1.同轴电缆
同轴电缆的外层导体和内层芯线的圆心在同一个轴心上,所以称为同轴电缆。同轴电缆的外层导体与内层芯线的电气特性不相等,故同轴电缆属于非平衡电缆。
1)同轴电缆的结构
同轴电缆由一对导体组成,按“同轴”形式构成线对。同轴电缆最里层是单根铜芯导线,再裹一层绝缘材料,外覆密集金属网状导体(屏蔽层),最外面是一层起保护性作用的塑料外套。
2)同轴电缆的分类
同轴电缆按直径的不同分为粗缆和细缆两种。根据传输频带的不同,可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆。
(1)粗缆(RG-8或RG-11)适用于较大局域网的网络干线,布线距离较长,可靠性较好。
(2)细缆(R-G58)一般用于总线型网布线连接。
3)同轴电缆的特性
(1)物理特性。粗同轴电缆的直径为1.02~2.54cm,细同轴电缆的直径约为0.64cm,可在较宽的频率范围内工作。
(2)传输特性。基带同轴电缆仅用于数字传输,并使用曼彻斯特编码,数据传输速率最高为10Mbit/s。宽带同轴电缆既可用于模拟信号传输,又可用于数字信号传输。
(3)连通性。同轴电缆适用于点到点和多点连接,基带50Ω电缆每段可支持几百台设备,在大系统中还可以用转接器将各段连接起来。宽带75Ω电缆可以支持数千台设备,但在高数据传输率下(50Mbit/s)使用宽带电缆时,设备数目限制在20~30台。
(4)地理范围。同轴电缆的传输距离取决于传输的信号形式和传输的速率,典型基带电缆的最大距离限制在几千米以内。但在同样数据速率条件下,粗缆的传输距离较细缆长。宽带电缆的传输距离可达几十千米。
(5)抗干扰性。同轴电缆的抗干扰性能强,原因是同轴电缆的外层网状金属导体对环境的电磁干扰和本身的电磁辐射起到了良好的屏蔽作用。
2.双绞线电缆
双绞线由两根具有绝缘保护的铜导线组成,把两根绝缘铜导线按一定的密度互相扭绞在一起,每一根导线在导电传输中辐射出的电磁波会被另一根导线上辐射出的电磁波所抵消,从而减少信号辐射影响的程度。将一对或多对双绞线安置在一个塑料护套中,便形成了双绞线电缆。双绞线电缆的每一对导线的电气特性相同,故双绞线电缆属于平衡电缆。
1)双绞线电缆的分类
(1)非屏蔽双绞线电缆。非屏蔽双绞线电缆由多对双绞线和一个塑料外皮构成,最常用的是4线对8芯。4线对非屏蔽双绞线电缆用不同的颜色对来区分各线对,它们分别是白绿绿、白橙-橙、白蓝-蓝、白棕-棕。TIA/EIA布线标准中规定了两种双绞线的连接线序——568A与568B。标准568A 的线序排列是白绿-1、绿-2、白橙-3、蓝-4、白蓝-5、橙-6、白棕-7、棕-8。标准568B 的线序排列是白橙-1、橙-2、白绿-3、蓝-4、白蓝-5、绿-6、白棕-7、棕-8。
(2)屏蔽双绞线电缆。屏蔽双绞线电缆的内部与非屏蔽双绞线电缆一样是双绞铜线,外加金属网丝套(接地)或金属箔(屏蔽层)包裹,可具有整体屏蔽层、线对屏蔽层,或同时具有这两种屏蔽层。屏蔽双绞线分为电缆金属箔屏蔽、线对金属箔屏蔽、电缆金属编织丝网加金属箔屏蔽、电缆金属箔编织网屏蔽加线对金属箔屏蔽。
(3)大对数电缆。大对数电缆中常见的有25线对、50线对和100线对电缆。三类25对非屏蔽双绞线适用于副主干线路,可传输25路视频或其他信号。三类50对非屏蔽双绞线适用于设备间与设备间的主干连接,可传输50路视频或其他信号。三类100对非屏蔽双绞线适用于副主干线系统及开放式办公室,可传输100路视频或其他信号。五类25对非屏蔽双绞线既适用于主干布线也适用于水平布线,可传输25路视频或其他信号。
2)常用双绞线电缆
(1)一类线(CAT1)。线缆最高频率带宽是750kHZ,用于报警系统,或只适用于语音传输(一类标准主要用于20世纪80年代初之前的电话线缆),不用于数据传输。
(2)二类线(CAT2)。线缆最高频率带宽是1MHz,用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输。
