第2章综合布线工程常用材料.ppt

第2章综合布线工程常用材料,第2章综合布线工程常用材料,本章学习要求:1了解同轴电缆、超五类以上双绞线的性能;2熟悉五类及超五类屏蔽/非屏蔽双绞线的物理构造及电气特性指标，熟悉光纤原理与分类；3了解常用电缆与光缆连接硬件的机械特性与电气特性。,第2章综合布线常用材料,教学内容:2.1电缆及其传输特性2.2光缆及其传输特性2.3连接件,结束,2.1电缆及其传输特性,综合布线主要线缆是：电缆和光缆。电缆有同轴电缆和双绞电缆。电缆由一组导电线组成，铜导线外层有绝缘层，双绞电缆外表还覆盖了一层保护皮层，免遭机械损伤，有的导线外还附加一条抗拉线，可以适应室外布线的要求。,2.1.1同轴电缆同轴电缆（CoaxialCable）的外层导体和内层芯线的圆心在同一个轴心上，所以称为同轴电缆。同轴电缆的外层导体用来屏蔽外部的电磁干扰和防止内部信号的辐射，使用时需接地，内层芯线接信号，故同轴电缆属于非对称电缆。,1同轴电缆的结构与分类（1）同轴电缆的结构同轴电缆由一对导体组成，按“同轴”形式构成线对。同轴电缆最里层是单根铜芯导线，再裹一层绝缘材料，外覆密集金属网状导体（屏蔽层），最外面是一层起保护性作用的塑料外套。,2.1.1同轴电缆,（2）同轴电缆的分类同轴电缆按直径的不同分为粗缆和细缆两种。根据传输频带的不同，可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆。有两种广泛使用的同轴电缆。一种是50欧姆电缆，用于数字传输，由于多用于基带传输，也叫基带同轴电缆；另一种是75欧姆电缆，用于模拟传输，使用有限电视电缆进行模拟信号传输的同轴电缆系统被称为宽带同轴电缆。目前基带常用的电缆,其屏蔽线是用铜做成的网状的,特征阻抗为50(如RG-8、RG-58等);宽带同轴电缆常用的电缆的屏蔽层通常是用铝冲压成的,特征阻抗为75(如RG-59等)。粗缆-RG-8或RG-11，50欧姆（）粗缆布线距离较长，可靠性较好。细缆-RG-58，50欧姆()细缆布线距离短。,（1）特性阻抗同轴电缆中的电容和电感会对交流信号产生阻碍作用，即阻抗。是用来描述信号传输均匀性的指标，要求线上各点的特性阻抗是不变的。常用有50和75两种。(2)同轴电缆的衰减一般指500米长的电缆段的衰减值。当用10MHz的正弦波进行测量时,它的值不超过8.5db(17db/公里);而用5MHz的正弦波进行测量时,它的值不超过6.0db(12db/公里)。(3)同轴电缆的传播速度需要的最低传播速度为0.77C(C为光速)。(4)同轴电缆直流回路电阻电缆的中心导体的电阻与屏蔽层的电阻之和不超过10毫欧/米(在20下测量)。（5）频带宽度高达800-1000MHz,3同轴电缆的主要电气参数,2.1.1同轴电缆,4同轴电缆的特性同轴电缆的主要特性如下：（1）物理特性粗同轴电缆的直径约为1.022.54cm，细同轴电缆的直径约为0.64cm，可在较宽的频率范围内工作。（2）传输特性基带同轴电缆仅用于数字传输，并使用曼彻斯特编码，数据传输速率最高为10Mbit/s。宽带同轴电缆既可用于模拟信号传输又可用于数字信号传输。,2.1.1同轴电缆,（3）地理范围同轴电缆的传输距离取决于传输的信号形式和传输的速率，典型基带电缆的最大距离限制在几千米以内。但在同样数据速率条件下，粗缆的传输距离较细缆长。宽带电缆的传输距离可达几十千米。（4）抗干扰性同轴电缆的抗干扰性能强，原因是同轴电缆的外层网状金属导体对环境的电磁干扰和本身的电磁辐射起到了良好的屏蔽作用。,3.同轴电缆的主要应用（1）视频应用闭路电视监控系统（CCTV)，有线电视系统（CATV)，卫星电视图像信号的传输，目前主要使用75宽带同轴电缆。