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1、第八章传输媒质与结构化布线本讲稿第一页，共五十五页双绞线（TP：Twisted Pairwire）v是最靠近用户设备的常用介质，由两根具有绝缘保护层的铜导线组成v市话电缆线径规格：0.4、0.5、0.6、0.7mm 长话电缆线径规格：0.9、1.2mmv扭绞作用;辐射波抵消,克服线间串扰 扭绞节距:1438.1cm（逆时针扭绞）v若干线对集合，加以绝缘材料与外护套组成双绞线电缆v可加屏蔽层（金属网层）克服信号辐射，其价格较高，安装较困难。本讲稿第二页，共五十五页双绞线电缆类型v非屏蔽型（UTP）、屏蔽型（STP）v按传输频率与用途分为五类：1类缆：主要用于语音传送2类缆：传输频率1MHz，用于
2、语音与低速数据传送3类缆：传输频率16MHz，主要用于10BASE-T4类缆：传输频率20MHz，用于语音和16Mb/s数 据传送5类缆：传输频率100MHz，用于语音和100Mb/s数据传送，是最常用的以太网电缆超5类布线系统：是一个非屏蔽双绞线(UTP)布线系统,其串扰、衰减与性噪比均优于5类缆本讲稿第三页，共五十五页同轴电缆v非对称、传输带宽大，衰减低、信号屏蔽，主要用于模拟电视图像、高速数据。v数字传输：基带同轴缆（50欧母）模拟传输：宽带同轴缆（75欧母）v传输带宽取决与电缆长度（1KM2Gb/s）v传输衰减在10MHz频率下约为17dB/km，在5MHz频率下约为12dB/km本讲
3、稿第四页，共五十五页同轴电缆的规格vRG8或RG11：50欧vRG58 ：50欧vRG59 ：75欧vRG62 ：93欧选用：v计算机网络：选 RG8以太网粗缆 或 RG58以太网细缆v电视图像系统：选RG59 vARCnet网络和IBM3280网络：选RG-62本讲稿第五页，共五十五页 光纤与光缆包层n纤芯n12涂复层n11.468n2 1.462光纤以其独特的优越性成为信息传输的主要手段，具有传输带宽极大、衰耗低、抗干扰等特点。目前，80%以上的信息通过光纤传输,我国已建成光缆线路200多万km，并从骨干核心网进入用户接入网。光纤到户（FTTH）将是最终目标。本讲稿第六页，共五十五页光纤的
4、类别可有不同分类方式v按传导模数分：单模（SM）、多模（MM）v按折射率分布：渐变型（GI）阶跃型（SI）v按特殊用途分：EDF、DCF、LEAF.本讲稿第七页，共五十五页多模光纤多模光纤多模光纤对应于多模光纤对应于ITU-T G.651、或IEC A1。其芯径较粗，衰耗较大，因多模传输带宽受限。多模光纤在数据网或用户接入网中普遍应用，其连接损耗低、且因数字孔径大而耦合效率高，活动连接器件简单，工程成本低。大芯径可允许较大光功率传输利于用户网光功率分配。为减小模间色散，多模光纤一般为渐变型折射率分布。由于制棒中折射率控制较复杂，目前多模光纤的市场价格高于G652光纤。本讲稿第八页，共五十五页多
5、模光纤多模光纤多模光纤按折射率分布情况可分为v渐变折射率：A1按纤芯直径分为：A1a（50/125）、A1b（62.5/125）、A1c（80/125）、A1d（100/125）v阶跃折射率：A2v工程应用中多用A1类光纤。本讲稿第九页，共五十五页G.652 G.652 光纤光纤G.652G.652光纤亦称常规单模光纤光纤亦称常规单模光纤,其价格低廉、技术成熟，其价格低廉、技术成熟，是目前长途、本地线路应用最为广泛的光纤。是目前长途、本地线路应用最为广泛的光纤。其在其在1550nm1550nm窗口色散大（达窗口色散大（达17ps/nmkm17ps/nmkm）严重限制）严重限制传输速率，须采用传
