智能建筑弱电设计与综合布线存在的问题

智能建筑弱电设计与综合布线存在的问题智能建筑弱电设计与综合布线存在的问题 对于现代化智能建筑尤其是办公楼宇的弱电设计 采用结构化综合布线系统已成为共 识 但是 目前还存在着两种看法 或做法 一种是主张将所有的弱电系统都建立在结 构化综合布线所搭起的平台上 也就是用结构化综合布线代替所有的传统弱电布线 另一 种则主张将计算机网络布线 电话配线纳入到结构化综合布线中 而其它的弱电系统仍采 用其特有的传统布线 究竟采取哪种布线方式较为合理 应结合具体项目 从所用方案的 先进性 合理性 经济性等方面综合考虑方能得出结论 一 智能建筑弱电方案确定的基本思路一 智能建筑弱电方案确定的基本思路 让我们首先分析一下结构化综合布线的优点 第一 结构化综合布线使用了标准化的 线缆和接插头模块 非常便于各楼层及本楼层间的信息点管理 使得因办公室搬迁等因素 造成的大量终端设备 电话机移位时 你只需将插头拔出 插入新的位置 然后在弱电设 备间内做跳线处理或仅仅作些软件上的更改 即可重新投入使用 而不象传统布线那样 没有统一的标准 当设备需要移位时 会带来很多管理上的不方便或需要重新布线 且会 对建筑装演造成较大的破坏 使用结构化综合布线的第二个优点在于这种布线的扩展能力 强 因为对于五类非屏蔽双绞线可以提供 155Mbps 的信息的传输能力 除了满足当前各种 网络的需要外 还能满足未来发展的需要 根据上述结构化综合布线的两个优点 结合建筑物实际的各个弱电系统 具有发展性 和不稳定性的只有电话系统和计算机网络系统 而对于其它弱电系统 如火灾自动报警系 统 保安监视系统 广播系统 电缆电视系统等的设备 具有根高的固定性 且位置一般 不会移动 具对于一个固定的建筑物 这些系统的设备一经选定 频繁更新换代的可能性 和必要性均很低 根据以上所述 我们一般都在弱电设计中把电话系统及计算机网络系统 的配线统一纳入结构化综合布线 而其它弱电系统保持相对的独立性 仍采用传统的配线 方式 然而 采用上述方法还有其它一些原因 如当前大多数弱电设备厂家的系统与结构化 综合布线系统不兼容 要想使这些弱电系统在结构化综合布线平台上运行 则必须增加转 换设备 例如保安监控系统的摄像机 其输出的视频信号通常以同轴电缆传输 如果将其 纳入结构化综合布线系统中 需在线路两端增加信号转换设备 见图 1 很显然 这样做 既麻烦又不经济 二 综合布线在应用中的问题二 综合布线在应用中的问题 根据一段时间的应用实践 我们发现现有的综合布线产品 三类 五类非屏蔽双绞线 其截面均为 0 5mm2 美国线规 AWG24 与之相配套的配线架 出线座都只能适用于截 面为 0 5mm2 的线缆 因此 它在支持如下几个弱电子系统时 就存在局限性或不足 1 广播系统广播系统 PAS 根据我国电气规范 一般将电气设备工作电压为 220 380V 交流 50Hz 有效值 24V 以下的交流信号确定为弱电信号 而在广播系统中 如采用定压输出 线路电压可分 为 70V 100V 120V 三档 故在广播系统中采综合布线 会对线缆产生过电压 长期使 用会对线缆的寿命产生不良影响 另外 广播系统的线路用线截面一般为 1 0 2 5mm2 而非屏蔽双绞线的线芯截面只有 0 5mm2 相差甚远 2 火灾报警及控制系统火灾报警及控制系统 FAS 根据我国现行的火灾自动报警系统设计规范规定 火灾自动报警系统的信号传输线路 的芯线截面 穿管敷设的绝缘导线不应小于 1 0mm2 线槽内敷设的绝缘导线不应小于 0 75mm2 而作为综合布线系统的非屏蔽双绞线其截面积为 0 5mm2 显然不能满足我国火 灾自动报警系统设计规范的要求 另外在总线制的火灾报警系统中 电源线与控制线多采 用 1 5 2 5mm2 的导线 综合布线系统也不能满足要求 特别需要指出的是 我国现行消防规范要求所有消防信号线 通讯线均不可与非消防 线路共管敷设 因而要用综合布线产品支持火灾报警与控制系统 必须先获得当地消防主 管部门的特许 3 共用天线电视系统共用天线电视系统 CATV 用综合布线产品支持 CATV 一般都采用光纤 因此在线路放大器 分配器 分支器的 两端都要加装适配器 这无疑将使投资增加 且因中间环节增多 系统的可靠性也降低了 以上阐述了综合布线系统在我国支持各弱电系统目前仍存在的一些问题 那么是不是 说结构化综合布线系统不能支持上述各个弱电系统 答案是否定的 对于一座智能化程度 要求很高的建筑物 在规范允许和获得特许的前提下 可以利用综合布线产品的光纤和各 种对数非屏蔽双绞线缆支持计算机网络和电话通讯系统 用同轴电缆支持 CATV 和 CCTV 监视电视 采用截面为 1 0 1 5mm2 的特殊定货的非屏蔽双绞线支持 FAS PAS 三 结束语三 结束语 综上所述 目前智能建筑内 一些弱电子系统还不能完全融合于结构化综合布线内 建议有关单位 尽快研究和生产出能满足各种线径和不同传输信号要求的综合布线系列产 品 使所有弱电系统均纳入结构化综合布线的目标能够实现 门禁系统常见问题门禁系统常见问题 1 所有门禁通讯不通 1 检查串口是否设置错误 确定所使用的串口 2 检查门禁通讯总线是否存在短路或断路 排除通讯线短路与断路现象 3 检查 RS485 通讯卡通讯芯片 更换通讯芯片 2 个别门禁通讯不通 1 