雙絞線和光纖

1、3.4  雙絞線雙絞線是我們平常在組網(wǎng)、用網(wǎng)過(guò)程中用的最多的，也是目前主要的網(wǎng)絡(luò)傳輸媒體。本節(jié)要對(duì)這類傳輸介質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)介紹。3.4.1  雙絞線的分類除了在前面介紹的雙絞線可分為屏蔽雙絞線（stp）和非屏蔽雙絞線（utp）兩大類以外，雙絞線還隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了不同的歷史發(fā)展時(shí)期，產(chǎn)生了不同的類型。按電氣性能劃分的話，雙絞線可以分為：1類、2類、3類、4類、5類、超5類、6類、超6類、7類共9種雙絞線類型。類型數(shù)字越大，版本越新、技術(shù)越先進(jìn)、帶寬也越寬，當(dāng)然價(jià)格也越貴。這些不同類型的雙絞線標(biāo)注方法是這樣規(guī)定的：如果是標(biāo)準(zhǔn)類型則按“catx”方式標(biāo)注，如常用的5類線，則

2、在線的外包皮上標(biāo)注為“cat5”，注意字母通常是小寫(xiě)，而不是大寫(xiě)。而如果是改進(jìn)版，就按“xe”進(jìn)行標(biāo)注，如超5類線就標(biāo)注為“5e”，同樣字母是小寫(xiě)，而不是大寫(xiě)。雙絞線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都是由美國(guó)通信工業(yè)協(xié)會(huì)（tia）制定的，其標(biāo)準(zhǔn)是eia/tia-568b，具體如下。 1類（categoryn 1）線是ansi/eia/tia-568a標(biāo)準(zhǔn)中最原始的非屏蔽雙絞銅線電纜，但它開(kāi)發(fā)之初的目的不是用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的，而是用于電話語(yǔ)音通信的。 2類（categoryn 2）線是ansi/eia/tia-568a和iso 2類/a級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中第一個(gè)可用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆瞧帘坞p絞線電纜，

3、傳輸頻率為1mhz，傳輸速率達(dá)4mb/s，主要用于舊的令牌網(wǎng)。 3類（categoryn 3）線是ansi/eia/tia-568a和iso 3類/b級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中專用于l0base-t以太網(wǎng)絡(luò)的非屏蔽雙絞線電纜，傳輸頻率為16mhz，傳輸速率可達(dá)l0mb/s。 4類（categoryn 4）線是ansi/eia/tia-568a和iso 4類/c級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中用于令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)的非屏蔽雙絞線電纜，傳輸頻率為20mhz，傳輸速率達(dá)16mb/s。主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10base-t/100base-t。 5類（categoryn 5）線是ansi/eia/tia-568a和i

4、so 5類/d級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中用于運(yùn)行cddi（cddi是基于雙絞銅線的fddi網(wǎng)絡(luò)）和快速以太網(wǎng)的非屏蔽雙絞線電纜，傳輸頻率為100mhz，傳輸速率達(dá)l00mb/s。 超5類（categoryn excess 5）線是ansi/eia/tia-568b.1和iso 5類/d級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中用于運(yùn)行快速以太網(wǎng)的非屏蔽雙絞線電纜，傳輸頻率也為100mhz，傳輸速率也可達(dá)到100mb/s。與5類線纜相比，超5類在近端串?dāng)_、串?dāng)_總和、衰減和信噪比四個(gè)主要指標(biāo)上都有較大的改進(jìn)。  6類（category 6）線n是ansi/eia/tia-568b.2和iso 6類/e級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的一種非屏蔽雙絞

5、線電纜，它主要應(yīng)用于百兆位快速以太網(wǎng)和千兆位以太網(wǎng)中。因?yàn)樗膫鬏旑l率可達(dá)200250mhz，是超5類線帶寬的2倍，最大速率可達(dá)到1 000mb/s，滿足千兆位以太網(wǎng)需求。 超6類（category excessn 6）線是6類線的改進(jìn)版，同樣是ansi/eia/tia-568b.2和iso 6類/e級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的一種非屏蔽雙絞線電纜，主要應(yīng)用于千兆網(wǎng)絡(luò)中。在傳輸頻率方面與6類線一樣，也是200250mhz，最大傳輸速率也可達(dá)到1 000mb/s，只是在串?dāng)_、衰減和信噪比等方面有較大改善。 7類（category 7）線n是iso 7類/f級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中最新的一種雙絞線，主要為了

6、適應(yīng)萬(wàn)兆位以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。但它不再是一種非屏蔽雙絞線了，而是一種屏蔽雙絞線，所以它的傳輸頻率至少可達(dá)500mhz，又是6類線和超6類線的2倍以上，傳輸速率可達(dá)10gb/s。3.4.2  超5類雙絞線在5類和6類中又可細(xì)分為5類、超5類，6類、超6類（有的稱之為“增強(qiáng)型6類”）四種。雖然是在性能指標(biāo)上這四個(gè)小類各有不同，但在總的方面來(lái)說(shuō)，這四個(gè)小類的雙絞線都差不多，而且在局域網(wǎng)組建中基本上都是采用非屏蔽類型。超5類雙絞線標(biāo)準(zhǔn)是于1999年正式發(fā)布的。與5類雙絞線一樣，它也有屏蔽雙絞線（stp）與非屏蔽雙絞線（utp）兩類，但在企業(yè)局域網(wǎng)組建中基本都是采用廉價(jià)的非屏蔽雙絞線布線系

7、統(tǒng)。如圖3-9左、右圖所示的就是屏蔽和非屏蔽超5類雙絞線。圖3-9  屏蔽與非屏蔽超5類雙絞線超5類布線系統(tǒng)是一個(gè)非屏蔽雙絞線（utp）布線系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)它的“連接”和“信道”性能的測(cè)試表明，它超過(guò)tia/eia568的5類線要求。與5類線相比，超5類在近端串?dāng)_、串?dāng)_總和、衰減和信噪比四個(gè)主要指標(biāo)上都有較大的改進(jìn)。如超5類布線系統(tǒng)的近端串?dāng)_只有5類線要求的1/8。另外，與普通5類雙絞線相比，超5類系統(tǒng)在100mhz的頻率下運(yùn)行時(shí)，為用戶提供8db近端串?dāng)_的余量，用戶的設(shè)備受到的干擾只有普通5類線系統(tǒng)的1/4，使系統(tǒng)具有更強(qiáng)的獨(dú)立性和可靠性。 3.4.3  6類雙絞線6類、超6

8、類雙絞線與5類、超5類線在外觀上看起來(lái)沒(méi)什么太大的區(qū)別，都是4對(duì)8芯電纜，但6類和超6類雙絞線要稍粗些。同樣，6類線也有屏蔽與非屏蔽線兩類，如圖3-10左、右圖所示。6類線除了像5類那樣具有用單一屏蔽層包裹4對(duì)芯線的屏蔽線（參見(jiàn)圖3-10左圖），還有一種既采用統(tǒng)一屏蔽層，又在各芯線對(duì)分別采用一個(gè)屏蔽層的雙屏蔽線，如圖3-11左圖所示。在7類線中全采用這種雙屏蔽的屏蔽雙絞線，如圖3-11右圖所示。雙屏蔽雙絞線主要用于對(duì)性能和安全性要求較高的領(lǐng)域，如千兆位或萬(wàn)兆位以太骨干網(wǎng)，或者一些特殊的行業(yè)，如電信、證券、金融等。圖3-10  6類屏蔽與非屏蔽雙絞線圖3-11  6類和7類雙

