network design 第七章物理网络设计

Network Design第七章物理网络设计

中国科学技术大学网络学院李艺[email protected]

NETWORK DESIGN 7- 2

第一章概述第二章用户需求分析第三章现有网络分析第四章逻辑网络设计第五章网络设备选择第六章 WAN 接入设计第七章网络介质设计第八章网络设计案例

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7.1 结构化布线概述7.2 铜质线缆7.3 光缆7.4 无线介质7.5 编写物理设计文档

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7.1 结构化布线概述今天，办公大楼的建设是计算机技术、网络技术、控制技术、有线电视技术、通信技术等高新技术发展的必然结果，它已成为信息网络中的主要站点。我们形象地称之为智能大厦。智能大厦是由结构化布线系统与各个功能控制系统组成，它包括 :中央计算机控制系统、楼宇控制系统、办公自动化系统、通信系统、消防系统、保安系统。结构化布线系统是智能大厦传送信息的神经中枢。布线系统的对象是建筑物或楼宇内的传输网络，以使语音和数据通信设备、交换设备和其他信息管理系统彼此相连、并使这些设备与外部通信网络连接。

学习目标熟悉结构化布线各个子系统；描述智能化大厦网络入口和用户平台的主要连接；熟悉基于网络标准网络布线的缺点。

关键知识点：办公楼布线属于建筑物布线。

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结构化布线系统（ SCS ）结构化布线系统（ Structured Cabling System ）是使用一套标准

的组网器件，按标准的连接方法实现的网络布线系统。布线系统的对象是建筑物或楼宇内的传输网络。

组成部件：传输介质、线路管理硬件、连接器、插座、插头、适配器、传输电子线路、电气保护设施等。

分为六个子系统：大厦的网络入口；设备室；垂直主干；配线间；水平布线；工作区。

结构化布线子系统

大厦网络出口

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大厦的网络入口智能大厦总有一个出入口为所有的线缆提供出入。这些线缆包括电话线、数据干线和视频线。出入口往往和其他设备共用一个设备间。出入口中交叉连接的设备通常是为所有的线缆提供便利终端的作用。 EIA/TIA-568-A 定义的入楼设备规定为大楼的布线与外界的接口处。通常是由光缆和相应的设备组成，常见的的类型有架空缆线、直埋缆线、地下管道缆线，或三种任意结合情况。

有两种类型的交叉连接设备：连接模块和配线板。入楼连接设备包括 : 大楼入口处输入点、与输入点相连的干线电缆楼内部分。

到WAN或其它大楼

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配线柜

连接模块

插座

配线间子系统水平布线子系统工作区子系统

交叉连接设备

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设备间子系统设备间的作用是将建筑内的通信系统和布线系统的机械终端放置在

一起。实际实施中通常把电话设备或数据网络设备放置在设备间内。设备间由交连、互联和 I/O 组成，为连接其它子系统提供手段 , 是

连接垂直干线子系统和水平干线子系统的设备。设备：配线架、交换机、路由器、机柜、稳压电源、 UPS 。

设计时注意：配线架的配线对数可由管理的信息点数决定；利用配线架跳线功能，使布线系统实现灵活；配线架一般由光配线盒和铜配线架组成；管理间子系统应有足够的空间放置配线架和网络设备；有交换机器的地方要配有专用稳压电源、 UPS ；保持一定的温度和湿度，保养好设备；设备间必须具有防雷击接地、电源接地、防静电接地。

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有关设备间的技术要求：将设备间安排在电梯附近，以便装运笨重的设备；室温应保持在 18℃至 27℃ 之间，相对湿度保持在 30%--55% ；保持室内无尘或少尘，通风良好，亮度至少达 30英尺 --烛光；安装合适的消防系统 ( 如采用湿型消防系统，不要把喷头直接对准电

气设备 ) ；使用防火门，至少能耐火 1小时的防火墙和阻燃漆；提供合适的门锁，至少要有一扇窗口留作安全出口；尽量远离存放危险物品的场所；设备间的高度应至少为 2.55 米高度的无障碍空间，门的大小至少为高

2.1m×宽 0.9m ，地板负重能力至少应为 500kg/ 平方米。另外对于K.I.S.S 系统的要求，应在配线间安装布线硬体的墙壁上覆盖涂有阻燃漆的 3 / 4 英寸 ( 合 1.9cm ) 的木板。

设备间的大小完全取决于安装的电气设备的空间要求。在设备间尽量将设备柜放在靠近走线口的位置，在柜子上方应装有通风口用于设备通风。

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设备间中的主配线室，主要容纳电缆、连接器和相关支撑硬件，它把公共系统设备的各种不同设备互连起来。该子系统将中继线交叉连接处和布线交叉处与公共系统设备连接起来。数据系统主配线间靠近楼梯，机柜为 19英寸 35单元 B 型， 1.8米 *0.6米*0.6米，前后双开门，管理配线架及网络产品。数据跳线用五类双绞线。在数据系统配线间内应至少留有二个为本系统专用的，符合一般办公室照明要求的 220V 电压，电流 10A单相三级电源插座。此线路不应与其他大型设备并联，并且最好先连接到 UPS ，以确保对网络设备的供电。


垂直主干子系统主干电缆是通常指的是垂直线缆，连接入口设备、设备间的设备。一般使用光缆或大对数的非屏蔽双绞线。它也提供建筑物垂直干线的路由。设计时注意：

垂直干线子系统一般选用光缆，以提高传输速率；光缆可选用多模的（室外远距离的），也可以是单模（室内）垂直干线电缆的拐弯处，不要直角拐弯，应有相当的弧度，以防光缆受损；垂直干线电缆要防遭破坏措施，如埋设路面下时，要防止挖路、修路对电缆造成危害，架空电缆要防止雷击；确定每层楼的干线要求和防雷设施；满足整幢大楼干线要求和防雷击的设施。


水平布线子系统水平布线是综合布线结构的一部分，它从工作区的信息插座延伸

到管理区，包括工作区的管理区、水平电缆的端接跳线架。下图示出了典型的从一个星型拓扑结构的通信间中跨出的水平电缆结构。水平电缆包括以下内容：

从配线架到工作区的电缆；电信插座；终端电缆；接插线；最大转接点

配线架及LAN设备

水平布线

星型拓扑的水平布线结构


设计时要注意：水平干线用线一般为双绞线，长度不超过 90M 。走线必须走线槽或天花板吊顶内布线，尽量不走地面线槽。

水平布线最大距离图示如下：

3 米90米

6 米 HUB3 米

3 米

90米

90米

100米


工作区子系统它是指从工作区至设备间子系统的配线架。拓扑结构一般为星型。它总在同一楼层层面上，仅与信息插座、管理间连接。工作区系统的设计时要注意：

从 RJ45 插座到设备间的连线用双绞线，一般不超过 5M 。 RJ45 插座须安装在墙壁上或不宜碰到的地方。插座和插头（与双绞线）不要接错线头。 RJ45 埋入式信息插座与其旁边电源插座应保持 30cm至

150cm 的距离，信息插座和电源插座的低边沿线距地板水平面30cm （与电源插座保持同一高度）。


结构化布线分析特点

兼容性：布线与应用系统无关、完全独立。开放性：符合多种国际标准，设备产品协议都支持。灵活性：模块化设计，配线架管理。可靠性：高品质的材料和组合压接接线，点到点端接。先进性：采用光纤和双绞线布线。经济性：一次性投资，长期受益，维护费用低，使整体投资达到最少。


结构化布线的经济分析传统布线结构化综合布线

方案设计各个系统独立进行设计，线路上存在着过多的牵制，需要多次进行图纸汇总才能得到一个妥协的方案，设计周期长。

将各个系统综合考虑，设计思路简洁，并可以根据用户的需要方便灵活地变更设计方案，节省大量时间。

传输介质不同的系统采用不同的传输介质：电话系统采用专用的电话线，电脑系统采用同轴电缆，两者不能互用

采用统一的传输介质：全部采用双绞线传输，电话线、电脑线可以互用

灵活性开放性

系统相互独立，用户极不方便；设备的改变或移动会导致整个布线系统变化；难于维护管理

1. 管理灵活2. 设备改变、移动，只需变更跳线3.减少了管理人员数量

扩展性1. 计算机和通讯技术的飞速发展，使现在的布线难以满足以后的需求。2.很难扩展，需要重新施工

1.在 15-20年内充分适应计算机及通讯技术的发展2. 设计时为用户预留了扩展余地，保护了用户的前期投资

施工各个系统独立施工，施工周期长造成人员、材料及时间上的浪费

1. 各个系统统一施工，周期短，节省大量时间及人力、物力


价格对比结构化布线的费用低于网络基础结构整个费用的十分之一；结构化布线系统的使用寿命在十六年以上，在计算机资产中结

构化布线系统的寿命居第二位 (居第一位的是建筑物的墙壁 ); 一开始就安装正确的结构化布线基础设施的费用是相对较低的。

一次投资

二次投资一次投资二次投资非结构化布线结构化布线


性能价格比的对比结构化布线的性能价格比是极高的，从技术与灵活性角度看，主要表现在以下几方面：

采用结构化布线后，只需将电话或终端插入早已敷设在墙壁上的标准插座，然后在同层的弱电井配线间隔的跳线架做相应跳接线操作，就可解决用户的需求。当需要把计算机设备从一个房间搬迁到另一层的房间时，或者在一个房间中增加其它新的计算机设备时，同样只要在原插口作简单的分线处理，然后在同层配线间和总设备间做跳线操作，而不需要重新布线。如果采用光纤、超五类混合的结构化布线方式，可以解决诸如三维多媒体的传输和用户对 ISDN、 ATM 的需求。


从下图可以看到，随着时间的推移，结构化布线的曲线是上升的，非结构化布线的曲线是下降的。这样形成一个剪刀差，时间越长，两种布线方式的性能价格比的差距越大。由于结构化布线是将原来相互独立、互不兼容的若干种布线，集中成为一套完整的布线体系，统一设计，统一施工，可省去大量的重复劳动和设备占用。

