网络介质与布线.ppt

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1、1,第4章 网络介质与布线,2,4.1 网络介质类型,4.1.1 双绞线双绞线（Twisted PairWire）是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。,3,4.1.1 双绞线,EIA/TIA为双绞线电缆定义了5种不同质量的型号。计算机网络综合布线使用3、4、5类双绞线电缆。这5种型号如下：第1类：主要用于语音传输（1类标准主要用于20世纪80年代初之前的电话线缆），不用于数据传输。第2类：传输频率为1MHz，用于语音传输和最高传输速

2、率为4Mb/s的数据传输，常见于使用4Mb/s规范令牌传递协议的旧的令牌网。,4,4.1.1 双绞线,第3类：指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆。该电缆的传输频率为16MHz，用于语音传输及最高传输速率为10Mb/s的数据传输，主要用于10Base-T。第4类：该类电缆的传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率为16Mb/s的数据传输，主要用于基于令牌的局域网和10Base-T/100Base-T。第5类：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输频率为100MHz，用于语音传输和最高传输速率为100Mb/s的数据传输，主要用于100Base-T和10B

3、ase-T网络，这是最常用的以太网电缆。,5,4.1.1 双绞线,性能指标 衰减 近端串扰 直流电阻 特征阻抗 衰减串扰比（ACR）电缆特性,6,4.1.1 双绞线,测试数据 超5类布线系统,7,4.1.1 双绞线,网线制作步骤（1）利用斜口钳剪下所需要的双绞线长度，至少0.6m，最多不超过100m。然后再利用双绞线剥线器将双绞线的外皮除去2cm3cm。,8,4.1.1 双绞线,（2）剥线完成后的双绞线电缆。（3）将裸露的双绞线中的橙色对线拨向自己的前方，棕色对线拨向自己的方向，绿色对线剥向左方，蓝色对线剥向右方。,9,4.1.1 双绞线,（4）将绿色对线与蓝色对线放在中间位置，而橙色对线与棕

4、色对线保持不动，即放在靠外的位置。,线相对位置由左至右分别为橙、绿、蓝、棕 左一：橙 左二：绿 左三：蓝 左四：棕,10,4.1.1 双绞线,（）小心地剥开每一对线，因为我们是遵循EIA/TIA 568B的标准来制作接头，所以线对颜色是有一定顺序的。,左起：白橙/橙/白绿/蓝/白蓝/绿/白棕/棕,11,4.1.1 双绞线,将裸露出的双绞线用剪刀或斜口钳剪下只剩约14mm的长度，最后再将双绞线的每一根线依序放入RJ-45接头的引脚内。,12,4.1.1 双绞线,（）确定双绞线的每根线已经正确放置之后，就可以用RJ-45压线钳压接RJ-45接头。（）制作另一端的RJ-45接头。如果直接接入集线器的

5、普通10兆接口（非Uplink口），需要使用交叉线，具体的顺序是：白绿/绿/白橙/蓝/白蓝/橙/白棕/棕。,13,4.1.2 同轴电缆,同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料。这层绝缘材料用密织的网状导体环绕，网外又覆盖一层保护性材料。同轴电缆分类：基带同轴电缆：50W电缆，用于数字传输，由于多用于基带传输宽带同轴电缆：75W电缆，用于模拟传输。这种区别是由历史原因，而不是技术原因或生产厂家造成的。,14,4.1.2 同轴电缆,两种类型的宽带系统：双缆系统和单缆系统。（1）双缆系统。双缆系统有两条并排铺设的完全相同的电缆。（2）单缆系统。在每根电缆上为内、外通信分配不同的频段。,15,4.1.

