新编计算机网络教程——第5章.ppt

《新编计算机网络教程——第5章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新编计算机网络教程——第5章.ppt（42页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1 新编计算机网络教程新编计算机网络教程计算机精品教程2 Contents 第5章 局域网组网技术局域网组网需要的设备5.1局域网组网方法5.2局域网结构化布线技术5.3目录Contents3 5.1 局域网组网需要的设备 常用的局域网硬件除了连接用的电缆外，还有网卡、收发器、中继器、集线器以及连于各结点的连接器等，它们均品牌繁多，因此，正确、合理、经济地选择网络硬件是计算机网络工程设计的重要一环。1.网卡的基本功能 网卡NIC（Network Interface Card），也称网络适配器，是计算机网络系统中最基本的设备之一。它除起到物理接口作用外，还有控制数据传送的功能，计算机通过它接收或

2、发送网络信息。网卡上有收发器、介质访问控制逻辑和设备接口。它一方面要和计算机内部的RAM交换数据，另一方面又要按照网络物理路径所要求的速度和格式发送、接收数据。由于计算机内的数据是并行数据，网上传输的是串行比特流信息，故网卡必须具备串并转换功能。为防止数据传输中的丢失，网卡中还需有数据缓存，以实现不同设备间的缓冲。网卡与计算机的数据交换采用总线方式，而与网络进行信息交换则是通过接在网卡上的电缆来实现，因此，网卡的使用与计算机总线关系密切，同时也与传输介质有关。图5-1所示为网卡。图5-1 网卡 5.1.1 5.1.1 网卡网卡4 5.1 局域网组网需要的设备 2 网卡选择 网卡的选择与计算机类

3、型、传输介质以及应用环境有关。（1）计算机类型：不同类型计算机总线类型不同。个人计算机总线目前主要有AT、ISA、MCA、EISA、PCI等。8位PC机可选用8位网卡。AT总线或ISA总线计算机，选用16位网卡。微通道（MCA）总线计算机。EISA总线计算机需用32位网卡。它们均向网络服务器提供一种高性能的网卡。PCI总线计算机使用的PCI网卡有NE-5500、HE-320P。对VESA总线的计算机可使用VESA总线网卡。（2）传输介质：目前以太网中使用的传输介质有粗缆、细缆、双绞线（光纤除外），为此网卡连接网络电缆有三种方式：粗缆AUI（DIX）接头、细缆BNC接头及双绞线RJ-45接头。（

4、3）网卡安装方式：对于台式微机，网卡直接插入主机箱主机板总线的插槽内。对于便携式计算机，网卡需接在便携机的并行口上（这种网卡很小），可用粗缆、细缆或双绞线中的任意一种传输介质。对于无盘工作站，需在网卡上插入一块远程自动启动芯片，以使无盘工作站能通过自动启动芯片在服务器控制下上网运行。（4）网卡驱动程序：网卡驱动程序支持的网络操作系统多表示该网卡的兼容性好，一般服务器网卡应提供Netware 3.x和4.x UNIX，LAN Server及Windows NT等操作系统下的驱动程序。5 5.1 局域网组网需要的设备 集线器又称HUB，是一种特殊的中继器，用以将来自计算机等硬件的电缆集中配置于一体

5、，是多个网络电缆的中间转接设备，可连接多个网段，如图5-2所示。集线器可分为有源集线器和无源集线器两种。有源集线器主要用于分离和放大网络中的信号，有源集线器又分为两类：智能型和非智能型。HUB在网络中的作用类似中继器，有中继放大和智能检测网上碰撞功能，但在网络中连接工作站的方式不同于中继器。HUB连接的工作站呈星型结构（中继器呈总线结构）。HUB上每个双绞线接口（UTP）与1个工作站相连，且HUB可与另一个HUB级连。图5-3是一个局域网的实例。服务器通过网卡、10 BASE-2总线及HUB与数台客户机（工作站）连接。图5-2 集线器图5-3 HUB在局域网中的应用实例5.1.2 集线器（HU

6、B）6 5.1 局域网组网需要的设备 5.1.3 局域网交换机 交换式局域网的核心是局域网交换机。目前，使用最广泛的是Ethernet交换机。交换式局域网从根本上改变“共享介质”工作方式，通过交换机支持多个结点之间的并发连接，实现多结点之间数据的并发传输。因此，交换式局域网可以增加网络带宽，改善局域网的性能与服务质量。图5-4 RJ-45接口的交换机 1交换机的分类方法 依交换机支持的传输速率与功能，交换机可以分为不同的类型。（1）传输速率 按交换机所支持的传输速率，主要分为以下三种类型：普通以太网交换机、快速以太网交换机与千兆位以太网交换机。其中，普通以太网交换机是指支持10Mbps传输速率