非结构化布线

结构化布线

时间

性能价格比

结构化布线与非结构化布线性能价格比


7.2 铜质线缆信号传输问题和传输特性

铜质线缆的传输信号的质量会受到铜导体特性的影响。比如：电噪音串音衰减电容直流电阻阻抗连续性和极性线缆长度

所有的线缆安装应该被测试，以保证它们的每个特性都满足相关标准，以保证通信质量。


电噪声在 LAN 铜质电缆附近的电磁运动，会扭曲 LAN 中传输的正常信

号。这是因为导体或设备电压的剧烈变化，会在它的周围产生电磁场。当改变的电磁场通过另一导体时，会引起导体中电压的改变 ,从而引起信号的扭曲和噪音。

无线电波也能引起噪声，因为任何长度的线缆都象一个天线。这种设备和信号与另一个设备和信号相干扰的特性叫做电磁干扰 (EMI) ，或无线电频率干扰（ RFI ）。噪声单位一般用毫伏 (mV) 或分贝微伏（ dBmV ）。它通常是按低频、中频和高频分类。

噪声的来源有荧光灯、调光器、交流电、对讲机、计算机、复印机、打印机、医疗设备、收音机、电视机、马达、电焊机等。

网络铜质导线设计、安装的原则是它们应远离噪声源。


串音（ Cross-talk ）串音 (也叫串扰 ) ，是一种特殊的噪音，它是由于附近缆线里的电

压波动引起的电信号的改变。在打电话时，我们有时能够察觉串音的存在，就象有人在隔壁房间讲话一样。在数据线中，串音会被作为错误检测出来。串音分为近端串扰 (NEXT) 、远端串扰（ FEXT ）以及综合串扰。

NEXT： (Near End Cross-talk) ：近端串扰，电信号在线缆及连接器上传送时，在导体周围产生一个电磁场，它辐射到相邻线对上，就会对其信号传输造成不良干扰。近端串扰表征了这种干扰对同在近端的传送线对与接收线对所造成的影响。


PSNEXT（ Power Sum Cross-talk ）：综合近端串扰表明四对线缆中三对线缆传输信号时对另一对在近端所造成的影响。


ELFEXT（ Equal Level Far End Cross-talk ）：平衡等级远端串扰是传送端的干扰信号对相邻线对在远端所造成的影响。

PSELFEXT（ Power sum ELFEXT ）：综合平衡等级远端串扰表明三对线缆处于通信状态时，对另一对线缆在远端所造成的干扰。


Delay Skew ：传输时延差是不同线对的传输时延的差值，以传输时延的最小值为基准点，其余线对的时延与之的差值即为传输时延差。

Channel、 Link ：信道（ Channel ）是从发送输出端到接收输入端之间传送信息的通道。结构化布线系统中的有线信道和链路如下图示，下图可看出信道不包括两端设备。

楼层配线设备TD C C C

信道链路

工作区线缆

信道与链路（注： D 为设备， T 为终端。）


Power Sum 综合影响示意图

1000Mb/s 1000Mb/s


衰减 (Attenuation)

衰减是指信号强度的减弱。接收端接收到的信号能量一定会比发送端发送的信号能量小。经过衰减的信号能量与干扰信号相当，就无法分辨原先所传送的信号。通常发生在信号通过传输介质时。有两个主要的衰减源，它们用分贝来计算：

线缆的电气特性，尤其是电阻；在线缆相互连接、终止、破裂处插入的编码可能发生传输丢失。

衰减量与传输介质的长度成正比。安装好传输介质后，必须检测线缆的衰减程度。

仔细的连接线缆可减少衰减，因此选用高品质的连接器是设减少衰减的措施。


ACR（ Attenuation to cross-talk ratio ）：衰减串扰比是在某一频率上测得的串扰与衰减的比值。 ACR 为负值，则说明噪音的强度高于所传送的信号强度。

PSACR（ Power Sum Attenuation to Cross-talk Ratio ）：综合衰减串扰比反映了三对线同时进行信号传输时对另一对线所造成的综合影响。

Return Loss ：回程损耗。电信号在遇到端接点阻抗不匹配时，部分能量会反射回传送端。


电容（ capacitance ）由于电容的存在，线缆会积累不应有的电能量。不合适的安装方法

可能会扭曲、拉伸线缆，引起线缆局部电容增加。精心地安装线缆可避免对它的损坏。

直流电阻直流电阻反映导体阻碍电流流动的性质，电阻值随电缆的长度的增

加而增加。选用的线缆应提供对直流电阻的检测值，并保证其电阻值符合要求。

阻抗阻抗是指倒替对电流整个的阻碍（包括电容和电阻）。它的值对各

种电缆是不变的。但电缆连接时，不管是利用连接模块、配线架、还是设备相连，阻抗值就会改变。

线缆的阻抗值必须与所接的网卡的阻抗值相匹配，也要与选定的其他网络设备的阻抗值想匹配。否则，信号会从连接点反射回来而扭曲传输的信号。


可持续性和极性可持续性和级性是指要在连接模块和模块板上正确地连接每根线

。可持续性意味着所有必要的连接都已经实现，电流形成回路。级性意味着连接允许电流沿着正确的方向流动。

错误的连线、级性相反的连接，都会导致连接的失败。线缆长度（ Length ）

弯曲地敷设线缆，会使长度大大增加，其信号衰减程度和延迟大大增加，直流阻抗也会增加。可以用“时域反射计， TDR”来测量铜质线缆的长度，也能确定阻抗是否匹配。影响长度测试的重要因素是 NVP值，即“信号在电缆中传输的速度与真空中光速的百分比”的意思。

为达到实际长度的精确测试，该值需要在测试前取一段该批线缆的实际丈量长度样板对测试仪器进行校正，该样板长度一般为 25米。经过事先校正过的现场测试，其链路长度比较接近于实际的线缆外观尺寸。

NVP = 信号在电线中的传播速度

光在真空中的传播速度 100%


限制噪声和串扰的方法在线缆设计中，有两种方法来限制噪声和串扰：

屏蔽：把传输导体用另一导体包裹起来，以保证内部导体不受外部磁场的干扰，也避免内部导体成为“天线”而干扰其他导体。

抵消：将两根导体绞在一起，使彼此的磁场相互抵消。绞在一起的两根线缆受到其它电磁干扰的影响相同。


网络传输介质的选择选择介质考虑的因素：

数据传输速度；在某网络拓扑结构中的使用；距离要求；电缆和电缆组件的成本；要求的其他网络设备；可防止外界干扰；安装的灵活性和方便性；升级选择。


线缆安装准则安装放线应留有足够的多余长度，以备将来使用；聘请有施工经验的专业人员安装；露天放置的线缆应用压力通风型的线缆；不能将线缆的外部塑料层剥掉，否则会导致串扰；不要将绞在一起的线缆分开，否则会导致串扰；线缆质量不能降低；尽可能让数据线垂直通过电力线；线缆末端尽可能接地，以防止噪音干扰；保证每个系统都有良好的接地，有过压保险和照明保护，以及

UPS 。


传输频率与传输速率的区别线缆的频带带宽 (MHZ) ：表示的是单位时间内线路中的信号振荡的

次数，是一个表征频率的物理量。线缆上传输的数据速率 (Mbps) ：表示的是单位时间内线路中传输

的二进制位的数量，是一个表征速率的物理量。传输频率表示传输介质提供的信息传输的基本带宽，带宽取

决于所用导线的质量、每一根导线的精确长度及传输技术。传输频率表征了器件或介质对信息进行传输的带宽，衡量器件或介质传输性能时，可以采用采用带宽。下表直观地体现了传输频率与传输速率的区别：

传输频率与传输速率3类 UTP 4类 UTP 5类 UTP 超 5类 UTP

传输频率 MHXZ 16 20 100 200 600

传输速率 Mbps 10 16 155 100 *


同轴电缆早期的网络常使用同轴电缆，它具有屏蔽好、带宽高和衰减低及安装方便的优点。它用一条导体线传输信号，导体周围裹一层绝体和一层同心的屏蔽网，屏蔽层和内部导体共轴。同轴电缆的带宽取决于电缆长度。线缆可以使用中继器加长网络。

分类基带同轴电缆：有粗缆和细缆之分。它们以铜线为芯，外包一层用密织的网状导体环绕的绝缘材料。网状导体外又覆盖一层保护性材料。用于数字传输。

特性：（ 1 ）高带宽；（ 2 ）极好的噪声抑制。

宽带同轴电缆：使用有线电视电缆（ CATV ）进行模拟信号传输的同轴电缆系统。宽带系统与基带系统的主要区别是覆盖的区域不同。


特性

主要电气参数：⑴ 特性阻抗；⑵ 衰减；⑶ 传播速度；⑷ 直流回路电阻。主要物理参数：⑴ 中心导体直径；⑵ 屏蔽层的内外径；⑶ 外部隔离材料的材质；⑷ 最小弯曲半径。


常用的同轴电缆型号参见下表。

常见同轴缆线类型局域网类型 RG 编号中心标号阻抗 (欧姆 ) 导体芯

10 Broad 36 (CATV缆 ) RG-6/U 18AWG 75 单芯10 Base 5 ( 以太网粗缆 ) RG-8/U 10AWG 50 单芯10 Base 2 ( 以太网细缆 ) RG-58C/U 20AWG 50 单芯IBM 3270 网、 ARC 网 RG-62/U 22AWG 93 单芯


以太网同轴细缆细同轴电缆：中心有一个铜的或敷铜箔膜的铝导线，中轴上包围着一层绝缘泡沫材料。

型号：10Base2 ：“ 10”代表了它的数据传输速度为 10Mbps ，“ Base”代表了它使用基带传输，“ 2”代表了最大段长度为 185 （粗略为 200 ）米。

硬件配置布线硬件：网络接口适配器（ BNC 以太网卡， PCMCIA卡等）；BNC-T 型连接头；终端匹配电阻（ 50殴）电缆系统 : 细缆 (RG-58 A/U) （ 5 毫米， 50欧姆）

