第4章结构化布线与网络传输介质课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,4,章 结构化布线与网络传输介质,第4章 结构化布线与网络传输介质,4.1,结构化布线,电信技术和计算机网络应用的发展导致了结构化布线系统的产生。随着用户通信需求的不断扩大，楼宇内部以及楼宇之间的电话线、数据线等线缆越来越多，必须有一套完善可靠的布线系统对这些分散的线缆进行集中管理，这就导致了结构化布线系统的产生。,4.1 结构化布线电信技术和计算机网络应用的发展导致了结构,4.1.1,结构化布线的概念及特点,结构化布线系统（,Structure Cabling System,，,CSS,）是针对楼宇内部或楼宇之间布线系统，需要同时支持语音、图形、图像、数据、安全监控、传感等各种信息的传输，所使用的传输介质主要有双绞线、光纤、同轴电缆，同时也可以使用无线传输介质。结构化布线系统已经成为网络设计和建设的标准。,4.1.1 结构化布线的概念及特点结构化布线系统（Struc,与传统的布线方法相比较，结构化布线系统具有以下的特点：,（,1,）实用性。,（,2,）灵活性。,（,3,）开放性。,（,4,）模块化。,（,5,）可扩展性。,（,6,）经济性。,与传统的布线方法相比较，结构化布线系统具有以下的特点：,4.1.2,结构化布线的组成,目前国际上存在的结构化布线系统标准有两个。一个是北美标准，即,EIA/TIA 568,（商用建筑通信布线标准）；另一个是国际标准，由,ISO,和,IEC,（国际电子技术委员会）制定。在国内主要采用北美标准，该标准由工作区子系统、水平布线子系统、管理子系统、垂直干线子系统、设备间子系统和建筑群子系统共,6,个子系统构成。,4.1.2 结构化布线的组成目前国际上存在的结构化布线系统标,1,工作区子系统,工作区子系统提供工作区办公室中的站点与信息插座之间的连接。它包括连接线、适配器和其他传输设备。其中，连接线是指相应的计算机、电话、电视、监控等设备与信息插座之间的连线；适配器是指连线的接头，如用于计算机连线的,RJ-45,接头。用户在使用时，只要将计算机网络连线接入相应信息插座，即可使计算机连入网络。,1 工作区子系统,2,水平子系统,水平子系统是由在楼层平面范围内的传输介质组成，是工作区子系统与管理子系统互连的桥梁，包括信息插座和连接线缆。标准规定：线缆的水平干线长度应小于,90m,，如果大于,90m,应增加中继设备。,2 水平子系统,3,管理子系统,管理子系统是指配线架系统，它将水平子系统和垂直子系统连在一起，或将垂直主干和设备子系统连在一起。通过管理子系统可以改变布线系统各子系统之间的连接关系，从而管理网络通信线路。管理子系统包括提供回路识别的标签和在交叉连接中组成回路的插线和路线。配件主要包括配线架、过线槽、跳接线等。当用户需求变化时，只须在管理子系统中简单地改变跳线即可达到要求，大大降低了系统的运行维护费用，缩短了系统的停机时间，提高了设备的利用率。,3 管理子系统,4,垂直干线子系统,垂直干线子系统是连接管理子系统到设备子系统的系统。一般采用光纤和大对数的非屏蔽双绞线。双绞线用于连接电话、计算机设备或低速计算机网络；光纤用于连接高速计算机网络。,4 垂直干线子系统,5,设备间子系统,设备间子系统把垂直主干和网络设备连接起来。它由位于设备间的电缆、连接器和相关支撑设备组成。所有的设备引线和网络干线的连线都在设备间子系统中汇集，与网络交换机、电话程控交换机等相连接。一般设备间子系统包含智能网络管理设备和网络管理员，用以监控整个网络的运行状况。,5 设备间子系统,6,楼群子系统,楼群子系统将一个园区的各建筑物内的设备子系统连接在一起，以实现各建筑物间的通信，一般包括光缆、电缆和电气保护设备。结构化布线系统中各子系统的组成关系如图,4-1,所示。