常见网络接口与电缆.docx

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1、了解一般的网络结构ql常见广域网接口类型和基本特性日1常见局域网接口类型和基本特性常用电缆的传输、物理特性本章将围绕迈普系列路由器讨论各种常见网络物理接口与线缆的相关内容，包括常见的接口规范、线缆的 类型以及其一般机械特性、电气特性、传输特性以及使用注意事项等等。一个简单明了的网络模型：一个局域网中的某个用户希望利用已有的公共网络资源，与远端的另一个局域 网中的某台主机通信时，通过与本局域网相连的广域网边缘设备进入广域网，经由广域网到达与另一台主机所 在的局域网相连的边缘设备，从而与目的主机之间建立通信。这里我们关注的重点就是这种广域网边缘设备。常见的广域网边缘设备包括各类路由器、ATM接入交

2、换机等等广域网边缘设备承担着连接局域网与广域网的重要任务，它将同时属于局域网和广域网，可知，就边缘设 备而言，局域网接口，广域网接口这二者缺一不可。另外，出于此种设备应用的灵活性，其本地配置接口也是 不可缺少的。下面的内容中我们将逐一进行讨论。以太网常见线缆.同轴电缆 .非屏蔽双绞线 .屏蔽双绞线 .光纤以太网常见的线缆为同轴电缆、双绞线和光纤。其中同轴电缆分为细缆和粗缆两种，双绞线分为屏蔽双绞 线和非屏蔽双绞线两种，光纤分为多模和单模两种。其中同轴电缆为早期以太网使用，粗缆传送距离可达500 米，细缆可达185米。但由于同轴电缆一点出现故障会导致整个网络瘫痪，并且同轴电缆不能支持高速以太网，

3、 因此使用同轴电缆的网络目前基本上已经消失。本章也将主要介绍双绞线和光纤。以太网的常见物理接口.双绞线接口 一RJ45.光纤接口一ST光纤接口一SC双绞线(Twisted pair)，收发各由两条拧在一起并相互绝缘的铜线组成。两条线拧在一起可以减少线间的电磁干扰。3类到6类双绞线在塑料外壳内均有这样的四对线缆，区别主要在于类数越高的双绞线，单位长度内的绞 环数越多，拧得越紧，这使得5类或者6类双绞线的交感更少并且在更长的距离上信号质量更好，更适用于 高速计算机通信。双绞线使用RJ45接口与其他设备连接起来。一般使用双绞线是一种高速廉价的布线方案，而且网络的拓展 能力比较好。但由于距离限制网络在

4、长距离传输时需要使用光纤。光纤有单模和多模之分，单模光纤较多模光 纤细，传输距离远。单模光纤一般为9um，多模光纤也分为62.5um与50um两种。单纯从光纤的成本上来说单 模光纤成本与多模光纤相同，但单模光纤的光源需使用激光设备，而多模光纤则使用发光二极管即可，因此使 用多模光纤的总体成本低的多。光纤的接口有ST和SC两种，一般使用ST接口的光纤的衰减大些，使用SC接 口的光纤衰减较小，但在具体施工过程中，使用ST接续的方式不需要昂贵的光纤熔接设备，安装比较容易，成 本比较低廉。直连网线的线序5类双绞线由8芯细线组成，利用细线外绝缘层上的颜色进行分组标识。通常利用单色和单色加上白色作为成对标

5、识，也有利用色点成对进行标识的。直连网线线序如图所示。起具体使用情况请参考后续内容。级连网线的线序级连网线线序如图所示。起具体使用情况请参考后续内容。设备连接方式主机路由器交换机普通口交换机级连口交换机 光口主机级连级连直连N/ASC/ST路由器级连级连直连N/ASC/ST交换机普通口直连直连级连直连N/A交换机级连口N/AN/A直连N/AN/A交换机 光口SC/STSC/STN/AN/ASC/ST各种设备需要使用具体的线缆连接起来。目前应用于各种网络设备的接口可能使用双绞线接口或光纤接口。双绞线和光纤接口之间不能直接相连，必须使用光电转换设备，但同种线缆连接情况下各种网络设备的连接方 式可以

