基本介紹
- 中文名：網路傳輸介質
- 分類：有線傳輸介質和無線傳輸介質
- 定義：在網路中傳輸信息的載體
- 學科：計算機網路技術
簡介,特性,吞吐量和頻寬,成本,尺寸和可擴展性,連線器,抗噪性,雙絞線,同軸電纜,光纖,無線電波,微波,紅外線,正確識別,綜述,傳輸速度,雙絞線對的扭繞,雙絞線的對數,仔細觀察,標準接法,
簡介
網路傳輸介質是指在網路中傳輸信息的載體，常用的傳輸介質分為有線傳輸介質和無線傳輸介質兩大類。
⑴有線傳輸介質是指在兩個通信設備之間實現的物理連線部分，它能將信號從一方傳輸到另一方，有線傳輸介質主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。雙絞線和同軸電纜傳輸電信號，光纖傳輸光信號。
不同的傳輸介質，其特性也各不相同。他們不同的特性對網路中數據通信質量和通信速度有較大影響！
特性
任何信息傳輸和共享都需要有傳輸介質，計算機網路也不例外。對於一般計算機網路用戶來說，可能沒有必要了解過多的細節，例如計算機之間依靠何種介質、以怎樣的編碼來傳輸信息等。但是，對於網路設計人員或網路開發者來說．了解網路底層的結構和工作原理則是必要的，因為他們必須掌握信息在不同介質中傳輸時的衰減速度和發生傳輸錯誤時如何去糾正這些錯誤。本節主要介紹計算機網路中用到的各種通信介質及其有關的通信特性。
當需要決定使用哪一種傳輸介質時，必須將連網需求與介質特性進行匹配。這一節描述了與所有數據傳輸方式有關的特性。稍後，將學習如何選擇適合網路的介質。通常說來，選擇數據傳輸介質時必須考慮5種特性（根據重要性粗略地列舉）：吞吐量和頻寬、成本、尺寸和可擴展性、連線器以及抗噪性。當然，每種連網情況都是不同的；對一個機構至關重要的特性對另一個機構來說可能是無關重要的，你需要判斷哪一方面對你的機構是最重要的。
吞吐量和頻寬
在選擇一個傳輸介質時所要考慮的最重要的因素可能是吞吐量。吞吐量是在一給定時間段內介質能傳輸的數據量，它通常用每秒兆位（1 000 000位）或M b p s進行度量。吞吐量也被稱為容量，每種傳輸介質的物理性質決定了它的潛在吞吐量。例如，物理規律限制了電沿著銅線傳輸的速度，也正如它們限制了能通過一根直徑為1英寸的膠皮管傳輸的水量一樣，假如試圖引導超過它處理能力的水量這種膠皮管，最後只能是濺你一身水或膠皮管破裂而停止傳輸水。同樣，如果試圖將超過它處理能力的數據量沿著一根銅線傳輸，結果將是數據丟失或出錯。與傳輸介質相關的噪聲和設備能進一步限制吞吐量，充滿噪聲的電路將花費更多的時間補償噪聲，因而只有更少的資源可用於傳輸數據。頻寬這個術語常常與吞吐量交換使用。嚴格地說，頻寬是對一個介質能傳輸的最高頻率和最低頻率之間的差異進行度量；頻率通常用H z表示，它的範圍直接與吞吐量相關。例如，若F C C通知你能夠在8 7 0 ~ 8 8 0 M H z之間傳輸無線信號，那么分配給你的頻寬將是1 0 M H z。頻寬越高，吞吐量就越高，如圖4 - 5所示。圖4 - 5中的情形是由於在一給定的時間段內，較高的頻率能比較低頻率傳輸更多的數據。在本章的後面部分，將介紹最通用的網路介質的吞吐量特性。
成本
不同種類的傳輸介質牽涉的成本是難以準確描述的。它們不僅與環境中現存的硬體有關，而且還與你所處的場所有關。下面的變數都可能影響採用某種類型介質的最後成本。安裝成本：你能自己安裝介質嗎？或你必須僱傭承包商做這件事嗎？你是否需要折牆或修建新的管道或機櫃？你是否需要從一個服務提供商處租借線路。新的基礎結構相對於復用已有基礎結構的成本：你是否能使用已有的電線？在某些情況下安裝所有新的5類U T P；如果你能使用已有的3類U T P，電線將可以不用付費。假如僅僅替換基礎結構的一部分，它是否能輕易地與已有介質集成。