傳輸介質與傳輸特性

1、網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計傳輸介質與傳輸特性傳輸介質與傳輸特性網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計2 1.1.雙絞線雙絞線1.11.1雙絞線概述雙絞線概述1.1.1.1.1絞線分類絞線分類 雙絞線電纜按其結構是否有金屬屏蔽層，可分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（STP）兩大類，其中STP外面由一層金屬材料包裹，以減小輻射，防止信息被竊聽，同時具有較高的數據傳輸速率，但價格較高，安裝也比較復雜；UTP為無金屬屏蔽材料，只有一層絕緣膠皮包裹，價格相對便宜，組網靈活。除某些特殊場合（如受電磁輻射嚴重、對傳輸質量要求較高等）在布線中使

2、用STP外，一般情況下都采用UTP。網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計31.1.2 超五類雙絞線 雖然雙絞線的類型目前已有七大類，在實際企業(yè)局域網組建中，目前主要應用的還是中間兩大類，即五類和六類。一些大型企業(yè)網絡為了支持10吉比特網絡會采用七類線，該網絡構建成本昂貴，一般企業(yè)目前無法采用。 在五類和六類中又可細分為五類、超五類、六類、超六類4種。這4種雙絞線性能差別不大。在局域網組建中基本上都采用非屏蔽雙絞線。 超五類雙絞線與五類雙絞線一樣，也有屏蔽雙絞線（STP）與非屏蔽雙絞線（UTP）兩類，企業(yè)局域網的組建基本都采用非屏蔽雙絞線布線系統(tǒng)。 在超五類非屏蔽布線系

3、統(tǒng)中，通過對它的鏈接和信道性能測試表明，其性能超過了ANSI/EIA/TIA-568標準中的五類線要求。與普通五類UTP比較，超五類UTP在近端串擾、串擾總和、衰減和信噪比4個主要指標上都有較大的改進，但帶寬仍為100MHz。 網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計41.1.3 六類雙絞線六類雙絞線 六類、超六類雙絞線與五類、超五類線在外觀上沒有太大的區(qū)別，都是4對8芯電纜，但六類和超六類雙絞線要稍粗些。同樣，六類雙絞線也有屏蔽雙絞線（STP）與非屏蔽雙絞線（UTP）兩類。 六類線除了像五類線那樣具有用單一屏蔽層包裹4對芯線的屏蔽線以外，還有一種既采用統(tǒng)一屏蔽層，又在各

4、芯線對分別采用一個屏蔽層的雙屏蔽線。在七類線中就全采用這種雙屏蔽的屏蔽雙絞線。雙屏蔽雙絞線主要用于對性能和安全性要求較高的領域，如吉比特或10吉比特以太骨干網，或者一些特殊的行業(yè)，如電信、證券和金融等。網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計5 六類線標準所帶來的好處六類線標準所帶來的好處 六類線標準的出臺，使得用戶綜合布線投資大大降低，編碼調制變得更容易，消除了以往六類線必須統(tǒng)一的弊端，布線性能指標也得到了很大提高。 首先，使用六類布線帶來的最大好處是用戶可以大大減少在網絡設備端的投資，包括網卡和交換機等。 更重要的是，編碼調制變得更加容易。 還有，六類線的布線性能指標

5、也有了較大程度的提高，對衰減、近端串擾、綜合近端串擾、遠端串擾、綜合等效遠端串擾、回波損耗等指標提出了更高的要求，因而在布線系統(tǒng)性能上已大大優(yōu)于超五類布線系統(tǒng)。 但是，六類線并不是必需的，即現有的五類線系統(tǒng)不必全部轉換成六類線系統(tǒng)。用戶是否要立即采用新的六類線系統(tǒng)，也要區(qū)別對待。 網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計6 1.1.4 七類雙絞線七類雙絞線1七類線標準特點（1）七類線具有更高的傳輸帶寬，支持最高600MHz（2）七類布線系統(tǒng)與以前的布線系統(tǒng)不同，采用的不再是廉價的非屏蔽雙絞線，而是采用雙屏蔽的雙絞線（3）在網絡接口上有較大變化2七類線的主要優(yōu)勢（1）至少6