6、参考上表。10M以太网A10 BASE-T目前使用最广泛的局域网标准之一使用双绞线作为物理传输介质白10 BASE 5曾经广泛应用于主干局域网使用粗同轴电缆作为物理传输介质白10 BASE 2使用细同轴电缆作为物理传输介质10Mbps以太网即标准以太网，由IEEE 802.3定义，同一公共通信信道上的所有用户共享这个带宽，这个 公共信道称为总线。在交换式LAN中，每个交换式端口都是一个以太网总线，采用星型拓扑结构。这种连接方 式下将有可能提供全双工的连接，此时，将提供20Mbps的总带宽。根据IEEE 802.3的规定，10M以太网目前广泛使用的线缆有：10Base -T双绞线、10Base5

7、粗同轴电缆 以及10Base2细同轴电缆。10Base5粗同轴电缆采用插入式分接头，表示的意思是：工作速率为10Mb/s，采用基带信号，最大支持段长为 500m，最多段数为100。10Base5粗同轴电缆线径较粗，不易弯曲，安装非常不便。10Base2细同轴电缆接头采用工业标准的BNC连接器组成T型插座，使用灵活可靠性高，价格也较便宜， 但使用范围只有200米，每一段内仅能使用30台计算机，段数最高为30。10Base-T是目前使用最为广泛的一种以太网电缆标准。它具有一个显著优势就是易于扩展，维护简单，价格低 廉，一个集线器加上几根10Base-T电缆，就能构成一个实用的小型局域网（当然还得有

8、计算机），10Base-T的 缺点是：电缆的最大有效传输距离是距集线器100m，即使是高质量的5类双绞线也只能达到150m。100M以太网. 100 BASE-T物理介质采用5类以上双绞线 网段长度最多100米. 100 BASE-F物理介质采用单模光纤 网段长度可达10公里 多模光纤网段长度最多2000米 IEEE 802.3u快速以太网由IEEE 802.3u标准定义，基本与标准以太网相同，但速度比标准以太网快十倍。快速以太 网的速度是通过提高时钟频率和使用不同的编码方式获得的。其传输方案最常用的便是100Base-T，100Base-T 又包括100Base-TX和100Base-T4，

9、100Base-T4是一种3类双绞线方案，不支持全双工，目前最广泛使用的 都是100Base-TX，此方案需使用5类以上双绞线，时钟信号处理速率高达125MHz。本书以后内容中提到的快 速以太网双绞线方案在不进行特殊说明的情况下均指100Base-TX方案。100Base-FX使用一对多模或者单模光纤，使用多模光纤的时候，计算机到集线器之间的距离最大可到两公 里，使用单模光纤时最大可达十公里。快速以太网还提供全双工通信，总带宽达到200Mbps。全双工快速以太网仅在使用光纤或某些双绞线介质 的点对点链路有效，因为每个带宽为100Mbps的信道都需要独立的线来支持。快速以太网有自动协商的功能，能

10、够自动适应电缆两端最高可用的通信速率，能方便的与10M以太网连接通信。1000M以太网 1000 BASE-T物理介质采用5类以上双绞线 网段长度最多100米 1000 BASE-F物理介质采用单模光纤 网段长度最多2000米 多模光纤网段长度最多550米 IEEE 802.3z 和802.3ab千兆以太网保留了传统以太网的大部分简单特征，以1000Mbps /2000Mbps的带宽提供半双工/全双工通 信。千兆以太网对电缆的长度的要求更为严厉，多模光纤的长度至多为500米，5类双绞线为100米。IEEE 802.3z标准定义了千兆以太网，IEEE 802.3ab标准专门定义了双绞线上的千兆以

11、太网规范，两者都 是802.3标准的补充。由于高速数据速率定时的限制，在同一冲突域中，千兆以太网不允许中继器的互连千兆以太网有自动协商的功能，但仅限于协商半双工或全双工流量控制，确定是否支持控制帧，不能与低 速以太网之间协商速率。需要注意的一点是，62.5um多模光纤在1000兆以太网上最大传输距离为250米，50um的多模光纤才可以传输550米。服务商广域网网络边缘设备信号调制设备设备间接口线缆用户线广域网(Wide Area Network )是一种跨越大的地域的网络。目前有多种公共广域网络。一般我们的网络 会通过服务商提供的具体业务连接到广域网络上。按其提供业务的带宽的不同，可简单的分为

