综合布线技术与工程

网络传输介质 网络通信分为有线通信和无线通信两大类有线通信的线缆主要有铜缆和光纤两大类铜缆又可分为同轴电缆和双绞电缆两种光缆主要分为单模光纤和多模光纤 2 1有线传输介质 双绞线 双绞线 Twistedpair TP 双绞线是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成 把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞合在一起 可降低信号干扰的程度 每一根导线在传输中辐射出来的电波会被另一根线上发出的电波抵消 双绞线可分为非屏蔽双绞线 UnshiieldedTwistedPair UTP 和屏蔽双绞线 ShieldedTwistedPair STP 按美国线缆标准 AmericanWireGauge AWG 双绞线的绝缘铜导线线芯大小有22 24和26等规格 常用的是24AWG 直径为0 51mm 规格数字越大 导线越细 1 屏蔽双绞线 作用 在双绞线电缆中增加屏蔽层就是为了提高电缆的物理性能和电气性能 减少电缆信号传输中的电磁干扰 该屏蔽层能将噪声转变成直流电 屏蔽层上的噪声电流与双绞线上的噪声电流相反 因而两者可相互抵消 电缆屏蔽层的设计有如下几种形式 屏蔽整个电缆屏蔽电缆中的线对屏蔽电缆中的单根导线电缆屏蔽层由金属箔 金属丝或金属网几种材料构成 1 屏蔽双绞线 屏蔽双绞线电缆有STP和ScTP FTP 两类 STP又分为STP电缆和STP A电缆两种STP屏蔽整个电缆及各线对FTP只屏蔽整个电缆 2 非屏蔽双绞线 UTP 2 非屏蔽双绞线 常用的双绞线电缆封装有4对双绞线 其它还有25对 50对和100对等大对数的双绞线电缆 常见UTP电缆型号 1类双绞线 CAT12类双绞线 CAT23类双绞线 CAT34类双绞线 CAT45类双绞线 CAT5超5类双绞线 CAT5e6类双绞线 CAT67类双绞线 CAT7 常见UTP电缆型号 1类双绞线 CAT1缆线最高频率带宽是750KHz 用于报警系统 或只适用于语音系统 2类双绞线 CAT2缆线最高频率带宽是1MHz 用于语音 EIA 2323类双绞线 CAT3指目前在ANSI和EIA TIA568标准中指定的电缆 该电缆的频率带宽最高为16MHz 最高传输速率为10Mbps 主要应用于语音 10Mbps的以太网和4Mbps令牌环 最大网段长为100m 采用RJ形式的连接器 目前已淡出市场 常见UTP电缆型号 4类双绞线 CAT4缆线最高频率带宽为20MHz 最高数据传输速率为20Mbps 主要应用于语音 10Mbps的以太网和16Mbps令牌环 最大网段长为100m 采用RJ形式的连接器 未被广泛采用 5类双绞线 CAT5该类电缆增加了绕线密度 外套为高质量的绝缘材料 在双绞线电缆内 不同线对具有不同的绞距长度 一般地说 4对双绞线绞距周期在38 1mm长度内 按逆时针方向扭绞 一对线对的扭绞长度在12 7mm以内 缆线最高频率带宽为100MHz 最高传输速率为100Mbps 主要应用于语音 100Mbps的快速以太网 最大网段长为100m 采用RJ形式的连接器 常见UTP电缆型号 超5类双绞线 CAT5e超5类双绞线是增强型的5类双绞线 缆线最高频率带宽为100MHz 最高传输速率可达1000Mbps 4对全用 主流产品 6类双绞线 CAT6性能超过CAT5e 缆线频率带宽为250MHz以上 通常可达600MHz 7类双绞线 CAT7缆线频率带宽为600Hz以上 电缆的频率带宽 MHz 与电缆的数据传输速率 Mbps 数据传输速率 Mbps是衡量单位时间内线路传输的二进制位的数量电缆的频率带宽 MHz 是衡量单位时间内线路中电信号的震荡次数 数据传输速率由单位时间内线路中电信号的震荡次数与电信号每次震荡所携带二进制位 bit 的数量来决定 双绞线颜色标示 4对UTP电缆的颜色分别为 蓝色 橙色 