6、输速率，须采用DCFDCF进行色散补偿，进行色散补偿，DCFDCF引起的引起的衰减则由光放大器补偿，成本较高。衰减则由光放大器补偿，成本较高。2000 2000年，年，ITU-TITU-T将将G652G652细分为细分为G.652AG.652A、G.652BG.652B、G.652CG.652C其中，其中，G.652BG.652B规定了偏振模饿散，仍属常规单模规定了偏振模饿散，仍属常规单模而而G.652CG.652C则为低水峰全波光纤。则为低水峰全波光纤。本讲稿第十页，共五十五页G.653 G.653 光纤光纤在在G.652G.652光纤基础上通过增大波导色散将零色散点从光纤基础上通过增大波导
7、色散将零色散点从1310nm1310nm转移到转移到1550nm1550nm处，故称零色散位移光纤。处，故称零色散位移光纤。G.653G.653光纤可在光纤可在1550nm1550nm窗口大幅提高传输速率，但在窗口大幅提高传输速率，但在多波长系统中，则因零色散会引起严重四波混频因而多波长系统中，则因零色散会引起严重四波混频因而不能支持不能支持DWDMDWDM系统，而系统，而DWDMDWDM技术已成为扩大光纤传输技术已成为扩大光纤传输系统容量的主要方式，故在未来的应用中，系统容量的主要方式，故在未来的应用中，G.653G.653光光纤将渐遭淘汰。纤将渐遭淘汰。本讲稿第十一页，共五十五页G.654
8、 光纤vG.654光纤为截止波长位移光纤v其在1550nm波长处衰耗低达0.14dB/kmvG.654光纤制造工艺难度大,价格高,只用于长途海底光缆传输vG.654的色散分布与G652相同,仍归于非色散位移光纤类.本讲稿第十二页，共五十五页G.655 G.655 光纤光纤 为适应DWDM传输要求，在G.653光纤基础上改进。在1550nm窗口保持一定色散，以利于克服非线性，故谓之“非零色散位移”。朗讯公司研制的G.655光纤谓之“真波光纤”，其零色散点在1550nm波长以下，故其在1550nm处色散为正值，康宁公司的G655光纤（LEAF）则为负值且其有效通光面积较大可降低传光功率密度，更有效
9、减轻非线性效应影响。此外，负色散对传输速率的限制可采用低成本的G.652光纤进行补偿，在大容量、高传输速率系统中，大有效面积的.G655光纤将有广阔的应用前景。本讲稿第十三页，共五十五页G.655 G.655 光纤光纤vITU-T将G.655光纤又分为两类：G.655A用于带放大器的单信道SDH传输。（符合ITU-TG.691建议）G.655B用于带放大器的多信道DWDM传输。（符合ITU-TG.692建议）v真波光纤、大有效面积光纤（LEAF）光纤均属于G.655建议文号。本讲稿第十四页，共五十五页光纤标准对照光纤名称 ITU-T标准 IEC标准非色散位移光纤 G.652A、B、C B1.1
10、、B1.3色散位移光纤 G.653 B2截止波长位移光纤 G.654 B1.2非零色散位移光纤 G.655A、G.655B B4注注:G.652C(B1.3)为全波光纤为全波光纤,G.652B有偏振色散要求有偏振色散要求,仍归于仍归于B1.1 G.654(B1.2)为截止波长位移光纤为截止波长位移光纤(最低衰耗光纤最低衰耗光纤)本讲稿第十五页，共五十五页阶跃光纤中光的传导本讲稿第十六页，共五十五页光纤的基本参数v几何尺寸类别SMMMEDF数据纤芯直径9504.562.5包层外径125涂复层约250（m）相对折射率差相对折射率差 =n1-n2/n1DCFDCF6 6本讲稿第十七页，共五十五页光纤
11、的基本参数v数值孔径：NA=n1=Sin数值孔径表示光纤接收（耦合）光信号的能力常规单模光纤的NA值约为0.108多模光纤的NA值大于单模光纤，故光耦合效率高。NA值与折射率差有关，太大会形成多模传输。本讲稿第十八页，共五十五页光纤的基本参数v模场直径：d=模场直径表示光纤中传导的光信号能量的集中程度。信号波长越长，则d值越大。模场直径大的光纤对弯曲越敏感，但接续损耗小。c 光纤截面形状误差光纤截面形状误差 1、包层不圆度：2%2、同心度误差：1mV 2.405=Vc本讲稿第二十页，共五十五页光纤的传输特性 传输衰减 传输色散 非线性效应本讲稿第二十一页，共五十五页光纤传输衰减光纤传输衰减v光