12、窄带广域网和宽带广域网两大类。现有的窄带公共网络包括PSTN公共交换电话网、ISDN综合数字业务网、DDN、X.25网、Frame Relay帧中继 网等。PSTN可能是我们接触最多的公共窄带网络，目前主要提供电话和传真业务，通过调制解调器可以完成一些 有限的数据传输业务。ISDN综合业务数字网将在本章后面小节专门介绍。DDN即数字数据网，是一种广泛使用的基于点对点连接的窄带公共数据网络。X.25网是一种国际通用的标准广域网，在很多地区，X.25是唯一可用的WAN技术，在欧洲非常流行。内 置的差错纠正、流量控制和丢包重传机制，使之具有高度的可靠性，适于长途噪声线路。最大速率仅为有限的 64Kb

13、ps，使之可提供的业务非常有限。沿途每个节点都要重组包，使得数据的吞吐率很低，包时延较大oX.25 显然不适于传输质量好的信道。Frame Relay帧中继是一种应用很广的服务，采用E-1电路，速率可从64K到2兆，速率较快，它减少了差错 检测，充分利用了如今广域网连接中比较简洁的信令。中间节点的延迟比X.25网小得多。帧中继的帧长度可 变，可以方便的适应LAN中的任何包或帧，提供了对用户的透明性。帧中继容易受到网络拥挤的影响，对于时 间敏感的实时通信没有特殊的保障措施，当线路收到噪声干扰时，将引起包的重传。现在的宽带网络一般有ATM和SDH两种。ATM即异步传输模式，为在交换式WAN或LAN

14、骨干网以及高速传输数据提供了通用的通信机制，它同时 支持多种数据类型（话音、视频、文本等。与传统WAN不同，ATM是一种面向连接的技术，在开始通信之前， 将首先建立端到端的连接。ATM 一个最突出的优势之一，就是支持QoS （Quality of Service）。SDH是目前应用最广的光传输网络，带宽宽，抗干扰性强，可扩展性较强。在具体的网络连接上一般服务商将线缆布放到用户处，用户将该线缆与一个调制设备（普通调制解调器、 DTU或基带调制解调器）相连，然后我们的网络边缘设备（一般为路由器）在与调制设备相连。但对于有些线 路路由器内部设有有内置的设备，可以直接连接服务商布放来的线缆，如E1/A

15、TM等。用户线低速线路使用两芯的双绞线，RJ-11接口中速线路使用一对同轴电缆，BNC接口。使用8芯双绞线，RJ45接口。电气物理特性符合G.703建议高速线路光纤链路在一般情况下，服务商提供的线路可以分为几种主要情况：使用普通RJ11接口的2芯双绞线提供比较低速 率的连接；使用G.703规定的使用BNC接口的一对同轴电缆或使用RJ45接口的双绞线提供2M的E1/CE1/PRI 链路；使用光纤提供更高速率的链路。用户线ISDN综合业务数字网*BRI 接口U 口 使用两芯的RJ-11或者RJ-45连接器0T口使用四芯的RJ-45连接器2B+DiPRI 接口电气物理特，性符合G祁醴议30B+D综合

16、业务数字网（Integrated Services Digital Network，简称ISDN）是自70年代发展起来的一种新 兴技术。提供从终端用户到终端用户的全数字服务，实现了语音、数据、图形、视频等综合业务的一个全数字 化传递方式。MP2600系列路由器各提供了一个BRI接口，相当于内置了一个ISDN终端适配器，可以方便的通过ISDN 专线与远端进行通信，也可以作为一个桥梁将一个局域网接入到Internet。MP2600系列路由器中包括S/T接 口路由器和U接口路由器，分别适应不同电信网络的规范。在中国采用S/T接口规范，所以中国用户应选用 S/T接口路由器。连接时，S/T 口的路由器需

17、通过一个NT1再与ISDN线相连，U 口的路由器则可以直接连接 ISDN线路使用。BRI接口（S/T）也使用RJ-45水晶头连接器，但实际只使用了其中的四芯，U 口的路由器可 不通过NT1，直接与两芯的ISDN用户线相连。BRI接口规程定制的带宽为2B+D，共128Kbps。ISDN BRI接口缺省封装链路层协议为PPP，支持IP和IPX等网络层协议。MP2600路由器（其他中高端路由器选配）可提供了一个CE1/PRI数据接口，下面将对这种接口进行介绍。设备间接口线缆*V.24规程V.35规程在网络边缘设备和调制设备之间一般同过V.24线缆和V.35线缆进行连接。V.24接口规程从哪里说起呢？

