第2章-综合布线系统使用的线缆.ppt

第2章综合布线系统使用的线缆,主讲：刘斌hnkd_liubi学院.计算机与网络教研室,第2章综合布线系统使用的线缆,学习目标：认识局域网的拓扑结构能在具体的应用场合中选用正确的结构理解传输介质的性能参数的含义正确表述光纤的特性，并在不同应用选择合适的连接器掌握关于无线的标准学习重点：各种拓扑结构的结构、优点、缺点。学习难点：传输介质的性能参数的含义。,综合布线的设计施工前，首先要了解综合布线系统常用的网络拓扑结构、各种传输线缆、连接器。网络拓扑结构、传输线缆的物理特性直接决定了网络的传输特点、性能极限的因素连接器的形状、工艺水平不仅影响网络连接形式，也影响网络的传输性能、网络硬件间的兼容性等。,第2章综合布线系统使用的线缆,1.网络的拓扑结构,总线型网络环型网络星型网络树型网络网状型网络卫星网络,基本网络拓扑结构,局域网综合布线主要拓扑结构,指网络上的计算机挂接在同一物理链路上。共享线路的使用问题？,1.网络的拓扑结构（续）,总线型：,工作原理：载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）技术，有结点利用总线发送信号时，其它结节不能发送，只能处于等待的状态，这时总线上流动的是发送结点所发送的帧的比特流，总线上的其它结点全部都能侦听到这个数据帧，通过适配器接收后，进行分析，如果目标地址不是自己则将其丢弃，如果是发给自己的，则接收此数据帧。,1.网络的拓扑结构（续）,缺点：故障诊断困难；故障隔离比较困难；实时性不强；总线长度有限制，扩展麻烦。,优点:(1)结构简单灵活；(2)可靠性高；(3)设备少，费用低；(4)安装容易，使用方便；(5)共享资源的能力强，便于广播式工作；(6)在总线的任何地方都可以增加新计算机。,应用：小型办公环境,1.网络的拓扑结构（续）,指整个网络的物理链路构成一个闭环，所有的计算机节点都挂接在这个环上。共享线路的使用问题？,环型：,1.网络的拓扑结构（续）,工作原理：令牌控制机制,令牌：决定环上的哪个站可以发送信息的特殊信息包,优点：（1）简化路径的选择；（2）电缆长度短；（3）网络的实时性好；（4）适合于光纤网，传输速度快，避免电磁干扰。缺点：（1）对环接口要求高；（2）故障的诊断困难；（3）网络扩展困难；（4）接点过多时，传输速度慢。应用：（1）工厂环境；（2）有许多大型机的场合。,1.网络的拓扑结构（续）,所有的计算机结点都连接在一个中心结点上。数据转发问题？,共享式网络-集线器交换式网络-交换机,星型：,1.网络的拓扑结构（续）,优点：（1）结构简单，便于管理；（2）控制容易，组网简单；（3）连接的故障不影响整个网络；（4）集中控制，故障的检测和隔离方便；（5）延迟时间短，传输的误码率低。缺点：（1）对中央节点的可靠性要求很高；（2）费用比较高，要大量的电缆，维护、安装难；（3）扩展困难：加电缆和中央节点的接口；（4）点对点连接，共享数据能力差；（5）专用通信电缆，利用率不高。,1.网络的拓扑结构（续）,骨干网络是总线型，节点网络是星型的网络结构。,星型总线型拓扑结构：,1.网络的拓扑结构（续）,是一种分层结构，适用于分级管理和控制系统。,应用：园区网,树型拓扑结构：,1.网络的拓扑结构（续）,2.网络传输介质,网络传输介质：有线介质（双绞线、同轴电缆、光纤光缆)无线介质(无线电波、微波、激光、红外线等）,选择传输介质主要考虑以下因素：,数据传输速率网络拓扑结构传输距离与使用环境电缆和电缆组件成本其他网络设备灵活性、方便性、扩展性,表传输频率与传输速率,传输频率与传输速率的区别：线缆的频带带宽(MHZ)：表示的是单位时间内线路中的信号振荡的次数，是一个表征频率的物理量。它取决于所用导线的质量、每一根导线的精确长度及传输技术。线缆上传输的数据速率(Mbps)：表示的是单位时间内线路中传输的二进制位的数量，是一个表征速率的物理量。