10BASE-T网络的结构化布线规则优化方案

4.4.3.1　以太网的连接方法概述

传统以太网可使用的传输媒体有4种，即铜缆（分粗缆和细缆）、铜线（双绞线）或光缆等。这样，以太网就有4种不同的物理层。在MAC层下面对应了这4种传输媒体的物理层，即10BASE5（粗缆）、10BASE2（细缆）、10BASE-T（双绞线）和10BASE-F（光线）。这里“BASE”表示电缆上的信号是基带信号，采用曼彻斯特编码。BASE前面的数字“10”表示数据率为10Mbit/s，而后面的数字5或2表示每一段电线的最大长度为500m或200m（实际上是185m）。“T”代表双绞线，而“F”代表光纤。目前使用得最广泛的是双绞线传输媒体。

由于使用10BASE5粗缆布线既昂贵，又不便安装；同时，对于10BASE2细缆布线虽然优于粗缆，但也存在固有的缺点，这就是网络的可靠性较差。当细缆总线上的某个电缆接头处发生短路或开路时，整个网络就会瘫痪，并且随着总线上的站点数增加，检测故障的难度也随之加大。此外，细缆布线也不够方便，价格也仍较高。为了便于局域网的维护，目前通常使用无屏蔽的双绞线，构成星型网拓扑结构。每个站只需两对双绞线，分别用于发送和接收。在星型网络中心增加了一种可靠性非常高的设备，即集线器（HUB）。双绞线以太网总是和集线器配合使用的。由于集线器使用了大规模集成电路芯片，因此这样的硬件设备的可靠性已大大提高了。

4.4.3.2　10BASE-T（双绞线）布线

1990年IEEE制定出星型网10BASE-T的标准802.3i。但10BASE-T的通信距离稍短，每个站到集线器的距离不超过100m。这种10Mbit/s速率的无屏蔽双绞线星型网的出现，既降低了成本，又提高了可靠性。

使用双绞线能够传送高速数据的主要措施是将双绞线的绞合度做得非常精确。这样不仅可使特性阻抗均匀以减少失真，而且大大减少了电磁波辐射和无线电频率的干扰。在多对双绞线的电缆中，还要使用更加复杂的绞合方法。

在网络结构化布线中，双绞线被切成3段；从段及到墙上的信息插座是一段，称端接线；从信息插座到配线架，称水平线段；从配线架到HUB（或交换机）是一段，称跳线。规则为：①从HUB到端机，双绞线不超过100m；②水平布线段不超过90m；③端接线和跳线断不超过5m。

10M集线器作为一种特殊的多端口中继器，它在联网中继扩展中要遵循5-4-3规则：一个网段最多只能分5个子网段；一个网段最多只能有4个中继器；一个网段最多只能有3个子网段含有PC，如图：子网段2和子网段4是用来延长距离的。

图4-10　网络结构化布线图(www.xing528.com)

10BASE-T（星型网络）的5-4-3规则，是指任意两台电脑间最多不能超过5段线（既包括集线器到集线器的连接线缆，也包括集线器到电脑间的连接线缆）、4台集线器，并且只能有3台集线器直接与电脑等网络设备连接。如图4-10所示即为10BASE-T网络所允许的最大拓扑结构，以及所能级联的集线器层数。其中，位居中间的集线器是网络中唯一不能与电脑直接连接的集线器。5-4-3规则的采用与网络所允许的最大延迟有关。电脑发送数据后，如果在一定的时间内没有得到回应，那么，将认为是数据发送失败，而不断地重复发送，但对方却永远无法收到。数据在网络中的传输延迟，一方面受网线长度的影响，另一方面也受集线设备的影响，因此，双绞线网络不仅对电缆的传输距离有限制，而且也限制了集线器的数量。

集线器的一些特点如下：

（1）从表面上看，使用集线器的局域网在物理上是一个星型网，但由于集线器是使用电子器件来模拟实际电脑的工作，因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行。也就是说，使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站使用的还是CSMA/CD协议，并共享逻辑上的总线。网络中的各个计算机必须竞争对传输媒体的控制，并且在一个特定时间只有一台计算机能够发送数据。因此，这种10BASE-T以太网又称为星型总线（Star-shaped Bus）或盒中总线（Bus In A Box）。

（2）一个集线器有许多端口，例如，8～16个端口，每个端口通过RJ-45插头（与电话机使用的插头相似，但略大一些）用两对双绞线与一个工作站上的网卡相连（这种插座可连接4对双绞线，实际上只用2对，即发送和接收各使用一对双绞线）。因此，一个集线器很像一个多端口的转发器。

（3）集线器和转发器都工作在物理层，它的每个端口都具有发送和接收数据的功能。当集线器的某个端口接收到工作站发来的比特时，就简单地将该比特向所有其他端口转发。若两个端口同时有信号输入（即发生碰撞），那么所有的端口都收不到正确的帧。

（4）集线器采用了专门的芯片，进行自适应串音回波抵消。这样就可使端口转发出去的较强信号不致对该端口接收到的较弱信号产生干扰（这种干扰即近端串音）。每个比特在转发之前还要进行再生整形并重新定时。

集线器本身必须非常可靠。现在的堆叠式（Stackable）集线器由4～8个集线器堆叠起来使用。一般都有少量的容错能力和网络管理功能。模块化的机箱式智能集线器有很高的可靠性。它全部的网络功能都以模块方式实现。各模块均可进行热插拔，出故障时不断电即可更换或增加新模块。集线器上的指示灯还可显示网络上的故障情况，给网络的管理带来了很大的方便。由于集线器具有上述这些优点，早先使用的粗缆和细缆以太网已经成为了历史并已退出了市场。