7、的交换机；快速以太网交换机是指支持100Mbps传输速率的交换机；千兆位以太网交换机是指支持1000Mbps传输速率的交换机。一般来说，快速以太网交换机与千兆位以太网交换机都是自适应的，可以同时支持多种传输速率，并且能自动侦测出网络的传输速率。图5-4所示为提供RJ-45接口的以太网交换机。7 5.1 局域网组网需要的设备 （2）网络规模 按交换机所应用的网络规模大小，主要分为以下四种类型：企业级交换机、部门级交换机、工作组交换机与桌面级交换机。其中，企业级交换机属于高端交换机，一般采用模块化的结构，可作为企业网络骨干构建高速局域网，因此它通常用于企业网络的顶层。企业级交换机一般是千兆位以上以

8、太网交换机，带宽、传输速率与背板容量比一般交换机高很多，所采用的端口一般都为光纤接口。图5-5给出了一种企业级交换机。部门级交换机是面向部门级网络的交换机，网络规模化比企业级交换机要小很多。部门级交换机可以是固定配置或模块配置，一般带有常用的RJ-45接口与光纤接口，支持基于端口的虚拟局域网VLAN，可任意采用全双工或半双工传输模式，并且具有较强的网络管理功能。工作组交换机是传统集线器的理想代替，固定配置一定数量的RJ-45接口，并且不具备网络管理功能。桌面级交换机是常见的低档交换机，通常提供的端口数量（12个端口以内）较少，只提供最基本的交换机功能，因此其价格也最便宜。图5-5 企业级交换机

9、8 5.1 局域网组网需要的设备 （3）端口结构 按交换机的端口结构划分，主要分为以下两种类型：固定端口交换机和模块化交换机。其中，固定端口交换机所带的端口数量固定，是目前最为常见的交换机，其端口数量没有明确的规定，一般的端口标准是8端口、16端口与24端口。固定端口交换机只能提供有限数量与固定类型的接口，一般适用于小型网络与桌面交换环境，因此其价格相对便宜一些。按交换机的安装架构划分，固定端口交换机又可分为两种：桌面式交换机和机架式交换机。机架式交换机易于管理，适用于较大规模的网络。模块化交换机拥有更大的灵活性与可扩充性，用户可任意选择不同数量、不同速率与不同接口类型的模块，因此其价格要贵很

10、多。模块化交换机一般是机箱式交换机，此类交换机大多有很强的容错能力，支持交换模块的冗余备份，并且往往拥有可热插拔的双电源。通常，企业级交换机应考虑可扩充性、兼容性与容错性，因此应该选择机箱式交换机；骨干交换机与工作组交换机的任务较为单一，因此可以采用简单的固定端口交换机。9 5.1 局域网组网需要的设备 （4）协议层次 按交换机工作所在的协议层次，主要分为以下两种类型：第二层交换机与第三层交换机。其中，第二层交换机工作在OSI参考模型的数据链路层，依赖于数据链路层的信息（如MAC地址）完成不同端口之间的数据交换，主要功能包括物理编址、差错校验、帧序列与数据流控制等。一般来说，桌面级交换机都属于

11、此种类型，其只能提供最基本的数据交换功能，这类交换机的最大特点是价格低廉。第三层交换机可以工作在OSI参考模型的网络层，它具有交换机的基本功能与路由功能，可以通过IP地址进行数据分组的路由选择，支持基于端口的虚拟局域网VLAN，并且实现不同网段之间的数据交换。一般来说，第三层交换机都采用模块化结构，可以根据实际需要灵活配置端口模块。需注意的是，所有交换机在协议层次上都是向下兼容的，也就是说所有交换机都能工作在第二层。10 5.1 局域网组网需要的设备 2典型的交换机产品 如今，随着各种网络应用对网络带宽需求的增加，用户对以太网交换机的需求量越来越大，对以太网交换机的性能要求也越来越高。很多网络

12、硬件生产商都提供全系列的以太网交换机产品，覆盖从高端到中、低端的各类局域网组网需求。目前，应用最广泛的以太网交换机主要有：Cisco公司的Catalyst系列交换机、3Com公司的Baseline、OfficeConnect、SuperStack 3与Switch系列交换机、HP公司的ProCurve系列交换机、D-link公司的DES、DGS与DXS系列交换机、Nortel公司的Stack与Passport系列交换机、NetGear公司的FSM与GSM系列交换机、华为公司的Quidway系列交换机、联想公司的iSpirit系列交换机，以及神舟数码公司的DCRS系列交换机等。下面，我们以Cis

13、co公司的Catalyst系列交换为例，介绍以太网交换机的类型，（5）网管功能 按交换机是否支持网络管理功能，主要分为以下两种类型：非网管型交换机与网管型交换机。其中，非网管型交换机是指不支持网络管理功能的交换机。网管型交换机的任务是使所有网络资源处于良好状态。网管型交换机产品提供了基于终端控制口（Console）、基于Web页面、支持Telnet远程登录等多种管理方式。网络管理人员可以对交换机工作状态、网络运行状况进行本地或远程的实时监控，管理所有交换端口的工作状态和工作模式。网管型交换机支持SNMP协议，它由一整套简单的网络通信规范组成，可以完成所有基本的网络管理任务。11 5.1 局域网

