第2章綜合布線工程常用材料VIP

第2章綜合布線工程常用材料,第2章綜合布線工程常用材料,本章學(xué)習(xí)要求:1了解同軸電纜、超五類以上雙絞線的性能;2熟悉五類及超五類屏蔽/非屏蔽雙絞線的物理構(gòu)造及電氣特性指標，熟悉光纖原理與分類；3了解常用電纜與光纜連接硬件的機械特性與電氣特性。,第2章綜合布線常用材料,教學(xué)內(nèi)容:2.1電纜及其傳輸特性2.2光纜及其傳輸特性2.3連接件,結(jié)束,2.1電纜及其傳輸特性,綜合布線主要線纜是：電纜和光纜。電纜有同軸電纜和雙絞電纜。電纜由一組導(dǎo)電線組成，銅導(dǎo)線外層有絕緣層，雙絞電纜外表還覆蓋了一層保護皮層，免遭機械損傷，有的導(dǎo)線外還附加一條抗拉線，可以適應(yīng)室外布線的要求。,2.1.1同軸電纜同軸電纜（CoaxialCable）的外層導(dǎo)體和內(nèi)層芯線的圓心在同一個軸心上，所以稱為同軸電纜。同軸電纜的外層導(dǎo)體用來屏蔽外部的電磁干擾和防止內(nèi)部信號的輻射，使用時需接地，內(nèi)層芯線接信號，故同軸電纜屬于非對稱電纜。,1同軸電纜的結(jié)構(gòu)與分類（1）同軸電纜的結(jié)構(gòu)同軸電纜由一對導(dǎo)體組成，按“同軸”形式構(gòu)成線對。同軸電纜最里層是單根銅芯導(dǎo)線，再裹一層絕緣材料，外覆密集金屬網(wǎng)狀導(dǎo)體（屏蔽層），最外面是一層起保護性作用的塑料外套。,2.1.1同軸電纜,（2）同軸電纜的分類同軸電纜按直徑的不同分為粗纜和細纜兩種。根據(jù)傳輸頻帶的不同，可分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜。有兩種廣泛使用的同軸電纜。一種是50歐姆電纜，用于數(shù)字傳輸，由于多用于基帶傳輸，也叫基帶同軸電纜；另一種是75歐姆電纜，用于模擬傳輸，使用有限電視電纜進行模擬信號傳輸?shù)耐S電纜系統(tǒng)被稱為寬帶同軸電纜。目前基帶常用的電纜,其屏蔽線是用銅做成的網(wǎng)狀的,特征阻抗為50(如RG-8、RG-58等);寬帶同軸電纜常用的電纜的屏蔽層通常是用鋁沖壓成的,特征阻抗為75(如RG-59等)。粗纜-RG-8或RG-11，50歐姆（）粗纜布線距離較長，可靠性較好。細纜-RG-58，50歐姆()細纜布線距離短。,（1）特性阻抗同軸電纜中的電容和電感會對交流信號產(chǎn)生阻礙作用，即阻抗。是用來描述信號傳輸均勻性的指標，要求線上各點的特性阻抗是不變的。常用有50和75兩種。(2)同軸電纜的衰減一般指500米長的電纜段的衰減值。當用10MHz的正弦波進行測量時,它的值不超過8.5db(17db/公里);而用5MHz的正弦波進行測量時,它的值不超過6.0db(12db/公里)。(3)同軸電纜的傳播速度需要的最低傳播速度為0.77C(C為光速)。(4)同軸電纜直流回路電阻電纜的中心導(dǎo)體的電阻與屏蔽層的電阻之和不超過10毫歐/米(在20下測量)。（5）頻帶寬度高達800-1000MHz,3同軸電纜的主要電氣參數(shù),2.1.1同軸電纜,4同軸電纜的特性同軸電纜的主要特性如下：（1）物理特性粗同軸電纜的直徑約為1.022.54cm，細同軸電纜的直徑約為0.64cm，可在較寬的頻率范圍內(nèi)工作。（2）傳輸特性基帶同軸電纜僅用于數(shù)字傳輸，并使用曼徹斯特編碼，數(shù)據(jù)傳輸速率最高為10Mbit/s。寬帶同軸電纜既可用于模擬信號傳輸又可用于數(shù)字信號傳輸。,2.1.1同軸電纜,（3）地理范圍同軸電纜的傳輸距離取決于傳輸?shù)男盘栃问胶蛡鬏數(shù)乃俾?，典型基帶電纜的最大距離限制在幾千米以內(nèi)。但在同樣數(shù)據(jù)速率條件下，粗纜的傳輸距離較細纜長。寬帶電纜的傳輸距離可達幾十千米。（4）抗干擾性同軸電纜的抗干擾性能強，原因是同軸電纜的外層網(wǎng)狀金屬導(dǎo)體對環(huán)境的電磁干擾和本身的電磁輻射起到了良好的屏蔽作用。,3.同軸電纜的主要應(yīng)用（1）視頻應(yīng)用閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV)，有線電視系統(tǒng)（CATV)，衛(wèi)星電視圖像信號的傳輸，目前主要使用75寬帶同軸電纜。