西电第二版综合布线系统第二章PPT

1、第2章网络传输介质 2.1数据通信中的几个术语 2.2双绞线 2.3同轴电缆 2.4光纤与光缆 2.5无线传输介质和传输介质的选择 思考与练习2 第第2 2章网络传输介质章网络传输介质 第2章网络传输介质 2.1.1数据通信系统数据通信系统通信的目的就是传递信息，通信中产生和发送信息的一端叫做信源，接收信息的一端叫做信宿，信源和信宿之间的通信线路称为信道。信息在进入信道时要变换为适合信道传输的形式，在进入信宿时又要变换为适合信宿接收的形式。另外，信息在传输过程中可能会受到外界的干扰，这种干扰称为噪声。数据通信系统的基本模型如图2-1所示。2.12.1数据通信中的几个术语数据通信中的几个术语第2

2、章网络传输介质 图2-1数据通信系统的基本模型第2章网络传输介质 1. 数据与信号数据与信号信息一般用数据和信号表示。数据有模拟数据和数字数据两种形式。模拟数据是在一定时间间隔内，连续变化的数据。因为模拟数据具有连续性的特点，所以它可以取无限多个数值。例如，声音、电视图像信号等都是连续变化的，都表现为模拟数据。数字数据是表现为离散量的数据，只能取有限个数的数值。在计算机中一般采用二进制形式，只有“0”和“1”两个数值。在数据通信中，人们习惯将被传输的二进制代码的0、1称为码元。第2章网络传输介质 在通信系统中，数据需要以信号的形式从一点传到另一点。信号有模拟信号和数字信号两种基本形式。用数字信

3、号进行的传输称为数字传输，用模拟信号进行的传输称为模拟传输。模拟信号是连续变化的、具有周期性的正弦波信号，而数字信号是不连续的、离散的二进制脉冲信号，图2-2所示的是两种信号的典型表示。第2章网络传输介质 图2-2信号的典型表示(a) 数字信号的典型表示；(b) 模拟信号的典型表示第2章网络传输介质 2. 信道信道信道是信号传输的通道，主要包括通信设备和传输介质。传输介质可以是有形介质(如电缆、光纤)或无形介质(如传输电磁波的空间)。信道有物理信道和逻辑信道之分。物理信道是指用来传送信号的一种物理通路，由传输介质及有关设备组成。逻辑信道是在物理信道的基础上通过节点设备内部的连接来实现的，在信号

4、的发送端和接收端之间并不存在一条物理上的传输介质。信道可以按多种不同的方法进行分类：按传输介质的不同，信道可分为有线信道和无线信道；按传输信号种类的不同，信道可分为模拟信道和数字信道；按使用权限的不同，信道又可分为专用信道和公用信道等。第2章网络传输介质 3. 主要技术指标主要技术指标数据通信系统的技术指标主要体现在数据传输的质量和数量两方面。质量指信息传输的可靠性，一般用误码率来衡量。而数量指标包括两个：一个是信道的传输能力，用信道容量来表示；另一个是信道上传输信息的速度，相应的指标是数据传输速率。第2章网络传输介质 1) 数据传输速率数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一。数据传

5、输速率在数值上等于每秒钟传输所构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒(bit/second)，记做b/s。对于二进制数据，数据传输速率为S = 1/t(b/s)其中，t为发送每一比特所需要的时间。例如，如果在通信信道上发送一个比特信号所需要的时间为0.104 ms，那么信道的数据传输速率为9600 b/s。第2章网络传输介质 在实际应用中，常见的数据传输速率单位有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在模拟信号传输中，有时会使用波特率来衡量模拟信号的传输速度，波特率又称为波形速率，指每秒钟传送

6、的波形的个数。第2章网络传输介质 2) 带宽带宽是指频率范围，即最高频率与最低频率的差值，其单位是赫兹(Hz)。在计算机网络中能够遇到的带宽包括信号的带宽和信道的带宽。任何一个实际传输的信号都可以分解成一系列不同频率、不同幅度的正弦信号，其中具有较大能量比率的正弦信号的最高频率与最低频率的差值就是信号的带宽。信道的带宽是指能够通过信道的正弦信号的频率范围，即信道可传送的正弦信号的最高频率与最低频率之差。 第2章网络传输介质 3) 信道容量信道是传输信息的通道，具有一定的容量。信道容量指信道能传输信息的最大能力，用单位时间内可传送的最大比特率表示，它取决于信道的带宽、可使用的时间及能通过的信道功