14、组网需要的设备 下面，我们以Cisco公司的Catalyst系列交换机为例，介绍以太网交换机的类型、性能与技术特点。（1）Catalyst Express 500系列 Catalyst Express 500系列是低端的、固定端口交换机，可以提供10Mbps、100Mbps或1000Mbps传输速率与网络管理功能，它适用于工作组与桌面级的小规模局域网组网需求。（2）Catalyst 2940/2950/2970系列 Catalyst 2940/2950/2970系列是低端的、可堆叠的、固定端口交换机，可以提供10Mbps、100Mbps或1000Mbps传输速率与网络管理功能，它适用于工作组级

15、的小规模局域网组网需求。（3）Catalyst 3550/3560系列 Catalyst 3550/3560系列是中端的、可堆叠的、机架式的、固定端口交换机，可以提供10Mbps，100Mbps或1000Mbps传输速率与网络管理功能，它适用于部门级的中、小规模局域网组网需求。12 5.1 局域网组网需要的设备 （4）Catalyst 3750系列 Catalyst 3750系列是中端的、可堆叠的、固定端口交换机，可以提供10Mbps，100Mbps或1000Mbps传输速率与强大的网络管理功能，它适用于部门级的中、小规模局域网组网需求。（5）Catalyst 4000/4500系列 Cata

16、lyst 4000/4500系列是高端的、可堆叠的、模块化交换机，可以提供10Mbps、100Mbps或1000Mbps传输速率、灵活的网络模块配置与强大的网络管理功能，它适用于企业与分支机构的中等规模局域网组网需求。（6）Catalyst 6500系列 Catalyst 6500系列是高端的、智能的、模块化交换机，可以提供10Mbps，100Mbps或1000Mbps传输速率、灵活的网络模块配置与强大的网络管理功能，它适用于企业级的大规模局域网组网需求。（7）Catalyst 8400/8500/8600系列 Catalyst 8400/8500/8600系列是最高端的、智能的、模块化交换机

17、，可以提供10Mbps、100Mbps、1000Mbps或10Gbps传输速率、灵活的网络模块配置与强大的网络管理功能，提供IP与ATM相结合的多层次、多类型的交换方式，它适用于电信运营商与超大型企业的主干网级别的组网需求。13 Contents 第5章 局域网组网技术局域网组网方法5.2局域网组网需要的设备5.1局域网结构化布线技术5.3目录Contents14 5.2 局域网组网方法 5.2.1 同轴电缆组网方法 同轴电缆有两种类型：粗同轴电缆与细同轴电缆。使用同轴电缆组网主要有三种方式：粗缆方式、细缆方式与粗缆/细缆混用方式。1中继器 在局域网发展初期，使用的传输介质主要是同轴电缆。数字

18、信号在同轴电缆中传输时有衰减，并且信号波形会发生畸变。信号的衰减与传输延迟同传输介质的长度有关。因此，在使用同轴电缆的局域网协议中，必须对单根同轴电缆的最大长度，以及接入的结点数量加以限制。由于同时规定每个结点之间的距离至少为5m，因此实际接入的结点数量不会超过100个。在实际使用中存在两种特殊的需求；一是用户需要单个缆段的长度超过500m，二是接入的结点数超过100个。这时，简单地从10 BASE-5协议考虑是不允许的。为了增加以太网中同轴电缆的长度，人们提出了中继器（Repeater）这种设备。下面，我们以以太网为例，介绍局域网物理结构设计与局域网组网方法。15 5.2 局域网组网方法 中

19、继器的工作原理如图5-6所示。在图中给出的是一个方向的信号传输过程。当位于缆段左侧的主机A发送的信号经过500m同轴电缆的传输后，已经发生严重的信号衰减与波形畸变。如果发送结点与接收结点之间的距离超过500m，接收结点就不能正确接收数据信号。设计中继器的目的就是将衰减与变形后的信号，经过接收、放大、整形的工作过程，使信号的波形与幅度达到协议规定的要求，然后再向它连接的另一个缆段发送出去。由于传输介质的长度与信号的衰减、传输延迟有关，因此在一个局域网中使用中继器连接多个缆段的数量有限制。按中继器连接的传输介质可以分为多种类型：粗同轴电缆-粗同轴电缆、粗同轴电缆-细同轴电缆、粗同轴电缆-光缆等。中

