綜合布線第二版02章

1、第2章網絡傳輸介質 2.1數(shù)據通信中的幾個術語 2.2雙絞線 2.3同軸電纜 2.4光纖與光纜 2.5無線傳輸介質和傳輸介質的選擇 思考與練習2 第第2 2章網絡傳輸介質章網絡傳輸介質 第2章網絡傳輸介質 2.1.1數(shù)據通信系統(tǒng)數(shù)據通信系統(tǒng)通信的目的就是傳遞信息，通信中產生和發(fā)送信息的一端叫做信源，接收信息的一端叫做信宿，信源和信宿之間的通信線路稱為信道。信息在進入信道時要變換為適合信道傳輸?shù)男问剑谶M入信宿時又要變換為適合信宿接收的形式。另外，信息在傳輸過程中可能會受到外界的干擾，這種干擾稱為噪聲。數(shù)據通信系統(tǒng)的基本模型如圖2-1所示。2.12.1數(shù)據通信中的幾個術語數(shù)據通信中的幾個術語第2

2、章網絡傳輸介質 圖2-1數(shù)據通信系統(tǒng)的基本模型第2章網絡傳輸介質 1. 數(shù)據與信號數(shù)據與信號信息一般用數(shù)據和信號表示。數(shù)據有模擬數(shù)據和數(shù)字數(shù)據兩種形式。模擬數(shù)據是在一定時間間隔內，連續(xù)變化的數(shù)據。因為模擬數(shù)據具有連續(xù)性的特點，所以它可以取無限多個數(shù)值。例如，聲音、電視圖像信號等都是連續(xù)變化的，都表現(xiàn)為模擬數(shù)據。數(shù)字數(shù)據是表現(xiàn)為離散量的數(shù)據，只能取有限個數(shù)的數(shù)值。在計算機中一般采用二進制形式，只有“0”和“1”兩個數(shù)值。在數(shù)據通信中，人們習慣將被傳輸?shù)亩M制代碼的0、1稱為碼元。第2章網絡傳輸介質 在通信系統(tǒng)中，數(shù)據需要以信號的形式從一點傳到另一點。信號有模擬信號和數(shù)字信號兩種基本形式。用數(shù)字信

3、號進行的傳輸稱為數(shù)字傳輸，用模擬信號進行的傳輸稱為模擬傳輸。模擬信號是連續(xù)變化的、具有周期性的正弦波信號，而數(shù)字信號是不連續(xù)的、離散的二進制脈沖信號，圖2-2所示的是兩種信號的典型表示。第2章網絡傳輸介質 圖2-2信號的典型表示(a) 數(shù)字信號的典型表示；(b) 模擬信號的典型表示第2章網絡傳輸介質 2. 信道信道信道是信號傳輸?shù)耐ǖ溃饕ㄍㄐ旁O備和傳輸介質。傳輸介質可以是有形介質(如電纜、光纖)或無形介質(如傳輸電磁波的空間)。信道有物理信道和邏輯信道之分。物理信道是指用來傳送信號的一種物理通路，由傳輸介質及有關設備組成。邏輯信道是在物理信道的基礎上通過節(jié)點設備內部的連接來實現(xiàn)的，在信號

4、的發(fā)送端和接收端之間并不存在一條物理上的傳輸介質。信道可以按多種不同的方法進行分類：按傳輸介質的不同，信道可分為有線信道和無線信道；按傳輸信號種類的不同，信道可分為模擬信道和數(shù)字信道；按使用權限的不同，信道又可分為專用信道和公用信道等。第2章網絡傳輸介質 3. 主要技術指標主要技術指標數(shù)據通信系統(tǒng)的技術指標主要體現(xiàn)在數(shù)據傳輸?shù)馁|量和數(shù)量兩方面。質量指信息傳輸?shù)目煽啃?，一般用誤碼率來衡量。而數(shù)量指標包括兩個：一個是信道的傳輸能力，用信道容量來表示；另一個是信道上傳輸信息的速度，相應的指標是數(shù)據傳輸速率。第2章網絡傳輸介質 1) 數(shù)據傳輸速率數(shù)據傳輸速率是描述數(shù)據傳輸系統(tǒng)的重要技術指標之一。數(shù)據傳

5、輸速率在數(shù)值上等于每秒鐘傳輸所構成數(shù)據代碼的二進制比特數(shù)，單位為比特/秒(bit/second)，記做b/s。對于二進制數(shù)據，數(shù)據傳輸速率為S = 1/t(b/s)其中，t為發(fā)送每一比特所需要的時間。例如，如果在通信信道上發(fā)送一個比特信號所需要的時間為0.104 ms，那么信道的數(shù)據傳輸速率為9600 b/s。第2章網絡傳輸介質 在實際應用中，常見的數(shù)據傳輸速率單位有kb/s、Mb/s、Gb/s。其中：1 kb/s = 103 b/s，1 Mb/s = 106 b/s，1 Gb/s = 109 b/s在模擬信號傳輸中，有時會使用波特率來衡量模擬信號的傳輸速度，波特率又稱為波形速率，指每秒鐘傳送