绿色和棕色 每对线中 其中一根的颜色为线对颜色加上白色条纹或斑点 纯色 另一根的颜色为白底色加线对颜色的条纹或斑点 具体的颜色编码如下表所示 3 大对数电缆 大对数电缆 即大对数干线电缆 大对数电缆一般为25线对 或更多 成束的电缆结构 在外观上看 为直径更大的单根电缆 它也同样采用颜色编码进行管理 每个线对束都有不同的颜色编码 同一束内的每个线对又有不同的颜色编码 2 1 2双绞线的电气特性参数 缆线链路长度特性阻抗 双绞线电缆有100 120 和150 几种衰减 A Attenuation 近端串扰 NEXT NearEndCrossTalk 相邻线对综合近端串扰 PSNEXT POWERSUMNEXT 远端串扰 FEXT Far EndCrossTalk 等效远端串扰 ELFEXT EqualLevelFext 综合等效远端串扰 PSELFEXT PowerSumELFEXT衰减串扰比 ACR Attenuation to crosstalkRatio 回波损耗 RL Returmloss 传输延迟 PropagationDelay 延迟偏离 Delayskew 2 1 3超五类布线系统 性能超过TIA EIA586的5类 与普通的5类UTP比较 其衰减更小 同时具有更高的衰减串扰比和回波损耗 更小的时延和衰减 性能得到提高 超5类UTP具有以下优点 1提供了坚实的网络基础 可以方便迁移到更新网络技术 2能够满足大多数应用 并用满足偏差和低串扰总和的要求 3为将来的网络应用提供了传输解决方案 4充足的性能余量 给安装和测试带来方便 比起普通5类双绞线 超5类系统在100MHz的频率下运行时 可提供8dB近端串扰的余量 2 1 4六类布线系统 6类国际标准在2002年已正式颁布 要求的布线距离为 基本链路的长度不能超过90m 信道长度不能超过100m 6类产品及系统的频率范围应当在1 250MHz之间与增强5类布线相比 6类布线系统具有更好的抗噪声性能 可提供更透明 更全能的传输信道 在高频率上尤其如此 如果采用1000BAST T中采用的PAM 5编码技术 10G以太网需要至少625MHz的线性传输性能 大多数的增强5类电缆只有150MHz或250MHz 标准也只要求有100MHz 6类虽没有被强制其性能达到625MHz 但对于高带宽传输是更好的媒质 许多电缆制造商提供的电缆标称600MHz 正是预计到有应用需要更高的性能 6类线缆的结构 2 2有线传输介质 同轴电缆 同轴电缆 coaxialcable 是由一根空心的外圆柱导体及其所包围的单根内导线所组成 柱体同导线用绝缘材料隔开 其频率特性比双绞线好 能进行较高速率的传输 由于它的屏蔽性能好 抗干扰能力强 通常多用于基带传输 目前同轴电缆常用在有线电视系统中 在计算机网络中运用已较少 2 2有线传输介质 同轴电缆 同轴电缆可分为两种基本类型 基带同轴电缆和宽带同轴电缆 目前常用的基带同轴电缆 计算机通信 其屏蔽线是用铜做成网状的 特征阻抗为50 如RG 8 RG 58等 常用的宽带电缆 有线电视 其屏蔽层通常是用铝冲压成的 特征阻抗为75 如RG 59等 2 2 2同轴电缆品种 性能与标准 同轴电缆是由中心导体 绝缘材料层 网状织物构成的屏蔽层以及外部隔离材料层组同轴电缆的主要电气参数特性阻抗衰减传播速度最低传播速度为0 77c c为光速 直流回路电阻在计算机网络布线系统中 粗缆和细缆有3种不同的构造方式 即细缆结构 细缆结构和粗 细缆混合结构 1 细缆结构 网络接口适配器BNC接口的以太网卡BNCT型连接器电缆系统包括 细缆 RG 58A U 直径为5mm 特征阻抗为50欧的细同轴电缆 BNC连接器插头 安装在细缆段的两端 BNC桶型连接器 用于连接两段细缆 BNC终端匹配器 BNC50欧的终端匹配器安装在干线段的两端 中继器 1 细缆结构 细缆结构的主要技术参数如下 最大的干线电缆长度 185m 每个以太网中最多可用4个中继器 