BNC 连接器插头（安装在两端）BNC桶型连接器（连接两段细缆）BNC 终端匹配器（ 50欧姆）中继器


细缆以太网的连接图

两端被终结的简单以太网总线网络细缆网的 5-4-3 规则： 5 个网络分段， 4 个中继器和 3 个组装分段

使用中继器（集线器）来扩展以太网 LAN


技术参数最大的干线段长度 :185米；最大网络干线电缆长度 :925米；每条干线段支持的最大结点数 :30 ； BNC-T 型连接器之间的最小距离 :0.5米。

特点容易安装；造价较低；抗干扰能力强；维护和扩展困难；断点多，可靠性差。

网络实施时的注意事项不应绞结；弯角半径应大于 20cm ；各工作站点间的距离应大 0.5米；接头安装要牢靠，防止信号短路；走线在电缆槽内，防止电缆损坏；铺设时，不可用力拉扯，防止拉断；两端一定要安装终端器，一个要接地；一般不可在室外，在室外的加装套管。


以太网同轴粗缆同轴粗缆：中心为铜导体或敷铜箔膜的铝导体。

型号： 10 Base 5 中，“ 10””代表 10Mbps 的吞吐量，“ Base”代表是基带传输，“ 5”代表了粗缆网的电缆最大网段长度为 500米。

硬件配置硬件设备：网络接口适配器（ AUI 接口的以太网卡、 PCMCIA卡）；收发器(Transceiver) （以太网 (IEEE802.3) 类型）；收发器电缆（ AUI 电缆）电缆系统：

粗缆 (RG-11 A/U) ：（ 10毫米， 50欧姆）N- 系列连接器插头：（安装在两端）N- 系列桶型连接器：（连接两段）N- 系列终端匹配器：（ 50欧姆）中继器：（干线段的长度不超过 500米）


粗缆结构

粗缆主干，其中连接了收发器和电缆


粗缆 5-4-3 规则 5 个主干网络分段， 4 个中继器， 3 个分段


主要技术参数：最大干线段长度： 500米。最大网络干线电缆长度： 2500米。每条干线段支持的最大结点数： 100 。收发器之间最小距离： 2.5米。收发器电缆的最大长度： 50米。

主要特点：可靠性高，抗干扰能力强；地理覆盖范围大，最长距离可达 2500米；安装、维护和扩展困难；造价高。

实施时应注意的问题自然平直铺设；弯角半径应大于 30厘米；各工作站点间的距离应大于 2.5米；接头要牢靠，防止信号短路；走线在电缆槽内，防止电缆损坏；拉线时不可用力过猛，防止扭曲；可用连结器，总长度不可大于 500米，一定要安装终端匹配电阻，一个接地；可安装在室外，要防护措施。


双绞线双绞线是布线工程中最常用的传输介质。它由相互按一定扭距绞合在

一起的类似于电话线的传输媒体，每根线加绝缘层并有色标来标记，成对线的扭绞旨在使电磁辐射和外部电磁干扰减到最小。

分类按是否有屏蔽层来分，有如下两种类型：

屏蔽双绞线 (STP: Shielded Twisted Pair ) ；非屏蔽双绞线 (UTP: Unshielded Twisted Pair ) 。


按 EIA/TIA （电气工业协会／电信工业协会）为双绞线电缆定义了五种不同质量的型号：

一类双绞线：用于传输语音的电话线，不用于数据传输；二类双绞线：用于低速网络的电缆，传输带宽最高为 4Mbps ；三类双绞线：带宽为 10Mbps ，最高支持 16Mmbps 的容量；四类双绞线：用于语音传输和最高传输速率 16Mbps 的数据传输，且传

输距离更长。主要用于基于令牌的局域网和 10base-T/100base-T 。这类双绞线可以是 UTP ，也可以是 STP 。

五类双绞线：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 。主要用于 100base-T和 10base-T 网络。

超 5 类线缆，与普通的 5类 UTP比较 ,性能得到了很大提高。


常见双绞线的型号

硬件配置使用双绞线组网，双绞线和其他网络设备（例如网卡）连接很简单，只需要 RJ45 接头（也叫水晶头）。

传输频率传输速率主要应用最大网段长度 3 类双绞线 16MHZ 10Mbps 10 Mbps 以太网 100米 4 类双绞线 20MHZ 16Mbps 10 Mbps 以太网 100米 5 类双绞线 100MHZ 100Mbps 100 BASE-T 以太网 100米超 5 类双绞线 200MHZ 1000Mbps 100 BASE-T 以太网 100米 6 类双绞线 250MHz 100米


计算机与交换机的连接（ TIA/EIA 568B 标准）

2 3

4

11 2 3 4 5 6 7 8白橙橙白绿蓝白蓝绿白棕棕

计算机与交换机连接图


交换机级连方式

1 2 3 4 5 6 7 8白绿绿白橙蓝白蓝橙白棕棕

2 3

4

1

交换机级连的另一端连接图


双绞线（ 10BASE-T ）以太网技术规范可归结为 5-4-3-2-1 规则：允许 5 个网段，每网段最大长度 100米；在同一信道上允许连接 4 个中继器或集线器；在其中的三个网段上可以增加节点；在另外两个网段上，除做中继器链路外，不能接任何节点上述将组建一个大型的冲突域，最大站点数 1024 ，网络直径达

2500米。


单一交换机结构


多交换机级联结构


堆叠式集线器结构


布线产品选型目前国际上较大的结构化布线生产厂商有以下几个：

LUCENT、 AMP 、 SIEMON 、 IBDN 、 KRONE 、 IBM 等公司。它们的布线产品都能达到 EIA/TIA 568 所有的五类标准。德国 KRONE 公司布线产品进入中国较晚，用户群太少，在国内代理以及投入的力量较其它公司少；而 LUCENT SIEMON与 IBDN在部分产品工艺上无法与 AT&T 相比； IBM 的特点是全程屏蔽，但在普通办公环境下，采用昂贵的 IBM ACS 布线系统完全没有必要，而且 IBM 的主要产品并不是布线，在这一方面投入的精力也较少。 AT&T 提出综合布线理论，是全世界较大的布线产品供应商 ,诸多指标超过 EIA/TIA 568 规定的五类标准 , 在国内设有公司及办事机构， AT&T 公司在国内代理机构管理严格，技术培训全面，市场一致性好 ,使最终用户利益得到保障。 AT&T 公司在国内的巨大投入也是其十五年质保计划强有力的保证。因此我公司推荐LUCENT 、 AMP 布线系统。


布线系统管槽设计与管线铺设接地处理：由于安装的大多是非屏蔽双绞线，对接地要求不高，可在与机柜相

连的主线槽处接地。线槽的规格确定：线槽的横截面积留 40% 的富余量以备扩充，超 5 类双绞线

的横截面积为 0.3 平方厘米。线槽安装时，应注意：

与强电线槽的隔离。布线系统应避免与强电线路在无屏蔽、距离小于20cm 情况下平行走 3米以上。如果无法避免，该段线槽需采取屏蔽隔离措施。

进入家具的电缆管线由最近的吊顶线槽沿隔墙下到地面，并从地面管槽埋管到家具隔断下。管槽过渡、接口不应该有毛刺，线槽过渡要平滑。线管超过两个弯头必须留分线盒。

墙装底盒安装应该距地面 30厘米以上，并与其它底盒保持等高、平行。线管采用镀锌薄壁钢管或 PVC 管


7.3 光缆学习目标：了解光纤的特性，掌握不同连接器的应用学习重点：不同连接器的应用学习难点：光纤的性能什么是光纤

光纤为光导纤维的简称，由直径大约为 0.1mm 的细玻璃丝构成。它透明、纤细，虽比头发丝还细，却具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。光纤通信就是因为光纤的这种神奇结构而发展起来的以光波为载频，光纤为传输介质的一种通信方式。

目前，光通信使用的光波波长范围是在近红外区内，波长为 0.8至1.8um 。可分为短波长段（ 0.85um ）和长波长段（ 1.31um和 1.55um ）。由于光纤通信具有一系列优异的特性，因此，光纤通信技术未来信息社会中各种信息网的主要传输工具。


光纤主要性能指标：衰减、许可角、数值孔径、色散。

衰减：作为数据载体的光信号在功率上的损失或减弱，单位是分贝。如右图示。引起衰减的因素有

光纤损耗：光信号通过光纤，强度户逐渐减小，导致功率的衰减和损耗。其主要原因是光遇到玻璃纤维中的大分子结构时，光信号会发生分散（瑞利过程），同时一定频率的光线会相互吸收。