（2）計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,2.1.2雙絞線電纜,雙絞線（TP）由兩根具有絕緣保護的銅導(dǎo)線組成，銅導(dǎo)線的直徑約為0.5mm,把兩根絕緣銅導(dǎo)線按一定的密度互相扭絞在一起形成一對線對，若干線對外面裹絕緣材料制成的保護外套形成雙絞電纜。每一根導(dǎo)線在導(dǎo)電傳輸中輻射出的電磁波會被另一根導(dǎo)線上輻射出的電磁波所抵消，從而減少信號輻射影響的程度。將一對或多對雙絞線安置在一個塑料護套中，便形成了雙絞線電纜。雙絞線電纜的每一對導(dǎo)線的電氣特性相同，故雙絞線電纜屬于平衡電纜。,2.1.3雙絞線電纜,1雙絞線電纜的分類雙絞線按其是否外加金屬網(wǎng)絲套的屏蔽層而區(qū)分為屏蔽雙絞線（ShieldedTwistedPair，STP）和非屏蔽雙絞線（UnshieldedTwistedPair，UTP）兩大類。,屏蔽雙絞線(STP)：STP外面由一層金屬材料包裹，以減小輻射，防止信息被竊聽，同時具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，它的穩(wěn)定性較高，但價格較高，安裝也比較復(fù)雜，某些特殊場合(如受電磁輻射嚴重、對傳輸質(zhì)量要求較高等)在布線中使用STP。,屏蔽雙絞線電纜STPFTP：總屏蔽，鋁箔總包屏蔽SFTP:鋁箔/金屬編織網(wǎng)雙層總包屏蔽STP：線對屏蔽，每對鋁箔加總體銅網(wǎng)總包(抗干擾性強、保密性好、施工要求高、價格貴）,2.1.3常用雙絞線電纜,五類4線對非屏蔽雙絞電纜的線芯規(guī)格是24AWG，直徑為0.02011英寸，即0.511毫米。2.五類4線對24AWG100屏蔽雙絞線五類4線對24AWG屏蔽雙絞電纜的銅線芯直徑為0.02011英寸，即0.511毫米，以氟化乙烯做絕緣材料，內(nèi)有一根24AWGTPC漏電線，傳輸頻率達100MHz。,UTP無金屬屏蔽材料，只有一層絕緣膠皮包裹，價格相對便宜，組網(wǎng)靈活。它的穩(wěn)定性較差，但它的優(yōu)勢就是價格便宜。一般情況下我們都采用非屏蔽雙絞線(UTP)。現(xiàn)在使用的UTP可分為3類、4類、五類和超五類、六類等。其中：3類UTP適應(yīng)了以太網(wǎng)(10Mbps)對傳輸介質(zhì)的要求，是早期網(wǎng)絡(luò)中重要的傳輸介質(zhì);4類UTP因標準的推出比3類晚，而傳輸性能與3類UTP相比并沒有提高多少，所以一般較少使用;五類UTP因價廉質(zhì)優(yōu)而成為快速以太網(wǎng)(100Mbps)的首選介質(zhì);超五類UTP的用武之地是千兆位以太網(wǎng)(1000Mbps)。,1）一類線：主要用于傳輸語音（一類標準主要用于八十年代初之前的電話線纜），不同于數(shù)據(jù)傳輸。2）二類線：傳輸頻率為1MHZ，用于語音傳輸和最高傳輸速率4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，常見于使用4MBPS規(guī)范令牌傳遞協(xié)議的舊的令牌網(wǎng)。3）三類線：指目前在ANSI和EIA/TIA568標準中指定的電纜，該電纜的傳輸頻率16MHz，用于語音傳輸及最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸主要用于10BASE-T。4）四類線：該類電纜的傳輸頻率為20MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率16Mbps的數(shù)據(jù)傳輸主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10BASE-T/100BASE-T。5）五類線：該類電纜增加了繞線密度，外套一種高質(zhì)量的絕緣材料，傳輸率為100MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于100BASE-T和10BASE-T網(wǎng)絡(luò)。這是最常用的以太網(wǎng)電纜.。