(3)三类线(CAT3)。指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆。该电缆的传输频率16MHz,最高传输速率为10Mbps(10Mbit/s),主要应用于语音、10Mbit/s以太网(10BASE-T)和4Mbit/s令牌环。最大网段长度为100m,采用RJ形式的连接器,目前已淡出市场。
(4)四类线(CAT4)。该类电缆的传输频率为20MHz,用于语音传输和最高传输速率16Mbps(指的是16Mbit/s令牌环)的数据传输,主要用于基于令牌的局域网。最大网段长为100m,采用RJ形式的连接器,未被广泛采用。
(5)五类线(CAT5)。该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,线缆最高频率带宽为100MHz,最高传输率为100Mbps,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输,主要用于100BASE-T和1000BASE-T网络,最大网段长为100m,采用RJ形式的连接器。这是最常用的以太网电缆。在双绞线电缆内,不同线对具有不同的绞距长度。通常,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。
(6)超五类线(CAT5e)。超五类衰减小,串扰少,并且具有更高的衰减与串扰的比值(ACR)和信噪比(SNR)、更小的时延误差,性能得到很大提高。超五类线主要用于千兆位以太网(1000Mbps)。
(7)六类线(CAT6)。该类电缆的传输频率为1~250MHz,六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比(PS-ACR)应该有较大的余量,它提供2倍于超五类的带宽。六类布线的传输性能远远高于超五类标准,最适用于传输速率高于1Gbps的应用。六类与超五类的一个重要的不同点在于,改善了在串扰以及回波损耗方面的性能,对于新一代全双工的高速网络应用而言,优良的回波损耗性能是极重要的。六类标准中取消了基本链路模型,布线标准采用星形的拓扑结构,要求的布线距离为:永久链路的长度不能超过90m,信道长度不能超过100m。
(8)超六类或6A(CAT6A)。此类产品传输带宽介于六类和七类之间,传输频率为500MHz,传输速度为10Gbps,标准外径6mm。目前和七类产品一样,国家还没有出台正式的检测标准,只是行业中有此类产品,各厂家宣布一个测试值。
(9)七类线(CAT7)。传输频率为600MHz,传输速度为10Gbps,单线标准外径8mm,多芯线标准外径6mm,可能用于今后的10Gbps以太网。
3)电缆标志
《综合布线系统工程验收规范》(GB50312—2007)对缆线标志的要求:在缆线的护套上以不大于1m的间隔印有生产厂厂名或代号、缆线型号及生产年份。
3.光缆
光缆是为了满足光学、机械或环境的性能规范而制造的,它是利用置于包覆护套中的一根或多根光纤作为传输媒质并可以单独或成组使用的通信线缆组件。光缆主要是由光导纤维和塑料保护套管及塑料外皮构成,光缆内没有金、银、铜铝等金属,一般无回收价值。光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心,外包有护套,有的还包覆外护层,用以实现光信号传输的一种通信线路。光缆的基本结构一般是由缆芯、加强钢丝、填充物和护套等几部分组成,另外根据需要还有防水层、缓冲层、绝缘金属导线等构件。
1)光纤的分类
(1)按照制造光纤所用的材料分类。分为石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤五种,目前通信中普遍使用的是石英系光纤。