连接损耗：连接包括发送器与光纤、光纤与接收器、分布式接头间的连接等。


许可角：指特定的光纤能接受光信号作为其入射角信号的角度。如下图示。

数值孔径 NA ：入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。如下图示。

高 NA 值

低 NA 值


色散：是指不同波长的光穿过光纤时的散射开的现象。如下图示。

光纤的色散


光纤通信系统光纤通信系统的组成：光源、光纤、光发送机和光接收机。

光源—光源是光波产生的根源；光纤—光纤是传输光波的导体；光发送机—光发送机负责产生光束，将电信号转变成光信号，再把光信号导入光纤；

光接收机—光接收机负责接收从光纤上传输过来的光信号，并将它转变成电信号，经解码后再作相应处理。

光纤 optical fiber光发送机光接收机

光发送机光接收机

光通信系统结构示意图


发送器：包括以下几个部件编码器：把输入的数字信号转换成数字电脉冲信号；光源：把数字电脉冲信号转换成光脉冲；有两种类型的信号源：

发光二极管 (LED) ：功率低，成本低，寿命较长。和多模光纤混合使用，使用很普遍；

激光二极管：和单模光纤配合使用。功率大，带宽高 (可达 10GHz) ，成本高，寿命不如 LED 。

连接器：把光源信号耦合到传输光波的光缆上。


接收器：包括以下几个部件光电探测仪：将光脉冲转换成电脉冲；放大器：将电脉冲信号整形放大；信号译码器：将电脉冲信号解码成数字信号。


光缆不易分支，因为传输的是光信号，一般用于点到点的连接。目前低价可靠的发送器为 0.85um波长的发光二极管 LED ，能支持100Mbps 的传输率和 1.5～ 2KM范围内的局域网。激光二极管的发送器成本较高，且不能满足百万小时寿命的要求。运行在 0.85um波长的发光二极管检波器 PIN也是低价的接收器。雪崩光二极管的信号增益比 PIN 大，但要用 20～ 50V 的电源，而PIN检波器只需用 5V 电源。如果要达到更远距离和更高速率，则可用1.3um波长的系统，这种系统衰减很小，但要比 0.85um波长系统贵。另外 ,与之配套的光纤连接器也很重要，要求每个连接器的连接损耗低于25dB ，易于安装，价格较低。光纤的芯子和孔径愈大，从发光二极管LED 接收的光愈多，其性能就愈好。芯子直径为 100um ，包层直径为140um 的光纤，可提供相当好的性能。其接收的光能比 62.5/125um光纤的多 4dB ，比 50/125um 光纤多 8.5dB 。运行在 0.8um波长的光纤衰减为 6dB/Km ，运行在 1.3um波长的光纤衰减为 4dB/Km。 0.8um 的光纤频宽为 150MHz/Km， 1.3um 的光纤频宽为500MHz/Km 。综合布线系统中，主干线使用光纤做为传输介质是十分合适的，而且是必要的。


光纤连接器光纤连接器的一般结构：采用高精密组件（由两个插针和一个耦合管共

三个部分组成）实现光纤的对准连接。光纤连接器的性能：⑴ 光学性能：主要是插入损耗和回波损耗这两个最基本的参数。

插入损耗（ Insertion Loss ）：是指因连接器的导入而引起的链路有效光功率的损耗。

回波损耗（ Return Loss, Reflection Loss ）是指连接器对链路光功率反射的抑制能力。⑵ 互换性、重复性 ⑶ 抗拉强度（不低于 90N ）⑷ 温度（ -40oC ~ +70oC ）⑸ 插拔次数（ 1000次以上）


目前比较常见的光纤连接器： FC 型光纤连接器（ Ferrule Connector ） SC 型光纤连接器 ST 型光纤连接器双锥型连接器（ Biconic Connector ） DIN47256 型光纤连接器 MT-RJ 型连接器 LC 型连接器 MU 型连接器 (Miniature unit Coupling


FC 型光纤连接器（ Ferrule Connector ） FC 连接器的外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。最早， FC

类型的连接器采用陶瓷插针，对接端面是平面接触方式 (FC) 。其特点是结构简单，操作方便，制作容易，但光纤端面对微尘较为敏感，且容易产生菲涅尔反射，提高回波损耗性能较为困难。后来，对该类型连接器做了改进，采用对接端面呈球面的插针 (PC) ，而外部结构没有改变，使得插入损耗和回波损耗性能有了较大幅度的提高。


SC 型光纤连接器 SC 型光纤连接器外壳呈矩形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与 FC

型完全相同，其中插针的端面多采用 PC 型或 APC 型研磨方式；紧固方式是采用插拔销闩式，不须旋转。此类连接器价格低廉，插拔操作方便，介入损耗波动小，抗压强度较高，安装密度高。


ST 型光纤连接器 ST 型光纤连接器外壳呈圆形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与 FC

型完全相同，其中插针的端面多采用 PC 型或 APC 型研磨方式；紧固方式为螺丝扣。此类连接器适用于各种光纤网络，操作简便，且具有良好的互换性。


MT-RJ 型光纤连接器 MT-RJ带有与 RJ-45型 LAN 电连接器相同的闩锁机构，通过安装于小型

套管两侧的导向销对准光纤，为便于与光信号收发机相连，连接器端面光纤为双排列 ( 间隔 0.75mm) 设计，是主要用于数据传输的高密度光连接器。


LC 型光纤连接器 LC 型光纤连接器是著名的 Bell研究所研究开发出来的，采用操作方便的模

块化插孔 (RJ)闩锁机理制成。该连接器所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、 FC 等所用尺寸的一半，为 1.25m ，提高了光配线架中光纤连接器的密度。目前，在单模 SFF 方面， LC 类型的连接器实际已经占据了主导地位，在多模方面的应用也增长迅速。


MU 型光纤连接器 MU(Miniature unit Coupling) 光纤连接器是以 SC 型连接器为基础研

发的世界上最小的单芯光纤连接器。该连接器采用 1.25mm 直径的套管和自保持机构，其优势在于能实现高密度安装。 MU 连接器系列包括用于光缆连接的插座型光连接器 (MU-A 系列 ) 、具有自保持机构的底板连接器(MU-B 系列 ) 以及用于连接 LD/PD 模块与插头的简化插座 (MU-SR 系列 ) 等。随着光纤网络向更大带宽、更大容量方向的迅速发展和 DWDM 技术的广泛应用，社会对刚型连接器的需求也将迅速增长。


影响连接器的性能的因素：纤芯（或模场）尺寸失配：如下左图所示。发射光纤纤芯直径为 DS

，接收光纤纤芯直径的 Dr ， DS！=DR 数值孔径失配：数值孔径失配产生的插入损耗如下右图


影响连接器的性能的因素：折射率分布失配： g 为折射率分布指数，折射率分布失配产生的插入损耗如左下图示。

端面间隙：因为端面不重合而造成的损耗。如右下图示


影响连接器的性能的因素：轴线倾角：因为插入的两端轴线不同轴且不平行而造成的损耗。如左

下图示。横向偏移或同心度：因为插入的两端轴线不同轴，但处于平行状态时而造成的损耗。如右下图示。


影响连接器的性能的因素：菲涅尔反射：光信号在端面形成反射而造成的信号损失。


光纤的结构光纤包含三个部分：

内芯：作为光线传输的中心管道。内芯的直径和折射率随光纤的规格不同而各异。具有均匀折射率的称为阶跃型折射指数光纤，而不定折射率的称为渐变型折射指数光纤。

反射层——用来反射光纤至芯内，减少信号损耗。保护层——为潜在的损伤提供保护。


光纤分类光纤按传输模式主要分为两个类别：多模光纤和单模光纤。

多模光纤： MMF，Multi Mode Fiber指定光信号含有不止一种波长的光线（模），这些光束有不同的入射角度，在通过反射层反射时有不同反射角度。多模光纤有两种类型：阶跃型折射光纤：只由两种透明材料构成，内芯和发射层，这种类

型的光纤不补偿信号的色散。渐变型折射光纤：反射层由多种透明涂层构成。特定的非均匀折射率可以使多束光纤以更单一的方式传输到对端。渐变折射率光纤允许光线在内芯中以不同的速度传输。模的传

输速度取决于它们在光纤中传输的位置。通过内芯中部传输的模的速度就比通过反射层传输的模的速度要慢。这样，所有的模就可以更统一的到达对端。最常见的光纤是 62.5/125μm多模渐变折射率光纤。


TIA/TIS-568A 规范规定的多模光缆的主要特征如下表：

属性特征值主干段的最大长度 2000m

一水平段（到桌面）的最大长度 100m

每段上结点的最大数目 2

最大衰减 850nm波长下传输的衰减为 3.75 dB/Km1300nm波长下传输的衰减为 1.5 dB/Km

段的最大数目 1024

带有结点的段的最大数目 1024

菊花链集线器的最大数目 4

缆线类型 62.5/125μm

连接器 ST或 SC 连接器


单模光纤： SMF， Single Mode Fiber指定光信号仅含有一种波长的光线。

单模光纤的尺寸由所传输的光波长决定的。典型的单模光纤的内芯直径是 8μm 。只有给定波长（如 1.3μm ）的光束才能在这种内芯直径的光纤中传输。

单模光纤采用更稳定的相干光源，所以要比多模光纤传输的距离更远；单模光纤更细，安装起来也更加困难与昂贵，单模光纤大多数是突变折射率光纤；由于只有一种波长的光在光纤中传输，因此不存在多模光纤中的扩散和时延扩展问题。


TIA/TIS-568A 规范规定的单模光缆的主要特征如下表：

属性特征值主干段的最大长度 3000m

一水平段（到桌面）的最大长度不建议用于水平布线每段上结点的最大数目 2

最大衰减不高于 0.5dB/Km

段的最大数目 1024

缆线类型 8.3/125μm

连接器 ST或 SC 连接器


光纤分类光纤按按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长

的光上，如 1300nm ；色散位移型单模光纤：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如： 1300nm和 1550nm 。

按敷设方式分有：自承重架空光缆；管道光缆；铠装地埋光缆；海底光缆。


光纤的尺寸光纤是十分细的。衡量光纤内芯和反射层的单位是 μm 。最细的

光纤（单模）的内芯直径通常只有 5至 10μm(0.000005-0.000010m) ，粗一些的光纤（多模）内芯在 50到 100μm 之间。内芯直径也称作光圈孔径，因为它决定了光纤可以接收光波的最大入射角度。光纤通常用其内芯直径和反射层直径表示，例如，局域网最常用的光纤是 62.5/125μm 的光纤， 62.5μm指的是内芯直径，而 125μm指的是反射层直径。

常用光纤规格：单模： 8/125μm， 9/125μm， 10/125μm 多模： 50/125μm ，欧洲标准

62.5/125μm ，美国标准工业，医疗和低速网络： 100/140μm， 200/230μm 塑料： 98/1000μm ，用于汽车控制


多束内芯光缆：这种光缆多用于在户外两栋建筑物之间提供超大容量的骨干线场合。多束内芯光纤图就描述了这种类型的光纤。


常见的网络类型与光纤的型号对照表网络类型单模光纤波长 -尺寸多模光纤波长 -尺寸

以太网 1300nm-8/125微米 850nm-62.5/125微米高速以太网 1300nm-8/125微米 1300nm-62.5/125微米令牌环网专利 -8/125微米专利 -62.5/125微米ATM 网 1300nm-8/125微米 1300nm-62.5/125微米高速光纤环网 1300nm-8/125微米 1300nm-62.5/125微米