,雙絞線常見的有3類線，5類線和超5類線，以及最新的6類線，前者線徑細而后者線徑粗.,6）超五類線：超5類具有衰減小，串擾少，并且具有更高的衰減與串擾的比值(ACR)和信噪比(StructuralReturnLoss)、更小的時延誤差，性能得到很大提高。超5類線主要用于千兆位以太網(wǎng)（1000Mbps）。7）六類線：該類電纜的傳輸頻率為1MHz250MHz，六類布線系統(tǒng)在200MHz時綜合衰減串擾比（PS-ACR）應(yīng)該有較大的余量，它提供2倍于超五類的帶寬。六類布線的傳輸性能遠遠高于超五類標準，最適用于傳輸速率高于1Gbps的應(yīng)用。六類與超五類的一個重要的不同點在于：改善了在串擾以及回波損耗方面的性能，對于新一代全雙工的高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言，優(yōu)良的回波損耗性能是極重要的。六類標準中取消了基本鏈路模型，布線標準采用星形的拓撲結(jié)構(gòu)，要求的布線距離為：永久鏈路的長度不能超過90m，信道長度不能超過100m。,2.1.2雙絞線電纜,4線對UTP用不同的顏色對來區(qū)分各線對，它們分別是：白綠-綠、白橙-橙、白藍-藍、白棕-棕。TIA/EIA布線標準中規(guī)定了兩種雙絞線的連接線序568A與568B。標準568A的線序排列是：白綠-，綠-，白橙-，藍-，白藍-，橙-，白棕-，棕-標準568B的線序排列是：白橙-，橙-，白綠-，藍-，白藍-，綠-，白棕-，棕-,非屏蔽雙絞電纜,部分UTP雙絞線資料三類2線對非屏蔽雙絞線五類4線對非屏蔽雙絞線五類4線對室外阻水非屏蔽雙絞線超五類(5e)4線對多股非屏蔽雙絞線超五類4線對非屏蔽雙絞線六類4線對非屏蔽雙絞線,2.1.2雙絞線電纜,大對數(shù)電纜而在一般的干線敷設(shè)中，由于用纜量較大，經(jīng)常使用大對數(shù)UTP電纜。大對數(shù)電纜中常見的有25線對、50線對和100線對電纜。(1)三類25對非屏蔽雙絞線適用于副主干線路，可傳輸25路視頻或其他信號；(2)三類50對非屏蔽雙絞線適用于設(shè)備間與設(shè)備間的主干連接，可傳輸50路視頻或其他信號；(3)三類100對非屏蔽雙絞線適用于副主干線系統(tǒng)及開放式辦公室，可傳輸100路視頻或其他信號;(4)五類25對非屏蔽雙絞線既適用于主干布線也適用于水平布線，可傳輸25路視頻或其他信號;,2.2光纜及其傳輸特性,光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，由直徑小于0.1mm的細玻璃絲做成。雖然比頭發(fā)絲還細，卻具有把光封閉在其中并沿軸向傳播的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)。光纖通信就是以光波為載頻，光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)的一種通信方式。,一、光纖的物理特性,1、光纖的結(jié)構(gòu)纖芯光信息的傳播通道，玻璃纖維，纖芯的折射率為n1,由高純度的sio2制成，并有少量的摻雜劑GeO2,以提高折射率。直徑：多模62.5/50um,單模810um包層與纖芯不能分離的玻璃纖維，包層的折射率為n2,由高純度的sio2制成，并有摻雜劑B2O3,以降低折射率。外徑125um,一、光纖的物理特性,涂覆層5-40微米的涂覆層，環(huán)氧樹脂或橡膠，增強纖芯機械強度和柔韌性。套塑層100um厚，保護套，尼龍、聚乙烯或塑料,光纖的結(jié)構(gòu)光纖是由石英玻璃制成的橫截面積很小的雙層同心圓柱。未經(jīng)涂覆和套塑時稱為裸光纖，由纖芯和包層組成，折射率高的中心部分叫做光纖芯，折射率低的外圍部分稱為包層。由于石英玻璃質(zhì)地脆，易斷裂，為了保護光纖表面，提高抗拉強度以及便于實用，通常都在其外面進行涂覆和套塑形成蒙皮，光纖切面如圖所示,典型的室內(nèi)光纖斷面,纖芯,包層,涂覆層,多模光纖剖面圖,2、光纖傳輸原理,1)相對折射率它描述了光在真空中傳輸速度與在介質(zhì)中的傳播速度之比：n=c/v1（c=30萬公里秒）例如，光纖纖芯的折射率約為.,包層的折射率略小。