1、2020年9月17日,第2章 傳輸介質(zhì),2.1 對絞電纜 2.2 同軸電纜 2.3 光纖和光纜 2.4 端接跳線,2020年9月17日,所謂傳輸介質(zhì)是指網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備間的中間介質(zhì)，也就是信號傳輸?shù)拿襟w。傳輸介質(zhì)的目的是將通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信號無干擾、無損傷地傳輸給用戶設(shè)備。 常用的傳輸介質(zhì)可以分為導(dǎo)向傳輸介質(zhì)和非導(dǎo)向傳輸介質(zhì)。 導(dǎo)向傳輸介質(zhì)通常為某種類型的電纜或光纜。所謂電纜就是由兩根或 兩根以上的絕緣導(dǎo)體集中裝配在一起組成的纜線。 非導(dǎo)向傳輸介質(zhì)包括衛(wèi)星、無線電波、紅外線等。在無線信號傳輸中，非導(dǎo)向傳輸介質(zhì)是大氣。微波通信和衛(wèi)星通信都是通過大氣傳輸無線電波的。其他的無線通信系統(tǒng)用光(可見光或不可見光

2、)來傳輸通信系統(tǒng)信號。,2020年9月17日,2.1對絞電纜,對絞（Twisted Pair，TP）對絞線、雙扭電纜，是由對絞線對組成的。它是最古老但又是最常用的導(dǎo)向傳輸介質(zhì)之一。,2020年9月17日,2.1.1 對絞電纜的傳輸特性,對絞電纜的物理模型是平行傳輸線，其傳輸特性可用一次參數(shù)與二次參數(shù)來表征。 一次參數(shù)是指單位長度傳輸線的分布電阻、電感、電容和漏電導(dǎo)，可分別用R、L、C、G來表示。 二次參數(shù)是指傳輸線的特征阻抗和傳輸常數(shù)。特征阻抗Z?？杀硎緸椋?式中，叫為傳輸信號的角頻率,2020年9月17日,在阻抗匹配(指端接阻抗與特征阻抗相等)時，電信號在傳輸線上傳播將呈行波狀態(tài)。若線長為l

3、，則末端電壓(或電流)與始端電壓(或電流)之間存在如下關(guān)系： 式中， 稱為傳輸常數(shù)。其實部稱為衰減常數(shù)，虛 部稱為相移常數(shù)。與一次參數(shù)的關(guān)系為：,2020年9月17日,2.1.2 對絞線電纜的構(gòu)成,對絞電纜是由兩根具有絕緣層的銅導(dǎo)線按一定密度螺旋狀互相絞纏在一起構(gòu)成的線對。,圖 2.1 對絞線電纜的基本結(jié)構(gòu),2020年9月17日,對絞電纜的電導(dǎo)線是銅導(dǎo)體。銅導(dǎo)體采用美國線規(guī)尺寸系統(tǒng)，即AWG（American Wire Gauge）標(biāo)準(zhǔn)，如表2.1所列。 表 2.1 對絞電纜導(dǎo)體線規(guī),2020年9月17日,常見的對絞電纜絕緣外皮里面包裹著4對共8根線，每兩根為一對相互紐絞。也有超過4線對的大對

4、數(shù)電纜，大對數(shù)電纜通常用于干線子系統(tǒng)布線。在布線標(biāo)準(zhǔn)中，對絞電纜有時也稱為平衡電纜。平衡電纜（balanced cable）是指由一個或多個金屬導(dǎo)體線對組成的對稱電纜。如圖2.2所示，是4線對對絞電纜和25線對大對數(shù)電纜的外形圖。,圖 2.2 4線對對絞電纜和25對大對數(shù)電纜,2020年9月17日,1、非屏蔽對絞線電纜UTP,圖 2.3 6類4對非屏蔽對絞線電纜,2020年9月17日,2、屏蔽對絞線電纜STP 根據(jù)防護(hù)要求，對于屏蔽電纜可分為F/UTP(電纜金屬箔屏蔽)、U/FTP(線對金屬箔屏蔽)、SF/UTP(電纜金屬編織絲網(wǎng)加金屬箔屏蔽)、S/FTP(電纜金屬箔編織網(wǎng)屏蔽加上線對金屬箔屏