9、屏蔽層雙絞線6類線系統(tǒng)與5類線系統(tǒng)相比，主要存在以下幾方面的區(qū)別。 結(jié)構(gòu)變化：在新標(biāo)準(zhǔn)中增加了電信布線設(shè)計(jì)原理、安裝準(zhǔn)則與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試組件規(guī)范、傳輸性能、系統(tǒng)模型和用于驗(yàn)證電信布線系統(tǒng)的測(cè)量程序。n 在性能測(cè)試方面增加了“插入損耗”項(xiàng)目，用來(lái)表示鏈路與信道上的信號(hào)損失量。n 用“永久鏈路”替代5類線系統(tǒng)中的“基本鏈路”。n 在測(cè)試參數(shù)方面，新增“傳播延時(shí)”和“傳播延時(shí)差”，前者表示傳播信號(hào)延長(zhǎng)時(shí)間，后者表示最快線對(duì)與最慢線對(duì)發(fā)送信號(hào)延時(shí)差的尺度。n3.4.4  6類雙絞線標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介自2001年始，相繼經(jīng)過(guò)10個(gè)版本的修改后，2002年6月，ansi/

10、eia/tia-568b銅纜雙絞線6類線標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)正式出臺(tái)。這個(gè)分類標(biāo)準(zhǔn)將成為ansi/eia/tia-568b標(biāo)準(zhǔn)的附錄，它被正式命名為ansi/eia/tia-568b.2-1。ansi/eia/tia-568b標(biāo)準(zhǔn)由ansi/eia/tia-568a演變而來(lái)，ansi/eia/tia標(biāo)準(zhǔn)屬于北美標(biāo)準(zhǔn)系列，在全世界一直起著綜合布線產(chǎn)品的導(dǎo)向作用。新的ansi/eia/tia-568b標(biāo)準(zhǔn)從結(jié)構(gòu)上分為三部分：ansi/eia/tia-568b1綜合布線系統(tǒng)總體要求、ansi/eia/tia-568b2平衡雙絞線布線組件和ansi/eia/tia-568b3光纖布線組件。（1）ansi/eia/

11、tia-568b1綜合布線系統(tǒng)總體要求：在新標(biāo)準(zhǔn)的這一部分，包含了電信綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，安裝準(zhǔn)則及與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試相關(guān)的內(nèi)容。（2）ansi/eia/tia-568b2平衡雙絞線布線組件：在新標(biāo)準(zhǔn)的這一部分中，包含了組件規(guī)范、傳輸性能、系統(tǒng)模型及用戶驗(yàn)證電信布線系統(tǒng)測(cè)量程序相關(guān)的內(nèi)容。（3）ansi/eia/tia-568b3光纖布線組件：在新標(biāo)準(zhǔn)的這一部分中，包含了與光纖電信布線系統(tǒng)的組件規(guī)范和傳輸相關(guān)要求內(nèi)容。新的6類標(biāo)準(zhǔn)在兩個(gè)方面指定6類系統(tǒng)組成的成分必須向下兼容（包括3類、4類、       平衡雙絞線、連接硬件、跳線、信道和永

12、久鏈路作了具體要求。w5類、超5類布線產(chǎn)品），同時(shí)必須滿足混合使用的要求。6類布線標(biāo)準(zhǔn)對(duì)100新的6類布線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)主要改善如下。 對(duì)6類性能的測(cè)試頻率最終確定為1250mhz，超過(guò)5類和超5類雙絞的工作頻率在1倍以上。n  6類布線系統(tǒng)在200mhz時(shí)綜合衰減串?dāng)_比（ps-acr）應(yīng)該有較大的余量，它提供2倍于超5類的帶寬。為了確保整個(gè)系統(tǒng)有良好的電磁兼容性，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還同時(shí)對(duì)線纜和連接的匹配提出了建議。n 6類與超5類的一個(gè)重要的不同點(diǎn)在于：改善了在串?dāng)_及回波損耗方面的性能，對(duì)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。n 在以前的布

13、線測(cè)試中有基本鏈路（tia）、永久鏈路（iso）和信道模型（tia/iso）。在6類標(biāo)準(zhǔn)中取消了基本鏈路模型，從而兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在測(cè)試模型上達(dá)成了一致。n6類標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了介質(zhì)、布線距離、接口類型、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、安裝實(shí)踐、信道功能及線纜和連接硬件性能等多方面的要求。同超5類標(biāo)準(zhǔn)一樣，新的6類布線標(biāo)準(zhǔn)也采用星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，要求的布線距離為：永久鏈路的長(zhǎng)度不能超過(guò)90m，信道長(zhǎng)度不能超過(guò)100m。3.4.5  6類雙絞線標(biāo)準(zhǔn)的好處2002年6月6類布線標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，不僅結(jié)束了長(zhǎng)達(dá)好幾年的商家在產(chǎn)品性能方面的紛爭(zhēng)局面，也為用戶選擇6類布線產(chǎn)品提供了一個(gè)可靠的技術(shù)依據(jù)。6類布線帶來(lái)的最大好處是：用戶可以大

14、大減少在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端的投資，包括網(wǎng)卡和交換機(jī)等。西蒙公司指出：“6類系統(tǒng)的投資可能會(huì)比5類（系統(tǒng)）多30%，但網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的成本會(huì)有大幅降低。以思科公司的設(shè)備計(jì)算，每個(gè)端口成本將至少節(jié)省25%”。因此綜合起來(lái)計(jì)算整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的總成本，6類并不算貴。而且6類布線不只提供了新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺(tái)，還提升了數(shù)字話音和視頻應(yīng)用到桌面的服務(wù)質(zhì)量。 至于采用6類布線系統(tǒng)后，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資成本是如何節(jié)省的，我們可以從目前主流應(yīng)用的千兆網(wǎng)絡(luò)工作原理來(lái)分析。目前的千兆位以太網(wǎng)銅線標(biāo)準(zhǔn)是1 000base-t（ieee 802.3ab），采用超5類雙絞線的情況下是以全雙工方式工作的，對(duì)回波損耗非常敏感。交換機(jī)在收到一個(gè)數(shù)據(jù)包后

15、可能難以分辨是對(duì)方正常發(fā)過(guò)來(lái)的，還是己方發(fā)出被反射回來(lái)的。因此支持     1 000base-t的5類線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上需要具備有源數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)補(bǔ)償回波損耗。而如果采用6類線系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上可以不再需要這個(gè)有源數(shù)字信號(hào)處理器了，于是其成本可以降低許多。1 000base-t在5類線上需要利用雙工方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣就需要在同一根線上既要收又要發(fā)，自然會(huì)復(fù)雜一點(diǎn)。而在6類線系統(tǒng)中，1 000base-t網(wǎng)絡(luò)可以采用單工方式（半雙工），這樣網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)技術(shù)也就更簡(jiǎn)單了。更重要的是，在5類線上運(yùn)行1 000mb/s，是把這個(gè)流量分配到8根銅線上，每根線還要負(fù)擔(dān)125m

