综合布线系统第2版第2章传输介质.ppt
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1、综合布线系统(第2版)第2章 传输介质第2章 传输介质2.1 2.1 对绞电缆对绞电缆 2.2 2.2 同轴电缆同轴电缆 2.3 2.3 光纤和光缆光纤和光缆 2.4 2.4 端接跳线端接跳线 综合布线系统(第2版)第2章 传输介质 所谓传输介质是指网络连接设备间的中间介质,也就是信号传输的媒体。传输介质的目的是将通信网络系统信号无干扰、无损伤地传输给用户设备。常用的传输介质可以分为导向传输介质和非导向传输介质。导向传输介质通常为某种类型的电缆或光缆。所谓电缆就是由两根或 两根以上的绝缘导体集中装配在一起组成的缆线。非导向传输介质包括卫星、无线电波、红外线等。在无线信号传输中,非导向传输介质是
2、大气。微波通信和卫星通信都是通过大气传输无线电波的。其他的无线通信系统用光(可见光或不可见光)来传输通信系统信号。综合布线系统(第2版)第2章 传输介质对绞电缆 对绞(Twisted Pair,TP)对绞线、双扭电缆,是由对绞线对组成的。它是最古老但又是最常用的导向传输介质之一。综合布线系统(第2版)第2章 传输介质2.1.1 对绞电缆的传输特性 对绞电缆的物理模型是平行传输线,其传输特性可用一次参数与二次参数来表征。一次参数是指单位长度传输线的分布电阻、电感、电容和漏电导,可分别用R、L、C、G来表示。二次参数是指传输线的特征阻抗和传输常数。特征阻抗Z。可表示为:式中,叫为传输信号的角频率
3、综合布线系统(第2版)第2章 传输介质 在阻抗匹配(指端接阻抗与特征阻抗相等)时,电信号在传输线上传播将呈行波状态。若线长为l,则末端电压(或电流)与始端电压(或电流)之间存在如下关系:式中,称为传输常数。其实部称为衰减常数,虚 部称为相移常数。与一次参数的关系为:综合布线系统(第2版)第2章 传输介质2.1.2 对绞线电缆的构成 对绞电缆是由两根具有绝缘层的铜导线按一定密度螺旋状互相绞缠在一起构成的线对。图 2.1 对绞线电缆的基本结构综合布线系统(第2版)第2章 传输介质 对绞电缆的电导线是铜导体。铜导体采用美国线规尺寸系统,即AWG(American Wire Gauge)标准,如表所列
4、。表 2.1 对绞电缆导体线规 缆线规格线 径AWG(美国线规)毫米(mm)英寸(in)190.90.0359220.640.0253240.5110.0201260.40.0159综合布线系统(第2版)第2章 传输介质 常见的对绞电缆绝缘外皮里面包裹着4对共8根线,每两根为一对相互纽绞。也有超过4线对的大对数电缆,大对数电缆通常用于干线子系统布线。在布线标准中,对绞电缆有时也称为平衡电缆。平衡电缆(balanced cable)是指由一个或多个金属导体线对组成的对称电缆。如图所示,是4线对对绞电缆和25线对大对数电缆的外形图。图 2.2 4线对对绞电缆和25对大对数电缆综合布线系统(第2版)
5、第2章 传输介质 1、非屏蔽对绞线电缆UTP图 2.3 6类4对非屏蔽对绞线电缆综合布线系统(第2版)第2章 传输介质 2、屏蔽对绞线电缆STP 根据防护要求,对于屏蔽电缆可分为F/UTP(电缆金属箔屏蔽)、U/FTP(线对金属箔屏蔽)、SF/UTP(电缆金属编织丝网加金属箔屏蔽)、S/FTP(电缆金属箔编织网屏蔽加上线对金属箔屏蔽)几种结构。这是按照用户建筑综合布线ISO/IEC 11801中推荐的方法进行统一命名的,如图所示。图 2.4 屏蔽电缆命名方法 综合布线系统(第2版)第2章 传输介质 屏蔽对绞电缆与非屏蔽对绞电缆一样,电缆芯是铜对绞线对,护套层是绝缘塑橡皮,只不过在护套层内增加了
6、金属屏蔽层。目前,在对绞电缆产品中,通常按增加的金属屏蔽层数量和金属屏蔽层绕包方式,将屏蔽对绞电缆分为铝箔屏蔽对绞电缆(Foil Twisted Pair,FTP)、铝箔、铜网双层屏蔽对绞电缆(Shielded Foil Twisted Pair,SFTP)、独立双层屏蔽对绞电缆(SSTP)三种形式。图 2.5 FTP屏蔽对绞电缆综合布线系统(第2版)第2章 传输介质图 2.6 SFTP屏蔽对绞电缆图 2.7 SSTP屏蔽对绞电缆 综合布线系统(第2版)第2章 传输介质2对绞电缆的分类 对绞电缆作为最常用的综合布线系统传输介质,有许多品种类型,可以从不同的角度进行分类。(1)按传输电气性能分