5、蔽)幾種結(jié)構(gòu)。這是按照用戶建筑綜合布線ISO/IEC 11801中推薦的方法進(jìn)行統(tǒng)一命名的，如圖2.4所示。,圖 2.4 屏蔽電纜命名方法,2020年9月17日,屏蔽對絞電纜與非屏蔽對絞電纜一樣，電纜芯是銅對絞線對，護(hù)套層是絕緣塑橡皮，只不過在護(hù)套層內(nèi)增加了金屬屏蔽層。目前，在對絞電纜產(chǎn)品中，通常按增加的金屬屏蔽層數(shù)量和金屬屏蔽層繞包方式，將屏蔽對絞電纜分為鋁箔屏蔽對絞電纜(Foil Twisted Pair,FTP)、鋁箔、銅網(wǎng)雙層屏蔽對絞電纜(Shielded Foil Twisted Pair,SFTP)、獨立雙層屏蔽對絞電纜(SSTP)三種形式。,圖 2.5 FTP屏蔽對絞電纜,202

6、0年9月17日,圖 2.6 SFTP屏蔽對絞電纜,圖 2.7 SSTP屏蔽對絞電纜,2020年9月17日,2對絞電纜的分類 對絞電纜作為最常用的綜合布線系統(tǒng)傳輸介質(zhì)，有許多品種類型，可以從不同的角度進(jìn)行分類。 （1）按傳輸電氣性能分 100屏蔽電纜 100非屏蔽電纜 （2）按纜線結(jié)構(gòu)形式和應(yīng)用場合分 對屏蔽對絞電纜和非屏蔽對絞電纜，按纜線結(jié)構(gòu)形式和應(yīng)用場合又可分為垂直主干電纜、自承式電纜、加固自承式電纜、架空電纜、直埋電纜等品種。,2020年9月17日,2.1.3 對絞電纜的性能,1.衡量對絞線電纜性能的主要指標(biāo) 2.對絞線電纜的性能比較,表 2.3 對絞線電纜性能的綜合比較,2020年9月1

7、7日,3對絞電纜的安全性能,表 2.4 數(shù)據(jù)通信對絞線電纜的安全級別,4對絞電纜的環(huán)境保護(hù),低煙無鹵阻燃型(LSHF-FR),低煙無鹵型(LSOH),低煙非燃型(LSNC),2020年9月17日,2.1.4 常用對絞電纜簡介,15類對絞線電纜,圖 2.7 5類4對非屏蔽對絞線物理結(jié)構(gòu),2020年9月17日,表 2.4 5類4對非屏蔽對絞電纜電氣特性,2020年9月17日,25e類對絞電纜 5e類對絞線的主要用武之地是千兆位以太網(wǎng)。 5e類對絞線具有以下優(yōu)點： 能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用要求，并且滿足低綜合近端串?dāng)_的要求； 可為將來高速數(shù)據(jù)傳輸提供解決方案； 有足夠的性能余量，為布線安裝帶來方便。 36

8、類對絞電纜 6類對絞線是一種標(biāo)準(zhǔn)的4線對纜線，用1對線實現(xiàn)500Mb/s，而其頻率范圍可達(dá)到250MHz，1Hz(周期)上產(chǎn)生2bit(正好是一個周期的高電平和低電平)便足夠使用了，因此編碼方式比較簡單。,2020年9月17日,圖2.9 6類對絞線結(jié)構(gòu)橫截面,a) Giga SPEED-XL1071E系列,b) Giga SPEED-XL1081A系列,2020年9月17日,4. 7類對絞線電纜 7類對絞線電纜的結(jié)構(gòu)如圖2.9所示 ：,圖 2.9 7類對絞線電纜結(jié)構(gòu),2020年9月17日,2.1.5 對絞電纜的標(biāo)識,1對絞電纜的顏色標(biāo)識,表 2.5 4線對對絞電纜的色彩編碼,2020年9月17