16、b/s，但它的頻率范圍只能到100mhz，這就意味著1hz要產(chǎn)生1.25b，編碼調(diào)制比較復(fù)雜。而6類線用1對(duì)線（2根線）實(shí)現(xiàn)500mb/s，每根線上承擔(dān)250mb/s，而它的頻率范圍可到250mhz，這樣在1hz上產(chǎn)生1bit便足夠使用了，因此編碼方式比較簡(jiǎn)單。在技術(shù)方面，新出臺(tái)的6類布線標(biāo)準(zhǔn)給人最深的印象是帶寬由5類、超5類的100mhz提高到250mhz，帶寬資源一下提高到原來(lái)的2.5倍，為將來(lái)的高速數(shù)據(jù)傳輸預(yù)留了廣闊的帶寬資源。同時(shí)新標(biāo)準(zhǔn)保證系統(tǒng)的向下兼容性和相互兼容性，即不僅能夠包容以往的3、5類布線系統(tǒng)，而且保證了不同廠家產(chǎn)品之間的混合使用，改變了以往在6類線標(biāo)準(zhǔn)未正式出臺(tái)前6類線產(chǎn)

17、品必須完全統(tǒng)一的弊端。還有，6類線的布線性能指標(biāo)也有了較大程度的提高，對(duì)衰減、近端串?dāng)_、綜合近端串?dāng)_、遠(yuǎn)端串?dāng)_、綜合等效遠(yuǎn)端串?dāng)_、回波損耗等指標(biāo)提出了更高的要求，因而在布線系統(tǒng)性能上已大大優(yōu)于超5類布線系統(tǒng)。3.4.6  7類雙絞線標(biāo)準(zhǔn)與4類、5類、超5類和6類相比，7類具有更高的傳輸帶寬，至少為600mhz。不僅如此，7類布線系統(tǒng)與以前的布線系統(tǒng)不同，采用的不再是廉價(jià)的非屏蔽雙絞線，而是采用雙屏蔽的雙絞線。在網(wǎng)絡(luò)接口上也有較大變化，開(kāi)始制定7類標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，共有8種連接口被提議，其中兩種為“rj”形式，六種為“非rj”形式。在1999年1月，iso技術(shù)委員會(huì)決定選擇一種“rj”和一種“非

18、rj”型的接口做進(jìn)一步的研究。在2001年8月的iso/iec jtc 1/sc 25/wg3工作組會(huì)議上，iso組織再次確認(rèn)7類標(biāo)準(zhǔn)分為“rj型”接口及“非rj型”接口兩種模式。其中，“rj型”接口的可行性研究正在被iec sc488組織審查和研究中。2002年7月30日，西蒙公司開(kāi)發(fā)的tera7類連接件被正式選為“非rj”型7類標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)接口的標(biāo)準(zhǔn)模式。tera連接件的傳輸帶寬高達(dá)1.2ghz，超過(guò)目前正在制訂中的600mhz 7類標(biāo)準(zhǔn)傳輸帶寬，可同時(shí)支持語(yǔ)音、高速網(wǎng)絡(luò)、catv等視頻應(yīng)用?！胺莚j型”7類布線技術(shù)完全打破了傳統(tǒng)的8芯模塊化rj型接口設(shè)計(jì)，從rj型接口的限制脫離出來(lái)，不僅使7

19、類的傳輸帶寬達(dá)到1.2ghz，還開(kāi)創(chuàng)了全新的1、2、4對(duì)的模塊化形式。這是一種新型的滿足線對(duì)和線對(duì)隔離、緊湊、高可靠、安裝便捷的接口形式。例如，tera連接頭可提供極佳的傳輸帶寬，超過(guò)目前標(biāo)準(zhǔn)正在制訂的600mhz 7類標(biāo)準(zhǔn)傳輸帶寬。這使得一些需求高帶寬的應(yīng)用（如高達(dá)862mhz的寬帶視頻應(yīng)用），可以運(yùn)行在7類/f級(jí)布線系統(tǒng)。由于tera的緊湊性設(shè)計(jì)及1、2、4對(duì)的模塊化多種連接插頭，一個(gè)單獨(dú)的7類信道（4對(duì)線）可以同時(shí)支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和寬帶視頻多媒體等混合應(yīng)用，這使得在同一插座內(nèi)可以管理多種應(yīng)用，減少了以前的光纖、同軸、雙絞線纜需求，從而降低了lan（高速局域網(wǎng)）設(shè)備的成本。3.4.77類雙絞

20、線的主要優(yōu)勢(shì)與現(xiàn)行的超5類、6類雙絞布線系統(tǒng)相比，7類布線系統(tǒng)具有以下明顯優(yōu)勢(shì)。（1）至少600mhz的傳輸速率在7類標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了最低的傳輸帶寬為600mhz，而采用“非rj型”7類布線技術(shù)可以達(dá)到1.2ghz。而且要求使用雙屏蔽電纜，即每線對(duì)都單獨(dú)屏蔽，而且總體也屏蔽的雙絞電纜，以保證最好的屏蔽效果，如圖3-11右圖所示。此種7類系統(tǒng)的強(qiáng)大噪聲免疫力和極低的對(duì)外輻射性能使得高速局域網(wǎng)不需要更昂貴的電子設(shè)備來(lái)進(jìn)行復(fù)雜的編碼和信號(hào)處理。與6類、超5類比較，“非rj型”7類在傳輸性能上的要求更高。6類/e級(jí)是目前不采用單獨(dú)線對(duì)屏蔽形式而提供最高傳輸性能的技術(shù)。對(duì)于絕大多數(shù)的商業(yè)應(yīng)用，6類/e級(jí)的2

21、50mhz帶寬在整個(gè)布線系統(tǒng)生命期內(nèi)對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是足夠的，因此6類/e級(jí)是商業(yè)大樓布線的最佳選擇。而7類/f級(jí)的目標(biāo)是要比任何平衡電纜的每一個(gè)傳輸參數(shù)性能要好。雙屏蔽的7類電纜在外徑上比6類電纜大得多，并且沒(méi)有6類電纜的柔韌性好。這要求在設(shè)計(jì)安裝路由和端接空間時(shí)要特別小心，要留有很大的空間和較大的彎曲半徑。另外二者在連接硬件上也有區(qū)別。正制訂中的7類標(biāo)準(zhǔn)要求連接頭要在600mhz時(shí)，提供至少60db的線對(duì)之間的串?dāng)_隔離，這個(gè)要求比超5類在100mhz時(shí)的要求嚴(yán)格32db，比6類在250mhz時(shí)的要求嚴(yán)格20db，因此，7類具有強(qiáng)大的抗干擾能力。（2）節(jié)約成本與一個(gè)光纖局域網(wǎng)的全部造價(jià)相比，“非

