目前，在局域网中所使用的双绞线有屏蔽和非屏蔽之分。非屏蔽双绞线的传输距离一般为100m，由于其较好的性能价格比，目前被广泛使用。图1-8所示是无屏蔽双绞线和屏蔽双绞线的示意图。通过适当的屏蔽和扭曲长度可提高双绞线的抗干扰性能，传输信号波长远大于扭曲长度时，其抗干扰性最好。因此，在低频传输时，双绞线的抗干扰能力比同轴电缆要强，但传输信号频率高于10～100kHz时，双绞线的抗干扰能力就不如同轴电缆了。......
2023-11-25
非屏蔽双绞线和同轴电缆的应用
【摘要】：非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线是目前有线局域网中最常使用的一种传输介质，它的频率范围一般为100Hz～5MHz，这对于传输数据和音频信号都比较合适。同轴电缆常用于传送多路电话和电视信号，也是局域网中最常见的传输介质之一。
1.双绞线
双绞线是网络综合布线工程中最常用的一种传输介质，由8根不同颜色的线分成4对绞合在一起，成对扭绞的作用是尽可能地减少电磁辐射与外部信号的干扰，两两扭绞在一起也是其被称为双绞线的主要原因。
双绞线既可以用于电话通信中的模拟信号传输，也可用于数字信号传输。双绞线按照其是否外加金属网丝套的屏蔽层而分为屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair，STP）和非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Pair，UTP）两种，非屏蔽双绞线因为少了屏蔽网，所以成本较低，在实际的网络工程中使用得也更多一些。
（1）非屏蔽双绞线
非屏蔽双绞线是目前有线局域网中最常使用的一种传输介质，它的频率范围一般为100Hz～5MHz，这对于传输数据和音频信号都比较合适。
电子工业协会（Electronic Industries Association，EIA）根据双绞线的频率和信噪比将非屏蔽双绞线分成多种类型。
1）1类UTP：主要用于20世纪80年代初之前的电话系统，可用于传输语音，但不用于数据传输。应用这种双绞线的电话网络，通话质量较好，但是通信的速率较低。
2）2类UTP：主要应用于早期的令牌环网络，可用于1MHz的语音传输和带宽4Mb/s以上的数据传输。
3）3类UTP：常用于10Base-T（其含义是10Mb/s带宽的基带传输，传输介质为双绞线），可用于16MHz的语音传输和带宽10Mb/s以上的数据传输。
4）4类UTP：主要用于令牌环网络和10/100Base-T网络，可以用于20MHz的语音传输和带宽为16Mb/s的数据传输。
5）5类UTP：主要用于100Base-T网络。该双绞线增加了绕线密度，并且外套一种高质量的绝缘材料，故其传输性能较好，可用于100MHz的语音传输和100Mb/s数据传输。
除了以上几种类型的UTP外，为了适应现代网络技术的发展，各厂商分别推出了超5类、6类和7类UTP。6类UTP的带宽可达250Mb/s，7类UTP的带宽更是达到600Mb/s，具有与光纤竞争的实力，而且其成本比使用光纤的系统低很多。
（2）屏蔽双绞线
屏蔽双绞线由金属导线包裹，然后再将其包上橡胶外皮，比非屏蔽双绞线的抗干扰能力强，传送数据更可靠，但与非屏蔽双绞线相比，其生产的成本较高。
（3）双绞线的线序
我们平常所使用的网线（使用双绞线）就是将双绞线的两端按一定的线序分别压在RJ-45水晶头内。为了使网线的通信效果更好，减少信号串扰，同时为了便于网线制作的统一及网络的管理和维护，美国电子工业协会和电信工业协会制定了EIA/TIA 568A标准和EIA/TIA 568B标准，这两个标准对于电线与模块插头和插座的连接有两个方案，T568A和T568B，它们的具体线序如图1-8所示。
图1-8 双绞线线序
注意：在10Base-T网络中，使用了1、3和2、6，4、5供线路使用，7、8没 有 使 用。在100Base-T网络中这8根线都得到了使用。
双绞线线序标准的制定对网络综合布线起到了重要的指导作用，便于网络的管理与维护。
（4）双绞线的种类及用途
根据双绞线两端水晶头线序的不同，可将双绞线分为以下3类。
1）直通线。双绞线的两头都按T568B线序标准压制，或两头都按T568A线序标准压制，按T568B线序制作的直通线如图1-9所示。
直通线用于异构网络设备之间的互联，如表1-1所示。在日常的使用过程中，直通线的使用量最大，并且基于T568B标准制作的网线更通用。2）交叉线。双绞线的一头按T568A线序压制，另一头按T568B线序压制，如图1-10所示。
表1-1 各种不同网线的适用范围
图1-9 直通线线序
图1-10 交叉线线序
交叉线用于同种类型网络设备之间的互联，如表1-1所示。最常用的场合是笔记本和台式机互联成网，不需要购买其他网络设备（网卡通常是集成的），只需用交叉线把两个网卡连接起来，配置上IP的参数（IP地址、子网掩码）即可实现通信。
3）反转线。双绞线的一头是T568B标准，另一头是T568B标准的反序；或一头是T568A标准，另一头是T568A标准的反序。
