宽带接入常用网络传输介质介绍
引言
据CNNIC第21届中国互联网络发展状况统计报告：网络音乐收听率居中国各项网络应用之首，半年内有86.6%的网民收听过网络音乐；而2007视频网站迅速兴趣，网络影视观看比例更是达到76.9%。随便着网络传输数据量的增加，对传输介质的要求也更苛刻。网络传输介质是连接网络上各个节点的物理通道。宽带接入网所使用的有线传输介质主要有：双绞线、同轴电缆和光纤。其中，双绞线是最常见的传输介质，它一般用于星形网络中，同轴电缆一般用于总线型网络，光缆一般用于主干网的连接。接下来让我们逐一了解下。 1双绞线（Twisted Pair）
1．1非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)
双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线最外层由绝缘材料包裹，为了降低信号干扰，内部每两根绝缘铜导线相互缠绕，名符其实。双绞线又可分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)两大类。
图1：五类非屏蔽双绞线与屏蔽双绞线对比
如上图所示，非屏蔽双绞线只有线缆外皮作为屏蔽层，而屏蔽式双绞线则具有一个金属甲套(sheath)，对电磁干扰EMI(Electromagnetic Interference)具有较强的抵抗能力。目前广泛使用的是非屏蔽双绞线，因为价格便宜，容易安装，性价比较高。细心的读者可能会发现图中的五类屏蔽双绞线多了根导线，这是一条金属铜导线，是接地用的，可以加强双绞线的数据传输和抗干扰能力。
1．2非屏蔽双绞线的标准
双绞线既可用于传输模拟信号，又可用于传输数字信号。美国的电气工业协会/电信工业协会（EIA/TIA）制定标准来评估非屏蔽双绞线，分为多个等级，每个等级的传输速率和应用环境不同，标准如下：
第一类线：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不用于数据传输。其数据传输速率可达4Mbps。
第二类线：传输频率为1MHz，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4Mbps规范令牌传递协议的旧的令牌网。
第三类线:指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆。该电缆的传输频率为16MHz,用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于10base-T。
第四类线:该类电缆的传输频率为20MHz,用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输，主要用于基于令牌的局域网和10base-T/100base-T。
第五类线:该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,传输频率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100base-T和10base-T网络，这就是我们最常用的双绞线。
超五类线：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值（ACR）和信噪比（Structural Return Loss）、更小的时延误差，性能得到很大提高。超5类线主要用于千兆位以太网（1000Mbps）。
六类线：该类电缆的传输频率为1MHz～250MHz，六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比（PS-ACR）应该有较大的余量，它提供2倍于超五类的带宽，最大速度可达到1 000 Mbps，能满足千兆位以太网需求。
另外，由欧州提出的标准七类线，为ISO7类/F级标准中最新的一种双绞线，它主要为了适应万兆位以太网技术的应用和发展。但它不再是一种非屏蔽双绞线了，而是一种屏蔽双绞线，所以它的传输频率至少可达500 MHz，是六类线和超六类线的2倍以上，传输速率可达10 Gbps。
1．3双绞线的使用
双绞线一般用于星型网的布线连接，两端安装有RJ-45头，就是我们经常说的“水晶头”。连接网卡与集线器，最大网线长度为100米，如果要加大网络的范围，在两段双绞线之间可安装中继器，最多可安装4个中继器，如安装4个中继器连5个网段，最大传输范围可达500米。