检查门禁通讯线中否接线有误 调整接线 2 检查门禁通讯芯片 更换通讯芯片 3 检查门禁读写芯片及模块 更换读写芯片及模块 4 检查机号是否改变 调整机号 3 部分门禁通讯不能 1 检查门禁通讯总线是否中间出现断路 排除断路现象 2 通信线路过长或连接门禁设备过多 加装 RS485 放大器 4 门禁读卡后不能开门 1 检查读卡后控制板有无电压信号输出 如无电压输出 更换读卡板输出部分电路 2 检查外接继电 更换继电器 3 检查磁力锁控制器 更换磁力锁控制器 4 电锁故障 更换电锁 5 电磁锁鸣叫 增大门禁电源功率即更换功率大的变压器 5 IC 卡无法读卡 1 IC 卡片在 IC 卡授权时已作读卡有效时间段设置 可作全天读卡有效设置 2 门禁读写天线 调整微调电容 增强读卡距离 CATV 系统的几个安全问题系统的几个安全问题 提起 CATV 的安全问题 大家就会想到防雷击的问题 其实 还有许多问题是不能忽 视的 比 如说 在使用电源过程中引起的不安全问题 个别用户私接线路引起的不安全 问题 整个网 络中所用的同轴电缆 分支分配器 干线放大器 用户放大器分布在室外发 生被盗引起的不 安全问题等等 均会导致 CATV 系统的局部乃至整个网络不能正常工作 电视节目不能安全传 输 如果发生此类问题 也和雷击事故引起的后果一样 应当引起高 度的重视 引起 CATV 网络不安全的因素有以下几种 1 在电源使用过程中引起的不安全因素大致有 在进行线路安装 改造时 有些施 工 人员 认识不到传输网络安全的重要性 施工时粗心大意 发生误接 错接的现象 误 把 380V 当 22 0V 接到放大器上 在楼栋放大器检修中比较常见 造成烧保险丝 烧电 源线 甚至烧毁放大 器 有的施工人员不按照要求进行施工 擅自改动电缆路由 导致干 线与高压线交错或距离 太近 引起 CATV 系统带电或 50Hz 交流干扰 使系统无法正常工 作 2 个别用户私接线路引起的不安全因素大致有 个别法制观念差而又不懂有关技术 的 人 随意将电源线 电话线等非有线电视专用线接到干线放大器测试口上 造成放大 器输出短 路 而烧毁 使干线放大器以后的网络无信号 还有的用户将同轴电缆开口 盗 取电视信号 造 成信号开路或短路 导致局部网络出现故障 再有的用户为了逃避收费 擅自撬开用户分配 器保护箱 私自乱接信号 造成本单元串接线路开路或短路 致使本单 元用户无法收看电视 节目 3 CATV 系统除前端设备安装在室内 其他包括天线 干线放大器 用户放大器 分支 分 配器等设施都安装在室外 楼顶等处 虽然便于施工 但缺乏必要的安全防范措 施 一些 不法分子胆大妄为 盗走放大器 分配器的事情时有发生 造成线路故障和直接 经济损失 使用户无法收看电视节目 4 夏季打雷闪电 刮风下雨及冬季下大雪引起的不安全因素大致有 虽然雷击问题 已经引起了大家的高度重视 采取了很多措施 但局部的雷击事件仍时有 发生 雷电过 后烧毁放大器 烧坏保险丝的现象仍然存在 夏季刮风下雨 冬季风雪交加引起的 天线方 向移位 干线开路的现象也偶有发生 这类问题常常引起大面积停播 导致网内用户 无法 正常收看电视节目 上述不安全因此的原因 一是施工时监督不严格 施工人员违反规定造成的 二是对 CA TV 系统的政策法规宣传不到位 管理不完善 巡视制度不落实造成的 三是防盗措施不严密 群策群防不得力造成的 四是防雷措施有漏洞 维护制度不落 实造成的 对这些问题如不 重视 引起的后果将是非常严重的 其一 造成系统不稳定 经常出现故障 引起广大用户 的 不满 其二 造成不良的影响和较大的经济损失 同时 也给维护人员带来相当大的工作量 数字电话交换机与模拟电话交换机区别数字电话交换机与模拟电话交换机区别 从根本上说 数字交换机和模拟交换机的交换方式是有一定区别的 数字交换机采用 的时分交换 模拟交换机是空分交换 也就是说 数字交换机是无阻塞的交换方式 模拟 交换机则有通话绳路的限制 举个简单的例子 很多用户不理解为什么模拟电话交换机的配置中 外线数量是有限 制的 比如 大多数的模拟电话交换机的绳路最多为 16 条 所以国产模拟交换机的分机 目前最多一般 120 门 外线最多为 8 门 这其实是经过一个复杂的概率计算的 因为一对 内线电话之间的通话 或者内外线的通话都是要占一个通话绳路 数字交换机就不同 它 是无阻塞交换 没有绳路的限制 因此内外线可以任意配置 相对于模拟交换机而言 数字交换机通话距离远 传输速度快 通话音质清晰 误码 少 数字交换机接口丰富 它可以接入环路中继 载波 E M 2M 等中继 包括数字用 户的 2B D 具备组网 局用机汇接功能 比如 2M 中继接入等于把交换机变成一台虚拟 网 这些都是模拟交换机无法比拟的 当然 从功能上而言 数字交换机有很多要考虑用户组网的需要 会比模拟交换机多 很多功能 交换机常见故障的一般分类和排障步骤交换机常见故障的一般分类和排障步骤 交换机的优越性能和价格的大幅度下降 促使了交换机的迅速普及 网络管理员在工 作中经常会遇到各种各样的交换机故障 如何迅速 准确地查出故障并排除故障呢 本文 就常见的故障类型和排障步骤做一个简单的介绍 由于交换机在公司网络中应用范围非常 广泛 从低端到中端 从中端到高端 几乎涉及每个级别的产品 所以交换机发生故障的 机率比路由器 硬件防火墙等要高很多 