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1、第6章 数据传输介质及其周边设备,6.1 同轴电缆 6.2 双绞线 6.3 光纤,6.1 同 轴 电 缆,6.1.1 同轴电缆的特性 广泛使用的同轴电缆有两种：一种为50(指沿电缆导体各点的电磁电压与电流之比)同轴电缆，用于数字信号的传输，即基带同轴电缆(在以太网中使用)；另一种为75同轴电缆，用于宽带模拟信号的传输，即宽带同轴电缆(在有线电视中使用)。同轴电缆以单根铜导线为内芯，外裹一层绝缘材料，外覆密集网状金属导体(常称为屏蔽层)，最外面是一层保护性塑料，如图6-1所示。,图6-1 同轴电缆内部结构图,根据同轴电缆导线的粗细，应用于计算机网络中的同轴电缆主要有两种，即“粗缆”和“细缆”。粗
2、缆的全称为“粗同轴电缆”，英文简称为“AUI”，如图6-2所示，其直径大约为0.6英寸。细缆的全称为“细同轴电缆”，英文简称为“BNC”，其直径大约为0.26英寸。细同轴电缆与粗同轴电缆结构类似，只是直径细些。图6-3所示是一条剥开了皮的细同轴电缆。粗缆和细缆的特性比较如下：,图6-2 以太网的粗同轴电缆,图6-3 已剥皮的细同轴电缆,(1)粗缆相对细缆而言比较刚硬，同时其最大信号传输距离比较远，可达600 m，因此，粗缆一般用作网络中的主干电缆，而且不直接与计算机上的网卡进行连接。(2)细缆相对粗缆而言比较柔嫩，易于安装，因此几乎可以用于各种类型的网络，一般直接与网卡连接。,综上所述，并根据
3、前面网络基础中讲的总线型拓扑结构可以看到，细缆具有如下特点：容易安装；造价较低；网络抗干扰能力强；网络维护和扩展比较困难；电缆系统的断点较多，影响网络系统的可靠性。,细缆的主要技术参数如下：最大的干线段长度：185 m；最大网络干线电缆长度：925 m；每条干线段支持的最大节点数：30；BNC T型连接器之间的最小距离：0.5 m。粗缆的特点如下：具有较高的可靠性，网络抗干扰能力强；具有较大的地理覆盖范围，最长距离可达2500 m；网络安装、维护和扩展比较困难；造价高。,粗缆的主要技术参数如下：最大干线段长度：500 m；最大网络干线电缆长度：2500 m；每条干线段支持的最大节点数：100；
4、收发器之间最小距离：2.5 m；收发器电缆的最大长度：50 m。,6.1.2 与细缆连接的接插件 1.BNC桶型接头 BNC桶型接头用于连接两段细同轴电缆，如图6-4所示。,图6-4 BNC桶型接头,2.BNC电缆连接器 BNC电缆连接器必须连接到每段电缆的两端，BNC电缆连接器由一根中心针、一个外套和卡座组成。图6-5(a)所示为组合在一起的BNC电缆连接器的图示，而图6-5(b)为各部分拆分后的图示，它包括BNC连接器基座、外套和探针三部分。,图6-5 BNC电缆连接器,3.BNC T型接头 BNC T型接头用于连接细缆的BNC连接器和网卡，提供信号进出的两个电缆连接。每台工作站都需要一个
5、BNC T型接头，如图6-6所示。,图6-6 BNC T型接头,4.BNC终端匹配器 终端匹配器也叫终端电阻，每个粗同轴电缆网段都必须用50 系列终端匹配器来连接，每个网段还必须有一个终端匹配器。每个细同轴电缆网段的两端都必须有一个50 的BNC终端匹配器，直接连接于BNC T型接头用于连接BNC连接器两端中的一端，然后再把匹配器的地线接触片与地线进行连接即可。BNC终端电阻如图6-7所示。BNC连接示意如图6-8所示。,图6-7 BNC终端电阻,图6-8 BNC连接示意图,在制作细同轴电缆时，一般还要用到以下两种工具：(1)网线钳。网线钳是用来卡住BNC连接器外套与基座的，它有一个用于压线的