光缆型号及规格标注形式如下图所示。

Ⅰ 分类的代号GY - 通信用室（野）外光缆GM - 通信用移动式光缆GJ - 通信用室（局）内光缆GS - 通信用设备内光缆GH - 通信用海底（水下）光缆GT - 通信用特种光缆

Ⅱ 加强构件的代号（无符号） - 金属加强构件 F- 非金属加强构件

Ⅲ 缆芯和光缆的派生结构特征的代号 D- 光纤带结构 S- 光纤松套被覆结构 J- 光纤紧套被覆结构（无符号） -层绞结构 G-骨架槽结构 X- 缆中心管（被覆）结构 T-填充式结构 R-充气式结构 C- 自承式结构 B-扁平形状 E-椭圆形状 Z-阻燃结构


Ⅳ 护套的代号 Y - 聚乙烯护套 V - 聚氯乙烯护套 U - 聚氨酯护套 A - 铝 - 聚乙烯粘结护套（简称 A 护套） S - 钢 - 聚乙烯粘结护套（简称 S 护套） W - 夹带钢丝的钢 - 聚乙烯粘结护套（简称W 护套） L - 铝护套 G - 钢护套 Q - 铅护套

Ⅴ 外护层的代号铠装层

0- 无铠装层 2-绕包双钢带 3-单细贺钢丝 33-双细圆钢丝 4-单粗圆钢丝 44-双粗圆钢丝 5-皱纹钢带

外被层或外套 1-纤维外被 2-聚氯乙烯套 3-聚乙烯套 4-聚乙烯套加覆尼龙套 5-聚乙烯保护管


光纤通信系统的主要优点 : 传输频带宽 , 通信容量大。线路损耗低 , 传输距离远。抗干扰能力强 , 应用范围广。线径细 ,重量轻。抗化学腐蚀能力强。光纤制造资源丰富。

缺点：质地较脆、机械强度低在网络工程中 , 一般用 62.5μm/125μm 规格的多模光纤 , 有时也

用 100μm/125μm和 100μm/140μm 规格的光纤。户外布线大于 2 公里时可选用单模光纤。


光缆设计时要考虑的因素施工因素：户外施工时，长距离光缆敷设最重要的是选择一条合适的路径。必须要有完备的设计和施工图纸，以便施工和今后检查方便可靠。光缆转弯时，其转弯半径要大于光缆自身直径的 20倍。

户外架空光缆施工：–吊线托挂架空方式，简单便宜，应用最广泛，但挂钩加挂、整理较费时–吊线缠绕式架空方式，较稳固，维护工作少。但需要专门的缠扎机– 自承重式架空方式，对线干要求高，施工维护难度大，造价高– 架空时，光缆引上线干处须加导引装置，并避免光缆拖地。光缆牵引时注意减小摩擦力。每个干上要余留一段用于伸缩的光缆。

户外管道光缆施工：– 施工前核对管道占用情况，安放塑料子管，同时放入牵引线。 – 计算好布放长度，一定要有足够的预留长度。详见右表。

指标长度自然弯曲增加长度（ m/km ） 5

人孔内拐弯增加长度（ m/孔） 0.5-1

接头重叠长度（ m/侧） 8-10

局内预留长度（m ） 15-20

其它余留安设计预留


– 布缆牵引力一般不大于 120kg ，而且应牵引光缆的加强心部分，并作好光缆头部的防水加强处理。 – 光缆引入和引出处须加顺引装置，不可直接拖地。 – 管道光缆也要注意可靠接地。

直接地埋光缆的敷设： – 直埋光缆沟深度要按标准进行挖掘；–不能挖沟的地方可以架空或钻孔预埋管道敷设；–沟底应保正平缓坚固，需要时可预填一部分沙子、水泥或支撑物；–敷设时可用人工或机械牵引，但要注意导向和润滑；–敷设完成后，应尽快回土覆盖并夯实；

建筑物内光缆的敷设： – 垂直敷设时，注意光缆承重问题，一般每两层要将光缆固定一次。– 光缆穿墙或穿楼层时，要加带护口的保护用塑料管，并且要用阻燃的填充物将管子填满。– 在建筑物内也可以预先敷设一定量的塑料管道，待以后要敷射光缆时再用牵引或真空法布光缆。


光缆设计时要考虑的因素光缆种类选用因素：光缆的选用除了根据光纤芯数和光纤种类以外，还要根据光缆的使用环境来选择光缆的外护套。

户外用光缆直埋时，宜选用铠装光缆。架空时，可选用带两根或多根加强筋的黑色塑料外护套的光缆。

建筑物内用的光缆在选用时应注意其阻燃、毒和烟的特性。一般在管道中或强制通风处可选用阻燃但有烟的类型（ Plenum ），暴露的环境中应选用阻燃、无毒和无烟的类型（ Riser ）。

楼内垂直布缆时，可选用层绞式光缆（ Distribution Cables ）；水平布线时，可选用可分支光缆（ Breakout Cables ）。

传输距离在 2km 以内的，可选择多模光缆，超过 2km可用中继或选用单模光缆。


光缆设计时要考虑的因素埋设光缆埋深标准

敷设地段或土质埋深（ m ）深度（米）普通土（硬土） ≥1.2

半石质（沙砾土、风化石） ≥1.0

全石质 ≥0.8 从沟底加垫 10cm细土或沙土流沙 ≥0.8

市郊、村镇 ≥1.2

市内人行道 ≥1.0

穿越铁路、公路 ≥1.2 距道渣底或距路面沟、渠、塘 ≥1.2

农田排水沟 ≥0.8


光缆的连接方法主要有永久性连接、应急连接、活动连接。

永久性光纤连接（又叫热熔）：用放电的方法将连根光纤的连接点熔化并连接在一起。一般用在长途接续、永久或半永久固定连接。其主要特点是连接衰减在所有的连接方法中最低，典型值为 0.01~0.03dB/点。连接需要专用设备（熔接机）和专业人员进行操作，连接点也需要专用容器保护起来。

应急连接（又叫）冷熔：用机械和化学的方法，将两根光纤固定并粘接在一起。这种方法的主要特点是连接迅速可靠，连接典型衰减为0.1~0.3dB/ 点。但连接点长期使用会不稳定，衰减也会大幅度增加，所以只能短时间内应急用。

活动连接：活动连接是利用各种光纤连接器件（插头和插座），将站点与站点或站点与光缆连接起来的一种方法。这种方法灵活、简单、方便、可靠，多用在建筑物内的计算机网络布线中。其典型衰减为1dB/ 接头。


光缆信号功率预测分析设计者设计传输系统时，必须能够确定连接中不同的传输

信号功率的等级，从而保证从发送器到接收器都会有足够大的功率。功率预测分析是用来检测功率水平的，能查处在通信线路中不同的功率损耗大小。

为了进行功率预测分析，我们首先应知道发送器产生的功率大小，然后减去在传输系统中所有的功率损耗，就可以得知最后的信号功率是否大于接收器所需要的最小功率值。

发射端接收端

连接器损耗光缆损耗光缆损耗

连接器损耗光缆熔接损耗

光纤链路功率损耗原因示意图


EIA/TIA—568—B 规定的衰减值种类工作波长（ nm ）衰减系数（ dB/km ）

多模光纤 850 3 ． 5多模光纤 1300 1 ． 5

单模室外光纤 1310 0 ． 5单模室外光纤 1550 0 ． 5单模室内光纤 1310 1 ． 0单模室内光纤 1550 1 ． 0

连接器衰减 0 ． 75dB熔接点衰减 0 ． 3dB

衰减极限 = 光纤衰减率 ×光纤长度（ km） + 耦合器衰减 ×耦合器数＋熔接点衰减 ×溶接点数

光纤通信链路的衰减


测量信号衰减光信号的衰减或功率损耗可以用分贝 (dB)来表示。分贝

数是一种相对表示方法，表示传输线路径中某个节点（如连接器或中继器）获得或损耗的能量。计算公式为：

A (dB) = 10 lg(p0/pi)式中：

p0 ：输出功率， pi：输入功率当 A 的计算值为正时，表示功率增益；为负时，表示功

率衰减。例 1 ：某传输系统的输入信号功率为 1mW ，输出信号功率是 5mW

，则信号功率的改变分贝值是：A = 10×lg(5/1) = 10×0.699 = 6.99 dB


例 2 ：某传输系统的输入信号功率为 1mW ，输出信号功率是0.5mW ，则信号功率的改变分贝值是：

A = 10×lg(0.5/1) = 10×(-0.301) = -3.01 dB记住，分贝数是一个相对值，表示网络中两个位置上

信号的功率差异，信号改变了多少，并不代表信号的强弱。


测量绝对功率信号衰减的测量中，用到了信号的绝对功率值。信号的

绝对功率可以用此信号的功率相对于 1mW 的分贝值 (dBm)来表示，这被 IEEE 定义为“以 1mW 为参考点，以分贝 (dB)表示的功率单位”。这个定义告诉我们， 1mW 是衡量功率大小的基准点。我们可以测量出信号相对于这个值的强度 ( 用 dB表示 )，从而得到信号的绝对功率值。

在 1mW = 0 dB 的规定下，负的 dBm值表示信号功率小于 1mW ；正的 dBm值表示信号功率大于 1mW 。


光纤网络功率预测实例 1 在设计一 FDDI 网络时，有一工作在 850nm波长的光纤网段长 2 公里，其间

有 2 个连接器，网段各处的功率损耗为：发送器的发射功率： -14 dBm

光纤损耗： -3.5 dB/km连接器损耗： -0.75dB/ 个

要求接收器信号功率不能低于 -25dBm 。同时， FDDI 要求在两点间（指接收器和转发器之间）的分贝损耗不能超过 -11dB 。请预测此网段能否达到设计要求。

