简介
本章主要介绍连接网络的各种传输介质，如双绞线、光纤，讲解传输介质的连接方式、连接器的制作方法及测试网络连通性的方法，通过对以上问题的讲解，使学员能够处理办公网络中有关网络线缆的常见问题。
1.信号与传输介质
下面来介绍数据传输过程中涉及的信号和传输介质的相关知识。
1.1 信号
1.信号的相关概念
1)信息
不同领域对信息有不同的定义，一般认为信息是人们对现实世界事物的存在方式或运动状态的某种认识，表示信息的形式可以是数值，文字，图形，声音，图像及动画等。
2)数据
数据是用于描述事物的某些属性的具体量值。
3)信号
信号是信息传递的媒介。信号在网络中传输，使信息得以传递。
例如，描述某一件物体，它的长，宽，高，质地，颜色，气味等就是用以形容该物体的数据。通过这些数据，我们得到了关干该物体的信息。当我们需要向他人传递这些信息时，就要通过信号传输.
2.信号的分类
信号可以分为模拟信号和数字信号。
1)模拟信号
如图3.1(a)所示，模拟信号是信号参数(幅度、频率等)大小连续变化的电磁波，可以以不同的频率在媒体上传输，是一个连续变化的物理量。
2)数字信号
如图3.1(b)所示，数字信号是不连续的物理量，信号参数也不连续变化。数字信号使用几个不连续的物理状态来代表数字，电报信号就属于数字信号，现在最常见的数字信号是幅度取值只有两种(用0和1代表)波形的信号，称为二进制信号。
3.信号在传输过程中产生的失真
信号在传输过程中，因为受到外界干扰或传输介质本身的阻抗等特性，会产生一定程度的失真。
信号失真的原因主要有以下几个。
1)噪声
信号在信道中传输时，往往会受到噪声的干扰。"噪声”的简单定义:在信号的传输、处理过程
中，由于设备自身，环境干扰等原因而产生的附加信号。这些信号与输入信号无关，是有害的，
2)衰减
除了噪声以外，影响信号传输的另一个因素是信号的衰减，即随着信号的传播，能量逐渐减少模拟信号和数字信号在传播过程中都存在衰减，为了补偿衰减，在传输过程中要经常对模拟信号和数字信号进行放大处理。模拟信号的问题在于当它被放大时，伴随的累积噪声也将被放大，这种杂乱无章的增强将使得模拟信号的变形更加严重。
4.数字信号的优势
1)抗干扰能力强
模拟信号在传输过程中与叠加的噪声很难分离，噪声会随着信号一起被传输、放大，严重影响通信质量，如图32所示，数字通信中的信息是包含在脉冲的有无之中的只要噪声绝对值不超过某一阈值，接收端便可判别脉冲的有无，以保证通信的可靠性。
2)远距离传输仍能保证质量
因为数字通信采用再生中继方式，能够消除噪声，所以再生的数字信号和原来的数字信号一样，可继续传输下去，这样通信质量便不受距离的影响。如图3.3所示，因噪声而变形的数字信号仍可用1和0解释，可高质量地进行远距离通信。
此外，它还具有适应各种通信业务要求(如电话、电报、图像、数据等)，便于实现统一的综合业务数字网，便于采用大规模集成电路，便于实现加密处理，便于实现通信网的计算机管理等优点。
1.2 双绞线
下面将介绍双绞线的相关知识。
1.双绞线概述
双绞线的英文名称是Twist-Pair，是布线工程中最常用的一种传输介质。
双绞线将一对互相绝缘的金属导线，按逆时针方向互相绞合在一起，用来抵御一部分电磁波干扰，扭线越密，其抗干扰能力就越强，“双绞线”由此而得名。如图所示，双绞线由多对铜线组成并被包在一个绝缘电缆套管里，典型的双绞线由四对铜线组成，也有16对25对的双绞线
双绞线可以分为STP(屏蔽双绞线)和UTP(非屏蔽双绞线)。屏蔽双绞线通常用于有电磁干扰
的工作环境中，如室外环境。通常情况下，在布线工程中广泛应用的是非屏蔽双绞线，如图3.4(a)
所示。
2.双绞线的分类及特性
EIA/TIA-568标准规定了用于室内传送数据的非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线的标准。该标准定义
了1类线到7类线，类别号越大，版本越新，质量越好，价格越高，前四类线现在已经很少见了，下面主要介绍后四类线。
1)5类线(Cat5)
5类线缆在原有基础上增加了绕线密度，且外套一种高质量的绝缘材料，线对的带宽性能为1-
100MHz5类线主要应用于100MB网络，常见的标准有10Base-T和100Base-T5类线依然是市场的主流产品，当初开发千兆以太网时，也打算通讨5类线实现，但后来发现5类线不能满足电气性能测试的要求，这也是许多厂家将超5类线推向市场的原因。
