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1、计算机网络应用技术第二章 网络传输介质,局域网的构造,服务器群,网管工作站,交换机,交换机,交换机,路由器,路由器,边界路由器,边界路由器,互联网,专网,外经处,行政事业处,人教处,交换机是最基本的网络设备，用于把计算机连接到网络中。,局域网的构造,服务器群,网管工作站,交换机,交换机,交换机,路由器,路由器,边界路由器,边界路由器,互联网,专网,外经处,行政事业处,人教处,路由器用于把各个子网连接到一起。,局域网的构造,服务器群,网管工作站,交换机,交换机,交换机,路由器,路由器,边界路由器,边界路由器,互联网,专网,外经处,行政事业处,人教处,边界路由器用于连接内网和外网。网络安全策略在边
2、界路由器上部署。,局域网中的传输介质,服务器群,网管工作站,交换机,交换机,交换机,路由器,路由器,边界路由器,边界路由器,互联网,专网,外经处,行政事业处,人教处,光缆,光缆,电缆,电缆,电缆,电缆,电缆,电缆,电缆,电缆,光缆,光缆,第二章.网络传输介质,掌握电缆、光纤、无线介质的性质、传输原理。掌握在不同的网络应用中如何选择所需要的传输介质。掌握UTP电缆的分类和性质。熟练掌握UTP电缆的端接方法。掌握光缆传输的原理，掌握光缆的性能和选择方法。了解光缆施工的端接方法，了解光缆测试内容。了解TIA/EIA568规定的测试技术指标。掌握无线网络传输的原理，掌握无线传输的性能和主要设备。,本章
3、大纲要求,第二章.网络传输介质,2.1.1 信息、数据和信号2.1.2 模拟信号与数字信号 2.1.3 信号带宽与电缆带宽,2.1 数据传输的基本概念,2.1.1 信息、数据和信号,信息-数字-数据-信号,信息：反映了事务、行为的客观状态。数据：数字化的信息。信号：数据采用电压、光、电磁波等形式传输的形式。,2.1.2 模拟信号与数字信号,模拟信号：一种连续变化的信号。数字信号：一种由0、1变化的信号。正弦波信号：,2.1.3 信号与谐波,任何信号都是由大量谐波叠加而成的。,2.1.3 信号与谐波,y(t)=A0+A1Sin1t+A2Sin2t+A3Sin3t+,任意一个信号y(t)，都是由不
4、同频率i的谐波组成的,2.1.3 信号与谐波,y(t)=A0+A1Sin1t+A2Sin2t+A3Sin3t+,A0是信号y(t)的直流成分。sin1t、sin2t、sin3t是y(t)的谐波。A1、A2、A3是各个谐波的大小（强度）.1、2、3是谐波的频率。随着频率的增长，谐波的强度减弱。到了一定的频率i，其信号强度Ai会小到可以忽略不计。也就是说，一个信号y(t)的有效谐波不是无穷多的，信号y(t)可以被认为是由有限个谐波组成的，其最高频率的谐波的频率是max.,2.1.3 信号带宽与电缆带宽,信号带宽：一个信号有效谐波所占的频带宽度，称为这个信号的频带宽度，简称信号频宽或信号带宽。,电缆
5、带宽：电缆能够传输谐波信号的频率范围，称为该电缆的频带宽度。简称电缆频宽或电缆带宽。,注：网络电缆的频率特性，用kHz、MHz;用K、M表示。网络的通信速度，用Kbps、Mbps;用K、M表示。,2.1.3 信号与谐波,数字信号与模拟信号优缺点,数字信号传输的优势是抗干扰能力强，传输设备简单。缺点是需要传输电缆具有较高的带宽。使用模拟信号传输对传输介质的要求较低，但是抗干扰能力弱。,第二章.网络传输介质,2.2.1 主要的电缆传输介质2.2.2 网络电缆的频率特性 2.2.3 双绞线的端接 2.2.4 双绞线及双绞线端接的测试,2.2 电缆传输介质,局域网中的传输介质,电缆,电缆,电缆,电缆,
6、电缆,光缆,光缆,光缆,光缆,光缆,光缆,2.2.1 主要的电缆传输介质,2.2.1 主要的电缆传输介质,用于网络信号传输的主要电缆是网线和同轴电缆。网线的名称是双绞线电缆（twisted pair cable)，既可用于传输模拟信号，又可用于传输数字信号。局域网络中90%的传输依靠双绞线电缆。同轴电缆在20世纪90年代是网络的主要传输介质，其位置到现在已经被双绞线电缆所取代。双绞线电缆分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)两大类。,1）UTP电缆,unshielded twisted-pair cable,2.2.1 主要的电缆传输介质,线缆扭绞在一起的目的是相互抵消彼此之间的电磁
