室内室外两用型宽带网络电缆的应用及要求.doc

室内室外两用型宽带网络电缆的应用及要求【摘 要】 本文主要介绍“室内室外两用型宽带网络电缆”在现实的综合布线系统应用中的意义和要求，以及从设计、生产等环节上所需要具备和控制哪些因数。【关键词】 综合布线系统 室内室外两用型宽带网络电缆 电缆应用 结构 要求1. 前言随着人们生活水平的不断提高，宽带接入已越来越成为居家生活的基本条件。对于小区单元住宅楼宇的综合布线系统，在垂直布线子系统中，一般情况下，大多采用楼道内预先铺设管道，宽带网络电缆再经管道布放到单元楼层中的各住户。不过，对于一些较早年的居民安置房来说，由于住户对于宽带接入需求的多样性，在布线工程的实施上，还处于一个用户先向驻地的网络运营商提出申请后再对其进行点对点的布线。考虑到这部分各信息点的业务暂时较少、不集中、工程费用等问题，在过渡期内，宽带网络电缆的布线较常采用沿楼道的外墙进行明线铺设。但由于普通宽带网络电缆的单层pvc护套结构一般只适用于楼内环境，在室外环境中，由于存在一些如紫外线照射、雨水冲刷等不利因素，其通信质量的稳定性较难得到长期的保证。ldpe护套pvc护套4对芯线组缆芯包带图1：电缆结构示意图针对这一现象，近年来，一种“室内室外两用型宽带网络电缆”正得到逐步的应用（图1），电缆护套采用双层结构，内层为pvc材料，外层采用黑色pe护套料，当电缆从室外引入到室内时，可通过预先布放在电缆外层（黑色pe护套）和内层（pvc护套）之间的撕裂线的作用，剥除电缆的外护套，进行常规的室内布线。这对于在过渡期内的室外布线，能够有效降低室外环境中的各不利因素对通信质量造成的影响。2. 电缆的主要结构特性及性能要求2.1导体：导体采用tr型软圆实心铜线，铜线直径0.51 mm。成品电缆上导体的断裂伸长率15。2.2绝缘：绝缘采用高密度实心聚烯烃，绝缘直径0.9 mm。绝缘连续挤包在导体上，表面光滑无痕迹。颜色符合线对色序的要求。绝缘层的断裂伸长率300。2.3线对：线对结构由a线和b线两根绝缘导线均匀绞合成线对。线对色序符合下表1的规定。表1：线对色序缆芯线对序号1#2#3#4#色谱a白(蓝)白(桔)白(绿)白(棕)b蓝桔绿棕2.4缆芯：缆芯4个线对按同心层绞式结构均匀绞合，缆芯外螺旋绕包一层用于固定结构的聚酯包带。2.5护套：护套采用双层结构，内护套材料为pvc、外护套材料为黑色ldpe，外护套与内护套之间布放一根撕裂线，电缆直径为6.5mm。 2.6电气性能：表2:电缆的电气性能直流电阻(20)9.5/ 100m直流电阻不平衡2.5%绝缘电阻5000 mkm工作电容（0.8 khz 或1khz）5.6nf/ 100m电容不平衡（0.8 khz 或1khz）330pf/100m线对间的绝缘介电强度（dc 1min）1.0 kv传输特性频率mhzzinattdb/100mrldbps nextdbps nextdbps elfext dbps elfext db要求要求要求要求要求要求要求1.0100152.0420.0065.3062.3064.0061.004.04.0523.0156.2753.2751.9648.968.05.7724.5251.7548.7545.9442.9410.06.4725.0050.3047.3044.0041.0016.08.2525.0047.2444.2439.9236.9225.010.4224.3244.3341.3336.0433.0431.211.7123.6542.8939.8934.1231.1262.516.9921.5438.3635.3628.0825.0810021.9820.1135.3032.3024.0021.003. 