综合布线系统第2章_传输介质.pdf
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1、2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 第2章 传输介质 2.1 2.1 对绞电缆对绞电缆 2.2 2.2 同轴电缆同轴电缆 2.3 2.3 光纤和光缆光纤和光缆 2.4 2.4 端接跳线端接跳线 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 所谓传输介质是指网络连接设备间的中间介质,也就是信号传输的媒体。 传输介质的目的是将通信网络系统信号无干扰、无损伤地传输给用户设 备。 常用的传输介质可以分为导向传输介质和非导向传输介质。 导向传输介质通常为某种类型的电缆或光缆。所谓电缆就是由两根或 两根以上的绝缘导体集中装配在一起组成的
2、缆线。 非导向传输介质包括卫星、无线电波、红外线等。在无线信号传输中, 非导向传输介质是大气。微波通信和卫星通信都是通过大气传输无线电 波的。其他的无线通信系统用光(可见光或不可见光)来传输通信系统信号。 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 2.1对绞电缆 对绞(Twisted Pair,TP)对绞线、双扭电缆, 是由对绞线对组成的。它是最古老但又是最常用 的导向传输介质之一。 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 2.1.1 对绞电缆的传输特性 对绞电缆的物理模型是平行传输线,其传输特性可用一次 参数与二次参数来表
3、征。 一次参数是指单位长度传输线的分布电阻、电感、电容和漏电 导,可分别用R、L、C、G来表示。 二次参数是指传输线的特征阻抗和传输常数。特征阻抗Z。可 表示为: )/()( 0 CjGLjRZ+= 式中,叫为传输信号的角频率 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 在阻抗匹配(指端接阻抗与特征阻抗相等)时,电信号在传输线上 传播将呈行波状态。若线长为l,则末端电压(或电流)与始端电压 (或电流)之间存在如下关系: 式中, 称为传输常数。其实部称为衰减常数,虚 部称为相移常数。与一次参数的关系为: ljl oiOi eeIIVV )(+ = j+= )(Cj
4、GLjR+= 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 2.1.2 对绞线电缆的构成 对绞电缆是由两根具有绝缘层的铜导线按一定密度螺旋 状互相绞缠在一起构成的线对。 图 2.1 对绞线电缆的基本结构 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 对绞电缆的电导线是铜导体。铜导体采用美国线规尺寸系统,即AWG (American Wire Gauge)标准,如表2.1所列。 表 2.1 对绞电缆导体线规 0.01590.426 0.02010.51124 0.02530.6422 0.03590.919 英寸(in)毫米(mm)AW
5、G(美国线规) 线 径缆线规格 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 常见的对绞电缆绝缘外皮里面包裹着4对共8根线,每两根为一对相互 纽绞。也有超过4线对的大对数电缆,大对数电缆通常用于干线子系统 布线。在布线标准中,对绞电缆有时也称为平衡电缆。平衡电缆 (balanced cable)是指由一个或多个金属导体线对组成的对称电缆。 如图2.2所示,是4线对对绞电缆和25线对大对数电缆的外形图。 图 2.2 4线对对绞电缆和25对大对数电缆 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 1、非屏蔽对绞线电缆UTP 图 2.3 6
6、类4对非屏蔽对绞线电缆 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 2、屏蔽对绞线电缆STP 根据防护要求,对于屏蔽电缆可分为F/UTP(电缆金属箔屏蔽)、 U/FTP(线对金属箔屏蔽)、SF/UTP(电缆金属编织丝网加金属箔屏 蔽)、S/FTP(电缆金属箔编织网屏蔽加上线对金属箔屏蔽)几种结 构。这是按照用户建筑综合布线ISO/IEC 11801中推荐的方法 进行统一命名的,如图2.4所示。 图 2.4 屏蔽电缆命名方法 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 屏蔽对绞电缆与非屏蔽对绞电缆一样,电缆芯是铜对绞线对,护套层 是
7、绝缘塑橡皮,只不过在护套层内增加了金属屏蔽层。目前,在对绞 电缆产品中,通常按增加的金属屏蔽层数量和金属屏蔽层绕包方式, 将屏蔽对绞电缆分为铝箔屏蔽对绞电缆(Foil Twisted Pair,FTP)、铝 箔、铜网双层屏蔽对绞电缆(Shielded Foil Twisted Pair,SFTP)、独 立双层屏蔽对绞电缆(SSTP)三种形式。 图 2.5 FTP屏蔽对绞电缆 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 图 2.6 SFTP屏蔽对绞电缆 图 2.7 SSTP屏蔽对绞电缆 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 2