6、2 同轴电缆,1同轴电缆网络 同轴电缆网络一般可分为3类。（1）主干网。（2）次主干网。（3）线缆。接口的安装方法,16,4.1.2 同轴电缆,2参数指标（1）主要电气参数。1）同轴电缆的特征阻抗 2）同轴电缆的衰减 3）同轴电缆的传输速度 4）同轴电缆直流回路电阻,17,4.1.2 同轴电缆,（2）同轴电缆的物理参数 1）导体或屏蔽层的开路情况 2）导体和屏蔽层之间的短路情况 3）导体接地情况 4）在各屏蔽接头之间的短路情况,18,4.1.2 同轴电缆,3规格型号 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。基带常用的同轴电缆，屏蔽层是用铜做成的网状的，特征阻抗为50（如RG-8

7、、RG-58等）宽带同轴电缆常用的屏蔽层通常是用铝冲压成的，特征阻抗为75（如RG-59等）。,19,4.1.2 同轴电缆,粗同轴电缆与细同轴电缆是指同轴电缆的直径大还是小。粗缆适用于比较大型的局部网络，它的标准距离长、可靠性高。细缆安装则比较简单，造价低。无论是粗缆还是细缆均为总线拓扑结构。,20,4.1.2 同轴电缆,最常用的同轴电缆有下列几种：RG-8或RG-11；50W；RG-58；50W；RG-59；75W；RG-62；93W。计算机网络一般选用RG-8以太网粗缆和RG-58以太网细缆。RG-59用于电视系统。RG-62 用于ARCnet网络和IBM3270网络。,21,4.1.2

8、同轴电缆,4布线结构 3种构造方式：（1）细缆结构。（2）粗缆结构。（3）粗/细缆混合结构。,22,4.1.2 同轴电缆,（1）细缆结构。,23,4.1.2 同轴电缆,1）硬件配置。建立细缆以太网需要系列硬件设备：网络接口适配器；BNC-T型连接器。连接细缆以太网的电缆系统：细缆（RG-58 A/U）；BNC连接器插头；BNC桶型连接器；BNC终端匹配器；中继器。,24,4.1.2 同轴电缆,2）技术参数。最大的干线段长度：185m 最大网络干线电缆长度：925m每条干线段支持的最大节点数：30BNC-T型连接器之间的最小距离：0.5m,25,4.1.2 同轴电缆,3）特点。容易安装。造价较低

9、。网络抗干扰能力强。网络维护和扩展比较困难。电缆系统的断点较多，影响网络系统的可靠性。,26,4.1.2 同轴电缆,（2）粗缆结构。,27,4.1.2 同轴电缆,1）硬件配置。粗缆以太网需要一系列硬件设备：网络接口适配器；收发器（Transceiver）；收发器电缆；电缆系统；粗缆（RG-11 A/U）；N-系列连接器插头；N-系列桶型连接器；N-系列终端匹配器；中继器。,28,4.1.2 同轴电缆,2）技术参数。最大干线段长度：500m。最大网络干线电缆长度：2500m。每条干线段支持的最大节点数：100。收发器之间最小距离：2.5m。收发器电缆的最大长度：50m。,29,4.1.2 同轴电

10、缆,3）特点。具有较高的可靠性，网络抗干扰能力强。具有较大的地理覆盖范围，最长距离可达2500m。网络安装、维护和扩展比较困难。造价高。,30,4.1.2 同轴电缆,（3）粗/细缆混合结构。1）硬件配置。N-系列插口到BNC插口连接器。N-系列插头到BNC插口连接器。2）技术参数。最大的干线长度：大于185m，小于500m。最大网络干线电缆长度：大于925m，小于2500m。,31,4.1.2 同轴电缆,3）特点。造价合理。网络抗干扰能力强。系统复杂。网络维护和扩展比较困难。增加了电缆系统的断点数，影响网络的可靠性。,32,4.2 光纤和光缆通信基本知识,4.2.1 概述光纤呈圆柱形，由纤芯、