22、rj型”7類布線具有明顯優(yōu)勢(shì)。對(duì)system7（system7采用雙屏蔽的tera連接頭，是一個(gè)每一線對(duì)可達(dá)1ghz傳輸性能的標(biāo)準(zhǔn)雙絞布線系統(tǒng)解決方案）系統(tǒng)和62.5/125m多模光纖信道系統(tǒng)的安裝作一個(gè)成本比較研究后發(fā)現(xiàn)，二者的安裝成本接近。但一個(gè)光纖局域網(wǎng)設(shè)備大約是雙絞線設(shè)備的6倍。當(dāng)考慮全部的局域網(wǎng)絡(luò)安裝成本時(shí)，system7不僅能提供高帶寬，而且其成本只是多模光纖的一半。另一方面，“非rj型”7類/f級(jí)具有光纖所不具備的功能。由于“非rj型”7類/f級(jí)的每線對(duì)均單獨(dú)屏蔽，極大地減少了線對(duì)之間的串?dāng)_，這樣允許system7能在同一根電纜內(nèi)支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻多媒體三種應(yīng)用。在工作區(qū)或電信

23、間，tera有1對(duì)、2對(duì)和4對(duì)模塊化連接插頭形式，實(shí)現(xiàn)了在同一插座口內(nèi)直接連接多種應(yīng)用設(shè)備口。（3）應(yīng)用廣泛由于“非rj型”7類布線系統(tǒng)采用雙屏蔽電纜，它能填補(bǔ)那些以屏蔽雙絞線系統(tǒng)為主的地區(qū)（比如部分歐洲和亞洲市場(chǎng)）的需要。雙屏蔽解決方案主要應(yīng)用于嚴(yán)重電磁干擾環(huán)境，如一些廣播站、電臺(tái)等。另外，也可應(yīng)用于那些出于安全目的，要求電磁輻射極低的環(huán)境。另外寬帶智能小區(qū)和商業(yè)大樓也是潛在的市場(chǎng)。一根7類電纜的能力可以滿足所有的雙絞線布線系統(tǒng)的要求，包括代替同軸電纜，不受共享護(hù)套的限制，同時(shí)享受高性能和低成本。3.5  光纖的分類光纖與同軸電纜的結(jié)構(gòu)非常相似（對(duì)比圖3-3和圖3-6），只不過(guò)光纖

24、電纜沒(méi)有那一層密織的網(wǎng)用來(lái)屏蔽，因?yàn)楣饫w本身就具有非常高的屏蔽性能，無(wú)須另外的屏蔽層。光纖的分類標(biāo)準(zhǔn)非常之多，主要可以從工作波長(zhǎng)、折射率分布、傳輸模式、原材料和制造方法進(jìn)行，先簡(jiǎn)單介紹各種分類標(biāo)準(zhǔn)，然后再介紹一下幾種主要的光纖類型。（1）按光纖工作波長(zhǎng)的不同可分為：紫外光纖、可見(jiàn)光纖、近紅外光纖、紅外光纖（又可分為0.85pm、1.3pm和1.55pm三種）等幾種。（2）按光纖折射率分布的不同可分為：階躍（si）型、近階躍型、漸變（gi）型、其他（如三角形、w形、凹陷型等）。（3）按光纖傳輸模式的不同可以分為：?jiǎn)文９饫w（含偏振保持光纖、非偏振保持光纖）、多模光纖。（4）按光纖組成材料的不同可分

25、為：石英玻璃、多成分玻璃、塑料、復(fù)合材料（如塑料包層、液體纖芯等）、紅外材料等。按被覆材料還可分為無(wú)機(jī)材料（碳等）、金屬材料（銅、鎳等）和塑料等。（5）按光纖制造方法的不同可分為：軸向汽相沉積（vad）、化學(xué)汽相沉積（cvd）等。下面是幾種常見(jiàn)的分類標(biāo)準(zhǔn)。3.5.1  按傳輸模式來(lái)分類根據(jù)光纖中傳輸模式的多少，可分為“單模光纖”和“多模光纖”兩類。單模光纖只傳輸一種模式，纖芯直徑較細(xì)，通常在810m范圍內(nèi)。而多模光纖可傳輸多種模式，纖芯直徑較粗，典型尺寸為50m左右，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲那么精細(xì)。（1）單模光纖（single-mode fiber，smf）單模光纖只傳輸主模，也就是說(shuō)光線

26、只沿光纖的內(nèi)芯進(jìn)行傳輸。單模光纖攜帶單個(gè)頻率的光將數(shù)據(jù)從光纜的一端傳輸?shù)搅硪欢?，如圖3-12左圖所示。圖3-12  單/雙模光纖的信號(hào)傳輸smf光纖細(xì)徑較細(xì)，約10m。單模光纖使用的光波長(zhǎng)為1.31m或1.55m。目前在有線電視和光通信中，是應(yīng)用最廣的一種光纖。由于smf光纖完全避免了模式散射，使得單模光纖的傳輸頻帶很寬因而適用于大容量、長(zhǎng)距離的光纖通信。smf光纖只能傳一種模式的光，因此其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通信，但還存在著材料色散和波導(dǎo)色散，這樣單模光纖對(duì)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。后來(lái)又發(fā)現(xiàn)在1.31m波長(zhǎng)處，單模光纖的材料色散和波導(dǎo)色散一個(gè)為正

27、、一個(gè)為負(fù)，大小也正好相等。這就是說(shuō)在1.31m波長(zhǎng)處，單模光纖的總色散為零。從光纖的損耗特性來(lái)看，1.31m處正好是光纖的一個(gè)低損耗窗口。這樣，1.31m波長(zhǎng)區(qū)就成了光纖通信的一個(gè)很理想的工作窗口，也是現(xiàn)在實(shí)用光纖通信系統(tǒng)的主要工作波段。1.31m常規(guī)單模光纖的主要參數(shù)是由國(guó)際電信聯(lián)盟itu-t在g652會(huì)議中確定的，因此它又稱g652光纖。smf光纖沒(méi)有多模色散，不僅傳輸頻帶較多模光纖更寬，再加上smf的材料色散和結(jié)構(gòu)色散的相加抵消，其合成特性恰好形成零色散的特性，使傳輸頻帶更寬。（2）多模光纖（multi-mode fiber，mmf）多模光纖可以在單根或多根光纖上同時(shí)攜帶幾種光波，如圖

28、3-12右圖所示。mmf光纖纖芯直徑較粗，通常為50m或62.5m。由于其模間色散較大，限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的頻率，而且隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重。例如：600mb/s/km的光纖在2km時(shí)則只有300mb/s的帶寬。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾千米。mmf按折射率分布進(jìn)行分類時(shí)，可分為：漸變（gi）型和階躍（si）型兩種。gi型的折射率以纖芯中心為最高，沿向包層徐徐降低。從幾何光學(xué)角度來(lái)看，在纖芯中前進(jìn)的光束以蛇行狀傳播。由于光的各個(gè)路徑所需時(shí)間大致相同，所以傳輸容量較si型大。3.5.2  按纖芯直徑來(lái)分類如果按光纖纖芯直徑大小來(lái)分類的話，可以分為如下。 緩變

