切断电缆，两头需装上基本网络连接头(BNC)，再接在T型连接器两端，所以当接头多时容易产生接触不良的隐患，这是目前运行中的以太网所发生的最常见故障之一。

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　　三、光纤

　　光纤即光导纤维，是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质，一根光缆中包含有多条光纤。20世纪80年代初期，光缆开始进入网络布线。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在安全性、可靠性，还是网络性能方面都有了很大的提高。

　　1． 光纤的通信原理

　　光纤通信的主要组成部件有光发送机、光接收机和光纤，在进行长距离信息传输时还需要中继机。通信中，由光发送机产生光束，将表示数字代码的电信号转变成光信号，并将光信号导入光纤，光信号在光纤中传播，在另一端由光接收机负责接收光纤上传出的光信号，并进一步将其还原成为发送前的电信号。为了防止长距离传输而引起的光能衰减，在大容量、远距离的光纤通信中每隔一定的距离需设置一个中继机。在实际应用中，光缆的两端都应安装有光纤收发器，光纤收发器集成了光发送机和光接收机的功能；既负责光的发送也负责光的接收。

　　2．光纤的结构

　　光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中，芯的直径是15-50μm，大致与人的头发粗细相当。而单模光纤芯的直径为8-10μm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆，易断裂，因此需要外加一保护层。

　　陆地上的光纤通常埋在地下lm处。在靠近海岸的地方，越洋光纤外壳被埋在沟里。在深水中，它们处于底部。

　　3．光纤通信的特点

　　与铜质电缆相比较，光纤通信明显具有其他传输介质无法比拟的优点。

　　（1）传输信号的频带宽，通信容量大；信号衰减小，传输距离长；抗干扰能力强，应用范围广。

　　（2）抗化学腐蚀能力强，适用于一些特殊环境下的布线。

　　（3）原材料资源丰富。

　　当然，光纤也存在着一些缺点：如质地脆，机械强度低；切断和连接中技术要求较高等，这些缺点也限制了目前光纤的普及。

　　4．光纤分类

　　光纤主要分以下两大类：

　　（1）传输点模数类

　　根据传输点模数的不同，光纤分为单模光纤和多模光纤两种(“模”是指以一定角速度进入光纤的一束光)。单模光纤采用激光二极管LD作为光源，而多模光纤采用发光二极管LED为光源。多模光纤的芯线粗，传输速率低、距离短，整体的传输性能差，但成本低，一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境中：单模光纤的纤芯相应较细，传输频带宽、容量大、传输距离长，但需激光源，成本较高，通常在建筑物之间或地域分散的环境中使用。单模光纤是当前计算机网络中研究和应用的重点。

　　（2）折射半分布类

　　折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤。跳变式光纤纤芯的折射率和保护层的折射率都是一个常数。

　　在纤芯和保护层的交界面，折射率呈阶梯型变化。渐变式光纤纤芯的折射率随着半径的增加按一定规律减小，在纤芯与保护层交界处减小为保护层的折射率。纤芯的折射率的变化近似于抛物线。
　　
　　5．光纤在计算机网络中的应用

　　因光纤的数据传输速率高(可达几千 Mbit／s)，传输距离远(无中继传输距离达几十至上百公里)等特点，所以它在远距离的网络布线中得到了广泛应用。目前光缆主要用于集线器到服务器的连接以及集线器到集线器的连接，但随着干兆位局域网应用的不断普及和光纤产品及设备价格的不断趋于大众化，光纤将很快被人们接受。尤其是随着多媒体网络的日益成熟，光纤到桌面也将成为网络发展的一个趋势。

　　局域网布线中一般使用62．5um／125u m、50μm／125Um、100μm／140llm规格的多模光纤和8．3um／125um规格的单模光纤。

　　在实际应用中多使用光缆而不是光纤，因为光纤只能单向传输信号，所以在局域网中连接两个设备时至少需要2根光纤，一根用于发送数据，另一根用于接收数据。布线中直接使用的是光缆，一根光缆由多根光纤组成，外面再加上保护层。局域网中的光纤产品主要包括光纤跳线、布线光缆(包括室内光纤和室外光纤两类)和光纤连接器等。