(2)按光在光纤中的传输模式分类。单模光纤的内光以单一路径传输,玻璃芯很细,纤芯直径为8.3μm,包层外直径为125μm,只能传一种模式的光。模间色散很小,适用于远程通信。
多模光纤的内光以多路径传输。玻璃芯较粗,纤芯直径为50~62.5μm,包层外直径125μm,可传多种模式的光。模间色散较大,传输的距离就比较近,一般只有几千米。
(3)按折射率分布情况分类。分为阶跃型和渐变型两种。阶跃型光纤的纤芯折射率高于包层折射率,使得输入的光能在纤芯一包层交界面上不断产生全反射而前进。这种光纤纤芯的折射率是均匀的,包层的折射率稍低一些。模间色散高,传输频带不宽,传输速率不能太高,用于通信不够理想,只适用于短途低速通信。渐变型光纤中心芯到玻璃包层的折射率逐渐变小,使高次模的光按正弦形式传播,减少模间色散,提高光纤带宽,增加传输距离,但成本较高,现在的多模光纤多为渐变型光纤。
(4)按光纤的工作波长分类。分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤三种。短波长光纤是指传输光波长为0.8~0.9μm的光纤,长波长光纤是指传输光波长为1.0~1.7μm的光纤,超长波长光纤是指传输光波长为2μm以上的光纤。
2)光缆的分类
(1)按传输性能、距离和用途可分为用户光缆、市话光缆、长途光缆和海缆。
(2)按光纤的种类可分为多模光缆和单模光缆。
(3)按光纤的套塑方法可分为紧套光缆、松套光缆和带状光缆。
(4)按光缆结构可分为加强件光缆、分散加强件光缆和护层加强件光缆。
(5)按护层材料可分为普通光缆、阻燃光缆和防蚁光缆、扁平结构的入户光缆、高密度带状光缆、层绞式光缆和铠装光缆。
(6)按光缆的敷设方式可分为室内光缆、架空光缆、直埋光缆、管道光缆和水底光缆。
4.连接硬件
在综合布线系统中,各种不同的设备要使用不同的配线材料,而连接这些不同配线材料的器件我们统称为连接硬件。
1)同轴电缆接头
粗缆的连接硬件是AUI接头,细缆的连接硬件是BNC桶形接头与T形接头。
2)双绞线电缆接头
双绞线电缆的连接硬件主要是RJ接头,RJ45接头是一种只能沿固定方向插入并自动防止脱落的塑料接头,也称“水晶头”,专业术语为RJ-45连接器。
3)光纤连接器
光纤连接器按传输媒介的不同可分为常见的硅基光纤的单模和多模连接器,还有其他如以塑胶等为传输媒介的光纤连接器。按连接头结构形式可分为FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT等各种形式。其中,ST连接器通常用于布线设备端,如光纤配线架、光纤模块等,而SC和MT连接器通常用于网络设备端。按光纤端面形状分有FC、PC和APC,按光纤芯数划分还有单芯和多芯之分。
(1)FC型光纤连接器。这种连接器最早是由日本NTT研制。其外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣。最早,FC类型的连接器,采用的陶瓷插针的对接端面是平面接触方式,此类连接器结构简单,操作方便,制作容易,但光纤端面对微尘较为敏感,且容易产生菲涅尔反射,提高回波损耗性能较为困难。后来,对该类型连接器做了改进,采用对接端面呈球面的插针,而外部结构没有改变,使得插入损耗和回波损耗性能有了较大幅度的提高。
(2)SC型光纤连接器。这是一种由日本NTT公司开发的光纤连接器。其外壳呈矩形,所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同。其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式,紧固方式是采用插拔销闩式,不需旋转。此类连接器价格低廉,插拔操作方便,介入损耗波动小,抗压强度较高,安装密度高。