29、型多模光纖：50/125m。n 緩變?cè)鰪?qiáng)型多模光纖：62.5/125m。n 緩變型單模光纖：8.3/125m。n因?yàn)楣饫w的包層直徑均為125m，所以以上3種類型的光纖就可標(biāo)識(shí)為：50m/125m（光纖直徑/包層直徑）緩變型多模光纖、62.5m/125m緩變?cè)鰪?qiáng)型多模光纖、8.3m/125m突變型單模光纖。在綜合布線系統(tǒng)中較為常用的是62.5m/125m緩變?cè)鰪?qiáng)型多模光纖，其他兩種光纖應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際需要選用。50/62.5/8.3（m）均為光纖纖芯直徑大小，125（m）均為光纖玻璃包層的直徑大小。3.5.3  按光纖纖芯折射率分布分類在這種劃分標(biāo)準(zhǔn)下，光纖又可以分

30、為以下幾種。（1）階躍型光纖（step index fiber，sif）又稱“突變型光纖”，目前，單模光纖多屬此類，最早的多模光纖也屬此類。這種sif光纖纖芯的折射率與包層的折射率成階躍型分布。它的特點(diǎn)是芯的折射率是均勻的，在芯和包層之間的分界面上，折射率有一不連續(xù)的階躍性突變。纖芯直徑為50100m，光線以曲折形狀傳播，特點(diǎn)是信號(hào)畸變大。（2）漸變型光纖（graded index fiber，gif）gif光纖也稱為梯度光纖，它有單模和多模兩種類型的光纖，其特點(diǎn)是纖芯中心的折射率最大，沿徑向往外逐步變小，最后達(dá)到包層的折射率。分布曲線近似為拋物線，形成一個(gè)連續(xù)漸變的梯度或坡度。纖芯直徑為50

31、m，光線以正弦形狀傳播，信號(hào)畸變小。 （3）單模環(huán)型光纖（ring fiber）這種光纖折射率分布與突變型光纖相似，纖芯直徑為812m，光線以直線形狀沿纖芯中心軸線方向傳播。因?yàn)楣饫w只能傳一個(gè)模式，所以稱為單模光纖，其折射率最高，信號(hào)畸變小。（4）單模w形光纖（w-fiber）也稱為雙包層光纖，因其折射率分布像w形而得名。它的橫截面也分為三個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域內(nèi)的折射率也都是均勻的，中心的折射率最高，中間區(qū)域折射率最低，最外面區(qū)域折射率介于兩者之間?？梢詫?shí)現(xiàn)10gb/s容量的100km的超大容量超長(zhǎng)距離的信號(hào)傳送。（5）單模三角形光纖這種光纖纖芯折射率分布曲線為三角形，是一種新型單模光纖。這種光纖

32、在1.55m有微量色散，有效面積較大，適合于密集波分復(fù)用系統(tǒng)使用。（6）單模橢圓形光纖同樣，也是因其纖芯折射率分布為橢圓形而得名。這種光纖具有雙折射特性，即兩個(gè)正交偏振模的傳輸常數(shù)不同。強(qiáng)雙折射特性能使傳輸光保持其偏振狀態(tài)，因而又稱為雙折射光纖或偏振保持光纖，其優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離長(zhǎng)。3.5.4  按光纖的組成材料分類按光纖的組成材料可分為：石英玻璃光纖（主要材料為sio2）、復(fù)合光纖（主要材料為sio2、na2o和cao等氧化物）、硅酸鹽光纖、氟化物光纖、塑包光纖、全塑光纖、液芯光纖、測(cè)光光纖、尾光光纖、工業(yè)光纖等。光通信中主要用石英光纖，以后所說(shuō)的光纖也主要是指石英光纖。（1）石英玻璃

33、光纖石英玻璃光纖是一種以高折射率的純石英玻璃（sio2）材料為芯，以低折射率的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料為包皮的光學(xué)纖維。由于石英玻璃光纖傳輸波長(zhǎng)范圍寬（從近紫外到近紅外，波長(zhǎng)從0.382.0m），所以石英玻璃光纖適用于紫外到紅外各波長(zhǎng)信號(hào)及能量的傳輸。另外，石英玻璃光纖數(shù)值孔徑大、光纖芯徑大、機(jī)械強(qiáng)度高、彎曲性能好和很容易與光源耦合等優(yōu)點(diǎn)，故在傳感、光譜分析、過(guò)程控制及激光傳輸、激光醫(yī)療、測(cè)量技術(shù)、刑偵，信息傳輸和照明等領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛。尤其是在工業(yè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的激光傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用，這是其他種類的光纖無(wú)法比擬的。 （2）復(fù)合光纖復(fù)合光纖（compound fiber）是在sio2原料中再適當(dāng)混

34、合諸如氧化鈉（na2o）、氧化硼（b2o2）、氧化鉀（k2o2）等氧化物的多成分玻璃作成的光纖。其特點(diǎn)是多成分玻璃比石英的軟化點(diǎn)低且纖芯與包層的折射率差很大。主要用在醫(yī)療業(yè)務(wù)的光纖內(nèi)窺鏡。（3）氟化物光纖氟化物光纖（fluoride fiber）是由氟化物玻璃作成的光纖。這種光纖原料又簡(jiǎn)稱zblan（即將氟化鋁（zrf4）、氰化鋇（baf2）、氟化鑭（laf3）、氟化鋁（a1f2）、氰化鈉（naf）等氯化物玻璃原料簡(jiǎn)化成的縮語(yǔ)）。它主要工作在210pm波長(zhǎng)的光傳輸業(yè)務(wù)。由于zblan具有超低損耗光纖的可能性，正在進(jìn)行著用于長(zhǎng)距離通信光纖的可行性開(kāi)發(fā)，如其理論上的最低損耗在3pm波長(zhǎng)時(shí)可達(dá)310

35、db/km，而石英光纖在1.55pm時(shí)卻在0.150.16db/km之間。目前，zblan光纖由于難于降低散射損耗，只能用在2.42.7pm的溫敏器和熱圖像傳輸，尚未廣泛實(shí)用。不過(guò)最近，為了利用zblan進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，正在研制1.3pm的摻錯(cuò)光纖放大器（pdfa）（4）塑包光纖塑包光纖（plastic clad fiber）是用高純度的石英玻璃制作成纖芯，而將折射率比石英稍低的如硅膠等塑料作為包層的階躍型光纖。它與石英光纖相比較，具有纖芯粗、數(shù)值孔徑（na）高的特點(diǎn)。因此，易與發(fā)光二極管led光源結(jié)合，損耗也較小。所以，非常適用于局域網(wǎng)（lan）和近距離通信。（5）全塑光纖全塑光纖是將纖芯和