连接五段干线 最大网络干线电缆长度 925m 每条干线段支持的最大结点数 30 BNCT型连接器之间的最小距离 0 5m 细缆结构主要特点 具有容易安装 造价较低 抗干扰能力强 维护和扩展较困难 电缆系统的断点故障较多 影响网络系统的可靠性的 2 粗缆结构 2 粗缆结构硬件 网络接口适配器 网络中每个结点需要一块提供AUI接口的以太网卡收发器 transceiver 收发器电缆 用于连接结点和外部收发器 通常称为AUI电缆电缆系统 用于连接粗缆以太网的电缆系统 包括 粗缆 RG 11A U 直径为10mm 特征阻抗为50 的粗同轴电缆 每隔2 5m有一个标记 N系列连接器插头 安装在粗缆段的两端 N系列桶型连接器 用于连接两段粗缆 N系列终端匹配器 中继器 2 粗缆结构的主要技术参数 最大干线段长度 500m 中继器 对于使用粗缆的以太网 每个干线段的长度不超过500m 可用中继器连接两个干线来扩充主干电缆的长度 每个以太网中最多可以使用4个中继器 连接5段干线电缆 最大网络干线电缆长度 2500m 每条干线支持的最大结点数 100 收发器之间最小距离 2 5m 2 3有线传输介质 光纤 光导纤维是一种传输光束的细而柔韧的媒质 光导纤维线缆由一捆光导纤维组成 简称为光缆 计算机网络中的光纤主要是采用石英玻璃制成的 横截面积较小的双层同心圆柱体 裸光纤由纤芯和包层组成 折射率高的中心部分叫做光纤芯 折射率低的外围部分叫包层 为了保护光纤表面 防止断裂 提高抗拉强度并便于应用 一般在一束光纤的外围再附加一保护层 这层保护层即为光缆的外套 典型的光纤结构如所示 自内向外为纤芯 包层及涂覆层 光纤优点 较宽的频带电磁绝缘性能好 衰减较小 在较大范围内基本上是一个常数值 需要增设光中继器的间隔距离较大 因此整个通道当中中继器的数目可以减少 降低成本 光纤的分类 从构成光纤的材料成分 光纤的制造方法 光纤的传输点模数 光纤横截面上的折射率分布和工作波长等方面来分类 光纤主要分为两大类即单模 多模类折射率分布类 单模 多模类 根据传输点模数的不同 光纤可分为单模光纤和多模光纤 所谓 模 是指以一定角速度进入光纤的一束光 单模光纤 SMFSingleModeFibreSMF 采用固体激光器做光源在给定的工作波长上只能以单一模式传输 传输频带宽 传输容量大 光信号可以沿着光纤的轴向传播 因此光信号的损耗很小 离散也很小 传播的距离较远 单模光纤芯径为8 10 m 包括外包层 其直径为125 m 单模导入波长1310nm 1550nm多模光纤 MMFMultiModeFibre 是在给定的工作波长上 能以多个模式同时传输的光纤 多模光纤的纤芯直径一般为50至200 m 而包层直径的变化范围为125 230 m 国内计算机网络常用的光纤芯直径为62 5 m 包层为125 m 也就是通常所说的62 5 m规格 多模导入波长850nm 1300nm 多模光纤 MMFMultiModeFibre 是在给定的工作波长上 能以多个模式同时传输的光纤 多模光纤的纤芯直径一般为50至200 m 而包层直径的变化范围为125 230 m 国内计算机网络常用的光纤芯直径为62 5 m 包层为125 m 也就是通常所说的62 5 m规格 多模导入波长850nm 1300nm 单模光纤和多模光纤光轨迹图 光纤 在使用光缆互联多个节点的应用中 必须考虑光纤的单向特性 如果要进行双向通信 就要使用双根光纤 常用的光纤制成的光缆有 8 3 m芯 125 m外层单模62 5 m芯 125 m外层多模50 m芯 125 m外层多模100 m芯 140 m外层多模 折射率分布类 折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤两种跳变式光纤纤芯的折射率和保护层的折射率都是常数 在纤芯和保护层的交界面折射率呈阶梯型变化 渐变式光纤纤芯的折射率随着光纤半径的增加而按一定规律减小 到纤芯与保护层交界