《布线基础知识》PPT课件.ppt

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1、布布线线基基础础知知识识OSI七层网络参考模型七层网络参考模型应用层表示层会晤层传输层网络层链路层物理层物理层计算机计算机A应用层表示层会晤层传输层网络层链路层物理层物理层计算机计算机B综合综合布线布线系统系统PHYSICALAPPLICATIONAPPLICATIONTRANSPORTTRANSPORTSESSIONSESSIONPRESENTATIONPRESENTATIONNETWORKNETWORKDATALINKDATALINKPHYSICALPHYSICALOSIMODELOSIMODEL5A智能建筑建设需求智能建筑建设需求TCSBMSPDSOASBA建筑设备自动化OA办公自动化C

2、A通讯自动化FA消防自动化SA安防自动化PDS理论应用系统理论应用系统PDS实际应用实际应用EIA/TIA 568A 与与 ISO 11801标准标准工作区子系统工作区子系统水平子系统水平子系统管理子系统管理子系统垂直干线子系统垂直干线子系统设备间子系统设备间子系统建筑群子系统建筑群子系统光 缆铜 缆设备间子系统设备间子系统建筑群子系统建筑群子系统垂直干线子系统垂直干线子系统管理子系统管理子系统水平子系统水平子系统工作区子系统工作区子系统综合布线综合布线六个子系统六个子系统综综 合合 布布 线线 子子 系系 统统 AWG(AmericanWireGauge)-美国线规美国线规铜线直径通常以AW

3、G（美国导线规格）作为单位进行测量。AWG前面的数值（如24AWG、26AWG）表示导线形成最后直径前所要经过的孔的数量，数值越大，导线经过的孔就越多，导线的直径也就越小。粗导线具有更好的物理强度和更低的电阻，但是导线越粗，制作电缆需要的铜就越多，这会导致电缆更沉、更难以安装、价格也更贵。不同AWG数值的导线的直径、面积和重量AWG直径（英寸）直径（英寸）直径（毫米）直径（毫米）面积（密尔）面积（密尔）面积（平方毫米）面积（平方毫米）重量（千克重量（千克/千米）千米）220.02530.643640.40.32562.895230.02260.574511.50.25812.295240.02

4、010.511404.00.20471.820260.01590.404253.00.12881.145上表的尺寸是一百多年前确定的，而随着技术发展，现在导线性能不断提高。对于导线，更重要的是它的性能，特别是以欧姆作为单位的阻抗。所以导线的实际尺寸可以比规格实际稍大或者稍小一些（通常是稍小一些）。主色主色副色副色色标色标线缆线缆-UTP/STP/FTPUTP-非屏蔽双绞线对STP-屏蔽双绞线对(重护铠线对例如.IBM1类电缆)FTP-薄膜屏蔽/双绞线对(轻型薄膜)沟道外部总薄膜包裹线对保护薄膜编制物平衡与非平衡传输平衡与非平衡传输平衡平衡非平衡非平衡风风平衡模式传输和接收平衡模式传输和接收(差

5、分模式差分模式)一个线对中的两根导体传输相反的信号:-信号的总和在理想情况下为零，因此无网络散射-差分信号传输所有的数据+1V-1V+2V变压器+E-E网络散射=0+1V+N-1V+N+2V噪声被消除+N+N外部噪声一个线对中的两根导体接收信号(数据和噪声):-差分(两根导体上的信号相反)数据信号进入接收机-理想情况下两根导体上引入的噪声信号大小相同，方向相反(领差分)，它们的互相抑制可以使接收端忽略它们的存在发射端接收端与强电与强电“靠近靠近”ECA（电子承包商协会）建议，100米线缆与强电（电流高达125A），平行时应保持的距离为：UTP：60mmFTP：105mm衰减通常用每单位长度dB

6、（分贝）数（如dB/Km）表示，用于衡量一个信号沿电缆传输时振幅减弱或降低的程度。一条电缆的衰减（损耗）越高，接受的信号越小或越弱，因此，用户希望电缆的损耗低。分贝是一个对数因数。如果损耗为3dB/Km，则信号每传送一公里，其功率下降一半。电缆的每单位长度损耗越低，则信号可以发送的距离就越长。衰减和长度成正比。引起衰减的因素有两种：引起衰减的因素有两种：-铜缆损耗，所有24线规100欧姆双绞线都不可避免由于电阻而损耗。-介质损耗或耗散，因导线和电缆上使用的绝缘材料和外套材料而引起的损耗。近端串扰（NEXT）是指传输线对对感应到接受线对上的干扰信号。NEXT隔离度用dB表示，用来衡量电缆中的线对