6、的波形的個數(shù)。第2章網絡傳輸介質 2) 帶寬帶寬是指頻率范圍，即最高頻率與最低頻率的差值，其單位是赫茲(Hz)。在計算機網絡中能夠遇到的帶寬包括信號的帶寬和信道的帶寬。任何一個實際傳輸?shù)男盘柖伎梢苑纸獬梢幌盗胁煌l率、不同幅度的正弦信號，其中具有較大能量比率的正弦信號的最高頻率與最低頻率的差值就是信號的帶寬。信道的帶寬是指能夠通過信道的正弦信號的頻率范圍，即信道可傳送的正弦信號的最高頻率與最低頻率之差。 第2章網絡傳輸介質 3) 信道容量信道是傳輸信息的通道，具有一定的容量。信道容量指信道能傳輸信息的最大能力，用單位時間內可傳送的最大比特率表示，它取決于信道的帶寬、可使用的時間及能通過的信道功

7、率與干擾功率的比值。根據奈奎斯特取樣定理，可以認為當信道的帶寬為F時，在T秒內信道最多可傳送2FT個信息符號。信道容量和信號傳輸速率之間應滿足：信道容量大于傳輸速率。如果高傳輸速率的信號在低容量信道上傳輸，其實際傳輸速率會受到信道容量的限制，難以達到原有的指標。第2章網絡傳輸介質 4) 誤碼率在有噪聲的信道中，數(shù)據速率的增加意味著傳輸中出現(xiàn)差錯的概率增加。誤碼率是用來表示傳輸二進制位時出現(xiàn)差錯的概率。誤碼率近似等于被傳錯的二進制位數(shù)與所傳送的二進制總位數(shù)的比值。在計算機網絡通信系統(tǒng)中，要求誤碼率低于109。差錯的出現(xiàn)具有隨機性，在實際測量數(shù)據傳輸系統(tǒng)時，被測量的傳輸二進制位數(shù)越大，才會越接近于

8、真正的誤碼率值。當誤碼率高于規(guī)定值時，可以用差錯控制的方法進行檢查和糾正。第2章網絡傳輸介質 2.1.2數(shù)據的傳輸方式數(shù)據的傳輸方式1. 單工通信方式單工通信方式在單工通信方式中，數(shù)據信息只能向一個方向傳輸，任何時候都不能改變數(shù)據的傳送方向。如圖2-3所示，其中A端只能作為發(fā)射端發(fā)送資料，B端只能作為接收端接收資料。為使雙方能單工通信，還需一根線路用于控制。單工通信的信號傳輸鏈路一般由兩條線路組成，一條用于傳輸數(shù)據，另一條用于傳輸控制信號，通常又稱之為二線制。如收音機的信號傳輸方式就是單工通信方式。第2章網絡傳輸介質 圖2-3單工通信方式第2章網絡傳輸介質 2. 半雙工通信方式半雙工通信方式在

9、半雙工通信方式中，數(shù)據信息可以雙向傳送，但必須是交替進行的，同一時刻一個信道只允許單方向傳送。如圖2-4所示，其中A端和B端都具有發(fā)送和接收裝置，但傳輸線路只有一條，若想改變信息的傳送方向，需由開關進行切換。半雙工通信方式適用于終端之間的會話式通信，但由于通信中要頻繁地調換信道的方向，故效率較低。如對講機的信號傳輸方式就是半雙工通信方式。第2章網絡傳輸介質 圖2-4 半雙工通信方式第2章網絡傳輸介質 3. 全雙工通信方式全雙工通信方式在全雙工通信方式中，數(shù)據信息能在兩個方向上同時發(fā)送和接收，如圖2-5所示，它相當于把兩個相反方向的單工通信方式組合起來，因此一般采用四線制。全雙工通信方式效率高，

10、控制簡單，但組成系統(tǒng)造價高，適用于計算機之間的通信。如計算機網絡和手機的信號傳輸方式就是全雙工通信方式。第2章網絡傳輸介質 圖2-5 全雙工通信方式第2章網絡傳輸介質 2.1.3數(shù)據傳輸技術數(shù)據傳輸技術1. 基帶傳輸基帶傳輸在數(shù)據通信中，電信號所固有的基本頻率叫基本頻帶，簡稱為基帶。這種電信號就叫做基帶信號。在數(shù)字通信信道上，直接傳送基帶信號的方法稱為基帶傳輸。在發(fā)送端基帶傳輸?shù)男旁磾?shù)據經過編碼器變換，變?yōu)橹苯觽鬏數(shù)幕鶐盘枺辉诮邮斩擞山獯a器恢復成與發(fā)送端相同的數(shù)據。基帶傳輸是一種最基本的數(shù)據傳輸方式。基帶傳輸只能延伸有限的距離，一般不大于2.5 km，當超過上述距離時，需要加中繼器，將信號放

11、大和再生，以延長傳輸距離?；鶐鬏敽唵?、設備費用少、經濟，適用于傳輸距離不長的場合，特別適合在短距離網絡中使用。第2章網絡傳輸介質 2. 頻帶傳輸頻帶傳輸由于電話交換網是用于傳輸語音信號的模擬通信信道，并且是目前覆蓋面最廣的一種通信方式，因此利用模擬通信信道進行數(shù)據通信也是普遍使用的通信方式之一。而頻帶傳輸技術就是利用調制器把二進制信號調制成能在公共電話線上傳輸?shù)囊纛l信號(模擬信號)，音頻信號在傳輸介質中被傳送到接收端后，再經過解調器的解調，把音頻信號還原成二進制的電信號。頻帶傳輸?shù)幕灸Ｐ腿鐖D2-6所示。第2章網絡傳輸介質 圖2-6 頻帶傳輸?shù)幕灸Ｐ偷?章網絡傳輸介質 3. 寬帶傳輸寬帶傳