12、纤传输中各种因素引起的信号衰减v传输衰耗是系统设计、光功率分配、中继距离确定的重要参数v定义：PinPoutL=10 L g Pin/Pout L（dB）本讲稿第二十二页，共五十五页光纤衰耗机理光纤材料固有损耗：1、瑞利散射光纤工艺中材料结晶产生的不 均匀组织引起。其效率与光波长的四次方成反比。2、材料吸收光纤材料（含杂质）对光信号的吸收。可分为紫外吸收与红外吸收。本讲稿第二十三页，共五十五页光纤衰耗曲线dB/Km瑞利散射紫外吸收红外吸收13101550（nm）OH吸收峰本讲稿第二十四页，共五十五页光纤衰耗机理v结构缺陷损耗结构缺陷损耗 制棒工艺中产生的纤芯不均匀、界面不平整、气泡、杂质、微弯
13、等。辐射模传导模本讲稿第二十五页，共五十五页附加损耗附加损耗主要指光纤使用中引起的损耗。v接续损耗 包括：1、光纤固定熔接损耗（一般小于0.05dB)2、活动连接损耗(一般小于0.4dB)v弯曲损耗本讲稿第二十六页，共五十五页光纤的传输色散 在单模光纤中，由于光源谱宽的影响，光脉冲含有不同的波长成分，引起光纤不同的折射率和传输速度的差异，所以到达接收端的时间不一致，导致光脉冲展宽，严重时会造成码间干扰。色散的产生与光源和光纤的特性有关,本讲稿第二十七页，共五十五页光纤色散机理v模式色散 不同传导模之间产生的传输时延差.（单模传输不存在模间色散.）v材料色散 不同波长成分的光在光纤中引起不同折射
14、率,形成传输时延差.本讲稿第二十八页，共五十五页光纤色散机理v波导色散 分别在纤芯与包层中传导的光由于折射率不同、传导速度的差异造成的传输时延差。（材料色散与波导色散均与光信号的波长差异有关，故统称为波长色散或色度色散。）本讲稿第二十九页，共五十五页光纤工作波段工作窗口工作窗口 波波 段段 标称波长标称波长 波长范围（波长范围（m）第一窗口第一窗口 850第二窗口第二窗口 O波波 段段 1310 1280-1360第三窗口第三窗口 S波波 段段 1550 1460-1530 C波波 段段 1550 1530-1565第四窗口第四窗口 L波波 段段 1550 1565-1625第五窗口第五窗口
15、E波段波段 波长扩展波长扩展 1360-1460本讲稿第三十页，共五十五页G.652 大多数已安装的光纤，已经成功地应用于120公里的光纤跨距段 在1550nm处，衰耗低而色散较大，对速率提高有限制：传输速率提高4倍，则色散受限距离缩短为1/16。如：2.5Gb/s928Km 10Gb/s58Km G.652+DCF方案升级扩容成本高，适于2.5Gb/s及以下速率的DWDM系统G.655：在1550 nm处保持较小色散，以克服四波混频。适于 10Gb/s及以上DWDM系统。(郎讯G655:真菠,康宁G655:LEAF)光纤的选用光纤的选用本讲稿第三十一页，共五十五页光纤的选用长途骨干光网络与本
16、地网：依据每一信道所传输的基本速率：2.5Gb/s及以下速率的系统,可用原敷设的G.652光纤DWDM系统：10Gb/s及以上速率的系统，新建大容量骨干网系统，则应采用G.655光纤。本讲稿第三十二页，共五十五页光纤的选用城域网光传输线路：城域网光传输线路：除常规单模（除常规单模（G.652）外，为适应多种业务与多）外，为适应多种业务与多种速率信号传送，采用波分复用传输，需扩展可种速率信号传送，采用波分复用传输，需扩展可用光波长范围：用光波长范围：=12801625 nm 大容量城域网可选全波光纤（低水峰光纤，大容量城域网可选全波光纤（低水峰光纤，B1-3），全波光纤与），全波光纤与G652光