7、率与干扰功率的比值。根据奈奎斯特取样定理，可以认为当信道的带宽为F时，在T秒内信道最多可传送2FT个信息符号。信道容量和信号传输速率之间应满足：信道容量大于传输速率。如果高传输速率的信号在低容量信道上传输，其实际传输速率会受到信道容量的限制，难以达到原有的指标。第2章网络传输介质 4) 误码率在有噪声的信道中，数据速率的增加意味着传输中出现差错的概率增加。误码率是用来表示传输二进制位时出现差错的概率。误码率近似等于被传错的二进制位数与所传送的二进制总位数的比值。在计算机网络通信系统中，要求误码率低于109。差错的出现具有随机性，在实际测量数据传输系统时，被测量的传输二进制位数越大，才会越接近于

8、真正的误码率值。当误码率高于规定值时，可以用差错控制的方法进行检查和纠正。第2章网络传输介质 2.1.2数据的传输方式数据的传输方式1. 单工通信方式单工通信方式在单工通信方式中，数据信息只能向一个方向传输，任何时候都不能改变数据的传送方向。如图2-3所示，其中A端只能作为发射端发送资料，B端只能作为接收端接收资料。为使双方能单工通信，还需一根线路用于控制。单工通信的信号传输链路一般由两条线路组成，一条用于传输数据，另一条用于传输控制信号，通常又称之为二线制。如收音机的信号传输方式就是单工通信方式。第2章网络传输介质 图2-3单工通信方式第2章网络传输介质 2. 半双工通信方式半双工通信方式在

9、半双工通信方式中，数据信息可以双向传送，但必须是交替进行的，同一时刻一个信道只允许单方向传送。如图2-4所示，其中A端和B端都具有发送和接收装置，但传输线路只有一条，若想改变信息的传送方向，需由开关进行切换。半双工通信方式适用于终端之间的会话式通信，但由于通信中要频繁地调换信道的方向，故效率较低。如对讲机的信号传输方式就是半双工通信方式。第2章网络传输介质 图2-4 半双工通信方式第2章网络传输介质 3. 全双工通信方式全双工通信方式在全双工通信方式中，数据信息能在两个方向上同时发送和接收，如图2-5所示，它相当于把两个相反方向的单工通信方式组合起来，因此一般采用四线制。全双工通信方式效率高，

10、控制简单，但组成系统造价高，适用于计算机之间的通信。如计算机网络和手机的信号传输方式就是全双工通信方式。第2章网络传输介质 图2-5 全双工通信方式第2章网络传输介质 2.1.3数据传输技术数据传输技术1. 基带传输基带传输在数据通信中，电信号所固有的基本频率叫基本频带，简称为基带。这种电信号就叫做基带信号。在数字通信信道上，直接传送基带信号的方法称为基带传输。在发送端基带传输的信源数据经过编码器变换，变为直接传输的基带信号；在接收端由解码器恢复成与发送端相同的数据。基带传输是一种最基本的数据传输方式。基带传输只能延伸有限的距离，一般不大于2.5 km，当超过上述距离时，需要加中继器，将信号放

11、大和再生，以延长传输距离。基带传输简单、设备费用少、经济，适用于传输距离不长的场合，特别适合在短距离网络中使用。第2章网络传输介质 2. 频带传输频带传输由于电话交换网是用于传输语音信号的模拟通信信道，并且是目前覆盖面最广的一种通信方式，因此利用模拟通信信道进行数据通信也是普遍使用的通信方式之一。而频带传输技术就是利用调制器把二进制信号调制成能在公共电话线上传输的音频信号(模拟信号)，音频信号在传输介质中被传送到接收端后，再经过解调器的解调，把音频信号还原成二进制的电信号。频带传输的基本模型如图2-6所示。第2章网络传输介质 图2-6 频带传输的基本模型第2章网络传输介质 3. 宽带传输宽带传

12、输宽带系统是指具有比原有语音信道带宽更宽的信道。使用这种宽带技术进行传输的系统，称为宽带传输系统。宽带传输系统可以进行高速的数据传输，并且允许在同一信道上进行数字信息和模拟信息服务。第2章网络传输介质 2.2.1双绞线的结构双绞线的结构1. 非屏蔽双绞线电缆非屏蔽双绞线电缆非屏蔽双绞线(UTP)电缆没有金属屏蔽层，其结构如图2-7所示。它在绝缘套管中封装了一对或一对以上双绞线，每对双绞线按一定密度绞在一起，从而提高了抵抗系统本身电子噪声和电磁干扰的能力，但它不能防止周围的电子干扰。2.22.2双双 绞绞 线线第2章网络传输介质 图2-7非屏蔽双绞线电缆的结构第2章网络传输介质 2. 屏蔽双绞线