,双绞线,双绞线电缆（是否屏蔽）,屏蔽双绞线电缆（STP）,非屏蔽双绞线电缆（UTP）,（1）屏蔽双绞线,影响屏蔽作用的因素,环境噪声的级别和类型屏蔽层的厚度和所使用的材料接地方法屏蔽的对称性和一致性,2.网络传输介质,（2）非屏蔽双绞线,“XBaseT”“X”代表最大数据传输速度为XMbps，“Base”代表采用基带传输方法传输信号，“T”代表UTP。,（3）屏蔽双绞线与非屏蔽双绞线的比较,UTP较STP的其他优点：直径小，节省空间重量轻，易弯曲、安装,（4）常见双绞线的型号,（4）常见双绞线的型号,（5）双绞线的参数与基本概念1)长度：指电子长度而非物理长度，指信号传输时所经过的距离。2)衰减：衰减（Attenuation）是沿链路的信号损失度量，单位dB当信号经过损耗，其能量与干扰信号相当，接收端就无法分辨原先所传送的信号。衰减随线缆的长度增加而增大衰减随频率而变化，所以应测量在应用范围内的全部频率上的衰减。,3)近端串扰：电信号在线缆中传输时，在线缆周围会产生电磁场，电磁场将对信号传输产生干扰串扰分为近端串扰和远端串扰近端串扰（NearEndCross-talkLoss，NEXT）是测量一条UTP链路中从一对线到另一对线的信号耦合，它表征干扰对同在近端的传送线对与接收线对所造成的影响近端串扰测量时，测量40m以内测量值综合近端串扰（PSNEXT）：3对线缆传输信号对另1对在近端所造成的影响。,4)平衡等级远端串扰（ELFEXT)：是传输端的干扰信号对相邻线在远端所产生的影响，它对同步双向传输极为重要,5)回波损耗（ReturnLoss）电信号在遇到端接点阻抗不匹配时，部分能量会反射回传送端。对全双工应用比较重要,6)直流电阻：直流环路电阻会消耗一部分信号并转变成热量，它是指一对导线电阻的和11801的规格不得大于19.2W每对间的差异不能太大（小于0.1W)，否则表示接触不良，必须检查连接点,7)特性阻抗：与环路直接电阻不同，特性阻抗包括电阻及频率自1100MHz的电感抗及电容抗它与一对电线之间的距离及绝缘的电气性能有关各种电缆有不同的特性阻抗，对双绞线电缆而言，则有100W、120W及150W几种,8)衰减串扰比（ACR）：在某些频率范围，串扰与衰减量的比例关系是反映电缆性能的另一个重要参数ACR有时也以信噪比（SNR）表示，它由最差的衰减量与NEXT量值的差值计算较大的ACR值表示对抗干扰的能力更强系统要求至少大于10dB,9)信噪比SNR：信噪比SNR一般用来描述通讯信道的品质SNR是在考虑到干扰信号的情况下，对数据信号强度的一个度量如果SNR过低，将导致数据信号在被接收时，接收器不能分辨数据信号和噪音信号，最终引起数据错误为了使数据错误限制在一定范围内，必须定义一个最小的可接收的SNR,10）信道与链路：信道（Channel）是从发送输出端到接收输入端之间传送信息的通道。综合布线系统中的有线信道和链路是不同的,图信道与链路（注：D为设备，T为终端。）,（6）双绞线的绞距在双绞线电缆内，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。,（7）网络双绞线的生产制造过程以超五类非屏蔽双绞线为例,介绍双绞线制造过程。一般制造流程为：铜棒拉丝单芯覆盖绝缘层两芯绞绕4对绞绕覆盖绝缘层印刷标记成卷。工厂专业化大规模生产超五类缆时的工艺流程分为：绝缘、绞对、成缆、护套四项。,各个制造流程的技术要求如下：1）绝缘线绝缘线检测项目、指标和测试方法,2）绞对绞对时应注意收、放线张力的控制。避免张力过大放线不均匀，拉伤线对，对线对的电气性能产生影响，同时也应避免张力过小导致放线线盘过于松动产生缠绕、打结现象。绞对检测项目、指标和测试方法见下表。,3）成缆4对数据缆的成缆很简单，束绞或S-Z绞都是可以采用的工艺方式，以一定的成缆节距，减小线对间的串音等。为提高产量、确保生产效率，多数厂家引入群绞设备来完成绞对和成缆工序。群绞是将绞对和成缆联动在一起的成缆设备。