12、輸寬帶系統(tǒng)是指具有比原有語音信道帶寬更寬的信道。使用這種寬帶技術進行傳輸?shù)南到y(tǒng)，稱為寬帶傳輸系統(tǒng)。寬帶傳輸系統(tǒng)可以進行高速的數(shù)據傳輸，并且允許在同一信道上進行數(shù)字信息和模擬信息服務。第2章網絡傳輸介質 2.2.1雙絞線的結構雙絞線的結構1. 非屏蔽雙絞線電纜非屏蔽雙絞線電纜非屏蔽雙絞線(UTP)電纜沒有金屬屏蔽層，其結構如圖2-7所示。它在絕緣套管中封裝了一對或一對以上雙絞線，每對雙絞線按一定密度絞在一起，從而提高了抵抗系統(tǒng)本身電子噪聲和電磁干擾的能力，但它不能防止周圍的電子干擾。2.22.2雙雙 絞絞 線線第2章網絡傳輸介質 圖2-7非屏蔽雙絞線電纜的結構第2章網絡傳輸介質 2. 屏蔽雙絞線

13、電纜屏蔽雙絞線電纜1) 金屬箔屏蔽雙絞線(ScTP)電纜ScTP電纜只有單一的金屬箔屏蔽層，用來保護所有的線對，如圖2-8所示。由于沒有額外的屏蔽層，因此ScTP電纜的價格比較低廉，而且重量較輕，直徑較小，更容易接地。2) 100 STP電纜STP電纜具有單獨包于屏蔽層中的線對，所有線對再被包裹到另一個屏蔽層中。100 STP電纜主要用于以太網中，像UTP電纜一樣具有100 的特性阻抗，如圖2-9所示。第2章網絡傳輸介質 圖2-8金屬箔屏蔽雙絞線(ScTP)電纜 第2章網絡傳輸介質 圖2-97類100 STP電纜 第2章網絡傳輸介質 3) 150STP電纜150 STP電纜由IBM公司引入，與

14、IEEE 802.5令牌環(huán)網絡體系結構相關，特性阻抗為150 ，它的屏蔽層需要兩端接地，電纜的重量較大，成本較高。目前歐洲的布線系統(tǒng)更多的采用屏蔽雙絞線電纜，在我國絕大部分布線系統(tǒng)中，除了在特殊場合(如電磁輻射嚴重或者對傳輸質量要求較高等)使用屏蔽雙絞線電纜外，一般都采用非屏蔽雙絞線電纜。主要原因如下：第2章網絡傳輸介質 (1) 屏蔽雙絞線電纜的屏蔽層必須正確接地。(2) 安裝屏蔽雙絞線電纜時必須小心，以免彎曲電纜而使屏蔽層打折或切斷。如果屏蔽層被破壞，將增加電纜受到的干擾。(3) 由于屏蔽層的存在，屏蔽雙絞線電纜的價格高于非屏蔽雙絞線電纜。(4) 屏蔽雙絞線電纜的柔軟性較差，比較難以安裝。(

15、5) 對每根電纜進行接地都需要時間，同時接線板、網絡設備等也要接地，增加了人工成本。第2章網絡傳輸介質 3. 其他雙絞線結構其他雙絞線結構計算機網絡布線中使用的雙絞線電纜多為4線對電纜，還有其他結構的雙絞線電纜。大對數(shù)雙絞線電纜一般為25線對或更多成束線對(如50、75、100、150、200、300、400、600、900、1200、1500、1800、2100、2400、2700、3000、3600以及7200線對)的電纜結構，從外觀上看，是直徑很大的單根線纜。多數(shù)情況下，布置超過900線對的電纜相當麻煩，通常會用光纖代替。目前最常見的大對數(shù)雙絞線電纜是25線對，通常用于語音布線的主干，其

16、結構如圖2-10所示。第2章網絡傳輸介質 圖2-105類25對非屏蔽軟線第2章網絡傳輸介質 2.2.2雙絞線的顏色編碼雙絞線的顏色編碼1. 4線對雙絞線的顏色編碼線對雙絞線的顏色編碼典型的4線對雙絞線電纜的4對線具有不同的標記顏色，分別是橙色、綠色、藍色和棕色。由于每個線對都有兩根導線，因此通常每個線對中的一根導線的顏色為線對顏色加白色條紋，另一根導線的顏色為白色底色加線對顏色條紋，即雙絞線線對的顏色都是互補的。具體的顏色編碼方案如表2-1所示。第2章網絡傳輸介質 表表2-14線對雙絞線電纜顏色編碼方案線對雙絞線電纜顏色編碼方案第2章網絡傳輸介質 安裝人員可以通過顏色編碼來區(qū)分每根導線，ANS

17、I/EIA/TIA標準描述了兩種端接4線對雙絞線電纜時每種顏色的導線的安排，分別為T568A標準和T568B標準，如圖2-11所示，從而可以很有邏輯地將導線接入相應的設備中。第2章網絡傳輸介質 圖2-11T568A和T568B標準接線模式第2章網絡傳輸介質 2. 大對數(shù)雙絞線的顏色編碼大對數(shù)雙絞線的顏色編碼和4線對雙絞線電纜一樣，大對數(shù)雙絞線電纜中的每個線對也有不同的顏色編碼，安裝人員可以通過電纜的顏色編碼來區(qū)分每根導線。表2-2給出了5類25線對雙絞線電纜的顏色編碼。第2章網絡傳輸介質 表表2-225線對雙絞線電纜的顏色編碼線對雙絞線電纜的顏色編碼第2章網絡傳輸介質 2.2.3雙絞線的電氣特