图2 ：RJ-45（水晶头）
传输数据时，双绞线使用的只有八根线芯中的4根，用于双向传输（全双工），根据连接两端的网络端口不同，会有直通线、交叉线及rollover三种，直通线主要用于不同的两个端口，比如网卡-交换机，交叉线用于连接相同的两个端口，如网卡-网卡，而rollover线主要被用于使用RJ45转换器连接交换机或者路由器的控制端口。
图3：直连线接法
图4：交叉线接法
2同轴电缆（Coaxial Cable）
2．1同轴电缆结构
同轴电缆以单根铜导线为内芯（电缆铜芯），外裹一层绝缘材料（绝缘层），外覆密集网状导体（铜网），最外面是一层保护性塑料（外绝缘层）。金属屏蔽层能将磁场反射回中心导体，同时也使中心导体免受外界干扰，故同轴电缆比双绞线具有更高的带宽和更好的噪声抑制特性。
图5：同轴电缆结构
2．2基带同轴电缆
广泛使用的同轴电缆有两种：一种为50Ω(指沿电缆导体各点的电磁电压对电流之比) 同轴电缆，用于数字信号的传输，即基带同轴电缆；另一种为75Ω同轴电缆，用于宽带模拟信号的传输，即宽带同轴电缆。而基带同轴电缆的主要类型有粗缆（RG-8）和细缆（RG-58）。
图6：同轴电缆，细缆（RG-58）
2．3同轴电缆应用
现在计算机局域网中一般都使用细缆组网。细缆一般用于总线型网络布线连接。利用T型BNC接口连接器连接BNC接口网卡，同轴电缆的两端需安装50Ω终端电阻器。细缆网络每段干线长度最大为185米，每段干线最多可接入30个用户。如要拓宽网络范围，则需要使用中继器，如采用4个中继器连接5个网段，使网络最大距离达到925米。细缆安装较容易，而且造价较低，但因受网络布线结构的限制，其日常维护不是很方便，一旦一个用户出故障，便会影响其他用户的正常工作。
图7：BNC-T型连接头
粗缆适用于较大局域网的网络干线，布线距离较长，可靠性较好。用户通常采用外部收发器与网络干线连接。粗缆局域网中每段长度可达500米，采用4个中继器连接5个网段后最大可达2500米。用粗缆组网如果直接与网卡相连，网卡必须带有AUI接口(15针D型接口)。用粗缆组建的局域网虽然各项性能较高，具有较大的传输距离，但是网络安装、维护等方面比较困难，且造价较高。
图8：AUI接口
目前，同轴电缆大量被光纤取代，但仍广泛应用于有线电视和某些局域网。 3光纤（Fiber）
3．1光缆结构
光纤一般都是使用石英玻璃制成，横截面积非常小，利用内部全反射原理来传导光束。光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为“光缆”。光缆(optical fiber cable)由光导纤维纤芯（光纤核心）、玻璃网层（内部敷层）和坚强的外壳组成（外部保护层）。
图9：光缆结构
3．2光纤分类
目前有两种光纤：单模光纤和多模光纤(模即Mode，这里指入射角)。单模光纤的纤芯直径很小，约为8~10μm，在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大，距离远，一般由激光作光源,多用于远程通信。多模光纤是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤，一般由二极管发光,多用于网络布线系统。与单模光纤相比，多模光纤的传输性能较差。
图10：光纤产品
3．3光纤传输
光纤的数据传输：由光发送机产生光束，将电信号转变为光信号，再把光信号导入光纤，在光纤的另一端由光接收机接收光纤上传输来的光信号，并将它转变成电信号，经解码后再处理。光纤的传输距离远、传输速度快，是局域网中传输介质的姣姣者。不过光纤的安装和连接需由专业技术人员完成。
图11：光纤收发器
光纤中传输的是光束，由于光束不受外界电磁干扰与影响，而且本身也不向外辐射信号，加上提供极宽的频带且功率损耗小，所以光纤具有传输距离长（多模光纤有2公里以上，单模光纤则有上百公里，如我们熟知的海底通讯光缆）、传输率高（可达数千Mbps）、保密性强（不会受到电子监听）等优点，适用于高速局域网，远距离的信息传输以及主干网连接。 虽然目前光纤费用昂贵，但是光纤到户（FTTH：Fiber To The Home）作为宽带接入的最终发展方向已是不可逆转，据报导，2007第一季度日本宽带用户数达2644万户，其中光纤宽带用户880万户，市场占有率挺进33%。香港特区政府有关部门2007年月11月公布的数据显示，香港光纤到户及光纤到楼加局域网的普及率已达到21.2%，超越韩国和日本，成为全球之冠。笔者跟大家一样，期待着有一天可以用上光纤。