20、继器在早期的局域网组网中应用广泛。接收放大整形发送中继器中继器主机B主机A主机D主机C图5-6 中继器的工作原理示意图16 5.2 局域网组网方法 2粗缆方式在使用粗缆方式组建以太网时，需要使用如下基本硬件设备：u集线器或交换机u带有AUI接口的以太网卡u粗同轴电缆u外部收发器与收发器电缆u粗缆中继器 在典型的粗缆以太网中，单根粗缆的最大长度不能超过500m。如果需要使用粗缆中继器，一个以太网中最多只能用4个中继器，连接5根最大长度为500m的粗缆缆段，则用中继器连接后的粗缆最大长度不超过2500m。每个粗缆以太网最多只能连入100个结点。两个相邻收发器之间的最小距离为2.5m，收发器电缆的最

21、大长度为50m。目前，粗缆组网方式已经很少在实际应用出现。3细缆方式u在使用细缆方式组建以太网时，需要使用如下基本硬件设备：u集线器或交换机u带有BNC接口的以太网卡u细同轴电缆uBNC T型连接器u细缆中继器17 5.2 局域网组网方法 在典型的细缆以太网中，单根细缆的最大长度不能超过185m。如果需要使用细缆中继器，一个以太网中最多只能用4个中继器，连接5根最大长度为185m的细缆缆段，则用中继器连接后的细缆最大长度不超过925m。每个细缆以太网最多只能连入100个结点。两个相邻的BNC T型连接器之间的距离应是0.5m的整数倍，并且最小距离为0.5m。细缆方式与粗缆方式相比，它具有造价低

22、、安装容易等优点。但是，由于缆段中连入多个BNC T型连接器，存在多个BNC连接头与BNC T型连接器的连接点，因此细缆连接的故障率较高，使系统的可靠性受到影响。4粗缆与细缆混用方式 在使用粗缆与细缆共同组建以太网时，除了使用构成粗缆、细缆以太网的基本硬件设备外，还必须使用粗缆与细缆之间的连接器件。粗缆与细缆混合结构的电缆缆段最大长度为500m，如果粗缆长度为L（单位为m）、细缆长度为t（单位为m），则L、t之间的关系为：L+3.28t500 粗缆与细缆混用方式的优点是造价合理，粗缆段用于室外，细缆段用于室内。这种方式的缺点是结构复杂，维护困难。目前，这种组网方式已基本不在实际应用中出现。18

23、 5.2 局域网组网方法 5.2.2 双绞线组网方法 1双绞线组网的工作原理 目前，组建以太网几乎都采用10 BASE-T标准，使用集线器（Hub）、非屏蔽双绞线与RJ-45接口，就可以方便地将一定范围内的计算机连接起来。由于使用双绞线组建局域网有易于安装与管理、造价低、系统可靠性好等优点，因此这种组网方式得到了广泛的应用。图5-7给出了双绞线组网的工作原理示意图。在使用双绞线组建10 BASE-T以太网时，需要使用以下基本硬件设备：u集线器或交换机u带有RJ-45接口的以太网卡u3类或5类非屏蔽双绞线uRJ-45连接头主机集线器图5-7 双绞线组网的工作原理示意图网卡双绞线网卡网卡主机主机

24、在双绞线组网方式中，集线器是以太网的中心连接设备。所有结点都通过双绞线连接到集线器上，它们仍采用CSMA/CD介质访问控制方法。当一个结点发送数据时，所有结点都能接收到数据，因此集线器仍然工作在物理层，连接在一个集线器的所有结点都属于一个冲突域。在任一个时间段中，只能有一个结点可以发送数据帧，而其他结点只能处于接收状态。当然，在实际组网中可以用交换机代替集线器，通过并发连接来提高以太网的网络性能。19 5.2 局域网组网方法 2双绞线组网方法的分类 按使用集线器的数量与类型划分，双绞线组网方法可以分为如下三种：l单一集线器结构l多集线器级联结构l堆叠式集线器结构 （1）单一集线器结构 单一集线

25、器结构的以太网是最简单的，所有结点都通过非屏蔽双绞线与一个集线器连接，并构成物理上的星型拓扑。图5-8给出了单一集线器的组网结构示意图。结点到集线器的非屏蔽双绞线最大长度为100m。单一集线器结构适宜于工作组规模的局域网，典型的集线器一般支持824个RJ-45端口与1个BNC、AUI或光纤端口。主机主机主机主机图5-8 单一集线器的组网结构示意图20 5.2 局域网组网方法 （2）多集线器级联结构 如果需要联网的结点数超过单一集线器的端口数，这时通常可以采用多集线器的级联结构或堆叠式集线器结构。普通的集线器产品一般都提供两类端口：一类是用于连接结点的RJ-45端口；另一类是向上连接端口（简称为

