宽带接入常用网络传输介质介绍.doc

宽带接入常用网络传输介质介绍引言据 CNNIC 第 21 届中国互联网络发展状况统计报告：网络音乐收听率居中国各项网络应用之首，半年内有 86.6%的网民收听过网络音乐；而 2007 视频网站迅速兴趣，网络影视观看比例更是达到 76.9%随便着网络传输数据量的增加，对传输介质的要求也更苛刻网络传输介质是连接网络上各个节点的物理通道宽带接入网所使用的有线传输介质主要有：双绞线、同轴电缆和光纤其中，双绞线是最常见的传输介质，它一般用于星形网络中，同轴电缆一般用于总线型网络，光缆一般用于主干网的连接接下来让我们逐一了解下1 双绞线（Twisted Pair ）1．1 非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线 (STP)双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质双绞线最外层由绝缘材料包裹，为了降低信号干扰，内部每两根绝缘铜导线相互缠绕，名符其实双绞线又可分为非屏蔽双绞线(UTP) 和屏蔽双绞线 (STP)两大类 图 1：五类非屏蔽双绞线与屏蔽双绞线对比如上图所示，非屏蔽双绞线只有线缆外皮作为屏蔽层，而屏蔽式双绞线则具有一个金属甲套(sheath)，对电磁干扰 EMI(Electromagnetic Interference)具有较强的抵抗能力。

目前广泛使用的是非屏蔽双绞线，因为价格便宜，容易安装，性价比较高细心的读者可能会发现图中的五类屏蔽双绞线多了根导线，这是一条金属铜导线，是接地用的，可以加强双绞线的数据传输和抗干扰能力1．2 非屏蔽双绞线的标准双绞线既可用于传输模拟信号，又可用于传输数字信号美国的电气工业协会/电信工业协会（EIA/TIA）制定标准来评估非屏蔽双绞线，分为多个等级，每个等级的传输速率和应用环境不同，标准如下：第一类线：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的线缆），不用于数据传输其数据传输速率可达 4Mbps第二类线：传输频率为 1MHz，用于语音传输和最高传输速率 4Mbps 的数据传输，常见于使用 4Mbps 规范令牌传递协议的旧的令牌网 第三类线:指目前在 ANSI 和 EIA/TIA568 标准中指定的电缆该电缆的传输频率为 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 第四类线:该类电缆的传输频率为 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 第五类线: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，这就是我们最常用的双绞线。

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（Structural Return Loss）、更小的时延误差，性能得到很大提高超 5 类线主要用于千兆位以太网（1000Mbps）六类线：该类电缆的传输频率为 1MHz～250MHz ，六类布线系统在 200MHz 时综合衰减串扰比（PS-ACR）应该有较大的余量，它提供 2 倍于超五类的带宽，最大速度可达到 1 000 Mbps，能满足千兆位以太网需求另外，由欧州提出的标准七类线，为 ISO7 类/F 级标准中最新的一种双绞线，它主要为了适应万兆位以太网技术的应用和发展但它不再是一种非屏蔽双绞线了，而是一种屏蔽双绞线，所以它的传输频率至少可达 500 MHz，是六类线和超六类线的 2 倍以上，传输速率可达 10 Gbps1．3 双绞线的使用双绞线一般用于星型网的布线连接，两端安装有 RJ-45 头，就是我们经常说的“水晶头”连接网卡与集线器，最大网线长度为 100 米，如果要加大网络的范围，在两段双绞线之间可安装中继器，最多可安装 4 个中继器，如安装 4 个中继器连 5 个网段，最大传输范围可达 500 米。