比起普通成缆机，减少了必须由对绞机绞对后才由成缆机绞制成缆芯的过程。由于群绞机在成缆时联动了绞对和成缆，缩短了绞对至成缆之间的等待时间，减少了生产周期，提高了生产效率。,（4）护套护套工序在生产中类似于绝缘工序，该工序为缆线的缆芯统一包一层保护外套，并在护套上喷印生产厂家的产品信息及相关内容。护套类型可分为阻燃、非阻燃；室内、室外等。护套检测项目、指标和测试方法见下表,在生产制造过程中,影响网络双绞线传输速率和距离的主要因素有：1）铜棒材料质量。2）铜棒拉丝制成线芯的直径、均匀度、同心度。3）线芯覆盖绝缘层的厚度和均匀度、同心度。4）两芯线绞绕节距和松紧度。5）4对绞绕节距和松紧度。6）生产过程中的张紧拉力。7）生产过程中的卷轴曲率半径。,在工程施工过程中,影响网络双绞线传输速率和距离的主要因素有：1）网络双绞线配线端接工程技术。2）布线拉力。3）布线曲率半径。4）布线绑扎技术。5）电磁干扰。6）工作温度。,大对数双绞线1.大对数双绞线的组成大对数双绞线是由25对具有绝缘保护层的铜导线组成的。它有3类25对大对数双绞线，5类25对大对数双绞线，为用户提供更多的可用线对，并被设计为扩展的传输距离上实现高速数据通信应用，传输速度为100MHz。导线色彩由蓝、橙、棕、灰和白、红、黑、黄、紫编码组成。2.大对数线品种大对数线品种分为屏蔽大对数线和非屏蔽大对数线（a）屏蔽大对数线（b）非屏蔽大对数线,超五类布线系统,RJ45接头中的8个PIN分布如图所示：,图RJ45引脚步分布,1四大优点：（1）坚实的网络基础；（2）多对数应用，低偏差和低串扰总值；（3）为将来的网络应用提供了解决方案；（4）充足的性能余量，安装和测试方便。,3超五类双绞线的应用,2主要性能与测试（100米长度、100MHZ时）：频率范围：100MHZ电缆插入损耗：22.0dB连接器插入损耗：0.4dB线对间的近端串扰：35.3dB线对间综合近端串扰：32.3dB连接器线对间的近端串扰：40.3dB连接器线对间的综合近端串扰：40.0dB信道近端串扰：30.1dB信道的综合近端串扰：27.1dB衰减串扰比：6.1dB综合衰减串扰比：3.1dB电缆远端串扰：23.8dB电缆综合远端串扰：20.8dB连接器的远端串扰：35.1dB连接器的综合远端串扰：32.1dB信道远端串扰：17.4dB信道综合远端串扰：14.4dB电缆回波损耗：20.1dB连接器回波损耗：20.0dB信道回波损耗：10.0dB缆线最大延时：538ns连接器最大延时：2.5ns信道最大延时：548ns缆线最大延时差：45ns连接器最大延时差：1.25ns信道最大延时差：50ns,六类布线系统,1六类系统与五类系统的主要区别,结构变化,6类新标准（568-B）中增加：568-B1电信布线系统设计原理安装准则与现场测试568-B2组件规范、传输性能、系统模型568-B3用于验证电信布线系统的测量程序光纤电信布线系统的组件规范和传输要求,六类布线系统,1六类系统与五类系统的主要区别,关键新项目,插入损耗：表示链路与信道上的信号损失量,永久链路替代基本链路,测试参数的变化,推动高速应用,传播时延差：最快线对与最慢线对发送信号延时差的尺度,传播时延：传播信号延长时间,新增加的两个参数为传播时延、传播时延差,2.六类产品,产品主要有：六类双绞线、六类RJ45连接器、六类布线架、六类信息插座等。,图六类布线产品,3六类系统的安装注意事项,在管线设计时，一般内径20mm的线管以放2根六类线为宜。桥架设计合理，保证合适的线缆弯曲半径。放线过程中主要是注意对拉力的控制。拉线工序结束后，两端留出的冗余线缆要整理和保护好，做好标注，提醒其他人员勿动勿踩。在整理、绑扎、安置线缆时，冗余线缆不要太长，不要让线缆叠加受力，线圈顺势盘整，固定扎绳不要勒得过紧。在整个施工期间，工艺流程及时通报。,同轴电缆,1基带同轴电缆同轴电缆：以硬铜线为芯，外包一层用密织的网状导体环绕的绝缘材料。