11、包层与涂层3部分组成。,涂层,涂层 n2,纤芯 n1,包层 n2,涂层,33,4.2.2 光信号在光纤内的传输原理,为了保证光信号在光纤中能进行远距离传输，一定要使光信号在光纤中反复进行全反射，才能保证衰减最小，色散最小，到达远端。实现全反射的两个条件为：（1）一定要使光纤纤芯的折射率n1大于光纤包层的折射率n2。（2）进入光纤的光线向纤芯包层界面入射时，入射角应大于临界角c,34,4.2.3 光纤的种类,1按传播模式分类（1）多模光纤。（2）单模光纤。2按工作波长分类短波长光纤。长波长光纤。,35,4.2.3 光纤的种类,3按套塑类型分类按套塑类型可分为紧套光纤与松套光纤等。4按CCITT建

12、议分类（1）G.652光纤。（2）G.653光纤（3）G.655光纤。5掺铒光纤 6保偏光纤和色散补偿光纤,36,4.2.4 光纤的特性参数,光纤的特性参数可以分为3类：几何特性参数、光学特性参数与传输特性参数。包括：衰耗系数（即衰减）、色散、非线性特性等。1衰耗系数（衰减）衰耗系数是多模光纤和单模光纤最重要的特性参数之一，在很大程度上决定了多模和单模光纤通信的中继距离。,37,4.2.4 光纤的特性参数,衰耗系数的定义为：每公里光纤对光信号功率的衰减值。其表达式为：，单位为dB/km其中：Pi为输入光功率值（W）PO为输出光功率值（W）,38,4.2.4 光纤的特性参数,2色散当一个光脉冲从

13、光纤中输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，甚至有了明显的失真，这说明光纤对光脉冲有展宽的作用，即光纤存在色散。这主要是光脉冲的前端和后端在光纤中传输的距离不一致，导致脉冲变宽。光纤的色散可以分为3部分，即模式色散、材料色散和波导色散。,39,4.2.4 光纤的特性参数,3带宽Bc、数值孔径NA、模场直径d和截止波长c等概念。（1）带宽主要用带宽系数Bc表示。（2）数值孔径NA。在前面已对数值孔径进行了描述，数值孔径是多模光纤的重要参数，。（3）模场直径d。模场直径（Mode Field Diameter，MFD），用来表征在单模光纤的纤芯区域基模光的分布状态。（4）截止波

14、长c。截止波长的含义就是能使光纤实现单模传输的最小工作光波波长,40,4.2.4 光纤的特性参数,4光纤传输的非线性效应光纤中的非线性效应包括：散射效应（受激布里渊散射SBS和受激拉曼散射SRS等）；与克尔效应相关的影响，即与折射率密切相关（自相位调制SPM、交叉相位调制XPM、四波混频效应FWM），其中四波混频、交叉相位调制对系统影响严重。,41,4.2.5 光纤传感技术介绍,光纤传感器是20世纪70年代中期发展起来的一门新技术，是伴随着光纤及光通信技术发展而逐步形成的。分类：功能型传感器和非功能型传感器。1光波强度调制技术2光波相位调制技术,42,4.2.6 接收与发送模块介绍,1发送模块

15、介绍发送模块主要是指发送电信号调制部分和激光器光源部分。发光器件主要有3类：发光管（LED）、FP激光器、DFB激光器。（1）发光管。特点：输出光功率低、发散角大、光谱宽、调制速率低、价格低廉，适合于短距离通信。,43,4.2.6 接收与发送模块介绍,（2）FP激光器。特点；输出光功率大、发散角较小、光谱较窄、调制速率高，适合于较长距离通信。（3）DFB激光器。特点：输出光功率大、发散角较小、光谱极窄、调制速率高，适合于长距离通信。,44,4.2.6 接收与发送模块介绍,（4）各种激光器的性能参数指标。1）发光管。发光管有以下性能参数：工作波长、-3dB光谱宽度、输出光功率、最高调制速率。2）