这也是为什么我们首先讨论交换机故障的分类与 排除故障步骤的原因 一 交换机故障分类 交换机故障一般可以分为硬件故障和软件故障两大类 硬件故障主要指交换机电源 背板 模块 端口等部件的故障 可以分为以下几类 1 电源故障 由于外部供电不稳定 或者电源线路老化或者雷击等原因导致电源损坏或者风扇停止 从而不能正常工作 由于电源缘故而导致机内其他部件损坏的事情也经常发生 如果面板上的 POWER 指示灯是绿色的 就表示是正常的 如果该指示灯灭了 则说 明交换机没有正常供电 这类问题很容易发现 也很容易解决 同时也是最容易预防的 针对这类故障 首先应该做好外部电源的供应工作 一般通过引入独立的电力线来提 供独立的电源 并添加稳压器来避免瞬间高压或低压现象 如果条件允许 可以添加 UPS 不间断电源 来保证交换机的正常供电 有的 UPS 提供稳压功能 而有的没有 选 择时要注意 在机房内设置专业的避雷措施 来避免雷电对交换机的伤害 现在有很多做 避雷工程的专业公司 实施网络布线时可以考虑 2 端口故障 这是最常见的硬件故障 无论是光纤端口还是双绞线的 RJ 45 端口 在插拔接头时一 定要小心 如果不小心把光纤插头弄脏 可能导致光纤端口污染而不能正常通信 我们经 常看到很多人喜欢带电插拔接头 理论上讲是可以的 但是这样也无意中增加了端口的故 障发生率 在搬运时不小心 也可能导致端口物理损坏 如果购买的水晶头尺寸偏大 插 入交换机时 也容易破坏端口 此外 如果接在端口上的双绞线有一段暴露在室外 万一 这根电缆被雷电击中 就会导致所连交换机端口被击坏 或者造成更加不可预料的损伤 一般情况下 端口故障是某一个或者几个端口损坏 所以 在排除了端口所连计算机 的故障后 可以通过更换所连端口 来判断其是否损坏 遇到此类故障 可以在电源关闭 后 用酒精棉球清洗端口 如果端口确实被损坏 那就只能更换端口了 3 模块故障 交换机是由很多模块组成 比如 堆叠模块 管理模块 也叫控制模块 扩展模块 等 这些模块发生故障的机率很小 不过一旦出现问题 就会遭受巨大的经济损失 如果 插拔模块时不小心 或者搬运交换机时受到碰撞 或者电源不稳定等情况 都可能导致此 类故障的发生 当然上面提到的这 3 个模块都有外部接口 比较容易辨认 有的还可以通过模块上的 指示灯来辨别故障 比如 堆叠模块上有一个扁平的梯形端口 或者有的交换机上是一个 类似于 USB 的接口 管理模块上有一个 CONSOLE 口 用于和网管计算机建立连接 方 便管理 如果扩展模块是光纤连接的话 会有一对光纤接口 在排除此类故障时 首先确保交换机及模块的电源正常供应 然后检查各个模块是否 插在正确的位置上 最后检查连接模块的线缆是否正常 在连接管理模块时 还要考虑它 是否采用规定的连接速率 是否有奇偶校验 是否有数据流控制等因素 连接扩展模块时 需要检查是否匹配通信模式 比如 使用全双工模式还是半双工模式 当然如果确认模块 有故障 解决的方法只有一个 那就是应当立即联系供应商给以更换 4 背板故障 交换机的各个模块都是接插在背板上的 如果环境潮湿 电路板受潮短路 或者元器 件因高温 雷击等因素而受损都会造成电路板不能正常工作 比如 散热性能不好或环境 温度太高导致机内温度升高 指使元器件烧坏 在外部电源正常供电的情况下 如果交换机的各个内部模块都不能正常工作 那就可 能是背板坏了 遇到这种情况即使是电器维修工程师 恐怕也无计可施 惟一的办法就是 更换背板了 5 线缆故障 其实这类故障从理论上讲 不属于交换机本身的故障 但在实际使用中 电缆故障经 常导致交换机系统或端口不能正常工作 所以这里也把这类故障归入交换机硬件故障 比 如接头接插不紧 线缆制作时顺序排列错误或者不规范 线缆连接时应该用交叉线却使用 了直连线 光缆中的两根光纤交错连接 错误的线路连接导致网络环路等 从上面的几种硬件故障来看 机房环境不佳极易导致各种硬件故障 所以我们在建设 机房时 必须先做好防雷接地及供电电源 室内温度 室内湿度 防电磁干扰 防静电等 环境的建设 为网络设备的正常工作提供良好的环境 二 交换机的软件故障 交换机的软件故障是指系统及其配置上的故障 它可以分为以下几类 1 系统错误 交换机系统是硬件和软件的结合体 在交换机内部有一个可刷新的只读存储器 它保 存的是这台交换机所必需的软件系统 这类错误也和我们常见的 Windows Linux 一样 由于当时设计的原因 存在一些漏洞 在条件合适时 会导致交换机满载 丢包 错包等 情况的发生 所以交换机系统提供了诸如 Web TFTP 等方式来下载并更新系统 当然在 升级系统时 也有可能发生错误 对于此类问题 我们需要养成经常浏览设备厂商网站的习惯 如果有新的系统推出或 者新的补丁 请及时更新 2 配置不当 初学者对交换机不熟悉 或者由于各种交换机配置不一样 管理员往往在配置交换机 时会出现配置错误 比如 VLAN 划分不正确导致网络不通 端口被错误地关闭 交换机和 网卡的模式配置不匹配等原因 这类故障有时很难发现 需要一定的经验积累 如果不能 确保用户的配置有问题 请先恢复出厂默认配置 然后再一步一步地配置 最好在配置之 前 先阅读说明书 这也是网管所要养成的习惯之一 每台交换机都有详细的安装手册 用户手册 深入到每类模块都有详细的讲解 由于很多交换机的手册是用英文编写的 所 