6、00MHz的傳輸帶寬（2）節(jié)約成本（3）應用廣泛網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計71.1.5 雙絞線傳輸特性與測試雙絞線傳輸特性與測試 1雙絞線的傳輸特性 雙絞線既可以用于傳輸模擬信號，也可以用于傳輸數字信號，特別適用于較短距離的信息傳輸。雙絞線上直接傳送數字信號時，使用T1線路的總數據傳輸速率可達1.544Mbit/s，達到更高數據傳輸率也是可能的，但與距離有關。如在電話線上傳輸的ADSL數據信號傳輸速率就可達到8Mbit/s，而在專門的局域網雙絞線中，目前最高的傳輸速率可達1 000Mbit/s。采用雙絞線的局域網的帶寬取決于所用導線的質量、長度及傳輸技術。只

7、要精心選擇和安裝雙絞線，就可以在有限距離內達到每秒幾百萬位的可靠傳輸率。當距離很短，并且采用特殊的電子傳輸技術時，傳輸率可達100Mbit/s155Mbit/s。由于利用雙絞線傳輸信息時要向周圍幅射電磁波，信息很容易被竊聽，因此要花費額外的代價加以屏蔽。屏蔽雙絞線電纜的外層由鋁泊包裹，以減小幅射，但并不能完全消除輻射。網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計8 2雙絞線的主要測試指標雙絞線的主要測試指標（1）衰減（Attenuation），衰減是沿鏈路的信號損失度量。 （2）近端串擾（NEXT），近端串擾損耗是測量一條UTP鏈路中從一對線到另一對線的信號耦合。 （3）直流

8、電阻，直流環(huán)路電阻會消耗一部分信號，并將其轉變成熱量。 （4）特性阻抗，特性阻抗是指鏈路在規(guī)定工作頻率范圍內呈現的電阻。 （5）衰減串擾比（ACR），衰減串擾比的定義為：在受相鄰發(fā)信線對串擾的線對上其串擾損耗（NEXT）與本線對傳輸信號衰減值（A）的差值（單位為dB），即ACR(dB) = NEXT(dB)-A(dB)（6）電纜特性（SNR），通信信道的品質是由它的電纜特性（SNR）描述的。 除以上測試指標，傳播時延（T）、線對間傳播時延差、回波損耗（RL）、鏈路脈沖噪聲電平等指標也會對雙絞線傳輸造成一定影響。 網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計91.1.6 與雙絞

9、線相關的網絡連接設備與雙絞線相關的網絡連接設備 1雙絞線連接器雙絞線連接器 （1）RJ-45信息模塊，RJ-45信息模塊主要是連接設備間和工作間使用的。 超五類屏蔽與非屏蔽信息模塊，這種信息模塊滿足超五類傳輸標準要求，分屏蔽與非屏蔽系列，采用扣鎖式端接帽作保護，適用于設備間與工作區(qū)的通信插座連接。這類信息模塊可應用于ISDN、ATM155/622Mbit/s、1 000Mbit/s以太網等工作區(qū)終端連接及快捷式配線架連接。 六類信息模塊，綜合布線六類系統(tǒng)是一個強調物理層傳輸能力的結構化布線系統(tǒng)，因此六類信息模塊多數采用電腦微調和電容補償技術，提供具有高性能、高余量的六類指標。 (2）RJ-45

10、水晶頭，RJ-45水晶頭用于數據電纜的端接，實現設備、配線架模塊間的連接及變更網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計10 2雙絞線配線架雙絞線配線架 配線架是管理子系統(tǒng)中最重要的組件，是實現垂直干線和水平布線兩個子系統(tǒng)交叉連接的樞紐。配線架通常安裝在機柜或墻上。通過安裝附件，配線架可以全線滿足UTP、STP、同軸電纜、光纖的需要。在網絡工程中常用的配線架有雙絞線配線架和光纖配線架。在此先介紹雙絞線配線架。 雙絞線配線架的作用是在管理子系統(tǒng)中將雙絞線進行交叉連接，用在主配線間和各分配線間。 雙絞線配線架的型號很多，每個廠商都有自己的產品系列，并且對應三類、五類、超五類、六