8、对绞电缆的分类 对绞电缆作为最常用的综合布线系统传输介质,有许多品种 类型,可以从不同的角度进行分类。 (1)按传输电气性能分 100屏蔽电缆 100非屏蔽电缆 (2)按缆线结构形式和应用场合分 对屏蔽对绞电缆和非屏蔽对绞电缆,按缆线结构形式和应用 场合又可分为垂直主干电缆、自承式电缆、加固自承式电缆、 架空电缆、直埋电缆等品种。 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 2.1.3 对绞电缆的性能 1.衡量对绞线电缆性能的主要指标 2.对绞线电缆的性能比较 表 2.3 对绞线电缆性能的综合比较 SSTP FTP/SFTP 高速网络系统,高保密的 高速系统中。
9、如:从事 CAD的大型企业,军事系 统 网络流量较大,传输距 离较远,设备和线流庞 大、复杂。如:银行、 机场、工厂。 网络流量不大,设备 和线路安装密度不大 的情况。如:办公环 境。 适用场合 小 较小 较大 信号衰减 好 较好 一般 保密性 强 较强 弱 抗干扰能力 高 较高 低 安装成本 高 较高 低 价格 STP UTP 铜缆类型 项目 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 3对绞电缆的安全性能 表 2.4 数据通信对绞线电缆的安全级别 UL VW-1 CMX 限制使用(居民楼或金属管道内) IEEE383 CM UL-1581 MP 通用环境 U
10、L-1666 MPR CMR 楼层之间垂直敷设 CMP 通道内的水平敷设 UL-910 MPP 天花板隔层等强制通风 阻燃试验要求 UL标志 使用环境 4对绞电缆的环境保护 低烟无卤阻燃型(LSHF-FR) 低烟无卤型(LSOH) 低烟非燃型(LSNC) 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 2.1.4 常用对绞电缆简介 15类对绞线电缆 图 2.7 5类4对非屏蔽对绞线物理结构 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 3422.0100M 3717.162.50M 4211.831.25M 449.220M 468.2
11、16M 496.610M 554.34M 642.1851151M 661.8-772K 1.5-512K 9.38 MAX.Per lOOm20 1.1-256K 直流阻抗NEXT(dB) (最差对) 衰减值 (dB/100m)Max 阻抗频率需求 (Hz) 表 2.4 5类4对非屏蔽对绞电缆电气特性 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 25e类对绞电缆 5e类对绞线的主要用武之地是千兆位以太网。 5e类对绞线具有以下优点: 能够满足大多数应用要求,并且满足低综合近端串扰的要求; 可为将来高速数据传输提供解决方案; 有足够的性能余量,为布线安装带来方便
12、。 36类对绞电缆 6类对绞线是一种标准的4线对缆线,用1对线实现500Mb/s,而其频率范 围可达到250MHz,1Hz(周期)上产生2bit(正好是一个周期的高电平和低 电平)便足够使用了,因此编码方式比较简单。 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 图2.9 6类对绞线结构横截面 a) Giga SPEED-XL1071E系列 b) Giga SPEED-XL1081A系列 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 4. 7类对绞线电缆 7类对绞线电缆的结构如图2.9所示 : 图 2.9 7类对绞线电缆结构 2010
13、年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 2.1.5 对绞电缆的标识 1对绞电缆的颜色标识 表 2.5 4线对对绞电缆的色彩编码 白/棕,综白/绿,绿白/橙,橙白/蓝,蓝颜色编码 4321线对 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 2对绞线电缆型式代码的表示 图 2.11 对绞电缆型式代码的标记 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 5 100MHz(5类电缆) 150 150 4 20MHz(4类电缆) 省略 100 特征阻抗 3 16MHz(3类电缆) 最高传输 速率 省略 无总屏蔽 P
14、泡沫实心皮绝缘 P 有总屏蔽 总屏蔽 省略 实心绝缘 绝缘型式 Z 低烟无卤热塑性材料 TR 铜皮导体电缆 W 含氟聚合物 R 绞合导体 V 聚氯乙烯 护套材料 省略 实心导体 导体结构 Z 低烟无卤热塑性材料 HSB 设备 W 含氟聚合物 HSQ 工作区缆线 V 聚氯乙烯 HS 水平电缆 Y 聚烯烃 绝缘材料 HSG 主干电缆 用途 代号 类别 划分方法 代号 类别 划分方法 表 2.6 对绞电缆型式代码 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 2对绞电缆规格代码的表示 a)非屏蔽对绞线电缆规格代码的标记 b)屏蔽对绞线电缆规格代码的标记 图 2.12 对
