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同轴电缆_图文_百度文库

  2.1.2 同轴电缆 同轴电缆:以硬铜线为芯,外包一层用密织的网状导体环绕的绝缘材料。网状 导体外又覆盖一层保护性材料。用于数字传输。 特性:(1)高带宽; (2)极好的噪声抑制。 同轴电缆的带宽取决于电缆长度。 线缆中间还须要使用中继器. 应用:(1)有线.同轴电缆的结构及性能指标 1)同轴电缆的结构 (1)内芯:内芯通常由一根实心导体构成,也可采用空铜管或双 金属线或镀铜铝棒,对不需供电的用户网采用铜包钢线,对于需 要供电的分配网或主干线建议采用铜包铝线,这样既能保证电缆 的传输性能,又可以满足供电及机械性能的要求,减轻了电缆的 重量,也降低了电缆的造价。 (2)绝缘材料:主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯(PVC)和氟 塑料等,常用的绝缘介质是损耗小、工艺性能好的聚乙烯。 绝缘的形式可分为:实芯绝缘、半空气绝缘、空气绝缘三钟。 (3)屏蔽层:可分为密集形的和网状的。 (4)塑料外皮:聚乙烯、聚氯乙烯。 2).同轴电缆的性能指标 主要电气参数:⑴ 特性阻抗; ⑶ 传播速度; 主要物理参数:⑴ 中心导体直径; ⑶ 外部隔离材料的材质⑷ ⑵ 衰减; ⑷ 直流回路电阻。 ⑵ 屏蔽层的内外径; 最小弯曲半径。 2.同轴电缆的分类 按传输的信号分类: 1)基带同轴电缆 屏蔽线是用铜做网状的,特征阻抗是50 Ω ,用于数字传输。 2)宽带同轴电缆 屏蔽线是用 铝冲压的,特征阻抗是75 Ω ,用于模拟信号或数字 传输的传输。 使用有限电视电缆进行模拟信号传输的同轴电缆系统。 3宽带系统与基带系统的区别:覆盖的区域广。 按同轴电缆的直径大小分 1)同轴细缆 细同轴电缆:中心有一个铜的或敷铜箔膜的铝导线, 中轴上包围着一层绝缘泡沫材料。 10Base2 :“10”代表了它的数据传输速度为10Mbps, “Base”代表了它使用基带传输, “2”代表了最大段长度为185(或粗略为200)米。 细缆结构图 细缆以太网的连接如下图所示: 图2 同轴细缆网络 2.技术参数:(1)最大的干线)最大网络干线)每条干线)BNC-T型连接器之间的最小距离:0.5米。 3.特点:(1)容易安装; (2)造价较低; (3)抗干扰能力强;(4)维护和扩展困难; (5)断点多,可靠性差。 4.网络实施时的注意事项:(1)不应绞结; (2)弯角半径应大于20cm; (3)各工作站点间的距离应大0.5米; (4)接头安装要牢靠,防止信号短路; (5)走线在电缆槽内,防止电缆损坏; (6)铺设时,不可用力拉扯,防止拉断; (7)两端一定要安装终端器,一个要接地; (8)一般不可在室外,在室外的加装套管。 (2)同轴粗缆 同轴粗缆:中心为铜导体或敷铜箔膜的铝导体。 10 Base 5:“10””代表10Mbps的吞吐量, “Base”代表是基带传输, “5”代表了粗缆网的电缆最大网段长度为500米。 1.粗缆以太网硬件 硬件设备:网络接口适配器(AUI接口的以太网卡、PCMCIA卡) 收发器(Transceiver) (以太网(IEEE802.3)类型) 收发器电缆 (AUI电缆) 电缆系统:粗缆(RG-11 A/U): (10毫米,50欧姆) N-系列连接器插头:(安装在两端) N-系列桶型连接器:(连接两段) N-系列终端匹配器:(50欧姆) 中继器:(干线米,最多四个) 粗缆以太网的硬件连接图如下: 图3同轴粗缆网络 2.主要技术参数:(1)最大干线)最大网络干线)每条干线)收发器之间最小距离:2.5米。 (5)收发器电缆的最大长度:50米。 3.主要特点:(1)可靠性高,抗干扰能力强; (2)地理覆盖范围大,最长距离可达2500米; (3)安装、维护和扩展困难; (4)造价高。 4.