以英文不好的用户可以向供应商的工程师咨询后再做具体配置 3 密码丢失 这可能是每个管理员都曾经经历过的 一旦忘记密码 都可以通过一定的操作步骤来 恢复或者重置系统密码 有的则比较简单 在交换机上按下一个按钮就可以了 而有的则 需要通过一定的操作步骤才能解决 此类情况一般在人为遗忘或者交换机发生故障后导致数据丢失 才会发生 4 外部因素 由于病毒或者黑客攻击等情况的存在 有可能某台主机向所连接的端口发送大量不符 合封装规则的数据包 造成交换机处理器过分繁忙 致使数据包来不及转发 进而导致缓 冲区溢出产生丢包现象 还有一种情况就是广播风暴 它不仅会占用大量的网络带宽 而 且还将占用大量的 CPU 处理时间 网络如果长时间被大量广播数据包所占用 正常的点对 通信就无法正常进行 网络速度就会变慢或者瘫痪 一块网卡或者一个端口发生故障 都有可能引发广播风暴 由于交换机只能分割冲突 域 而不能分割广播域 在没有划分 VLAN 的情况下 所以当广播包的数量占到通信总 量的 30 时 网络的传输效率就会明显下降 总的来说软件故障应该比硬件故障较难查找 解决问题时 可能不需要花费过多的金 钱 而需要较多的时间 最好在平时的工作中养成记录日志的习惯 每当发生故障时 及 时做好故障现象记录 故障分析过程 故障解决方案 故障归类总结等工作 以积累自己 的经验 比如有时在进行配置时 由于种种原因 当时没有对网络产生影响或者没有发现 问题 但也许几天以后问题就会逐渐显现出来 如果有日志记录 就可以联想到是否前几 天的配置有错误 由于很多时候都会忽略这一点 以为是在其他方面出现问题 当走了许 多弯路之后 才找到问题所在 所以说记录日志及维护信息是非常必要的 三 交换机故障的一般排障步骤 交换机的故障多种多样 不同的故障有不同的表现形式 故障分析时要通过各种现象 灵活运用排除方法 如排除发 对比法 替换法 找出故障所在 并及时排除 1 排除法 当我们面对故障现象并分析问题时 无意中就已经学会使用排除法来确定发生故障的 方向了 这种方法是指依据所观察到的故障现象 尽可能全面地列举出所有可能发生的故 障 然后逐个分析 排除 在排除时要遵循有简到繁的原则 提高效率 使用这种方法可 以应付各种各样的故障 但维护人员需要有较强的逻辑思维 对交换机知识有全面深入的 了解 2 对比法 所谓对比法 就是利用现有的 相同型号的且能够正常运行的交换机作为参考对象 和故障交换机之间进行对比 从而找出故障点 这种方法简单有效 尤其是系统配置上的 故障 只要简单地对比一下就能找出配置的不同点 但是有时要找一台型号相同 配置相 同的交换机也不是一件容易的事 3 替换法 这是我们最常用的方法 也是在维修电脑中使用频率较高的方法 替换法是指使用正 常的交换机部件来替换可能有故障的部件 从而找出故障点的方法 它主要用于硬件故障 的诊断 但需要注意的是 替换的部件必须是相同品牌 相同型号的同类交换机才行 当然为了使排障工作有章可循 我们可以在故障分析时 按照以下的原则来分析 1 由远到近 由于交换机的一般鼓掌 如 端口故障 都是通过所连接计算机而发现的 所以经常 从客户端开始检查 我们可以沿着客户端计算机 端口模块 水平线缆 跳线 交 换机这样一条路线 逐个检查 先排除远端故障的可能 2 由外而内 如果交换机存在故障 我们可以先从外部的各种指示灯上辨别 然后根据故障指示 再来检查内部的相应部件是否存在问题 比如 POWER LED 为绿灯表示电源供应正常 熄 灭表示没有电源供应 LINK LEDs 为黄色表示现在该连接工作在 10Mb s 绿色表示为 100 Mb s 熄灭表示没有连接 闪烁表示端口被管理员手动关闭 RDP LED 表示冗余电 源 MGMT LED 表示管理员模块 无论能否从外面的出故障所在 都必须登录交换机以 确定具体的故障所在 并进行相应的排障措施 3 由软到硬 发生故障 谁都不想动不动就那螺丝刀去先拆了交换机再说 所以在检查时 总是先 从系统配置或系统软件上着手进行排查 如果软件上不能解决问题 那就是硬件有问题了 比如某端口不好用 那我们可以先检查用户所连接的端口是否不在相应的 VLAN 中 或者 该端口是否被其他的管理员关闭 或者配置上的其他原因 如果排除了系统和配置上的各 种可能 那就可以怀疑到真正的问题所在 硬件故障上 4 先易后难 在遇到故障分析较复杂时 必须先从简单操作或配置来着手排除 这样可以加快故障 排除的速度 提高效率 四 总结 由于交换机故障现象多种多样 没有固定的排除步骤 而有的故障往往具有明确的方 向性 一眼就能识别得出 所以只能根据具体情况具体分析了 当然不管是什么样的故障 对于一个新上任的网络管理员来说都是困难的事 所以如果你希望能够成为交换机故障的 排除高手 就一定要在日常工作中积累经验 每弄好一个问题都用心的去回顾问题根源以 及解决方法 这样才能不断的提高自己 更好的完成网络管理的重任 光纤光栅在光通信领域中的应用光纤光栅在光通信领域中的应用 随着信息业务量快速增长 语音 数据和图像等业务综合在一起传输 从而对通信带 宽容量提出了更高要求 由于无线电频谱和电缆带宽非常有限 其极限速率只有 20Gb s 左右 即所谓的 电子瓶颈 尽管人们引入了光通信 光作为信息传输的载体带宽达 30THz 以上 但是由于量子效应导致光纤线路中各种复用 解复用和光电 电光转换器件处 