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[2008-6-25]
 
在多媒体、各种音视频技术被广泛应用的今天,用户对于网络要求越来越高,传输的数据量也变的越来越大。在这种环境下,作为数据传输的承载体-传输介质变的更加重要,企业进行网络建设的时候,网络布线需要构建一个具备强大性能且安全有效的基础。所以,在网络布线时,了解各种网络传输介质便显得非常重要,今天就由我来带大家全面了解网络传输介质(有线介质)。

    在计算机网络布线中,可以分为有线介质和无线介质两种,而有线介质是计算机网络最主要的传输介质,通常又被分为铜介质(双绞线和同轴电缆)和光介质两种,无线介质作为有线介质的有效补充,被广泛的应用于不适合布线的网络当中。下面我们来逐一了解这些有线传输介质。

   铜介质:

    铜介质是被广泛应用于计算机网络当中的一种电信号传输介质,主要有双绞线和同轴电缆两种,现在新构建的计算机网络基本上都是以双绞线做为传输介质的星型拓朴结构网络,而同轴电缆则在渐渐的退出计算机网络市场,目前应用最多的场景是我们熟知的有线电视网络,家中的有线电视连接线缆就是细同轴电缆。

    1、双绞线(twisted-pair cable)

    双绞线是在星型拓朴结构的计算机网络中应用最多的一种传输介质,内部是由八根铜导线组成,为了减少电磁信号的相互干扰,每两根按一定的密度缠绞在一起。这样,在传输电信号时相互之间辐身出的电波就会相互抵消,有效的消除干扰。双绞线这个名字也是因为这样的结构而引伸出来的。 在外部,有一层韧性及高的保护外皮保护。

   按其双绞线是否有屏蔽层,我们可以把双绞线分为屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线两种,在区分的时候,可以直观的去看外保护套内是否有铝锡包裹。基本上我们在布线时都会选择无屏蔽双绞线,其最大的原因是因为这种双绞线在制作工艺上要比屏蔽双绞线容易很多。从安全性的角度来考虑,屏蔽双绞线要比无屏蔽双绞线有更高的防窃听能力,传输性能也优于无屏蔽双绞线。

双绞线最早的使用是被用于电话信号的传输,后来才被渐渐引入到数字信号的传输当中,在很久以前,我们基本上都是使用的3类双绞线,最大只能达到16Mbps的带宽,而现在我们在计算机网络中广泛使用的都是超五类双绞线及六类双绞线。最大能达到1000Mbps的带宽。

    通常我们都是RJ45连接器,也就是俗称的水晶头进行连接双绞线与网络端口,其中在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。

双绞线唯一的缺点就是传输距离较短,只能达到100米,所以在布线的时候,如果使用星型拓朴结构,覆盖的范围只能达到200*200米。

2、同轴电缆

    铜介质的另一类就是同轴电缆了,这种电缆与双绞线不同,内部只有一根做为传输信号用途的铜导线,在铜导线和保护外套中间还有屏蔽层,不同的同轴电缆屏蔽层不尽相同,如在基带同轴电缆当中,屏蔽性通常都是铜制材料的网状,而宽带同轴电缆则使用铝状的冲压技术材料。这都使得铜轴电缆具有更高的屏蔽性能,抗干扰能力要优于双绞线。因为同轴电缆内部只有一根铜导线,所以全部的设备都必须使用BNC连接头连接到这一根导线上,这就是我们常说的总线型物理拓朴结构。

 在总线型拓朴结构的网络当中,信号是从发送机器向线缆两头同时发送的,所以在这种结构的末端需要有接地。通过使用接地,信号才不会反射回线缆。 如果不安装接地,线缆中就会产生重复的电信号,淹没正常的信号。

BNC连接器


    同轴电缆主要有两种,粗同轴电缆和细同轴电缆,粗同轴电缆是铜介质中传输距离最长的,在10base5的标准当中,可以达到500米的传输距离。细同轴缆在10base2的标准当中可以传输185米。

    目前同轴电缆在计算机网络中的应用已经很少了,与之配套连接设备也越来越少,主要的原因是由于其制作工艺比双绞线复杂很多,且总线型拓朴结构的计算机网络中,所有的计算机器都被串连在一根介质上,任一点出现问题都有可能造成全网的瘫痪。所以铜轴电缆现在基本上都是只被用在有线电视网络当中了,我们通常见到的有线电视线缆就是细同轴电缆。我最后一次见到同轴电缆应用在计算机网络当中是2002年的时候了,当是主要是因为传输距离超过了双绞线的100米限度,又只有两三台机器,也没有必要接光纤。只有在这种情况下,我们才会去考虑在计算机网络中应用同轴电缆。

光介质:

    光纤因为使用光信号,在传输距离、数据承载量及信号的抗干扰性能等等方面都有铜介绍不可比拟的优势,但因其造价目前还是相对过高,其应用还是停留在主干网络和长距离网络当中,光纤到桌面还是可望不可及的事情。

    从光纤的结构来看,基本都包括三个部分外部保护层,内部敷层及光纤核心组成。其中外部保护层主要是为了保护光纤的内部,通常都会使用非常坚硬的材料制成,内部敷层主要功能是防止光信号的泄露。在光纤的核心部分,是传输光信号的主要部分,一般都是使用石英玻璃制成,横截面积非常小,光纤的线芯直径一般都被设计为62.5微米或150微米。还有一种是没有外部保护层和内部敷层的光纤,我们称之为裸光纤,光纤跳线就是裸光纤的一种。

根据不同的分类方式,光纤通常会被分为多模光纤和单模光纤或者阶跃光纤和渐变光纤,后者由于涉及到光学理论,读者会比较难理解。所以这里我们为大家介绍多模光纤和单模光纤。

多模光纤的线芯横截面比单模光纤要宽很多,光信号可以从不同的角度进入光纤的线芯进行传输。从下图中我们可以看出,在多模光纤中,光信号可以以不同的模式进行传输,可以直线传输也可以使用折射和反射来向前发送信号。由于信号的发送模式的不同,同时进入光纤的光信号到达目的地的时间也会不同,同时由于多组信号在一条通道上传输,形成光散的可能性也较大。多模光纤在初期的应用比较多,现在应用已经很少了。

    单模光纤的线芯横截面通常很窄,只能有一道光信号传输,正因只使用单独模式的光信号,所以在单模光纤中,无光的信号色散,这使得传输信号的距离会更长,传输数据量也更高。

    这里为了便于读者理解,我们简单的作个比喻:可以把多模光纤想成是一条很宽的公路(光纤模截面宽),在这条公路上,可以行驶轿车、路车和卡车(信号的模式),但是由于车型不同(信号模式不同),所以到达终点的时间也会不同。而单模光纤则可以想成是一条铁路,虽然同时只能有一辆火车行驶,速度要高于公路。

 一根光纤一般只能单向传输信号,所以如果想要组成全双工系统,就必须得要有两根光纤组成。光信号传输实际上是电信号传输的一种变体。完整的光纤通信系统都会有一个光信号到电信号和电信号到光信号的转换过程,这个过程由光电转换器来完成。

在光纤当中,通常需要有连接器来连接光纤发送器和接收器,通常我们在市场上可以买到的有连接多模光纤的SC连接器和连接单模光纤的ST连接器。


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