　　（1）  光纤跳线

　　光纤跳线是指与桌面计算机或设备直接相连接的光纤，以方便设备的连接和管理。光纤跳线也分为单模和多模两种，分别与单模和多模光纤连接。

　　（2） 室内光缆

　　室内光缆的抗拉强度较小，保护层较差，但重量较轻，且较便宜。

　　 1）普通光缆和光纤带光缆

　　根据光纤结构的不同，可分为普通光纤光缆和光纤带光缆。普通光缆即单根光纤，它只能直接连接两台设备。而光纤带光缆是指可以同时连接多个设备的光纤，光纤带光缆有利于网络的连接，减少了铺设多条普通光缆时造成的资源浪费。多芯光纤光缆端接到配线架或网络设备时，需要借助于多芯光纤带光缆分支器。

　　2）层绞式光缆和中心束管式光缆

　　 层绞式光缆的金属或非金属加强件位于光缆的中心，容纳光纤的松套管围绕加强件排列。而中心束管式的松套管位于光缆的中心位置，金属或非金属加强件围绕松套管排列。

　　层绞式光缆具有耐水解特性和较高的强度，管内充以特种油膏，对光纤有保护作用；加强芯处于缆芯中央位置，松套管以适当绞合节距围绕加强芯层绞，通过控制光纤余长和调整绞合节距，可使光缆具有很好的抗拉性能和温度特性：松套管并加强芯间用缆膏填充绞合在一起，保证了松套管和加强芯间的防水性能；光缆的径向和纵向防水由多种措施保证；根据不同的要求，有多种抗侧压措施。

　　而中心管式光缆具有很好的机械性能和温度特性：松套管材料本身具有良好的耐水解性能和较高的强度，管内充以特种油膏，对光纤直到了保护作用；两根平行钢丝保证光缆的抗拉强度；直径小、重量轻、容易敷设。

　　紧套光缆用外径为250μm的紫外光固化一次涂覆光纤直接紧套一层材料制成 900μm紧套光纤。以紧套光纤为单元，在单根或多根紧套光纤四周布放适当的抗张力材料，挤制一层阻燃护套料，制成单芯或多芯紧套光缆。

　　（3）室外光缆

　　与室内光缆相比，室外光缆的抗拉强度较大，保护层较厚重，并且通常为铠装(即金属皮包裹)。室外光缆主要适用于建筑物之间的布线。根据布线方式的不同，室外光缆又分为直埋式光缆、架空式光缆和管道式光缆3种。

　　1）直埋式光缆

　　直埋式光缆在布线时需要在地下开挖一定深度(约lm左右)的沟，用于埋设光缆。直埋式光缆布线简单易行，施工费用较低，目前在光缆布线中较常使用。直埋式光缆通常拥有两层金属保护层，并且具有很好的防水性能。

　　2）架空式光缆

　　当地面不适宜开挖或无法开挖(如需要跨越河道布线)时，可以考虑采用架空的方式架设光缆。虽然普通光缆也可用于架空作业，但往往需要预先铺设承重钢缆。自承式架空式光缆将钢绞线与光缆合二为一，因此在施工时更加简单和方便。
　　
　　*  SC型光纤连接器

　　SC型光纤连接器外壳呈矩形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同，其中插针的端面多采用 PC或APC型研磨方式；紧固方式是采用插拔销闩式，不需旋转。此类连接器价格低廉，插拔操作方便，抗压强度较高，安装密度高。

　　* ST 型光纤连接器

　　ST型光纤连接器外壳呈圆形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同，其中插针的端面多采用 PC或APC型研磨方式。紧固方式为螺丝扣。此类连接器适用于各种光纤网络，操作简便，且具有良好的互换性。

　　新的光缆连接器叫做SFF(Small Form Factor)，一般将其称为微型光缆连接器。千兆以太网在连接光缆时都是成对儿使用的，即一个输出(Output，也为光源)，一个输入(1nput，光检测器)。如果在使用时，能够成对一块儿使用而不用考虑连接的方向，而且连接简捷方便，那将会有助于千兆以太网的连接。目前最主要SFF光缆连接器有四种类型：

　　*  LC类型，它是Lucent公司推出的一种SFF类型的连接器。

　　*  FJ类型，它是由Panduit公司推出的连接器。

　　*  MT-RJ型，它是由美国AMP公司推出的连接器。MT-RJ带有与RJ-45型局域网连接器相同的闩锁机构，通过安装于小型套管两侧的导向销对准光纤，为便于与光收发信机相连，连接器端而光纤为双芯(间隔0．75mm)排列设计，它是主要用于数据传输的高密度光连接器。

　　*  VF-45连接器，由3M公司推出的。这种连接器是一对光缆一起连接而且接插的方向是固定的。所以在实际使用中比较方便，也不会插错。

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光纤也分1000M与100M吗？