18、性參數(shù)雙絞線的電氣特性參數(shù)1. 特性阻抗特性阻抗特性阻抗指鏈路在規(guī)定工作頻率范圍內呈現(xiàn)的電阻。無論使用何種雙絞線，其每對芯線的特性阻抗在整個工作帶寬范圍內應保證恒定、均勻。鏈路上任何點的阻抗不連續(xù)性將導致該鏈路信號發(fā)生反射和信號畸變。特性阻抗包括電阻及頻率范圍內的感性阻抗和容性阻抗，它與線對間的距離及絕緣的電氣性能有關。雙絞線的特性阻抗有100 、120 和150 幾種，綜合布線中通常使用100 的雙絞線。第2章網絡傳輸介質 2. 直流環(huán)路電阻直流環(huán)路電阻雙絞線電纜中每個線對的直流電阻在2030的環(huán)境下的最大值不能超過30 。第2章網絡傳輸介質 3. 衰減衰減衰減(Attenuation，A)

19、是指信號傳輸時在一定長度的線纜中的損耗，它是對信號損失的度量。衰減的計算公式為A=10lg(信號的輸入功率/信號的輸出功率)，單位為分貝(dB)，應盡量得到低分貝值的衰減。衰減與線纜的長度有關，長度增加，信號衰減隨之增加，同時衰減量與頻率有著直接的關系。在計算機網絡中，任何傳輸介質都存在信號衰減問題，要保證信號被識別，必須保證電纜的信號衰減在規(guī)定的范圍內，因此必須限制電纜的長度。雙絞線的傳輸距離一般不超過100 m。第2章網絡傳輸介質 4. 近端串擾近端串擾當信號在雙絞線的一個線對上傳輸時，在其他線對上會產生感生信號，從而對其他線對的正常傳輸造成干擾。串擾就是指一對線對另一對線的影響程度。通常

20、在一個線對發(fā)送已知信號，在另一個線對測試所產生感生信號的大小，如果在信號輸入端測試，則得到的是近端串擾(Near End Cross Talk，NEXT)；如圖2-12所示。如果在信號輸出端測試，則得到的是遠端串擾。第2章網絡傳輸介質 圖2-12近端串擾第2章網絡傳輸介質 5. 相鄰線對綜合近端串擾相鄰線對綜合近端串擾相鄰線對綜合近端串擾(Power Sum NEXT，PSNEXT)是指4對線纜中的3對傳輸信號時，對另一對線纜的近端串擾的組合。6. 遠端串擾遠端串擾與近端串擾相對應，遠端串擾(Far End Cross Talk，F(xiàn)EXT)是指信號從近端發(fā)出，而在鏈路的另一端(遠端)，發(fā)送信號

21、的線對向其他同側相鄰線對通過電磁耦合而造成的串擾。第2章網絡傳輸介質 7. 等效遠端串擾等效遠端串擾等效遠端串擾(Equal Level FEXT，ELFEXT)是指傳送端的干擾信號對相鄰線對在遠端所產生的串擾，是考慮衰減后的FEXT，即等效遠端串擾=遠端串擾衰減。8. 綜合等效遠端串擾綜合等效遠端串擾綜合等效遠端串擾(Power Sum ELFEXT，PSELFEXT)是指4對線纜中的3對傳輸信號時，對另一對線纜在遠端所產生的干擾。第2章網絡傳輸介質 9. 衰減串擾比衰減串擾比在高頻段，串擾與衰減值的比例關系很重要。衰減串擾比(Attenuation-to-Crosstalk Ratio，A

22、CR)的計算公式為ACR=NEXT(dB)A(dB)，即ACR是同一頻率下近端串擾和衰減的差值。ACR是系統(tǒng)SNR(信號噪聲比)的唯一衡量標準，它對于表示信號和噪聲串擾之間的關系有著重要的價值。ACR值越高，意味著線纜的抗干擾能力越強。10. 綜合衰減串擾比綜合衰減串擾比綜合衰減串擾比(Power Sum ACR，PSACR)是指4對線纜中的3對傳輸信號時，對另一對線纜所產生的綜合影響。第2章網絡傳輸介質 11. 回波損耗回波損耗在數(shù)據傳輸中，當線路中的阻抗不匹配時，部分能量會反射回發(fā)送端?；夭〒p耗(Return Loss，RL)反映了因阻抗不匹配而反射回來的能量大小。回波損耗對于全雙工傳輸?shù)?/p>

23、應用非常重要。電纜制造過程中的結構變化、連接器類型和布線安裝情況是影響回波損耗數(shù)值的主要因素。12. 傳輸延遲傳輸延遲傳輸延遲是指信號從信道的一端到達另一端所需要的時間。13. 延遲偏離延遲偏離延遲偏離是指最短的傳輸延遲線對(以0 ns表示)和其他線對間的差別。第2章網絡傳輸介質 2.2.4雙絞線的電纜等級雙絞線的電纜等級1. 1類雙絞線電纜類雙絞線電纜1類雙絞線電纜曾經用于電話、門鈴導線。和所有雙絞線電纜一樣，1類雙絞線電纜中的導體必須遵循標準直徑和規(guī)范，即美國線規(guī)尺寸標準(AWG)。表2-3給出了部分AWG尺寸。1類雙絞線通常是22AWG或24AWG且沒有扭絞，阻抗和衰減很大，因此不用于數(shù)

