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局域网的传输媒体
LAN常用的媒体有同轴电缆、双绞线和光缆,以及在无线LAN情况下使用的辐射媒体。LAN技术在发展过程中,首先使用的是粗同轴电缆,其直径近似13 mm(1/2英寸),特性阻抗为50欧姆。由于这种电缆很重,缺乏挠性以及价格高等问题,随后出现了细缆,其直径为6.4mm(1/4英寸),特性阻抗也是50欧姆。使用粗缆构成的Ethernet称为粗缆Ethernet,使用细缆的Ethernet称为细缆Ethernet。在80年代后期广泛采用了双绞线作为传输媒体的技术,既10Base-T以及其他LAN实现技术。为将LAN的范围进一步扩大,随后又出现了10Base-F这种技术是使用光纤构成链路段,使用距离可延长到2km但速率仍为10Mbps。FDDI则是与IEEE802.3、802.4和802.5完全不同的新技术,构成FDDI的媒体,不仅是光纤,而且访问媒体的机制有了新的提高,传输速率可达100Mbps。下面就这些实现技术所用的媒体逐一进行讨论。

 1.同轴电缆

同轴电缆可分为两类:粗缆和细缆,这种电缆在实际应用中很广,比如有线电视网,就是使用同轴电缆。不论是粗缆还是细缆,其中央都是一根铜线,外面包有绝缘层。同轴电缆由内部导体环绕绝缘层以及绝缘层外的金属屏蔽网和最外层的护套组成,如下图 所示。这种结构的金属屏蔽网可防止中心导体向外辐射电磁场,也可用来防止外界电磁场干扰中心导体的信号。




细缆连接设备及技术参数

采用细缆组网,除需要电缆外,还需要BNC头、T型头及终端匹配器等。如下图。同轴电缆组网的网卡必须带有细缆连接接口(通常在网卡上标有"BNC"字样)。


下面是细缆组网的技术参数:

.最大的干线段长度;185米
.最大网络干线电缆长度:925米
.每条干线段支持的最大结点数:30
.BNC、T型连接器之间的最小距离:0.5米

2.双绞线

   双绞线(TP:Twisted Pairwire)是布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线是由相互按一定扭距绞合在一起的类似于电话线的传输媒体,每根线加绝缘层并有色标来标记,如下图所示,左图为示意图,右图为实物图。成对线的扭绞旨在使电磁辐射和外部电磁干扰减到最小。目前,双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP:Unshilded Twisted Pair)和屏蔽双绞线(STP:Shielded Twisted Pair)。我们平时一般接触比较多的就是UTP线。


   目前 EIA/TIA(电气工业协会/电信工业协会)为双绞线电缆定义了五种不同质量的型号。这五种型号如下:

1、第一类:主要用于传输语音(一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆),该类用于电话线,不用于数据传输。

2、第二类:该类包括用于低速网络的电缆,这些电缆能够支持最高4Mbps的实施方案,这两类双绞线在LAN中很少使用。

3、第三类:这种在以前的以太网中(10M)比较流行,最高支持16Mmbps的容量,但大多数通常用于10Mbps的以太网,主要用于10base-T。

4、第四类:该类双绞线在性能上比第三类有一定改进,用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输。4类电缆用于比3类距离更长且速度更高的网络环境。它可以支持最高20Mbps的容量。主要用于基于令牌的局域网和10base-T/100base-T。这类双绞线可以是UTP,也可以是STP。

5、第五类: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,这种电缆用于高性能的数据通信。它可以支持高达100Mbps的容量。主要用于100base-T和10base-T网络,这是最常用的以太网电缆。 最近又出现了超5类线缆,它是一个非屏蔽双绞线(UTP)布线系统,通过对它的"链接"和"信道"性能的测试表明,它超过5类线标准TIA/EIA568的要求。与普通的5类UTP比较,性能得到了很大提高。


如今市场上5类布线和超5类布线应用非常广泛,国际标准规定的5类双绞线的频率带宽是100MHz,在这样的带宽上可以实现100M的快速以太网和155M的ATM传输。计算机网络综合布线使用第三、四、五类。

使用双绞线组网,双绞线和其他网络设备(例如网卡)连接必须是RJ45接头(也叫水晶头)。下图是RJ45接头,左图为示意图,右图为实物图。

双绞线(10BASE-T)以太网技术规范可归结为5-4-3-2-1规则:

.允许5个网段,每网段最大长度100米
.在同一信道上允许连接4个中继器或集线器
.在其中的三个网段上可以增加节点
.在另外两个网段上,除做中继器链路外,不能接任何节点
.上述将组建一个大型的冲突域,最大站点数1024,网络直径达2500米

上述规则只是一个粗略的设计指南,实际的数据因厂家不同而异。利用双绞线组网,可以获得良好的稳定性,在实际应用中越来越多。尤其是近年来,快速以太网的发展,利用双绞线组建不须再增加其它设备,因此被业界人士看好。

3.光缆

   光缆不仅是目前可用的媒体,而且是今后若干年后将会继续使用的媒体,其主要原因是这种媒体具有很大的带宽。光缆是由许多细如发丝的塑胶或玻璃纤维外加绝缘护套组成,光束在玻璃纤维内传输,防磁防电,传输稳定,质量高,适于高速网络和骨干网。光纤与电导体构成的传输媒体最基本的差别是,它的传输信息是光束,而非电气信号。因此,光纤传输的信号不受电磁的干扰。

利用光缆连接网络,每端必须连接光/电转换器,另外还需要一些其它辅助设备。

基于光缆的网络,国际标准化组织ISO制定了许多规范,具体如下:
.10BASE-FL
.10BASE-FB
.10BASE-FP
其中10BASE-FL是使用最广泛的数据格式,下面是其组网规则:
最大段长: 2000M
每段最大节点(NODE)数:2
每网络最大节点(NODE)数: 1024
每链的最大HUB数:4

下表是三种传输媒介的比较。

同轴电缆、双绞线、光缆的性能比较

传输媒介

价格

电磁干扰

频带宽度

单段最大长度

UTP

最便宜

100 米

STP

一般

中 等

100 米

同轴电缆

一般

185 米 /500 米

光 缆

最高

没 有

极 高

几十公里


4.无线媒体

上述三种传输媒体的有一个共同的缺点,那便是都需要一根线缆连接电脑,这在很多场合下是不方便的。无线媒体不使用电子或光学导体。大多数情况下地球的大气便是数据的物理性通路。从理论上讲,无线媒体最好应用于难以布线的场合或远程通信。无线媒体有三种主要类型:无线电、微波及红外线。下面我们主要介绍无线电传输介质。

无线电的频率范围在10KHz-16KHz之间。在电磁频谱里,属于"对频"。使用无线电的时候,需要考虑的一个重要问题是电磁波频率的范围(频谱)是相当有限的。其中大部分都已被电视、广播以及重要的政府和军队系统占用。因此,只有很少一部分留给网络电脑使用,而且这些频率也大部分都由国内"无线电管理委员会(无委会)"统一管制。要使用一个受管制的频率必须向无委会申请许可证,这在一定程度上会相当不便。如果设备使用的是未经管制的频率,则功率必须在1W以下,这种管制目的是限制设备的作用范围,从而限制对其它信号的干扰。用网络术语来说,这相当于限制了未管制无线电的通信带宽。下面这些频率是未受管制的:

902 ~ 925MHz
2.4GHz(全球通用)
5.72 ~ 5.85 GHz

无线电波可以穿透墙壁,也可以到达普通网络线缆无法到达的地方。针对无线电链路连接的网络,现在已有相当坚实的工业基础,在业界也得到迅速发展。

 
 

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