7、干扰。,2）STP电缆,STP,shielded twisted-pair cable,2.2.1 主要的电缆传输介质,屏蔽双绞线shielded twisted-pair cable(STP)结合了屏蔽、电磁抵消和线对扭绞的技术（见图2.5)。同轴电缆和UTP电缆的优点，STP电缆都具备。在以太网中，STP可以完全消除线对之间的电磁串扰。最外层的屏蔽层可以屏蔽来自电缆外的电磁EMI干扰（electromagnetic interference)和无线电RFI干扰（radio frequence interference).,2.2.2 电缆的频率特性,EIA/TIA双绞线电缆等级：,1类双绞
8、线电缆（Category 1):20世纪80年代初之前的电话线缆，只能用于传输语音，不用于数字信号的传输。2类双绞线电缆（Category 2):频带宽度为1MHz，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数字信号传输。3类双绞线电缆（Category 3):是ANSI和EIA/TIA568标准制定时的主要数字信号传输电缆，频带宽度为116MHz，可以传输10Mbps速率的数字信号，服从10base-T的标准规范，也可用于语音传输。4类双绞线电缆（Category 4):该类电缆的频率带宽为120MHz，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
9、/100base-T局域网。5类双绞线电缆（Category 5):该类电缆的频率带宽为1100MHz，可以承担传输速率达到100Mbps的数字信号传输，满足100base-T的标准规范。,2.2.2 电缆的频率特性,EIA/TIA双绞线电缆等级：,超5类双绞线电缆（Enhanced Category 5):超5类双绞线电缆与5类双绞线电缆的频率特性完全相同，也是100MHz。但是，超5类双绞线电缆比5类双绞线电缆具有更高的衰减与串扰的比值（ACR）和信噪比（Structural Return Loss）要求，具有比5类电缆更小的衰减、更强的抗串扰能力和更小的时延误差，性能较普通5类电缆优越。
10、6类双绞线电缆（Category 6):该类电缆的频率带宽达到250MHz.6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5类双绞线电缆的带宽，能满足千兆位以太网需求。7类双绞线电缆（Category 7):是由欧洲提出的标准，是ISO类级标准最高的一类双绞线电缆。该类电缆主要是为了适应万兆位以太网技术的应用和发展。7类双绞线电缆只能使用屏蔽双绞线，频率带宽至少可达500MHz，是6类双绞线电缆和超5类双绞线电缆的2倍以上，传输速率可达10Gbps.双绞线的分类通常简写为CAT 5、CAT 5e、CAT 6和CAT 7.,2.2.2 电缆的频率特性,
11、几种双绞线电缆的频率响应特性：5类双绞线电缆：100MHz超5类双绞线电缆：100MHz6类双绞线电缆：250MHz7类双绞线电缆：600MHz,2.2.3网线的端接,2.2.3网线的端接,在100Mbps快速以太网中，网卡、集线器、交换机、路由器用双绞线连接需要两对线，一对用于发送；另一对用于接收。EIA/TIA-T568标准规定：PC机的网卡和路由器使用1、2线对用作发送端，3、6线对用作接收端。交换机和集线器与之相反，使用3、6线对作为发送端，1、2线对作为接收端。,记住：1-2、3-6各为一对网卡、路由器端口相同，与交换机、集线器相异,直通线,2.2.3网线的端接,计算机与交换机或集线
12、器连接时，因为计算机网卡中的RJ45端口使用1、2接插点用作数据发送端，交换机的1、2接插点恰好用作数据接收，所以UTP电缆的两端在连接器的端接顺序应该完全一样。这样端接的UTP电缆被称为直通线。,记住：1-2、3-6各为一对,记住：端口类型相异，使用直通线。,交叉线,2.2.3网线的端接,交换机和集线器有时候为了扩充端口的数量，或者延伸网络的长度（双绞线电缆UTP和STP的最大连接长度是100m)，需要用UTP电缆来连接交换机和集线器。由于两端都是交换机或集线器，网络端口完全一样，即RJ45端口都是用1、2接插点作为接收，用3、6接插点作为发送，所以UTP电缆一端接1、2接插点的线对，需要交