6、六角缺口，如图6-9所示。(2)剥线钳。剥线钳在制作细缆时是必备的工具，它的主要功能是用来剥掉细缆导线外部的两层绝缘层。图6-10所示就是一款剥线钳。剥线钳上共有三个刀片，分别用于剥掉外层绝缘层、中间金属屏蔽层和内部绝缘层。刀片的切割深度可通过随刀赠送的螺杆调整其相应位置的内六角形螺母来变换：顺时针方向时，抬高刀片，切割深度加重；逆时针方向时，降低刀片，切割深度变浅。,图6-9 网线钳,图6-10 剥线钳,6.2 双 绞 线,6.2.1 双绞线概述 与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速率等方面均受到一定限制，不如同轴电缆，但价格较为低廉。目前，双绞线主要分为非屏蔽双绞线(
7、UTP)和屏蔽双绞线(STP)，如图6-11所示。,图6-11 屏蔽和非屏蔽双绞线,双绞线按电气性能划分通常分为三类、四类、五类、超五类、六类、七类双绞线等类型，数字越大，版本越新、技术越先进、带宽也越宽，当然价格也越高。三类、四类线目前在市场上已几乎不存在，如果有，也不是以三类或四类线出现，而是假五类，甚至超五类线出售。目前，网络工程中应用最多的通常是五类、超五类双绞线，它由多根电缆绞合在一起。普通双绞线电缆中一般包含4个双绞线对，具体为白橙/橙、白蓝/蓝、白绿/绿、白棕/棕，最长传输距离为100 m，传输速度为10 Mb/s、100 Mb/s，再加上质地柔软，布线敷设非常简单，在实际应用中
8、得到了广泛应用。图6-12所示为各种类型的五类双绞线。,图6-12 各种类型的五类双绞线,有时，对速度和距离要求较高的网络环境中还要用到六类和七类双绞线，在千兆以太网中，六类和七类双绞线是双绞线的发展方向。六类线是一个新级别的电缆，除了各项性能参数有较大提高之外，其带宽会扩展至200MHz以上。不论是超五类还是六类电缆系统，其连接的结构仍和现在广泛使用的插接模块(RJ-45)相兼容。各种六类双绞线的示意图如图6-13所示。,图6-13 六类双绞线,七类电缆系统是欧洲提出的一种电缆标准，其计划的带宽为600 MHz，但是其连接的结构和目前的RJ-45形式完全不兼容，它是一种屏蔽的电缆系统，目前还
9、未投入使用。,6.2.2 与双绞线相关的产品 1.RJ-45水晶头 水晶头是网络中最重要的接插设备，双绞线的两端必须都安装RJ-45插头，以便插在网卡、集线器(HUB)或交换机(Switch)的RJ-45接口上，如图6-14所示。,图6-14 水晶头,2.网线制作工具 在网线制作过程中，最重要的工具就是一把双绞线压线钳，如图6-15所示。它可以完成剪线、剥线和压线三种功能。在购买网线钳时一定要注意选对种类，因为压线钳针对不同的线材会有不同的规格，一定要选用双绞线专用的压线钳才可用来制作双绞以太网线。几种常见的剥线钳如图6-16所示。,图6-15 压线钳,图6-16 剥线钳,3.利用双绞线布线的
10、材料及工具 1)信息插座 信息插座一般是安装在墙面上的，也有桌面型和地面型的。信息插座类型的选用以工作站移动方便，并且保持整个布线的美观为主。以上三种信息插座如图6-17所示。,图6-17 各种类型的信息插座,2)网线模块 与信息插座配套的是网线模块，这个模块就安装在信息插座中，一般是通过卡位来实现固定的。通过网线模块可以把从交换机出来的网线与接好水晶头的到工作站端的网线相连。目前网线模块的品牌比较杂，杂牌的只要几元钱一个，而正品却至少需要18元以上一个，所以现在通常的网络中大家还是比较喜欢选购杂牌的，因为在价格方面相差实在太大。图6-18所示是一种正品模块示意图。,图6-18 网线模块,3)
11、打线钳 信息插座与模块是嵌套在一起的，埋在墙中的网线是通过信息模块与外部网线进行连接的。墙内部网线与信息模块的连接，就是把网线的8条芯线按规定卡入信息模块的对应线槽中。网线的卡入需用一种专用的卡线工具，称之为“打线钳”。图6-19(a)、(b)是西蒙的两款单线打线钳，(c)是西蒙的一款多对打线工具。多对打线工具通常用于配线架网线芯线的安装。,图6-19 打线钳,4)打线保护装置 因为把网线的4对芯线卡入到信息模块的过程比较费劲，并且由于信息模块容易划伤手，于是就有公司专门开发了一种打线保护装置，这样一则更加方便把网线卡入到信息模块中，另一方面也可以起到隔离手掌、保护手的作用。图6-20所示是西