,6 楼群子系统,4.2,双,绞,线,双绞线（,Twisted Pair,）,也称为双扭线，最初是为语音通信设计的，是计算机网络中使用最为普遍的传输介质，局域网中到桌面的连接绝大多数都使用双绞线，几乎所有的电话通信在客户端都使用双绞线。,4.2 双 绞 线双绞线（Twisted Pair）也,4.2.1,双绞线的组成和结构,双绞线一般可以分为非屏蔽双绞线（,UTP,）和屏蔽双绞线（,STP,）两大类。其中，,STP,又分为,3,类（,Category 3,）、,5,类、,6,类和,7,类几种，而,UTP,分为,3,类、,4,类、,5,类和超,5,类几种。,图4-2 5类4对UTP结构及截面图,4.2.1 双绞线的组成和结构双绞线一般可以分为非屏蔽双绞,图,4-3,双绞线的分类,图4-3 双绞线的分类,4.2.2,屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线的区别,4.2.3,双绞线的类别和应用,双绞线的标准制订,精密的电缆标准用于在产品的供货商和使用者之间建立系列化的通用规程，有些标准则可以通过准则的设置来确定某个产品是否可以在某些国家进行销售。在北美，标准主要由以下,3,个组织颁布：,美国国家标准化组织（,American National Standard Institute,，,ANSI,）。,电信工业联合会（,Telecommunication Industry Association,，,TIA,）。,工程技术协会（,Engineering Institute Association,，,EIA,）。,4.2.2 屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线的区别4.2.3 双,2,双绞线的类别和特性,（,1,）,3,类双绞线,3,类双绞线的最高传输频率为,16MHz,，最高传输速率为,10Mbit/s,，用于语音和数据传输。目前在计算机网络中,3,类双绞线已被,5,类和超,5,类双绞线替代。,（,2,）,4,类双绞线,该类双绞线的最高传输频率为,20MHz,，最高传输速率为,16Mbit/s,，可用于语音传输和数据传输。,4,类双绞线在以太网布线中应用很少，以往多用于令牌网的布线。,2双绞线的类别和特性,（,3,）,5,类双绞线,5,类双绞线电缆使用了特殊的绝缘材料，使其最高传输频率达到,100MHz,，最高传输速率达到,100Mbit/s,，可用于语音和数据传输。,（,4,）超,5,类双绞线,与,5,类双绞线相比，超,5,类双绞线的衰减和串扰更小，可提供更坚实的网络基础，满足大多数应用的需求（尤其支持千兆以太网,1000Base-T,的布线），给网络的安装和测试带来了便利，成为目前网络应用中较好的解决方案。,（3）5类双绞线,（,5,）,6,类双绞线,6,类双绞线的出现推动了千兆以太网的应用，在使用超,5,类双绞线连接千兆设备时距离只有,25,，而使用,6,类双绞线后可以达到,100,。,（,6,）,7,类双绞线,ISO,在,1997,年,9,月开始准备制订,7,类双绞线标准，至,2003,年初相关草案已完成。标准制订机构和制造商正在考虑利用一种新型的铜缆系统，其带宽可以高达,600MHz,。,（5）6类双绞线,4.3,同 轴 电 缆,4.3.1,同轴电缆的结构,同轴电缆（,coaxial cable,）是由一根空心的圆柱网状铜导体和一根位于中心轴线位置的铜导线组成的，铜导线、空心圆柱网状导体和外界之间分别用绝缘材料隔开，如图,4-4,所示。,图4-4 同轴电缆的组成,4.3 同 轴 电 缆4.3.1 同轴电缆的结构图4-4,4.3.2,基带同轴电缆,基带同轴电缆中传输的是未经调制的基带信号，包括数据信号和模拟信号。其中，用于计算机网络中的基带同轴电缆的特征阻抗为,50,。,主要的型号有,RG-8,（或,RG-11,）和,RG-58,，其中,RG-8,称为粗同轴电缆（简称为粗缆），,RG-58,称为细同轴电缆（简称为细缆）；用于有线电视模拟信号传输中的基带同轴电缆的特征阻抗为,75,，其型号为,RG-59,。