电缆主要电气参数的理论计算3.1 导体直流电阻r0（/km）导体直流电阻r0与导体的材料和导体直径有关，其计算公式如下：式中 r0：直流电阻（）；：扭绞系数； ：电阻系数（mm2/m 200c）； l：导线长度（m）； s：导线截面积（mm2）；d：导线直径（mm）。上述公式中，导体直流电阻都是在标准温度200c时的数值，任意温度下导体直流电阻应按下式进行换算：式中 rt：温度t时电阻值（/km）； r20：温度200c时的电阻值（/km）； ：电阻温度系数3.2 导体有效电阻r（/km）电缆电路在其工作状态下的电阻称为有效电阻，由于邻近效应、集肤效应以及金属损耗等因素会产生附加电阻，因此，电缆回路的有效电阻是由直流电阻r0和通过交流电流时的附加电阻所组成，计算公式如下：注：当10时 式中 r0：直流电阻（/km）； d：导体直径（mm）； ：导体中心间距mm）；f：频率（hz）；p：线对组修正系数（实路对绞组为1.0）；：不同频率的系数；f()、g() 、h()：为系数在不同频率时的特定函数。3.3 回路电感l(h/km)对称回路的电感由两部分组成，及内电感和外电感。外电感的大小取决于电缆结构的几何尺寸，与频率无关；内电感的值与传输频率程反比，频率越高其集肤效应越显著，内电感越小。计算公式如下：注：当10时 式中 ：电缆总绞入率； d：导体直径（mm）； ：导体中心间距mm）；f：频率（hz）；：不同频率的系数；q() ：为系数在不同频率时的特定函数。3.4 电容c (f/km)电容分工作电容和部分电容两种，工作电容为工作线对上总的电容；部分电容是电缆各芯线之间的电容，是工作电容的组成部分。计算公式如下：式中 ：电缆总绞入率； d：导体直径（mm）； ：导体中心间距mm）；：组合绝缘介质的等效介电常数；d1：导体绝缘层直径（mm）；d2：绞对线的等效直径（mm）。3.5 绝缘电导g（s/km）绝缘电导表示为一个回路的绝缘质量，电缆的绝缘电导值越小，也就说明绝缘层的介质损耗值越小。绝缘电导g是由绝缘不完整的直流绝缘电导g0 和介质极化后的交流绝缘电导g组成的。在通信电缆中，由于交流绝缘电导比直流绝缘电导所引起的损耗要大得多，因此可以忽略不计直流绝缘电导g0值，计算公式如下：式中 ：交流绝缘电导（s/km）； ：频率（hz）； c：工作电容(f/km)； ：组合绝缘介质的等效介质损耗角正切值。3.6 衰减常数 (np/km, 1 np=8.686db)衰减常数是影响电缆传输距离的一个重要参数，它由两部分组成：由于导体本身损耗而产生的衰减；由于绝缘介质损耗而产生的衰减；衰减是用以衡量信号能量发生降低和损失大小的一个电气指标，并随着传输频率的增加而增大，影响衰减的主要因素包括导体直径、导体材料、绝缘材料、电缆结构等。因此要改善电缆的衰减性能，可以通过增加导体直径、选择更优良的材料以及在生产制造过程中保持电缆几何结构尺寸的稳定来实现。计算公式如下：式中 r：导体有效电阻（/km）；l：回路电感 (h/km)；g：绝缘电导（s/km）； c：工作电容(f/km)。3.7 特性阻抗zc（）特性阻抗zc是电磁波沿均匀线路传播时，在无终端失配影响的情况下所遇到的阻抗。计算公式如下： 式中 l：回路电感 (h/km)； c：工作电容(f/km)。对称电缆的阻抗分为特性阻抗zc和输入阻抗zin，特性阻抗zc随着频率的增加而减少，当频率超过3000 hz后，则特性阻抗zc值就不在发生变化。此时输入阻抗zin受电缆结构因素的影响，入射信号的反射波围绕特性阻抗zc上下波动。