2.1 網絡傳輸介質

網絡傳輸介質是連接網絡上各種網絡設備的物理通道，是網絡的基本構件。局域網中所采用的傳輸介質主要有同軸電纜、雙絞線、光纖以及無線傳輸介質。在廣域網中，傳輸線路通常是由電信部門提供的，用戶沒有多大的自行選擇余地，常見的傳輸介質主要有雙絞線（普通電話線）、光纖和無線傳輸介質等。本節主要介紹局域網常用的傳輸介質。

2.1.1 同軸電纜

同軸電纜（Coaxial Cable）由中心導體、絕緣層、外部導體以及外部PVC封套組成，其結構如圖2-1所示。內部中心導體可以是單股實心銅線，也可以是多股絞合線；外部導體一般是金屬網線編織的網狀屏蔽層，能很好地阻隔外界的電磁干擾，提高通信質量。有些同軸電纜在絕緣層與網狀屏蔽層之間加封一層鋁箔紙。

1.規格型號

同軸電纜可分為兩種基本類型，基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜。目前基帶同軸電纜的屏蔽層通常是用銅線織成的網狀，其特征阻抗為50 Ω；寬帶同軸電纜的屏蔽層通常是用鋁沖壓成的，其特征阻抗為75 Ω。根據同軸電纜直徑的粗細，50 Ω的基帶同軸電纜又可分為細纜和粗纜兩種。細纜和粗纜其直徑并沒有嚴格的規定，不同的廠家生產的線纜其粗細各有區別。

最常用的同軸電纜：

⊙ RG-8或RG-11（50 Ω阻抗）粗纜。

⊙ RG-58 A/U或C/U（50 Ω阻抗）細纜。

⊙ RG-59（75 Ω阻抗）CATV電纜。

⊙ RG-62（93 Ω阻抗）。

計算機網絡最常使用的是RG-58以太網細纜和RG-8以太網粗纜，適合于數字信號傳輸，數據傳輸率可達10Mbps。RG-59用于電視系統。RG-62用于ARCnet網絡和IBM3270網絡。

2.布線結構

在計算機網絡布線系統中，對同軸電纜的粗纜和細纜有三種不同的結構方式，即細纜結構、粗纜結構和粗/細纜混合結構。下面介紹前兩種結構的要點。

（1）細纜結構

① 硬件配置：50 Ω BNC終端接頭、BNC接頭、T型接頭、BNC接口網卡，如圖2-2所示。

② 網段及其擴展：對于使用細纜的以太網，每個干線段的長度不能超過185m，可以用中繼器連接兩個干線段，以擴充主干電纜的長度。每個以太網中最多可以使用4個中繼器，連接5段干線段電纜。

③ 技術參數

⊙ 最大的干線段長度：185m。

⊙ 最大網絡干線電纜長度：925m。

⊙ 每條干線段支持的最大節點數：30個。

⊙ T型連接器之間的最小距離：0.5m。

（2）粗纜結構

① 硬件配置：AUI接口網卡、收發器（Transceiver）、AUI電纜、RG-11 A/U粗纜、N-系列連接器插頭、N-系列桶型連接器、N-系列50 Ω終端匹配器。

② 網段及其擴展：對于使用粗纜的以太網，每個干線段的長度不超過500m，可以用中繼器連接兩個干線段，以擴充主干電纜的長度。每個以太網中最多可以使用4個中繼器，連接5段干線段電纜。

③ 技術參數

⊙ 最大的干線段長度：500m。

⊙ 最大網絡干線電纜長度：2500m。

⊙ 每條干線段支持的最大節點數：100個。

⊙ 收發器之間最小距離：2.5m。

⊙ 收發器電纜的最大長度：50m。

2.1.2 雙絞線

雙絞線（Twisted Pairwire，TP）是網絡綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質。雙絞線由兩根具有絕緣保護層的22、24、26號絕緣銅導線按照一定密度互相扭絞而成。把兩根絕緣銅導線按一定密度互相扭絞在一起的目的，是為了降低信號干擾的程度，每根導線在傳輸中輻射的電波會被另一根線上發出的電波抵消。如果把一對或多對雙絞線封裝在一個絕緣套管中便形成了雙絞線電纜，習慣上仍稱為雙絞線。為了最大限度減少雙絞線內的信息干擾，必須使不同線對的扭絞長度控制在3.8cm（1.5英寸）到14cm（5.5英寸）標準范圍內，并按逆時針（左手）方向扭絞，相鄰線對的扭絞長度在1.27cm（1/2英寸）以上。