7、100屏蔽电缆 100非屏蔽电缆 (2)按缆线结构形式和应用场合分 对屏蔽对绞电缆和非屏蔽对绞电缆,按缆线结构形式和应用场合又可分为垂直主干电缆、自承式电缆、加固自承式电缆、架空电缆、直埋电缆等品种。综合布线系统(第2版)第2章 传输介质2.1.3 对绞电缆的性能 1.衡量对绞线电缆性能的主要指标 2.对绞线电缆的性能比较表 2.3 对绞线电缆性能的综合比较 铜缆类型 项目 UTP STP FTP/SFTP SSTP 价格 低 较高 高 安装成本 低 较高 高 抗干扰能力 弱 较强 强 保密性 一般 较好 好 信号衰减 较大 较小 小 适用场合 网络流量不大,设备和线路安装密度不大的情况。如:
8、办公环境。网络流量较大,传输距离较远,设备和线流庞大、复杂。如:银行、机场、工厂。高速网络系统,高保密的高速系统中。如:从事CAD的大型企业,军事系统 综合布线系统(第2版)第2章 传输介质 3对绞电缆的安全性能表 2.4 数据通信对绞线电缆的安全级别使用环境 UL标志 阻燃试验要求 天花板隔层等强制通风 MPP UL-910 通道内的水平敷设 CMP 楼层之间垂直敷设 MPRCMR UL-1666 通用环境 MP UL-1581 CM IEEE383 限制使用(居民楼或金属管道内)CMX UL VW-1 4对绞电缆的环境保护低烟无卤阻燃型(LSHF-FR)低烟无卤型(LSOH)低烟非燃型(L
9、SNC)综合布线系统(第2版)第2章 传输介质2.1.4 常用对绞电缆简介 15类对绞线电缆图 2.7 5类4对非屏蔽对绞线物理结构综合布线系统(第2版)第2章 传输介质频率需求(Hz)阻抗衰减值(dB/100m)MaxNEXT(dB)(最差对)直流阻抗256K-1.19.38MAX.PerlOOm20512K-1.5772K-1.8661M851152.1644M4.35510M6.64916M8.24620M9.24431.25M11.84262.50M17.137100M22.034表 2.4 5类4对非屏蔽对绞电缆电气特性综合布线系统(第2版)第2章 传输介质 25e类对绞电缆 5e类
10、对绞线的主要用武之地是千兆位以太网。5e类对绞线具有以下优点:能够满足大多数应用要求,并且满足低综合近端串扰的要求;可为将来高速数据传输提供解决方案;有足够的性能余量,为布线安装带来方便。36类对绞电缆 6类对绞线是一种标准的4线对缆线,用1对线实现500Mb/s,而其频率范围可达到250MHz,1Hz(周期)上产生2bit(正好是一个周期的高电平和低电平)便足够使用了,因此编码方式比较简单。综合布线系统(第2版)第2章 传输介质图2.9 6类对绞线结构横截面a)Giga SPEED-XL1071E系列b)Giga SPEED-XL1081A系列综合布线系统(第2版)第2章 传输介质 4.7类
11、对绞线电缆 7类对绞线电缆的结构如图所示:图 2.9 7类对绞线电缆结构综合布线系统(第2版)第2章 传输介质2.1.5 对绞电缆的标识1对绞电缆的颜色标识 表 2.5 4线对对绞电缆的色彩编码线对1234颜色编码白/蓝,蓝白/橙,橙白/绿,绿白/棕,综综合布线系统(第2版)第2章 传输介质 2对绞线电缆型式代码的表示图 2.11 对绞电缆型式代码的标记综合布线系统(第2版)第2章 传输介质划分方法 类别 代号 划分方法 类别 代号 用途 主干电缆 HSG 绝缘材料 聚烯烃 Y 水平电缆 HS 聚氯乙烯 V 工作区缆线 HSQ 含氟聚合物 W 设备 HSB 低烟无卤热塑性材料 Z 导体结构 实
12、心导体 省略 护套材料 聚氯乙烯 V 绞合导体 R 含氟聚合物 W 铜皮导体电缆 TR 低烟无卤热塑性材料 Z 绝缘型式 实心绝缘 省略 总屏蔽 有总屏蔽 P 泡沫实心皮绝缘 P 无总屏蔽 省略 最高传输速率 16MHz(3类电缆)3 特征阻抗 100 省略 20MHz(4类电缆)4 150 150 100MHz(5类电缆)5 表 2.6 对绞电缆型式代码综合布线系统(第2版)第2章 传输介质 2对绞电缆规格代码的表示a)非屏蔽对绞线电缆规格代码的标记 b)屏蔽对绞线电缆规格代码的标记 图 2.12 对绞线电缆规格代码的表示法3对绞电缆外部护套上印刷的各种标志记号通常使用的对绞电缆,不同生产商