理电信号时仍存在着速率 瓶颈 限制了信息的传输速率 进入 20 世纪 90 年代 以时分 复用 TDM 为基础的电传送网难以适应需要 这使得人们再次意识到要突破电信号处理 速率 瓶颈 就必须引入光信号处理方法 包括光信号的直接处理 即避免光 电和电 光转 换 需要电信号时除外 及交叉连接等 这就导致以光波分复用 WDM 为基础的全光 通信网 AON 成为人们研究的热点 全光通信是解决 电子瓶颈 最根本的途径 全光网通信可以极大地提高节点的吞吐容 量 适应未来高速宽带通信的要求 全光通信网也是目前国际上发展最快的领域 全光通 信意味着在通信过程的各个环节都用光波来完成 中间无需任何光 电 光变换 全光通 信的发展完全取决于网络中光放大 光补偿 光交换以及光处理等关键技术的发展 光纤光栅的出现使许多复杂的全光网通信成为可能 光纤光栅是利用光纤材料的光敏 性 通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯 在纤芯内产生沿纤芯轴向的折 射率周期性变化 从而形成永久性空间的相位光栅 其作用实质上是在纤芯内形成一个窄 带的 透射或反射 滤波器或反射镜 当一束宽光谱光经过光纤光栅时 满足光纤光栅布 拉格条件的波长将产生反射 其余的波长透过光纤光栅继续传输 利用光纤光栅这一特性 可构成许多性能独特的光电子器件 研究表明光纤光栅以及基于光纤光栅的器件已经能够 解决全光通信系统中许多关键技术 光纤光栅的特点 光纤光栅具有体积小 波长选择性好 不受非线性效应影响 极化不敏感 易于与光 纤系统连接 便于使用和维护 带宽范围大 附加损耗小 器件微型化 耦合性好 可与 其他光纤器件融成一体等特性 而且光纤光栅制作工艺比较成熟 易于形成规模生产 成 本低 因此它具有良好的实用性 其优越性是其他许多器件无法替代的 这使得光纤光栅以 及基于光纤光栅的器件成为全光网中理想的关键器件 1978 年 K O Hill 等人首先在掺锗光纤中采用驻波写入法制成第一只光纤光栅 经 过二十多年来的发展 在光纤通信 光纤传感等领域均有广阔的应用前景 随着光纤光栅 制造技术的不断完善 光纤光敏性逐渐提高 各种特种光栅相继问世 光纤光栅某些应用 已达到商用化程度 应用成果日益增多 使得光纤光栅成为目前最有发展前途 最具代表 性和发展最为迅速的光纤无源器件之一 光纤光栅的分类 根据不同法分类标准 可以把光纤光栅分成不同的类别 1 光纤光栅按其空间周期和折射率系数分布特性可分为 均匀周期光纤布喇格光栅 通常称为布喇格光栅 是最早发展起来的一种光栅 也 是目前应用最广的一种光栅 折射率调制深度和栅格周期均为常数 光栅波矢方向跟光纤 轴向一致 此类光栅在光纤激光器 光纤传感器 光纤波分复用 解复用等领域有重要应用 价值 啁啾光栅 栅格间距不等的光栅 有线性啁啾和分段啁啾光栅 主要用来做色散补 偿和光纤放大器的增益平坦 闪耀光栅 当光栅制作时 紫外侧写光束与光纤轴不垂直时 造成其折射率的空间 分布与光纤轴有一个小角度 形成闪耀光栅 长周期光栅 栅格周期远大于一般的光纤光栅 与普通光栅不同 它不是将某个波 长的光反射 而是耦合到包层中去 目前主要用于 EDFA 的增益平坦和光纤传感 相移光栅 在普通光栅的某些点上 光栅折射率空间分布不连续而得到的 它可以 看作是两个光栅的不连续连接 它能够在周期性光栅光谱阻带内打开一个透射窗口 使得 光栅对某一波长有更高的选择度 可以用来构造多通道滤波器件 此外还有 Tapered 光纤光栅 取样光纤光栅 Tophat 光栅 超结构光栅等 2 根据光纤光栅的成栅机理来分可分为三种 型 A 型和 型 型光栅 即最常见的光栅 可成栅在任何类型的光敏光纤上 其主要特点是其导 波模的反射谱跟透射谱互补 几乎没有吸收或包层耦合损耗 另一特点是容易被 擦除 即在较低温度 200 左右 下光栅会变弱或消失 A 型光栅 成栅于高掺锗 15 mol 光敏光纤或硼锗共掺光敏光纤上 曝光时 间较长 成栅机理于 型不同 其写入过程为 曝光开始不久 纤芯中形成 型光栅 随 着曝光时间的增加 此光栅被部分或者完全擦除 然后再产生第二个光栅 即形成 A 型 光栅 其温度稳定性优于 型光栅 直到 500 附近才能观察到光栅的擦除效应 更适合 于在高温下使用 如高温传感等 型光栅 由单个高能量光脉冲 大于 0 5J cm2 曝光形成 其透射谱只能使波 长大于 Bragg 波长的光透射 波长小的部分被耦合到包层中损耗掉 成栅机理可理解为能 量非均匀的激光脉冲被纤芯石英强烈放大造成纤芯物理损伤的结果 有极高的温度稳定性 在 800 下放置 24 小时无明显变化 在 1000 环境中放置 4 小时后大部分光栅才消失 光纤光栅在光纤通信系统中的应用 光纤光栅作为一种新型光器件 主要用于光纤通信 光纤传感和光信息处理 在光纤通信中实现许多特殊功能 应用广泛 可构成的有源和无 源光纤器件分别是 有源器件 光纤激光器 光栅窄带反射器用于 DFB 等结构 波长可调谐等 半导 体激光器 光纤光栅作为反馈外腔及用于稳定 980nm 泵浦光源 EDFA 光纤放大器 光纤光栅实现增益平坦和残余泵浦光反射 Ramam 光纤放大器 布喇格光栅谐振腔 无源器件 滤波器 窄带 宽带及带阻 反射式和透射式 WDM 波分复用器 波 导光栅阵列 光栅 滤波组合 