24、據傳輸，不是現(xiàn)代綜合布線系統(tǒng)的一部分。第2章網絡傳輸介質 表表2-3部分部分AWG尺寸尺寸第2章網絡傳輸介質 2. 2類雙絞線電纜類雙絞線電纜2類雙絞線電纜主要用于IBM令牌環(huán)網的布線系統(tǒng)，最高數(shù)據傳輸速率為4 Mb/s，使用22AWG或24AWG實心雙絞線，目前也不再使用。3. 3類雙絞線電纜類雙絞線電纜3類雙絞線電纜是使用24AWG導線的100 電纜，帶寬為16 MHz，傳輸速率可達10 Mb/s。它被認為是10Base-T以太網安裝可以接受的最低配置電纜，但現(xiàn)在已不再推薦使用。目前3類雙絞線電纜仍在電話布線系統(tǒng)中有著一定程度的使用。第2章網絡傳輸介質 4. 4類雙絞線電纜類雙絞線電纜4類

25、雙絞線電纜用來支持16 Mb/s的令牌環(huán)網，使用24AWG導線，阻抗100 ，測試通過帶寬為20 MHz，傳輸速率達16 Mb/s。5. 5類雙絞線電纜類雙絞線電纜5類雙絞線電纜是用于運行CDDI(CDDI是基于雙絞線的FDDI網絡)和快速以太網的電纜，使用24AWG導線，阻抗100 ，最初指定帶寬為100 MHz，傳輸速率達100 Mb/s。在一定條件下，5類雙絞線電纜可以用于1000Base-T網絡，但要達到此目的，必須在電纜中同時使用多對線對以分攤數(shù)據流。目前，5類雙絞線電纜仍廣泛使用于電話、保安、自動控制等網絡中，但在計算機網絡布線中已失去市場。第2章網絡傳輸介質 6. 超超5類雙絞線

26、電纜類雙絞線電纜超5類雙絞線電纜的傳輸帶寬為100 MHz，傳輸速率可達100 Mb/s。與5類雙絞線電纜相比，超5類雙絞線電纜具有更多的扭絞數(shù)目，可以更好地抵抗來自外部和電纜內部其他導線的干擾，從而提升了性能，在近端串擾、相鄰線對綜合近端串擾、衰減和衰減串擾比4個主要指標上都有了較大的改進。因此，超5類雙絞線電纜具有更好的傳輸性能，更適合支持1000Base-T網絡，是目前計算機網絡布線常用的傳輸介質。第2章網絡傳輸介質 7. 6類雙絞線電纜類雙絞線電纜6類雙絞線電纜主要應用于百兆位快速以太網和千兆位以太網中，多采用23AWG導線，傳輸帶寬為200250 MHz，是超5類電纜帶寬的2倍，最大

27、速度可達1000 Mb/s，能滿足千兆位以太網的需求。6類雙絞線電纜改善了在串擾以及損耗方面的性能，更適合用于全雙工的高速千兆網絡，是目前綜合布線系統(tǒng)常用的傳輸介質。8. 超超6類雙絞線電纜類雙絞線電纜超6類雙絞線電纜主要應用于千兆位以太網中，傳輸帶寬為500 MHz，最大傳輸速率為1000 Mb/s。與6類雙絞線電纜相比，超6類雙絞線電纜在串擾、衰減等方面有較大改善。第2章網絡傳輸介質 9. 7類雙絞線電纜類雙絞線電纜7類雙絞線電纜是線對屏蔽的S/FTP電纜，它有效地抵御了線對之間的串擾，使得在同一根電纜上實現(xiàn)多個應用成為可能，其傳輸帶寬為600 MHz，是6類雙絞線電纜的2倍以上，傳輸速率

28、可達10 Gb/s，主要用來支持萬兆位以太網的應用。綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范(GB 503112007)中明確規(guī)定綜合布線銅纜系統(tǒng)的分級與類別劃分應符合表2-4的要求。第2章網絡傳輸介質 表表2-4銅纜布線系統(tǒng)的分級與類別銅纜布線系統(tǒng)的分級與類別第2章網絡傳輸介質 表2-5和表2-6分別給出了ANSI/EIA/TIA 568 A定義的超5類和6類UTP的部分電氣性能指標。第2章網絡傳輸介質 表表2-5ANSI/EIA/TIA 568 A定義的超定義的超5類類UTP的的部分電氣性能指標部分電氣性能指標第2章網絡傳輸介質 表表2-6ANSI/EIA/TIA 568 A定義的定義的6類類UTP的的部

29、分電氣性能指標部分電氣性能指標第2章網絡傳輸介質 續(xù)表續(xù)表第2章網絡傳輸介質 2.2.5雙絞線電纜的防火特性雙絞線電纜的防火特性雙絞線電纜的防火主要關注三個問題：電纜燃燒的速度、釋放出煙霧的密度和有毒氣體的強度。雙絞線電纜是否具有防火功能主要取決于最外一層護套的材料，目前國內大多數(shù)局域網布線使用的線纜都是聚氯乙烯(PVC)材料。這種材料價格較低，機械性能穩(wěn)定，但燃點低(允許工作溫度為70以下)，當溫度達到160或更高時，會發(fā)散出有毒的鹵素，并在燃燒時會釋放出大量熱量。第2章網絡傳輸介質 美國國家電氣法規(guī)(NEC)描述了不同類型的電纜及其使用的材料，常見的通信電纜有以下幾種類型：(1) CMP(

