计算机局域网中的传输介质(一)
2019-11-05 03:05:22
供稿：网友
不管是智能大厦，还是小型办公网，在其布线的设计和实施中，首先碰到的是如何选择所需要的传输介质和连接设备。一般情况下，可根据网络的用途来确定，但随着网络技术的发展，新技术、新产品不断出现，给我们在实际选用中带来了一些困难。本文以计算机局域网技术为基础，介绍网络组建中常用传输介质的工作方式、技术性能和安装方法，供大家参考。其中传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。近年来为了适应移动通信的需要，无线局域网技术也被大量应用，为此，文章也对无线传输介质作必要的介绍。
一、 双绞线电缆 双绞线电缆（简称为双绞线）是综合布线系统中最常用的一种传输介质，尤其在星型网络拓朴中，双绞线是必不可少的布线材料。双绞线电缆中封装着一对或一对以上的双绞线，为了降低信号的干扰程度，每一对双绞线一般由两根绝缘铜导线相互缠绕而成。双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两大类。其中，STP又分为3类和5类两种，而UTP分为3类、4类、5类、超5类四种，同时，6类和7类双绞线也会在不远的将来运用于计算机网络的布线系统。
1. 非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线的区别 双绞线的最大传输距离一般为100米。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率（5类STP在100米内可达到155Mbps，而UTP只能达到100Mbps）。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电缆困难，必须使用非凡的连接器，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，所以在无非凡要求的计算机网络布线中，常使用非屏蔽双绞线电缆。
2. 双绞线的主要技术性能 由于目前市面上双绞线电缆的生产厂家较多，同一标准、规格的产品，可能在使用性能上存在着很大的差异，为了方便大家选用，将双绞线的主要性能指标介绍如下：
1衰减。衰减是沿线路信号的损失程度。衰减的大小对网络传输距离和可靠性影响很大，一般情况下衰减随频率的增大而增大。
2串扰。串扰主要针对于非屏蔽双绞线电缆而言，分为近端串扰和远端串扰。其中，对网络传输性能起主要作用的是近端串扰。近端串扰是指电缆中的一对双绞线对另一对双绞线的干扰程度，这个量值会随电缆长度的不同而变化，一般电缆越长，其值越小。
3阻抗。双绞线电缆中的阻抗主要是指特性阻抗，它包括材料的电阻、电感及电容阻抗。一般分为100欧姆、120欧姆及150欧姆几种。
4衰减串扰比（ACR）。是指衰减与串扰在某些频率范围内的比例。ACR的值越大，表示电缆抗干扰能力越强。
上述性能参数，可参看双绞线电缆的说明书，必要时可通过专用仪器测得。
3. 双绞线的传输特性和用途 13类线。3类电缆的最高传输频率为16MHz，最高传输速率为10Mbps，用于语音和最高传输速率为10Mbps的数据传输。 24类线。该类双绞线的最高传输频率为20MHz，最高传输速率为16Mbps，可用于语音传输和最高传输速率为16Mbps的数据传输。 35类线。5类双绞线电缆使用了非凡的绝缘材料，使其最高传输频率达到100MHz，最高传输速率达到100Mbps，可用于语音和最高传输率为100Mbps的数据传输。4超5类线。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。超5类线的传输特性与普通5类线的相同，但超5类布线标准规定，超5类电缆的全部4对线都能实现全双工通信。56类线。电信工业协会（TIA）和国际标准化组织已经着手制定6类布线标准。该标准将规定未来布线应达到200MHz的带宽，同时改变现有的电缆连接方式，将采用一个8端口模块化插座和插头。可以传输语音、数据和视频，足以应付将来高速和多媒体网络的需要。6类布线标准估计要在2000年以后才能发布。67类线。国际标准化组织在1997年9月曾公布要制定7类线标准，建议带宽为600MHz。与6类线标准相比，7类线在接头等方面将作更大的变动，可能采用屏蔽双绞线电缆，而且整个系统的成本将增加很多。
