第3章 互联传输介质

本章导读

在进行网络互联组网时，无论是在前期的规划设计中还是在网络组网的建设实施过程中，都必须涉及到使用通信传输线路去连接网络互联设备。网络通信中使用的通信传输线路即传输介质是我们在组网过程中必须重点考虑和研究的内容之一。

内容要点

在进行安全互联组网的设计和实施中，如何使用连接到各个网络设备上的通信介质是应该重点掌握的内容。详细介绍双绞线、同轴电缆、光缆等传输介质的各种性能、类型以及安装过程中应该注意的一些事项。

传输介质是指计算机网络中用来连接各个计算机和其他网络设备的物理媒体，主要是指用来连接各个通信处理设备的物理介质，它是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实际传送信息的载体。目前在计算机网络综合布线中常用的传输介质有两类：有线介质和无线介质。

有线介质包括：双绞线、同轴电缆、光纤等。

无线介质包括：无线电、微波、红外线、激光等。

3.1 双绞线

双绞线的英文名称为Twist-Pair。是综合布线工程中最常用的一种传输介质。把每两根绝缘的铜导线按一定密度相互绞在一起，使每一根导线在传输中辐射的电波被另一根导线上发出的电波抵消，用以降低信号干扰。双绞线如图3-1所示。

3.1.1 双绞线的用途及特点

双绞线（TP，Twisted Pairwire）是由按螺旋结构规则排列的两根、四根或八根绝缘铜线组成的一种铜缆，它们分别应用于不同场合。一对线就可以用来作为一条通信线路使用，各个线对按螺旋结构排列的目的是为了使各线对之间的电磁干扰最小。局域网中所使用的双绞线一般是由八根绝缘铜线组成的，其中每两根铜导线像螺旋一样扭在一起，以减小两根导线之间的分布电感，从而减少对外界的电磁辐射，增加抗外界电磁干扰的能力。

双绞线良好的抗干扰性不仅可以用来传输模拟信号，而且还可以用来传输数字信号。如果应用于信号传输速率较低场合，通信距离一般可达几千米至十几千米，若距离太长则可以通过增加信号放大器（对于模拟传输）或中继器（对于数字传输）来达到传输要求。一般，双绞线用做远程中继线时，最大距离可达15 km，而用于10M～100 Mbps局域网进行数据传输时，计算机或终端与集线器或交换机的最大距离为100 M，一旦超过这个距离，传输性能将会大打折扣，甚至造成网络传输中断。

为了进一步提高双绞线的抗干扰能力，生产厂商在双绞线的外面再加入一层用金属丝编织成的屏蔽层，这就是屏蔽双绞线（STP），如图3-2所示。

没有这层屏蔽层的则称为非屏蔽双绞线（UTP）。市场上最常见的即是这类非屏蔽双绞线，如图3-3所示。

采用双绞线网络的带宽取决于所用导线的质量、长度及传输技术。只要精心选择和安装双绞线，可以在有限距离内达到双绞线所能传输的最大极限值，并且能保证可靠传输。当距离很短且采用特殊的传输技术时，传输速率甚至能达到1000 Mbps。

3.1.2 双绞线的品种

1991年，国际电子工作协会（EIA）和电信工作协会（TIA）联合发布了一个EIA/TIA-568标准，即“商用建筑物电信布线标准”。这个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有关规格、使用标准等内容。

随着局域网上数据传输速率的不断提高，EIA/TIA在1995年将布线标准更新为EIA/TIA-568A，此标准将双绞线电缆分为5类（从1类到5类），其中，计算机网络布线主要使用第3、4、5类。

● 第3类双绞线：该类电缆的传输特性最高规格为16MHz，主要用于语音传输和最高传输速率为10Mbps的数据传输。

● 第4类双绞线：该类电缆的传输特性最高规格为20MHz，主要用于语音传输和最高传输速率为16Mbps的数据传输。

● 第5类双绞线：该类电缆的传输特性最高规格为100MHz，主要用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输。第5类双绞线在外皮上标有“CAT5”字样，如图3-4所示。