維護和支持成本：假如復用一個已有介質基礎結構常常需要修理或改進，復用並不省任何錢。同時，假如使用了一種不熟悉的介質類型，可能需要花費更多卻僱傭一個技師維護它。你是否能自己維護介質，或你是否必須僱傭承包商維護它？因低傳輸速率而影響生產效率所付出的代價：如果你通過復用已有的低速的線路來省錢，你是否可能因為降低了生產率而遭受損失？換言之，你是否使你的員工在進行保存和列印報告或傳送郵件時等待更長的時間？更換過時介質的成本：你是否選擇了要被逐漸淘汰或需迅速替換的介質？你是否能發現某種價格合理的連線硬體與你幾年前選擇的介質相兼容？
尺寸和可擴展性
三種規格決定了網路介質的尺寸和可擴展性：每段的最大節點數、最大段長度、以及最大網路長度。在進行布線時，這些規格中的每一個都是基於介質的物理特性的。每段最大節點數與衰減有關，即通過一給定距離信號損失的量有關。對一個網路段每增加一個設備都將略微增加信號的衰減。為了保證一個清晰的強信號，必須限制一個網路段中的節點數。
網路段的長度也應因衰減受到限制。在傳輸一定的距離之後，一個信號可能因損失得太多以至於無法被正確解釋。在這種損失發生之前，網路上的中繼器必須重發和放大信號。一個信號能夠傳輸並仍能被正確解釋的最大距離即為最大段長度。若超過這個長度，更易於發生數據損失。類似於每段最大節點數，最大段長度也因不同介質類型而不同。在一種理想的環境中，網路可以在傳送方和接收方之間實時傳輸數據，不論兩者之間相隔多遠。不幸的是我們沒有生活在一個理想的環境中。一個信號從它的傳送到它的最後接收之間存在一個延遲。每個網路都受這個延遲的支配。例如，當你在計算機上敲一個鍵將一個檔案保存到網路上時，檔案的數據在它到達伺服器的硬碟時必須通過網路接口卡、網路中的一個集線器或也可能是一個交換機或路由器、更多的電纜以及伺服器的網路接口卡。雖然電子傳輸迅速，它們仍然不得不經過傳輸這一過程。這個過程在你敲鍵的那一刻和伺服器接收數據的那一刻之間必然存在一個短暫的延遲，這種延遲被稱時延。如同存在一個連通設備，如一路由器，接入設備的轉換時間將影響時延，所使用的電纜的長度也將影響時延。但是，僅僅當一個接收節點正期望接收某種類型的數據時，如它已開始接收的數據流的剩餘部分，時延的影響將可能成為問題。假如該接收節點未能接收數據流的剩餘部分，它將認為沒有更多的數據輸入，這將導致網路上的傳輸錯誤。同時，當連線多個網路段時，也將增加網路上的時延。為了限制時延並避免相關的錯誤，每種類型的介質都標定一個最大連線段數。
連線器
連線器是連線電線纜與網路設備的硬體。網路設備可以是一個檔案伺服器、工作站、交換機或印表機。每種網路介質都對應一種特定類型的連線器。所使用的連線器的種類將影響網路安裝和維護的成本、網路增加段和節點的容易度，以及維護網路所需的專業技術知識，用於U T P電纜的連線器（看上去更像一個大的電話線連線器）在接入和替換時比用於同軸電纜的連線器的插入和替換要簡單得多，U T P電纜連線器同時也更廉價並可用於許多不同的介質設計。在本章後面部分將對不同介質所需的連線器作更多的討論。
抗噪性
正如前面提到的，噪聲能使數據信號變形。噪聲影響一個信號的程度與傳輸介質有一定關係。某些類型的介質比其他介質更易於受噪聲影響。無論是何種介質，都有兩種類型的噪聲會影響它們的數據傳輸：電磁干擾（E M I）和射頻干擾（R F I）。E M I和R F I都是從電子設備或傳輸電纜發出的波。發動機、電源、電視機、複製機、螢光燈以及其他的電源都能產生E M I和R F I。R F I也可由來自廣播電台或電視塔的強廣播信號產生。
對任何一種噪聲，你都能夠採取措施限制它對網路的干擾。例如，可以遠離強大的電磁源進行布線。如果環境仍然使網路易受影響，應選擇一種能限制影響信號的噪聲量的傳輸。電纜可以通過禁止、加厚、或抗噪聲算法獲得抗噪性。假如禁止的介質仍然不能避免干擾，你可以使用金屬管道或管線以抑制噪聲並進一步保護電纜
