2.3 网络传输媒介

2.3  网络传输媒介

网络传输媒介质量的好坏也会影响数据传输的质量，包括数据传输速率、数据丢失等。 常见的网络传输媒介可分为两类：一类是有线的，一类是无线的。有线传输媒介主要有同轴电缆、双绞线及光缆。无线传输媒介主要有微波、无线电、激光和红外线等。下面来了解一下主要传输媒介的性能及特点。

2.3.1  同轴电缆

同轴电缆是组建局域网的常用传输介质之一。同轴电缆是一种通信电缆，电缆结构为以实心铜体为芯外包着一层绝缘材料，这层绝缘材料用密织的网状导体环绕，网外再覆盖一层保护性绝缘材料，如图2-22所示。同轴电缆的两端需要有终结器（用50W或75W的电阻连接内外导体），中间连接需要有收发器、T形头、筒形连接器等器件。这些都具有同轴电缆的物理特性。

图2-22  同轴电缆

同轴电缆可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两类。基带同轴电缆为50W电缆，用于数据传输。由于多用于基带传输，因此其使用的最大距离限在几千米范围内。宽带同轴电缆为75W电缆，高带宽数据通信，支持多路复用，其最大距离可达几十千米。

同轴电缆可支持极宽频宽和具备极好的噪声抑制特性，可同时传输数据、话音及影像；在以太网络中有两种同轴电缆，一种为粗缆（Thicknet）；另一种为细缆（Thinnet）。同轴电缆支持点到点连接，也支持多点连接。同轴电缆的最大优点是抗干扰性强。

2.3.2  双绞线

双绞线（Twisted-Pair Cable）作为一种价格低廉、性能优良的传输介质，由8条按照一定规律相互绞合在一起的电缆组成，是目前使用最广泛的网络传输介质，主要功能是连接计算机和网络设备，在网络布线系统中被广泛应用于水平布线。双绞线价格低廉、连接可靠、维护简单，可提供高达1000Mbps的传输带宽，不仅可用于数据传输，而且还可以用于语音和多媒体传输。

按照是否拥有金属屏蔽，双绞线分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线两种。屏蔽是为了保证系统在有干扰环境下的传输性能。抗干扰性能包括两个方面，即系统抵御外来电磁干扰的能力和系统本身向外插射电磁干扰的能力。对于后者，欧洲通过了电磁兼容性测试标准EMC规范。实现屏蔽的一般方法是在连接硬件外层包上金属屏蔽层，以滤除不必要的电磁波。现已有STP及SCTP两种不同结构的屏蔽线供选择。

1．屏蔽双绞线

屏蔽双绞线（Screened Twisted Pair）是指在护套层内，甚至在每个线对外增加一层金属屏蔽层，以提高抗电磁干扰能力。屏蔽双绞线又分为两类，即独立双层屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair，STP）和铝箔屏蔽双绞线（Foiled Twisted Pair，FTP）。

FTP采用整体屏蔽结构，在多对双绞线外包裹铝箔，屏蔽层外是电缆护套。如图2-23所示为FTP电缆结构，如图2-24所示为FTP截面图。FTP双绞线被应用于电磁干扰较为严重，或对数据传输安全性要求较高的布线区域。

图2-23  FTP电缆结构                          图2-24  FTP截面图

STP是指每个线对都有各自的屏蔽层，在每对线对外包裹铝箔后，再在铝箔外包裹铜编织网。该结构不仅可以减少外界的电磁干扰，而且可以有效控制线对之间的综合串扰。如图2-25所示为STP电缆结构，如图2-26所示为STP截面图。STP双绞线被应用于电磁干扰非常严重，对数据传输安全性要求很高，或者对网络数据传输速率要求很高（如实现1Gbps或10Gbps）的布线区域。

屏蔽只有在整个电缆均有屏蔽装置，并且两端正确接地的情况下才起作用。为此，要求整个系统全部是屏蔽器件，包括电缆、插座、水晶头和配线架等，同时，建筑物也有良好的地线系统。事实上，在实际施工时，很难全部完美地接地，从而使屏蔽层本身成为最大的干扰源，导致性能甚至远不如非屏蔽双绞线（UTP）。STP系统不仅在构建时比UTP系统要花费一倍以上的资金，而且还要花费大量资金用于维护，对于普通应用而言，实在是得不偿失。为此，除非是在电磁干扰非常恶劣的环境中，通常在网络布线中只采用非屏蔽双绞线。