9、日,2對絞線電纜型式代碼的表示,圖 2.11 對絞電纜型式代碼的標(biāo)記,2020年9月17日,表 2.6 對絞電纜型式代碼,2020年9月17日,2對絞電纜規(guī)格代碼的表示,a）非屏蔽對絞線電纜規(guī)格代碼的標(biāo)記 b）屏蔽對絞線電纜規(guī)格代碼的標(biāo)記,圖 2.12 對絞線電纜規(guī)格代碼的表示法,3對絞電纜外部護(hù)套上印刷的各種標(biāo)志記號,通常使用的對絞電纜，不同生產(chǎn)商的產(chǎn)品標(biāo)志可能不同，但一般包括對絞電纜類型、NEC/UL防火測試和級別、CSA防火測試、長度標(biāo)志、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)商和產(chǎn)品號碼等信息。,2020年9月17日,2.2 同軸電纜,同軸電纜(Coaxial Cable)類似于UTP、STP對絞電纜，它的中

10、心有一根單芯銅導(dǎo)體，銅導(dǎo)體外面是絕緣層，絕緣層的外面有一層導(dǎo)電金屬層，最外面還有一層保護(hù)用的外部套管。同軸電纜與其他電纜不同之處是只有一個中心導(dǎo)體，圖2.13是同軸電纜的結(jié)構(gòu)示意圖。金屬層可以是密集型的，也可以是網(wǎng)狀的，金屬層用來屏蔽電磁干擾，防止輻射。由于同軸電纜只有一個中心導(dǎo)體，通常被認(rèn)為是非平衡傳輸介質(zhì)。,圖 2.13 同軸電纜的結(jié)構(gòu)示意圖,2020年9月17日,2.3 光纖和光纜,光纖（Optical Fiber，OF）是光導(dǎo)纖維的簡稱，光纖是一種新型的光波導(dǎo)。光纜（Optical Cable）是由單芯或多芯光纖構(gòu)成的纜線。從20世紀(jì)80年代開始，寬頻帶的光纖已開始逐漸代替窄頻帶的銅電

11、纜。在綜合布線系統(tǒng)中，光纖不但支持FDDI主干、1000Base-FX主干、100Base-FX到桌面、ATM主干和ATM到桌面，還可以支持CATV/CCTV及光纖到桌面（FTTD），因而成為綜合布線系統(tǒng)中的主要傳輸介質(zhì)。,2020年9月17日,2.3.1光纖的結(jié)構(gòu),光纖是由中心的纖芯和外圍的包層同軸組成的圓柱形細(xì)絲。一根標(biāo)準(zhǔn)的光纖包括光導(dǎo)纖維、緩沖層、加強(qiáng)層和保護(hù)套幾個部分。,圖 2.14 光纖結(jié)構(gòu)示意圖,2020年9月17日,光纖裸纖一般包括三個主要部分： 中心高折射率玻璃纖芯，稱為芯線； 中間為低折射率硅玻璃形成的包層； 最外面是保護(hù)性的樹脂涂覆層。,圖 2.15 光纖剖面芯層、包層及涂

12、覆層尺寸,2020年9月17日,2.3.2 光纖的類型,光纖主要用于高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸及網(wǎng)絡(luò)干線連接。光纖的種類很多，分類方法也各種各樣。可按照制作材料、工作波長、折射率分布和傳輸模式等對它們進(jìn)行分類。 按照制造光纖所用的材料分類，有石英系列光纖、多組分玻璃光纖、塑料包層石英芯光纖、全塑料光纖和氟化物光纖等。 按光纖的工作波長分，有短波長光纖、長波長光纖和超長波長光纖。光纖布線中使用光波的以下幾個波段：800nm900nm短波波段；1250nm1350nm長波波段和1500nm1600nm長波波段。在這些波段中，光纖傳輸性能表現(xiàn)最佳，尤其是運(yùn)行于波段的中心波長之中。所以，多模光纖運(yùn)行波長為850n