图 2 ：RJ-45（水晶头）传输数据时，双绞线使用的只有八根线芯中的 4 根，用于双向传输（全双工），根据连接两端的网络端口不同，会有直通线、交叉线及 rollover 三种，直通线主要用于不同的两个端口，比如网卡-交换机，交叉线用于连接相同的两个端口，如网卡- 网卡，而 rollover线主要被用于使用 RJ45 转换器连接交换机或者路由器的控制端口图 3：直连线接法图 4：交叉线接法2 同轴电缆（Coaxial Cable）2．1 同轴电缆结构同轴电缆以单根铜导线为内芯（电缆铜芯），外裹一层绝缘材料（绝缘层），外覆密集网状导体（铜网），最外面是一层保护性塑料（外绝缘层）金属屏蔽层能将磁场反射回中心导体，同时也使中心导体免受外界干扰，故同轴电缆比双绞线具有更高的带宽和更好的噪声抑制特性图 5：同轴电缆结构2．2 基带同轴电缆广泛使用的同轴电缆有两种：一种为 50Ω(指沿电缆导体各点的电磁电压对电流之比) 同轴电缆，用于数字信号的传输，即基带同轴电缆；另一种为 75Ω同轴电缆，用于宽带模拟信号的传输，即宽带同轴电缆而基带同轴电缆的主要类型有粗缆（RG-8）和细缆（RG-58）图 6：同轴电缆，细缆（RG-58）2．3 同轴电缆应用　　现在计算机局域网中一般都使用细缆组网。

细缆一般用于总线型网络布线连接利用T 型 BNC 接口连接器连接 BNC 接口网卡，同轴电缆的两端需安装 50Ω终端电阻器细缆网络每段干线长度最大为 185 米，每段干线最多可接入 30 个用户如要拓宽网络范围，则需要使用中继器，如采用 4 个中继器连接 5 个网段，使网络最大距离达到 925 米细缆安装较容易，而且造价较低，但因受网络布线结构的限制，其日常维护不是很方便，一旦一个用户出故障，便会影响其他用户的正常工作图 7：BNC-T 型连接头粗缆适用于较大局域网的网络干线，布线距离较长，可靠性较好用户通常采用外部收发器与网络干线连接粗缆局域网中每段长度可达 500 米，采用 4 个中继器连接 5 个网段后最大可达 2500 米用粗缆组网如果直接与网卡相连，网卡必须带有 AUI 接口(15 针D 型接口)用粗缆组建的局域网虽然各项性能较高，具有较大的传输距离，但是网络安装、维护等方面比较困难，且造价较高图 8：AUI 接口目前，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3 光纤（Fiber ）3．1 光缆结构光纤一般都是使用石英玻璃制成，横截面积非常小，利用内部全反射原理来传导光束。

光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为“光缆”光缆(optical fiber cable)由光导纤维纤芯（光纤核心）、玻璃网层（内部敷层）和坚强的外壳组成（外部保护层） 图 9：光缆结构3．2 光纤分类　　目前有两种光纤：单模光纤和多模光纤(模即 Mode，这里指入射角 )单模光纤的纤芯直径很小，约为 8~10μm，在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大，距离远，一般由激光作光源,多用于远程通信多模光纤是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤，一般由二极管发光,多用于网络布线系统与单模光纤相比，多模光纤的传输性能较差 图 10：光纤产品3．3 光纤传输光纤的数据传输：由光发送机产生光束，将电信号转变为光信号，再把光信号导入光纤，在光纤的另一端由光接收机接收光纤上传输来的光信号，并将它转变成电信号，经解码后再处理光纤的传输距离远、传输速度快，是局域网中传输介质的姣姣者不过光纤的安装和连接需由专业技术人员完成图 11：光纤收发器光纤中传输的是光束，由于光束不受外界电磁干扰与影响，而且本身也不向外辐射信号，加上提供极宽的频带且功率损耗小，所以光纤具有传输距离长（多模光纤有 2 公里以上，单模光纤则有上百公里，如我们熟知的海底通讯光缆）、传输率高（可达数千 Mbps）、保密性强（不会受到电子监听）等优点，适用于高速局域网，远距离的信息传输以及主干网连接。

虽然目前光纤费用昂贵，但是光纤到户（FTTH：Fiber To The Home）作为宽带接入的最终发展方向已是不可逆转，据报导，2007 第一季度日本宽带用户数达 2644 万户，其中光纤宽带用户 880 万户，市场占有率挺进 33%香港特区政府有关部门 2007 年月 11 月公布的数据显示，香港光纤到户及光纤到楼加局域网的普及率已达到 21.2%，超越韩国和日本，成为全球之冠笔者跟大家一样，期待着有一天可以用上光纤。