30、阻燃通信電纜)：通常外面使用特殊的材料如特氟隆(Teflon)進行包裹，具有阻燃、低煙的特性。(2) CMR(垂直通信電纜)：通常具有聚氯乙烯(PVC)外護層，與CMP電纜相比，CMR電纜是在垂直位置測試其燃燒特性的，測試要求也有所不同。CMP電纜比CMR電纜的級別更高，可以作為CMR電纜的替代物。第2章網絡傳輸介質 (3) CM(通信通用電纜)：除阻燃和垂直主干外，普通使用的通信電纜，級別最低，使用時可以用其他兩種電纜替代。雙絞線電纜防火類型的選擇應根據建筑物場地的實際情況(如線槽(線管)材料、空調通風系統(tǒng)安裝情況、線纜安裝方式等因素)綜合考慮。第2章網絡傳輸介質 1. 架空地板或吊頂架空地

31、板或吊頂建筑物架空地板或吊頂內若為PVC線槽(線管)，且安裝了空調通風系統(tǒng)，則在架空地板或吊頂內需采用阻燃級的CMP電纜；建筑物架空地板或吊頂內若為金屬線槽(線管)或防火性PVC線槽(線管)，則在架空地板或吊頂內可采用任意防火等級的CM/CMR/CMP電纜。第2章網絡傳輸介質 2. 垂直豎井垂直豎井建筑物垂直豎井內若為PVC線槽(線管)，則垂直豎井內應采用垂直級CMR以上等級的電纜；建筑物垂直豎井內若為金屬線槽(線管)或阻燃PVC線槽(線管)，則垂直豎井內可采用任意防火等級的CM/CMR/CMP電纜。對于有環(huán)保需求的建筑物，設計綜合布線工程時應選用符合LSZH(低煙無鹵型)電纜，同時應采用具有

32、防火功能的金屬線槽(線管)或阻燃PVC線槽(線管)。表2-7列出了建筑物采用不同線槽(線管)情況時可以采用的雙絞線電纜。第2章網絡傳輸介質 表表2-7建筑物采用不同線槽建筑物采用不同線槽(線管線管)情況下電纜的選擇情況下電纜的選擇第2章網絡傳輸介質 2.3.1同軸電纜的結構同軸電纜的結構同軸電纜是根據其構造命名的，銅導體外面被一層絕緣體環(huán)繞，然后是一層屏蔽層，最外面是外護套，所有這些層都是圍繞中心軸(銅導體)構造的，因此這種電纜被稱為同軸電纜，如圖2-13所示。2.32.3同同 軸軸 電電 纜纜第2章網絡傳輸介質 圖2-13同軸電纜第2章網絡傳輸介質 2.3.2同軸電纜的分類同軸電纜的分類同軸

33、電纜主要有三種類型：(1) 50 同軸電纜：也稱做基帶同軸電纜，特性阻抗為50 ，其型號有RG-8、RG-11、RG-58或58系列，主要用于無線電和計算機局域網絡中。曾經廣泛應用于傳統(tǒng)以太網的粗纜(RG-8或RG-11)和細纜(RG-58)就屬于基帶同軸電纜。(2) 75 同軸電纜：也稱做寬帶同軸電纜，特性阻抗為75 ，其型號有RG-6或6系列、RG-59或59系列，主要用于視頻傳輸，其屏蔽層通常是用鋁沖壓而成的。(3) 93 同軸電纜：特性阻抗為93 ，其型號有RG-62，主要用于ARCnet。第2章網絡傳輸介質 2.4.1光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)1. 光纖的結構光纖的結構計算機網絡中的光

34、纖主要是采用石英玻璃制成的，其為橫截面積較小的雙層同心圓柱體。裸光纖由光纖芯、包層和涂覆層組成，其中折射率高的中心部分叫做光纖芯，折射率低的外圍部分叫做包層。光以不同的角度送入光纖芯，在包層和光纖芯的界面發(fā)生反射，進行遠距離傳輸。包層的外面涂覆了一層很薄的涂覆層，涂覆材料為硅酮樹酯或聚氨基甲酸乙酯，涂覆層的外面套塑(或稱二次涂覆)，套塑的原料大都采用尼龍、聚乙烯或聚丙烯等塑料。裸光纖的結構如圖2-14所示。2.42.4光光纖纖與與光光纜纜第2章網絡傳輸介質 圖2-14裸光纖的結構 第2章網絡傳輸介質 2. 光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信系統(tǒng)采用以光波為載體、以光纖為傳輸介質的通信

35、方式。光纖通信系統(tǒng)的組成如圖2-15所示。圖2-15光纖通信系統(tǒng)的組成第2章網絡傳輸介質 (1) 光纖：傳輸光波的導體。光信號在光纖中只能沿著一個方向傳輸，所以全雙工系統(tǒng)應采用兩根光纖。 (2) 光發(fā)送機：主要功能是產生光束，將電信號轉換為光信號，再把光信號導入光纖。光發(fā)送機目前主要使用兩種光源：發(fā)光二極管(LED)和半導體激光二極管(ILD)，它們有著不同的特性，如表2-8所示。(3) 光接收機：主要功能是負責接收光纖上傳輸?shù)墓庑盘?，并將其轉換為電信號，經過解碼后再作相應處理。光接收機可以由光電二極管構成，在遇到光時，給出一個電脈沖。光發(fā)送機和光接收機可以是分離的單元，也可以使用一種叫做收發(fā)