11、類和七類線纜分別有不同的規(guī)格和型號，在具體項目中，應參閱產品手冊，根據實際情況進行配置。 網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計11 3跳線設備跳線設備 跳接設備主要功能是將傳輸介質連接到跳接器上。通過跳線將傳輸介質互相連接起來。跳線可采用顏色和標號加以識別。跳接設備主要指各種類型的110型交接硬件系統(tǒng)，其中比較重要的部件有110C連接塊、110型插接線等。4端子設備端子設備 端子設備主要包括各種類型的信息插座、纜線接頭和插頭。除了模塊化插座之外，還有與之配套使用的多功能適配器、面板與表面安裝盒，以及多功能適配器等。網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)

12、劃與設計121.2 同軸電纜同軸電纜 同軸電纜是早期構建的總線拓撲結構計算機網絡多數采用的傳輸介質。同軸電纜是由一根空心的外圓柱導體（銅網）和一根位于中心軸線的內導線（電纜銅芯）組成，并且內導線和圓柱導體及圓柱導體和外界之間都是用絕緣材料隔開。電磁場封閉在內外導體之間，故輻射損耗小，受外界干擾影響小。常用于傳送多路電話和閉路電視等。同軸電纜外部設有密閉的金屬或塑料護套，以保護纜芯免遭外界侵害和損傷。同時它具有壽命長、容量大、傳輸穩(wěn)定、外界干擾小、維護方便等特點。網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計13 同軸電纜根據其直徑大小可以分為：同軸電纜根據其直徑大小可以分為：（

13、1）粗纜（RG-11）的直徑為1.27cm，最大傳輸距離達到500m。粗纜適用于比較大型的局部網絡，它的標準距離長，可靠性高，由于安裝時不需要切斷電纜，因此可以根據需要靈活調整計算機的入網位置，但粗纜網絡必須安裝收發(fā)器電纜，安裝難度大，所以總體造價高。粗纜的阻抗是75。（2）細纜的直徑為0.26cm，最大傳輸距離185m。細纜安裝則比較簡單，造價低，但由于安裝過程要切斷電纜，兩頭須裝上基本網絡連接頭（BNC），然后接在T型連接器兩端，所以當接頭多時容易產生不良的隱患，這是目前運行中的以太網所發(fā)生的最常見故障之一。細纜的阻抗是50。 網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計

14、141.3.1 光纜的結構光纜的結構1纜芯 纜芯通常由涂覆光纖、緩沖器和加強件等部分組成。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層。分為緊套管緩沖和松套管緩沖兩種類型。光纜通常包含一個或幾個加強件。其功能是為了在牽引時，使光纜有一定的抗拉程度。加強件通常處在纜芯中心。有時配置在護套中。加強件通常用鋼絲或非金屬材料如芳綸纖維等做成。 2護套 光纜最外層是光纜的護套。它是非金屬元件，其作用是將光纜的部件加固在一起，保護光纖和其他光纜部件免受損害。通常的護套由聚乙烯或聚氯乙?。≒E或PVC）和鋁帶或鋼帶構成。 1.3 光纜光纜網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資

15、資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計15網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計161.3.2 光纜的種類光纜的種類1按光纖的傳輸模式分類按光纖的傳輸模式分類 按光纖的傳輸模式，光纖分為單模光纖和多模光纖： 單模光纖主要用于長距離通信，纖芯直徑很小，其纖芯直徑為8-10m，而包層直徑3 000為125m。由于單模光纖的纖芯直徑接近一個光波的波長，因此光波在光纖中進行傳輸時，不再進行反射，而是沿著一條直線傳輸。正由于這種特性使單模光纖具有傳輸損耗小、傳輸頻帶寬、傳輸容量大的特點。在沒有進行信號增強的情況下，單模光纖的最大傳輸距離可達3 000m，而不需要進行信號中繼放大。 多模光纖