18、从哪里说起呢？.接口电缆机械特性 电气特性 常用控制信号 传输速率 传输距离V.24接口规程的介绍中，将以路由器的常用接口为例从机械特性、电气特性、常用控制信号、传输速率、 传输距离和接口电缆六个方面来讲解。这几个方面也是其它规程所关心的重要内容之一。13121110987654 3212524. 23:21:DTR20:RSJ-23219 *D825连援器引脚18:17:16；1514图15芯9芯信号方向来旦缩写描述名23FCTXD发送数据32调制解调器RXD接收数据47FCRTS请求发送58调制解调器CTS允许66调制解调器DSR通讯设备准备好T5GND信号地81调制解调器CD载波检厕 1

19、皂14FCDTR数据终端准备好229调制解调器RI响铃指示器DTE UCE设备信号蹴电流方同图9芯 DTE25芯 DTE25芯 DCE9芯 DCE322823327447558666657475188142() 2()4g2 22 29机械规程包括对接口的物理管脚数目、排列定义以及标准尺寸等方面的定义。迈普系列路由器使用V.24接口及电缆外观如图所示，路由器端为DB25标准插头，外接端是也标准DB25接 头，符合EIA-RS-232接口标准，电缆可以工作在同步和异步两种方式下，所以既可以与普通的模拟Modem、 ISDN终端适配器等以拨号方式进行异步连接，也可以连接基带Modem进行同步连接。

20、异步工作方式下，封装 链路层协议PPP，支持网络层协议IP和IPX，最高传输速率是115200bps，同步方式下，可以封装X.25、 帧中继、PPP、HDLC、SLIP和LAPB等链路层协议，支持IP和IPX，而最高传输速率仅为64000bps。V.24电缆接口分DCE和DTE两侧，分别对应数据电路端接设备（网络侧）和数据终端设备（用户侧）。 对应的DCE侧为插座（25孔），DTE侧为插头（25针）。通信的双方相对而言，路由器属于DTE侧设备，各种 Modem、ISDN终端适配器等则属于DCE设备。此外：常见V.24接口还有DB15，DB9，RJ45等。V.24规程所规定的接口的电气特性需符合

21、EIA- RS-232电气标准，其电平定义如下：在TxD和RxD数据上：逻辑 1 （ MARK ） = -3 -15 伏；逻辑 0 （ SPACE ） = +3 +15 伏；在RTS、CTS、DSR、STR和DCD等控制线上：信号有效（接通、ON状态、正电压）=+3+15伏；信号无效（断开、OFF状态、负电压）=-3-15伏；一个明显的区别，RS-232电平标准使用了较TTL电平高得多的电压值，在收发数据引脚上使用了负逻辑。V.24电缆的传输速率V.24电缆工作在同步方式下的最大传输速率 为：64000 bpsV.24电缆的最大传输速率受限于TTL- RS232电平的转换速率V.24电缆在同步

22、工作方式下的最大传输速率为：64000bps；异步工作方式下，最大传输速率为115200bps。从前面的介绍可以看到，RS-232电平与普通TTL电平存在很大的区别，快速的电平转换成为一个问题。目前，硬件的电平转换速率主要限制了其最大传输速率。V.24电缆的传输距离EIA/TIA-232电缆的速率和传输距离波特率（bps）最大传输距离（米）24006048006096003019200303840020640002011520010以上图示为IEEE（电气与电子工程师协会）提供的V.24电缆异步方式下以各种波特率传输数据的标准传 输距离，实际情况中，由于使用环境、导线粗细、抗干扰性等差别、其传

23、输距离的极限将不尽相同，实际测试 表明，本表所给出的数据略偏保守。24的传输电缆A在路由器上使用的V. 24规程电缆总述WAN口 口口 口口AUX J8ASY8CONSOLE符合V.24规程的接口及电缆在通信、计算机系统中使用的非常广泛，从计算机串口到路由器的广域网口， 都有它的身影。在路由器上，主要出现在以下几种接口电缆之中： WAN广域网接口AUX备份接口8A八异步串行接口Console控制台接口应用于广域网口的V.24电缆在前面的内容中已经介绍过了，下面将介绍其他三种接口电缆。备份接口（AUX）电缆，路由器作为DTE设备，采用标准RS-232电平，路由器端采用RJ-45插座，与Modem