16、FP激光器。FP激光器有以下性能参数：工作波长：激光器发出光谱的中心波长。光谱宽度：多纵模激光器的均方根谱宽。门限值电流：当器件的工作电流超过门限值电流时激光器发出相干性很好的激光。输出光功率：激光器输出端口发出的光功率。,45,4.2.6 接收与发送模块介绍,3）DFB激光器。DFB激光器有以下性能参数：工作波长：激光器发出光谱的中心波长。边模抑制比：激光器工作主模与最大边模的功率比。-20dB光谱宽度：由激光器输出光谱的最高点降低20dB处的光谱宽度。门限值电流：当器件的工作电流超过阈值电流时激光器发出相干性很好的激光。输出光功率：激光器输出端口发出的光功率。（5）激光器调制方式。,46,

17、4.2.6 接收与发送模块介绍,2光接收模块光接收模块主要是把接收到的光信号转换成电信号的模块，其主要部分是光电探测器，光纤通信系统中使用两类光电探测器，即光电二极（PIN）管和雪崩光电二极管（APD）。（1）PIN探测器。（2）APD探测器。,47,4.2.6 接收与发送模块介绍,（3）光探测器的性能参数。PIN管探测器性能参数：响应光谱范围：光电二极管能检测到的光谱范围。暗电流：光电二极管在没有光输入时产生的漏电流。响应度：即光电转换的效率，是光电流与输入的光功率之比。,48,4.2.6 接收与发送模块介绍,（4）APD探测器性能主要参数。工作波长：APD探测器能检测的波长范围。量子效率：

18、激发出的电子数与输入的光子数之比。暗电流：APD探测器在没有输入光功率时产生的漏电流。倍增因子：光电子的倍增倍数。过剩噪声指数：反映噪声的大小。,49,4.2.6 接收与发送模块介绍,3各种光电器件的应用场合（1）FP激光器的应用。由于受1310nm通信窗口的光缆衰耗和1550nm通信窗口的光缆色散限制，此类激光器用于传输距离小于50km的场合。主要是1310nm的工作波长。,50,4.2.6 接收与发送模块介绍,（2）DFB激光器的应用。这类激光器具有光谱窄特性，在1550nm低衰耗特性窗口受色散限制的距离为70km120km，由于目前激光器制造工艺正在不断发展，此类激光器受色散限制的距离有

19、可能达到170km200km。此类激光器与光放大器配合使用目前能实现120km以内的无中继传输。,51,4.2.6 接收与发送模块介绍,（3）EA-DFB激光器应用。EA-DFB激光器不直接对激光器进行调制，使激光器的啁秋效应大大降低，此类激光器受色散限制的距离为300km1000km。此类激光器与光放大器结合使用，能实现200km无中继传输，300km1000km无电中继传输。,52,4.2.6 接收与发送模块介绍,（4）PIN探测器。PIN探测器由于没有倍增效应，其响应度较小，主要用于155/622Mb/s系统。（5）APD探测器。APD探测器具有倍增效应和较高的效应速度，用于2.5Gb/

20、s设备上。,53,4.2.6 接收与发送模块介绍,4使用中需要注意的问题（1）防静电。（2）注意避免折断尾纤。（3）注意清洁光纤连接器。,54,4.3 综合布线系统设计要领,4.3.1 总体规划采取“总体规划，分布实施，水平布线尽量一步到位”的原则。4.3.2 系统设计 1设计目标,55,4.3.2 系统设计,综合布线系统的设计要考虑未来的发展，确定其发展目标：（1）符合当前和长远的信息传输要求。（2）布线系统设计遵从国际标准（ISO/CEI11801）。（3）布线系统采用国际标准建议的星型拓扑结构。（4）考虑计算机网络的速度向100Mb/s，网络主干信息传输向1000Mb/s发展的需要。（5