36、器的設備，它能夠同時執(zhí)行光發(fā)送機和光接收機的功能。第2章網絡傳輸介質 表表2-8發(fā)光二極管和半導體激光二極管的特性比較發(fā)光二極管和半導體激光二極管的特性比較第2章網絡傳輸介質 3. 光纖通信系統(tǒng)的特點光纖通信系統(tǒng)的特點與銅纜相比，光纖通信系統(tǒng)的主要優(yōu)點有：(1) 傳輸頻帶寬，通信容量大；(2) 線路損耗低，傳輸距離遠；(3) 抗干擾能力強，應用范圍廣；(4) 線徑細，重量輕；(5) 抗化學腐蝕能力強；(6) 光纖制造資源豐富。第2章網絡傳輸介質 與銅纜相比，光纖通信系統(tǒng)的主要缺點有：(1) 初始投入成本比銅纜高；(2) 更難接受錯誤的使用；(3) 光纖連接器比銅連接器脆弱；(4) 端接光纖需要

37、更高級別的訓練；(5) 相關的安裝和測試工具價格高。雖然光纖的性能比銅纜高很多，但由于成本的增加，很多地方并不適用光纖通信系統(tǒng)，在決定綜合布線系統(tǒng)使用何種傳輸介質時必須考慮性能價格比。第2章網絡傳輸介質 2.4.2光纖的分類光纖的分類1. 單模光纖和多模光纖單模光纖和多模光纖光纖有兩種形式：單模光纖和多模光纖。單模光纖使用光的單一模式傳送信號，而多模光纖使用光的多種模式傳送信號。光傳輸中的模式是指一根以特定角度進入光纖芯的光線，因此可以認為模式是指以特定角度進入光纖的具有相同波長的光束。第2章網絡傳輸介質 單模光纖和多模光纖在結構以及布線方式上有很多不同，如圖2-16所示。單模光纖只允許一束光

38、傳播，沒有模分散的特性，光信號損耗很低，離散也很小，傳播距離遠，單模導入波長為1310 nm和1550 nm。多模光纖是在給定的工作波長上以多個模式同時傳輸?shù)墓饫w，從而形成模分散，限制了帶寬和距離，因此，多模光纖的芯徑大，傳輸速度低、距離短，成本低，多模導入波長為850 nm和1300 nm。第2章網絡傳輸介質 圖2-16單模光纖和多模光纖的比較第2章網絡傳輸介質 表2-9和表2-10中分別列出了光纖在100M、1G、10G以太網中支持的傳輸距離。表表2-9100M、1G以太網中光纖的應用傳輸距離以太網中光纖的應用傳輸距離 第2章網絡傳輸介質 表表2-1010G以太網中光纖的應用傳輸距離以太網

39、中光纖的應用傳輸距離第2章網絡傳輸介質 2. 按照折射率分布不同分類按照折射率分布不同分類對于多模光纖，通?？煞譃檐S變式光纖和漸變式光纖。躍變式光纖纖芯的折射率n1和包層的折射率n2都為常數(shù)，且n1大于n2，在纖芯和包層的交界面處折射率呈階梯型變化，從而使得光信號在纖芯和包層的交界面上不斷產生全反射向前傳送。躍變式光纖的模間色散很高，目前單模光纖都采用躍變式，而采用躍變式的多模光纖已經逐漸被淘汰了。第2章網絡傳輸介質 漸變式光纖纖芯的折射率n1隨著半徑的增加而按一定規(guī)律減小，到纖芯與包層的交界處與包層的折射率n2相等，從而使得光信號按正弦形式傳播。這種結構能減少模間色散，提高光纖帶寬和傳輸距離

40、，現(xiàn)在的多模光纖多為漸變式光纖。圖2-17給出了光在兩種折射率分布不同的光纖中傳輸?shù)氖疽鈭D。第2章網絡傳輸介質 圖2-17光束在兩種折射率分布不同的光纖中的傳播過程(a) 光束在躍變式光纖中的傳播過程；(b) 光束在漸變式光纖中的傳播過程第2章網絡傳輸介質 2.4.3光纜光纜1. 光纜的結構光纜的結構光纜是由光纖、高分子材料、金屬塑料復合帶及金屬加強件等共同構成的傳輸介質。除了光纖外，構成光纜的材料可分為三大類：(1) 高分子材料：主要包括松套管材料、聚乙烯護套料、無鹵阻燃護套料、聚乙烯絕緣料、阻水油膏、阻水帶、聚酯帶等。(2) 金屬塑料復合帶：主要有鋼塑復合帶和鋁塑復合帶。(3) 中心加強件

41、：主要包括磷化鋼絲、不銹鋼絲、玻璃鋼圓棒等。 光纜的結構可分為層絞式、中心管式和骨架式。 第2章網絡傳輸介質 1) 層絞式光纜層絞式光纜的結構如圖2-18所示，它是由多根二次被覆光纖松套管(或部分填充繩)繞中心金屬加強件絞合成圓整的纜芯。第2章網絡傳輸介質 圖2-18層絞式光纜的結構(a) 分離光纖；(b) 光纖帶第2章網絡傳輸介質 2) 中心管式光纜中心管式光纜的結構如圖2-19所示，它是由一根二次光纖松套管或螺旋型光纖松套管(無絞合直接放在光纜的中心位置)、縱包阻水帶和雙面涂塑鋼(鋁)帶、兩根平行加強圓磷化碳鋼絲或玻璃鋼圓棒組成的。 第2章網絡傳輸介質 圖2-19中心管式光纜的結構(a)