13、电缆屏蔽双绞线电缆1) 金属箔屏蔽双绞线(ScTP)电缆ScTP电缆只有单一的金属箔屏蔽层，用来保护所有的线对，如图2-8所示。由于没有额外的屏蔽层，因此ScTP电缆的价格比较低廉，而且重量较轻，直径较小，更容易接地。2) 100 STP电缆STP电缆具有单独包于屏蔽层中的线对，所有线对再被包裹到另一个屏蔽层中。100 STP电缆主要用于以太网中，像UTP电缆一样具有100 的特性阻抗，如图2-9所示。第2章网络传输介质 图2-8金属箔屏蔽双绞线(ScTP)电缆 第2章网络传输介质 图2-97类100 STP电缆 第2章网络传输介质 3) 150STP电缆150 STP电缆由IBM公司引入，与

14、IEEE 802.5令牌环网络体系结构相关，特性阻抗为150 ，它的屏蔽层需要两端接地，电缆的重量较大，成本较高。目前欧洲的布线系统更多的采用屏蔽双绞线电缆，在我国绝大部分布线系统中，除了在特殊场合(如电磁辐射严重或者对传输质量要求较高等)使用屏蔽双绞线电缆外，一般都采用非屏蔽双绞线电缆。主要原因如下：第2章网络传输介质 (1) 屏蔽双绞线电缆的屏蔽层必须正确接地。(2) 安装屏蔽双绞线电缆时必须小心，以免弯曲电缆而使屏蔽层打折或切断。如果屏蔽层被破坏，将增加电缆受到的干扰。(3) 由于屏蔽层的存在，屏蔽双绞线电缆的价格高于非屏蔽双绞线电缆。(4) 屏蔽双绞线电缆的柔软性较差，比较难以安装。(

15、5) 对每根电缆进行接地都需要时间，同时接线板、网络设备等也要接地，增加了人工成本。第2章网络传输介质 3. 其他双绞线结构其他双绞线结构计算机网络布线中使用的双绞线电缆多为4线对电缆，还有其他结构的双绞线电缆。大对数双绞线电缆一般为25线对或更多成束线对(如50、75、100、150、200、300、400、600、900、1200、1500、1800、2100、2400、2700、3000、3600以及7200线对)的电缆结构，从外观上看，是直径很大的单根线缆。多数情况下，布置超过900线对的电缆相当麻烦，通常会用光纤代替。目前最常见的大对数双绞线电缆是25线对，通常用于语音布线的主干，其

16、结构如图2-10所示。第2章网络传输介质 图2-105类25对非屏蔽软线第2章网络传输介质 2.2.2双绞线的颜色编码双绞线的颜色编码1. 4线对双绞线的颜色编码线对双绞线的颜色编码典型的4线对双绞线电缆的4对线具有不同的标记颜色，分别是橙色、绿色、蓝色和棕色。由于每个线对都有两根导线，因此通常每个线对中的一根导线的颜色为线对颜色加白色条纹，另一根导线的颜色为白色底色加线对颜色条纹，即双绞线线对的颜色都是互补的。具体的颜色编码方案如表2-1所示。第2章网络传输介质 表表2-14线对双绞线电缆颜色编码方案线对双绞线电缆颜色编码方案第2章网络传输介质 安装人员可以通过颜色编码来区分每根导线，ANS

17、I/EIA/TIA标准描述了两种端接4线对双绞线电缆时每种颜色的导线的安排，分别为T568A标准和T568B标准，如图2-11所示，从而可以很有逻辑地将导线接入相应的设备中。第2章网络传输介质 图2-11T568A和T568B标准接线模式第2章网络传输介质 2. 大对数双绞线的颜色编码大对数双绞线的颜色编码和4线对双绞线电缆一样，大对数双绞线电缆中的每个线对也有不同的颜色编码，安装人员可以通过电缆的颜色编码来区分每根导线。表2-2给出了5类25线对双绞线电缆的颜色编码。第2章网络传输介质 表表2-225线对双绞线电缆的颜色编码线对双绞线电缆的颜色编码第2章网络传输介质 2.2.3双绞线的电气特

18、性参数双绞线的电气特性参数1. 特性阻抗特性阻抗特性阻抗指链路在规定工作频率范围内呈现的电阻。无论使用何种双绞线，其每对芯线的特性阻抗在整个工作带宽范围内应保证恒定、均匀。链路上任何点的阻抗不连续性将导致该链路信号发生反射和信号畸变。特性阻抗包括电阻及频率范围内的感性阻抗和容性阻抗，它与线对间的距离及绝缘的电气性能有关。双绞线的特性阻抗有100 、120 和150 几种，综合布线中通常使用100 的双绞线。第2章网络传输介质 2. 直流环路电阻直流环路电阻双绞线电缆中每个线对的直流电阻在2030的环境下的最大值不能超过30 。第2章网络传输介质 3. 衰减衰减衰减(Attenuation，A)