7、彼此隔离的程度。电缆的NEXT隔离度越高（dB值越大），感应到其它线对上的干扰信号越低，电缆质量也就越好。NEXT与频率相关，也就是说，频率越高，传送到相邻线对上的能量越多（NETX值越低）。串扰由线对使用的绞合长度算法决定。一般来说，绞合长度越短（即绞合越紧），串扰隔离越好。安装好坏也会对NEXT值造成影响。引起NEXT性能差的主要原因有线对分开、线对未绞合、接续、电缆或跳线绑得太紧、线对接错或模块插头/插座性能差。NEXT值越大越好值越大越好线对间NEXT测量方法适用于线对数少的电缆（如4对以下电缆）。测量方法：先假设有一个干扰线对，再确定感应到电缆中其它线对上的信号量（如NEXT）手持式

8、测试仪采用这种方法，并报告六种测试结果（1-2，1-3，1-4，2-3，2-4，3-4）电缆NEXT以上六组线对间NEXT中最差的线对间NEXT。NEXT，近端串音干扰，近端串音干扰PowerSumNEXT方法更适用于多线对的串扰影响，因为它考虑了一次有一个以上干扰线对感应到受扰线对，这符合多线对电缆处理来自多个用户的数据信号的实际情况。在支持高速并行传输方案时，应考虑使用PowerSum标准组件。PowerSumNEXT标准保证了同类信号可以共存于同一条电缆中。PSNEXT，功率累加近端串音干扰，功率累加近端串音干扰传统的线缆和信道性能只用衰减和串扰。但高速的数据传输发展趋势是多线对传输（双

9、工）模式远端串扰（FEXT）是指由电缆链路本地端的线对上的信号引起的、感应到远端线对上的信号。等级远端串扰（ELFEXT）与FEXT基本相同，不同点在于：ELFEXT中远端感应的信号是相对于别的线对上的信号经过衰减后到达远端的信号。FEXT-远端串音干扰和ELFEXT-等级远端串音干扰PowerSumFEXTPowerSumELFEXT考虑多线对间的相互影响考虑多线对间的相互影响一个信号从一条单工链路的一端传送到另一端，其时间延迟等于电缆长度除以该传输介质的传播速度。这种延迟称为传播延迟。延迟偏差是指同一电缆外皮内传得嘴快的和最慢的两个线对间传播延迟的差异。衰减对串扰比是一条电缆在频率范围内的

10、损耗与同一频率中最坏线对串扰值的比较，或后者减去前者之差。ACR越大，电缆质量越好，因为ACR意味着信噪比，通常认为，对大多数应用来说ACR至少要求为10dB。由于NEXT值随频率的提高而下降，而衰减Attenuation随频率的提高而提高，因此ACR随着频率的提高而下降。在典型的五类链路中，ACR在10dB通常在70MHz。UTP链路的ACR特点，迫使高速传输设备的设计人员采用每赫兹传输多位的编码方式。效率越高的编码方案对串扰噪音越敏感，因此要求更加可靠的ACR性能。ACR值越大越好值越大越好ACRNEXTAttenuation（同一频率时的NEXT和Attenuation）ACR，衰减对串

11、扰比，衰减对串扰比Mbps与与MHz的比较的比较sMbps和和MHz并不是同一回事并不是同一回事s比特率是指给定时间内可以传输的位数，比特率与数据吞吐比特率是指给定时间内可以传输的位数，比特率与数据吞吐量有关。比特率的衡量单位是每秒百万位（量有关。比特率的衡量单位是每秒百万位（Mbps）s频率是任何周期信号的每秒周期数。数字信号是一种周期随频率是任何周期信号的每秒周期数。数字信号是一种周期随数据流变化的方波，也就是说，一个数字信号有许多不同的数据流变化的方波，也就是说，一个数字信号有许多不同的频率频率s基本频率是指相当于数字信号的、最接近的模拟频率。基本基本频率是指相当于数字信号的、最接近的模