26、上行端口），包括粗缆AUI端口、细缆BNC端口或光纤连接端口。在实际的组网应用中，常将双绞线级联与使用上行端口级联相结合。近距离使用双绞线实现集线器级联，远距离通过上行端口实现集线器级联。多集线器级联结构通常采用以下两种方法：使用双绞线通过RJ-45端口实现集线器级联；使用同轴电缆或光缆通过上行端口实现集线器级联。图5-9给出了多集线器级联的组网结构示意图。其中，图5-9（a）是集线器通过RJ-45端口的级联结构；图5-9（b）是集线器通过上行端口的级联结构。主机主机主机主机主机主机主机集线器或交换机（a）双绞线级联结构主机主机主机主机主机主机主机集线器或交换机（b）上行端口级联结构图5-9

27、多集线器级联的组网结构示意图21 5.2 局域网组网方法 （3）堆叠式集线器结构 堆叠式集线器（Stackable Hub）适用于中、小型局域网环境。如果需要联网的结点数超过单一集线器的端口数，这时也可以采用堆叠式集线器结构。堆叠式集线器由一个基础集线器与多个扩展集线器组成。基础集线器是具有网络管理功能的独立集线器。通过在基础集线器上堆叠多个扩展集线器，一方面可以增加以太网的结点数，另一方面可以实现对网中结点的网络管理功能。图5-10给出了堆叠式集线器的组网结构示意图。在实际的组网应用中，常将堆叠式集线器与多集线器级联结构相结合，以适应复杂多样的局域网组网要求。尽管以太网的传输速率从10Mbp

28、s发展到100Mbps、1Gbps与10Gbps，但是它们在MAC层仍采用CSMA/CD方法，帧结构也没有变化，改变的只是相应的物理层协议。主机主机主机主机堆叠式集线器或交换机图5-10 堆叠式集线器的组网结构示意图22 5.2 局域网组网方法 5.2.3 快速以太网组网方法 快速以太网的组网方法与普通以太网类似。快速以太网的物理层标准是100 BASE系列标准。在使用双绞线组建100 BASE-T以太网时，需要使用如下基本硬件设备：l100Mbps集线器或交换机l10Mbps集线器l10/100Mbps自适应以太网卡与10Mbps以太网卡l双绞线或光缆 100 BASE系列网卡可以分为三种类

29、型：100 BASE-TX、100 BASE-T4与100 BASE-FX网卡。目前，使用最广泛的是100 BASE-TX网卡。100 BASE-TX网卡支持5类非屏蔽双绞线，双绞线最大长度为100m；100 BASE-T4网卡支持3类非屏蔽双绞线，双绞线最大长度为100m；100 BASE-FX网卡支持多模光纤，光纤最大长度可以达到450m。100 BASE-T集线器的功能及网络连接方法，与普通的10 BASE-T集线器基本相同。因此，以100 BASE-T集线器为中心的快速以太网结构，与传统的以太网结构基本上相同。但是，在组建100 BASE-T快速以太网时，需注意以下两个问题：快速以太网

30、一般作为局域网的主干部分使用；在实际组网应用中可以使用交换机代替集线器，通过并发连接来提高以太网的网络性能。23 5.2 局域网组网方法 5.2.4 千兆位以太网组网方法 千兆位以太网的组网方法与普通以太网基本相同。千兆位以太网的物理层标准是1000 BASE系列标准。在使用双绞线组建1000 BASE-T以太网时，需要使用如下基本硬件设备：l1000Mbps交换机l100Mbps集线器或交换机l1000Mbps以太网l10/100Mbps自适应以太网卡与10Mbps以太网卡l双绞线或光缆 1000 BASE系列网卡可以分为3种类型：1000 BASE-T、1000 BASE-LX与1000

31、BASE-SX网卡。目前，使用最广泛的是1000 BASE-TX网卡。在组建千兆位以太网时，如何合理分配网络带宽很重要，需要根据网络规模与布局来选择两级或三级网络结构。图5-11给出了典型的千兆位以太网组网结构示意图。24 5.2 局域网组网方法主机主机主机主机服务器千兆位支干交换机千兆位支干交换机千兆位主干交换机100Mbps集线器/交换机100Mbps集线器/交换机1000Mbps线路100Mbps线路图5-11 典型的千兆位以太网组网结构示意图25 5.2 局域网组网方法 在设计千兆位以太网结构时，我们需要注意以下几个问题：（1）一般来说，网络主干部分需要使用性能很好的千兆位以太网主干交

32、换机，如Cisco公司的Catalyst 3550系列或3Com公司的SuperStack 9300系列交换机，以解决实际应用中的网络带宽瓶颈问题；（2）在网络支干部分使用性能稍低些的千兆位以太网支干交换机，如Cisco公司的Catalyst 2940系列或3Com公司的SuperStack 3300，以满足实际应用对网络带宽的要求；（3）在楼层或部门级的网络中，根据实际需要选择100Mbps集线器或交换机，例如可以选择Cisco公司的Catalyst Express 500系列交换机或FastHub 400系列集线器；（4）用户端使用10Mbps或10/100Mbps自适应网卡，将用户结点连