19、是指信号传输时在一定长度的线缆中的损耗，它是对信号损失的度量。衰减的计算公式为A=10lg(信号的输入功率/信号的输出功率)，单位为分贝(dB)，应尽量得到低分贝值的衰减。衰减与线缆的长度有关，长度增加，信号衰减随之增加，同时衰减量与频率有着直接的关系。在计算机网络中，任何传输介质都存在信号衰减问题，要保证信号被识别，必须保证电缆的信号衰减在规定的范围内，因此必须限制电缆的长度。双绞线的传输距离一般不超过100 m。第2章网络传输介质 4. 近端串扰近端串扰当信号在双绞线的一个线对上传输时，在其他线对上会产生感生信号，从而对其他线对的正常传输造成干扰。串扰就是指一对线对另一对线的影响程度。通常

20、在一个线对发送已知信号，在另一个线对测试所产生感生信号的大小，如果在信号输入端测试，则得到的是近端串扰(Near End Cross Talk，NEXT)；如图2-12所示。如果在信号输出端测试，则得到的是远端串扰。第2章网络传输介质 图2-12近端串扰第2章网络传输介质 5. 相邻线对综合近端串扰相邻线对综合近端串扰相邻线对综合近端串扰(Power Sum NEXT，PSNEXT)是指4对线缆中的3对传输信号时，对另一对线缆的近端串扰的组合。6. 远端串扰远端串扰与近端串扰相对应，远端串扰(Far End Cross Talk，FEXT)是指信号从近端发出，而在链路的另一端(远端)，发送信号

21、的线对向其他同侧相邻线对通过电磁耦合而造成的串扰。第2章网络传输介质 7. 等效远端串扰等效远端串扰等效远端串扰(Equal Level FEXT，ELFEXT)是指传送端的干扰信号对相邻线对在远端所产生的串扰，是考虑衰减后的FEXT，即等效远端串扰=远端串扰衰减。8. 综合等效远端串扰综合等效远端串扰综合等效远端串扰(Power Sum ELFEXT，PSELFEXT)是指4对线缆中的3对传输信号时，对另一对线缆在远端所产生的干扰。第2章网络传输介质 9. 衰减串扰比衰减串扰比在高频段，串扰与衰减值的比例关系很重要。衰减串扰比(Attenuation-to-Crosstalk Ratio，A

22、CR)的计算公式为ACR=NEXT(dB)A(dB)，即ACR是同一频率下近端串扰和衰减的差值。ACR是系统SNR(信号噪声比)的唯一衡量标准，它对于表示信号和噪声串扰之间的关系有着重要的价值。ACR值越高，意味着线缆的抗干扰能力越强。10. 综合衰减串扰比综合衰减串扰比综合衰减串扰比(Power Sum ACR，PSACR)是指4对线缆中的3对传输信号时，对另一对线缆所产生的综合影响。第2章网络传输介质 11. 回波损耗回波损耗在数据传输中，当线路中的阻抗不匹配时，部分能量会反射回发送端。回波损耗(Return Loss，RL)反映了因阻抗不匹配而反射回来的能量大小。回波损耗对于全双工传输的

23、应用非常重要。电缆制造过程中的结构变化、连接器类型和布线安装情况是影响回波损耗数值的主要因素。12. 传输延迟传输延迟传输延迟是指信号从信道的一端到达另一端所需要的时间。13. 延迟偏离延迟偏离延迟偏离是指最短的传输延迟线对(以0 ns表示)和其他线对间的差别。第2章网络传输介质 2.2.4双绞线的电缆等级双绞线的电缆等级1. 1类双绞线电缆类双绞线电缆1类双绞线电缆曾经用于电话、门铃导线。和所有双绞线电缆一样，1类双绞线电缆中的导体必须遵循标准直径和规范，即美国线规尺寸标准(AWG)。表2-3给出了部分AWG尺寸。1类双绞线通常是22AWG或24AWG且没有扭绞，阻抗和衰减很大，因此不用于数

24、据传输，不是现代综合布线系统的一部分。第2章网络传输介质 表表2-3部分部分AWG尺寸尺寸第2章网络传输介质 2. 2类双绞线电缆类双绞线电缆2类双绞线电缆主要用于IBM令牌环网的布线系统，最高数据传输速率为4 Mb/s，使用22AWG或24AWG实心双绞线，目前也不再使用。3. 3类双绞线电缆类双绞线电缆3类双绞线电缆是使用24AWG导线的100 电缆，带宽为16 MHz，传输速率可达10 Mb/s。它被认为是10Base-T以太网安装可以接受的最低配置电缆，但现在已不再推荐使用。目前3类双绞线电缆仍在电话布线系统中有着一定程度的使用。第2章网络传输介质 4. 4类双绞线电缆类双绞线电缆4类