网状导体外又覆盖一层保护性材料。用于数字传输。特性：（1）高带宽；（2）极好的噪声抑制。同轴电缆的带宽取决于电缆长度。线缆中间还须要使用中继器。应用：（1）有线电视；（2）某些局域网。2宽带同轴电缆宽带同轴电缆：使用有线电视电缆进行模拟信号传输的同轴电缆系统。,常见的同轴电缆,主要电气参数：特性阻抗；衰减；传播速度；直流回路电阻。主要物理参数：中心导体直径；屏蔽层的内外径；外部隔离材料的材质最小弯曲半径。,同轴细缆,1硬件配置,布线硬件,BNC接口的以太网卡网络接口适配器便协式适配器PCMCIA卡,BNC-T型连接器,终端匹配电阻（50殴）,细同轴电缆：中心有一个铜的或敷铜箔膜的铝导线，中轴上包围着一层绝缘泡沫材料。10Base2：“10”代表了它的数据传输速度为10Mbps，“Base”代表了它使用基带传输，“2”代表了最大段长度为185（或粗略为200）米。,电缆系统:细缆(RG-58A/U)（5毫米，50欧姆）BNC连接器插头（安装在两端）BNC桶型连接器（连接两段细缆）BNC终端匹配器（50欧姆）中继器（最多四个）,细缆以太网的连接如下图所示:,2技术参数：（1）最大的干线段长度:185米；（2）最大网络干线电缆长度:925米；（3）每条干线段支持的最大结点数:30；（4）BNC-T型连接器之间的最小距离:0.5米。3特点：（1）容易安装；（2）造价较低；（3）抗干扰能力强；（4）维护和扩展困难；（5）断点多，可靠性差。,4网络实施时的注意事项：（1）不应绞结；（2）弯角半径应大于20cm；（3）各工作站点间的距离应大0.5米；（4）接头安装要牢靠，防止信号短路；（5）走线在电缆槽内，防止电缆损坏；（6）铺设时，不可用力拉扯，防止拉断；（7）两端一定要安装终端器，一个要接地；（8）一般不可在室外，在室外的加装套管。,同轴粗缆,同轴粗缆：中心为铜导体或敷铜箔膜的铝导体。10Base5：“10”代表10Mbps的吞吐量，“Base”代表是基带传输，“5”代表了粗缆网的电缆最大网段长度为500米。,1粗缆以太网硬件硬件设备：网络接口适配器（AUI接口的以太网卡、PCMCIA卡）收发器(Transceiver)（以太网(IEEE802.3)类型）收发器电缆（AUI电缆）,2主要技术参数：（1）最大干线段长度：500米。（2）最大网络干线电缆长度：2500米。（3）每条干线段支持的最大结点数：100。（4）收发器之间最小距离：2.5米。（5）收发器电缆的最大长度：50米。,3主要特点：（1）可靠性高，抗干扰能力强；（2）地理覆盖范围大，最长距离可达2500米；（3）安装、维护和扩展困难；（4）造价高。4实施时应注意的问题（1）自然平直铺设；（2）弯角半径应大于30厘米；（3）各工作站点间的距离应大于2.5米；（4）接头要牢靠，防止信号短路；（5）走线在电缆槽内，防止电缆损坏；（6）拉线时不可用力过猛，防止扭曲；（7）可用连结器，总长度不可大于500米，（8）一定要安装终端匹配电阻，一个接地；（9）可安装在室外，要防护措施。,光纤,光纤：即光导纤维，是一种传输光束的细而柔韧的媒质。主要性能指标：衰减、许可角、数值孔径、色散。,衰减与光能量损失百分数之间的关系图,1.衰减：作为数据载体的信号（这里是光信号）在功率上的损失或减弱。它的单位是分贝。,2.许可角：许可角是指特定的光纤能接受光信号作为其入射角信号的角度。,许可角示意图,NA值高低的区别图,数值孔径NA：表示一根特定的光纤网线容纳光信号能力。,色散：是指不同波长的光穿过光纤时的散射开的现象。,单模光纤的色散图,光纤通信,光纤通信系统的组成：光源、光纤、光发送机和光接收机。1主要：光源、光纤、光发送机和光接收机）所示。光源光源是光波产生的根源；光纤光纤是传输光波的导体；,光发送机光发送机负责产生光束，将电信号转变成光信号，再把光信号导入光纤；光接收机光接收机负责接收从光纤上传输过来的光信号，并将它转变成电信号，经解码后再作相应处理。