（2）计算机网络应用,2.1.2双绞线电缆,双绞线（TP）由两根具有绝缘保护的铜导线组成，铜导线的直径约为0.5mm,把两根绝缘铜导线按一定的密度互相扭绞在一起形成一对线对，若干线对外面裹绝缘材料制成的保护外套形成双绞电缆。每一根导线在导电传输中辐射出的电磁波会被另一根导线上辐射出的电磁波所抵消，从而减少信号辐射影响的程度。将一对或多对双绞线安置在一个塑料护套中，便形成了双绞线电缆。双绞线电缆的每一对导线的电气特性相同，故双绞线电缆属于平衡电缆。,2.1.3双绞线电缆,1双绞线电缆的分类双绞线按其是否外加金属网丝套的屏蔽层而区分为屏蔽双绞线（ShieldedTwistedPair，STP）和非屏蔽双绞线（UnshieldedTwistedPair，UTP）两大类。,屏蔽双绞线(STP)：STP外面由一层金属材料包裹，以减小辐射，防止信息被窃听，同时具有较高的数据传输速率，它的稳定性较高，但价格较高，安装也比较复杂，某些特殊场合(如受电磁辐射严重、对传输质量要求较高等)在布线中使用STP。,屏蔽双绞线电缆STPFTP：总屏蔽，铝箔总包屏蔽SFTP:铝箔/金属编织网双层总包屏蔽STP：线对屏蔽，每对铝箔加总体铜网总包(抗干扰性强、保密性好、施工要求高、价格贵）,2.1.3常用双绞线电缆,五类4线对非屏蔽双绞电缆的线芯规格是24AWG，直径为0.02011英寸，即0.511毫米。2.五类4线对24AWG100屏蔽双绞线五类4线对24AWG屏蔽双绞电缆的铜线芯直径为0.02011英寸，即0.511毫米，以氟化乙烯做绝缘材料，内有一根24AWGTPC漏电线，传输频率达100MHz。,UTP无金属屏蔽材料，只有一层绝缘胶皮包裹，价格相对便宜，组网灵活。它的稳定性较差，但它的优势就是价格便宜。一般情况下我们都采用非屏蔽双绞线(UTP)。现在使用的UTP可分为3类、4类、五类和超五类、六类等。其中：3类UTP适应了以太网(10Mbps)对传输介质的要求，是早期网络中重要的传输介质;4类UTP因标准的推出比3类晚，而传输性能与3类UTP相比并没有提高多少，所以一般较少使用;五类UTP因价廉质优而成为快速以太网(100Mbps)的首选介质;超五类UTP的用武之地是千兆位以太网(1000Mbps)。,1）一类线：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不同于数据传输。2）二类线：传输频率为1MHZ，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4MBPS规范令牌传递协议的旧的令牌网。3）三类线：指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆，该电缆的传输频率16MHz，用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输主要用于10BASE-T。4）四类线：该类电缆的传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输主要用于基于令牌的局域网和10BASE-T/100BASE-T。5）五类线：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输率为100MHz，用于语音传输和最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于100BASE-T和10BASE-T网络。这是最常用的以太网电缆.。,双绞线常见的有3类线，5类线和超5类线，以及最新的6类线，前者线径细而后者线径粗.,6）超五类线：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值(ACR)和信噪比(StructuralReturnLoss)、更小的时延误差，性能得到很大提高。