免费智能真题库 > 历年试卷 > 系统集成项目管理工程师 > 2009年上半年 系统集成项目管理工程师 上午试卷 综合知识
  第12题      
  知识点:   网络接入技术   传输介质   以太网
  关键词:   100Base-TX   传输介质   以太网   传输        章/节:   基本信息系统集成技术       

 
以太网100Base-TX标准规定的传输介质是(12)
 
 
  A.  3类UTPB.
 
  B.  5类UTPC
 
  C.  单模光纤
 
  D.  多模光纤
 
 
 

 
  第18题    2022年上半年  
   72%
小张家已经接入了CATV(线缆电视),为了不重新布线,小张选择使用该线路的网络服务,那么小张家的网络接入方式属于()。
  第20题    2016年下半年  
   33%
以下关于当前主干网络的叙述中,不正确的是:(20)。
  第22题    2012年上半年  
   72%
(22) 不是光纤接口类型。
   知识点讲解    
   · 网络接入技术    · 传输介质    · 以太网
 
       网络接入技术
        网络接入技术包括光纤接入、同轴接入、铜线接入和无线接入等。
               光纤接入
               光纤是目前传输速率最高的传输介质,在主干网中已大量采用了光纤。如果将光纤应用到用户环路中,就能满足用户将来各种宽带业务的要求。可以说,光纤接入是宽带接入网的最终形式,但目前要完全抛弃现有的用户网络而全部重新铺设光纤,对于大多数国家和地区来说还是不经济、不现实的。
               同轴接入
               同轴电缆也是传输带宽比较大的一种传输介质,目前的CATV网就是一种混合光纤同轴电缆网络,主干部分采用光纤,用同轴电缆经分支器接入各家各户。混合光纤同轴电缆(HFC)接入技术的一大优点是可以利用现有的CATV网来降低网络接入成本。
               铜线接入
               铜线接入是指以现有的电话线为传输介质,利用各种先进的调制技术和编码技术、数字信号处理技术来提高铜线的传输速率和传输距离。但是铜线的传输带宽毕竟有限,铜线接入方式的传输速率和传输距离一直是一对难以调和的矛盾,从长远来看,铜线接入方式很难适应将来宽带业务发展的需要。
               无线接入
               无线接入采用空气作传输介质,用电磁波作为载体来传输数据,可分为固定无线接入和移动无线接入,采用的无线技术有微波、卫星等。无线接入的优点有:初期投入小,资金回报周期短;网络建设快、开通迅速;网络构成非常灵活,可扩容和可重用性好;高质量、高可靠性、容量大、价格低、技术成熟。
 