ST和SC接口是光纤连接器的两种类型,对于10Base-F连接来说,连接器通常是ST类型的;对于100Base-FX来说,连接器大部分情况下为SC类型的。ST连接器的芯外露,SC连接器的芯在接头里面。
(3)MT-RJ型连接器。MT-RJ起步于NTT开发的MT连接器,带有与RJ-45型LAN电连接器相同的闩锁机构,通过安装于小型套管两侧的导向销对准光纤。为便于与光收发信机相连,连接器端面光纤为双芯(间隔0.75mm)排列设计,是主要用于数据传输的下一代高密度光纤连接器。
(4)LC型连接器。LC型连接器是著名的贝尔研究所研究开发出来的,采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半,为1.25mm。这样可以提高光纤配线架中光纤连接器的密度。当前,在单模SFF方面,LC类型的连接器实际已经占据了主导地位,在多模方面的应用也增长迅速。
(5)MU型连接器。MU型连接器是以目前使用最多的SC型连接器为基础,由NTT研制开发出来的世界上最小的单芯光纤连接器。该连接器采用1.25mm直径的套管和自保持机构,其优势在于能实现高密度安装。利用MU的1.25mm直径的套管,NTT已经开发了MU连接器系列。它们有用于光缆连接的插座型连接器(MUA系列),具有自保持机构的底板连接器(MU-B系列)以及用于连接LD/PD模块与插头的简化插座(MU-SR系列)等。随着光纤网络向更大带宽更大容量方向的迅速发展和DWDM技术的广泛应用,对MU型连接器的需求也将迅速增长。
(6)MC型连接器。2012年,国内通信公司自主研发了一款比LC型连接器体积更小、密度更高的MC型连接器。MC光纤活动连接器是一种高密度单芯光纤活动连接器,适用于各种高密度场合,如大容量中心机房和高密度数据中心。MC光纤活动连接器密度高,在相同的空间内最高可达到LC型连接器的2倍,堪称世界上目前体积最小、密度最高的一款连接器。
4)信息模块
信息模块安装在信息插座中,利用卡位来实现固定,通过它使配线子系统与工作区的设备终端电缆连接起来。信息模块按所连接的电缆来分类,可分为五类、超五类和六类屏蔽/非屏蔽模块,按传输信息的种类可分为数据模块和语音模块。
5.配线架
配线架是管理子系统中最重要的组件,是实现垂直干线和水平布线两个子系统交叉连接的枢纽。配线架通常安装在机柜或墙上。通过安装附件,配线架可以全线满足UTP、STP、同轴电缆、光纤、音视频的需要。在网络工程中常用的配线架有双绞线配线架和光纤配线架。
1)双绞线配线架
双绞线配线架大多被用于水平配线,前面板用于连接集线设备的RJ-45端口,后面板用于连接从信息插座延伸过来的双绞线,双绞线配线架主要有24口和48口两种形式,在屏蔽布线系统中,应当选用屏蔽双绞线配线架,以确保屏蔽系统的完整性。
2)光纤终端盒
光纤终端盒用于终接光缆,大多被用于垂直布线和建筑群布线。根据结构的不同,光纤终端盒可分为壁挂式和机架式,壁挂式可以直接固定于墙体上,一般为箱体结构,适用于光缆条数和光纤芯数都较小的场所。机架式可以直接安装在标准机柜中,适用于较大规模的光纤网络,是固定配置的终端盒,光纤耦合器被直接固定在机柜中,用户可根据光缆的数量和规格选择相对应的模块,便于网络的调整和扩展。适配器被固定于光纤终端盒或信息插座,用于实现光纤连接器之间的连接,并保证光纤之间保持正确的对准角度。适配器也可被应用于光纤终端盒,它是一种使不同尺寸或类型的插头与信息插座相匹配,从而使光纤所连接的应用系统设备顺利接入网络的器件。在通常情况下,终端设备都可以而且应当通过跳线连接至信息插座,无须使用任何适配器。如果由于终端设备与信息插座间的插头不匹配或线缆阻抗不匹配,无法直接使用信息插座,则必须借助于适当的适配器或平衡/非平衡转换器进行转换,从而实现终端设备与信息插座之间的相互兼容。
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