解：⑴ 先求此网段总的功率损耗：光纤损耗： -3.5 (dB/km) × 2 (km) = -7 (dB) 连接器损耗： -0.75 (dB/个 ) × 2 (个 ) = -1.5 (dB) 总功率损耗： (-7) + (-1.5) = -8.5 (dB) ⑵ 求接收端的接收功率：接收器的接收功率： (-14)+(-8.5)=-22.5(dBm) ⑶ 分析：接收器实际接收功率： -22.5 dBm, 不低于 -25dBm;

该网段的分贝损耗： -8.5 dB ，没有超过 -11dB 。满足此网段设计的两个要求。所以此设计方案符合设计要求（实际功率损耗见右页图示）。功率预测分析

进入接收器

传输距离 km

功率损耗dB

0.2 0.6 1.0 1.4 1.8

连接器损耗光纤损耗

-12

-16

-8

-4

-20

-24


光纤网络功率预测实例 2 一条工作在 850nm波长的光纤链路，长度为 2km ，使用

了两个连接器，一个溶接点。按照国际标准规定，光纤衰减率为3.5dB/km ，每个连接器的衰减为 0.75dB ，每个溶接点的衰减为0.3dB ，则此链路的衰减极限为：

3.5×2＋ 0.75×2＋ 0.3×1=8.8dB实际光纤架设好后，如果测试得到的值小于此值，说明此

光纤链路的衰减在标准规定范围之内，链路合格；如果测试得到的值大于此值，说明此光纤链路的衰减在标准规定范围之外，链路不合格。


7.4 无线介质无线介质是指利用无线介质作为信号的传输介质。这种

介质也被称作无线技术。学习目标：

了解常用的无线介质技术；了解无线传输在 OSI 网络模型的各层如何进行的；了解以微波、红外线为介质的组网性能

关键知识点：无线技术具有良好的可移动性，但数据传输率较低


无线网络的概念所谓无线局域网，就是利用无线介质作为信号的传输介质而构

成的局域网。它能够在传统有线网络不能传输数据的地方传输数据。能快速、方便地解决有线网络不易实现的网络信道的连通问题；是有线联网方式的一种补充；无线入网的计算机具有可移动性。

目前，无线网络使用的传输介质主要有两类：红外线；无线电波。

而无线电波介质按照调制方式的不同，又分为：窄带调制方式扩展频谱方式


无线网络传输方式扩展频谱方式

数据基带信号的频谱被扩展至几倍到几十倍后，再被搬移到射频发射出去。这种方式方式虽然牺牲了频带带宽，却提高了通信系统的抗干扰能力和安全性。由于单位频带内的功率降低，对其它电子设备的干扰也减小了。采用扩频方式的无线局域网一般选用 ISM 频段，许多工业

(Industrial) 、科研 (Scientific) 、医疗 (Medical) 设备的辐射的能量集中于该频段。欧美等国家无线电管理机构分别设置了各自的 ISM 频段。例如，美国的 ISM 频段由

902MHz~928MHz、 2.400MHz~2.483.5MHz、 5725MHz~5850MHz三个频段组成。如果发射功率及带外辐射满足美国联邦通信委员会(FCC) 的要求，则无须向 FCC 提出专门的申请就可以使用 ISM 频段。 2.4GHz 为各国共同的 ISM 频段，因此无线局域网，蓝牙， ZigBee等无线网络，均可工作在 2.4GHz 频段上。


窄带调制方式数据基带信号的频谱不做任何扩展被直接搬移到射频发

射出去。与扩频方式相比，窄带方式占用频带少，频率利用率高。采用窄带调制方式的无线局域网一般选用专用频段，但必须经过国家无线电管理部门的许可方可使用。当然也可选用 ISM 频段，只要功率不大，可免去向无线电管理委员会申请。但临近的仪器设备和使用同一频段的通信设备会严重影响通信质量。

红外线方式作为无线局域网的传输方式，红外线方式的最大优点是

不受无线电干扰，也不受国家无线电管理委员会的限制。传输速度较快（大于 20Mbps ）。但红外线对非透明物体的穿透性极差，导致传输距离受限。


无线网络的概念与特点计算机无线通信和计算机无线联网不是一个概念，其功能和实

现技术有相当大的差异。计算机无线通信只要求两台计算机之间能传输数据即可；

计算机无线联网则进一步要求以无线方式相连的计算机之间资源共享，具有有线网络系统所支持的各种功能。

无线连网要解决 2 个主要问题通信信道的实现与性能：

基本要求是：工作稳定、数据传输率高（大于 1Mbps ）、抗干扰、误码率低、频道利用率高、具有保密性、收发的单一性、可以进行有效的数据提取。

提供像有线网络系统那样的网络服务功能基本要求是：现有的网络系统应能在其中运行，即要兼容有

线网络的软件，使用户能透明地操作而无需考虑网络环境。


红外传输红外（ IR ）传输是指利用红外线作为传输介质的信号传输。它

的波长比可见光略短；携带的能量较大红外传输是如何实现的在局域网和广域网中使用红外传输的优点红外传输的缺点


红外传输是如何实现的所有的红外传输工作都与局域网传输很相似，除了没有承载信号的

网线外。红外传输以空气为介质传输数据，而不是用铜线或光纤作为介质。这些传输工作是由调制过的红外线完成的，就是将局域网数据编码以便于红外传输。

被称为激光二极度管的设备常用来产生红外线。产生单一波长光线的电子设备。红外发收器主要使用在短距离的红外通信中。

有两种红外传输方式：点对点和广播。点对点红外传输：使用高度聚焦的红外线光束传输信息；使用点对点红

外介质可以减少衰减，使偷听更加困难。广播式：可移动性；不能聚焦，不能提供同样的通过量。速度一般被限

制在 1Mbps


红外传输的优点相对比较便宜支持高带宽不需要 FCC 的许可认证安装简单点对点连接的高可靠性轻便

红外传输的缺点聚焦传输需要通路无障碍因天气因素而衰减

应用场合掌上计算机、笔记本计算机、个人数字助理设备和桌面计算机

之间的文件交换；计算机装置之间传送数据、控制电视、录像机和其它设备。


无线电无线电频率（ RF ）传输系统是指使用无线电波传送数据的网

络传输方式； RF 系统相对便宜的价格和简易的安装是其越来越流行的主要原因。

RF 系统是如何工作的电磁波谱中频率在 10kHz到 1GHz 之间的一段称为无线电频率（ RF）。无线电波的发送既可以是全方向的也可以是有方向的。

常用的天线包括如下几种：全方向天线塔半波偶极子任意长线天线定向天线（比如八木天线线）

RF 信号的功率取决于天线和收发器


无线电波可以被分为三类：低功率，单一频率

使用距离被限制在大约 20～ 30米内；只能工作在较小的，开放的环境中

高功率，单一频率频率收发器只工作在一个频率上；可以被使用在远距离的室外环境中对移动通信来说是非常理想的，

扩展频谱同时使用几个频率而不是一个。扩频通信有两种方式：直接频率调制和跳频。


RF 系统在局域网和广域网中使用的优点不需要通路无障碍较低的费用可移动性

使用 RF 系统的缺点容易发生信号拥堵和被偷听容易受到 RF 的干扰受到限制的使用距离


微波 (Microwave Communication)

微波是以微波收、发机作为计算机网的通信信道。微波的频率很高，能够实现数据传输高速率，受气候条件环境影响很小。

微波的波长很短，具有如下特点：直线传播频谱宽，携带信息容量大微波元器件受尺寸大小的影响能穿越非金属物体，但耗损大微波受金属物体屏蔽可穿透大气层，向外空传播。

微波的种类地面微波卫星微波


地面微波地面微波需要很多建立在高山顶上的微波中继塔进行“接力”，才能

传到远方。


卫星微波卫星微波利用人造卫星“站得高看得远”的接收和转发，很容易将信

号传到远方。理论上，在地球上方只要有三颗高轨道的与地球自旋速度同步的卫星

，就可以将信号传到地球上的任何地方。由于发射卫星成本的降低，卫星微波已用得非常普遍。其缺点是由于

卫星太远，虽然电磁波速度为每秒 30万公里，但电磁波一上一下，也需要较长时间，用户会感觉到有明显的延时。


微波通信是如何实现的微波通信使用电磁波谱中低于 GHz 的频率。有两种微波数据

通信系统：陆地系统和卫星系统。其性能的差异见下表：参数陆基微波系统卫星微波系统

频率范围低 GHz （通常在 4 ～ 6 ，或 21～23GHz ）

低 GHz （通常在 11～ 14GHz之间）

费用适中或偏高很高安装偏难很难容量 1 ～ 100Mbps 1 ～ 100Mbps衰减取决于条件（受空气条件影响）取决于条件（受空气条件影响）抗 EMI 性能差差


微波通信的基本原理微波通信主要采用扩频通信的原理，微波扩频通信技术特点 : 是利用伪随机码对输入信息进行扩展频谱编码处理，然后在某个载频上进行调制以便传输。

常用的微波频段及其代号如下，我国微波通信广泛应用 L、 S 、 C、 X 诸频段。

频段（千兆赫 GHz ）波长（厘米）代号1~2 30~15 L

2~4 15~7.5 S

4~8 7.5~3.75 C

8~13 3.75~2.31 X

13~18 2.31~1.67 Ku

18~28 1.67~1.07 K

28~40 1.07~0.75 Ka


数字微波通信的接入方式数字微波系统按接入方式分为

点对点：指连接的双方用一对微波扩频传输设备相连。点对多点：指扩频系统含一个中心点和若干分布接入点，若干分布接入点以竞争方式或固定分配方式分享中心点提供的总信道带宽。

线缆网桥和无线局域网线缆网桥使用微波射频信号来连接不同楼宇的两个或更多的局域网。两个基本系统：点到点的链接系统、多点连接系统。无线局域网系统将一台或更多的便携式或移动位置的计算机连接到局域网中。利用扩展频谱技术在几MHz 的带宽上发射和接受信号。