36、包層都用塑料（聚合物）制作成的光纖。早期產(chǎn)品主要用于裝飾和導(dǎo)光照明及近距離光鏈路的光通信中。原料主要是有機(jī)玻璃（pmma）、聚苯乙?。╬s）和聚碳酸酯（pc）。損耗受到塑料固有的c-h結(jié)合結(jié)構(gòu)制約，一般每千米可達(dá)幾十分貝。為了降低損耗很多公司正在開(kāi)發(fā)應(yīng)用氟索系列塑料。由于塑料光纖（plastic optical fiber）的纖芯直徑為1 000pm，是單模石英光纖的100倍，接續(xù)簡(jiǎn)單，而且易于彎曲，施工容易。近年來(lái)，加上寬帶化的進(jìn)度，作為漸變型（gi）折射率的多模塑料光纖的發(fā)展受到了社會(huì)的重視。最近，在汽車內(nèi)部lan中應(yīng)用較快，未來(lái)在家庭lan中也可能得到應(yīng)用。（6）碳涂層光纖碳涂層光纖是在

37、石英光纖的表面涂敷碳膜的光纖，稱為碳涂層光纖（ccf，carbon coated fiber）。其機(jī)理是利用碳素的致密膜層，使光纖表面與外界隔離，以改善光纖的機(jī)械疲勞損耗和氫分子的損耗增加。ccf是密封涂層光纖（hcf）的一種。（7）金屬涂層光纖金屬涂層光纖（metal coated fiber）是在光纖的表面涂上ni、cu、a1等金屬層的光纖。它是抗惡環(huán)境性光纖之一，也可作為電子電路的部件用。早期產(chǎn)品是在拉絲過(guò)程中，涂上熔解的金屬制作而成的。由于此法因玻璃與金屬的膨脹系數(shù)差異太大，會(huì)增加彎曲造成損耗，實(shí)用率不高。近期，由于在玻璃光纖的表面采用低損耗的非電解鍍膜法，使其性能大有改善。 （8）摻

38、稀土光纖摻稀土光纖是在光纖的纖芯中，摻雜鉺（er）、釹（nd）、鐠（pr）等稀土族元素的光纖。1985年英國(guó)的索斯安普頓（sourthampton）大學(xué)的佩思（payne）等首先發(fā)現(xiàn)摻雜稀土元素的光纖（rare earth doped fiber）有激光振蕩和光放大的現(xiàn)象?，F(xiàn)在使用的1.55pm edfa就是利用摻鉺的單模光纖，其利用1.47pm的激光進(jìn)行激勵(lì)，得到1.55pm光放大信號(hào)。另外，摻鐠的氟化物光纖放大器（pdfa）正在開(kāi)發(fā)中。（9）發(fā)光光纖發(fā)光光纖是采用含有熒光物質(zhì)制造的光纖。它是在受到輻射線、紫外線等光波照射時(shí)，產(chǎn)生的熒光一部分，可經(jīng)光纖閉合進(jìn)行傳輸?shù)墓饫w。發(fā)光光纖（lumin

39、escent fiber）可以用于檢測(cè)輻射線和紫外線，以及進(jìn)行波長(zhǎng)變換，或用做溫度敏感器、化學(xué)敏感器。在輻射線的檢測(cè)中也稱做閃光光纖（scintillation fiber）。3.5.5  按光纖的套塑層分類按光纖的套塑層可分為“緊套光纖”和“松套光纖”兩類?！熬o套光纖”中光纖被套管緊緊箍住，不能在其中松動(dòng)，它與塑料套層是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。而“松套光纖”可在套管層中松動(dòng)。套管內(nèi)填充油膏，以防水滲入。若一根管內(nèi)含有多根光纖，則稱為松套光纖束。緊套光纖和松套光纖外觀及截面結(jié)構(gòu)分別如圖3-13左、右圖所示。其實(shí)光纖的分類還非常多，如還可以按一條光纖中所含光芯數(shù)量分，目前常見(jiàn)的有4芯、6芯、8芯

40、、10芯、12芯和14芯等，當(dāng)然也有單芯的。注意這是指芯數(shù)，而不是指光傳輸模式中的單模和多模。無(wú)論單模還是多模光纖都可以有單芯和多芯光纖。圖3-13  緊套光纖和松套光纖外觀及截面結(jié)構(gòu)3.6  光纖結(jié)構(gòu)及主要應(yīng)用通過(guò)前面的學(xué)習(xí)我們已對(duì)光纖這種傳輸介質(zhì)的分類有一個(gè)基本的了解，本節(jié)要深入介紹一些有關(guān)光纖的物理結(jié)構(gòu)、連接器附件、特性和應(yīng)用方面的知識(shí)。3.6.1  光纖結(jié)構(gòu)及主要附件為了使大家對(duì)光纖結(jié)構(gòu)有個(gè)初步了解，本節(jié)介紹一些常見(jiàn)類型的光纖結(jié)構(gòu)，實(shí)際上光纖類型相當(dāng)復(fù)雜，不同類型的光纖結(jié)構(gòu)也是多種多樣的。如圖3-14左、右圖所示的分別為單芯光纖和多芯光纖截面結(jié)構(gòu)示意圖。在

41、光纖結(jié)構(gòu)中我們還要了解的一點(diǎn)就是光纖的接口類型。我們經(jīng)常見(jiàn)到諸如st-st光纖、st-sc光纖，或者稱st和sc光纖。這里的st、sc是什么意思呢？st和sc是指光纖連接器的兩種接口類型，對(duì)于10base-f以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，連接器通常是st類型的；而對(duì)于100base-fx以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，連接器大部分情況下為sc類型的。st連接器的芯外露，sc連接器的芯在接頭里面。如圖3-15左、右圖所示的分別是st-st和st-sc光纖；如圖3-16從左到右依次為st連接器、sc連接器、st適配器和sc適配器產(chǎn)品圖。注意，不同品牌的這些附件產(chǎn)品外觀可能有較大區(qū)別。圖3-14  單/多模光纖結(jié)構(gòu)圖3-15&

42、#160; 帶st-st/st-sc連接器的光纖圖3-16  st/sc連接器和適配器光纖中的接口類型比較多，常見(jiàn)的有st、sc、fc、lc等。st連接插頭呈圓形，用于10base-f網(wǎng)絡(luò)中，此時(shí)光纜中只有單根光導(dǎo)纖維（而非多股的帶狀結(jié)構(gòu)），并且光纜以交叉連接或互聯(lián)的方式連至光電設(shè)備上。在所有的單工終端應(yīng)用中，綜合布線均使用st光纖連接器?！皊c”接頭是標(biāo)準(zhǔn)方型接頭，用于100base-fx網(wǎng)絡(luò)中，是目前應(yīng)用比較廣的一種光纖接口類型。傳輸設(shè)備側(cè)光纖接口一般用sc接頭。它采用工程塑料，具有耐高溫、不容易氧化的優(yōu)點(diǎn)。lc接頭與sc接頭形狀相似，較sc接頭小一些。“fc”接頭是金屬接頭，緊