12、拟频率。基本频率决定着最大信号集中的位置，用频率决定着最大信号集中的位置，用MHz表示表示s比特率与基本频率的关系取决于使用的编码算法。大多数新比特率与基本频率的关系取决于使用的编码算法。大多数新算法每赫兹传送算法每赫兹传送1位以上（即位以上（即MbpsMHz）比特率值比特率值频频率值率值曼彻斯特编码：曼彻斯特编码：在每个比特周期的中间使用一次电平变换。对二进制中的1，周期的前半部分高，后半部分低；对二进制中的0，前半部分低，后半部分高。NRZ（不归零）编码：（不归零）编码：信号在1时高，在0时低。只在数据级变化时，电平才变化。4级编码：级编码：与其它编码不同，这种方法使用四种电平变换，而不是

13、两种电平。每种电平代表两位而不是一位。位中的任何变化都意味着电平变化。越复杂、效率越高的编码方案对串扰噪音250 Mb/s250 Mb/s250 Mb/s250 Mb/s250 Mb/s250 Mb/s250 Mb/s250 Mb/s1000 Mb/s250 Mb/s250 Mb/s250 Mb/s250 Mb/s250 Mb/s250 Mb/s250 Mb/s250 Mb/s1000 Mb/s1000BASE-T4在超五类线上在超五类线上实现千兆位实现千兆位传输传输s通过多级编码通过多级编码(PAM-5PAM-5最多有最多有5 5种不同级别种不同级别)以及相位幅度调制以及相位幅度调制(CAP

14、-XCAP-X)在在100100米的距离上实现米的距离上实现1Gbps1Gbps高位流通信高位流通信噪音是大敌噪音是大敌噪音是大敌噪音是大敌时间时间时间时间5 5 5 5级意味着没级意味着没级意味着没级意味着没有有有有容错的余地容错的余地容错的余地容错的余地级别级别级别级别5 5 5 5级别级别级别级别4 4 4 4级别级别级别级别3 3 3 3级别级别级别级别2 2 2 2级别级别级别级别1 1 1 1PAM-5 PAM-5 PAM-5 PAM-5 接收器接收器接收器接收器单一双绞线对上单一双绞线对上的传输的传输单一双绞线对上单一双绞线对上的传输的传输级别级别级别级别5 5 5 5级别级别级

15、别级别4 4 4 4级别级别级别级别3 3 3 3级别级别级别级别2 2 2 2级别级别级别级别1 1 1 1PAM-5 PAM-5 PAM-5 PAM-5 接收器接收器接收器接收器阻抗匹配与阻抗匹配与回波损耗回波损耗：回波损耗是在每一个阻抗不匹配处（如连接点）发生一部分的信号反射。如果线缆本身的绞距不均匀，也会发生一部分的信号反射。当电缆与连接器阻抗匹配差时，传输的部分信号会在连接点反射回去。回波损耗用dB表示。阻抗匹配越好，反射的能量越低，以dB表示的回波损耗值越高。(回波损耗回波损耗ReturnLoss)RL值越大越好值越大越好光光纤纤基基础础知知识识光光谱谱“白白光光”20025030

16、03504004505005506006507007508008509009501000105011001150120012501300紫外线紫外线可见光可见光红外线红外线(杀菌和荧光）杀菌和荧光）WavelengthinNanometers135014001450150015501600第一第一窗口窗口第三窗第三窗口口第二第二窗口窗口nm适用于光波传输的特定波长适用于光波传输的特定波长1086420第一个窗口第一个窗口第二个窗口第二个窗口第三个窗口第三个窗口波长波长(nm)衰减衰减(dB/km)7008009001000110012001300140015001600OH-OH-OH-光纤基

17、础知识光纤基础知识内芯内芯包层包层外皮外皮不是所有的光纤都是一样的不是所有的光纤都是一样的!光纤的几何构造以及折射系数在光纤的几何构造以及折射系数在不同类型的光纤的带宽和性能中不同类型的光纤的带宽和性能中起到关键作用起到关键作用多模光纤62.5微米多模光纤50微米单模光纤8.3微米内芯直径125微米包层125微米包层62.5/125um增强型多模光纤的优势：-光藕合效率更高-有源设备成本经济-临界纤芯校准要求相对较低，因此安装更简便-对微弯曲损耗和宏弯曲损耗的敏感度低-符合FDDI、EIA/TIA-568和ISO/IEC11801标准50/125um万兆多模光纤：-符合最新光纤类型的OM3，带