从回路电感l和工作电容c的计算公式中可以分析出，影响阻抗的因素有：电缆总绞入率、导体直径d、导体中心间距以及组合绝缘介质的等效介电常数，这些参数都是电缆的结构因素。换言之，能控制好以上四个结构因素的均匀性和稳定性，那么电缆在每段上阻抗值的波动范围就会控制到最小。3.8 串音在对称电缆中，各回路相互间的干扰是由于横向电磁场的存在而引起的，此时电磁场在临近的回路上会产生干扰电流。串音根据主被串回路位置的分类，在被串回路中，与主串回路的信号源同一端受到的串音称为近端串音，而在另一端受到的串音称为远端串音。近端串音衰减ao是主串回路的发送功率串到被串回路近端后的衰减值，计算公式如下：式中 ao：近端串音衰减 (np, 1 np=8.686db)；：主串回路的发送功率；：主串回路的发送功率串到被串回路近端的功率。远端串音衰减a1是主串回路的发送功率串到被串回路远端后的衰减值，计算公式如下：式中 a1：远端串音衰减 (np, 1 np=8.686db)；：主串回路的发送功率；：主串回路的发送功率串到被串回路远端的功率。电缆中各线对的扭绞节距、相邻线对间的节距搭配、线对两导体间的距离、缆芯的稳定程度等，都是引发线对间串音的重要因素。设计不同的各线对扭绞节距并经过试验和调整，是目前减小电缆串音较为有效的方法。线对扭绞节距的计算公式参考如下：式中 h：线对扭绞节距（mm）；h：所设计和考虑的平均扭绞节距（mm）；k：线对的扭绞系数（1.0/1.4/1.8/2.2 ）。4. 工序过程的控制要点4.1 绝缘单线工序 工序所采用的生产设备为全自动高速串联绝缘生产线，为了能够达到结构参数设计的稳定要求，其中部分关键工艺装置如拉丝模、机头等均采用国外进口组件。工序控制要点主要是确保绝缘单线的几何尺寸与机械性能达到均匀、稳定的目的（见表3： 绝缘单线工序的控制要点及要求）。表3： 绝缘单线工序的控制要点及要求控制项目工艺要求铜线直径0.002mm采用一致性较强的tr型无氧铜杆；合理配置拉丝模、挤出模；在线张力的波动范围小于2；系统具备快速的数据处理及反馈能力。绝缘层直径0.005 mm采用一致性较强的hdpe绝缘料；合理配置挤出温度及挤出模；在线张力的波动范围小于2；系统具备快速的数据处理及反馈能力。绝缘单线同心度0.95合理配置挤出温度及挤出模。铜线断裂伸长率2025系统具备快速的数据处理及反馈能力。绝缘层断裂伸长率300合理配置挤出温度。同轴水电容1.0pf/m系统具备快速的数据处理及反馈能力。 铜线外观表面光滑、色泽均匀、无划伤。合理配置拉丝模、挤出模；系统具备快速的数据处理及反馈能力。绝缘层外观表面颜色均匀适中、光滑、无痕迹。合理配置挤出温度、挤出模以及色母料的添加比例。4.2 绞对工序要求设备的运转速度稳定，收放线张力的控制均匀可调。能同步对两盘绝缘单线进行在线退扭，并以此达到保持线对两导体中心间距的一致性（见表4：绞对工序的控制要点及要求）。表4：绞对工序的控制要点及要求控制项目工艺要求绞对节距的相对误差2.0设备的运转速度、放线张力的控制稳定可靠；良好的绝缘单线质量。放线张力的波动范围23精密的气动张力控制系统。在线双盘的退扭比例3035系统具备快速的数据处理及反馈能力。4.4 成缆工序成缆设备同样需要具有运转速度稳定、收放线张力控制均匀可调的特点。成缆方式以单扭式较为适用，为达到缆芯结构的稳定性。4.5 护套工序在护套工序中，生产线需具备主放、主收并保持电缆缆芯张力持续恒定的能力。挤出过程中，护套层应松紧适度、均匀的覆盖在缆芯周围，这同样要求对挤出机的挤出温度与挤出模具进行合理配置。只有这样，电缆的各项结构参数才能在最后得到有效的