雙絞線
雙絞線簡稱TP，將一對以上的雙絞線封裝在一個絕緣外套中，為了降低信號的干擾程度，電纜中的每一對雙絞線一般是由兩根絕緣銅導線相互扭繞而成，也因此把它稱為雙絞線。雙絞線分為非禁止雙絞線(UTP）和禁止雙絞線(STP）。
雙絞線可分為非禁止雙絞線UTP和禁止雙絞線STP，適合於短距離通信。
非禁止雙絞線價格便宜，傳輸速度偏低，抗干擾能力較差。
禁止雙絞線抗干擾能力較好，具有更高的傳輸速度，但價格相對較貴。
雙絞線需用RJ-45或RJ-11連線頭插接。
市面上出售的UTP分為3類，4類，5類和超5類四種：
3類：傳輸速率支持10Mbps，外層保護膠皮較薄，皮上注有“cat3”
4類：網路中不常用
5類（超5類）：傳輸速率支持100Mbps或10Mbps，外層保護膠皮較厚，皮上注有“cat5”
超5類雙絞線在傳送信號時比普通5類雙絞線的衰減更小，抗干擾能力更強，在100M網路中，受干擾程度只有普通5類線的1/4，這類以較少套用。
STP分為3類和5類兩種，STP的內部與UTP相同，外包鋁箔，抗干擾能力強、傳輸速率高但價格昂貴。
雙絞線一般用於星型網的布線連線，兩端安裝有RJ-45頭（水晶頭），連線網卡與集線器，最大網線長度為100米，如果要加大網路的範圍，在兩段雙絞線之間可安裝中繼器，最多可安裝4箇中繼器，如安裝4箇中繼器連5個網段，最大傳輸範圍可達500米。
同軸電纜
同軸電纜同軸電纜：由一根空心的外圓柱導體和一根位於中心軸線的內導線組成，內導線和圓柱導體及外界之間用絕緣材料隔開。按直徑的不同，可分為粗纜和細纜兩種：
粗纜：傳輸距離長，性能好但成本高、網路安裝、維護困難，一般用於大型區域網路的幹線，連線時兩端需終接器。
⑴粗纜與外部收發器相連。
⑵收發器與網卡之間用AUI電纜相連。
⑶網卡必須有AUI接口（15針D型接口）：每段500米，100個用戶，4個中繼器可達2500米，收發器之間最小2.5米，收發器電纜最大50米。
細纜：與BNC網卡相連，兩端裝50歐的終端電阻。用T型頭，T型頭之間最小0.5米。細纜網路每段幹線長度最大為185米，每段幹線最多接入30個用戶。如採用4箇中繼器連線5個網段，網路最大距離可達925米。
細纜安裝較容易，造價較低，但日常維護不方便，一旦一個用戶出故障，便會影響其他用戶的正常工作。
根據傳輸頻帶的不同，可分為基帶同軸電纜和寬頻同軸電纜兩種類型：
基帶：數位訊號，信號占整個信道，同一時間內能傳送一種信號。
寬頻：可傳送不同頻率的信號。
同軸電纜需用帶BNC頭的T型連線器連線。
光纖
光纖分為單模光纖和多模光纖：
單模光纖：由雷射作光源，僅有一條光通路，傳輸距離長，20-120km。
多模光纖：由二極體發光，低速短距離，2千米以內。
光纖需用ST型頭連線器連線。
無線電波
無線電技術的原理在於，導體中電流強弱的改變會產生無線電波。利用這一現象，通過調製可將信息載入於無線電波之上。當電波通過空間傳播到達收信端，電波引起的電磁場變化又會在導體中產生電流。通過解調將信息從電流變化中提取出來，就達到了信息傳遞的目的。
無線電波
無線電波微波
微波是指頻率為300MHz-300GHz的電磁波，是無線電波中一個有限頻帶的簡稱，即波長在1米（不含1米）到1毫米之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波的統稱。微波頻率比一般的無線電波頻率高，通常也稱為“超高頻電磁波”。微波作為一種電磁波也具有波粒二象性。微波的基本性質通常呈現為穿透、反射、吸收三個特性。對於玻璃、塑膠和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對於水和食物等就會吸收微波而使自身發熱。而對金屬類東西，則會反射微波。