100Base-T指使用双绞线实现百兆网络，包括100Base-TX和100Base-T4两个标准。100Base-TX规定只使用八根铜线中的四根进行数据传输，其中两根用于接收数据，而另外两根用于发送数据。
100Base-T4使用六根线传输数据，两根线用于冲突检测和控制信号的传输。目前，100Base-T4的标准已经被淘汰，所以很多人将100Base-T等同于100Base-TX。
2)超5类线(Cat5e)
超5类线在5类线的基础上做了进一步的优化。它的衰减更小，串扰更少，并可以用于铺设千兆网络。
串扰是指一对线对另一对线的影响程度，串扰的大小不仅取决于线
路本身，而且与连接线路的接收器和连接头以及制作连接水平有关。总
之，串扰越小，传输质量越好。
3)6类线(Cat6)
6类线提供比超5类线更高的性能，适用干传输速率为1000Mb/s的场合，其带宽性能为1-
250MHz相对于超5类线而言，6类线在串扰及回波损耗方面的性能得到很大改善，这也是它能够稳定实现千兆网络的重要原因之一。6类线更适合影音传输等高负载的环境，
回波损耗是表示信号反射性能的参数。当信号源发送信号时一部分
被反射回来，这部分被反射回来的信号的功率与入射功率的比值即为回
波损耗。
4)7类线(Cat 7)
7类线目前还没有广泛应用，它具有更高的传输带宽，可达600MHz，不仅如此，7类线采用双层屏蔽的双绞线，其在网络连接方式上也有很大变化，因此，它与传统的RJ-45接口完全不兼容。
1.3 光纤
下面将介绍光纤的相关知识。
1.光纤的特点
随着光通信技术的飞速发展，现在人们已经可以利用光导纤维(简称光纤)来传输数据，如前文所述，数字信号的表示方法非常简单，振幅取值一般只有两种(0和1)。于是，人们用光脉冲的
出现表示1，不出现表示0，这样便可以实现光通信。相对于双绞线，光纤具有如下点。
1)传输带宽高
由于可见光的频率范围极大，因此光纤传输系统可以使用的带宽范围很大。目前，光纤传输技术带宽可以超过50000GHz，而且今后可能更高。当前10Gb/s的传输瓶颈是光电信号转换的速度跟不上而导致的。如果在将来的某天实现了完全的光交叉和光互连(即全光网络)，那么网络的速度将成千上万倍地增加。
2)传输距离远
光纤的传输距离要远远大于双绞线，其最大传输距离早已超过100km，且随着光通信技术的发展还会有所提高。不同种类光纤的最大传输距离是不同的，而且传输速率、纤芯直径等参数都会影响光纤的传输距离。
3)抗干扰能力强
在各种传输介质中，光纤的抗干扰能力是最强的，原因有两个，第一，它本身由绝缘体构成不受电磁干扰，因此在室外传输时，不受雷电和高压电产生的强磁干扰的影响;第二，由于光纤传
输的是光信号，因此不会像电信号那样产生磁场而使得信号相互抵消。
光纤的优点很多，而且随着现在光纤价格的不断降低，技术越来越成熟，普及率也越来越高，相信在不远的将来，光纤网络的普遍覆盖必会成为现实。
2.光纤的种类
按照传输模式的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。
光脉冲在光缆中传输利用了光的全反射原理，这样，光线将被完全限制在光纤中，而几乎无损耗地传播，如图35所示。任何以大于临界值角度入射的光线，在介质边界都将按全反射的方式在介质内传播，而且不同的光线在介质内部将以不同的反射角传播，“模”即为光纤的入射角度。
如果光纤纤芯的直径较大，则光纤中可能存在多种入射角度，具有这种特性的光纤称为多模光纤(Multi-modeFiber);如果将光纤纤芯直径减小到只有光波波长大小，则光纤中只能传输一种“模”
的光，这样的光纤称为单模光纤(Single-modeFiber)。多模光纤和单模光纤如图所示。
1)单模光纤
单模光纤的纤芯很细，其直径只有几微米(有些已经达到纳米级)同时单模光纤的光源要使用较贵的半导体激光器，而不能使用较便宜的发光二极管，因此单模光纤的光源质量较高，且在传输过程中损耗较小，在10Gb/s的高速率下可传输数十千米甚至上百千米而不必采用中继器。
2)多模光纤
多模光纤的纤术较粗，其直径一般在50~100um制造成本较低，光源质量较差，且传输讨程中的损耗比较大，因此传输距离较单模光纤近得多，一般在几百米到几千米。单模光纤与多模光纤的比较如表所示。