下面主要介绍基带同轴电缆在计算机网络中的连接方式。,4.3.2 基带同轴电缆基带同轴电缆中传输的是未经调制的基,1,细缆的连接方式,图4-5 细缆网络连接拓扑图,1细缆的连接方式图4-5 细缆网络连接拓扑图,在利用细缆连接计算机时，对连接设备及连接方法一般有以下要求：,具有,BNC,连接器的网卡，同时细缆的两端也要安装,BNC,连接器，如图,4-6,（,a,）所示。,BNC T,形连接器，用于将节点接入到总线型网络，如图,4-6,（,b,）所示。,BNC,桶形连接器，用于连接两段细缆。,BNC,终端电阻器，如图,4-6,（,c,）所示，特征阻抗为,50,，安装在每个网段的两端，作用是削减信号的反弹，防止网络中无用信号的堵塞。,在利用细缆连接计算机时，对连接设备及连接方法一般有以下要求：,图4-6 用于细缆连接的各类BNC连接器,图4-6 用于细缆连接的各类BNC连接器,在使用细缆组建计算机网络时，需要注意以下的问题：,无中继最大网段长度为,185m,。,使用中继器时，最多可使用,4,个中继器连接,5,个网段，使网络直径达到,1855=925m,。,每个网段支持的最大节点数约为,30,。,BNC T,形连接器之间的最小距离为,0.5m,。,细缆网络具有以下的特点：,价格低廉。,网络抗干扰能力强。,网络维护和扩展比较困难。,由于总线的断点较多，将影响网络系统的可靠性。,在使用细缆组建计算机网络时，需要注意以下的问题：,2,粗缆的连接方式,图4-7 粗缆网络连接拓扑图,2粗缆的连接方式图4-7 粗缆网络连接拓扑图,网卡必须提供,AUI,接口，同时粗缆的两端也要安装,AUI,连接器。,每个节点都通过安装在总线上的收发器来与网络连接。,收发器电缆用于连接节点和粗缆。,在使用粗缆组建计算机网络中，需要注意以下的问题：,无中继最大网段长度为,500m,。,使用中继器时，最多可使用,4,个中继器连接,5,个网段，使网络直径达到,500 5=2500m,。,每个网段支持的最大节点数为,100,。,收发器之间的最小距离为,2.5m,。,网卡必须提供AUI接口，同时粗缆的两端也要安装AUI连接器。,粗缆网络具有以下的特点：,网络抗干扰能力强。,具有较高的可靠性。,覆盖范围较广，最大距离可达,2500m,。,网络安装、维护和扩展比较困难。,组网成本较高。,粗缆网络具有以下的特点：,4.3.3,宽带同轴电缆,75,同轴电缆也称为宽带同轴电缆，可以采用频分复用技术在这种类型的电缆上传输信号。,在宽带同轴电缆上传输的是模拟信号，最大传输距离可以达到,100km,，其工作频率可达到,300450MHz,。在宽带同轴电缆上可以划分多个独立信道,由于采用频分复用技术，所以在同一根宽带同轴电缆上可以同时传输多路模拟和数字混合信号。,4.3.3 宽带同轴电缆75同轴电缆也称为宽带同轴电缆，,已开发和使用了两种类型的宽带系统：双缆系统和单缆系统。,图4-8 宽带同轴电缆网络拓扑结构,已开发和使用了两种类型的宽带系统：双缆系统和单缆系统。图4-,4.4,光,纤,光纤即光导纤维，是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质，一根光缆中包含有多条光纤。,20,世纪,80,年代初期，光缆开始进入网络布线。与铜缆（双绞线和同轴电缆）相比较，光缆适应了目前网络远距离传输大容量信息的要求，在计算机网络中发挥着十分重要的作用，成为传输介质中的佼佼者。,4.4 光 纤光纤即光导纤维，是一种细小、柔韧并能传,4.4.1,光纤的通信原理,光纤通信的主要组成部件有光发送机、光接收机和光纤，在进行远距离数据传输时还需要中继器。,图4-9 光纤通信系统的结构示意图,4.4.1 光纤的通信原理图4-9 光纤通信系统的结构示,光纤通常由纯度极高的石英玻璃拉成细丝，主要由位于中心轴线上的纤芯和包裹在外面的包层