       传输介质
        网络传输介质是指在网络中传输信息的载体,常用的传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两大类。无线传输介质是指在两个通信设备之间不使用任何物理连接,而是通过空间传输的一种技术。无线传输介质主要有微波、红外线和激光等。它们的抗干扰性都比较差;有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连接部分,它能将信号从一方传输到另一方,有线传输介质主要有双绞线(twist-pair)、同轴电缆和光纤3种。
               双绞线
               (1)物理特性:双绞线由按规则螺旋结构排列的两对或四对绝缘线组成。一对线可以作为一条通信电路,各个线对螺旋排列的目的是使各线对之间的电磁干扰最小。
               (2)传输特性:双绞线最普遍的应用是语音信号的模拟传输。使用双绞线通过调制解调器(Modem)传输模拟数据信号时,数据传输速率目前单向可达56kbps,双向可达33.6kbps,24条音频通道总的数据传输速率可达230kbps。使用双绞线发送数字数据信号,一般总的数据传输速率可达2Mbps。
               (3)连通性:双绞线可用于点对点连接,也可用于多点连接。
               (4)地理范围:双绞线用于远程中继线时,最大距离可达15km;用于10Mbps局域网时,与集线器的距离最大为100m。
               (5)抗干扰性:在低频传输时,其抗干扰能力相当于同轴电缆。在10~100kHz时,其抗干扰能力低于同轴电缆。
               (6)价格:双绞线的价格低于其他传输介质,并且安装、维护方便。
               双绞线分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP)与非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair,UTP)。屏蔽双绞线在双绞线与外层绝缘封套之间有一个金属屏蔽层。屏蔽层可减少辐射,防止信息被窃听,也可阻止外部电磁干扰的进入,使屏蔽双绞线比同类的非屏蔽双绞线具有更高的传输速率。非屏蔽双绞线电缆具有以下优点:无屏蔽外套,直径小,节省所占用的空间;重量轻,易弯曲,易安装;将串扰减至最小或加以消除;具有阻燃性;具有独立性和灵活性,适用于结构化综合布线。
               对于双绞线,用户最关心的是表征其性能的几个指标。这些指标包括衰减、近端串扰、阻抗特性、分布电容、直流电阻、衰减串扰比及回波损耗等。目前,常见的双绞线有三种线型,分别是5类线、超5类线和6类线,前者线径细,而后者线径粗。
               (1)5类线:电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,传输率为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。这是最常用的以太网电缆。
               (2)超5类线:具有衰减小、串扰少,并且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。主要用于千兆位以太网。
               (3)6类线:电缆的传输频率为1~250MHz,6类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比应该有较大的余量,它提供2倍于超5类的带宽。6类布线的传输性能远远高于超5类标准,最适用于传输速率高于1Gbps的应用。6类与超5类的一个重要的不同点在于:改善了在串扰以及回波损耗方面的性能,对于新一代全双工的高速网络应用而言,优良的回波损耗性能是极重要的。6类标准中取消了基本链路模型,布线标准采用星形的拓扑结构,要求的布线距离为:永久链路的长度不能超过90m,信道长度不能超过100m。
               同轴电缆
               (1)物理特性:同轴电缆也由两根导体组成,有粗细之分,它由套置单根内导体的空心圆柱体构成。内导体是实芯或者是绞合的,外导体是整体的或纺织的。内导体用规则间距的绝缘环或硬的电媒体材料来固定,外导体用护套或屏蔽物包着。
               (2)传输特性:50Ω电缆专用于数字传输,一般使用曼彻斯特编码,数据速率可达2Mbps。CATV(Community Antenna Television,有线电视网)电缆可用于模拟和数字号传输,传输模拟信号,频率可以高达300~400MHz;对数字信号,已能达到50Mbps。
               (3)连通性:同轴电缆可用于点对点连接,也可用于多点连接。
               (4)地理范围:典型基带电缆的最大距离限于数千米,而宽带网络则可以延伸到数十千米的范围。
               (5)抗干扰性:同轴电缆的结构使得它的抗干扰能力较强,同轴电缆的抗干扰性取决于应用和实现。一般对较高频率的干扰,它的抗干扰性优于双绞线。
               (6)价格:安装质量好的同轴电缆的成本介于双绞线和光纤之间,维护方便。
               光纤
               (1)物理特性:光学纤维是一种直径极细(2~125μm)、柔软、能传导光波的介质。各种玻璃和塑料都可用来制造光学纤维。光缆具有圆柱形的形状,由三个同心部分组成:纤芯、包层和护套。
               (2)传输特性:光纤利用全内反射来传输经信号编码的光束。它分多模和单模方式两种,多模的带宽为200MHz/km~3GHz/km,单模的带宽为3GHz/km~50GHz/km。
               (3)连通性:光纤最普通的使用是在点到点的链路上。
               (4)地理范围:光纤信号衰减极小,它可以在6~8km的距离内不使用中继器实现高速率数据传输。
               (5)抗干扰性:不受电磁干扰和噪声千扰的影响。
               (6)价格:目前光纤系统比双绞线系统和同轴电缆系统贵,但随着技术的进步,它的价格会下降以与其他材料竞争。
               单模光纤中,模内色散是比特率的主要制约因素。由于其比较稳定,如果需要的话,可以通过增加一段一定长度的“色散补偿单模光纤”来补偿色散。零色散补偿光纤就是使用一段有很大负色散系数的光纤来补偿在1550nm处具有较高色散的光纤,使得光纤在1550nm附近的色散很小或为零,从而可以实现光纤在1550nm处具有更高的传输速率。
               多模光纤中,模式色散与模内色散是影响带宽的主要因素。技术工艺能够很好地控制折射率分布曲线,给出优秀的折射率分布曲线,对渐变型多模光纤,可限制模式色散而得到高的模式带宽。
               单模光纤的光纤跳线一般用黄色表示,接头和保护套为蓝色,传输距离较长,芯线窄,需要激光源,耗散小,高效。多模光纤的光纤跳线一般用橙色表示,也有的用灰色表示,接头和保护套用米色或者黑色,传输距离较短,宽芯线,聚光好,耗散大,低效。
               一般来说,多模光纤要比单模光纤便宜。如果对传输距离或传送数据的速率要求不严格,那么,多模光纤在大多情况下都可以表现得很好。单模光纤虽然成本高,但是具有散射小的特点,可以应用在长距离传输或者需要高速数据速率的场合。
               为了便于记忆,这里把有线传输的介质归纳成如下表所示。
               