13、m或1300nm，而單模光纖運(yùn)行波長則為1310nm或1550nm。 下面主要討論按折射率分布和傳輸模式的分類方式。,2020年9月17日,1按折射率分布情況分類 若按橫截面上的折射率分布情況，可將光纖分為突變型(或階躍型)和漸變型(或梯度型)，以及三角型等。 （1）突變型光纖(SIF) 突變（Step Index Fiber，SIF）型光纖的纖芯折射率高于包層折射率，使得輸入的光能在纖芯至包層的交界面上不斷產(chǎn)生全反射而前進(jìn)。 （2）漸變型光纖（GIF） 漸變型光纖的包層折射率分布與階躍光纖一樣，是均勻的。在漸變型光纖中，纖芯折射率中心最大，沿纖芯半徑方向逐漸減小。,2020年9月17日,2按

14、光在光纖中的傳輸模式分類 按光纖中信號的傳輸模式，可分為多模光纖(Multi Mode Fiber，MMF)和單模光纖（Single Mode Fiber，SMF）兩類。 “模式”其實就是光線的入射角。簡單地說，在光纖的受光角內(nèi)，以某一角度射入光纖端面，并能在光纖的纖芯至包層交界面上產(chǎn)生全反射的傳播光線，就可稱之為光的一個傳輸模式。 只允許傳輸一個基模的光纖就稱為單模光纖。單模光纖纖芯很細(xì)，芯徑一般為810m，單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。 多模光纖相對單模光纖直徑要大得多，纖芯的外徑是50或62.5m，可傳輸多種模式的光。,2020年9月17日,顯然，單模

15、光纖只能傳輸一個模式，多模光纖則能承載成百上千個模式。目前光纖通信中實際應(yīng)用較多的三種光纖，如圖2.16所示：,圖 2.16 不同傳輸模式的光纖,2020年9月17日,2.3.3 光纖的傳輸性能,1.光源與光纖的耦合 2.光纖的數(shù)值孔徑 3.光纖的損耗 4.光纖的模式帶寬 5.光纖的色散 6.截止波長 7.光纖的主要性能,2020年9月17日,表 2.7 常用光纖主要性能,2020年9月17日,2.3.4 光纖的標(biāo)準(zhǔn),1.單模光纖標(biāo)準(zhǔn) 單模光纖的國際標(biāo)準(zhǔn)有ITU-T建議和IEC建議。我國的國標(biāo)GB/T 9771.1GB/T 9771.5-2000通信用單模光纖系列標(biāo)準(zhǔn)共有五個部分，每一部分在主

16、要技術(shù)內(nèi)容上都參照了國際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，某些特性要求也參照了國際上同類產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)指標(biāo)。它們的規(guī)定是協(xié)調(diào)一致的。,表 2.8 ITU-T及 IEC及國標(biāo)光纖類別型號對照,2020年9月17日,2.多模光纖標(biāo)準(zhǔn) 多模光纖類別按ITU-T只有G.651；按IEC分為A1、A2、A3、A4類多模光纖，A1、A2、A3、A4類又分別分為a、b、c、d等；我國光纖型號命名等效采用了IEC規(guī)定。,表 2.9 3種常用的漸變型多模光纖的型號對照,表 2.10 ISO對多模光纖的分類,2020年9月17日,2.3.5 光纜及其性能,1光纜的結(jié)構(gòu),圖 2.17 光纜的構(gòu)成示意圖,2020年9月17日,（1）纜芯

17、纜芯通常由涂覆光纖、緩沖器和加強(qiáng)件等部分組成。 涂覆光纖是光纜的核心，決定著光纜的傳輸特性；緩沖器，即放置涂覆光纖的塑料緩沖保護(hù)層；光纜通常包含一個或幾個加強(qiáng)件。加強(qiáng)件的功能是為了在牽引時，使光纜有一定的抗拉強(qiáng)度，釋放光纖承受的機(jī)械壓力。 （2）護(hù)套 光纜的最外層是光纜的護(hù)套(Sheath)，它是非金屬元件，其作用是將光纜的部件加固在一起，保護(hù)光纖和其它的光纜部件免受損害。,2020年9月17日,2光纜特性,（1）拉力特性 （2）壓力特性 （3）彎曲特性 （4）溫度特性,2020年9月17日,3光纖及光纜的標(biāo)識 如采用全色譜標(biāo)識的12芯光纜，這12根光纖的顏色排列如表2.11所示。,表 2.1