由于6类线标准正在起步阶段，目前市面上还没有真正的6类线缆。同时，6类线标准也不见得符合未来网络的实际要求，所以建议大家使用5类线组网，要连接千兆位网络设备时，可采用超5类双绞线。
4.双绞线电缆的连接 双绞线一般用于星型网络布线，在超5类以下电缆连接中，每条电缆通过两端安装的RJ－45连接器（水晶头）与网卡和集线器（或交换机）相连，最大网线长度为100米。假如要加大网络范围，在两段双绞线电缆间可安装中继器，但最多可安装4个中继器，使网络最大范围达到500米。在线缆两头安装RJ－45连接器时，应保证两个RJ－45连接器中每条导线的排线顺序固定、统一。
二、 同轴电缆线
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的铜导线组成，铜导线、空心圆柱导体和外界之间用绝缘材料隔开。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朴中。根据直径的不同，同轴电缆又分为细缆和粗缆两种。
1. 粗缆和细缆的安装区别 细缆在连接处需要切断，在两端安装BNC连接头，BNC连接头与专用T型连接器相连。而粗缆连接时不需要切断，而采用一种类似于夹板的装置进行连接，夹板上的引针插入电缆，直接与导体相连。无论是粗缆还是细缆，在总线的两端都应安装相匹配的终端电阻，以削减信号的反弹。在粗缆组网时，每个接入点必须安装收发器和收发器电缆，安装难度较大，成本较高。相比之下，细缆安装简单，造价低。不过，因为细缆在安装时需切断电缆，在接头处轻易产生接触不良的隐患，影响了网络的稳定性，也为故障的排除带来了困难。
2. 同轴电缆的性能 同轴电缆使用之前，务必对其进行全面的测试。测试中，只需一只普通的万用表。主要测试项目如下：1空心圆柱铜导体或中心铜导线是否存在断路；2空心圆柱铜导体与中心铜导线之间是否存在短路；3两端接头处是否存在短路。由于大量劣质电缆充斥市场，在使用同轴电缆时，经常因为质量上的问题而影响网络的正常运行，希望大家在选择时多加注重。
3.常用的同轴电缆 目前，常用的同轴电缆主要有以下几种：
RG－8 50欧姆 RG－58 50欧姆
RG－59 75欧姆
其中，以太网中一般使用RG－8粗缆和RG－58细缆两种，而RG－59用于有线电视网。
4. 同轴电缆在布线中的应用 粗缆具有较高的可靠性，网络抗干扰能力强，但因网络安装、维护和扩展比较困难，所以仅用于大型局域网主干部分的连接。必要时，也可使用粗缆组建总线型的网络（网络结构如图)，其中主要技术参数有：1每网段最大长度为500米，用4个中继器连接5个网段后，网络范围可达到500×5=2500米；2每网段最大节点数为100；3收发器之间的最短长度为2.5米；4收发器电缆的最大长度为50米。
与粗缆相比，细缆具有安装轻易，造价低，网络抗干扰能力强，网络扩展方便等优点。但因为总线的断点较多，致使网络系统的可靠性降低，网络维护也比较困难，所以细缆主要用于局域网的主干连接。另外，在节点较少且分布较紧凑的小型局域网中也常使用纯细缆的结构。细缆结构的网络中，主要技术参数有：1每网段最大长度为185米，最大可使用4个中继器连接5个网段，使网络直径达到185×5=925米；2每网段最大节点数为30；3BNC的T型连接头之间的最小距离为0.5米。
在此需说明的是，在网络布线中，由于同轴电缆不需要集线器等连接设备，所以目前经常使用于用户数较少、传输速率不高的小型网络中。随着5类、超5类和未来6类、7类布线标准及光纤在网络中的应用，同轴电缆将逐渐退出网络布线系统。(待续)