IEEE802.11 无线局域网的构成 WLAN 的设备主要包括：无线网卡；无线访问接入点 (AP ) ；无线集线器；无线网桥。

几乎所有的无线网络产品中都自带无线发射 / 接收功能，且通常是一机多用。WLAN 的网络结构主要有两种类型：无中心网络有中心网络


基本服务区 BSS ：由一个无线访问点以及与其关联（ associate ）的无线工作站构成，在任何时候，任何无线工作站都与该无线访问点关联。换句话说，一个无线访问点所覆盖的微蜂窝区域就是基本服务区。无线工作站与无线访问点关联采用 AP的 BSSID ，在 802.11 中， BSSID是 AP的MAC 地址。

ESS 网络结构扩展服务区 ESS ：包含多个 BSS 。分布式系统在 IEEE802.11 标准

中并没有定义，但是目前大都是指以太网。扩展服务区只包含物理层和数据链路层，网络结构不包含网络层及其以上各层。因此，对于高层协议比如 IP来说，一个 ESS就是一个 IP 子网。


标准指标工作频带编码方式带宽传输距离兼容性业务价格走势

802.11 2.4 GHz

1 ～ 2 Mbps

100 m 无数据已淘汰802.11a 5

GHz正交频分复用

(OFDM) 54

Mbps20～ 50

m 无语音、数据、图像偏贵，受干扰少 ,非全球性标准

802.11b 2.4 GHz

直接序列扩频(DSSS)码分键控 (CCK )

11 Mbps

100～400 m 无语音、数

据、图像中等

802.11b+ 2.4 GHz

22 Mbps

100～400 m

兼容802.11b

语音、数据、图像中等

802.11gCCK+OFDM 、

PBCC

36 （最高 54 ）

Mbps

100～400 m 兼容

802.11b语音、数据、图像已上市，正普及

802.11n2.4

、5GHz

MIMO+OFDM

108 Mbps

几公里与802.11a b, g兼容

语音、数据、图像正研发

IEEE802委员会制定了关于无线网物理层和链路层的 802.11协议。IEEE 802.11 系列无线局域网标准对比表


无中心网络无中心网络 (无 AP 网络 )也称对等网络或 Ad-hoc 网络，它覆盖的服务区称 IBSS 。对等网络用于一台无线工作站（ STA, Station ）和另一台或多台其他无线工作站的直接通讯，该网络无法接入有线网络中，只能独立使用。这是最简单的无线局域网结构，如下图示。一个对等网络由一组有无线接口的计算机组成。这些计算机要有相同的工作组名、 ESSID 和密码。

无中心网络结构对等网络中的一个节点必需能同时 "看 "到网络中的其他节

点，否则就认为网络中断，因此对等网络只能用于少数用户的组网环境，比如 4至 8 个用户，并且他们离得足够近。


有中心网络有中心网络也称结构化网络。它由无线 AP 、无线工作站

（ STA ）以及 DSS 构成，覆盖的区域分 BSS和 ESS 。无线访问点也称无线 AP 或无线 Hub ，用于在无线 STA 和有线网络之间接收和转发数据。无线 AP 通常能够覆盖几十至几百用户，覆盖半径达上百米。

有中心网络结构BSS 由一个无线访问点以及与其关联（ associate ）的无线工作站构成，在任何时候，任何无线工作站都与该无线访问点关联。换句话说，一个无线访问点所覆盖的微蜂窝区域就是基本服务区。无线工作站与无线访问点关联采用 AP的 BSSID ，在 802.11 中， BSSID是 AP的MAC 地址。


WLAN 技术国家标准 WAPI WAPI（WLAN Authentication and Privacy Infrastructure ），即无线局域网鉴别与保密基础结构，它是针对 IEEE802.11中WEP协议安全问题，充分考虑各种应用模式，在中国无线局域网国家标准 GB15629.11 中提出的 WLAN 安全解决方案。它采用国家密码管理委员会批准的公开密钥体制的椭圆曲线密码算法和秘密密钥体制的分组密码算法，分别用于 WLAN 设备的数字证书、密钥协商和传输数据的加解密，从而实现设备的身份鉴别、链路验证、访问控制和用户信息在无线传输状态下的加密保护。该方案已由 ISO/IEC授权的机构 IEEE Registration Authority（ IEEE注册权威机构）审查并获得认可，分配了用于 WAPI协议的以太类型字段。

性能指标 WEP WAPI

认证

认证方法单向认证双向认证认证简单共享密钥

认证简单；无线用户与无线接入点地位对等，实现无线接入点接入控制和安全性保证；客户端支持证书其漫游功能

安全漏洞鉴别易伪造无加密

密码静态基于用户，鉴别，通信过程种动态更新安全强度低高

国家法规不符合符合

WEP与WAPI 对比表


WAPI 的特点：采用基于公钥密码体系的证书机制，实现了移动终端（ MT ）与无线接入点（ AP ）间双向鉴别；用户只要安装一张证书就可实现 WLAN漫游。 AP 设置好证书后，无须再对后台的 AAA服务器进行设置，组网便捷，易于扩展；支持Windows98/2K/XP、 Linux 等操作系统；实现按时计费、按流量计费、包月等多种计费方式；满足家庭、企业、运营商等多种应用模式；在不同场合，应用形式相同，使用方便，用户易接受。

WAPI和 802.1x 的对比项目 WAPI 802.1x

认证机制（ MT和 AP ）双向认证单项认证密钥管理全集中 AP和 RADIUS 手工共享密钥MT 漫游支持支持认证对象用户用户

构建和扩展易用性好差设计对象 WLAN 802 协议网络

认证协议完整性完善，强度高协议存在缺陷会话密钥协商效率高效率低

是否通过安全审查通过未通过


1999年，中国出台了《商用密码管理条例》 ( 中华人民共和国国务院令第 273号 ) ，该条例的第二条明确规定，商用密码是指对不涉及国家秘密内容的信息进行加密保护或者安全认证所使用的密码技术和密码产品。

而无线局域网的加密恰恰涉及了商用密码的问题。而且《商用密码管理条例》第十四条明确定义：任何单位或者个人只能使用经国家密码管理机构认可的商用密码产品，不得使用自行研制的或者境外生产的密码产品。

这是一个被长期忽视的问题，中国要求在无线局域网产品中加进中国的加密技术，目前只有中国公司能够取得该技术。外国制造商必须与中国企业合作才能分享此技术，已经在 1999年的文件中得到了法律上的支持。

中国实施 WAPI 标准，可推行起来却并不简单，原计划于2004年 6 月 1 日实施的标准，遭到相关联盟、世界 IT巨头甚至美国政府的层层施压。因为 WAPI产业是个黄金产业。


WLAN 设计因素 802.11 WLAN 的设计大致可分为 RF 设计和基带 (base

band) 设计两部分。一个 WLAN产品，如用于笔记本电脑的无线PC卡或用于连接无线客户端和有线网络的接入点 (access point)，主要由调制解调、 RF/IF转换、功率放大、基带处理和 MAC 控制组成。在 RF 部分，已有现成的符合 802.11 WLAN 标准的 IC 供应，再配上MAC 控制器和存储器、驱动软件等即可构成一个完整的无线系统前端。

在WLAN 设计中，接收灵敏度、功耗、覆盖范围以及多信道干扰等是需要考虑的关键因素。

功耗：是便携式无线通信中的一个重要指标， 802.11 标准可支持多种省电工作模式，半导体厂商也提供了各种不同的省电和唤醒模式。在选择不同厂商的产品时，一定要在工作电压、平均电流以及省电模式下的电流和恢复响应时间等方面认真比较以做出最佳选择。


覆盖范围：视不同的输出功率和工作环境而各异。在 WLAN 系统布署中，覆盖范围越大，接入点 (AP) 设备的安装数量就越少，从而降低系统成本。提高发射功率虽能扩大覆盖范围，但会减少移动客户端的电池使用寿命。一种可行的替代方法是提高接入点 (AP) 的接收灵敏度，而客户端仍保持较低的功耗。这可能会提高 AP 的功耗、成本及设计复杂程度，但总的 WLAN 系统成本会显著下降且仍具有良好的性能。在室内，无线传输与信号的质量受建筑物的影响比较大，因此必须先对每个建筑物进行详细的信号强度测试，同时按照“在接入点间无线覆盖缝隙最小的条件下，尽量扩大接入点间距”的设计原则定位各个接入点。多信号干扰：与频率和 WLAN 所在的物理环境有关，多通道信号的反射有可能降低有用信号的强度使之低于接收灵敏度，造成客户端无法保持正常的连接。因此在 RF 硬件或信号处理器中，提供一个有效的多通道防护方案也是 WLAN 设计的关键。在设计中还要考虑到国家和地区对频率的使用规定和限制。还应注意天线连接器须带有匹配负载以免损坏功率放大器。一个完整的设计还包括固件 (firm) 和软件设计，网络驱动程序与操作系统的兼容性也是一个重要因素。


接入点 AP位置的选择首先应根据实际的场景和需求初步进行选择，然后再通过实

地测量进行调整。定位需要遵循以下原则： AP 的覆盖区域之间无间隙。保证所有的区域都能覆盖到，以保证

用户的可用性； AP 之间重叠区域最小。要尽可能减少所需的 AP 数量；同时注意到邻近接入点之间覆盖范围重叠会导致网络性能下降，因此在设计覆盖范围时，尽可能减小重叠覆盖，以最大限度地降低成本。

AP覆盖范围的确定根据接收信号强度来决定。做法是先设定一个信号强度阀值

，即接收灵敏度。例如为满足某个校园内无线终端观看播流媒体课件的需求，通过测量得知信噪比 SNR＝ 10dB 是能够保证点播流媒体课件质量稳定的最低信号强度，所以可将 10dB 作为阀值，凡是信号强度不低于该阀值的区域就确定为 AP 的覆盖区域；然后进行实地测量，产生 AP 的覆盖区域图；最后根据定位原则进行调整，直到满意为止。