图2-25  STP电缆结构                           图2-26  STP截面图

2．超五类和六类非屏蔽双绞线

根据电气性能的不同，双绞线又分为7类。目前，使用最多的是超五类和六类非屏蔽双绞线。它们都可以轻松提供155Mbps的通信带宽，并拥有升级至千兆带宽的潜力，是廉价水平布线的首选线缆。如果需要完美地实现1000Mbps的数据传输速率，或者希望为将来储存更多的升级潜力，建议选择六类非屏蔽双绞线。

超五类（Enhanced Category 5）非屏蔽双绞线也是采用4个绕对和1条抗拉线，线对的颜色与五类双绞线完全相同，分别为白橙、橙、白绿、绿、白蓝、蓝、白棕和棕。裸铜线直径为0.51mm（线规为24AWG），绝缘线直径为0.92mm，UTP电缆直径为5mm。由于超五类（Enhanced Category 5）非屏蔽双绞线是在对五类非屏蔽双绞线的部分性能加以改善后出现的电缆，不少性能参数，如近端串扰、衰减串扰比、回波损耗等都有所提高，但其传输带宽仍为100MHz。如图2-27所示为超五类UTP双绞线结构，如图2-28所示为其截面图。

图2-27  超五类UTP结构                     图2-28  超五类UTP截面图

六类（Category 6）非屏蔽双绞线在外形上和结构上与超五类双绞线区别较大，不仅增加了绝缘的十字骨架，将双绞线的4对线分别置于十字骨架的4个凹槽内，而且电缆的直径也更粗。电缆中央的十字骨架的角度随长度的变化旋转，它的作用主要是保持4对双绞线的相对位置，提高电缆的平衡特性和串扰衰减，还保证在安装过程中电缆的平衡结构不遭到破坏。六类非屏蔽双绞线裸铜线直径为0.57mm（线规为23AWG），绝缘线直径为1.02mm，UTP直径为6.53mm。如图2-29所示为六类UTP结构，如图2-30所示为其截面图。

图2-29  六类UTP结构                        图2-30  六类UTP截面图

虽然超五类和六类UTP有所差别，但所使用的RJ-45接插模块却是相互兼容的。要说明的是，将不同厂家的五类产品混在一起使用并不会影响信道的整体性能，但是，由于每个厂商产品的六类元件都有其独特的设计以及性能指标，混用时仅能得到五类的性能。

由于传输速度的改善及防干扰性能的提高，六类产品相比超五类产品能更有效地减少误码率，从而减少因丢失数据包而需要重复传输的情况，大大提高了网络的稳定性。由于六类产品具有向后兼容的特点，因此六类非屏蔽双绞线可以更好地支持千兆以太网，并实现100m的传输距离。根据国际布线标准ISO 11801，布线系统的期望寿命至少为10年。作为一种长期的基本投资，综合布线应当充分考虑网络的潜在需求和布线系统的发展，在资金允许的条件下，为了减少日后网络升级问题，建议选择六类产品来构建布线系统。

2.3.3  光纤

光纤跳线（如图2-31所示）用于光纤配线架或光纤信息插座到交换机的连接、交换机之间的连接、交换机与计算机之间的连接，以及光纤信息插座到计算机之间的连接，可应用于管理子系统、设备间子系统和工作区子系统。

光纤跳线两端连接器的类型既可以相同，也可以不同，应当根据所连接光纤端口的类型进行适当选择，从而实现不同类型光纤接口之间的连接。如图2-32所示为ST-SC光纤跳线，用于实现ST接口的综合布线与SC接口的网络设备之间的连接。

图2-31  光纤跳线                               图2-32  ST-SC光纤跳线

光纤信号衰减极少，可以在6km～8km的距离内，在不使用中继器的情况下，实现高速率的数据传输，不受电磁信号的干扰，适用于长距离、高速率的信号传输。由于光纤功率损失小、衰减少，有较大的带宽潜力，因此，一般光纤能够支持的分接头数比双绞线或同轴电缆多得多。在综合布线中，主干线使用光纤作为传输介质是十分合适的。