超5类线主要用于千兆位以太网（1000Mbps）。7）六类线：该类电缆的传输频率为1MHz250MHz，六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比（PS-ACR）应该有较大的余量，它提供2倍于超五类的带宽。六类布线的传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。六类与超五类的一个重要的不同点在于：改善了在串扰以及回波损耗方面的性能，对于新一代全双工的高速网络应用而言，优良的回波损耗性能是极重要的。六类标准中取消了基本链路模型，布线标准采用星形的拓扑结构，要求的布线距离为：永久链路的长度不能超过90m，信道长度不能超过100m。,2.1.2双绞线电缆,4线对UTP用不同的颜色对来区分各线对，它们分别是：白绿-绿、白橙-橙、白蓝-蓝、白棕-棕。TIA/EIA布线标准中规定了两种双绞线的连接线序568A与568B。标准568A的线序排列是：白绿-，绿-，白橙-，蓝-，白蓝-，橙-，白棕-，棕-标准568B的线序排列是：白橙-，橙-，白绿-，蓝-，白蓝-，绿-，白棕-，棕-,非屏蔽双绞电缆,部分UTP双绞线资料三类2线对非屏蔽双绞线五类4线对非屏蔽双绞线五类4线对室外阻水非屏蔽双绞线超五类(5e)4线对多股非屏蔽双绞线超五类4线对非屏蔽双绞线六类4线对非屏蔽双绞线,2.1.2双绞线电缆,大对数电缆而在一般的干线敷设中，由于用缆量较大，经常使用大对数UTP电缆。大对数电缆中常见的有25线对、50线对和100线对电缆。(1)三类25对非屏蔽双绞线适用于副主干线路，可传输25路视频或其他信号；(2)三类50对非屏蔽双绞线适用于设备间与设备间的主干连接，可传输50路视频或其他信号；(3)三类100对非屏蔽双绞线适用于副主干线系统及开放式办公室，可传输100路视频或其他信号;(4)五类25对非屏蔽双绞线既适用于主干布线也适用于水平布线，可传输25路视频或其他信号;,2.2光缆及其传输特性,光纤是光导纤维的简称，由直径小于0.1mm的细玻璃丝做成。虽然比头发丝还细，却具有把光封闭在其中并沿轴向传播的导波结构。光纤通信就是以光波为载频，光导纤维为传输介质的一种通信方式。,一、光纤的物理特性,1、光纤的结构纤芯光信息的传播通道，玻璃纤维，纤芯的折射率为n1,由高纯度的sio2制成，并有少量的掺杂剂GeO2,以提高折射率。直径：多模62.5/50um,单模810um包层与纤芯不能分离的玻璃纤维，包层的折射率为n2,由高纯度的sio2制成，并有掺杂剂B2O3,以降低折射率。外径125um,一、光纤的物理特性,涂覆层5-40微米的涂覆层，环氧树脂或橡胶，增强纤芯机械强度和柔韧性。套塑层100um厚，保护套，尼龙、聚乙烯或塑料,光纤的结构光纤是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱。未经涂覆和套塑时称为裸光纤，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称为包层。由于石英玻璃质地脆，易断裂，为了保护光纤表面，提高抗拉强度以及便于实用，通常都在其外面进行涂覆和套塑形成蒙皮，光纤切面如图所示,典型的室内光纤断面,纤芯,包层,涂覆层,多模光纤剖面图,2、光纤传输原理,1)相对折射率它描述了光在真空中传输速度与在介质中的传播速度之比：n=c/v1（c=30万公里秒）例如，光纤纤芯的折射率约为.,包层的折射率略小。