15、绞线电缆规格代码的表示法 3对绞电缆外部护套上印刷的各种标志记号 通常使用的对绞电缆,不同生产商的产品标志可能不同,但一般包括 对绞电缆类型、NEC/UL防火测试和级别、CSA防火测试、长度标志、 生产日期、生产商和产品号码等信息。 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 2.2 同轴电缆 同轴电缆(Coaxial Cable)类似于UTP、STP对绞电缆,它的中心有一 根单芯铜导体,铜导体外面是绝缘层,绝缘层的外面有一层导电金属 层,最外面还有一层保护用的外部套管。同轴电缆与其他电缆不同之 处是只有一个中心导体,图2.13是同轴电缆的结构示意图。金属层可
16、以是密集型的,也可以是网状的,金属层用来屏蔽电磁干扰,防止辐 射。由于同轴电缆只有一个中心导体,通常被认为是非平衡传输介质。 图 2.13 同轴电缆的结构示意图 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 2.3 光纤和光缆 光纤(Optical Fiber,OF)是光导纤维的简称,光纤是一种新型的光 波导。光缆(Optical Cable)是由单芯或多芯光纤构成的缆线。从20 世纪80年代开始,宽频带的光纤已开始逐渐代替窄频带的铜电缆。在 综合布线系统中,光纤不但支持FDDI主干、1000Base-FX主干、 100Base-FX到桌面、ATM主干和ATM到桌
17、面,还可以支持 CATV/CCTV及光纤到桌面(FTTD),因而成为综合布线系统中的主 要传输介质。 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 2.3.1光纤的结构 光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。一根标准的光纤 包括光导纤维、缓冲层、加强层和保护套几个部分。 图 2.14 光纤结构示意图 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 光纤裸纤一般包括三个主要部分: 中心高折射率玻璃纤芯,称为芯线; 中间为低折射率硅玻璃形成的包层; 最外面是保护性的树脂涂覆层。 图 2.15 光纤剖面芯层、包层及涂覆层尺寸 2
18、010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 2.3.2 光纤的类型 光纤主要用于高质量数据传输及网络干线连接。光纤的种类很多,分类方法也 各种各样。可按照制作材料、工作波长、折射率分布和传输模式等对它们进行 分类。 按照制造光纤所用的材料分类,有石英系列光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层 石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤等。 按光纤的工作波长分,有短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。光纤布线 中使用光波的以下几个波段:800nm900nm短波波段;1250nm1350nm 长波波段和1500nm1600nm长波波段。在这些波段中,光纤传输性能表现最 佳,尤其是运行
19、于波段的中心波长之中。所以,多模光纤运行波长为850nm或 1300nm,而单模光纤运行波长则为1310nm或1550nm。 下面主要讨论按折射率分布和传输模式的分类方式。 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 1按折射率分布情况分类 若按横截面上的折射率分布情况,可将光纤分为突变型(或阶跃型)和 渐变型(或梯度型),以及三角型等。 (1)突变型光纤(SIF) 突变(Step Index Fiber,SIF)型光纤的纤芯折射率高于包层折射 率,使得输入的光能在纤芯至包层的交界面上不断产生全反射而前 进。 (2)渐变型光纤(GIF) 渐变型光纤的包层折射率分
20、布与阶跃光纤一样,是均匀的。在渐变 型光纤中,纤芯折射率中心最大,沿纤芯半径方向逐渐减小。 2010年7月29日http:/ 综合布线系统(第2版) 第2章 传输介质 2按光在光纤中的传输模式分类 按光纤中信号的传输模式,可分为多模光纤(Multi Mode Fiber,MMF) 和单模光纤(Single Mode Fiber,SMF)两类。 “模式”其实就是光线的入射角。简单地说,在光纤的受光角内,以某 一角度射入光纤端面,并能在光纤的纤芯至包层交界面上产生全反射 的传播光线,就可称之为光的一个传输模式。 只允许传输一个基模的光纤就称为单模光纤。单模光纤纤芯很细,芯 径一般为810m,单模光
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