宽带接入常用网络传输介质介绍
引言
据CNNIC第21届中国互联网络发展状况统计报告：网络音乐收听率居中国各项网络应用之首，半年内有86.6%的网民收听过网络音乐；而2007视频网站迅速兴趣，网络影视观看比例更是达到76.9%。随便着网络传输数据量的增加，对传输介质的要求也更苛刻。网络传输介质是连接网络上各个节点的物理通道。宽带接入网所使用的有线传输介质主要有：双绞线、同轴电缆和光纤。其中，双绞线是最常见的传输介质，它一般用于星形网络中，同轴电缆一般用于总线型网络，光缆一般用于主干网的连接。接下来让我们逐一了解下。 1双绞线（Twisted Pair）
1．1非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)
双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线最外层由绝缘材料包裹，为了降低信号干扰，内部每两根绝缘铜导线相互缠绕，名符其实。双绞线又可分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)两大类。
图1：五类非屏蔽双绞线与屏蔽双绞线对比
如上图所示，非屏蔽双绞线只有线缆外皮作为屏蔽层，而屏蔽式双绞线则具有一个金属甲套(sheath)，对电磁干扰EMI(Electromagnetic Interference)具有较强的抵抗能力。目前广泛使用的是非屏蔽双绞线，因为价格便宜，容易安装，性价比较高。细心的读者可能会发现图中的五类屏蔽双绞线多了根导线，这是一条金属铜导线，是接地用的，可以加强双绞线的数据传输和抗干扰能力。
1．2非屏蔽双绞线的标准
双绞线既可用于传输模拟信号，又可用于传输数字信号。美国的电气工业协会/电信工业协会（EIA/TIA）制定标准来评估非屏蔽双绞线，分为多个等级，每个等级的传输速率和应用环境不同，标准如下：
第一类线：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不用于数据传输。其数据传输速率可达4Mbps。
第二类线：传输频率为1MHz，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4Mbps规范令牌传递协议的旧的令牌网。
第三类线:指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆。该电缆的传输频率为16MHz,用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于10base-T。
第四类线:该类电缆的传输频率为20MHz,用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输，主要用于基于令牌的局域网和10base-T/100base-T。
第五类线:该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,传输频率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100base-T和10base-T网络，这就是我们最常用的双绞线。
超五类线：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值（ACR）和信噪比（Structural Return Loss）、更小的时延误差，性能得到很大提高。超5类线主要用于千兆位以太网（1000Mbps）。
六类线：该类电缆的传输频率为1MHz～250MHz，六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比（PS-ACR）应该有较大的余量，它提供2倍于超五类的带宽，最大速度可达到1 000 Mbps，能满足千兆位以太网需求。
另外，由欧州提出的标准七类线，为ISO7类/F级标准中最新的一种双绞线，它主要为了适应万兆位以太网技术的应用和发展。但它不再是一种非屏蔽双绞线了，而是一种屏蔽双绞线，所以它的传输频率至少可达500 MHz，是六类线和超六类线的2倍以上，传输速率可达10 Gbps。
1．3双绞线的使用
双绞线一般用于星型网的布线连接，两端安装有RJ-45头，就是我们经常说的“水晶头”。连接网卡与集线器，最大网线长度为100米，如果要加大网络的范围，在两段双绞线之间可安装中继器，最多可安装4个中继器，如安装4个中继器连5个网段，最大传输范围可达500米。