反转线常应用于计算机的COM口通过DB9转RJ-45的转接头连接到交换机（或路由器）的控制端口Console，实现从计算机串口到路由器控制台端口的通信，具体配置方法将在后续项目中详细介绍。
提示
平时制作双绞线网线时，如果不按标准连接，虽然有时线路也能接通，但是线路内部各线对之间的干扰不能有效消除，从而导致信号传输出错率升高，最终影响网络整体性能。只有按规范标准建设，才能保证网络的正常运行，也会给后期的维护工作带来便利。
双绞线在传输信号时存在衰减和时延，双绞线的最大无中继传输距离为100m，如果计算机距离其最近的网络互联设备超过100m，则不能直接用5类双绞线连接到该设备上。
2.同轴电缆
同轴电缆是由内外相互绝缘的同轴心导体构成的电缆，内导体为铜线，外导体为铜管或铜网。电磁场封闭在内外导体之间，故辐射损耗小，受外界干扰影响小。(www.chuimin.cn)
同轴电缆常用于传送多路电话和电视信号，也是局域网中最常见的传输介质之一。
防止外部电磁波的干扰，是把其设计为“同轴”的一个重要原因。同轴电缆的结构如图1-11所示。
同轴电缆的内导体和外导体用于传输数据，绝缘层用于内导体与外导体间的绝缘，外部保护层用于保护电缆。
（1）同轴电缆的分类
同轴电缆内芯一般是铜质的，具有良好的传导率。同轴电缆分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两类。
图1-11 同轴电缆的结构
1）基带同轴电缆（50Ω）。基带同轴电缆采用基带传输，即采用数字信号进行传输，主要用于构建局域网。常用的基带同轴电缆有以下两种：50Ω的粗缆，用于构建10Base-5（10Mb/s带宽，基带传输，最大传输距离为500m）的网络，网卡接口是AUI接口；50Ω的细缆，用于构建10Base-2（10Mb/s带宽，基带传输，最大传输距离为185m，即接近200m）的网络，网卡接口是BNC口。
2）宽带同轴电缆（75Ω）。宽带同轴电缆采用宽带传输，即采用模拟信号进行传输，用于构建有线电视网络。
（2）同轴电缆的特性
同轴电缆的特性如下。
1）同轴电缆的数据传输速率最高可达10Mb/s。
2）宽带同轴电缆既可以传输模拟信号，又可以传输数字信号。
3）在抗干扰性方面通常高于双绞线，低于光纤。
4）同轴电缆的价格要高于双绞线，但要低于光纤。
5）典型的基带同轴电缆最大传输距离为几千米，而宽带同轴电缆最大传输距离可达十几千米。但是在10Base-5粗缆以太网中，最大传输距离为500m；在10Base-2细缆以太网中最大传输距离为185m。
3.光导纤维
光导纤维简称光纤，是目前长距离传输使用得最多的一种传输介质。光纤是将纯石英以特别的工艺拉成细丝，直径比头发丝还要细，但它的功能非常强大，可以在很短的时间内传递巨大数量的信息。
在所有的传输介质中，光纤的发展是最为迅速且最有前途的。不论光纤如何弯曲，当光线从它的一端射入时，大部分光线可以经光纤传送至另一端。
（1）光纤的特点如下。
1）传输损耗小、中继距离长，远距离传输特别经济。
2）抗雷电和电磁干扰性好。
3）无串音干扰，保密性好；体积小，重量轻。
4）通信容量大，每波段都具有25000GHz～30000GHz的带宽。
（2）光纤的分类
光纤按所用材料、折射率分布形状等因素，可分为A和B两大类：A类为多模光纤，B类为单模光纤。它们在结构上的区别如图1-12所示。
图1-12 多模光纤和单模光纤在结构上的区别
多模光纤采用发光二极管LED作为光源，允许多条不同角度射入的光线在一条光纤中传输，即有多条光路。多模光纤在传输的过程中的衰减比单模光纤大，无中继条件下，在10Mb/s及100Mb/s的以太网中，多模光纤最长可支持2000m的传输距离，而在1Gb/s的千兆以太网中，多模光纤最高可支持550m的传输距离。因此，多模光纤适合近距离的通信。
单模光纤的光纤直径与光波波长相等，只允许一条光线在一条光纤中直线传输，即只有一种光路。在无中继条件下，传播距离可达几十千米，采用激光作为光源。单模光纤传输性能比多模光纤好，所以价格也高于多模光纤。
多模光纤和单模光纤传输示意图如图1-13所示。
图1-13 多模光纤和单模光纤传输示意图
（3）光纤的工作原理
光纤是利用玻璃纤维的全反射进行传输的。光能够在玻璃纤维中传递是利用光在折射率不同的两种物质的交界面处产生“全反射”作用的原理。为了防止光线在传导过程中“泄漏”，必须给玻璃细丝穿上“外套”，光纤主要由纤芯和包层两部分组成。
光纤的结构呈圆柱形，中间是直径为8μm或50μm的纤芯，具有高折射率，外面裹上低折射率的包层，最外面是塑料护套，特殊的制造工艺、特殊的材料使光纤既纤细似发又柔顺如丝，并能抗压、抗弯曲。由于包层的折射率比芯线折射率小，这样进入芯线的光线在芯线与包层的界面上进行多次全反射而曲折前进，不会透过界面，仿佛光线被包层紧紧地封闭在纤芯内，使光线只能沿着纤芯传送，就好像自来水在水管里流动一样。
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