42、分離光纖；(b) 光纖束；(c) 光纖帶第2章網絡傳輸介質 3) 骨架式光纜骨架式光纜是將光纖帶以矩陣形式置于U型螺旋骨架槽或SZ螺旋骨架槽中，阻水帶以繞包方式纏繞在骨架上，使骨架與阻水帶形成一個封閉的腔體，如圖2-20所示。 第2章網絡傳輸介質 圖2-20骨架式光纜的結構第2章網絡傳輸介質 2. 光纜的分類光纜的分類1) 室內光纜室內光纜的抗拉強度較小，保護層較差，但更輕便、更經濟。室內光纜主要適用于綜合布線系統(tǒng)中的配線子系統(tǒng)和干線子系統(tǒng)。室內光纜可分為以下三種類型：(1) 多用途室內光纜：其結構設計是按照各種室內所用場所的需要而定的，如圖2-21所示。(2) 分支光纜：多用于布線終接和維護

43、。分支光纜便于各光纖的獨立布線或分支布線，如圖2-22所示。第2章網絡傳輸介質 圖2-21多用途室內光纜 第2章網絡傳輸介質 圖2-22分支光纜 第2章網絡傳輸介質 (3) 互連光纜：為布線系統(tǒng)進行語音、數(shù)據、視頻圖像傳輸設備互連所設計的光纜，使用的是單纖和雙纖結構?；ミB光纜連接容易，在樓內布線中可用作跳線，如圖2-23所示。圖2-23互連光纜第2章網絡傳輸介質 2) 室外光纜室外光纜的抗拉強度比較大，保護層厚重，在綜合布線系統(tǒng)中主要用于建筑群子系統(tǒng)。根據敷設方式的不同，室外光纜可以分為架空式光纜、管道式光纜、直埋式光纜等。(1) 架空式光纜：當?shù)孛娌贿m宜開挖或無法開挖(如需要跨越河道布線)時

44、，可以考慮采用架空的方式架設光纜。雖然普通光纜也可用于架空作業(yè)，但往往需要預先敷設承重鋼纜。自承式架空式光纜將鋼絞線與光纜合二為一，因此在施工時更加簡單和方便，其結構如圖2-24所示。第2章網絡傳輸介質 圖2-24自承式架空式光纜第2章網絡傳輸介質 (2) 管道式光纜：在新建成的建筑物中都預留了專用的布線管道，在管道布線中多使用管道式光纜。管道式光纜的強度并不太大，但擁有非常好的防水性能，除應用于管道布線外，也可通過預先敷設的承重鋼纜用于架空作業(yè)，其結構如圖2-25所示。第2章網絡傳輸介質 圖2-25管道式光纜第2章網絡傳輸介質 (3) 直埋式光纜：直埋式光纜在布線時需要在地下開挖一定深度(約

45、1 m)的溝，用于埋設光纜。直埋式光纜布線簡單易行，施工費用較低，目前在光纜布線中較常使用。直埋式光纜通常擁有兩層金屬保護層，并且具有很好的防水性能，其結構如圖2-26所示。第2章網絡傳輸介質 圖2-26直埋式光纜第2章網絡傳輸介質 3) 室內/室外通用光纜由于敷設方式的不同，室外光纜必須具有與室內光纜不同的結構特點。室外光纜要承受水蒸氣擴散和潮氣的侵入，必須具有足夠的機械強度及對嚙咬等的保護措施。室外光纜由于有PE護套及易燃填充物，不適合室內敷設，因此人們在建筑物的光纜入口處為室內光纜設置了一個移入點，這樣室內光纜才能可靠地在建筑物內進行敷設。室內/室外通用光纜既可在室內也可在室外使用，不需

46、要在室外向室內的過渡點進行熔接。圖2-27給出了一種室內/室外通用光纜的結構示意圖。第2章網絡傳輸介質 圖2-27室內/室外通用光纜第2章網絡傳輸介質 3. 光纜的防火特性光纜的防火特性和雙絞線電纜一樣，在選擇光纜的時候同樣也要注意其防火特性。美國國家電氣法規(guī)(NEC)描述了不同類型的光纜及其使用的材料，光纜主要可以分為以下兩種類型：(1) OFC：包含金屬導體填充，以增加強度。(2) OFN：不包含金屬。表2-11列出了建筑物采用不同線槽(線管)情況時可以采用的光纜，其中OFNP為非傳導性光纖通風道光纜，OFNR為非傳導性光纖豎井光纜，OFN為非傳導性光纖通用光纜。第2章網絡傳輸介質 表表2

47、-11建筑物采用不同線槽建筑物采用不同線槽(線管線管)情況下光纜的選擇情況下光纜的選擇第2章網絡傳輸介質 2.5.1無線傳輸介質無線傳輸介質1. 常見的無線傳輸介質常見的無線傳輸介質1) 微波微波數(shù)據通信系統(tǒng)有兩種形式：地面系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)。微波是在空間直線傳播，如果在地面?zhèn)鞑?，由于地球表面是一個曲面，因此采用微波傳輸?shù)恼颈仨毎惭b在視線內，傳輸頻率為46 GHz和2123 GHz，傳輸距離一般只有50 km左右。如果采用衛(wèi)星系統(tǒng)，衛(wèi)星在發(fā)送站和接收站之間反射信號，傳輸頻率為1114 GHz。2.52.5無線傳輸介質和傳輸介質的選擇無線傳輸介質和傳輸介質的選擇第2章網絡傳輸介質 2) 激光激光通信具有帶寬高、方向性好和保密性能好等優(yōu)點，多用于短距離的傳輸。激光通信的缺點是其傳輸效率受天氣影響較大。3) 紅外線紅外線通信采用光發(fā)射二極管、激光二極管或光電二極管來進行站點與站點之間的數(shù)據交換，不受電磁