第二章 传输介质和接续设备

第2章传输介质和接续设备主要教学内容：1学时讲解2学时实验2.1双绞线2.2同轴电缆2.3光纤2.4配线架2.5跳线教学目标：掌握：常用电缆及其连接件的结构和特性，以及这些传输介质的基本连接方法了解：各种配线架和跳线概述综合布线系统采用的主要布线材料、部件按其外形、作用和特点可粗略分为传输介质和接续设备两大类。传输介质是网络连接设备的中间介质，也是信号的传输媒体。常用的传输介质可分为有线传输介质和无线传输介质。有线传输介质包括：同轴电缆、双绞线、光缆等。无线传输介质包括：卫星、无线电波、红外线等。一类是传输介质的物理特性，如导体的金属材料、强度等，物理特性在出厂时已经确定。另一类是传输介质的电气特性，这些特性是最重要的。接续设备是综合布线系统中各种连接硬件的统称，它指用于端接和支持电缆的所有布线部件，不仅包括各种连接器，也包括各种连接模块、配线盘、通信架以及配线管理组件等概述接续设备的几种常见分类方式：（1）按连接硬件在综合布线系统中的线路段落：1）终端连接硬件：如总配线架（箱、柜），终端安装的分线设备（如电缆分线盒、光纤分线盒等）和各种信息插座。2）中间连接硬件：如中间配线架（盘）和中间分线设备等。（2）按使用功能分：1）配线设备：如配线架（箱、柜）等，2）交接设备：如配线盘（交接间的交接设备）和无外设置的交接箱等3）分线设备：如电缆分线盒、光纤分线盒和各种信息插座等（3）按设备结构：架式和柜式（箱式、盒式）（4）按安装方式：壁挂和落地，信息插座有明装和暗装，且有墙上、地板和桌面2.1双绞线双绞线的结构：双绞线(TwistedPair，TP)是一种在综合布线系统工程中最常用的传输介质。所谓双绞线，就是把两条相互绝缘的铜导线按照一定的方向顺时针或逆时针拧在一起，形状就像一根麻花，故名双绞线。双绞线分为3层，内层的铜导线遵循AWG标准(美国线规尺寸标准，规定了导体的直径)，外层的绝缘层一般由PVC(聚乙烯化合物的氧化物)制成，另外在电缆的最外层还有一层塑料护套，用于保护电缆。图2.1即为双绞线的结构示意图。2.1双绞线图2.1双绞线的结构2.1双绞线按AWG，双绞线的线芯大小有22、24和26等规格，常用5类和超5类非屏蔽双绞线是24AWG，直径约为0.51mm，加上绝缘层的铜导线直径约为0.92mm。典型的加上塑料外部护套的超5类非屏蔽双绞线电缆直径约为5.3mm。双绞线电缆的外部护套上每隔两英尺会印刷上一些标识。包括双绞线类型、NEC/UL防火测试和级别、CSA防火测试、长度标志、生产日期、双绞线的生产商和产品号码等信息。例：AVAYA-CSYSTEIMAX1061C+4/24AWGCMVERIFIED-ULCAT5E31086FEET09745.0METERS”线对颜色色标缩写线对1白—蓝蓝W—BLBL线对2白—橙橙W—OO线对3白—绿绿W—GG线对4白—棕棕W—BRBR线对颜色编码双绞线的种类与型号按结构分为非屏蔽双绞线电缆和屏蔽双绞线按性能分为1类、2类、3类、4类、5类、5e类、6类、7类双绞线电缆按特性阻抗划分为100欧姆、120欧姆及150欧姆等几种。常用的是100欧姆的双绞线电缆按对数分为1对、2对、4对双绞线电缆，25对、50对、100对的大对数双绞线非屏蔽双绞线（UTP）可用于语音、低速数据、高速数据、音频和呼叫系统，以及楼宇自动控制系统，并可同时用于干线子系统和水平子系统。24AWG电缆特征阻抗100欧姆优点：没有屏蔽层，直径小，较具灵活性，容易安装。缺点：抗外界电磁干扰的能力差，安全性差非屏蔽双绞线（UTP）常用的双绞线电缆封装有4对双绞线，其它还有25对、50对和100对等大对数的双绞线电缆，常见UTP电缆型号：1类双绞线-CAT12类双绞线-CAT23类双绞线-CAT34类双绞线-CAT45类双绞线-CAT5超5类双绞线-CAT5e6类双绞线-CAT67类双绞线-CAT7常见UTP电缆型号：1类双绞线-CAT1缆线最高频率带宽是750KHz，用于报警系统，或只适用于语音系统。