43、固方式為螺絲扣。3.6.2  光纖色散光纖是光信號(hào)的物理傳輸媒質(zhì)，其特性直接影響光纖傳輸系統(tǒng)的帶寬和傳輸距離，目前已開(kāi)發(fā)出不同特性的光纖以適應(yīng)不同的應(yīng)用。常用的光纖類型有常規(guī)單模光纖g.652、色散位移光纖g.653和非零色散位移光纖g.655 3種。這3類光纖的低損耗區(qū)都在1 3101 600nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)。色散位移光纖g.653主要為1 550nm頻段的單一波長(zhǎng)高速率傳輸研制的。非零色散位移光纖g.655包括大有效面積光纖（leaf）、色散平坦光纖（dff）、全波光纖（allwave）等。影響光纖傳輸距離和傳輸性能的關(guān)鍵性因素之一是色散，尤其是dwdm（dense wavelen

44、gth division multiplexing，密集波分復(fù)用）系統(tǒng)指標(biāo)的重要因素是光纖的非線性，它們對(duì)于不同類型光纖的傳輸性能有決定性的影響，特別是wdm（wavelength division multiplexing，波分復(fù)用）系統(tǒng)的傳輸性能。所謂色散是指入射到光纖的光脈沖經(jīng)光纖傳輸以后，出射端光脈沖將發(fā)生時(shí)間展寬的這種現(xiàn)象。光纖色散按產(chǎn)生原因的不同，大致可分為3種：模式色散、材料色散和波導(dǎo)色散。（1）模式色散在多模光纖中由于各傳輸模式的傳輸路徑不同，各模式到達(dá)出射端的時(shí)間不同，從而引起光脈沖展寬，由此產(chǎn)生的色散稱為模式色散。（2）材料色散光纖材料石英玻璃的折射率對(duì)不同的傳輸光波長(zhǎng)有不

45、同的值，許多不同波長(zhǎng)的太陽(yáng)光通過(guò)棱鏡以后可分成七種不同顏色就是一個(gè)證明。由于上述原因，材料折射率隨光波長(zhǎng)而變化從而引起脈沖展寬的現(xiàn)象稱為材料色散。（3）波導(dǎo)色散由于光纖的纖芯與包層的折射率差別很小，因而在界面產(chǎn)生全反射現(xiàn)象時(shí)，有一部分光進(jìn)入到包層之內(nèi)。由于出現(xiàn)在包層內(nèi)的這部分光，大小與光波長(zhǎng)有關(guān)，這就相當(dāng)于光傳輸路徑長(zhǎng)度隨光波波長(zhǎng)的不同而異。具有一定波譜線寬的光源所發(fā)出光脈沖射入到光纖后，由于不同波長(zhǎng)的光其傳輸路程不完全相同，所以到達(dá)光纖出射端的時(shí)間也不相同，從而使脈沖展寬。具體說(shuō)入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，進(jìn)入到包層的光強(qiáng)比例就越大，傳輸路徑距離越長(zhǎng)。由上述原因所形成的脈沖展寬現(xiàn)象叫做波導(dǎo)色散。以上“

46、材料色散”和“波導(dǎo)色散”都與光波長(zhǎng)有關(guān)，所以又統(tǒng)稱為“波長(zhǎng)色散”?！澳Ｊ缴ⅰ眱H在多模光纖中存在，在單模光纖中不產(chǎn)生模式色散，而只有材料色散和波導(dǎo)色散。通常各種色散的大小順序是模式色散>材料色散>波導(dǎo)色散，因此多模光纖的傳輸帶寬幾乎僅由模式色散所制約。在單模光纖中由于沒(méi)有模式色散，所以它具有非常寬的帶寬。色散的單位是指單位光源光譜寬度、單位光纖長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的光脈沖的展寬（延時(shí)差）。g.652單模光纖在c波段1 5301 565nm和l波段1 5651 625nm范圍內(nèi)的色散較大，一般為1722ps/nmkm。當(dāng)系統(tǒng)速率達(dá)到2.2gb/s以上時(shí)，需要進(jìn)行色散補(bǔ)償，在10gb/s時(shí)系統(tǒng)色

47、散補(bǔ)償成本較大，它是目前傳輸網(wǎng)中輔設(shè)最為普遍的一種光纖。g.653色散位移光纖在c波段和l波段的色散一般為13.3ps/nmkm，在1 550nm波段時(shí)是零色散，系統(tǒng)速率最高可達(dá)到40gb/s，是單波長(zhǎng)超長(zhǎng)距離傳輸?shù)淖罴压饫w。但是，由于其零色散的特性，在采用dwdm擴(kuò)容時(shí)，會(huì)出現(xiàn)非線性效應(yīng)，導(dǎo)致信號(hào)串?dāng)_，產(chǎn)生四波混頻（fwm），因此不適合采用dwdm。g.655非零色散位移光纖在c波段的色散系數(shù)為16ps/nmkm，在l波段的色散系數(shù)一般為610ps/nmkm，色散較小，避開(kāi)了零色散區(qū)，既抑制了fwm，可采用dwdm擴(kuò)容，也可以開(kāi)通高速系統(tǒng)。lucent公司和康寧公司的g.655光纖，分別叫做

48、真波光纖（truewave）和smf-lstm光纖。真波光纖的零色散點(diǎn)在1 530bm以下短波長(zhǎng)區(qū)，在1 5491 561nm波長(zhǎng)的色散系數(shù)為2.03.0ps/nmkm；smf-lstm光纖的零色散點(diǎn)在長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)1 570nm附近，系統(tǒng)工作在色散負(fù)區(qū)，在波長(zhǎng)1 545nm的色散系數(shù)為1.5ps/nmkm。新型的g.655光纖可以使有效面積擴(kuò)大到一般光纖的1.52倍，大有效面積可以降低功率密度，減少光纖的非線性效應(yīng)。3.7  物理層接口數(shù)據(jù)通信是在各種類型的用戶終端和計(jì)算機(jī)之間，或者同一型號(hào)或不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行的，因此計(jì)算機(jī)、終端和數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間的連接需要標(biāo)準(zhǔn)的接口，即在插接方式

49、、引線分配、電氣特性及應(yīng)答關(guān)系上均應(yīng)符合統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。dte和dce之間有很多個(gè)同類型的接口，目前最通用的類型如下。美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)eia的rs-232c接口。itu-t的v系列接口和x系列接口。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織iso和iso 2110、iso 1177等。3.7.1  串行接口標(biāo)準(zhǔn)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信中，有幾個(gè)接口標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)常見(jiàn)到和用到的，那就是通常所說(shuō)的rs-232、rs-422與rs-485標(biāo)準(zhǔn)。它們都是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，最初都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)（eia）制定并發(fā)布的。rs-232接口（又稱eia rs-232）是目前最常用的一種串行通信接口。它是在1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（

50、eia）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)公司、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通信的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（dte）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（dce）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25腳的db25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定。rs-422由rs-232發(fā)展而來(lái)，它是為彌補(bǔ)rs-232之不足而提出的。為改進(jìn)rs-232通信距離短、速率低的缺點(diǎn)，rs-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10mb/s，傳輸距離延長(zhǎng)到4 000英尺（速率低于100kb/s時(shí)），并允許在一條平衡總線上連接最多10個(gè)接收器。rs-422是一種單