13、的产品标志可能不同,但一般包括对绞电缆类型、NEC/UL防火测试和级别、CSA防火测试、长度标志、生产日期、生产商和产品号码等信息。综合布线系统(第2版)第2章 传输介质2.2 同轴电缆 同轴电缆(Coaxial Cable)类似于UTP、STP对绞电缆,它的中心有一根单芯铜导体,铜导体外面是绝缘层,绝缘层的外面有一层导电金属层,最外面还有一层保护用的外部套管。同轴电缆与其他电缆不同之处是只有一个中心导体,图是同轴电缆的结构示意图。金属层可以是密集型的,也可以是网状的,金属层用来屏蔽电磁干扰,防止辐射。由于同轴电缆只有一个中心导体,通常被认为是非平衡传输介质。图 2.13 同轴电缆的结构示意图
14、 综合布线系统(第2版)第2章 传输介质2.3 光纤和光缆 光纤(Optical Fiber,OF)是光导纤维的简称,光纤是一种新型的光波导。光缆(Optical Cable)是由单芯或多芯光纤构成的缆线。从20世纪80年代开始,宽频带的光纤已开始逐渐代替窄频带的铜电缆。在综合布线系统中,光纤不但支持FDDI主干、1000Base-FX主干、100Base-FX到桌面、ATM主干和ATM到桌面,还可以支持CATV/CCTV及光纤到桌面(FTTD),因而成为综合布线系统中的主要传输介质。综合布线系统(第2版)第2章 传输介质光纤的结构 光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。一根标准
15、的光纤包括光导纤维、缓冲层、加强层和保护套几个部分。图 2.14 光纤结构示意图综合布线系统(第2版)第2章 传输介质 光纤裸纤一般包括三个主要部分:中心高折射率玻璃纤芯,称为芯线;中间为低折射率硅玻璃形成的包层;最外面是保护性的树脂涂覆层。图 2.15 光纤剖面芯层、包层及涂覆层尺寸综合布线系统(第2版)第2章 传输介质2.3.2 光纤的类型 光纤主要用于高质量数据传输及网络干线连接。光纤的种类很多,分类方法也各种各样。可按照制作材料、工作波长、折射率分布和传输模式等对它们进行分类。按照制造光纤所用的材料分类,有石英系列光纤、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等。按光
16、纤的工作波长分,有短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。光纤布线中使用光波的以下几个波段:800nm900nm短波波段;1250nm1350nm长波波段和1500nm1600nm长波波段。在这些波段中,光纤传输性能表现最佳,尤其是运行于波段的中心波长之中。所以,多模光纤运行波长为850nm或1300nm,而单模光纤运行波长则为1310nm或1550nm。下面主要讨论按折射率分布和传输模式的分类方式。综合布线系统(第2版)第2章 传输介质 1按折射率分布情况分类若按横截面上的折射率分布情况,可将光纤分为突变型(或阶跃型)和渐变型(或梯度型),以及三角型等。(1)突变型光纤(SIF)突变(Step
17、 Index Fiber,SIF)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至包层的交界面上不断产生全反射而前进。(2)渐变型光纤(GIF)渐变型光纤的包层折射率分布与阶跃光纤一样,是均匀的。在渐变型光纤中,纤芯折射率中心最大,沿纤芯半径方向逐渐减小。综合布线系统(第2版)第2章 传输介质 2按光在光纤中的传输模式分类 按光纤中信号的传输模式,可分为多模光纤(Multi Mode Fiber,MMF)和单模光纤(Single Mode Fiber,SMF)两类。“模式”其实就是光线的入射角。简单地说,在光纤的受光角内,以某一角度射入光纤端面,并能在光纤的纤芯至包层交界面上产生全反射
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