双绞线究竟能够传送多高的速率还与数字信号的编码有很大的关系，目前部分千兆网技术就是基于对超5类线中信号传输编码方法的改进而达到的。

超5类双绞线与5类双绞线结构上基本相同，但通过对有关性能的测试表明，其性能大大超过5类线，衰减更小，串扰更少，同时具有更高的衰减与串扰的比值和信噪比，更小的时延误差，性能得到很大提高。超5类线在双绞线外皮标有“CAT 5E”字样，如图3-5所示。

当前，EIA/TIA标准还在不断地被修订，以满足现代科学技术的发展。如今6类线标准草案已经问世，6类线开始逐步用于各种应用要求较高的场合。6类线在双绞线外皮标有“CAT 6”字样，如图3-6所示。

3.1.3 双绞线的分类

按有无屏蔽层划分

按照线内是否有金属屏蔽层划分，双绞线可分为屏蔽双绞线（STP）与非屏蔽双绞线（UTP）。屏蔽双绞线如图3-2所示。非屏蔽双绞线如图3-3所示。

注意，屏蔽只有在整条电缆均有屏蔽装置，并且两端正确接地的情况下才起作用。所以，要求整个网络系统全部是屏蔽器件，包括电缆、插座、水晶头和配线架等，同时建筑物也要有良好的接地系统。事实上，在实际施工时，很难全部可靠接地，从而使屏蔽层本身成为最大的干扰源，导致屏蔽双绞线的性能有时甚至还不如非屏蔽双绞线。一般在电磁干扰非常恶劣的环境下才会使用屏蔽双绞线。

按照电气性能划分

按照电气性能的不同，将双绞线分为7类。使用最多的是超5类和6类非屏蔽双绞线。它们可以轻松提供高达155 Mbps的通信带宽，并拥有升级至千兆的带宽潜力。因此，它们一度成为廉价水平布线的首选线缆。超5类屏蔽双绞线如图3-7所示。

6类非屏蔽双绞线在外形上、结构上与超5类双绞线区别较大，6类非屏蔽双绞线增加了绝缘的十字骨架，将双绞线的4个线对分别置于十字骨架的4个凹槽内，而且电缆的直径也更粗。6类非屏蔽双绞线如图3-8所示。

如果需要完美实现1000 Mbps的传输速率，或者希望为将来存储更多的升级潜力，在资金允许的条件下，首选6类非屏蔽双绞线将是十分明智的。

3.1.4 双绞线跳线的制作方法

制作双绞线有时也称为制作跳线，双绞线跳线是指双绞线两端各接有一个水晶头，用于计算机与集线器（交换机）连接、集线器（交换机）之间连接、集线器（交换机）与路由器之间连接、计算机之间连接、计算机与信息插座之间连接的一根网线。

需要的工具及材料有：压线钳、剥线刀、偏口钳、RJ-45水晶头、双绞线、护套等。

制作工具及材料

① RJ-45压线钳。利用普通RJ-45压线钳，可完成剪断、剥皮、压制水晶头等操作，如图3-9所示。

利用高级RJ-45压线钳，如图3-10所示，可完成压制水晶头操作，但无法完成剪断双绞线和剥皮操作，此时需要再附加另外的剥线刀与偏口钳工具。（注：高级压线钳所制作的线材比普通压线钳制作的线材成功率高，电气性能好。）

② 剥线刀。它的主要功能是剥掉8根双绞线外部的绝缘层，在剥皮时不仅比普通压线钳快，而且相对安全，一般不会损伤到铜导线外的绝缘层，如图3-11所示。

③ 偏口钳。它的作用是用来剪取长度适当的双绞线和剪齐线头，如图3-12所示。

④ RJ-45接头。它的作用类似于电源线中的插头，不同的是，每条网线的两端各需要一个RJ-45头，而并非像电源线插头一般只需在一端有一个插头即可。一条跳线的两端均需要有一个RJ-45水晶头，所以，每条跳线需要两个水晶头。制作N条跳线则需要N×2个RJ-45水晶头，如图3-13所示。