               有线传输介质比较
               在有关传输介质方面,还需要掌握各种以太网所使用的介质类型,如下表所示。
               
               以太网常用传输介质
 
       以太网
        以太网是最早使用的局域网,也是目前使用最广泛的网络产品。以太网有10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s、10Gb/s等多种速率。
               以太网传输介质
               以太网比较常用的传输介质包括同轴电缆、双绞线和光纤三种,以IEEE 802.3委员会习惯用类似于10Base-T的方式进行命名。这种命名方式由三个部分组成:
               (1)10:表示速率,单位是Mb/s。
               (2)Base:表示传输机制,Base代表基带,Broad代表宽带。
               (3)T:传输介质,T表示双绞线、F表示光纤、数字代表铜缆的最大段长。
               传输介质的具体命名方案如下表所示,了解这些知识是十分必要的。
               
               以太网传输介质表
               
               以太网时隙
               时间被分为离散的区间称为时隙(Slot Time)。帧总是在时隙开始的一瞬间开始发送。一个时隙内可能发送0,1或多个帧,分别对应空闲时隙、成功发送和发生冲突的情况。
                      设置时隙理由
                      在以太网规则中,若发生冲突,则必须让网上每个主机都检测到。信号传播整个介质需要一定的时间。考虑极限情况,主机发送的帧很小,两冲突主机相距很远。在A发送的帧传播到B的前一刻,B开始发送帧。这样,当A的帧到达B时,B检测到了冲突,于是发送阻塞信号。B的阻塞信号还没有传输到A,A的帧已发送完毕,那么A就检测不到冲突,而误认为已发送成功,不再发送。由于信号的传播时延,检测到冲突需要一定的时间,所以发送的帧必须有一定的长度。这就是时隙需要解决的问题。
                      在最坏情况下,检测到冲突所需的时间
                      若A和B是网上相距最远的两个主机,设信号在A和B之间传播时延为τ,假定A在t时刻开始发送一帧,则这个帧在t+τ时刻到达B,若B在t+τ-ε时刻开始发送一帧,则B在t+τ时就会检测到冲突,并发出阻塞信号。阻塞信号将在t+2τ时到达A。所以A必须在t+2τ时仍在发送才可以检测到冲突,所以一帧的发送时间必须大于2τ
                      按照标准,10Mb/s以太网采用中继器时,连接最大长度为2500m,最多经过4个中继器,因此规定对于10Mb/s以太网规定一帧的最小发送时间必须为51.2μs。51.2μs也就是512位数据在10Mb/s以太网速率下的传播时间,常称为512位时。这个时间定义为以太网时隙。512位=64字节,因此以太网帧的最小长度为64字节。
                      冲突发生的时段
                      (1)冲突只能发生在主机发送帧的最初一段时间,即512位时的时段。
                      (2)当网上所有主机都检测到冲突后,就会停发帧。
                      (3)512位时是主机捕获信道的时间,如果某主机发送一个帧的512位时,而没有发生冲突,以后也就不会再发生冲突了。
               提高传统以太网带宽的途径
               以往被淘汰、传统的以太网是以10Mb/s速率半双工方式进行数据传输的。随着网络应用的迅速发展,网络的带宽限制已成为进一步提高网络性能的瓶颈。提高传统以太网带宽的方法主要有以下3种。
                      交换以太网