图2 ：RJ-45（水晶头）
传输数据时，双绞线使用的只有八根线芯中的4根，用于双向传输（全双工），根据连接两端的网络端口不同，会有直通线、交叉线及rollover三种，直通线主要用于不同的两个端口，比如网卡-交换机，交叉线用于连接相同的两个端口，如网卡-网卡，而rollover线主要被用于使用RJ45转换器连接交换机或者路由器的控制端口。
图3：直连线接法
图4：交叉线接法
2同轴电缆（Coaxial Cable）
2．1同轴电缆结构
同轴电缆以单根铜导线为内芯（电缆铜芯），外裹一层绝缘材料（绝缘层），外覆密集网状导体（铜网），最外面是一层保护性塑料（外绝缘层）。金属屏蔽层能将磁场反射回中心导体，同时也使中心导体免受外界干扰，故同轴电缆比双绞线具有更高的带宽和更好的噪声抑制特性。
图5：同轴电缆结构
2．2基带同轴电缆
广泛使用的同轴电缆有两种：一种为50Ω(指沿电缆导体各点的电磁电压对电流之比) 同轴电缆，用于数字信号的传输，即基带同轴电缆；另一种为75Ω同轴电缆，用于宽带模拟信号的传输，即宽带同轴电缆。而基带同轴电缆的主要类型有粗缆（RG-8）和细缆（RG-58）。
图6：同轴电缆，细缆（RG-58）
2．3同轴电缆应用
现在计算机局域网中一般都使用细缆组网。细缆一般用于总线型网络布线连接。利用T型BNC接口连接器连接BNC接口网卡，同轴电缆的两端需安装50Ω终端电阻器。细缆网络每段干线长度最大为185米，每段干线最多可接入30个用户。如要拓宽网络范围，则需要使用中继器，如采用4个中继器连接5个网段，使网络最大距离达到925米。细缆安装较容易，而且造价较低，但因受网络布线结构的限制，其日常维护不是很方便，一旦一个用户出故障，便会影响其他用户的正常工作。
图7：BNC-T型连接头
粗缆适用于较大局域网的网络干线，布线距离较长，可靠性较好。用户通常采用外部收发器与网络干线连接。粗缆局域网中每段长度可达500米，采用4个中继器连接5个网段后最大可达2500米。用粗缆组网如果直接与网卡相连，网卡必须带有AUI接口(15针D型接口)。用粗缆组建的局域网虽然各项性能较高，具有较大的传输距离，但是网络安装、维护等方面比较困难，且造价较高。
图8：AUI接口
目前，同轴电缆大量被光纤取代，但仍广泛应用于有线电视和某些局域网。 3光纤（Fiber）
3．1光缆结构
光纤一般都是使用石英玻璃制成，横截面积非常小，利用内部全反射原理来传导光束。光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为“光缆”。光缆(optical fiber cable)由光导纤维纤芯（光纤核心）、玻璃网层（内部敷层）和坚强的外壳组成（外部保护层）。
图9：光缆结构
3．2光纤分类
目前有两种光纤：单模光纤和多模光纤(模即Mode，这里指入射角)。单模光纤的纤芯直径很小，约为8~10μm，在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大，距离远，一般由激光作光源,多用于远程通信。多模光纤是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤，一般由二极管发光,多用于网络布线系统。与单模光纤相比，多模光纤的传输性能较差。
图10：光纤产品
3．3光纤传输
光纤的数据传输：由光发送机产生光束，将电信号转变为光信号，再把光信号导入光纤，在光纤的另一端由光接收机接收光纤上传输来的光信号，并将它转变成电信号，经解码后再处理。光纤的传输距离远、传输速度快，是局域网中传输介质的姣姣者。不过光纤的安装和连接需由专业技术人员完成。
图11：光纤收发器
光纤中传输的是光束，由于光束不受外界电磁干扰与影响，而且本身也不向外辐射信号，加上提供极宽的频带且功率损耗小，所以光纤具有传输距离长（多模光纤有2公里以上，单模光纤则有上百公里，如我们熟知的海底通讯光缆）、传输率高（可达数千Mbps）、保密性强（不会受到电子监听）等优点，适用于高速局域网，远距离的信息传输以及主干网连接。 虽然目前光纤费用昂贵，但是光纤到户（FTTH：Fiber To The Home）作为宽带接入的最终发展方向已是不可逆转，据报导，2007第一季度日本宽带用户数达2644万户，其中光纤宽带用户880万户，市场占有率挺进33%。香港特区政府有关部门2007年月11月公布的数据显示，香港光纤到户及光纤到楼加局域网的普及率已达到21.2%，超越韩国和日本，成为全球之冠。笔者跟大家一样，期待着有一天可以用上光纤。