RJ-45头质量的优劣不仅是网线是否能够制作成功的关键之一，也在很大程度上影响着网络的传输速率，因此在选择时应该注意选择优质品牌产品，如AMP产品。

⑤ 护套。用以保护水晶头的一种塑料胶套，当在一根双绞线线缆两端使用同一色护套时可作为区分、识别该根线缆的标志，如图3-14所示。

当网络中的跳线较多，尤其是从配线架连接到交换机的网线较多时，一般都用扎带成束地捆扎到一起，若在没有标记的情况下，根本无法判断每根跳线所连接的是哪个端口。此时，可用各种颜色的护套来作为标记，以便于日后的线缆配对、网络管理和故障判断。

制作标准与步骤

在制作双绞线跳线时，根据8条不同颜色的双绞线缆分布在RJ45头的位置不同，所遵循的标准也不同。“EIA电子工业协会”和“TIA电信工业协会”要求在制作时分别遵循EIA/TIA T568A标准和EIA/TIA T568B标准，在进行网络布线时，可采用上述两种标准中的任何一种。一旦确定，则要求所有的布线设备及布线施工均采用同种标准，不得交叉使用两种标准去进行不同区域的布线施工，以免引起不必要的混淆。

EIA/TIA T568A标准：双绞线根据颜色从左到右依次为

1-白绿 2-绿 3-白橙 4-蓝 5-白蓝 6-橙 7-白棕 8-棕 记忆口诀为

绿白 绿 橙白 蓝 蓝白 橙 棕白 棕

EIA/TIA T568B标准：双绞线根据颜色从左到右依次为

1-白橙 2-橙 3-白绿 4-蓝 5-白蓝 6-绿 7-白棕 8-棕 记忆口诀为

橙白 橙 绿白 蓝 蓝白 绿 棕白 棕

开始制作时，首先将RJ-45水晶头有塑料弹簧片的那面向下，有针脚的那面向上，使有针脚的一端指向远离自己的方向，有方形孔的一端对着自己。此时，将最左边定为第一脚，按此顺序向右，最右边定为第八脚。制作步骤如下。

① 使用压线钳或偏口钳剪断双绞线，在剪取双绞线时，应当比实际需要稍放长一些，因为一旦第一次压制不成功时，可以剪掉一小段后重新再做。另外，适当预留相应长度可以保证以后计算机做位移不大的变动时，仍然可以使用此段线缆。

② 将护套或线标套入双绞线，以标记该跳线，为以后的管理提供便利。若无护套，建议使用两条长度为3 cm的不干胶贴纸或白色胶布裹绕双绞线两端，并在上面做上相应字符标记。

③ 将双绞线（长度一般不超过2.5 cm）放入压线钳或剥线刀工具圆口处，用手转动工具轻轻旋转一周，双绞线绝缘外皮即被割开，去除此小段被割开的绝缘外皮，即剥去双绞线外皮。

④ 将露出的4个线对拆开、理顺、捋直，并按EIA/TIA T568A或B标准顺序排列好线对。（注：此步必须仔细，分清颜色，按A或B标准从左至右顺序排列线对）

⑤ 将线尽量拉直、压平、挤紧、理顺，各线之间不相互叠压，然后用偏口钳或压线钳剪齐线头。一般将去掉绝缘外皮的那小段线缆长度保留在1.4 cm最好。如该段留得过长，会由于线对不再互绞而增加串扰，同时会导致水晶头不能压住绝缘外皮而影响电缆从水晶头中脱出。

⑥ 左手拿好剪齐理顺的双绞线，右手拿着水晶头，使水晶头弹片向下，开口处朝向自己，将8条导线缓缓用力插入线槽，一直插到线槽的顶端。是否到达顶端，可从水晶头的两个侧面和顶端观察。

⑦ 确认所有导线都插到位后，最后再检查一遍线序是否正确，准确无误后，将水晶头放到压线钳夹槽后，用力握紧压线钳，使水晶头上突出在外面的针脚全部压入水晶头内，针脚卡紧双绞线导线。

⑧ 按相同方法，将双绞线的另一端压制上水晶头，一条跳线即告完成，可以投入使用。假如两头均遵循的是T568A或T568B标准做法，则这条跳线为直通线，如图3-15所示。