数据速率与离 AP 的距离相关：在确定 AP覆盖范围时应注意，数据速率是一种距离函数，因此用户距 AP越远，信息就越弱，数据速率就越低。在某个吞吐量上实现的传输距离对于 802.11a或 802.11b 无线局域网是不同的。在室内时， 802.11b具有11Mbps 的数据速率和 30米的半径。 802.11a 能够在 23米的半径上获得 36Mbps 的数据速率。

许多 AP具有自动步进 (auto-step)特性，这种特性可以在 RF 信号转弱时自动降低数据速率。因此，一台 802.11b AP 的数据速率可以从 11Mbps降到 5.5Mbps ，然后为 2Mbps ，最后到1Mbps 。同样，一台 802.11a AP可以从 54Mbps逐步降到36Mbps、 24Mbps、 12Mbps ，最后到 6Mbps 。

使用 802.11a 无线局域网时，必须处在距接入点非常近的距离内才能保持 54Mbps 的速率。最现实的情况为：一般用户处在距接入点 15米的范围内，这种距离使他们可以保持 36Mbps 的速率。另一方面， 802.11b 将允许用户在 23米的距离上保持11Mbps 的速率。


在设计时，一定要仔细考虑如何将这种自动步进特性。在自动步进特性中限制速率将改善所有用户的总体使用感受，由此可以高效率地部署多个覆盖区，即所谓的蜂窝。例：希望将 5.5Mbps 设定为一条 802.11b 网络的最低允许速率，因此如果信号质量下降到低于这个阈值时，用户不得不与一台新的 AP 建立联系。为什么呢？因为一位速率为 1Mbps 的用户将降低整个蜂窝的速度，原因是 AP 用更长的时间与这位用户通信，从而占用了其他连接用户的带宽。通过设计具有更高吞吐量的更小的蜂窝，可以提供一种企业质量的使用感受。

信号损耗因素　　来自建筑物中的墙体、门窗和其他固定物体造成无线电信号损耗。建筑物还会造成一种影响：水泥比塑料吸收更多的信号；甚至办公室中的水族箱和四处走动的人员也会吸收一些无线电信号；布面隔板造成的信号衰减要比水泥墙低。

　　如果企业要建设 802.11b 无线网络的话，应当避免将接入点放置在距辐射频率也在 2.4GHz 频带设备的几英尺范围内，如微波炉、 2.4 GHz 无绳电话和蓝牙设备。而 802.11a 是运行在 5GHz 之上，所以其面临的干扰问题要少很多。


确定 AP 的数量一旦确定了覆盖区域和这个区域中的客户机数量，就可以计算为这个区域提供服务所需的总带宽。对于企业部署来说，将基本联系速率在 802.11b时设置为 11Mbps， 802.11a时设置为 36Mbps。然后，可以利用下列公式计算给定服务区域所需要的数量：AP 数量 = （带宽×用户数×每用户所需速率） /(效率×每AP 基本联系速率 ) 其中，效率表示总开销效率因子，包括 MAC低效率和纠错开销。

例 1 ：一个中型企业希望利用 802.11b 技术在每个雇员所需速率为高吞吐量的环境中，为 100位雇员提供 500Kbps 的双向数据。这家公司希望得到每AP 的最大联系率 ( 对于 802.11b来说，这意味着11Mbps和 75英尺的传输距离 ) 和运行效率为 50% 的网络。解：注意双向数据传输时将带宽×2 ，需要始终将 AP 总数归到一个整数上，以保证足够的带宽：

AP 数量 = （ 2×500Kbps×100×25％） /（ 50％×11Mbps ） = 4.5 => 5 台答： AP 数量应为 5 台。


例 2在上例中，可以利用大约 5台 AP覆盖服务区。但是，网络

设计者必须考虑简单覆盖之外的情况，来为用户应用提供需要的带宽。减少蜂窝大小将使网络设计人员可以通过减少每台 AP上支持的用户数量，来提供更高性能的网络。

具体来讲，在使用 5 个蜂窝的情况下，一些用户可能以1Mbps或 2Mbps 的速率连接，这将降低总体吞吐量。因此，聚合吞吐量不是 5×11＝ 55Mbps ，而更可能是 5×5.5＝ 27.5Mbps 。相比之下， 7 个蜂窝的系统将减少每台 AP上的用户数量，所有的用户都以 11Mbps速率连接，从而提供 7×11＝ 77Mbps 的吞吐量，从而大大提高吞吐量。


频率分配AP 的位置和覆盖范围经确定好之后，接着要考虑的，是频

率分配的问题。一定要保证相邻的 AP 使用非重叠的信道。IEEE802.11b 的工作频率为 2.4GHz～ 2.4835GHz ，每个

信道带宽为 22MHz ，两个相邻频道的中心距仅为 5MHz 。在多个频道同时工作的情况下，为保证频道之间的相互干扰最小，可以使用三个互相不重叠的频道。频率分配实质上也就类似于一个用三种颜色给地图涂色的问题。

802.11a则根据不同的国家提供 8条或更多的信道。如果在为多层楼宇设计无线局域网的话，一定要考虑楼层之间的信道重叠。


负载能力设计以布置无线教室为例，假设实际的需求是要保证 30 个学生

同时点播多媒体课件，一个 AP不能满足要求，需要在同一教室里面布置两个 AP 。

对于高速企业部署，由于获得适当容量所需要的 AP 数量可能多于只考虑覆盖时所需要的 AP 数量，因此需要降低 AP 发射功率或恰当地设置 AP 发射功率。这可以使企业用户可以在重复使用频率的同时，减少同信道干扰。需要保证所选择的 AP品牌可以使用户方便地修改缺省发射功率值 ( 一般为最大值 ) 。

由于用户需求是动态变化的， AP 的实际负载可能会加重或减轻，这些变化可以通过对 WLAN监视得知。网络管理员应根据实际变化对 AP 的数量和分布作出调整。


无线网关的选作用无线网关类似于 AP 和宽带路由器的整合。当我们需要连接

两个子网或者实现局域网和广域网的互连时，我们需要用到网络层的路由器。一般的无线网关和一般的宽带路由器一样，有一个 WAN 口，可用于连接广域网，若干个 LAN 口可连接交换机和 PC ，除此以外无线网关还具有 AP 的功能，帮助无线设备接入网络。


选择无线网卡是 USB 接口还是 PCI 接口？无线网卡根据接口类型的不同，主要分为三种类型：

PCMCIA 无线网卡：用于笔记本电脑； PCI 无线网卡：针对台式机使用 PCI 插槽而设计的，优点是可以独立于主机 CPU ，与电脑内存间直接交换数据，减轻了 CPU 的负担。缺点主要是信号接受位置不可调，易受到电脑主机的干扰，易掉线。

USB 无线网卡：主要是采用 USB 接口的无线网卡，不但具有即插即用、散热性能强、传输速度快等优点，还能够方便地利用USB延长线使网卡远离电脑，避免干扰以及随时调整网卡的位置和方向。其缺点是不易于管理，而且价格相对略贵。

从上面的分析我们可以看出，除非主板不支持 USB 接口，还是应尽量优先选用 USB 无线网卡，而且价格上一般都可以接受。


是否需要购置天线？我们应清楚产品介绍中的“最大传输距离”多数是在没有任

何遮挡物的条件下计算得出的，实际使用当中根本达不到。我们有没有必要购置天线呢？

无论是无线网卡、无线 AP还是无线路由器，都内置无线天线。当传输距离较近，一般室内 20～ 30米，室外在 50～ 100米时，根本无须购置外置天线。

其次，无线的有效传输距离还与信号的穿透能力有关，不同产品之间的差距也非常大。一般名牌产品都可以做到在 30米之内穿越两堵墙壁，而少数低端产品有可能一个转折就会掉线。

另外，决定无线网络传输范围的关键在于 AP 或无线路由器，与无线网卡的关系并不大。

从以上的分析我们看出，只有当需要进行远距离的数据传输时，才有必要考虑外购增益天线，而短距离传输没有必要另购天线。


辐射强度控制在实际设计和施工中还需要注意 : 覆盖范围不够和信号死角

问题，可通过加装功率放大器和高增益天线或改变 AP位置解决。国家无线电管理委员会规定，无线设备辐射不得大于 100mW ，大部分无线产品的辐射强度都小于这个数值。但在某些场合，加了功率放大器的设备的辐射就有可能超过这个标准。

避雷：在室外桥接时，安装于楼顶的天线需安装避雷器并可靠接地。设备供电：设备安装点附近应预留电源，也可通过双绞线从交换机接

线供电。


7.5 编写物理设计文档物理设计文档说明在怎样的特定物理位置实现逻辑设计

方案，以及怎样有逻辑地开展每步设计。这个文档详细地说明要连接到网络设备的线缆的类型、以及线缆经过什么地方，还要说明设备和连接器要安置到工作区的什么位置，以及是如何连接起来的。

学习目标：物理设计文档中包含什么关键内容。完成简单的物理设计文档

学习重点：物理设计文档是所设计网络结构的施工图。


物理设计文档的内容应该说明要进行哪些新安装。以便工程施工人员明白施工内容

和要求。物理设计文档必须是正确的和完整的。它应包括下面内容：工程概述（和先前的文档相同）；物理设计图表；注释和说明；资产清单；最终费用估算；批文（和前面的文档相同）。


物理设计图表网络设计的每个阶段，都要清楚将文字和图表排列清楚。收

集阶段产生的是需求，物理设计阶段产生的主要是图表。物理设计图是一长详细的比例草图，是设计网络的结构蓝图

。可以用它来估算所需线缆的长度，决定每部分线缆长度是否满足要求。由于施工人员和管人员都要用到这张图，它必须正确清楚明晰。

注释和说明为了防止图纸上表示不清，产生歧义，应在对图表做尽可能

的注释说明。尤其应说明所需线缆的类型、遵循的布线标准、物理施工安全问题和安装要点。

资产清单应包括 3 种类型的信息列出新的工具和零件；利用网络中已有的设备；未应用的设备。


最终的费用估算物理设计中应该详细说明新的网络安装需要多少软、硬件及

其费用。这些费用应包括人力工时估计、整个安装时间进度安排和费用合计。

network design 第七章 物理网络设计

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