33、接到100Mbps集线器或交换机上。26 Contents 第5章 局域网组网技术局域网结构化布线技术5.3局域网组网需要的设备5.1局域网组网方法5.2目录Contents27 5.3 局域网结构化布线技术 1结构化布线的发展 在完成局域网的结构设计后，如何完成网络布线成为一个重要问题。据统计，在局域网所出现的网络故障中，有75%以上是由网络传输介质引起的。因此，解决好网络布线问题对提高网络系统的可靠性有重要作用。20世纪90年代以来，支持非屏蔽双绞线得到广泛的应用。采用双绞线作为网络传输介质的优点是连接方便、可靠性高与扩展灵活。同时，双绞线不仅能用于计算机通信，而且能完成电话通信与控制信息

34、传输。电话通信比计算机通信出现得早，在铺设电话线路方面早有各种方法与标准，人们很自然地想到将电话线路的连接方法用于网络布线中，这样就产生了专用于计算机网络的结构化布线系统。从某种意义上来说，结构化布线系统并非什么新的概念，它只是将传统的电话、供电等系统所用的方法借鉴到计算机网络布线中，并使之适应计算机网络与控制信息传输的要求。2结构化布线的概念 结构化布线系统是指在一座办公大楼或楼群中安装的传输线路，它能将所有的语音、数字设备与电话交换系统相连接。结构化布线系统包括布置在办公大楼中的所有电缆与各种配件，例如转接设备、各类用户端设备接口以及外部网络接口，但是它并不包括各种交换设备。从用户的角度来

35、看，结构化布线系统是使用一套标准的组网器件，按照标准的连接方法来实现的网络布线系统。结构化布线系统使用的组网器件包括以下几种类型。二.计算机网络的形成5.3.1 结构化布线概述28 5.3 局域网结构化布线技术l各类传输介质l各类介质的端接设备l连接器l适配器l各类插座、插头及跳线l光电转换与多路复用器等电器设备l电气保护设备l各类安装工具 结构化布线系统与传统的布线系统的最大区别在于：结构化布线系统的结构与当前所连接的设备位置无关。在传统的网络布线系统中，设备安装在哪里，传输介质就要铺设到哪里。结构化网络布线系统则是预先按建筑物的结构，将建筑物中所有可能放置计算机及外部设备的位置都预先布好线

36、，然后根据实际所连接的设备情况，通过调整内部跳线装置将所有计算机与外部设备连接起来。同一条线路的接口可以连接不同的设备，例如电话机、计算机、终端、工作站及打印机等外部设备。29 5.3 局域网结构化布线技术 3智能大楼概念的提出 智能大楼是随着计算机与现代通信技术的迅速发展，以及人们对信息共享的强烈需求而产生的。智能大楼将计算机通信、信息服务与安全监控集成在一个系统中。智能大楼的定义有很多种。美国的一个智能大楼研究机构认为：智能大楼是通过对建筑物的结构、系统、服务与管理四个要素采用最优组合，为用户提供一个投资合理、高效、安全与便利的工作环境。另一种定义则认为：智能大楼是在大楼建设中建立一个独立

37、的局域网，在楼外与楼内的交汇处安装配线架，利用楼内垂直电缆竖井作为布线系统的主轴管道；在每个楼层建立分线点，通过分线点在每个楼层的平面方向布置分支管道，并通过这些分支管道将传输介质连接到用户所在位置。最终用户的位置可以连接计算机、电话机、传真机、报警器、供热与空调设备，甚至可以是生产设备。这种集成环境能为用户提供全面的信息服务功能，同时能随时对大楼发生的任何事情自动采取相应处理措施。美国EIA与TIA组织共同提出了一套智能大楼布线系统标准。该标准将所有的语音、数字、视频信号及监控系统的配线，经过统一规划综合在一套标准系统中。这个系统具有很大的灵活性，在各种设备位置改变或局域网结构变化时，不需要

38、进行重新布线，只要在配线间做适当的布线调整即可。30 5.3 局域网结构化布线技术 4智能大楼的组成部分 完善的智能大楼系统除了结构化布线系统外，还应该包括以下几种系统：（1）办公自动化系统（OA）办公自动化系统是智能大楼的基本功能之一。它是由高性能的传真机、终端、微型计算机、大中型计算机，以及声像装置等现代办公设备与相应软件组成的。（2）通信自动化系统（CA）通信自动化系统主要包括以下几个部分：以程控交换机为中心，以电话、传真为主的通信网；用于将楼内的各种终端、微型计算机、工作站、大中型计算机联网的局域网；远程数据通信网。31 5.3 局域网结构化布线技术 （3）楼宇自动化系统（BA）楼宇自