25、双绞线电缆用来支持16 Mb/s的令牌环网，使用24AWG导线，阻抗100 ，测试通过带宽为20 MHz，传输速率达16 Mb/s。5. 5类双绞线电缆类双绞线电缆5类双绞线电缆是用于运行CDDI(CDDI是基于双绞线的FDDI网络)和快速以太网的电缆，使用24AWG导线，阻抗100 ，最初指定带宽为100 MHz，传输速率达100 Mb/s。在一定条件下，5类双绞线电缆可以用于1000Base-T网络，但要达到此目的，必须在电缆中同时使用多对线对以分摊数据流。目前，5类双绞线电缆仍广泛使用于电话、保安、自动控制等网络中，但在计算机网络布线中已失去市场。第2章网络传输介质 6. 超超5类双绞线

26、电缆类双绞线电缆超5类双绞线电缆的传输带宽为100 MHz，传输速率可达100 Mb/s。与5类双绞线电缆相比，超5类双绞线电缆具有更多的扭绞数目，可以更好地抵抗来自外部和电缆内部其他导线的干扰，从而提升了性能，在近端串扰、相邻线对综合近端串扰、衰减和衰减串扰比4个主要指标上都有了较大的改进。因此，超5类双绞线电缆具有更好的传输性能，更适合支持1000Base-T网络，是目前计算机网络布线常用的传输介质。第2章网络传输介质 7. 6类双绞线电缆类双绞线电缆6类双绞线电缆主要应用于百兆位快速以太网和千兆位以太网中，多采用23AWG导线，传输带宽为200250 MHz，是超5类电缆带宽的2倍，最大

27、速度可达1000 Mb/s，能满足千兆位以太网的需求。6类双绞线电缆改善了在串扰以及损耗方面的性能，更适合用于全双工的高速千兆网络，是目前综合布线系统常用的传输介质。8. 超超6类双绞线电缆类双绞线电缆超6类双绞线电缆主要应用于千兆位以太网中，传输带宽为500 MHz，最大传输速率为1000 Mb/s。与6类双绞线电缆相比，超6类双绞线电缆在串扰、衰减等方面有较大改善。第2章网络传输介质 9. 7类双绞线电缆类双绞线电缆7类双绞线电缆是线对屏蔽的S/FTP电缆，它有效地抵御了线对之间的串扰，使得在同一根电缆上实现多个应用成为可能，其传输带宽为600 MHz，是6类双绞线电缆的2倍以上，传输速率

28、可达10 Gb/s，主要用来支持万兆位以太网的应用。综合布线系统工程设计规范(GB 503112007)中明确规定综合布线铜缆系统的分级与类别划分应符合表2-4的要求。第2章网络传输介质 表表2-4铜缆布线系统的分级与类别铜缆布线系统的分级与类别第2章网络传输介质 表2-5和表2-6分别给出了ANSI/EIA/TIA 568 A定义的超5类和6类UTP的部分电气性能指标。第2章网络传输介质 表表2-5ANSI/EIA/TIA 568 A定义的超定义的超5类类UTP的的部分电气性能指标部分电气性能指标第2章网络传输介质 表表2-6ANSI/EIA/TIA 568 A定义的定义的6类类UTP的的部

29、分电气性能指标部分电气性能指标第2章网络传输介质 续表续表第2章网络传输介质 2.2.5双绞线电缆的防火特性双绞线电缆的防火特性双绞线电缆的防火主要关注三个问题：电缆燃烧的速度、释放出烟雾的密度和有毒气体的强度。双绞线电缆是否具有防火功能主要取决于最外一层护套的材料，目前国内大多数局域网布线使用的线缆都是聚氯乙烯(PVC)材料。这种材料价格较低，机械性能稳定，但燃点低(允许工作温度为70以下)，当温度达到160或更高时，会发散出有毒的卤素，并在燃烧时会释放出大量热量。第2章网络传输介质 美国国家电气法规(NEC)描述了不同类型的电缆及其使用的材料，常见的通信电缆有以下几种类型：(1) CMP(

30、阻燃通信电缆)：通常外面使用特殊的材料如特氟隆(Teflon)进行包裹，具有阻燃、低烟的特性。(2) CMR(垂直通信电缆)：通常具有聚氯乙烯(PVC)外护层，与CMP电缆相比，CMR电缆是在垂直位置测试其燃烧特性的，测试要求也有所不同。CMP电缆比CMR电缆的级别更高，可以作为CMR电缆的替代物。第2章网络传输介质 (3) CM(通信通用电缆)：除阻燃和垂直主干外，普通使用的通信电缆，级别最低，使用时可以用其他两种电缆替代。双绞线电缆防火类型的选择应根据建筑物场地的实际情况(如线槽(线管)材料、空调通风系统安装情况、线缆安装方式等因素)综合考虑。第2章网络传输介质 1. 架空地板或吊顶架空地