,2）反射定律和折射定律,光線照射在不同折射率物質(zhì)的分界面時，根據(jù)反射定律和折射定律：=”n1Sin=n2Sin,在光纖中n1n2，故n2；（2）入射角大于臨界角，即c,3）光纖的數(shù)值孔徑,3）光纖的數(shù)值孔徑,在空氣纖芯分界面上：n0=1n0Sin=n1Sin故Sin0=n1Sinc=n1cosc=（n1-n2)可見與全反射臨界角c對應(yīng)的入射臨界角0反映了光纖（n1、n2）的集光能力，凡是在0以內(nèi)的入射光即0都可以在光纖內(nèi)傳播。,光纖的數(shù)值孔徑,4、光在光纖中的傳輸模式,滿足0的不同角度的入射光在光纖內(nèi)會形成不同形態(tài)分布的能量場，稱為不同的傳輸模式。光纖的特征頻率：V=2a（n1-n2）其中為光波波長，a為纖芯半徑，a越大，光纖中的傳輸模式越多。,在光纖的數(shù)值孔徑角內(nèi)，以某一角度射入光纖端面，并能在光纖的纖芯包層界面上形成全反射的傳播光線就可稱為一個光的傳播模式。,每一個模式其總光路的長度S為：,5、色散現(xiàn)象,不同入射角（不同模式）的光在纖芯中反射的次數(shù)不同，在一定長度光纖中走過的光路不同，造成不同模數(shù)光波走出光纖端面的時間不同，輸出光功率的波形產(chǎn)生畸變，這種現(xiàn)象稱為色散現(xiàn)象。雖然增大n1與n2的差可以增大進入光纖的光功率，但模式的增多加重了色散，降低了帶寬。,光纖的分類,1按照制造光纖所用的材料分類石英系光纖、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五種。目前通信中普遍使用的是石英系光纖。2按光在光纖中的傳輸模式分類（1）單模光纖（SingleModeFiber，SMF）單模(SM)光纖內(nèi)光以單一路徑（模式）傳輸，玻璃芯很細，纖芯直徑為8.3m(微米)，包層外直徑125m(微米)，只能傳一種模式的光。模間色散很小，適用于遠程通訊。（2）多模光纖（MultiModeFiber，MMF）多模(MM)光纖內(nèi)光以多路徑（模式）傳輸。玻璃芯較粗，纖芯直徑為5062.5m，包層外直徑125m，可傳多種模式的光。模間色散較大，傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。,光纖的分類,按折射率分布情況分類（1）階躍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一包層交界面上不斷產(chǎn)生全反射而前進。這種光纖纖芯的折射率是均勻的，包層的折射率稍低一些。光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的，只有一個臺階，簡稱階躍光纖。模間色散高，傳輸頻帶不寬，傳輸速率不能太高，用于通信不夠理想，只適用于短途低速通訊。（2）漸變型光纖光纖中心芯到玻璃包層的折射率逐漸變小，使高次模的光按正弦形式傳播，減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但成本較高，現(xiàn)在的多模光纖多為漸變型光纖。,二、光纖的分類,多模光纖突變型（2a=62.5m,2b=125m,帶寬幾十兆赫)漸變型(2a=62.5m,2b=125m,帶寬千兆赫)單模光纖(2a=810m,2b=125m,帶寬幾十千兆赫),三、光纖的傳輸特性,衰減物理因素：吸收損耗、散射損耗（多模光纖低損耗窗口波長=0.85m=1.3m時損耗最低，單模光纖低損耗窗口：=1.55m=1.31m時）施工因素：帶寬多模光纖-10MHZ1000MHZ單模光纖-100GHZ,2.2.3常用光纜,1光纜的分類（1）根據(jù)光纖分類按光纖的傳輸性能、距離和用途可分為用戶光纜、市話光纜、長途光纜和海纜；按光纖的種類可分為多模光纜和單模光纜；按光纖的套塑方法可分為緊套光纜、松套光纜和帶狀光纜。（2）根據(jù)光纜結(jié)構(gòu)分類加強件光纜、分散加強件光纜和護層加強件光纜；按護層材料可分為普通光纜、阻燃光纜和防蟻光纜；扁平結(jié)構(gòu)的入戶光纜、高密度帶狀光纜、層絞式光纜和鎧裝光纜。（3）根據(jù)光纜的敷設(shè)方式分類分為室內(nèi)光纜、架空光纜、直埋光纜、管道光纜和水底光纜。,2.2.4常用光纜,2通信光纜常用分類方法（1）野外光纜：用于室外直埋、管道、槽道、隧道、架空及水下敷設(shè)的光纜。（2）軟光纜：具有優(yōu)良的曲繞性能的可移動光纜。