13、叉到另外一端的3、6。两台计算机网卡直接连接也需要使用交叉电缆，道理是一样的。,记住：端口类型相同，使用交叉线。,2.2.3网线的端接,双绞线颜色：橙色、橙色白色、蓝色、蓝色白色、绿色、绿色白色、棕色、棕色白色直通线：A端：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕 B端：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕对于直通线来说，双绞线电缆两端端接的线序是一样的，色谱排列自然也一样。所有线对中两根线是排在一起的，只有绿色线对中绿白和绿色线被分别排在3和6的位置上。双绞线电缆使用1、2、3、6的位置分别作为发送线对和接收线对，而不是简单地定为1、2、3、4，是为了把最中间的4、5位置留出来，以便兼容RJ
14、11。也就是说，UTP电缆的4、5线对可以承载一条电话线路。同时，电话线一端的RJ11连接器可以直接插入RJ45端口模块。,2.2.3网线的端接,双绞线颜色：橙色、橙色白色、蓝色、蓝色白色、绿色、绿色白色、棕色、棕色白色交叉线：A端：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕 B端：绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕交换机和集线器的发送端口与接收端口的设置与计算机网卡的设置正好相反的目的是使计算机与交换机和集线器的连接线缆的端接简化。制作UTP的直通线要比制作交叉线简单。尤其是需要先在建筑物内布线，再用UTP跳线将计算机与交换机连接在一起的场合，直通线的使用可以避免线序的混乱，,2.2.3网线
15、的端接,网络制作四原则：,原则一：网卡与路由器端口相同；交换机与集线器商品相同。原则二：端口类型相异直通；端口类型相同交叉。原则三：1-2、3-6各为一对原则四：橙、蓝、绿、棕，花色在前。,2.2.4 测 试,主要的测试参数：线序Wire map 连接 Conection电缆长度Cable length 衰减Attenuation直流电阻DC resistance阻抗Impedance 串扰Crosstalk,第二章.网络传输介质,2.3.1 光缆2.3.2 光缆数据传输的原理,2.3 光缆缆传输介质,光缆(optical fiber cable)是高速、远距离传输的最重要的传输介质，多用于局
16、域网的干线和广域网的远程链路。光纤用光脉冲的有无表现二进制数字信号，有光表示1，无光表示0；光缆完全没有对外电磁辐射，也不受任何外界电磁辐射的干扰。光纤分为多模和单模。多模：传输距离2KM；单模：传输距离几十KM。,2.3.1 光缆,光缆示意,2.3.2 光缆信号传输原理,根据光学全反射定律：当光线从折射率高的纤芯射向折射率低的覆层的时候，其折射角大于入射角。如果入射角足够大（超过全反射角），就会出现全反射，所有入射光线碰到覆层时就会全部反射回纤芯。纤芯越粗，这个角度范围就越大。不纤芯的直径减小到只有一个光的波长时，光的入射角度就只有一个，而不是一个范围。不同入射角度的光线会沿着不同折射线路传
17、输，这些折射线路被称为“模”。多模的定义：单模的定义：,单模光纤的特点是：纤芯直径小，只有5到8微米。几乎没有散射。适合远距离传输。传输可以达几十公里。使用激光光源。,单模光纤与多模光纤,单模光纤与多模光纤,多模光纤的特点是：纤芯直径比单模光纤大，有50到62.5微米，或更大。散射比单模光纤大，因此有信号的损失。适合远距离传输，但是比单模光纤小。标准距离2公里。使用LED光源。,TIA/EIA-568标准：光纤及端接信号衰减 3.6db(1500m,波长1300nm)信号衰减 7.4db(1500m,波长850nm),单模光纤与多模光纤,2.4 无线传输介质,无线网络使用的频段,无线网络使用的
18、频段,由微波作为主要传输介质而组成的局域网被称为无线局域网（WLAN）,无线网络的传输速度,使用微波进行数据传输的传输速度与所使用的技术有关。802.11b技术，理论最大速度11Mbps802.11g技术，理论最大速度54Mbps802.11n技术，理论最大速度300Mbps,2.5 网络系统布线,1、工作区子系统：包括墙面或地面信息插座、网线、交换机或集线器等组成。用于将计算机等网络终端连接到网络中。,2、水平布线子系统：包括连接工作区子系统和各楼层分配线间的网络电缆组成。,网络布线系统的构成,3、垂直干线子系统：由楼层分配线架与主配线架间的大对数电费和光缆等组成。提供了综合布线系统的主干线