,2）反射定律和折射定律,光线照射在不同折射率物质的分界面时，根据反射定律和折射定律：=”n1Sin=n2Sin,在光纤中n1n2，故n2；（2）入射角大于临界角，即c,3）光纤的数值孔径,3）光纤的数值孔径,在空气纤芯分界面上：n0=1n0Sin=n1Sin故Sin0=n1Sinc=n1cosc=（n1-n2)可见与全反射临界角c对应的入射临界角0反映了光纤（n1、n2）的集光能力，凡是在0以内的入射光即0都可以在光纤内传播。,光纤的数值孔径,4、光在光纤中的传输模式,满足0的不同角度的入射光在光纤内会形成不同形态分布的能量场，称为不同的传输模式。光纤的特征频率：V=2a（n1-n2）其中为光波波长，a为纤芯半径，a越大，光纤中的传输模式越多。,在光纤的数值孔径角内，以某一角度射入光纤端面，并能在光纤的纤芯包层界面上形成全反射的传播光线就可称为一个光的传播模式。,每一个模式其总光路的长度S为：,5、色散现象,不同入射角（不同模式）的光在纤芯中反射的次数不同，在一定长度光纤中走过的光路不同，造成不同模数光波走出光纤端面的时间不同，输出光功率的波形产生畸变，这种现象称为色散现象。虽然增大n1与n2的差可以增大进入光纤的光功率，但模式的增多加重了色散，降低了带宽。,光纤的分类,1按照制造光纤所用的材料分类石英系光纤、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五种。目前通信中普遍使用的是石英系光纤。2按光在光纤中的传输模式分类（1）单模光纤（SingleModeFiber，SMF）单模(SM)光纤内光以单一路径（模式）传输，玻璃芯很细，纤芯直径为8.3m(微米)，包层外直径125m(微米)，只能传一种模式的光。模间色散很小，适用于远程通讯。（2）多模光纤（MultiModeFiber，MMF）多模(MM)光纤内光以多路径（模式）传输。玻璃芯较粗，纤芯直径为5062.5m，包层外直径125m，可传多种模式的光。模间色散较大，传输的距离就比较近，一般只有几公里。,光纤的分类,按折射率分布情况分类（1）阶跃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一包层交界面上不断产生全反射而前进。这种光纤纤芯的折射率是均匀的，包层的折射率稍低一些。光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的，只有一个台阶，简称阶跃光纤。模间色散高，传输频带不宽，传输速率不能太高，用于通信不够理想，只适用于短途低速通讯。（2）渐变型光纤光纤中心芯到玻璃包层的折射率逐渐变小，使高次模的光按正弦形式传播，减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。,二、光纤的分类,多模光纤突变型（2a=62.5m,2b=125m,带宽几十兆赫)渐变型(2a=62.5m,2b=125m,带宽千兆赫)单模光纤(2a=810m,2b=125m,带宽几十千兆赫),三、光纤的传输特性,衰减物理因素：吸收损耗、散射损耗（多模光纤低损耗窗口波长=0.85m=1.3m时损耗最低，单模光纤低损耗窗口：=1.55m=1.31m时）施工因素：带宽多模光纤-10MHZ1000MHZ单模光纤-100GHZ,2.2.3常用光缆,1光缆的分类（1）根据光纤分类按光纤的传输性能、距离和用途可分为用户光缆、市话光缆、长途光缆和海缆；按光纤的种类可分为多模光缆和单模光缆；按光纤的套塑方法可分为紧套光缆、松套光缆和带状光缆。（2）根据光缆结构分类加强件光缆、分散加强件光缆和护层加强件光缆；按护层材料可分为普通光缆、阻燃光缆和防蚁光缆；扁平结构的入户光缆、高密度带状光缆、层绞式光缆和铠装光缆。（3）根据光缆的敷设方式分类分为室内光缆、架空光缆、直埋光缆、管道光缆和水底光缆。