2类双绞线-CAT2缆线最高频率带宽是1MHz，用于语音、EIA-2323类双绞线-CAT3该电缆的频率带宽最高为16MHz，主要应用于语音、10Mbps的以太网和4Mbps令牌环，最大网段长为100m，采用RJ形式的连接器，目前已淡出市场。常见UTP电缆型号：4类双绞线-CAT4缆线最高频率带宽为20MHz，最高数据传输速率为20Mbps，主要应用于语音、10Mbps的以太网和16Mbps令牌环，最大网段长为100m，采用RJ形式的连接器，未被广泛采用。5类双绞线-CAT5该类电缆增加了绕线密度，外套为高质量的绝缘材料。在双绞线电缆内，不同线对具有不同的绞距长度。一般地说，4对双绞线绞距周期在38.1mm长度内，按逆时针方向扭绞，一对线对的扭绞长度在12.7mm以内。缆线最高频率带宽为100MHz，主要应用于语音、100Mbps的快速以太网，最大网段长为100m，采用RJ形式的连接器。常见UTP电缆型号：超5类双绞线-CAT5e超5类双绞线是增强型的5类双绞线，缆线最高频率带宽为100MHz，与CAT5类相比，更好地支持1000Mbps的传输，主流产品。比起普通5类双绞线，超5类系统在100MHz的频率下运行时，可提供8dB近端串扰的余量，用户的设备受到的干扰只有普通5类线系统的1/4，使系统具有更强的独立性和可靠性。近端串扰、串扰总和、衰减和RL这4个参数是超5类线缆非常重要的参数。常见UTP电缆型号：6类双绞线-CAT6性能超过CAT5e，缆线频率带宽为250MHz以上，6类电缆的绞距比超5类更密，线对间的相互影响更小，从而提高了串扰的性能。两种结构常见UTP电缆型号：6类双绞线-CAT6两种结构大对数电缆大对数电缆，即大对数干线电缆。大对数电缆一般为25线对（或更多）成束的电缆结构，在外观上看，为直径更大的单根电缆。它也同样采用颜色编码进行管理，每个线对束都有不同的颜色编码，同一束内的每个线对又有不同的颜色编码。屏蔽双绞线作用：在双绞线电缆中增加屏蔽层就是为了提高电缆的物理性能和电气性能，减少电缆信号传输中的电磁干扰。该屏蔽层能将噪声转变成直流电。屏蔽层上的噪声电流与双绞线上的噪声电流相反，因而两者可相互抵消。电缆屏蔽层的设计有如下几种形式：–屏蔽整个电缆–屏蔽电缆中的线对–屏蔽电缆中的单根导线电缆屏蔽层由金属箔、金属丝或金属网几种材料构成屏蔽双绞线屏蔽双绞线电缆有STP和ScTP（FTP）两类，STP又分为STP电缆和STP-A电缆两种STP屏蔽整个电缆及各线对FTP只屏蔽整个电缆双绞线连接件双绞线的主要连接件有配线架、信息插座和接插软线（跳接线），工作区采用信息插座（信息模块/RJ连接头）形式连接。在配线间，双绞线电缆端接至配线架，再用跳接线连接双绞线和终端设备或网络设备连接时所用的连接器称为RJ-45信息模块，它由RJ-45信息模块插座和RJ-45水晶头（插头）组成。RJ-45信息模块插座一般用于工作区水平电缆的端接，通常与跳线进行有效连接它的主要应用场合：端接到不同的面板，安装到表明安装盒，安装到模块化配线架中目前信息模块一般要满足5类或超5类传输标准要求，适用于宽带终端连接信息模块/RJ连接头综合布线中，信息模块/RJ连接头的结构采用八线位结构的连接器，用“8P8C”表示，用于4对8芯水平电缆（数据和语音）的端接信息模块/RJ连接头与双绞线端接有T568A或T568B两种结构T568A：白—绿、绿、白—橙、蓝、白—蓝、橙、白—棕、棕。T568B：白—橙、橙、白—绿、蓝、白—蓝、绿、白—棕、棕在同一个工程中，只能采用一种连接标准信息模块/RJ连接头RJ45连接头信息模块信息模块打线模块免打线模块信息模块屏蔽模块桌面模块桌面模块2.2同轴电缆同轴电缆其组成由里往外依次是铜芯、塑胶绝缘层、金属网状屏蔽网和塑料护套而组成，铜芯与网状导体同轴，故名同轴电缆。这种结构的金属屏蔽网可防止中心导体向外辐射电磁场，也可用来防止外界电磁场干扰中心导体的信号。