OADM 上下路分插复用器 光栅选路 色散补偿器 线性啁啾光纤光栅实现单通道补偿 抽样光纤光栅实现 WDM 系统中多通道补偿 波 长变换器 OTDM 延时器 OCDMA 编码器 光纤光栅编码器 网络布线中常见的问题网络布线中常见的问题 1 为什么不能用网络的调试来检验电缆的性能 目前不少用户对所安装的双绞线不进行认证测试 而是在网络调试过程中进行检验 当网络可以连通 时就认为所安装的电缆是合格的 这种做法不仅是错误的而且是十分危险的 因为网络调试时网络的流量 很低 此时用户感觉不到有问题 但当网络流量很高时 就可能出现很难上网的情况 网络调试可以连通 并不表示该电缆符合安装标准 也不表示该电缆在网络正常运行时可以准确无误地工作 另外 目前大部 分用户安装的是 5 类双绞线 运行的网络是 10Base T 但是 10Base T 可以运行并不代表 100Base TX 也可以运行 因此对安装的电缆是否可以支持高速信号一定要通过有关的认证测试才可以证明其性能 否则 当升级到高速网时才发现电缆有问题 此时已经不可能或很难进行修复了 2 什么是电缆的验证测试和认证测试 电缆的验证测试是测试电缆的通断 长度 以及双绞线的接头连接是否正确等一般测试 验证测试并 不测试电缆的电气指标 认证测试是根据国际上某个电缆标准来进行测试 它包括了验证测试的全部内容 及标准测试电缆的指标如衰减 特性阻抗等 验证测试不能保证所安装的电缆是否可以通过高速的网络数 字信号 例如 10M 或 10MHz 只有通过了认证测试才能保证所安装的电缆可以支持 10M 或 100M 的信 号 3 电缆认证测试的标准或规范有哪些 目前国际上用于现场安装电缆的认证测试标准主要有 TIA 568A 和 ISO IEC 11801 前者主要用于 北美洲 后者主要用于欧洲 另外 还有一些网络的标准对电缆也作出了一些规定 但对于现场安装的电 缆的认证测试主要是采用上述两种电缆标准 测试标准 规范 包括的主要内容有 电缆链路的模型 测 试方法 要求测试的参数 内容 以及测试限 参数的具体数值或方法 对认证测试仪器的要求 4 什么是 TSB 67 标准 1995 年以前 TIA 568A 标准没有对现场安装的五类双绞线 UTP5 或 STP5 作出规定 越来越 多的用户大量安装五类双绞线以适应高速网络的需要 用户需要对所安装的五类双绞线进行认证测试 为 此 TIA 委员会于 1995 年 10 月公布了 TSB 67 标准 它是 TIA 568A 标准的一个附本 只适用于现场 安装的五类双绞线的认证标准 5 UTP 电缆和 STP 电缆的特点是什么 目前不少用户都在安装 UTP5 或 STP5 电缆之间进行选择时感到难以作出决定 很多用户只知道 STP 电缆比 UTP 电缆抗干扰性好 其实欧洲广泛使用 STP 电缆的一个主要目的是防止电缆中传输的信号 向外部辐射干扰其它电气设备 UTP 电缆价格比 STP 电缆价格便宜 安装与维护简单 而其抗干扰性不 如 STP 电缆 STP 电缆价格比 UTP 要贵 而且对安装施工的要求较高 所以施工费用比 UTP 要贵 同 时维护也不如 UTP 简单 STP 的抗干扰性比 UTP 好 但 STP 的屏蔽层必须是连通的 如果屏蔽层出了 问题 比如接地不良或开路 其后果是适得其反 目前还没有标准和方法用于在现场检测屏蔽层的效果 即在现场不能定量地说明 STP 电缆的性能 6 什么是电缆链路 Link 所谓电缆链路是指一个电缆的连接 包括电缆 插头 插座或者还包括跳线架 耦合器等 不同的标 准规定了不同的链路 即测试的模型 比如 TSB 67 规定了基本链路 Basic Link 通道链路 Channel 特别强调的是链路不等于电缆 电缆只是链路中的一部分 如果希望所安装的电缆系统可 以支持 100MHz 的带宽 应该是链路达到这种能力而不只是电缆 7 什么是超五类双绞线以及其应用 超五类双绞线是一些电缆生产厂商最近推出的用于局域网的双绞线 这些厂商声称这种超五类线可以 支持 300MHz 或更高的信号传输频率 这些超五类线是否可以 达到其厂商所声称的频率指标姑且不论 它在实际的应用根本不是这么回事 第一 目前的局域网最高的传输频率没有超过 100MHz 100Base TX 这种比较新 的快速以太网也 没有超过 100MHz 的传输频率 所以在近期还没有看到其实际的应用在哪里 第二 电缆不同于链路 电缆可以达到 300MHz 的传输频率 但不等于链路也可以达到如此高的频 率 因为链路是由电缆 插头 插座甚至耦合器 配线架构成的 如果要获得超五类的链路 必须保证链 路中所有的元件都要达到超五类的标准 只有电缆为超五类而链路达不到超五类是没有实际意义的 第三 目前对安装的超五类链路 还没有办法在现场对其进行认证测试 也就是说目前没有标准在现 场测试这些高速电缆的实际性能 既然没有办法来检查所安装电缆能否达到超五类的性能 也就无法从根 本上保证实际的投资 8 什么是阻抗异常 Impedance Anomaly 阻抗是电缆的一种电气指标 在电缆中应该是一个常数 如果沿电缆的阻抗不是一个常数 在发生阻 抗变化的地方就会产生反射 Fluke 公司的 DS100 和 DS2000 使用 15 的反射缺省值来报告阻抗异常 即如果反射信号超过 15 就报告阻抗异常 DSP100 