微波器械
微波器械紅外線
紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由德國科學家霍胥爾於1800年發現，又稱為紅外熱輻射，太陽光譜中，紅光的外側必定存在看不見的光線，這就是紅外線。也可以當作傳輸之媒界。太陽光譜上紅外線的波長大於可見光線，波長為0.75～1000μm。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長為0.75～1.50μm之間；中紅外線，波長為1.50～6.0μm之間；遠紅外線，波長為6.0～l000μm之間。
紅外線
紅外線正確識別
綜述
隨著快速乙太網標準的推出和實施，五類雙絞線開始廣泛地套用於網路布線。但是由於個別廠商和網路公司在宣傳上的誤導，以及部分網路用戶對有關標準缺乏必要的了解，致使在選用五類雙絞線時真假難辨，不知所措。然而，一旦選用了不符合標準的五類雙絞線，一方面會使網路整體性能下降，另一方面為將來網路的升級埋下了隱患。本文結合技術和套用，介紹標準五類雙絞線的正確識別方法。為了讓大家對雙絞線有個較全面的了解，我們先來介紹雙絞線的常見類型及特性。計算機區域網路中的雙絞線可分為非禁止雙絞線（UTP）和禁止雙絞線（STP）兩大類：STP外面由一層金屬材料包裹，以減小輻射，防止信息被竊聽，同時具有較高的數據傳輸速率，但價格較高，安裝也比較複雜；UTP無金屬禁止材料，只有一層絕緣膠皮包裹，價格相對便宜，組網靈活。除某些特殊場合（如受電磁輻射嚴重、對傳輸質量要求較高等）在布線中使用STP外，一般情況下我們都採用UTP。使用的UTP可分為3類、4類、五類和超五類四種。其中：3類UTP適應了乙太網（10Mbps）對傳輸介質的要求，是早期網路中重要的傳輸介質；4類UTP因標準的推出比3類晚，而傳輸性能與3類UTP相比並沒有提高多少，所以一般較少使用；五類UTP因價廉質優而成為快速乙太網（100Mbps）的首選介質；超五類UTP的用武之地是千兆位乙太網（1000Mbps）。根據網路布線的實際需要，本文主要介紹五類UTP的正確識別和選擇方法。
傳輸速度
雙絞線質量的優劣是決定區域網路頻寬的關鍵因素之一。某些廠商在五類UTP電纜中所包裹的是3類或4類UTP中所使用的線對，這種制假方法對一般用戶來說很難辨別。這種所謂的“五類UTP”無法達到100Mbps的數據傳輸率，最大為10Mbps或16Mbps。一個簡單的鑑別辦法是用一條雙絞線連線兩台100Mbps的設備（網卡到網卡或網卡到HUB），通信時用Windows 95/98自帶的monitor檢測工具對其數據傳輸率進行監測。方法為：①選擇“開始→程式→附屬檔案→系統工具→系統監視器”，將出現“系統監視器”視窗。如果在“系統工具”中沒有“系統監視器”工具時，可通過“我的電腦→添加/刪除程式→Windows安裝程式→系統工具→系統監視器”建立。②在“系統監視器”視窗中設定監視對象。選擇“編輯”選單中的“添加項目”選項，在出現的對話框的“類別”列表中選擇“Microsoft網路伺服器”或“Microsoft網路客戶”（注意：在保證網路連線正常的情況下），在下一個對話框中選擇“寫入的位元組數/秒”或“讀取的位元組數/秒”。至於選擇“Microsoft網路伺服器”或“Microsoft網路客戶”，還是“寫入的位元組數/秒”或“讀取的位元組數/秒”，讀者可任意選擇，因為在網路中一個節點傳送出的數據應該等於另一個節點接收到的數據。③設定測試數據的輸出方式。系統提供了折線圖、條形圖和數字圖三種輸出方式，可通過視窗工具列內的按鈕來選擇。④進行測試。最有效的辦法是從伺服器向你進行測試的工作站上拷貝大量的檔案（為了測試的準確性，所拷貝的內容一定要足夠多）。一般來說，顯示的峰值數值在4M/s以上，就基本可以肯定是五類網線了（3類線所能達到的峰值數值大約為2.5M/s）。