局域網常用的雙絞線分為屏蔽雙絞線（Shielded Twisted Pair，STP）和非屏蔽雙絞線（Unshielded Twisted Pair，UTP）兩種。它們均包含4對雙絞線，且用不同的顏色來區分，其色彩標記方法如表2.1所示。

雙絞線的最大傳輸距離為100m，如果要延長傳輸距離，可以通過交換機或集線器，采用級聯的方式進行，但最大傳輸距離也只能達到500m。

（1）非屏蔽雙絞線

非屏蔽雙絞線只在塑料絕緣封套內包裹絕緣銅導線對，沒有屏蔽層，每對導線相互纏繞，其結構如圖2-3所示。每對導線在每英寸長度上相互纏繞的次數決定了抗干擾的能力和通信的質量，纏繞得越緊密其通信質量越高，就可以支持更高的網絡數據傳輸速率，當然它的成本也就越高。

EIA/TIA（Electronic Industries Alliance /Telecommunication Industry Association，美國電子工業協會/美國通信工業協會）為非屏蔽雙絞線電纜定義了1類、2類、3類、4類、5類、超5類、6類、超6類等8種規格。數字越大，版本越新，技術就越先進，帶寬也相應越寬，當然價格就越貴。

1類雙絞線（CAT1）：ANSI/EIA/TIA-568A標準中最原始的非屏蔽雙絞銅線電纜，但它開發之初的目的不是用于計算機網絡數據通信，而是用于電話語音通信。

2類雙絞線（CAT2）：ANSI/EIA/TIA-568A和ISO 2類/A級標準中第一個可用于計算機網絡數據傳輸的非屏蔽雙絞線電纜，傳輸頻率為1MHz，數據傳輸速率達4Mbps，主要用于語音傳輸和最高數據傳輸速率為4Mbps的數據傳輸，如4Mbps規范令牌傳遞協議的舊令牌網。

3類雙絞線（CAT3）：ANSI/EIA/TIA-568A和ISO 3類/B級標準中專用于l0Base-T以太網絡的非屏蔽雙絞線電纜，傳輸頻率為16MHz，數據傳輸速率可達10Mbps，用于語音傳輸及最高數據傳輸速率為10Mbps的數據傳輸。

4類雙絞線（CAT4）：ANSI/EIA/TIA-568A和ISO 4類/C級標準中用于令牌環網絡的非屏蔽雙絞線電纜，傳輸頻率為20MHz，數據傳輸速率達16Mbps，用于語音傳輸和最高數據傳輸速率16Mbps的數據傳輸，主要用于基于令牌的局域網和10/100Base-T。

5類雙絞線（CAT5）：ANSI/EIA/TIA-568A和ISO 5類/D級標準中用于快速以太網和FDDI網絡的非屏蔽雙絞線電纜，傳輸頻率為100MHz，數據傳輸速率達100Mbps，用于語音傳輸和數據傳輸，主要用于10Base-T和100Base-T網絡。

超5類雙絞線（CAT5e）：ANSI/EIA/TIA-568B.1和ISO 5類/D級標準中用于快速以太網的非屏蔽雙絞線電纜，傳輸頻率也為100MHz，數據傳輸速率可達155Mbps。與5類線纜相比，超5類在近端串擾、串擾總和、衰減和信噪比4個主要指標上都有較大的改進。

6類雙絞線（CAT6）：ANSI/EIA/TIA-568B.2和ISO 6類/E級標準中規定的一種非屏蔽雙絞線電纜，也主要應用于百兆位快速以太網和千兆位以太網中。因為它的傳輸頻率可達200～250MHz，是超5類線帶寬的2倍，最大數據傳輸速率可達1000Mbps，能滿足千兆位以太網需求。

超6類雙絞線（CAT6e）：6類線的改進版，同樣是ANSI/EIA/TIA-568B.2和ISO 6類/E級標準中規定的一種非屏蔽雙絞線電纜，主要應用于千兆位以太網中。在傳輸頻率方面與6類線一樣，也是200～250MHz，最大數據傳輸速率也可達1000Mbps，只是在串擾、衰減和信噪比等方面有較大改善。

