《计算机网络技术及应用》电子教案(第3章)

第3章 网络传输媒介与综合布线系统
B.屏蔽双绞线电缆（STP） 一般认为，屏蔽双绞线主要应用于安全性、抗干 屏蔽双绞线（STP）是一种屏蔽电缆，它内部与 扰和传输性要求较高的网络系统中。如智能大厦的楼 UTP一样是双绞线，外面由铝箔包裹，最外层再用塑 宇自控系统的信号传输线、保安电视监控系统的信号 应当说，UTP的安装相对STP的安装要简单一些， 料套保护，其结构见图: 传输线等均要求必须使用屏蔽双绞线STP，而在计算 成本也相对较低。在我们这样的发展中国家采用UTP 屏蔽超6类双绞线 屏蔽超7类双绞线 机网络中均使用非屏蔽双绞线UTP。其实不然，我国 是适合我国国情的。据有关研究表明，UTP的安全性 有关计算机网络的技术标准是参照北美及美国的标准 制定的，美国的标准要求普通的计算机网络均采用非 和抗干扰性能是完全可以信赖，它向外辐射的电磁波 屏蔽双绞线UTP，而不是STP。但欧洲有关标准则要求 远远比键盘和显示器的辐射造成的安全性危险小。 计算机网络应采用屏蔽双绞线STP。而不是UTP。并且 欧洲标准双绞线与北美标准（我国同北美标准基本一 屏蔽层 每对屏蔽层 致）的双绞线内部的导线数量也不一样。
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价格：媒介的价格包括媒介的传输介质以及媒 介的连接器件和设备。有线媒介的价格不仅包含电缆， 还有电缆的连接器；而无线电缆一般认为没有传输介 质费用，仅包含信号的发射和接收设备的费用。但无 线媒介并不绝对没有介质方面的费用，当进行远程专 用无线计算机网络通信时，申请专用“频点”是需要 费用的。在很多情况下价格决定一切，但对于计算机 网络，价格因素应退让于网络的整体性能和可靠性， 因为传输媒介的费用在整个网络的建设中所占比例是 很小的一部分，价格不应作为影响选用传输媒介的主 要因素。
第3章用中，50Ω同轴电缆仅仅用于数字传输，并使
用曼彻斯特编码。数据的传输率可达10Mbps。计算机 75Ω同轴电缆(通常所称的“粗缆”)，既可用于 网络使用的同轴电缆均为50Ω同轴电缆。 模拟信号的发送，又可用于数字信号的发送。对于模 拟信号，频率可达300～400MHz，即在该类型的同轴 电缆上，可以用于无线电和电视广播相同的方法，传 输模拟信号数据。使用分频多路复用FDM技术，该电 缆可以支持大量的通道。这种技术已经用于智能小区 的有线电视、电话和计算机网络的“三网合一”项目 中。
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3)安装难易程度 （3）选用利弊 同轴电缆的初始安装相对比较简单，使用专用工 根据传输媒介的选用原则，同轴电缆在价格、安 由此可见，在计算机网络中采用同轴电缆有利的 2）容量 具时尤其方便。 装、容量、衰减和抗电磁干扰能力方面具有以下特点： 方面： 同轴电缆的传输速率目前看较低，用于连接总线型 4)衰减 1)价格 （1）安装相对比较简单。 在计算机网络采用同轴电缆不利的方面： 以太网时为10Mbps，若用于连接环行令牌网时，可 同轴电缆也存在很高的衰减。但要比双绞线小得 同轴电缆的价格随直径以及导体的不同而变化。 （2）有成熟的标准支持较高的速率（10M或16M）。 以达到16Mbps。然而,在现代计算机网络中，由于5 （1）一些安装技术使同轴电缆不便管理和再配臵。 多。在当前LAN技术条件下，同轴电缆的有效距离在 同轴细缆相对便宜一些，而同轴粗缆相对贵一些。一 （3）抗电磁干扰能力优于双绞线。 几千米范围内。 类UTP所支持的100M以太网技术的快速发展，大大 （2）衰减较大，但比双绞线要小。 般来讲，同轴细缆的价格略高于3类UTP（非屏蔽双绞 （4）连接比较坚固。 5)抗电磁干扰性 减少了对同轴电缆的使用。有必要说明一下，同轴电 线），却低于5类UTP；而同轴粗缆略高于5类UTP， （3）对极端状态下的电磁干扰及窃听有中等程度 同轴电缆的屏蔽层不仅大大地减轻了电磁波的对 缆的带宽随着它内部导线直径的增加有变宽的可能性。 却低于STP（屏蔽双绞线）。 的敏感。 外辐射，同时也增强了同轴电缆系统抗外接电磁干扰 的能力，但并没有完全隔离外界的干扰。
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容量：以(频)带宽(度)表示。带宽定义为频率范 围，用赫兹(Hz)表示。传输媒介的容量是其物理上的 容纳量。媒介带宽的大小是一个相对参照值，因为媒 介的容量随着传输距离以及采用的信号技术不同是变 化的。媒介容量实际的意义在于,在媒介有效的带宽 中有多少二进制数据（位）被可靠地传输。因此，在 比较媒介的带宽时，应该强调在什么技术条件下以及 多大的传输距离的限制下，比较媒介每秒中传输位的 个数。
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（2）特性---跨度特性
典型的基带同轴电缆有效传输信号的最大距离限 制在几公里之内，而宽带的同轴电缆可以达到几十公 里。宽带电缆的传输距离取决于传输的是数字信号还 是模拟信号。高速数字信号传输或模拟信号的传输 (50Mbps)，传输距离限制在约1公里之内。 注：网络中相临两站点之间的最大距离由网络的 （2）特性---综合特性 拓扑结构、网卡和网络传输协议共同决定，如总线型 一般说来，对于频率较高的数据传输，同轴电缆 以太网的两相邻主机的最大距离不能超过185 m。 比双绞线的抗干扰能力强。
此外，通过截取辐射电磁波很容易地对电子信号 进行窃听。因此，抗电磁干扰以及抗信号被截获的能 力成为比较各种传输媒介性能的重要特性之一。
