以太网的连接种类

2.3.1　10Mbps以太网的连接种类

站点与网络的连接取决于所用的媒体。以太网根据物理媒体的不同可以分成几种不同的类型。这些媒体有粗缆、细缆、非屏蔽双绞线UTP、屏蔽双绞线STP、光纤等。传统以太网只定义了使用50Ω粗同轴电缆的总线型网络一种类型。IEEE 802.3规定了几个不同的物理媒体用于物理层，并定义了相应的名命方法：

IEEE 802.3 X TYPE-Y NAM E

其中，X表示数据传输速率，10表示10Mbps，100表示100Mbps等。

TYPE表示信号的传输方式，BASE指基带传输，BROAD指宽带传输。以太网的宽带传输方式目前使用很少。

Y表示网段长度或传输媒体的特征，5指粗同轴电缆，2指细同轴电缆，T指双绞线，F指光纤。

NAM E是局域网名称。例如IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet表示：10Mbps传输速率，使用基带传输，支持5类双绞线的以太网。

按照图示的分类，10Mbps以太网包括10BASE-2、10BASE-5、10BASE-T、10BASE-F和10BROAD-36等，具体是针对物理层中支持媒体与接口而分类。各自的特性如表2-1所示。

表2-1　以太网媒体特性

采用基带传输的局域网在媒体上直接传输数字信号，而不使用调制等技术。媒体的整个频谱用于信号的传输。数字信号通常采用曼彻斯特编码形式，作为电压脉冲加在传输线上。在媒体任一点所加的信号会在两个方向上传播，一直到端点，并被端点吸收。信号在传播过程中不断地衰减，减弱了信号的强度，这在高频情况下十分明显。因此，基带传输只能延伸有限的距离。

采用宽带传输的局域网在媒体上传输模拟信号，因此传输距离比较远。宽带传输可以采用频分多路复用技术提高媒体使用效率，但是费用比较高，安装和维护比较复杂。

1．10BASE-5以太网络

粗缆是粗同轴电缆的简称，粗缆的直径有1cm。用粗缆实现站点与以太网的连接时，要使用外接收发器M AU，常用的粗缆型号为RG-8（50Ω）。M AU用AU I电缆与站点相连。粗缆、M AU、AU I电缆和网络站点的连接组网的方式如图2-7所示。终端器用于对信号进行吸收，防止信号在总线的端点产生反射。

粗缆一般采用一种类似夹板的分接头（Tap）装置进行安装。安装时，它利用Tap上的引导针穿透电缆的绝缘层，直接与导体相连。粗缆上的信号进入M AU后，M AU的逻辑电路对信号进行分析。如果信号是有效的网络编码信号，则将这些信号通过AU I电缆送往站点上的网卡。网卡把收到的信号作为帧，在目的地址字段读出目的地址，与网卡地址相比较。如果目的地址与网卡地址相符，接收帧的其余部分。粗缆以半双工方式工作，在接收有效信号期间，不允许网卡发送数据信号。网卡发送数据信号时，同时通过收发器接收网上的信号（包括自己发送的数据信号），判断是否发生冲突。M AU还在来自站点的信号和粗缆上的信号之间提供对地的隔离，避免因为两者局部地的差异而引起的噪声和事故。用粗缆连接网络站点时，站点间在粗缆上的最短间距为2.5m。

图2-7　粗缆总线连接方式

AU I电缆有15条连接线，采用D型插口和插头。AU I连接线线序和作用如表2-2所示。

10BASE-5是最早出现的以太网，由于采用了较粗的电缆和收发器，为网络的组建、安装和维护带来了不便，另外价格也比较贵。目前除了一些特殊场合，已较少使用。

表2-2　AU I连接线及其定义

2．10BASE-2以太网络

10BASE-2在10BASE-5的基础上产生，工作方式与粗缆相似，它的标准对应IEEE 802.3a。10BASE-2使用R9-58（50Ω）的细缆，它的主要联网特性与粗缆相同，使用的连接配件为BNC头和T型连接器。10BASE-2不需要外接收发器，因为收发功能已集成到网络站点的网卡上了。另外，总线的两端应连接终端器。

网络安装时先将细缆两头装上BNC头，然后接在T型连接器两端，最后把T型头直接连接在网卡上，如图2-8所示。细缆的另一端可以连接其他的T型连接器，每个T型连接器间的最短距离为0.5m。由细缆、BNC头和T型连接器连接组成的总线的两端还需要安装50Ω终端器，以削弱信号的反射作用。

在细缆上安装BNC头比较容易：先把细缆剥开后，把缆芯插入BNC头的探针孔内，把细缆的外层屏蔽套在BNC头的外边，然后把套在细缆上的铁箍推向BNC头，使它压住细缆的屏蔽层，最后用钳子压紧铁箍。

10BASE-2的优点主要是安装简易，价格低廉，不需要其他外部连接设备。但是这种网络连接的可靠性差，每接入一个站点，就产生两个连接点，一个点上连接不好，会影响整个网络的稳定和可靠。随着网络上站点数的增加，连接点也越来越多，发生故障的可能性也随之增加。同时总线连接的故障也很难查找，不利于维护。