目前，3類、4類和5類UTP已逐步退出市場，計算機網絡綜合布線一般使用超5類、6類或者超6類UTP。超5類UTP價廉質優，在網絡工程中應用最多。

（2）屏蔽雙絞線

屏蔽雙絞線使用金屬箔或金屬網線包裹其內部的信號線，在屏蔽層外面再包裹絕緣外皮。根據屏蔽方式的不同，屏蔽雙絞線又分為STP（Shielded Twisted-Pair）和FTP（Foil Twisted-Pair）兩類。STP是指每條線對都有各自屏蔽層的屏蔽雙絞線，而FTP則是采用整體屏蔽的屏蔽雙絞線。其結構如圖2-4所示。

屏蔽層用來有效地隔離外界電磁信號的干擾。屏蔽層被正確接地后，可將接收到的電磁干擾信號變成電流信號，與在雙絞線中形成的干擾信號電流反向。只要兩個電流是對稱的，它們就可抵消，而不給接收端帶來噪聲，減少輻射，防止信息被竊聽。

STP具有較高的數據傳輸速率（如5類STP在100m內可達155Mbps），抗干擾性好；但價格較高，安裝時要比非屏蔽雙絞線電纜困難。類似于同軸電纜，STP必須配有支持屏蔽功能的特殊連接器和相應的安裝技術，在高頻傳輸時衰減增大，如果沒有良好的屏蔽效果，平衡性會降低，也會導致串擾噪聲。

STP一般分為3類、5類、超5類、6類和7類等5種不同的規格型號。

7類屏蔽雙絞線（CAT7）：ANSI/EIA/TIA-568B.2和ISO 7類/F級標準中最新的一種雙絞線，主要是為適應萬兆位以太網技術的應用和發展而制定的屏蔽雙絞線標準。其傳輸頻率可達500MHz，數據傳輸速率可達10 Gbps，是6類和超6類非屏蔽雙絞線的2倍以上。

（3）雙絞線的性能與識別方法

雙絞線的性能參數主要有衰減（Attenuation）、串擾、直流電阻、特性阻抗、衰減串擾比（ACR）、信噪比（SNR）、傳播時延（T）、線對間傳播時延差、回波損耗（RL）和鏈路脈沖噪聲電平等。這些性能參數的具體說明，可參看雙絞線電纜的說明書，必要時可通過專用儀器測得。

識別雙絞線的方法主要是看其絕緣外皮上的標注。例如，“AMP SYSTEMS CABLE E1380340100 24 AWG (UL) CMR/MPR OR C(UL) PCC FT4 VERIFIED ETL CAT5 O22766 FT 0307”，其中的AMP代表公司名稱，0100表示100 Ω，24表示線心是24號銅導線，AWG表示美國線纜規格標準，UL表示通過認證的標記，FT4表示4對線，CAT5表示5類線，O22766為雙絞線的長度，FT為英尺縮寫，0307表示生產日期為2003年第7周。

2.1.3 光纖電纜

（1）光纖的結構

光纖（Fiber Optic Cable）也稱為光導纖維，以光脈沖的形式來傳輸信號。光纖裸纖一般由纖芯、包層和涂層組成，其結構如圖2-5所示。

纖芯：光傳播的通道，其制造材料有超純二氧化硅、多成分玻璃纖維、石英玻璃纖維、氟化物纖維和塑料纖維，一般都采用高折射率玻璃纖芯。其直徑一般有8.3μm、9μm、10μm、50μm、62.5μm、100μm等規格。

包層：由低折射率硅玻璃纖維構成，用來將光線反射到纖芯上，使光的傳輸性能相對穩定。其外直徑一般有125μm、140μm等規格。

涂層：涂層材料為樹脂，包括一次涂覆、緩沖層和二次涂覆，起到保護光纖不受水汽的侵蝕和機械的擦傷，又增加光纖的柔韌性，起著延長光纖壽命的作用。

光纖電纜由一根或多根光纖捆在一起放在光纜中心，外部加一些保護材料而構成。對于室內光纜（也稱為尾纖或跳線），外部保護材料一般使用抗拉纖維、皺紋鋼帶鎧裝和塑料外套，如圖2-6所示。對于室外光纜，外部保護材料一般有纖膏、松套管、阻水材料、塑料復合帶、皺紋鋼帶鎧裝、加強鋼絲和PE外護套等，如圖2-7所示。