51、機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，后來(lái)被命名為tia/eia-422a標(biāo)準(zhǔn)。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，eia又于1983年在rs-422基礎(chǔ)上制定了rs-485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為tia/eia-485a標(biāo)準(zhǔn)。由于eia提出的建議標(biāo)準(zhǔn)都是以“rs”作為前綴的，所以在通信工業(yè)領(lǐng)域，仍然習(xí)慣將上述標(biāo)準(zhǔn)以rs作前綴稱謂，也就是上面說(shuō)到的3個(gè)串行接口標(biāo)準(zhǔn)。rs-232、rs-422與rs-485標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性作出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)

52、議。因此在視頻界的應(yīng)用，許多廠家都建立了一套高層通信協(xié)議，或公開(kāi)或廠家獨(dú)家使用。表3-1是以上3種串行接口電氣性能參數(shù)的綜合比較。表3-1  rs-232、rs-422與rs-485串行接口電氣性能參數(shù)綜合比較性 能 參 數(shù)rs232rs422r485工作方式單端差分差分節(jié)點(diǎn)數(shù)1收1發(fā)1發(fā)10收1發(fā)32收最大傳輸電纜長(zhǎng)度50英尺400英尺400英尺最大傳輸速率20kb/s10mb/s10mb/s最大驅(qū)動(dòng)輸出電壓+/-25v-0.25v+6v-7v+12v驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)電平（負(fù)載最小值）+/-5v+/-15v+/-2.0v+/-1.5v驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)電平（空載最大值）+/-25v+/-

53、6v+/-6v驅(qū)動(dòng)器負(fù)載阻抗（w）3k7k10054擺率（最大值）30v/sn/an/a接收器輸入電壓范圍+/-15v-10v+10v-7v+12v接收器輸入門(mén)限+/-3v+/-200mv+/-200mv接收器輸入電阻（w）3k7k4k（最小）12k驅(qū)動(dòng)器共模電壓  -3v+3v-1v+3v接收器共模電壓  -7v+7v-7v+12v3.7.2  rs-232串行接口標(biāo)準(zhǔn)目前rs-232是pc與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口，其中eia（electronic industry association）代表美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)，rs代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，

54、232是標(biāo)識(shí)號(hào)。rs-232被定義為一種在低速率串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。rs-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通信。一個(gè)完整的rs-232接口有22根線，采用標(biāo)準(zhǔn)的25芯插頭座（db-25）。除此之處，目前廣泛應(yīng)用的還有一種9芯的rs-232接口（db-9）。它們的外觀都是一個(gè)d形的，不過(guò)，對(duì)接的兩個(gè)接口又分為針式的“公頭”和孔式的“母頭”兩種，db-9“母頭”和“公頭”與db-25的“母頭”和“公頭”分別如圖3-17所示。圖3-17  db-9/db-25的“公頭”和“母頭”在rs-232標(biāo)準(zhǔn)中定義了邏輯1和邏輯0電壓級(jí)數(shù)，以及標(biāo)準(zhǔn)的傳輸速率和連接器類型。信號(hào)大小在正

55、的和負(fù)的315v之間。rs-232規(guī)定接近0的電平是無(wú)效的，邏輯1規(guī)定為負(fù)電平，有效負(fù)電平的信號(hào)狀態(tài)稱為傳號(hào)（marking），它的功能意義為off；邏輯0規(guī)定為正電平，有效正電平的信號(hào)狀態(tài)稱為空號(hào)（spacing），它的功能意義為on。根據(jù)設(shè)備供電電源的不同，正負(fù)5、正負(fù)10、正負(fù)12和正負(fù)15這樣的電平都是可能的。 在rs-232標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的設(shè)備可以分為數(shù)據(jù)終端設(shè)備（dte）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（dce）兩類，這種分類定義了不同的線路用來(lái)發(fā)送和接收信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)和終端設(shè)備有dte連接器，調(diào)制解調(diào)器和打印機(jī)有dce連接器。rs-232標(biāo)準(zhǔn)中指定了20個(gè)不同的信號(hào)連接，由25個(gè)d-sub（微

56、型d類）管腳構(gòu)成的db-25連接器。但很多設(shè)備只用了其中的一小部分管腳，出于節(jié)省資金和空間的考慮不少機(jī)器采用較小的連接器，特別是9管腳的d-sub或者是db-9型連接器被廣泛使用。因?yàn)閞s-232到目前為止經(jīng)歷了好多個(gè)不同版本，最近的版本號(hào)為e，它相對(duì)目前廣泛應(yīng)用的c版本來(lái)說(shuō)，電氣性能改進(jìn)了不少，也對(duì)連接器中的25個(gè)管腳進(jìn)行了充分利用（只有2個(gè)予以保留）。表3-2列出的是25芯rs-232e接口的信號(hào)和管腳分配，而表3-3所示的則是在pc機(jī)、調(diào)制解調(diào)器和路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中使用的9芯rs-232接口的信號(hào)和管腳分配。表3-2  25芯rs-232接口的信號(hào)和管腳分配引 腳 號(hào)縮 寫(xiě) 符

57、信 號(hào) 方 向說(shuō) 明1pe公共端  連接器外殼2txd 輸出 發(fā)送數(shù)據(jù) 3rxd 輸入 接收數(shù)據(jù) 4rts 輸出 請(qǐng)示發(fā)送 5cts 輸入 清除發(fā)送 6dsr 輸入 數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好 7sg 公共端  信號(hào)地8dcd 輸入 載波檢測(cè) 9保留10保留 11stf 輸出  選擇傳送通道12dcd 輸入 載波檢測(cè) 13cts 輸入 清除發(fā)送 14txd 輸出 發(fā)送數(shù)據(jù) 15tck  輸入  發(fā)送時(shí)鐘16rxd 輸入 接收數(shù)據(jù) 17rck  輸入  接收器定時(shí)18ll輸出本地回路控制 19rts輸出請(qǐng)示發(fā)送 20dtr 輸出數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)

58、備好 21rl輸出遠(yuǎn)程回路控制22ri輸入振鈴指示器23dsr輸入數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好24xck輸出發(fā)送器定時(shí)25ti 輸入測(cè)試指示器 表3-3  9芯rs-232接口的信號(hào)和管腳分配 引 腳 號(hào) 縮 寫(xiě) 符 信 號(hào) 方 向 說(shuō) 明 1dcd 輸入 載波檢測(cè) 2rxd 輸入 接收數(shù)據(jù) 3txd 輸出 發(fā)送數(shù)據(jù) 4dtr 輸出 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 引 腳 號(hào) 縮 寫(xiě) 符 信 號(hào) 方 向 說(shuō) 明 5gnd 公共端信號(hào)地 6dsr 輸入 數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好 7rts 輸出 請(qǐng)示發(fā)送 8cts 輸入 清除發(fā)送 9ri  輸入  振鈴指示 在rs-232c版本中，db-25的25個(gè)引腳（4個(gè)數(shù)據(jù)引腳、11個(gè)控制信號(hào)引腳、3個(gè)定時(shí)引腳、7個(gè)備用和未定義引腳）實(shí)際上只用了表3-2中的9個(gè)，分別是：1、2、3、4、5、6、8、20、22腳。它們的作用分別如下。（1）控制信號(hào)引腳（4、5、6、8、20