39、动化系统采用传感器、监控设备与计算机等设备，对大楼的电力、空调、电梯、供水与排水、防火与防盗等设施实行自动监控与管理。它包括楼宇自动化管理、出入管理、身份卡识别、防盗保安、防火及各种设备监控系统。楼宇自动化系统一般采用分散控制、集中管理的方法，其中的关键技术是传感器与接口控制。（4）计算机网络（CN）要实现办公自动化、通信自动化与楼宇自动化系统，除了结构化布线系统外，计算机网络系统也是一个重要的基础设施。计算机网络系统处于智能大楼的核心地位。一般来说，一座大楼内应该有一个高速的主干网，用来连接大楼内多个计算机与每个楼层的局域网。大楼内部网络与外部通信网通过高速主干网互连。主干网需要具有很高的通

40、信容量，因此应采用快速以太网、ATM与FDDI等。从以上讨论中可以看出，智能大楼是伴随着人们对信息共享的迫切需求而产生的，是一种将建筑与通信、计算机网络及控制技术相结合的产物，其基础是结构化布线系统。目前，大的结构化布线系统供应商包括：AT&T公司、AMP公司、Nortel公司、Siemons公司等。随着经济飞速发展与各种办公大楼的兴建，智能大楼在我国有广阔的发展前景。32 5.3 局域网结构化布线技术1建筑物综合布线系统 建筑物综合布线系统一般采用开放式、模块化结构，具有良好的可扩展性、灵活性等特点。传输介质采用非屏蔽双绞线与光纤混合结构，可以连接建筑物或楼群中的各种设备与网络系统。建筑物综

41、合布线系统的主要应用范围是：l商务环境，l办公室环境。l建筑群环境。l交通运输环境。l卫生保健环境 最初，建筑物综合布线系统采用非屏蔽双绞线来支持低速语音与数据信号。但是，随着局域网技术的发展，目前采用光缆与非屏蔽双绞线混合的连接方式。在设计建筑物综合布线系统时，应根据建筑物的结构、对传输速度的要求与结点数量，来选择适当的网络结构与传输介质。5.3.2 结构化布线系统的应用环境结构化布线系统主要应用在以下3种环境中：33 5.3 局域网结构化布线技术户外系统平面楼层系统布线配线系统用户端子垂直竖井系统布线配线系统机房子系统图5-12 典型的建筑物综合布线系统结构示意图 建筑物综合布线系统的主要

42、特点是：（1）由于建筑物综合布线系统支持各种系统与设备，能够与现有的语音、数据系统一起工作，这样可以保护用户在硬件、软件，以及培训方面的投资。（2）建筑物综合布线系统的结构化设计，使用户自己能够很容易地排除故障，使用网管软件能准确跟踪设备的迁移与变化，并能对某些故障进行监测与显示。（3）采用非屏蔽双绞线与光缆的建筑物综合布线系统，能够支持100Mbps甚至更高的数据传输速率。图5-12给出了典型的建筑物综合布线系统结构示意图。34 5.3 局域网结构化布线技术 2 智能大楼布线系统 随着办公自动化技术的飞速发展，办公大楼布线的可靠性已成为一个重要问题。传统的布线方式已难于适应这种需求，智能大楼

43、布线系统就是在这种情况下发展的。智能大楼布线系统一般采用开放式、模块化结构，具有良好的可扩展性、灵活性等特点，能连接语音、数据、图像，以及各种楼宇控制与管理装置，从而为用户提供一个高效、可靠的应用环境。智能大楼布线系统是构筑在大楼中的基本运行系统，用于大楼内的各种操作与控制系统中的信息共享。建造智能大楼布线系统需要使用一整套产品，包括双绞线、光缆、匹配器、接线箱、电子装置、保安设备、安装维护工具、管理软件等。模块化设计使得用户在系统扩充、更新设备时，布线系统可以不变或只做很小的变化，从而大大降低用户对大楼的维护费用。35 5.3 局域网结构化布线技术 3工业布线系统 工业布线系统是专门为工业环

44、境设计的布线标准。现代化工厂必须有一套先进的工业通信网络，才能够适应生产、管理现代化与计算机集成制造系统（CIMS）的通信需求。一套先进的工业网络系统可以将工厂的自动控制设备、企业管理系统、通信与数据处理相结合，以便有效提高生产效率与产品质量，提高工厂的设计、生产、销售与管理水平，这样才有可能产生明显的经济效益。工业布线系统用来解决工业厂房中信息传输的特殊要求，可以满足工业环境中数据传输的需要。针对工厂环境中存在强干扰的特点，这类系统一般采用双层网络结构来提高系统稳定性。工业布线系统的主要特点是：采用光缆作为连接各种通信设备的传输介质，提高了数据传输速率与抗干扰能力，确保在复杂的工厂环境中的数