当网络连接出现故障时，作为网络维护人员一般可以先从服务器或主要的网络站点出发，采用分段排除的方法。即由服务器开始，先断开一个方向上的总线，查看网络能否正常工作，若能工作则说明问题在断开的哪段总线上，否则继续检查；接下来从最靠近服务器的一台工作站开始，先断开其后的所有工作站，查看这台工作站能否上网，若能上网，再接入相邻的第2台工作站，判断能否上网；如此往下操作，直至找到故障站点。一般情况下10BASE-2以太网的故障主要出现在同轴电缆接头处的断路或短路，这也可用万用表进行测量。总线两端未安装50Ω的终端电阻或终端电阻松动而产生开路也会出现故障，此时可更换或重新安装终端电阻。

图2-8　细缆连接示意图

3．10BASE-T双绞线以太网络

10BASE-T对应IEEE 802.3i标准，用双绞线连接站点和集线器（HUB）构成网络。用双绞线实现站点与以太网的连接时，要使用RJ-45连接器而不需要外接收发器，收发功能已集成到网络站点的网卡上了。

双绞线由相互绞合的线对组成。目前通常使用的双绞线分为1～6类的6种类型。划分类型的依据是电气性能指标，包括衰减、近端串扰、阻抗特性、分布电容、直流电阻以及综合指标，如高频衰减指标、抗外部电磁干扰指标、抗射频干扰指标、自身辐射指标等。双绞线又可根据屏蔽与否分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。

用于局域网互连的UTP接头采用RJ-45连接器。RJ-45连接器的接线方式存在多种标准，包括EIA/TIA 568A、EIA/TIA 568B、AT& T等，用户在使用时需要注意，特别在使用墙壁接线模块时，保证RJ-45接头接线方式的一致性。RJ-45连接器的结构及其连接序号如图2-9所示。

在构成网络时，站点上的网卡可以与HUB直接相连。网卡与HUB的外接接口都采用RJ-45插座，双绞线两端则安装RJ-45插头。相连时实际使用了两对双绞线（一般的双绞线电缆由4对双绞线组成，如图2-10所示）。网卡与HUB相连时，两端的RJ-45的线序应一一对应，即网卡的发送信号线为1、2，接收信号线为3、6；HUB的发送信号线为3、6，接收信号线为1、2。这种双绞线称为直通双绞线，如图2-11（a）所示。

图2-9　RJ-45连接器及T568B标准的连接序号

图2-10　非屏蔽双绞线

如果只有两个站点构成网络，则也可以不用HUB。此时两个站点用双绞线直接连接，双绞线两端的线序应该交叉，称为交叉双绞线，即一端的1、2连接另一端的3、6，一端的3、6连接另一端的1、2，如图2-11（b）所示。

同样的情况也发生在HUB间的互连上。当HUB上有级联端口时，用直通双绞线连接级联端口和上级HUB的一般端口；当HUB上无级联端口时，用交叉双绞线连接一般端口和上级HUB的一般端口。

图2-11　RJ-45双绞线的连接

10BASE-T采用双绞线和星型结构，可靠性高，有利于网络的安装和维护，同时价格也便宜，因此受到了用户的欢迎。目前这种形式的以太网是局域网中使用最多的网络。但是，双绞线的传输特性比同轴电缆差，因此在同样的传输速率下，网段长度小于同轴电缆网络。

4．10BASE-F光纤以太网

10BASE-F是在10BASE-T的基础上，用光纤替代双绞线连接站点和HUB，增加网络网段长度和覆盖范围的一种以太网。

光纤是用来传播光束的、细小而柔韧的传输介质。光纤可分为传输点模数类和折射率分布类两种。传输点模数类又分为单模光纤和多模光纤两类。单模光纤传输速度快、容量大，多模光纤传输速度较慢、容量较小。与其他传输介质相比较，光纤的电磁绝缘性能好，信号衰减变小，频带较宽，传输距离较大。

光纤通信利用光学原理传送信息，光纤通信系统由光源、光纤、光发送机和光接收机等部件组成。光纤通信时，首先由光发送机产生光束，将电信号转变为光信号，再把光信号送入光纤。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。从原理上来讲，一条光纤不能进行信息的双向传输。如需进行双向通信时，须使用两条或双股光纤，一条用于发送信息，另一条用于接收信息。光纤的最大传输距离与光纤材料、传输速率有关，10Mbps传输速率时一般可以从几百米到几百公里。因此，光纤可以说是局域网中传输介质的姣姣者。光纤的安装和连接比较复杂，需由有关专业技术人员来完成。

网卡和HUB利用光纤相连时有两种方式，一种是把光收发器（光发送机和光接收机）安装在网卡或HUB内，光纤直接通过光纤插头连接到网卡和HUB上；另一种方式使用独立的光收发器，光收发器通过AU I接口或RJ-45接口连接网卡或HUB。AU I接口可以提供电源，这样也解决了独立收发器进行光电转换的电源需求。

光纤作为传输媒体价格较贵，因此一般用在需要长距离连接的站点、支持高速率传送的服务器、主干网等场合。

光纤与光纤设备相连需要光纤连接器。光纤连接器有3种类型：ST、SC和M IC，分为插头和插座两部分。其中插座部分安装在网卡、集线器、路由器等设备上；插头部分直接安装在光纤媒体上，如图2-12所示。ST连接器比较简单，不带锁销装置，不区分收发光纤，一般用作光纤入户后连接到光纤配线架、光纤跳线，或者由配线架到站点端的连接器上。SC连接器带锁销装置，但不区分收发光纤，是一种常用的光纤连接器。M IC连接器带锁销装置，能保证插头安装的正确性和可靠性，确保光纤与收发装置内部的光学器件的对接。

图2-12　光纤连接器ST、SC