16、的纖芯直徑較大，不同入射角的光線在光纖介質內部以不同的反射角傳播，這時每一束光線有一個不同的模式，具有這種特性的光纖稱為多模光纖。多模光纖在光傳輸過程中比單模光纖損耗大，因此傳輸距離沒有單模光纖遠，可用帶寬也相對較小些。網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計17 2按纜芯結構分類按纜芯結構分類 （1）中心管（束管）式光纜的松套光纖（單纖芯或多纖芯）無絞合直放在光纜的中心位置，這種位置最有利于減少光纜彎曲造成的損耗。 （2）層絞式光纜是指緊套光纖或松套光纖螺旋絞合在中心加強元件上的光纜。 （3）骨架式光纜是指一次涂覆光纖或二次被覆緊套光纖輕放入骨架槽中構成的光纜。 上述三

17、種結構的光纜，均可以用帶狀光纖來制成。其中，纖芯數最多的是層絞式光纜，其次是骨架式光纜，最少的是中心管式光纜。網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計18 3按光纖數目分類按光纖數目分類 按光纖芯數目不同，光纜可分為單芯光纜和帶狀（多芯）光纜。帶狀光纜結構類似于非帶狀光纜，分為中心管式、松套層絞式和骨架式三大類，其基本單元是由帶狀光纖構成。 帶狀光纖是分別由2根、4根、6根、8根、10根、12根、24根紫外光固化光纖，按一定色標排列組成的平行的光纖帶。4按敷設方式分類按敷設方式分類 按光纜敷設方式不同，光纜可分為架空光纜、管道光纜、埋式光纜、水底光纜和海底光纜。 由于光纜

18、的敷設方式不同，對光纜提出的機械特性就不同。國標GB/T 13993.2-1999中對架空、管道和埋式光纜的機械特性作了精確要求網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計191.3.3 光纜的傳輸特性與測試光纜的傳輸特性與測試1光纖的數值孔徑（光纖的數值孔徑（NA） 它代表光纖芯子與包層之間的折射率差，是光纖一個最重要的基本特性。NA是反映光纖芯子包層折射率關系的參數，折射率差越大，NA越大，光纖可以接收并傳播的光越多，即與光纖可傳播的模數成正比。因此在某種意義上數值孔徑表示了光纖集光的能力。 網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計20 2傳輸損耗傳

19、輸損耗 這是光纖一項重要的光學特性，是指光信號的能量從發(fā)送端經過光纖傳輸后到接收端的衰減程度。它很大程度上決定了傳輸信號所需中繼的距離。引起光纖損耗的原因主要有兩大類：一類材料吸收、另一類是散射損耗，此外還有光纖的結構缺陷等。 吸收損耗是由SiO2材料的固有吸收和由雜質引起的吸收產生的。散射損耗主要由材料微觀密度不均勻引起的Rayleigh散射和由光纖結構缺陷（如氣泡等）引起的散射產生的。光纖結構缺陷，如芯子包層界面不光滑、氣泡、應力、直徑的變化和軸線彎曲等也會引起光纖的傳輸損耗，所以提高光纖結構的完美和一致性是拉纖工藝的重要任務之一。 光纖的損耗是以每公里分貝（dB/km）來計量。石英光纖有

20、3個低損耗波長區(qū)0.85m、1.3m、1.55m，氟化物光纖的損耗更低。對應于這些低損耗波長，選用適當的光源可以降低光能的損耗。網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計21 3傳輸帶寬傳輸帶寬 它表示光纖的傳輸速率，主要受到光纖色散的限制。當光脈沖沿光纖傳播時，每個脈沖都會隨著距離的增加而展寬，最后相鄰的脈沖發(fā)生重迭，這就限制了光纖傳送信息的速率，限制了光纖傳輸帶寬，導致光脈沖展寬的機理是光纖的色散，包括材料色散、波導色散和模色散。 網網絡絡技技術術專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源庫庫網絡工程規(guī)劃與設計221.3.4 與光纜相關的網絡連接設備與光纜相關的網絡連接設備1光纖連接器光纖連接器 （1）光纖連接器的性能。 光學性能，對于光纖連接器的光性能方面的要求，主要是插入損耗和回波損耗這兩個最基本的參數。插入損耗（Insertion Loss）即連接損耗，是指因連接器的導入而引起的鏈路有效光功率的損耗。插入損耗越小越好，一般要求應不大于0.5dB。 互換性、重復性，光纖連接器是通用的無源器件，對于同一類型的光纖連接器，一般都可以