（2）光纖的分類與規格

光纖的種類很多，分類方法也是各種各樣的。

① 按照制造光纖所用的材料分，光纖可分為石英玻璃光纖、多成分玻璃光纖、塑料包層石英芯光纖、全塑料光纖和氟化物光纖。

塑料光纖是用高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯（有機玻璃）制成的。它的特點是制造成本低廉，相對來說，芯徑較大，與光源的耦合效率高，耦合進光纖的光功率大，使用方便。但由于損耗較大，帶寬較小，這種光纖只適用于短距離低速率通信，如短距離計算機網絡鏈路、船舶內通信等。目前，通信中普遍使用的是石英玻璃光纖和多成分玻璃光纖。

② 按光在光纖中的傳輸模式分，光纖可分為多模光纖和單模光纖。

多模光纖（Multi Mode Fiber，MMF）：以發光二極管或激光作光源。纖芯較粗，纖芯直徑有50μm和62.5μm兩種規格，包層外直徑均為125μm。傳輸模式如圖2-8（a）所示，可傳輸多種模式的光，光線會沿著光纖的邊緣壁不斷反射，有許多的色散和光能量的浪費，傳輸效率低。端接容易，價格比較便宜。適用于短距離與低速通信，傳輸距離一般在2km以內。

單模光纖（Single Mode Fiber，SMF）：以激光作光源，纖芯較細，纖芯直徑有8.3μm、9μm和10μm三種規格，包層外直徑均為125μm。傳輸模式如圖2-8（b）所示，只能傳輸一種模式的光，即光線只沿著光纖的軸心傳輸，完全避免了色散和光能量的浪費，傳輸效率高。端接難，價格比較貴。適用于長距離與高速通信，傳輸距離一般在2km以上。

③ 按最佳傳輸頻率窗口分，光纖可分為常規型單模光纖和色散位移型單模光纖。

常規型：光纖生產廠家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上，如1310nm。

色散位移型：光纖生產廠家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光上，如1310nm和1550nm。

④ 按光纖的工作波長分，光纖可分為850nm波長區、1300nm波長區和1500nm波長區。

850nm波長區：多模通信所用的800～900nm短波段。1300nm波長區：單模或多模通信所用的1250～1350nm長波段。1500nm波長區：單模通信所用的1530～1580nm長波段。

光纖損耗一般隨波長加長而減小，850nm的損耗為2.5dB/km，1310nm的損耗為0.35dB/km，1550nm的損耗為0.20dB/km，這是光纖的最低損耗，波長1650nm以上的損耗趨向加大。波長為1310nm的光波在普通單模光纖中傳播時，能夠達到零色散。所以，目前計算機網絡主干線路和室外連接光纖的工作波長通常采用850nm、1310nm和1550nm三種波長。

⑤ 按折射率分布情況分，光纖可分為跳變式和漸變式光纖。

跳變式光纖：纖芯的折射率和包層的折射率都是一個常數。在纖芯和包層的交界面，折射率呈階梯形變化，如圖2-9（a）所示。

漸變式光纖：纖芯的折射率隨著半徑的增加按一定規律減小，在纖芯與包層交界處減小為包層的折射率。纖芯的折射率的變化近似于拋物線，如圖2-9（b）所示。

（3）光纖的工程應用

多模光纖：50/125μm歐洲標準（其中50表示纖芯直徑，125表示包層的外直徑），62.5/125μm美國工業標準。

單模光纖：8.3/125μm，9/125μm，10/125μm。

醫療和低速網絡：100/140μm，200/230μm。

塑料：98/1000μm，用于汽車控制。

我國使用的單模光纖主要類型與標準如下。

① G.652：指1310nm波長性能最佳的單模光纖，又稱為色散未移位單模光纖。這種光纖可適用于1310nm和1550nm窗口工作。在1310nm波長工作時，總色散為零；在1550nm波長工作時，傳輸損耗最低，但色散系數較大。這樣，1310nm波長區就成了光纖通信的一個很理想的工作窗口，也是現在實用光纖通信系統的主要工作波段。1310nm常規單模光纖的主要參數是由ITU-T（國際電信聯盟）在G652建議中確定的，因此又稱為G.652光纖，是目前廣泛應用的常規單模光纖。