雙絞線對的扭繞
為了降低信號的干擾，雙絞線電纜中的每一線對都是由兩根絕緣的銅導線相互扭繞而成，而且同一電纜中的不同線對具有不同的扭繞度（就是扭繞線圈的數量多少），如圖3所示。同時，標準雙絞線電纜中的線對是按逆時針方向進行扭繞。但某些非正規廠商生產的電纜線卻存在許多問題：①為了簡化製造工藝，電纜中所有線對的扭繞密度相同；②線對中兩根絕緣導線的扭繞密度不符合技術要求；③線對的扭繞方向不符合要求。如果存在以上問題，將會引起雙絞線的近端串擾（指UTP中兩線對之間的信號干擾程度），從而使傳輸距離達不到要求。雙絞線的扭繞度在生產中都有較嚴格的標準，實際選購時，在有條件的情況下可用一些專業設備進行測量，但一般用戶只能憑肉眼來觀察。需說明的是，五類UTP中線對的扭繞度要比三類密，超五類要比五類密。
除組成雙絞線線對的兩條絕緣銅導線要按要求進行扭繞外，標準雙絞線電纜中的線對之間也要按逆時針方向進行扭繞。否則將會引起電纜電阻的不匹配，限制了傳輸距離。這一點一般用戶很少注意到。有關五類雙絞線電纜的扭繞度和其他相關參數，有興趣的讀者可查閱TIA/EIA 568A(TIA/EIA 568是ANSI於1996年制定的布線標準，該標準給出了網路布線時有關基礎設施，包括線纜、連線設備等的內容。字母“A”表示為IBM的布線標準，而AT&T公司用字母“B”表示。）中的具體規定。
雙絞線的對數
仔細觀察
在具備了以上知識後，識別五類UTP時還應注意以下幾點：
①查看電纜外面的說明信息。在雙絞線電纜的外面包皮上應該印有像“AMP SYSTEMS CABLE……24AWG……CAT5”的字樣，表示該雙絞線是AMP公司（最具聲譽的雙絞線品牌）的五類雙絞線，其中24AWG表示是區域網路中所使用的雙絞線，CAT5表示為五類；此外還有一種NORDX/CDT公司的IBDN標準五類網線，上面的字樣就是“IBDN PLUS NORDX/CDX……24 AWG……CATEGORY 5”，這裡的“CATEGORY 5”也表示五類線（CATEGORY是英文“種類”的意思）。
②是否易彎曲。雙絞線應彎曲自然，以方便布線；
③電纜中的銅芯是否具有較好的韌性。為了使雙絞線在移動中不致於斷線，除外皮保護層外，內部的銅芯還要具有一定的韌性。同時為便於接頭的製作和連線可靠，銅芯既不能太軟，也不能太硬，太軟不易接頭的製作，太硬則容易產生接頭處斷裂；
④是否具有阻燃性。為了避免受高溫或起火而引起的線纜損壞，雙絞線最外面的一層包皮除應具有很好的抗拉特性外，還應具有阻燃性（可以用火來燒一下測試：如果是正品，膠皮會受熱鬆軟，不會起火；如果是假貨，一點就著）。為了降低製造成本，非標準雙絞線電纜一般採用不符合要求的材料製作電纜的包皮，不利於通信安全。
標準接法
雙絞線一般用於星型網路的布線，每條雙絞線通過兩端安裝的RJ-45連線器（俗稱水晶頭）將各種網路設備連線起來。雙絞線的標準接法不是隨便規定的，目的是保證線纜接頭布局的對稱性，這樣就可以使接頭內線纜之間的干擾相互抵消。
超五類線是網路布線最常用的網線，分禁止和非禁止兩種。如果是室外使用，禁止線要好些，在室內一般用非禁止五類線就夠了，而由於不帶禁止層，線纜會相對柔軟些，但其連線方法都是一樣的。一般的超五類線里都有四對絞在一起的細線，並用不同的顏色標明。
雙絞線有兩種接法：EIA/TIA 568B標準和EIA/TIA 568A標準。具體接法如下。
T568A線序
1 2 3 4 5 6 7 8
綠白 綠 橙白 藍 藍白 橙 棕白 棕
T568B線序
1 2 3 4 5 6 7 8
橙白 橙 綠白 藍 藍白 綠 棕白 棕
直通線：兩頭都按T568B線序標準連線。