2000 可以绘出特性阻抗的曲线 理想的曲线应该 是一条直线 如果阻抗出现异常 曲线中会出现波峰或波谷 波峰表示阻抗增大 波谷表示阻抗变小 如何解决噪声对如何解决噪声对 CATV 系统的干扰与影响系统的干扰与影响 随着社会经济的发展 各种电子 电气设备不断地增多 同时信息的载体 各种无线和有线网络系 统也在迅速地扩张发展 因此 形形色色的噪声信号对 CATV 系统的干扰也日趋严重 不同程度地影响 了系统的传输质量 网络工作者必须予以充分地重视 采取行之有效的措施 消除噪声干扰 排除干扰先要分析干扰的原因 而分析干扰的原因最好能抓住 CATV 系统具有频率高 频带宽 频 道多的特点 结合各有线电视网络的实际 进行综合分析 目前的有线电视网络大部分采用 HFC 结构 550MHz 传输系统 有的已经升级到 750MHz 有的网络已建设 A B 两个平台 通过 A 平台传送调频 立体声广播和电视信号 通过 B 平台传送交互式数据信号 对网络的拓扑结构和特点了解以后 要进一 步了解网络设备中最容易出现干扰的环节和原因 从理论上进行定性分析和定量计算 再结合干扰现象逐 一分析 归纳起来可概括为两大方面 一要弄清噪声的产生根源 寻本而清源 二要明确噪声干扰 CATV 系统的方式 原理和途径 辨症而施治 1 寻本清源 众所周知 噪声源来自系统内和系统外 系统外的所有电子 电器和机电设备 只要存在开放的电 磁辐射源 达到一定的电场强度 都有可能对 CATV 系统形成不同程度的干扰 其中影响较大的干扰源 主要有通讯 导航 无线探测 遥控 广播电视 无线接入网等各种载波发射 各种工业高频设备 高频 医疗设备 还有自然界中雷电所产生的强磁电脉冲 太阳黑子的强磁暴射电 宇宙射线等 日常生活中经 常遇到的诸如日光灯 霓虹灯 高压钠灯的电子镇流器的电磁辐射 电车导轨打火 汽车火花塞点火 各 种带刷电机的运行 交流接触器 继电器的开合切换 也都是产生干扰的噪声源 这种噪声源主要是 同频干扰 特点是时断时续 少数例外 由于前端 节点 传输 终端各部分设备的屏蔽 接地不良或 参数的设置不当而使这种干扰侵入 最为常见的干扰故障是由于调制器 混合器 光站 延放 楼放 电 源插入器 耦合器 分支分配器等设备 器件的接插件接触不良或损坏所引起 第二 由于设备的通风散 热不良使参数畸变 野外长期放置而受潮介电系数等指标变劣 设备与交流电源线的隔离不够 交流电源 线在一定条件下 即可看作是无线电波的接收 天线 又可看作是无线电波因 反射 而辐射的 无线 设备中空置未用的输出端口未接假负载 设备中高频回路赋形器件变形而产生了新的波导 各种射频 噪声干扰对光缆传输系统是不会产生影响的 但它一旦由光发射机的激光调制电路以前的电路部分侵入 那么这种噪声干扰也是不可幸免的了 如何确定干扰是出在系统内还是系统外 一般来说 要看 AV 信号被干扰的现象 持续时间 被干 扰的频道综合分析判断 有一种较为快捷的办法 即先断开 CATV 系统信号 用电视图像发生器或智能 型数字字符信号源 调制至受干扰的频道 再输入电视等终端设备 若此时干扰消失 即可确定干扰出自 系统内 可借助彩监 电视信号发射器等仪器由此逐级向前测试 找出故障点 如能再借助可调试带通滤 波器 则能更准确地判断故障出自哪一级和干扰的频谱范围 否则就是系统外干扰 对外界干扰侵入可先 从寻找屏蔽 接地 电源插入及电缆接插件等处入手排查 如无法解决干扰源的噪声干扰 通过加强屏蔽 或在设备中改善加装滤波器消噪电路等办法也可解决干扰的侵入 来自系统内的干扰可分为以下几种情况 1 是设备固有的噪声源 由于设备中各种电子器件的带电粒子 电子或空穴 不规则地运动 在 电路中就产生了不规则的端电压和回路电流 产生噪声信号 如经电子电路的耦合放大或形成正反馈 必 导致对正常信号的干扰 甚至淹没了信号电压 一般网络中的设备除了选用低噪音系数的器件外并在电子 电路中设计了各种温度补偿 负反馈 差动 平衡等抑制电路 减少噪声的幅度使设备正常工作 当设备 的这部分器件或电路失效 噪声即会对信号造成严重的干扰 所以过分相信依赖设备的 先进性 可靠 性 忽视设备方面可能出现的问题 在排查故障时会走不少弯路 2 是由于网络中各种设备的局部损坏 常见的有各级放大器中放大模块 增益钮 微调电阻 电 容等器件损坏失效 性能变差 或是信号传输线路的屏蔽 接地 耦合分配等环节出现故障 等等原因 而导致设备和传输回路中某项或多项参数 变异 由于参数的变异而产生了各种干扰信号 我们称之为 变异干扰 对上述两种情况 经用仪器检查 只要更换相关器件或设备 问题都能解决 3 这种干扰虽不多见 却时有发生 也是由于某项或某几项参数不符合标准导致产生干扰或收视 质量变差 其原因可能是节目制作过程中出现了技术问题 信号调制过程中出现了技术问题 传输系统的 增益和均衡等参数调整不规范等 这时应该利用彩监 场强仪等仪器测试系统设备的参数 调整到规定值 4 是出自终端接收设备的干扰回传 它分为两种情况 一种是电视用户机内本机振荡高频辐射由 同轴电缆或空间窜入附近用户机内 对相关频道产生的干扰 或是用户使用 VCD 录像机或游戏机等的 RF 辐射侵入附近用户 干扰这些用户的正常收视 如果干扰是由电缆侵入 一般只对同一分支器或分配 器的用户影响较大 可依次断开同一分支或分配器上其他用户的接线端子逐一排查 