12、蒙的两款掌上防护装置(注意，上面嵌套的是信息模块，下面部分才是保护装置)。,图6-20 打线保护装置,6.2.3 网线的制作 1.网线的制作标准 早期的网线在制作方法上几乎没有制作标准，一般只需将各自颜色的标识白线隔开就可连通网络了。随着100 M网络的发展，网线的制作也有了自己的标准，即T568A标准和T568B标准。T568A标准的线序为(从左到右)：1白/绿，2绿，3白/橙，4蓝，5白/蓝，6橙，7白/棕，8棕，如图6-21所示。,图6-21 568标准的线序,T568B标准的线序为(从左到右)：1白/橙，2橙，3白/绿，4蓝，6白/蓝，6绿，7白/棕，8棕，如图6-22所示。,图6-2
13、2 T568B标准的线序,双绞线的8条线对应水晶头的8根针脚，那么，8根针脚的排列顺序如何呢？将水晶头有塑料弹簧片的一面朝下，有针脚的一面朝上，使有针脚的一端指向远离自己的方向，有方型孔的一端对着自己。此时，最左边的是第一脚，最右边的是第8脚，其余依次排列，如图6-23所示。,图6-23 水晶头方向,2.网线的制作方法 在实际的组网中，网线的连接主要有两种情况：(1)一端连计算机，另一端连交换机，如图6-24所示。,图6-24 网线连接情况(1),(2)一端连计算机，另一端还是连计算机，如图6-25所示。第一种情况连接的双绞线通常称为直通双绞线(有时也叫平行线)。直通双绞线两端的线序相同，遵循
14、了T568B标准。,第二种情况连接的双绞线通常称为交叉直连双绞线。交叉直连双绞线两端的线序不相同，一端按T668B标准，另一端在它的基础上进行1和3、2和6相交换的顺序制作，其线序为1白/绿，2绿，3白/橙，4蓝，6白蓝，6橙，7白/棕，8棕，也就是568A标准。,图6-25 网线连接情况(2),3.网线的制作步骤：网线的制作步骤如下：(1)将双绞线一端放到RJ-45工具钳端的剥线槽口中，如图6-26所示。放入的长度以抵到RJ-45工具钳另一端的挡板为宜，如图6-27所示。,图6-26 把网线放入RJ-45钳的剥线槽口中,图6-27 剥离双绞线的长度标准,(2)轻轻握下RJ-45工具钳把手，千
15、万不要用力压下工具把手，以刀口略微压在双绞线外壳为最佳，如图6-28所示。,图6-28 略微对RJ-45工具钳用力,(3)工具钳以双绞线为圆心并保持刀口压在双绞线外壳的力度旋转半圈，此时就能用手轻易地剥去双绞线的外壳。(4)剥去外壳以后，将缠绕的4对线分开，并按照I568B标准来排列，如图6-29所示。,图6-29 按T568B标准排列好的双绞线,(5)用手按紧排好的线对，把参差不齐的前端用工具钳锋利的切线刀剪整齐，如图6-30所示。(6)把排列整齐的八根绝缘线顺着RJ-45头的线槽一直推到底，如图6-31所示。,图6-30 剪齐双绞线的前端,图6-31 将八根线整齐地插入RJ-45头,(7)
16、将插入双绞线的RJ-45头送到工具槽中，并一直推到底，如图6-32所示。(8)用力握紧工具把手，双绞线的一端就做好了。另一端如法炮制就是了，在此不再赘述。以上是直通双绞线的制作步骤，交叉直连双绞线的制作方法实际上也很简单，一端按T568B标准，另一端在T568B标准的基础上1和3、2和6相交换即可。图6-33所示是交叉直连双绞线的实物连接图，具体的制作方法跟上述步骤基本一样，此处不再重复。,图6-32 将RJ-45送入工具槽中,图6-33 交叉直连双绞线实物连接图,网线制作好后，一般还要测试网线是否可以正常通信，测试网线的测试仪如图6-34所示。测试方法如图6-35所示，如果测线仪两端8个指示