                      以太网使用的CSMA/CD是一种竞争式的介质访问控制协议,因此从本质上说它在网络负载较低时性能不错,但如果网络负载很大时,冲突会很常见,因此导致网络性能的大幅下降。为了解决这一瓶颈问题,“交换式以太网”应运而生,这种系统的核心是使用交换机代替集线器。交换机的特点是,其每个端口都分配到全部10Mb/s的以太网带宽。若交换机有8个端口或16个端口,那么它的带宽至少是共享型的8倍或16倍(这里不包括由于减少碰撞而获得的带宽)。
                      交换以太网能够大幅度的提高网络性能的主要原因是:
                      .减少了每个网段中的站点的数量;
                      .同时支持多个并发的通信连接。
                      网络交换机有三种交换机制:直通(Cut through)、存储转发(Store and forward)和碎片直通(Fragment free Cut through)。
                      交换式以太网具有几个优点:第一,它保留现有以太网的基础设施,保护了用户的投资;第二,提高了每个站点的平均拥有带宽和网络的整体带宽;第三,减少了冲突,提高了网络传输效率。
                      全双工以太网
                      全双工技术可以提供双倍于半双工操作的带宽,即每个方向都支持10Mb/s,这样就可以得到20Mb/s的以太网带宽。当然这还与网络流量的对称度有关。
                      全双工操作吸引人的另一个特点是它不需要改变原来10Base-T网络中的电缆布线,可以使用和10Base-T相同的双绞线布线系统,不同的是它使用一对双绞线进行发送,而使用另一对进行接收。这个方法是可行的,因为一般10Base-T布线是有冗余的(共4对双绞线)。
                      高速服务器连接
                      众多的工作站在访问服务器时可能会在服务器的连接处出现瓶颈,通过高速服务器连接可以解决这个问题。使用带有高速端口的交换机(如24个10Mb/s端口,1个100Mb/s或1000Mb/s高速端口),然后再把服务器接在高速端口上并使用全双工操作。这样服务器就可以实现与网络200Mb/s或2000Mb/s的连接。
               以太网的帧格式
               以太网帧的格式如下图所示,包含的字段有前导码、目的地址、源地址、数据类型、发送的数据,以及帧校验序列等。这些字段中除了数据字段是变长以外,其余字段的长度都是固定的。
               
               以太网的帧结构
               注:字段的长度以字节为单位
               前导码(P)字段占用8字节。
               目的地址(DA)字段和源地址(SA)字段都是占用6字节的长度。目的地址用于标识接收站点的地址,它可以是单个的地址,也可以是组地址或广播地址,当地址中最高字节的最低位设置为1时表示该地址是一个多播地址,用十六进制数可表示为01:00:00:00:00:00,假如全部48位(每字节8位,6字节即48位)都是1时,该地址表示是一个广播地址。源地址用于标识发送站点的地址。
               类型(Type)字段占用两字节,表示数据的类型,如0x0800表示其后的数据字段中的数据包是一个IP包,而0x0806表示ARP数据包,0x8035表示RARP数据包。
               数据(Data)字段占用46~1500个不等长的字节数。以太网要求最少要有46字节的数据,如果数据不够长度,必须在不足的空间插入填充字节来补充。
               帧校验序列(FCS)字段是32位(即4字节)的循环冗余码。
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