24、 的DB-25或DB-9插座相连。连接电缆与控制台接口电缆相同；是一根8芯的屏蔽双绞线，一端压接的是RJ-45 水晶插头；另一端分别是一个DB-25 （针）插头和一个DB-9（针）插头，与DCE设备的DB-25 （孔）或DB-9 （孔）插座对应。AUX 口是一个标准异步口，通常用于连接Modem或ISDN终端适配器作为备份接口使用，也可以接一个Modem，作为一个远程配置接口。八异步串口是MP2208/2216以及迈普公司其他中/高端路由器可选的接口，配合该接口的电缆俗称“八爪 鱼”，路由器端为一 68针插头，外接端被分为八个标准RS-232异步串行口，如果与八个模拟Modem配合， 连接八根

25、电话线，就可以组建一个小型的接入服务网络，可以允许八个用户使用Modem通过PSTN拨号同时登 录到本地路由器所在的局域网，或者经由此路由器访问外部的Internet。另外，注意到每个串行口均为标准的RS-232接口，联系到很多其它网络设备的配置口一般也为RS-232串 行口。V.35接口规程机械特性电气特性 常用控制信号 传输距离 传输速率V.35接口规程的介绍中，同样的将以迈普系列路由器的常用接口为例，从其机械特性、电气特性、常用控 制信号、传输速率、传输距离和接口电缆六个方面来讲解。V.35电缆的接口特性严格遵照EIA/TIA-V.35标准。迈普路由器端为DB25接头，通过专用线缆外接网

26、络 端为34针接头，称为M34接头，同时也分DCE和DTE两种，对应的DCE侧为插座（34孔），DTE侧为插头 （34 针）。V.35电缆一般只用于同步方式传输数据，可以在接口封装X.25、帧中继、PPP、SLIP、LAPB等链路层协 议，支持网络层协议IP和IPX。V.35电缆通常用于路由器与基带Modem的连接之中，此方式下，与使用V.24 电缆相同，路由器总是处在DTE侧。本图所示为DTE电缆示意，DCE电缆示意图略。V.35规程定义了 V.35电缆接口的电气特性。就电平标准而言，V.35接口同时符合EIA-RS-232电平和 V.35电平标准。在V.35电缆接口上，不同功能定义的引脚的

27、电气特性是不一样的，其中，控制信号电平符合 RS-232电平，数据与时钟电平则符合V.35电平。一般认为，V.35电平的标准电压使用土0.5伏（误差20%），RS-232电平的电压使用土 12V，对重要的但 相对速率要求不是很高的控制信号使用幅值更高更不易出错的电平，对要求速率第一的数据等采用幅值低得多 的电平，这是V.35接口规程考虑网络的速率和稳健性时的一个巧妙而折衷的办法。V.35电缆的传输速率V.35电缆工作在同步方式下的最大传输速率 是：2048000 bpsV.35电缆传输（同步方式下）的公认最高速率是2048000bps （2Mbps）。与V.24规程不同，V.35电缆的最高传输

28、速率主要受限于广泛的使用习惯，虽然从理论上V.35电缆速率可以超过2M到4M或者更高，但就目前来说，没有网络营运商在V.35接口上提供这种带宽的服务。V.35电缆的最大传输距离 EIA/TIA-V.35电缆的速率和传输距离波特率（bps）最大传输距离（米）240012504800625960031219200156384007856000606400050204800030以上图示为IEEE提供的V.35电缆在同步工作方式下以各种波特率传输数据的标准传输距离，实际情况 中，由于使用环境的差别，其传输距离的极限将不尽相同，实际测试表明，本表所给出的数据略偏保守。V.35/V.24的主要控制信号*

29、DTR （Data Terminal Ready数据终端准备好）DSR （Data Set Ready 数据准备好）主要用于传输设备协商信息*DCD （ Data Carrier Detect 数据载体检测）用于传链路状态RTS（ Request To Send 请求发送）.CTS（Clear To Send 清除发送）用于数据的流控以下是V.24及V.35规程中几个常见然而重要的控制信号的说明：DTR （Data terminal ready，数据终端准备好）DSR （Data Set Ready 数据准备好）主要用于传输设备之间的协商信息。DCD （Data Carrier Detect