若一头采用T568A标准，另一头制作采用T568B标准，则这条跳线为交叉线，如图3-16所示。这两种跳线分别应用于不同场合，不能混用。

3.1.5 双绞线跳线的测试

对于小型网络或者对传输速率要求不高的网络而言，只需对网络布线的连通性测试即可，检验4对线的连通性，以确认被测电缆的线序正确与否，并识别开路、短路、跨接或错误连线。通常使用电缆测试仪进行检测，如图3-17所示。

测试时将双绞线两端的水晶头分别插入主测试仪和远程测试端的RJ-45端口上，将开关拨至“ON”（S为慢速挡），主机指示灯从1至8逐个顺序闪亮。

若连接不正常，指示灯会按下述情况显示：

① 当有一根导线断路，则主测试仪和远程测试端对应线号的灯都不亮。

② 当有几条导线断路，则相对应的几条线号的指示灯都不亮，当导线少于2根线联通时，灯都不亮。

③ 当两头网线乱序，则与主测试仪端连通的远程测试端的线号灯亮。

④ 当导线有2根短路时，则主测试器显示不变，而远程测试端显示短路的两根线灯都亮。若有3根以上（含3根）线短路时，则所有短路的几条线对应的灯都不亮。

⑤ 如果出现红灯或黄灯，说明存在接触不良等现象，此时最好先用压线钳再压制两端水晶头后又试。如果故障依旧存在，就得检查芯线的排列顺序是否正确或线头不齐导致水晶头针脚无法压入线缆中。

提示：如测试的线缆为直通线缆，测试仪上的8个指示灯应依次对应闪烁。如线缆为交叉线缆，其中一侧同样是依次闪烁，而另一侧则会按3、6、1、4、5、2、7、8的顺序闪烁。即除了4、5、7、8两侧对应闪烁外，一侧的1对应另一侧的3闪烁，2对应6闪烁，3对应1闪烁，6对应2闪烁。如果芯线顺序一样，但测试仪仍显示红色灯或黄色灯，则表明其中肯定存在对应芯线接触不好的情况，此时就需要重做水晶头了。

网卡、RJ-45头、RJ-45插座各线号的用途定义如表3-1所示，可以看出，第4、5、7、8线序并未用于信号传输，而是为与此相扭接的线号做屏蔽用。

3.1.6 端接双绞线配线架

端接工具和材料

端接配线架时，所需材料为配线架、理线器和标签，如图3-18所示。

其中，配线架用于终结双绞线，为双绞线与其他设备的连接提供接口，使综合布线系统变得更加美观且易于管理。前面板用于连接集线设备，后面板用于连接从信息插座（如图3-19所示）或其他配线架延伸过来的双绞线。理线器用于将双绞线整理整齐，使之井然有序。标签纸用于标志每个端口所连接信息插座的位置。另外，使用尼龙扎带可以将配线架上的双绞线整理和固定成束，以保护线缆不被拉扯、弄乱。

端接配线架时，所需工具为剥线刀、偏口钳和打线工具。打线工具有普通与专用之分，普通打线工具工作效率相对较低，专用打线工具相对效率较高，在条件允许的情况下，尽量选用专用打线工具，如图3-20所示。

端接步骤

① 将附送的金属支架安装在配线架上，用于支撑和理顺双绞线电缆。

② 利用偏口钳或尖嘴钳将线缆剪至合适的长度，并用剥线刀剥除双绞线的绝缘层包皮。

③ 依据所执行的标准（一定要与信息模块执行完全相同的标准），依照配线架上的色标，将双绞线的4对线按照正确的颜色按顺序一一分开。（注：不要将线对拆开。）

④ 根据配线架上所指示的颜色，分别将导线一一置入信息插座线槽，如图3-21所示。完成4个线对全部置入线槽工作。

⑤ 利用打线工具端接配线架与双绞线。操作时，一定要使刀口向着外侧，这样才能将多余的电缆切断，重复操作，完成其他双绞线的端接。

⑥ 理顺线缆，并利用尼龙扎带将双绞线与理线器固定在一起，然后成束地固定在机柜上，最后，剪去扎带多余的部分。

在实际应用中，也可以打好配线架，然后再将配线架安装到机柜中。最后，将理线器固定在机柜正面，并利用跳线将配线架与交换机连接在一起。