21、）布线系统的信息出口采用国际标准的RJ-45插座。（6）布线系统符合综合业务数据网的要求。（7）布线系统要立足开放原则。,56,4.3.2 系统设计,2布线的规范综合布线系统所达到的传输性能通过具体参数来进行规范，这就是EIA/TIA 568A标准和ISO/IEC 11801标准。（1）标准规范了布线系统设计要求。1）系统设计所选择的传输介质必需符合标准规定，但两个标准对传输介质的适用范围的定义有所区别。2）系统的端接配件与所选择的传输介质必需匹配，同时接口必需一致。,57,4.3.2 系统设计,（2）接口的定义和要求。1）ISO11801标准指出3类双绞线不能与其类型不相符的端接类型相连结，

22、以避免造成阻抗不匹配。2）ISO11801标准强调屏蔽系统的优点而EIA/TIA568A标准则没有。3）在光纤传输方面，ISO11801推荐SC接口优先于ST接口。,58,4.3.2 系统设计,3系统组成楼宇综合布线系统，通常包括以下7个子系统：（1）工作区子系统。（2）水平布线子系统。（3）垂直干线子系统。,59,4.3.2 系统设计,（4）布线柜子系统。（5）设备间子系统。（6）建筑群室外连接子系统。（7）管理子系统。,60,4.3.2 系统设计,4综合布线系统的实施智能化建筑是由智能化建筑环境内系统集成中心利用综合布线系统连接和控制“3A”系统组成的。3A即楼宇自动化Building A

23、utomation、办公自动化Office Automation、通信自动化Communication Automation,61,4.3.2 系统设计,设计与实现一个合理综合布线系统一般有6个步骤：（1）获取建筑物平面图。（2）分析用户需求。（3）系统结构设计。（4）布线路由设计。（5）绘制布线施工图。（6）编制布线用料清单。,62,4.3.2 系统设计,5综合布线系统的设计等级（1）基本型。特点：1）是一种富有价格竞争力的综合布线方案，能支持所有语音和数据的应用。2）应用于语音、语音/数据或高速数据。3）便于技术人员管理。4）采用气体放电管式过压保护和能够自复的过流保护。5）能支持多种计算

24、机系统数据的传输。,63,4.3.2 系统设计,基本型综合布线系统配置：1）每个工作区（站）有一个信息插座。2）每个工作区（站）的配线电缆为一条4对双绞线，引至楼层配线架。3）完全采用夹接式交接硬件。4）每个工作区（站）的干线电缆（即楼层配线架至设备间总配线架电线）至少有两对双绞线。,64,4.3.2 系统设计,（2）增强型。1）每个工作区有两个信息插座，不仅机动灵活，而且功能齐全。2）任何个信息插座都可提供语音和高速数据应用。3）按需要可利用端子板进行管理。4）是一个能为多个数据设备制造部门环境服务的经济有效的综合布线方案。5）采用气体放电管式过压保护和能够自复的过流保护。,65,4.3.2

25、 系统设计,增强型综台布线系统配置：1）每个工作区（站）有两个以上信息插座。2）每个工作区（站）的配线电缆均为一条独立的4对双绞线，引至楼层配线架。3）采用夹接式（110A系列）或接插式（110P系列）交接硬件。4）每个工作区（站）的干线电缆（即楼层配线架至设备间总配线架）至少有3对双绞线。,66,4.3.2 系统设计,（3）综合型。综合型综合布线系统配置：1）在基本型和增强型综合布线系统的基础上增设光缆系统。2）在每个基本型工作区的干线电缆中至少有两对双绞线。3）在每个增强型工作区的干线电缆中至少有3对双绞线。,67,4.3.3 光纤网络系统设计,光纤系统的设计一般遵循以下步骤：（1）首先弄

26、清所要设计的是什么样的网络，其现状如何，为什么要用光纤。（2）根据实际情况选择合适的光纤网络设备、光缆、跳线及连接用的其他物品。选用时应以可用为基础，然后再依据性能、价格、服务、产地和品牌来确定。（3）按客户的要求和网络类型确定线路的路由，并绘制布线图。（4）路线较长时则需要核算系统的衰减余量。（5）核算不合格时，应视情况修改设计，然后再核算。,68,4.4 光缆的施工,4.4.1 光缆的选用（1）户外用光缆直埋时，宜选用铠装光缆。（2）建筑物内用的光缆在选用时应注意其阻燃、毒和烟的特性。（3）楼内垂直布缆时，可选用层绞式光缆；水平布线时，可选用可分支光缆。（4）传输距离在2km以内的，可选择