同轴电缆的种类同轴电缆可分为两种基本类型:基带同轴电缆和宽带同轴电缆。常用的同轴电缆有下述几种：1，RG-8和RG-11，阻抗为50欧姆，通常用来实现粗缆以太网。2，RG-58，阻抗为50欧姆常用来实现细缆以太网。3RG-59，通常用来实现电视传输，其阻抗为７５欧姆，也可用于宽带数据网络。同轴电缆的种类1．基带同轴电缆基带同轴电缆易于连接，数据信号可以直接加载到电缆上，阻抗特性均匀，电磁干扰屏蔽性很好，误码率低，适用于各种局域网络。2．宽带同轴电缆使用有线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。“宽带”这个词来源于电话业，指比4kHz宽的频带。同轴电缆的网络布线系统在计算机网络布线系统中，对同轴电缆的粗缆和细缆有三种不同的构造方式，即细缆结构、粗缆结构和粗/细缆混合结构。1．细缆结构细缆网络结构示意图如图2.5所示。硬件配置网络接口适配器BNC接口的以太网卡BNCT型连接器电缆系统包括：-细缆（RG-58A/U），直径为5mm，特征阻抗为50欧的细同轴电缆；-BNC连接器插头，安装在细缆段的两端；-BNC桶型连接器，用于连接两段细缆；-BNC终端匹配器，BNC50欧的终端匹配器安装在干线段的两端。-中继器细缆结构细缆结构的主要技术参数如下：-最大的干线电缆长度：185m；-每个以太网中最多可用4个中继器，连接五段干线。-最大网络干线电缆长度：925m；-每条干线段支持的最大结点数：30；-BNCT型连接器之间的最小距离：0.5m。细缆结构主要特点。具有容易安装、造价较低、抗干扰能力强、维护和扩展较困难、电缆系统的断点故障较多，影响网络系统的可靠性的粗缆结构网络接口适配器：网络中每个结点需要一块提供AUI接口的以太网卡收发器（transceiver）收发器电缆：用于连接结点和外部收发器，通常称为AUI电缆电缆系统：用于连接粗缆以太网的电缆系统。包括：–粗缆（RG-11A/U）：直径为10mm，特征阻抗为50Ω的粗同轴电缆，每隔2.5m有一个标记；–N系列连接器插头：安装在粗缆段的两端；–N系列桶型连接器：用于连接两段粗缆；–N系列终端匹配器：–中继器：粗缆结构硬件粗缆结构的主要技术参数最大干线段长度：500m；中继器：对于使用粗缆的以太网，每个干线段的长度不超过500m，可用中继器连接两个干线来扩充主干电缆的长度，每个以太网中最多可以使用4个中继器，连接5段干线电缆。最大网络干线电缆长度：2500m；每条干线支持的最大结点数：100；收发器之间最小距离：2.5m。2.3光纤光纤的结构和特点光纤就是光导纤维，是一种传输光束的细而柔韧的媒质。光导纤维电缆是由一捆光导纤维组成，称为光缆。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。光纤通常是圆柱形的，由三部分组成：光纤芯、包层(保护层)和护套，如图所示。图光纤刨面结构示意图典型的光纤结构如所示：自内向外为纤芯、包层及涂覆层。纤芯包层涂覆层光纤优点较宽的频带电磁绝缘性能好。衰减较小，在较大范围内基本上是一个常数值。需要增设光中继器的间隔距离较大。重量轻，体积小，适用的环境温度范围宽，使用寿命长光纤通讯不带电，使用安全，可用于易燃，易爆场所抗化学腐蚀能力强，适用于一些特殊环境下的布线光纤也有质地脆，机械强度低；切断和连接中技术要求较高等缺点，这些缺点也限制了目前光纤的普及。光纤通信及其优点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。优点：传输速率高频带宽传输损耗小传输距离远抗电磁干扰能力强误码率低保密性好不易被窃取或截取数据光纤的分类从构成光纤的材料分–玻璃光纤：计算机通信中常用–胶套硅光纤–塑料光纤按信号传输方式分类–单模光纤：适用于大容量、长距离的光纤通信。激光为光源–多模光纤：发光二极管LED为光源按折射率分类对于多模光纤，根据其折射率的变化可以分为突变型光纤和渐变型光纤。单模光纤和