（3）室內(nèi)光纜：用于室內(nèi)布放的光纜。（4）設(shè)備內(nèi)光纜：用于設(shè)備內(nèi)布放的光纜。（5）海底光纜：用于跨越海洋敷設(shè)的光纜。（6）特種光纜：用作特殊用途的光纜。,12芯建筑物光纜,室外常用束管式光纜,綜合布線常用室外光纜的纜芯其物理結(jié)構(gòu)截面如圖所示：,2.3連接硬件,在綜合布線系統(tǒng)中，各種不同的設(shè)備要使用不同的配線材料，而連接這些不同配線材料的器件我們統(tǒng)稱為連接硬件。,2.3.1電纜連接硬件,細纜的連接硬件是BNC“桶”形接頭與“T”型接頭；雙絞線電纜的連接硬件主要是RJ接頭。,2.3.1電纜連接硬件,RJ-45接頭RJ-45接頭是一種只能沿固定方向插入并自動防止脫落的塑料接頭，也稱“水晶頭”，專業(yè)術(shù)語為RJ-45連接器。,信息插頭（RJ45）放置于工作區(qū)、終端設(shè)備的連接點,有8個小鍍金片的一端向上,2.3.1電纜連接硬件,3RJ-45接頭護套RJ-45接頭護套用于標記線纜，保護水晶頭與線纜的連接。,2.3.1電纜連接硬件,4信息模塊信息模塊安裝在信息插座中，利用卡位來實現(xiàn)固定，通過它使配線子系統(tǒng)與工作區(qū)的設(shè)備終端電纜連接起來。信息模塊按所連接的電纜來分類，可分為五類、超五類和六類屏蔽/非屏蔽模塊；按傳輸信息的種類可分為數(shù)據(jù)模塊和語音模塊。,2.3.1電纜連接硬件,德邁特超5類RJ45非屏蔽信息模塊:符合ANSI/TIA/EIA568B要求；安全標準滿足UL1863規(guī)范；相容T568A和T568B線序；能卡接22AWG24AWG規(guī)格芯線；鎖扣靈活，易于模組嵌入面板和從面板上拆卸；RJ45連接器符合FCC68部分、F子部分及IEC-60603-7規(guī)范；750次以上插撥周期。額定電流為1.5安培；絕緣電阻最小10兆歐姆；接觸電阻2毫歐姆；適用溫度范圍為-4070。,2.3.2光纜連接硬件,1對光纜連接硬件的要求在機械操作和光學(xué)特性方面的要求，如表2-15所示。2.光纖連接部件光纖連接部件由兩個插針和一個耦合管三個部分組成一連接體，在連接體內(nèi)兩個光纖的端面精密地對接起來，使發(fā)射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去。連接體的插針部分就是光纖連接器，耦合管部分是光纖耦合器。,2.3.2光纜連接硬件,3FC型光纖連接器FC(FerruleConnector)連接器最早由日本NTT研制，其外部加強方式采用金屬套，緊固方式為螺絲扣，采用旋轉(zhuǎn)插入方法，是一種帶定位鍵、接觸型、有抗拉或抗扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的連接器。,2.3.2光纜連接硬件,4ST光纖連接器ST是英文StraightTrip（直接連接）的縮寫。ST光纖連接器由一對經(jīng)精密模式壓成形的圓錐形的圓筒插頭和一個內(nèi)裝有塑料套筒的耦合組件組成，插頭可連接光纖到設(shè)備。代表產(chǎn)品是美國貝爾實驗室開發(fā)研制的STII型光纖連接器。,2.3.2光纜連接硬件,5SC光纖連接器SC是SquareConnector的縮寫，由日本的NTT公司研制。其外殼為矩型玻璃纖維塑料件；插針由精密陶瓷制成，耦合管為金屬開縫套管，尺寸與FC型相同；插入方法是“推入/推出”方式；緊固方式采用插拔銷閂式；是帶定位鍵、接觸型，有抗拉和抗扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的一種連接器。,2.3.2光纜連接硬件,6MT-RJ光纖連接器（1）MT-RJ光纖連接器MT-RJ光纖連接器來源于NTT公司開發(fā)的MT連接器，其外殼和鎖緊機構(gòu)類似RJ，通過小型套管兩側(cè)的導(dǎo)向銷對準光纖，為便于與光接收機/發(fā)射機相連，連接器端面光纖為雙芯（間隔0.75mm）排列設(shè)計，主要用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呙芏裙膺B接。（2）MT-RJ光纖耦合器MT-RJ光纖耦合器用來為MT-RJ光纖連接器提供緊密連接的場所，一端插入連接器公頭