18、1 光纖顏色的排列順序,光纜型號及規(guī)格標(biāo)注形式如圖2.16所示。,圖 2.18光纜型號及規(guī)格標(biāo)注形式,2020年9月17日,光纜型號中常見代號見表2.12所列。,表 2.12 通信用光纜型號中的常用標(biāo)注符號,2020年9月17日,4光纜的選用 （1）選擇光纖類型、纖芯數(shù) 光纜中的光纖類型的選擇與網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率、容量和距離密切相關(guān)。在確定選用纖芯數(shù)量時，不僅要滿足當(dāng)前需要，也要提前估算未來網(wǎng)絡(luò)的需求。 傳輸距離在2km以內(nèi)時，可選用多模光纖；超過2km時，可用中繼或單模光纖。 （2）選擇光纜結(jié)構(gòu) 正確選擇光纜的結(jié)構(gòu)，即在滿足性能要求下，光纜結(jié)構(gòu)越簡單越好；所選擇的光纜要便于施工安裝。 （3）選擇

19、新材料 注意光纜制造采用的新材料。新材料（如干式阻水材料、納米材料、阻燃材料等）既能促進(jìn)光纜結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，又可賦予光纜特殊性能，擴(kuò)大光纜的應(yīng)用領(lǐng)域。,2020年9月17日,5光纜的優(yōu)缺點 （1）光纜的優(yōu)點 噪聲抑制性好，不受電磁場和電磁輻射的影響。 信號衰減小 帶寬高 （2）光纜的缺點 費(fèi)用高 安裝/維護(hù)難。 脆弱性,2020年9月17日,2.3.6 常用光纜簡介,1按光纜結(jié)構(gòu)劃分 （1）中心束管式 中心束管式結(jié)構(gòu)光纜把一次被覆光纖或光纖束置于光纜中心，放入1根松套管中，加強(qiáng)件配置在套管周圍而構(gòu)成。 （2）層絞式光纜 層絞式是把松套光纖繞在中心加強(qiáng)件周圍絞合而構(gòu)成的。,圖 2.19 中心束管式光

20、纜,2020年9月17日,（3）帶狀光纜 帶狀式是指把帶狀光纖單元放入大套管內(nèi)，形成中心束管式結(jié)構(gòu)；也可以把帶狀光纖單元放入骨架凹槽內(nèi)或松套管內(nèi)，形成骨架式或?qū)咏g式結(jié)構(gòu)。 （4）骨架式光纜 骨架式光纜是把緊套光纖或一次被覆光纖放入中心加強(qiáng)件周圍的螺旋形塑料骨架凹槽內(nèi)而構(gòu)成的。,圖 2.20層絞式直埋光纜,2020年9月17日,2按光纜應(yīng)用環(huán)境劃分,(1)室內(nèi)型光纜 (2)室外型光纜,圖 2.21 室內(nèi)型光纜,圖2.22 室外型光纜,2020年9月17日,3按光纜敷設(shè)方式 (1)室內(nèi)光纜 室內(nèi)光纜（執(zhí)行YD/T1258.11258.3-2003標(biāo)準(zhǔn)）用于干線子系統(tǒng)、配線子系統(tǒng)和光纖跳線。 (2)

21、直埋光纜 這種光纜外部有鋼帶或鋼絲的鎧裝，光纜的纜芯主要有松套管層絞式鎧裝光纜和中心束管式鎧裝光纜兩類?？芍苯勇裨O(shè)在地下0.81.2m之間，要求有抵抗外界機(jī)械損傷和防止土壤腐蝕的性能。 (3)管道光纜 管道光纜一般敷設(shè)在城市市區(qū)內(nèi)。當(dāng)管道敷設(shè)條件比較好時，對光纜護(hù)層沒有特殊要求，無需鎧裝。 (4)架空光纜 架空光纜是利用已有的架空明線桿路，架掛在電桿上使用的光纜。 (5)水底光纜 這種光纜是敷設(shè)于水底穿越河流、湖泊和灘岸等處的光纜，其敷設(shè)環(huán)境比管道敷設(shè)、直埋光纜的條件要差很多。,2020年9月17日,2.3.7 光纖到戶用的新光纜,1FTTH光纜特點 纖芯數(shù)由中到少，越接近用戶端纖芯數(shù)應(yīng)越少；