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3.1.2 网络有线传输媒介
计算机网络有线传输媒介主要包括两类有媒介： 电缆和光缆。用于计算机网络的有线电缆现只有两种， 它们是同轴电缆和双绞线。同轴电缆已经基本退出计
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安装：指媒介的安装难易程度，直接影响了施工 的质量和可维护性，从而影响网络的性能。 衰减：在位传输过程中信号被削弱的趋势或失真 的程度。当信号从媒介上通过时，它的一部分能量由 于媒介的物理特征被吸收或被扩散掉，造成了信号的
减弱和失真。传输媒介的衰减是可以被非常准确地描
算机网络历史舞台，双绞线是计算机网络传输媒介的
主流，光缆则是未来计算机网络传输媒介技术的发展
方向。
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1.同轴电缆 同轴电缆由绕同一轴线的两个导体组成。内部导 同轴电缆是局域网中曾是被广泛采用传输媒介 体可以是单股的实心导线，也可以是多股的绞合线； 之一，以至于早期许多人把同轴电缆看作是局域网 外部导体可以是单股线，也可以是编制的网状线。内 网状屏蔽 塑料保护层 绝缘层 导体 铜芯导体 络系统唯一的传输介质，而忽略了其他传输介质的 部导体用固体绝缘材料固定；外部导体用一个罩或者 使用。虽然现在同轴电缆的使用已经很少，但作为 屏蔽层覆盖。单根同轴电缆的直径约为1.02～2.54cm。 网络传输媒介中非常重要的一种类型，仍然需要对 同轴电缆的这个结构特点，允许在较宽的频率范围内 其技术特性有比较全面的认识。 工作。
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在一个计算机网络网络采用有线媒介还是无线 其实，计算机网络媒介的选用，并没有一个绝对 而简单的原则可依，需要与其运行的环境加以通盘 媒介的一个基本原则是：实用与可靠。如果所架构的 考虑。究竟决定选用哪一种媒介，需要考虑的因素 网络为一个局域网，则有线媒介是最适合的传输媒介； 很多，其中最重要的几个因素有： 若所架构的网络是一个把多个远程的站点连接起来， ① 价格 则采用无线电缆也不失是一个明智的选择。其实在实 ② 安装 际的网络工程实践中，常把有线和无线媒介组合应用。 ③ 容量 特别是对于具有移动站点的网络，采用无线媒介常常 ④ 衰减 必不可少。 ⑤ 抗电磁干扰能力(EMI)
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（1）规格：双绞线（TP）有两种类型：非屏蔽双 绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）。 A．非屏蔽双绞线电缆（UTP） 非屏蔽超6类双绞线 非屏蔽超5类双绞线 非屏蔽双绞线电缆(UTP)由多股双绞线和一个塑料 护套构成。除了电话系统中普遍采用UTP外，在其他许 多场合UTP也得到广泛应用。电气工业协会(EIA)为双绞 线电缆五种不同的质量推行了一个分类方案。其中3类 UTP和5类UTP被广泛使用在计算机连网中。3类UTP适 合于目前大部分低速计算机网络(10M)，而5类UTP则用 于较高速的计算机网络（100M）
第3章 网络传输媒介与综合布线系统 2、双绞线
双绞线是现代网络系统中使用最多的一种传输 介质。无论是传输模拟数据，还是传输数字数据，均 可以使用双绞线作为传输介质。双绞线由两根螺旋结 构排列的绝缘线组成。
双绞线中的导线可以是铜质的，也可以是钢质的。 铜线可以提供良好的传导率，而钢线可保证有足够的 强度。一对双绞线构成一条通信链路。把每对线扭在 一起可使线间的电磁干扰最小。成对双绞线的直径约 为0.038～0.142cm。
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（2）特性---连接特性 同轴电缆适用于点到点连接或多点连接。基带50Ω 同轴电缆，每段可以支持几百台设备，在大型网络系 统中，还可以利用中继器把各网段连接起来构成更大
的网络系统。
宽带75Ω同轴电缆每段可以支持数千台设备，而在 高速数据传输率下(50Mbps)，使用该类型同轴电缆时， 可连接的设备数目限制在20～30台。
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（1）规格 计算机网络连接中常用的同轴电缆类型如下： 50Ω粗缆：RG-8 及 RG-11 同轴电缆大部分用于设备与设备之间的连接。在 为保证同轴电缆正确的电气特性，同轴电缆必须 50Ω细缆：RG-58 每一个用户位置都装有一个连接器来提供用户接口。 接地，以构成一个必要的回路。同时，在同轴电缆的 75Ω粗缆：RG—59(用于CATV电缆) 接口安装方法可以是把电缆切断，然后接在T型连接 75Ω同轴电缆是公用天线电视CATV系统中使用的标 两端分别安装一个终端匹配负载——终端匹配器（俗 器两端；也可以是采用一种类似于夹板的装置，称作 准，而50Ω同轴电缆只用于数字信号的传输，故而又 称“堵头”），其目的是为了起到减弱反射信号的作 称为基带传输电缆。75Ω同轴电缆不但可用于分频多路 Tap进行安装。不过，前一种方法在现代计算机网络 用，并与网卡进行阻抗匹配。 复用(FDM)的模拟信号的传输，还可用于高速数据信号 中应用的更为普遍。 的发送和模拟信号的发送，一般将75Ω同轴电缆的传输 称为多通道宽带传输。