,2.2.4常用光缆,2通信光缆常用分类方法（1）野外光缆：用于室外直埋、管道、槽道、隧道、架空及水下敷设的光缆。（2）软光缆：具有优良的曲绕性能的可移动光缆。（3）室内光缆：用于室内布放的光缆。（4）设备内光缆：用于设备内布放的光缆。（5）海底光缆：用于跨越海洋敷设的光缆。（6）特种光缆：用作特殊用途的光缆。,12芯建筑物光缆,室外常用束管式光缆,综合布线常用室外光缆的缆芯其物理结构截面如图所示：,2.3连接硬件,在综合布线系统中，各种不同的设备要使用不同的配线材料，而连接这些不同配线材料的器件我们统称为连接硬件。,2.3.1电缆连接硬件,细缆的连接硬件是BNC“桶”形接头与“T”型接头；双绞线电缆的连接硬件主要是RJ接头。,2.3.1电缆连接硬件,RJ-45接头RJ-45接头是一种只能沿固定方向插入并自动防止脱落的塑料接头，也称“水晶头”，专业术语为RJ-45连接器。,信息插头（RJ45）放置于工作区、终端设备的连接点,有8个小镀金片的一端向上,2.3.1电缆连接硬件,3RJ-45接头护套RJ-45接头护套用于标记线缆，保护水晶头与线缆的连接。,2.3.1电缆连接硬件,4信息模块信息模块安装在信息插座中，利用卡位来实现固定，通过它使配线子系统与工作区的设备终端电缆连接起来。信息模块按所连接的电缆来分类，可分为五类、超五类和六类屏蔽/非屏蔽模块；按传输信息的种类可分为数据模块和语音模块。,2.3.1电缆连接硬件,德迈特超5类RJ45非屏蔽信息模块:符合ANSI/TIA/EIA568B要求；安全标准满足UL1863规范；相容T568A和T568B线序；能卡接22AWG24AWG规格芯线；锁扣灵活，易于模组嵌入面板和从面板上拆卸；RJ45连接器符合FCC68部分、F子部分及IEC-60603-7规范；750次以上插拨周期。额定电流为1.5安培；绝缘电阻最小10兆欧姆；接触电阻2毫欧姆；适用溫度范围为-4070。,2.3.2光缆连接硬件,1对光缆连接硬件的要求在机械操作和光学特性方面的要求，如表2-15所示。2.光纤连接部件光纤连接部件由两个插针和一个耦合管三个部分组成一连接体，在连接体内两个光纤的端面精密地对接起来，使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去。连接体的插针部分就是光纤连接器，耦合管部分是光纤耦合器。,2.3.2光缆连接硬件,3FC型光纤连接器FC(FerruleConnector)连接器最早由日本NTT研制，其外部加强方式采用金属套，紧固方式为螺丝扣，采用旋转插入方法，是一种带定位键、接触型、有抗拉或抗扭转结构的连接器。,2.3.2光缆连接硬件,4ST光纤连接器ST是英文StraightTrip（直接连接）的缩写。ST光纤连接器由一对经精密模式压成形的圆锥形的圆筒插头和一个内装有塑料套筒的耦合组件组成，插头可连接光纤到设备。代表产品是美国贝尔实验室开发研制的STII型光纤连接器。,2.3.2光缆连接硬件,5SC光纤连接器SC是SquareConnector的缩写，由日本的NTT公司研制。其外壳为矩型玻璃纤维塑料件；插针由精密陶瓷制成，耦合管为金属开缝套管，尺寸与FC型相同；插入方法是“推入/推出”方式；紧固方式采用插拔销闩式；是带定位键、接触型，有抗拉和抗扭转结构的一种连接器。,2.3.2光缆连接硬件,6MT-RJ光纤连接器（1）MT-RJ光纤连接器MT-RJ光纤连接器来源于NTT公司开发的MT连接器，其外壳和锁紧机构类似RJ，通过小型套管两侧的导向销对准光纤，为便于与光接收机/发射机相连，连接器端面光纤为双芯（间隔0.75mm）排列设计，主要用于数据传输的高密度光连接。（2）MT-RJ光纤耦合器MT-RJ光纤耦合器用来为MT-RJ光纤连接器提供紧密连接的场所，一端插入连接器公头