18、宽大为增加-可以支持万兆位速率10Gbit/s应用达300米-支持1Gbit/s高达1公里（SX），完全向下兼容9/125um单模光纤：-单模光纤最初的开发目的，是支持长途干线环境中所需的高带宽和信道容量-对有源设备的要求非常高，而且成本昂贵步阶式折射率型光纤:渐进式折射率型光纤:单模光纤:多模光纤可以传导多种模态的光多模光纤可以传导多种模态的光而单模光纤只能使一个模态的光通过而单模光纤只能使一个模态的光通过不同模式的光沿着不同的不同模式的光沿着不同的光路传导光路传导,所所以在一种以在一种脉冲脉冲中中,不同的光有可能在到不同的光有可能在到达目的地的时间上有微小的差别达目的地的时间上有微小的差别

19、这就是这就是模态散布模态散布,它可以导致临近的信它可以导致临近的信号之间的放大和重叠号之间的放大和重叠光纤光纤这种特性限制了一根光纤的带宽：这种特性限制了一根光纤的带宽：（光纤不是无限带宽和无限速率的）（光纤不是无限带宽和无限速率的）模态分布 输入信号 输出信号光纤基础知识光纤基础知识 光纤的制造工艺光纤的制造工艺v 制造预制棒制造预制棒-CVD法法-化学汽相沉积法化学汽相沉积法-VAD法法-汽相轴向沉积法汽相轴向沉积法-MCVD法法-改进的化学汽相沉积法改进的化学汽相沉积法-OVD法法-棒外汽相沉积法棒外汽相沉积法v拉拉丝丝v涂敷涂敷气体反应物和各种掺杂气体管子旋转方向SILSILICA I

20、CA TUBTUBE E熔结的玻璃排出废气氧-氢火焰灯火焰灯运动方向硅管通信用光纤的主要成分是通信用光纤的主要成分是通信用光纤的主要成分是通信用光纤的主要成分是高纯度石英高纯度石英高纯度石英高纯度石英预制棒高频率拉丝成型炉直径检测涂覆同心度监测加工气泡会重新进入光纤的成分和制造工艺光纤的成分和制造工艺 纤纤 芯芯 包包 层层外外涂涂层层内内涂涂层层光光 纤纤 结结 构构v光纤由纤芯、包层和涂敷层构成光纤由纤芯、包层和涂敷层构成v优质的光纤为优质的光纤为双层涂敷双层涂敷v涂敷层为光纤提供物理保护涂敷层为光纤提供物理保护v减小微弯损耗减小微弯损耗v增加抗磨损、抗切入功能增加抗磨损、抗切入功能v改进

21、抗老化性能改进抗老化性能v防潮防潮v易于采用机械方法剥除易于采用机械方法剥除光损耗光损耗用来衡量脉冲沿光纤传送时损失了多少光，可以用输出脉冲的能量与输入脉冲的能量之比来表示。引起光损耗的物理机制有两种，即散射和吸收。光缆损耗用dB表示。散射散射光偏离了预定的路径为散射。当光在光纤中散射时，光线会沿新的方向传送，部分光纤会超过光纤总体内部反射的临界角。发生这种情况时，一部分光会从包层中漏出。某些散射是光纤固有的特点，如瑞利散射，而其它散射则是由光纤弯曲（宏弯曲和微弯曲）与制造的不规则性引起的。吸收吸收光被光纤吸收，并转化为热量，提高了光纤的实际温度。光纤制造过程中使用的石英材料和掺杂剂在特定波长

22、时会大量吸收光。光纤中存在的杂质，如羟基离子，也会在特定波长造成大量吸收损耗。单模解决方案单模解决方案Application&DataRateDistance(Meters)水水平平园园区区光光纤纤主主干干大大楼楼主主干干万兆多模解决方案万兆多模解决方案千兆多模解决方案千兆多模解决方案1.2Gb/sATM1Gb/sEthernet155Mb/sATM100Mb/sFDDITP-PMD&F.Ethernet10Mb/sEthernet1Mb/s4Mb/sTokenRing5Gb/s10Gb/s622Mb/sATM100Gb/s102050100200500100020005000超五类解决方案超五类解决方案六类解决方案六类解决方案