19、。,4、管理子系统：楼层配线架及分配线架上的连接器等设备组成。,5、设备间子系统：由主配线架和各公共设备组成，主要是将各种公共设备等与主配线架连接起来。,6、建筑群间连接子系统：指主建筑物中的主配线架延伸到另外一些建筑物的主配线架的连接系统。,树形拓扑结构的网络布线：由上述6个子系统组成的网络系统形成层次化的树形连接结构体系。,网络布线的布线结构,主要器材：光缆、双绞线电缆、配线柜、配线架、光缆耦合器、墙面面板、连接器等。主要工作：,网络布线,1、光缆布放,网络布线,网络布线,2、双绞线电缆布放,长度不能超过90M,3、机柜、端口配线架、光缆耦合器的安装,网络布线,网络布线,小结,网络传输介质
20、在网络中承担传输任务，交换机、路由器等网络设备负责通信报文在各传输介质之间的转发，是发送方与接收发之间的物理通路，对网络通信质量、可靠性等具有重要影响。主流传输介质有：双绞线、光缆、微波。双绞线简称TP，分为屏蔽双绞线(UTP)和非屏蔽双绞线(STP)。光缆传输距离远、速度快、抗干扰性强、保密性好。,知识习题,数字信号传输的主要优点是什么？什么叫一个信号的带宽？什么叫一个传输电缆的带宽？这两个参数之间有什么关系？1000M的以太网可以使用5类UTP电缆传输。可是据我们所知，5类UTP电缆的带宽是100M，这是怎么一回事情？在网络UTP电缆的端接连线中，什么时候使用交叉线？什么时候使用直通线？多
21、模光纤和单模光纤的区别是什么？为什么PC机与交换机连接需要使用直通线，而交换机之间连接需要交叉线？试默写双绞线及双绞线端接测试中最重要的五个参数。试默写网络布线系统中各个子系统的名称。,知识习题,数字信号传输的主要优点是什么？1）抗干扰、抗噪声性能好。在数字通信系统中，传输的信号是数字信号。2）差错可控。数字信号在传输过程中出现的错误（差错），可通过纠错编码技术来控制。3）易加密。数字信号与模拟信号相比，它容易加密和解密。因此，数字通信保密性好。4）易于与现代技术相结合。5）传输设备简单。缺点：(1)频带利用率不高。数字通信中，数字信号占用的频带较宽。,知识习题,什么叫一个信号的带宽？什么叫一
22、个传输电缆的带宽？这两个参数之间有什么关系？信号带宽：一个信号有效谐波所占的频带宽度，称为这个信号的频带宽度，简称信号频宽或信号带宽。电缆带宽：电缆能够传输谐波信号的频率范围，称为该电缆的频带宽度。简称电缆频宽或电缆带宽。电缆带宽大于信号带宽时，该信号才能稳定地在电缆中传输。,知识习题,3.1000M的以太网可以使用5类UTP电缆传输。可是据我们所知，5类UTP电缆的带宽是100M，这是怎么一回事情？5类UTP电缆的带宽是100M，1000M有以太网的传输速度是1000Mbps，但其信号的频率接近100MHz，所以，5类或超5类双绞线电缆能满足千兆网的频率响应要求，故可以传输1000M的以太网
23、的网络信号。,知识习题,在网络UTP电缆的端接连线中，什么时候使用交叉线？什么时候使用直通线？这是由端接设备的接口类型决定的。两个端接设备的端口类型相同时，使用交叉线，如交换机级联、计算机接计算机、路由器接路由器、计算机接路由器等。两个端接设备的端口类型相异时，使用直通线，如计算机接交换机、路由器接交换机等。,知识习题,多模光纤和单模光纤的区别是什么？单模光纤只能传输的是单模信号，而多模光纤可以传输多模信号。单模光纤芯径一般是9/125，而多模为50/125或62.5/125，多模纤芯的直径一般是单模纤芯的10倍。长距离主干传输多用单模光纤，多模光纤多用于二千米内短距离传输。多模光纤使用LED光源，单模光纤使用激光光源。,知识习题,6.为什么PC机与交换机连接需要使用直通线，而交换机之间连接需要交叉线？,知识习题,试默写双绞线及双绞线端接测试中最重要的五个参数。线序Wire map 连接 Conection电缆长度Cable length 衰减Attenuation直流电阻DC resistance阻抗Impedance 串扰Crosstalk,知识习题,试默写网络布线系统中各个子系统的名称。工作区子系统、水平布线子系统、垂直干线子系统、管理子系统、设备间子系统、建筑群间连接子系统,