31、板或吊顶建筑物架空地板或吊顶内若为PVC线槽(线管)，且安装了空调通风系统，则在架空地板或吊顶内需采用阻燃级的CMP电缆；建筑物架空地板或吊顶内若为金属线槽(线管)或防火性PVC线槽(线管)，则在架空地板或吊顶内可采用任意防火等级的CM/CMR/CMP电缆。第2章网络传输介质 2. 垂直竖井垂直竖井建筑物垂直竖井内若为PVC线槽(线管)，则垂直竖井内应采用垂直级CMR以上等级的电缆；建筑物垂直竖井内若为金属线槽(线管)或阻燃PVC线槽(线管)，则垂直竖井内可采用任意防火等级的CM/CMR/CMP电缆。对于有环保需求的建筑物，设计综合布线工程时应选用符合LSZH(低烟无卤型)电缆，同时应采用具有

32、防火功能的金属线槽(线管)或阻燃PVC线槽(线管)。表2-7列出了建筑物采用不同线槽(线管)情况时可以采用的双绞线电缆。第2章网络传输介质 表表2-7建筑物采用不同线槽建筑物采用不同线槽(线管线管)情况下电缆的选择情况下电缆的选择第2章网络传输介质 2.3.1同轴电缆的结构同轴电缆的结构同轴电缆是根据其构造命名的，铜导体外面被一层绝缘体环绕，然后是一层屏蔽层，最外面是外护套，所有这些层都是围绕中心轴(铜导体)构造的，因此这种电缆被称为同轴电缆，如图2-13所示。2.32.3同同 轴轴 电电 缆缆第2章网络传输介质 图2-13同轴电缆第2章网络传输介质 2.3.2同轴电缆的分类同轴电缆的分类同轴

33、电缆主要有三种类型：(1) 50 同轴电缆：也称做基带同轴电缆，特性阻抗为50 ，其型号有RG-8、RG-11、RG-58或58系列，主要用于无线电和计算机局域网络中。曾经广泛应用于传统以太网的粗缆(RG-8或RG-11)和细缆(RG-58)就属于基带同轴电缆。(2) 75 同轴电缆：也称做宽带同轴电缆，特性阻抗为75 ，其型号有RG-6或6系列、RG-59或59系列，主要用于视频传输，其屏蔽层通常是用铝冲压而成的。(3) 93 同轴电缆：特性阻抗为93 ，其型号有RG-62，主要用于ARCnet。第2章网络传输介质 2.4.1光纤通信系统光纤通信系统1. 光纤的结构光纤的结构计算机网络中的光

34、纤主要是采用石英玻璃制成的，其为横截面积较小的双层同心圆柱体。裸光纤由光纤芯、包层和涂覆层组成，其中折射率高的中心部分叫做光纤芯，折射率低的外围部分叫做包层。光以不同的角度送入光纤芯，在包层和光纤芯的界面发生反射，进行远距离传输。包层的外面涂覆了一层很薄的涂覆层，涂覆材料为硅酮树酯或聚氨基甲酸乙酯，涂覆层的外面套塑(或称二次涂覆)，套塑的原料大都采用尼龙、聚乙烯或聚丙烯等塑料。裸光纤的结构如图2-14所示。2.42.4光光纤纤与与光光缆缆第2章网络传输介质 图2-14裸光纤的结构 第2章网络传输介质 2. 光纤通信系统的组成光纤通信系统的组成光纤通信系统采用以光波为载体、以光纤为传输介质的通信

35、方式。光纤通信系统的组成如图2-15所示。图2-15光纤通信系统的组成第2章网络传输介质 (1) 光纤：传输光波的导体。光信号在光纤中只能沿着一个方向传输，所以全双工系统应采用两根光纤。 (2) 光发送机：主要功能是产生光束，将电信号转换为光信号，再把光信号导入光纤。光发送机目前主要使用两种光源：发光二极管(LED)和半导体激光二极管(ILD)，它们有着不同的特性，如表2-8所示。(3) 光接收机：主要功能是负责接收光纤上传输的光信号，并将其转换为电信号，经过解码后再作相应处理。光接收机可以由光电二极管构成，在遇到光时，给出一个电脉冲。光发送机和光接收机可以是分离的单元，也可以使用一种叫做收发

36、器的设备，它能够同时执行光发送机和光接收机的功能。第2章网络传输介质 表表2-8发光二极管和半导体激光二极管的特性比较发光二极管和半导体激光二极管的特性比较第2章网络传输介质 3. 光纤通信系统的特点光纤通信系统的特点与铜缆相比，光纤通信系统的主要优点有：(1) 传输频带宽，通信容量大；(2) 线路损耗低，传输距离远；(3) 抗干扰能力强，应用范围广；(4) 线径细，重量轻；(5) 抗化学腐蚀能力强；(6) 光纤制造资源丰富。第2章网络传输介质 与铜缆相比，光纤通信系统的主要缺点有：(1) 初始投入成本比铜缆高；(2) 更难接受错误的使用；(3) 光纤连接器比铜连接器脆弱；(4) 端接光纤需要