,2主要特点:（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、质量小；（5)抗化学腐蚀能力强；（6)光纤制造资源丰富。3缺点：质地较脆、机械强度低,光纤通信（续）,光缆分类,按照模数分：单模、多模；按照折射率分布分：跳变式光纤、渐变式光纤1.单模/多模（SMF：SingleModeFibre）单模光纤中光的传输如图：,多模光纤(MMF：MultiModeFibre)中光的传输如图：,TIA/TIS-568A规范规定的单模、多模光纤电缆的主要特征：,2.折射率分布,常见的网络类型与光纤的型号对照表,光缆的标号,光缆型号及规格标注形式如图所示。,光缆型号中的常见符号表,光纤连接器,1光纤连接器的作用：实现光纤的对准连接。光纤必须同时在其中建立光学连接和机械连接。这种连接不像铜介质网线的连接器，铜介质网线的连接器只要金属针接触就可以建立起足够的连接。而光纤连接器则必须使网线中的光纤几乎完美地对齐在一起。,（1）按传输媒介分；单模光纤连接器和多模光纤连接器；（2）按光纤芯数分：单芯、多芯（3）按连接器的插针端面分：FC、PC（UPC）和APC；,2光纤连接器的分类：,PC型：端面呈球形,即端面呈凸面拱型结构，微球面研磨抛光，常应用于数据传输网，应用普遍。APC型：接触端中央部分仍保持PC型的球面，但端面其它部分加工成斜面，增大接触面积。常用于广播电视光纤传输系统。,（4）按结构分：（见P44图2-19）FC型光纤连接器（FerruleConnector）SC型光纤连接器双锥型连接器（BiconicConnector）DIN47256型光纤连接器MT-RJ型连接器LC型连接器MU型连接器(MiniatureunitCoupling),2光纤连接器的分类：,光纤连接器的型号一般表示为结构形式/端面形式例如：FC/PC-FC/APC、FC/PC-ST/PC,3.几种常用光纤跳线,LC-LCLC就是路由器常用的SFP，miniGBIC所插的线头。LC接头和SC接头形状相似，较SC接头小些。插拨式锁紧结构，外形为矩形。Cisco比较新的设备基本上都是这种接口了。,(2)FC-SC,FC转SC，FC一端插光纤布线架，SC一端就是catalyst交换机或其他设备上面的GBIC所插线缆。,(3)ST-FC,ST到FC，对于10Base-F连接来说，连接器通常是ST类型，ST为卡接式圆型，即金属圆型卡口式结构，圆型接口，通过卡口连接。ST头插入后旋转半周后有一卡口固定。另一端FC连的是光纤布线架。,(4)SC-SC,SC到SC两头都是联接到GBIC的。SC为卡接式方型，简称大方。即塑料矩形插拨式结构，方形接口。SC曾最常用在交换机、路由器上。,光学性能：主要是插入损耗和回波损耗这两个最基本的参数。插入损耗（InsertionLoss）：是指因连接器的导入而引起的链路有效光功率的损耗。回波损耗（ReturnLoss,ReflectionLoss）是指连接器对链路光功率反射的抑制能力，互换性、重复性抗拉强度（不低于90N）温度（-40oC+70oC）插拔次数（1000次以上）,4光纤连接器的性能,无线介质,所谓无线网络就是利用无线介质作为信号的传输介质，1拓扑结构：无中心或叫对等式（PEERTOPEER）拓扑、有中心（HUBBASED）拓扑。2网络接口：可以选择在OSI参考模型的物理层或数据链路层。3对移动计算网络的支持移动计算网络应的功能：小区内的站点可移动；不同小区内站点可经过网络接入点及主干网进行通信；站点由移动时，通过越区切换协议或算法，被切换至新的小区。在新的小区中该站点仍和在以前小区时一样；站点可通过主干网上的路由器访问公共网或被公共网访问。,二、无线通信技术,无线通信技术主要有：无线电波(Radio)、微波(Microwave)、红外(Infrared)、激光(Laser),三、微波通信(MicrowaveCommunication),1.微