45、据传输要求；模块化结构使网络设备与结构变化对结构化布线系统带来的影响最低，可以将声音、数据、视频与网络管理有机组合，以适应未来工业发展对数据传输的要求；使用户可以容易地进行故障诊断与恢复，以提高系统的可维护性与可靠性。36 5.3 局域网结构化布线技术 5.3.3 结构化布线系统的组建 一般说来，完整的结构化布线系统由以下6个部分组成：户外系统、垂直竖井系统、平面楼层系统、用户端子区、机房子系统与布线配线系统。对于上述6个部分，不同的结构化布线系统有不同的叫法。1用户端子 用户端子用于将用户设备连接到结构化布线系统中。用户端子主要包括与用户设备连接的各种信息插座与相关配件。目前，最常用的是双绞

46、线的RJ-45插座与连接电话的RJ-11插座，前者广泛应用于局域网设备（例如微型计算机、工作站、服务器等），后者广泛应用于电信系统（例如电话机、传真机等）。用户端子的安装部位可以在墙上或办公桌上，但要避免安装在人们经常走动或易损坏的地方，以免因为人为原因而造成线路损坏。37 5.3 局域网结构化布线技术2户外系统 户外系统主要用于连接楼群之间的通信设备，将楼内与楼外系统连接起来，使户外信息进入楼内的信息通道。户外系统包括用于楼群之间通信的传输介质与各种支持设备，例如电缆、光缆与电气保护设备。由于户外系统安全性直接影响整个布线系统的安全，因此必须安装各种电气保护装置。为了避免雷电等强电流进入楼群

47、破坏设备，必须安装避雷和过流保护装置，以保证楼内系统处于绝对安全的环境中。为了适应各种信息交换的要求，户外系统除了使用各种有线连接手段，还可以使用微波、无线电等无线连接手段。户外系统通常在入口处经过一次转接再接入楼内系统，这是由于楼内与楼外的通信介质通常具有不同规格，并且在转接处可以安装电气保护装置。当进行结构化布线设计时，必须严格执行各种电气保护与安装标准。户外系统进入大楼时的处理方法主要有两种：户外系统通过地下管道进入大楼；户外系统通过架空方式进入大楼。户外系统与楼内系统的转接处需要有专门的房间或墙面，这要视建筑物的规模与安装设备的多少而决定。一般来说，大型建筑物至少要留有一间专用的房间，

48、小型建筑物只需留有一面安装设备的墙面。在房间或墙面安装的设备主要是跳接线系统、分线系统、电气保护装置与专用传输设备，如多路复用器、光端机等。大多数建筑物经常将与户外的所有连接集中起来，这样就有可能彼此之间产生干扰，因此要考虑如何屏蔽设备之间的干扰。尚未施工的建筑物应在设计阶段考虑户外系统与分配连接位置。已完工的建筑物的情况就比较复杂，应尽量在不影响其他部分的情况下选择安装户外系统的部位。38 5.3 局域网结构化布线技术3垂直竖井系统 垂直竖井系统是整个结构化布线系统的骨干部分，是高层建筑物中垂直安装的各种电缆、光缆的组合。通过垂直竖井系统可以将系统其他部分连接起来，满足系统各部分之间的通信要

49、求。从计算机网络的要求来说，需要保证所有用户端子与网络中心的连通性，也需要保证用户端子之间的连通性。垂直竖井系统包括从垂直系统到平面系统分支点的缆线与到机房子系统的缆线。在高层建筑物中，每层或每隔一层都应有一个平面楼层系统。垂直竖井系统可以将所有的平面楼层系统连接起来。垂直竖井系统与平面楼层系统的汇合点称为配线分支点，它们通过垂直竖井系统再连接到户外系统。垂直竖井系统的典型安装方法是将电缆或光缆沿着贯穿建筑物各层的竖井中，也可以安装在通风管道中。由于垂直竖井系统包含通信电缆与其他设备，本身有一定的自重，在安装过程中一定要考虑这个问题，以防因为重力而造成电缆接触不良。在具体施工时，常用的方法是让

50、电缆固定于垂直竖井的钢铁支架上，以保证电缆的正常安装状态。同时，由于垂直竖井系统是各种传输介质的混合体，应该考虑抗干扰问题。由于垂直竖井系统要贯穿建筑物的每层，在建筑物设计阶段就应预留竖井与连接子系统的房间。选择垂直竖井位置时应尽量避开强干扰源，例如电梯操作间，动力电系统等。在选用垂直竖井系统的通信介质时，一方面要考虑满足用户的需要，另一方面尽量选用高可靠性、高传输率、高带宽的介质，目前的情况是应优先考虑光缆。需要指出的是：垂直竖井系统并不一定需要垂直布设。在工厂环境中进行结构化布线时，由于建筑物本身的特点是以单层大范围居多，因此垂直竖井系统也可以变成平面安装。但是，它的作用仍是连接各个功能子