② G.653：指1550nm波長性能最佳的單模光纖，又稱為色散移位單模光纖（DSF）。這種光纖可以對色散進行補償，使光纖的零色散點從1310nm處移到1550nm附近。這種光纖又稱為1550nm零色散單模光纖，代號為G.653。

③ G.655：即非零色散移位單模光纖，其零色散點不在1550nm，而是移至1510～1520nm附近或1600nm以后，從而在1550nm波長區內仍保持很低的色散。這種光纖主要應用于現在的單信道、超高速傳輸，還可用于波分復用的擴容，是一種既滿足當前需要又兼顧將來發展的理想傳輸媒介。

在網絡工程實際應用中，若主干通信在2km以內，一般采用多模光纖；若在2km以上，則采用單模光纖。多模光纖一般采用50/125μm或62.5/125μm兩種規格，用波長為850nm或1310nm的激光，實際上大多采用850nm波長。單模光纖一般采用9/125μm或10/125μm兩種規格，用波長為1310nm或1550nm的激光。至于光纜需要多少纖芯、選定哪種規格，都要根據實際需求來確定。

（4）光纜的型號與識別

光纜的型號由型式和規格兩大部分組成，其間用1個空格相隔。型式由分類、加強構件、結構特性、護套和外護層5部分組成。規格由光纖數和光纖類別組成。光纜型號組成的格式如圖2-10所示。

各部分均用代號表示，代號及其意義說明如下。

① 分類、加強構件、結構特性和護套，如表2.2所示。

② 外護層。當有外護層時，可包括墊層、鎧裝層和外被層的某些部分或全部，其代號用兩組數字表示（墊層不需表示），第一組表示鎧裝層，可以是一位或兩位數字，其意義見表2.3；第二組表示外被層或外套，為一位數字，其意義見表2.4。

③ 光纖數，用光纜中同類別光纖的實際有效數目的數字表示。

④ 光纖類別。光纖類別代號采用光纖產品的分類代號表示，即用大寫A和B分別表示多模光纖和單模光纖，再用小寫字母或數字表示不同類別的多模光纖或單模光纖，如表2.5所示。

例如，若光纜型號為GYFTY04 24B1，其中，GY表示通信用室外光纜，F表示非金屬加強固件，T表示填充式，Y表示聚乙稀護套，0表示無鎧裝層，4表示加覆尼龍套，24表示24根光纖，B1表示非色散位移單模光纖。所以，此光纜是松套層絞填充式、非金屬中心加強件、聚乙稀護套加覆防白蟻尼龍層的通信用室外光纜，包含24根非色散位移單模光纖。

2.1.4 無線傳輸介質

無線局域網使用的是無線傳輸介質。無線傳輸介質利用可以穿越外太空的大氣電磁波來傳輸信號的。按照組建無線局域網所采用的技術，無線傳輸介質可分為三類：紅外線、無線電波和微波。

紅外線是波長在750nm～1 um之間的電磁波，其頻率高于微波而低于可見光，是一種人的眼睛看不到的光線。為了保證不同廠商的紅外線產品能夠獲得最佳的通信效果，紅外線通信協議將紅外線數據通信所采用的光波波長的范圍限定在850～950nm之內。紅外線局域網就是采用850～950nm波長的紅外線作為信號的傳輸媒體。

無線電波是指在自由空間（包括空氣和真空）傳播的射頻頻段的電磁波，其波長大于1mm，頻率小于300 GHz。采用無線電波作為無線局域網的傳輸介質是目前應用最多的、普遍使用的技術是擴展頻譜技術。

微波是一種頻率高于300MHz的電磁波。采用微波作為無線局域網的傳輸介質，是近年來發展較為迅速的無線局域網技術。在實際應用中，一般采用微波擴頻通信技術，該項技術具有傳輸速率高、受外界干擾小、便于為計算機網絡提供物理接口信道等特點。其接入速率一般為64 kbps～11Mbps，使用頻段為2.4～2.4835 GHz。該頻段屬于工業自由輻射頻段，也是國內目前唯一不需要無線電管理委員會批準的自由頻段。