37、更高级别的训练；(5) 相关的安装和测试工具价格高。虽然光纤的性能比铜缆高很多，但由于成本的增加，很多地方并不适用光纤通信系统，在决定综合布线系统使用何种传输介质时必须考虑性能价格比。第2章网络传输介质 2.4.2光纤的分类光纤的分类1. 单模光纤和多模光纤单模光纤和多模光纤光纤有两种形式：单模光纤和多模光纤。单模光纤使用光的单一模式传送信号，而多模光纤使用光的多种模式传送信号。光传输中的模式是指一根以特定角度进入光纤芯的光线，因此可以认为模式是指以特定角度进入光纤的具有相同波长的光束。第2章网络传输介质 单模光纤和多模光纤在结构以及布线方式上有很多不同，如图2-16所示。单模光纤只允许一束光

38、传播，没有模分散的特性，光信号损耗很低，离散也很小，传播距离远，单模导入波长为1310 nm和1550 nm。多模光纤是在给定的工作波长上以多个模式同时传输的光纤，从而形成模分散，限制了带宽和距离，因此，多模光纤的芯径大，传输速度低、距离短，成本低，多模导入波长为850 nm和1300 nm。第2章网络传输介质 图2-16单模光纤和多模光纤的比较第2章网络传输介质 表2-9和表2-10中分别列出了光纤在100M、1G、10G以太网中支持的传输距离。表表2-9100M、1G以太网中光纤的应用传输距离以太网中光纤的应用传输距离 第2章网络传输介质 表表2-1010G以太网中光纤的应用传输距离以太网

39、中光纤的应用传输距离第2章网络传输介质 2. 按照折射率分布不同分类按照折射率分布不同分类对于多模光纤，通常可分为跃变式光纤和渐变式光纤。跃变式光纤纤芯的折射率n1和包层的折射率n2都为常数，且n1大于n2，在纤芯和包层的交界面处折射率呈阶梯型变化，从而使得光信号在纤芯和包层的交界面上不断产生全反射向前传送。跃变式光纤的模间色散很高，目前单模光纤都采用跃变式，而采用跃变式的多模光纤已经逐渐被淘汰了。第2章网络传输介质 渐变式光纤纤芯的折射率n1随着半径的增加而按一定规律减小，到纤芯与包层的交界处与包层的折射率n2相等，从而使得光信号按正弦形式传播。这种结构能减少模间色散，提高光纤带宽和传输距离

40、，现在的多模光纤多为渐变式光纤。图2-17给出了光在两种折射率分布不同的光纤中传输的示意图。第2章网络传输介质 图2-17光束在两种折射率分布不同的光纤中的传播过程(a) 光束在跃变式光纤中的传播过程；(b) 光束在渐变式光纤中的传播过程第2章网络传输介质 2.4.3光缆光缆1. 光缆的结构光缆的结构光缆是由光纤、高分子材料、金属塑料复合带及金属加强件等共同构成的传输介质。除了光纤外，构成光缆的材料可分为三大类：(1) 高分子材料：主要包括松套管材料、聚乙烯护套料、无卤阻燃护套料、聚乙烯绝缘料、阻水油膏、阻水带、聚酯带等。(2) 金属塑料复合带：主要有钢塑复合带和铝塑复合带。(3) 中心加强件

41、：主要包括磷化钢丝、不锈钢丝、玻璃钢圆棒等。 光缆的结构可分为层绞式、中心管式和骨架式。 第2章网络传输介质 1) 层绞式光缆层绞式光缆的结构如图2-18所示，它是由多根二次被覆光纤松套管(或部分填充绳)绕中心金属加强件绞合成圆整的缆芯。第2章网络传输介质 图2-18层绞式光缆的结构(a) 分离光纤；(b) 光纤带第2章网络传输介质 2) 中心管式光缆中心管式光缆的结构如图2-19所示，它是由一根二次光纤松套管或螺旋型光纤松套管(无绞合直接放在光缆的中心位置)、纵包阻水带和双面涂塑钢(铝)带、两根平行加强圆磷化碳钢丝或玻璃钢圆棒组成的。 第2章网络传输介质 图2-19中心管式光缆的结构(a)