在断开接线端子的同 时最好接上专用的 75 负载器件 防止再引入其他干扰 如果是因用户使用放像设备泄漏的 RF 信号 所干扰 有些从叠加的干扰画面的内容即可判断出 关于电视机的本振干扰 电视机本振产生的干扰电平 在 60 70dB 左右就能对附近电视机产生干扰 其特点是本振幅射随调谐频道的增高而增大 只能是低 频道的本振幅射干扰高频道的信号 其基波干扰与它相隔四个标准频道的频道信号 如 DS 6 频道的本 振幅射可干扰 DS 10 频道 Z1 频道可干扰 Z5 频道等 另一种是上网用户在进行交互信息传送时 将 噪声通过网络的上行通道逐级回传至前端 由于对噪声干扰的拾取会共同汇集到前端 产生所谓的 噪声 漏斗效应 而网上用户的发展又极为迅速 如措施不当必将妨碍网络回传系统的正常工作 解决这个问题方法是 首先应防止用户对干扰信号的拾取 这可采取加强上行回路各个环节的电磁屏 蔽 改善接地系统 选用屏蔽良好的 具有 5 65MHz 带宽特点 采用上 下行 输入 输出端口相互 隔离大于等于 35dB 的专用用户终端盒等措施 但这只能解决部分干扰问题 想从根本上解决问题应该采 取先进的数字抗干扰技术 由前端集中处理 理由是 N 个用户对噪声即使是只有百分之一的拾取率 可 汇集到前端时 这 N 100 个噪声源叠加和调制而成的噪声信号其能量谱和频率谱远远大于和宽于终端 侵入的噪声信号了 足以造成对信息序列的严重干扰 但回传系统传输的是数字信息 现有的滤除噪声干 扰技术对数字信号的处理比对模拟信号的处理要简单得多 有效得多 1 在编码方式中选用高抗干扰的 编码方式 在分址制式中 CDMA 码分多址 的容量大 抗干扰能力最强 技术也趋于成熟可优先或重 点选用 2 在调制方式方面 诸如 QPSK 4 相相移键控 4 QPSK 最少移频键控 MSK 高 斯滤波 MSK GMSK O QPSK 参差 QPSK 等各具特点 其中 O QPSK OFFSET QPSK 方式的相位变化较小 对带外干扰的抑制性也非常好 而高斯滤波最小移频键控 GMSK 调制的信号频 谱主瓣宽于 QPSK 但带外高频滚降要快 所以既对相邻波道的干扰较小 又对邻频的干扰抑制较高 选 用那种或那几种调制方式 也是提高抗干扰性能的一种措施 3 使用扩频调制的方式 我们认为是解决前 端噪声漏斗效应的一种非常有效的方法 根据香农 SHANNON 公式的定义 C Blog2 1 S N bit s 其中 C 为信道容量 B 为占用带宽 S N 为信噪比 由此可知 当信号数据速率 C 不变时 如 B 扩频 则收信号所需的功率下降 相对而言 发信功率可大大下降 亦可看成是降低了所需的 信噪比 等同于提高了抗干扰的能力 同时自然对其他信号传输的干扰减少 甚至能做到和其他信号共用 一段无线频谱 该技术以前主要用于保密或军事通信领域 这种抗干扰的基本原理可作如下的简单理解 噪音序列 PK 的速率高而信息序列 MK 的速率较低 MK 经扩频 数字调制处理后变成宽带信号 其中心频率为 fc 在接收设备的输入信号中混入的干扰信号其中心频率也在 fc 假设在干扰最强的情况 下 经过扩频解调 解扩 后信息序列信号变成窄带信号 而干扰信号经扩频变成宽带信号 再经过窄 带滤波器 滤除有用信号带外的干扰信号 大大降低了干扰信号的强度 改善了信噪比 4 采取在前端集 中设置由带通滤波 限幅抗噪 施密特电路 积分电路等组成的抗干扰设备 或是由门阵列 编程器等组 成的单元抗噪部件接入前端设备的通道入口 或采取由微机运行防噪抗干扰软件等等 都是行之有效 的办法 2 辨症施治 CATV 系统之所以会受到干扰 要具备几个充分而必要的条件 1 首先要有干扰源 如前文所述干扰源来自系统内 外两个部分 可由网络的许多环节闭路或开 路馈入 2 噪声源需达到一定的场强能级 据我们试验 在一般情况下系统外的干扰能对 CATV 传输系统 形成干扰的最低能量级约在 35dB 以上 3 噪声信号在空间辐射而侵入 CATV 系统是通过传导 电容耦合 电感耦合或由这三种方式的组 合 4 来自系统内的干扰 即前文所谓的 变异干扰 由于设备性能变异产生了非线性失真 使系统 内各频道载波主要以交调干扰 互调干扰和载波交流声干扰的方式由传输系统的各通道波及相关的各终端 用户 正是由于系统内设备和器件的非线性 使输出信号中除了含有与输入信号同频 不等幅的有用基波 分量外 产生很多新的频率分量 它可分为两类 一类是输入各频率的谐波和各频率的组合频率 这些新 产物的幅度与输入的频率的幅度既相关 指互调 又不相关 指谐波 他们落在接收频道内就造成对 图像的干扰 使画面上出现固定的 垂直的 水平的或倾斜的网纹 干扰的频率越接近图像载波频 网纹 越粗 越浓 反之越细越淡 对这种干扰如在电路设计上采取推挽式放大或具有滤波功能的波段放大器就 可使二次失真产物减至最小 这时系统中三次失真产物就成为主要的干扰源 传输频道越多 三次失真产 物的数量比二次失真产物增长迅速 造成的干扰也越大 另一类是输出信号与输入信号频率相同 但由于 设备或器件的非线性使输入输出信号的幅度不成比例 这种失真使输入信号频谱分量间的相对电平发生变 化 结果会在收某一频道电视信号时 同时出现其他频道的电视信号 这就是交扰调制干扰 当两个频道 间产生交调时如他们的行同步脉冲不同步 由两个同步机产