17、纤的色散并无区别。光纤的色散并无区别。本讲稿第三十三页，共五十五页光纤的选用 对于光纤数据网与用户接入网，速率低、距对于光纤数据网与用户接入网，速率低、距离短，一般采用多模光纤（离短，一般采用多模光纤（A1.a）。其芯径粗、）。其芯径粗、便于接续，活动连接器件简单，可降低系统成本便于接续，活动连接器件简单，可降低系统成本（接头多、分支复杂）。通光面积大允许大功率（接头多、分支复杂）。通光面积大允许大功率光信号传输，不会产生非线性。光信号传输，不会产生非线性。以前多模光纤系统采用发光管，带宽窄，目前，以前多模光纤系统采用发光管，带宽窄，目前，新型垂直腔面发射激光器（新型垂直腔面发射激光器（VCS
18、EL）已进入实用，）已进入实用，带宽达数带宽达数GHZ本讲稿第三十四页，共五十五页 光缆类别光缆类别 缆芯结构不同分为:中心管式 层绞式 骨架式光缆 敷设条件不同分为:架空光缆、管道光缆、直埋光缆和水底光缆 光缆中光纤的松紧状态不同分为:紧结构 松结构 半松半紧结构光缆 使用环境与缆中材料不同可分为:金属加强构件 非金属加强构件 阻燃、防蚁光缆、电力光缆按照：本讲稿第三十五页，共五十五页光缆缆芯结构光缆缆芯结构 层绞式、骨架式与中心管式三种基本结构又可按分离光纤、单元光纤或带状光纤配置。光纤芯数较少时一般采用中心管式，由于光纤处于光缆截面中心，故安全性较好。其结构简单,重轻且价格较低.光纤心数
19、较多时一般采用层绞式结构 骨架式常用于要求对光纤側面保护较好的场合。高密度多芯带状光纤则可按使用情况做成层绞、骨架或中心管式。本讲稿第三十六页，共五十五页层绞式光缆层绞式光缆经过套塑的光纤单元（管）螺旋绞合在中心加强构件上在缆芯周围加装各种护层并填充缆膏。光缆中光纤芯数最大可做到200芯以上适用于架空、管道、直埋、水下等各种方式本讲稿第三十七页，共五十五页中心束管式光缆中心束管式光缆装有多根光纤的松套管置于光缆截面的中心位置。单根高炭钢丝作为加强构件平行置于中心管的两边或周围光缆中光纤芯数最大为36芯光缆结构简单、轻便且对光纤保护有利。适用于架空、管道或直埋方式本讲稿第三十八页，共五十五页叠带
20、式光缆叠带式光缆带状光纤缆结构类同于非带状光纤缆，可分为中心管式、松套层绞式和骨架式三大类本讲稿第三十九页，共五十五页光缆型号标识v目前尚无目前尚无ITU-TITU-T建议，采用建议，采用 GB/TGB/T（908-2000908-2000）v完整代号分为两大部分：完整代号分为两大部分：v型式代号型式代号（左边字母或数字）（左边字母或数字）1 1、光缆类型：、光缆类型：GYGY、GJGJ、GHGH、GTGT2 2、加强件、加强件:无符号、无符号、F F、G G3 3、特征代号：、特征代号：B B、T T、Z Z、X X、G G、D.D.光缆型式代号光缆型式代号光纤规格代号光纤规格代号本讲稿第四
21、十页，共五十五页光缆型号标识4、护层代号：、护层代号：PE、PVC、A、S、L、Q、W、33、43、535 5、外护套代号：、外护套代号：Y Y（或（或0303，可略）、，可略）、V Vv光纤规格代号光纤规格代号（右边数字或字母）（右边数字或字母）依次为：光纤芯数、光纤类型（依次为：光纤芯数、光纤类型（D、J、S模场直径模场直径/包层包层外径、工作波长（外径、工作波长（1、2、3）、）、衰耗系数、适用温度（衰耗系数、适用温度（A、B、C、D）本讲稿第四十一页，共五十五页光缆代号示例vGYXTW24D9/125（236）AvGYTA3336D9/125（325）BvGYDTS192D9/125（