42、分离光纤；(b) 光纤束；(c) 光纤带第2章网络传输介质 3) 骨架式光缆骨架式光缆是将光纤带以矩阵形式置于U型螺旋骨架槽或SZ螺旋骨架槽中，阻水带以绕包方式缠绕在骨架上，使骨架与阻水带形成一个封闭的腔体，如图2-20所示。 第2章网络传输介质 图2-20骨架式光缆的结构第2章网络传输介质 2. 光缆的分类光缆的分类1) 室内光缆室内光缆的抗拉强度较小，保护层较差，但更轻便、更经济。室内光缆主要适用于综合布线系统中的配线子系统和干线子系统。室内光缆可分为以下三种类型：(1) 多用途室内光缆：其结构设计是按照各种室内所用场所的需要而定的，如图2-21所示。(2) 分支光缆：多用于布线终接和维护

43、。分支光缆便于各光纤的独立布线或分支布线，如图2-22所示。第2章网络传输介质 图2-21多用途室内光缆 第2章网络传输介质 图2-22分支光缆 第2章网络传输介质 (3) 互连光缆：为布线系统进行语音、数据、视频图像传输设备互连所设计的光缆，使用的是单纤和双纤结构。互连光缆连接容易，在楼内布线中可用作跳线，如图2-23所示。图2-23互连光缆第2章网络传输介质 2) 室外光缆室外光缆的抗拉强度比较大，保护层厚重，在综合布线系统中主要用于建筑群子系统。根据敷设方式的不同，室外光缆可以分为架空式光缆、管道式光缆、直埋式光缆等。(1) 架空式光缆：当地面不适宜开挖或无法开挖(如需要跨越河道布线)时

44、，可以考虑采用架空的方式架设光缆。虽然普通光缆也可用于架空作业，但往往需要预先敷设承重钢缆。自承式架空式光缆将钢绞线与光缆合二为一，因此在施工时更加简单和方便，其结构如图2-24所示。第2章网络传输介质 图2-24自承式架空式光缆第2章网络传输介质 (2) 管道式光缆：在新建成的建筑物中都预留了专用的布线管道，在管道布线中多使用管道式光缆。管道式光缆的强度并不太大，但拥有非常好的防水性能，除应用于管道布线外，也可通过预先敷设的承重钢缆用于架空作业，其结构如图2-25所示。第2章网络传输介质 图2-25管道式光缆第2章网络传输介质 (3) 直埋式光缆：直埋式光缆在布线时需要在地下开挖一定深度(约

45、1 m)的沟，用于埋设光缆。直埋式光缆布线简单易行，施工费用较低，目前在光缆布线中较常使用。直埋式光缆通常拥有两层金属保护层，并且具有很好的防水性能，其结构如图2-26所示。第2章网络传输介质 图2-26直埋式光缆第2章网络传输介质 3) 室内/室外通用光缆由于敷设方式的不同，室外光缆必须具有与室内光缆不同的结构特点。室外光缆要承受水蒸气扩散和潮气的侵入，必须具有足够的机械强度及对啮咬等的保护措施。室外光缆由于有PE护套及易燃填充物，不适合室内敷设，因此人们在建筑物的光缆入口处为室内光缆设置了一个移入点，这样室内光缆才能可靠地在建筑物内进行敷设。室内/室外通用光缆既可在室内也可在室外使用，不需

46、要在室外向室内的过渡点进行熔接。图2-27给出了一种室内/室外通用光缆的结构示意图。第2章网络传输介质 图2-27室内/室外通用光缆第2章网络传输介质 3. 光缆的防火特性光缆的防火特性和双绞线电缆一样，在选择光缆的时候同样也要注意其防火特性。美国国家电气法规(NEC)描述了不同类型的光缆及其使用的材料，光缆主要可以分为以下两种类型：(1) OFC：包含金属导体填充，以增加强度。(2) OFN：不包含金属。表2-11列出了建筑物采用不同线槽(线管)情况时可以采用的光缆，其中OFNP为非传导性光纤通风道光缆，OFNR为非传导性光纤竖井光缆，OFN为非传导性光纤通用光缆。第2章网络传输介质 表表2

47、-11建筑物采用不同线槽建筑物采用不同线槽(线管线管)情况下光缆的选择情况下光缆的选择第2章网络传输介质 2.5.1无线传输介质无线传输介质1. 常见的无线传输介质常见的无线传输介质1) 微波微波数据通信系统有两种形式：地面系统和卫星系统。微波是在空间直线传播，如果在地面传播，由于地球表面是一个曲面，因此采用微波传输的站必须安装在视线内，传输频率为46 GHz和2123 GHz，传输距离一般只有50 km左右。如果采用卫星系统，卫星在发送站和接收站之间反射信号，传输频率为1114 GHz。2.52.5无线传输介质和传输介质的选择无线传输介质和传输介质的选择第2章网络传输介质 2) 激光激光通信具有带宽高、方向性好和保密性能好等优点，多用于短距离的传输。激光通信的缺点是其传输效率受天气影响较大。3) 红外线红外线通信采用光发射二极管、激光二极管或光电二极管来进行站点与站点之间的数据交换，不受电磁