27、多模光缆，超过2km可用中继或选用单模光缆。,69,4.4.2 光缆搬运及敷设要点,（1）光缆在搬运及储存时应保持缆盘竖立，严禁将缆盘平放或叠放，以免造成光缆排线混乱或受损。（2）短距离滚动光缆盘，应严格按缆盘上标明的箭头方向滚动，并注意地面平滑，以免损坏保护板而伤及光缆。光缆禁止长距离滚动。（3）光缆在装卸时宜用叉车或起重设备进行，严禁直接从车上滚下或抛下，以免损坏光缆。（4）敷设时应严格控制光缆所受拉力和侧压力，必要时应询问光缆相关机械强度指标。,70,4.4.2 光缆搬运及敷设要点,（5）敷设时应严格控制光缆的弯曲半径，施工中弯曲半径不得小于光缆允许的动态弯曲半径。定位时弯曲半径不得小于

28、光缆允许的静态弯曲半径。（6）光缆穿管或分段施放时应严格控制光缆扭曲，必要时宜采用倒“8”字方法，使光缆始终处于无扭绞状态，以去除扭绞应力，确保光缆的使用寿命。（7）光缆接续前应剪去一段长度，确保接续部分没有受到机械损伤。（8）光缆接续过程应采用OTDR检测，对接续损耗的测量，应采用OTDR双向测量取算术平均值方法计算。,71,4.4.3 光缆的户外施工,1户外架空光缆施工（1）吊线托挂架空方式。（2）吊线缠绕式架空方式。（3）自承重式架空方式。（4）架空时，光缆引上线干处须加导引装置，并避免光缆拖地。（5）要注意光缆中金属物体的可靠接地。,72,4.4.3 光缆的户外施工,2户外管道光缆施工

29、（1）施工前应核对管道占用情况，清洗、安放塑料子管，同时放入牵引线。（2）计算好布放长度，一定要有足够的预留长度，详见表4-6。（3）一次布放长度不要太长（一般2km），布线时应从中间开始向两边牵引。（4）布缆牵引力一般不大于120kg，而且应牵引光缆的加强心部分，并作好光缆头部的防水加强处理。,73,4.4.3 光缆的户外施工,（5）光缆引入和引出处须加顺引装置，不可直接拖地。（6）管道光缆也要注意可靠接地。3直接地埋光缆的敷设（1）直埋光缆沟深度要按标准进行挖掘。（2）不能挖沟的地方可以架空或钻孔预埋管道敷设。（3）沟底应保证平缓坚固，需要时可预填一部分沙子、水泥或支撑物。（4）敷设时可用

30、人工或机械牵引，但要注意导向和润滑。（5）敷设完成后，应尽快回土覆盖并夯实。,74,4.4.3 光缆的户外施工,4建筑物内光缆的敷设（1）垂直敷设时，应特别注意光缆的承重问题，一般每两层要将光缆固定一次。（2）光缆穿墙或穿楼层时，要加带护口的保护用塑料管，并且要用阻燃的填充物将管子填满。（3）在建筑物内也可以预先敷设一定量的塑料管道，待以后要敷射光缆时再用牵引或真空法布放光缆。,75,4.4.3 光缆的户外施工,5连接和检测（1）光缆的连接。光缆的连接方法主要有永久性连接、应急连接和活动连接。（2）光纤检测。光纤检测的主要目的是保证系统连接的质量，减少故障因素以及故障时找出光纤的故障点。检测方法很多，主要分为人工简易测量和精密仪器测量。,