22、230）AvGJFV1D9/125（325）D本讲稿第四十二页，共五十五页v 光缆芯数系列光缆芯数系列v 光缆机械性能光缆机械性能v 光纤的保护性光纤的保护性 光缆芯数系列为光缆芯数系列为4 4、6 6、8 8、1010、1212、1414、1616、1818、2020、2222、2424、2626、2828、3030、3232、3434、3636芯等，按需要依偶数递增。芯等，按需要依偶数递增。能经受拉伸、压扁、冲击、反复弯曲、扭转、曲挠、能经受拉伸、压扁、冲击、反复弯曲、扭转、曲挠、钩挂、弯折、卷绕等项实验。钩挂、弯折、卷绕等项实验。防潮、防水性能，还根据不同要求具备防白蚁、鼠、防潮、防水性
23、能，还根据不同要求具备防白蚁、鼠、昆虫咬，以及防腐蚀、防雷等防护性能。昆虫咬，以及防腐蚀、防雷等防护性能。光缆参数与性能本讲稿第四十三页，共五十五页光纤活动连接器 光纤活动连接器，俗称活接头，是一种可拆卸使用的连接部件。它主要用于光端机、光测试仪表等器件与光纤之间的连接以及光纤之间的 相互连接。光纤连接器 应满足如下条件：1.连接损耗小。连接 损耗是评价光纤连接器件的主要指标。目前光纤连接器的连接损耗一般在0.5dB左右。2.稳定可靠。对环境条件变化，如温度、湿度、和 连接部位振动等条件下，连接损耗变化很少。3.连接重复性好。4.互换性好。5.拆装方便。6.体积小，成本低。本讲稿第四十四页，共
24、五十五页光纤活动连接器类型 v基本类型：FC金属螺纹丝扣型 SC塑料矩形插拔型 ST金属圆柱卡口型 v插针端面：FC：工艺简单，接触性能较差。PC：可降低对灰尘、污染敏感 改善通光效果。SPC、APC：减小光反射的影响。本讲稿第四十五页，共五十五页不同结构不同结构的的光连接器光连接器本讲稿第四十六页，共五十五页光纤连接器的基本结构光纤连接器的基本结构套筒套筒套管套管插针插针光缆跳线光缆跳线光缆跳线光缆跳线本讲稿第四十七页，共五十五页球面光连接示意图球面光连接示意图本讲稿第四十八页，共五十五页连接器型号 v常用型号为：FC/PC、FC/APC，v插针直径：2、5mm L=20mm （D型：2mm
25、 LC型：1.25mm）v基本参数：插入损耗 1000次 回波损耗 50dB本讲稿第四十九页，共五十五页综合布线系统简介综合布线系统简介v综合布线系统是指建筑物内或室内的传输线缆布放v综合布线系统包括：传输介质、线路管理设施、连接器、适配器及插座、电器保护设备等。v布线系统应能灵活使用，支持电话、传真、以太网数据及多用户终端。v综合布线系统应符合EIA/TIA568标准（商业大楼电信布线标准）本讲稿第五十页，共五十五页综合布线系统构成综合布线系统构成一般分为六个子系统：1、建筑群主干子系统提供外部进线与建筑物内布线系统的连接点。2、设备子系统计算机网络、程控交换机等主机房的布线系统，信息进出由
26、光纤或电缆汇集。3、垂直主干子系统连接各楼层间主要设备的布线系统。一般采用星型拓扑结构。介质:使用单模光纤或5类缆.本讲稿第五十一页，共五十五页综合布线系统构成4、水平支线子系统同层水平布放线缆、终端及转换插座。为星型拓扑结构。介质：100欧UTP电缆、150欧STP电缆、62.5/125多模光缆5、工作区子系统由水平布线插座延伸至终端设备，要求布线灵活，便于增添或更换设备。6、管理子系统网络管理设备的连接，包括水平、垂直线路系统的终端与转换。本讲稿第五十二页，共五十五页布线系统的介质与连接件v介质：主要采用无屏蔽双绞线与光缆混 合布线垂直布线：单模光纤，水平布线：单模光 纤或5类UTPv插头与插座：每一工作区配备语音、数据 插座v屏蔽与接地本讲稿第五十三页，共五十五页布线长度的限制国家标准规定：v建筑物内走线电缆或光缆的长度不应超过500m，v建筑群之间主干电缆或光缆的长度不应超过1500m，v水平走线（加跳线与连线）的长度不应超过100m。v走线长度的规定并非绝对，它还受传输速率与所采用的技术影响本讲稿第五十四页，共五十五页作业：作业：v单模光纤分为哪几类？分别用于哪些方面？v综合布线系统的构成？本讲稿第五十五页，共五十五页