17、灯循序闪亮，证明网线是通的。,图6-34 测线仪,图6-35 网线测试,6.2.4 信息模块的打制(1)把双绞线从布线底盒中拉出，剪至合适的长度。将线缆置入线缆准备工具的刀口，一手固定线缆，另一手食指穿入线缆准备工具的圆孔内，在与网线垂直的平面上，以网线为中心旋转23周，将双绞线最外层的绝缘层割开，剥下胶皮并剥除双绞线的绝缘层，如图6-36所示。,图6-36 剥线,(2)如果有条件的话，可以将信息模块置入掌上防护装置中，如图6-37所示；如果没有条件，直接打制即可。(3)分开4个线对，但线对之间不要拆开，按照信息模块上所指示的线序，稍稍用力将导线一一置入相应的线槽内，如图6-38所示。,图6-
18、37 将模块放置防护装置中,图6-38 将网线压置线槽中,(4)将打线工具的刀口对准信息模块上的线槽和导线，垂直向下用力，听到“咯”的一声，模块外多余的线被剪断，如图6-39所示。重复该操作，将8条导线一一压入相应颜色的线槽中，如图6-40所示。,图6-39 将线压入模块中,图6-40 将网线全部压入模块中,注意：通常情况下，模块上同时标记有TIA568A和TIA568B两种线序，如图6-41所示。应根据布线设计时的规定，与其他连接和设备采用相同的线序。,图6-41 模块标记的A、B线序,(5)将塑料防尘片沿缺口穿入双绞线，并固定于信息模块上，如图6-42所示。(6)将信息模块固定于模块盒中，
19、盖好面板，整个信息点制作完毕，制作好的信息点如图6-43所示。,图6-42 将塑料防尘片固定于模块上,图6-43 制作好的信息点模块,6.3 光 纤,6.3.1 光纤的特性 光导纤维是软而细的、利用内部全反射原理来传导光束的传输介质。光纤为圆柱状，由3个同心部分组成纤芯、包层和护套，如图6-44所示，外观略和同轴电缆相同，但没有网状屏蔽层，其纤芯由玻璃制造。,图6-44 光纤结构示意图,(1)单模光纤。单模光纤只传输主模，也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式色散，使得单模光纤的传输频带很宽，因而适用于大容量、长距离的光纤通信。单模光纤如图6-45所示。,图6-45 单模光纤,
20、(2)多模光纤。在一定的工作波长(860/1300 nm)下，有多个模式的光束在光纤中传输的光纤称为多模光纤。由于多模光纤存在色散或像差，因此，这种光纤的传输性能相对单模光纤要差，频带较窄，传输容量较小，传输距离也比较短。图6-46所示为多模光纤示意图。单模和多模光纤的光线传输轨迹图如图6-47所示。从图中可以看到两者在传输上的区别。,图6-46 多模光纤,图6-47 光线传输轨迹图,现在市面上的光纤主要有以下几种：60/126 m缓变型多模光纤；62.6/126 m缓变增强型多模光纤；8.3/126 m缓变型单模光纤。,6.3.2 光纤辅助器件 1.光纤收发器 光纤收发器主要用于连接光纤和局
21、域网设备，交换机的光纤模块和它具有相同的功能。光纤收发器如图6-48所示。,图6-48 光纤收发器,2.光纤跳线 光纤跳线主要是用来连接光纤配线架(或光纤接线盒)和光纤收发器，有两个接口，一个是ST头，一个是SC头，在光纤配线架中有时还要用到只用一个ST接口的尾纤。光纤跳线如图6-49所示。,图6-49 光纤跳线,3.光纤配线架 光纤配线架用于室内光纤网络配线系统，如图6-50所示。光纤的连接示意图如图6-51所示。,图6-50 光纤配线架,图6-51 光纤的连接示意图,在光纤的连接中，尾纤没有接口的一端要与新拉的光纤结合，由于与光纤的结合要求非常高，所以要用到专门的光纤熔接机，而且一般要求由专业操作人员使用。光纤熔接机如图6-52所示。其实，在熔接光纤的时候还要用到很多工具，图6-53所示就是熔接光纤时要用到的各种工具。,图6-52 光纤熔接机,图6-53 熔接光纤要用到的工具,