30、数据载体检测）用于设备检测当前的链路状态。RTS （request to send 请求发送）CTS （clear to send 清除发送）非常重要的数据流控信号，在很多接口规程中都可以看到。无论是在V.24还是V.35接口规程中，这些控制信号对应的引脚都遵从RS-232电平标准。广域设备连接普通MODEMDTU/基带 MODEM路由器 同异步串口普通V.24普通V.24普通V.35路由器 八异步串口八异步口 V.24线 缆N/A路由器备份口备份线缆N/A网络边缘设备（路由器）与调制设备连接时基本可以参考上述连接方式。内置调制设备使用的线缆 ISDN BRI E1/CE1/PRI光纤在路由器

31、中存在一些接口，这些接口内置了调制设备，可以直接连接服务商提供的用户线缆。如内置了 ISDN 调制设备的路由器分别可以直接连接服务商提供的U接口、ST接口的ISDN线路，存在E1/CE1/PRI接口的设备 可以直接连接服务商提供的G.703线缆，存在ATM/POS接口的路由器可以直接连接服务商提供的ATM/POS光纤。E1/CE1/PRI 接口E1/CE1/PRI接口在迈普系列路由器中一般可见于各种低中高端路由器的接口配置中。从E1/CE1/PRI接口 的这个名字就不难推断，该接口可以承载E1/ CE1和PRI这两种不同接口规程的数据传输任务。对应于E1/CE1封装，大多数用于与DDN节点机的

32、连接，E1可以支持一路N X 64K，最大带宽为2048K 的逻辑接口，而CE1可以支持多路N X 64K，总带宽为2048K的逻辑接口，当N=1时，最多支持31个逻辑接 口。通过捆绑多个时隙作为一个接口使用（channel-group）的方法，这样可以灵活的配置每条连接的带宽（必 然是64K的整数倍）。可以使用的时隙范围为131，时隙0用于系统同步，不能用于数据传输。每一个逻辑 接口特性均与同步串口相同，支持PPP、帧中继、LAPB和X.25等链路层协议，支持IP和IPX等网络层协 议。对应于PRI封装，主要用于作为ISDN用户的接入服务，PRI接口最多可以同时接入30位ISDN单B用 户，

33、或者15位双B用户。PRI能使用32个时隙中的30个，另外的0时隙用于系统同步，15时隙用作D信道传输信令，不能随便 使用。需要注意的是，PRI封装只能捆绑出一个接口 （PRI-GROUP），此接口未捆绑的时隙将不能使用PRI-GROUP 的逻辑特性与ISDN拨号口相同，支持PPP链路层协议和IP/IPX等网络层协议，可以封装DDR等参数。路由器E1/CE1/PRI接口端，单路一般为BNC、RJ45，多路一般为DB30-4BNC （针式）连接器，在网络端 分别是BNC头或RJ-45水晶头连接器。PRI接口能提供的总带宽为30B+D，共2048Kbps。介质电缆使用120欧平衡屏蔽双绞线和75欧

34、非平衡屏蔽同轴电缆。注：配置E1/CE1/PRI接口时，需注意其帧校验方式、线路编解码格式和线路时钟的设置应与对端保持一 致。现在，一般都使用75欧铜轴电缆到120欧屏蔽双绞线的转换适配器来连接使用RJ-45连接器的CE1/PRI电缆。E1/CE1/PRI 接口 75欧BNC同轴电缆到12 0欧平衡屏蔽双绞线 的转接器本图为75欧BNC同轴电缆到120欧平衡屏蔽双绞线的转接适配器示意。本章重点常见局域网：以太网，令牌环网使用的传输介质类型； V.24, V.35接口规程定义的物理特性，传输特性; V.24, V.35接口几种常见控制信号的作用与意义;路由器各接口使用的电缆类型。本章掌握的重点如下：常见局域网：以太网，令牌环网使用的传输介质类型;V.24、V.35接口规程定义的物理特性，传输特性；V.24、V.35接口几种常见控制信号的作用与意义； 迈普系列路由器各接口使用的电缆类型。