22、 為降低城市管理工程造價，用小管或微管將現(xiàn)有的大管分隔成若干子管或安裝新的小管，無金屬小尺寸光纜被安裝在大管道中的若干子管內(nèi)； 接續(xù)和維護(hù)成本低，光纖識別容易；在光纜終端和線路中途上下接入方便； 在大樓前或沒有保護(hù)的室內(nèi)安裝時，光纜應(yīng)該具有好的機(jī)械彎曲性能； 室內(nèi)安裝時，光纜應(yīng)該具有阻燃性能； 在溫度變化和老化時不會因光纜收縮而產(chǎn)生光纖微彎，具有長期的可靠性； 除用于架空方式之外，還要適應(yīng)其它敷設(shè)方式。,2020年9月17日,2FTTH光纜類型 光纜分為饋線光纜、配線光纜和入戶線光纜。 所謂饋線光纜是指局端設(shè)備OLT至光分配點ODN之間的光纜。 配線光纜是指由光分配點到用戶接入點之間的光纜。

23、用戶光纜所指的是用戶接入點至用戶終端的光纜。 若按照FTTH光纜在不同網(wǎng)絡(luò)層次中的具體分布，可以將FTTH光纜分為 骨干環(huán)網(wǎng)光纜、本地環(huán)網(wǎng)接入光纜和室外接入光纜。 （1）骨干環(huán)網(wǎng)光纜 表 2.13 管道和小管的尺寸,2020年9月17日,（2）本地環(huán)網(wǎng)接入光纜,（a）SZ絞纜芯 （b）加強(qiáng)件嵌入光纜外護(hù)套中間,圖 2.23 本地環(huán)網(wǎng)接入光纜結(jié)構(gòu),表 2.14 四種新接入光纜的直徑、標(biāo)準(zhǔn)安裝長度和小管的內(nèi)徑,2020年9月17日,（3）室外接入光纜 德國康寧光纜公司的Waldemar Stocklein等人研究出了一種氣吹微型光纜。,圖 2.24 氣吹微型光纜結(jié)構(gòu),2020年9月17日,2.3.

24、8 新型高性能光纜簡介,光纖通信的發(fā)展是光纖、器件、系統(tǒng)三者彼此發(fā)展，共同促進(jìn)的結(jié)果。 1萬兆(10G)多模光纜 美國AVAYA科技公司研制的萬兆(10G)多模光纜(LazrSPEED)，采用增強(qiáng)型50m纖芯、獨特的不同模式延遲(Differential Mode Delay，DMD)，使傳輸帶寬達(dá)到2000MHz(在850nm窗口)，配以直徑1.66mm的光纖跳線，以及只有SC頭一半尺寸且衰減只有O.1dB的LC光纖接頭組成的光纖傳輸信道，以解決高速數(shù)據(jù)傳輸時不會導(dǎo)致數(shù)碼重疊和誤碼。 2零水峰TeraSPEED ZWP-SM全波光纖 TeraSPEED系列是一種完全消除了1400nm波段的高衰減（即零水峰）的單模光纖ZWP-SW。該光纖的推出為未來光纖企業(yè)網(wǎng)和城域網(wǎng)提供了新一代的低成本光纖主干產(chǎn)品。,2020年9月17日,2.4 端接跳線,端接跳線簡稱跳線。跳線（Jumper）是指不帶連接器件或帶連接器件的電纜線對與帶連接器件的光纖，用于配線設(shè)備之間進(jìn)行連接。跳線主要有銅跳線（包括屏蔽/非屏蔽對絞電纜）和光纖跳線（包括多模/單模光纖跳線）兩種。 1.銅跳線,（a）RJ-45RJ-45,（b）RJ-45110(4對),（c）110110,圖 2.25 銅跳線,2020年9月17日,圖 2.26 5e類帶RJ-45護(hù)套標(biāo)準(zhǔn)跳