实施时应注意的问题 (1)自然平直铺设; (2)弯角半径应大于30厘米; (3)各工作站点间的距离应大于2.5米; (4)接头要牢靠,防止信号短路; (5)走线在电缆槽内,防止电缆损坏; (6)拉线时不可用力过猛,防止扭曲; (7)可用连结器,总长度不可大于500米, (8)一定要安装终端匹配电阻,一个接地; (9)可安装在室外,要防护措施。 3同轴电缆的主要特性 1)物理特性 2)传输特性 3)连接性 4)地域范围 5)抗干扰性 6)相对价格 2.1.3 光纤 学习目标:了解光纤的特性,掌握不同连接器的应用 学习重点:不同连接器的应用 学习难点:光纤的性能 一、光纤的结构及性能指标 1.光纤的结构 ? 1)光纤的定义 光纤:即用玻璃制成光导纤维,是一种的细小、柔韧并 能传输光信号的介质。 2)光纤的结构 光纤典型的结构是多层同轴圆柱体. 自内向外为:纤芯、 包层和涂敷层。 3).光纤的工作原理 ? (1).光的全反射 图4 许可角示意图 许可角:许可角是指特定的光纤能接受光信号作为其入 射角信号的角度。如图 2.光纤的性能指标 主要性能指标:衰减(传输损耗)、许可角、数值孔径、 色散、光纤模式。 1).数值孔径NA:表示一根特定的光纤网线容纳光信号能力。 如图5 图5 NA值高低的区别。 2).光纤模式 ? 定义:光纤模式是指光沿着光纤传播的途 经和方式. 3.色散 色散:是指不同波长的光穿过光纤时的散射开的现象。 如图 图6 单模光纤的色散 4)传输损耗 1).衰减(传输损耗):作为数据载体的信号(这里是光信 号)在功率上的损失或减弱。它的单位是分贝。如图 图7衰减与光能量损失百分数之间的关系 光纤的传输损耗原因 ? 材料的吸收 ? 弯曲损耗 ? 光在光纤中传输产生的散射(色散) 二、 光纤的传输特性 1.光纤通信系统的组成:光源、光纤、光发送机和光接 收机。 1.主要:光源、光纤、光发送机和光接收机 如图所示。 ⑴ 光源—光源是光波产生的根源; ⑵ 光纤—光纤是传输光波的导体; ⑶ 光发送机—光发送机负责产生光束,将电信号转变成 光信号,再把光信号导入光纤; ⑷ 光接收机—光接收机负责接收从光纤上传输过来的光 信号,并将它转变成电信号,经解码后再作相应处理。 图8 光通信系统结构 2.全光纤网络 ? 全光纤网络,All-Optical Network,是指 信号只是在进出网络时进行电/光变换和 光/电变换,在网络中传输和交换过程中 始终都是以光的形式进行的网络。这样, 网内光信号的流动就没有光电转换的障 碍,信息传递过程无需面对电子器件处 理信息速率难以提高的困难。 三、 光纤的分类 按照模数分:单模、多模; 按照折射率分布分:跳变式光纤 、渐变式光纤 1. 单模/多模(SMF:Single Mode Fibre) 单模光纤中光的传输如图9所示: 图9 单模光纤 TIA/TIS-568A规范规定的单模光纤电缆的主要特征如表1 表1 标准中的单模光纤规格 属性 主干段的最大长度 一水平段(到桌面)的最大长度 每段上结点的最大数目 最大衰减 缆线类型 连接器 值或特征 3000米 不建议用于水平布线μ m ST或SC连接器 多模光纤(MMF:Multi Mode Fibre)中光的传输如图10: 图 10多模光纤 TIA/TIS-568A规范规定的多模光纤电缆的主要特征如表3-4: 属性 主干段的最大长度 一水平段(到桌面)的最大长度 每段上结点的最大数目 最大衰减 段的最大数目 带有结点的段的最大数目 值或特征 2000m 100m 2 850nm波长下传输的衰减为3.75 dB/Km 1300nm波长下传输的衰减为1.5 dB/Km 1024 1024 菊花链集线μ m ST或SC连接器 2. 折射率分布 纤芯 跳变式光纤 常数 纤芯和保护层的 交界面 阶梯型变化 保护层 常数 渐变式光纤 随着半径的增加而按一定规律 保护层的折射率 减小,呈近似抛物线 常见的网络类型与光纤的型号对照表 网络类型 以太网 高速以太网 令牌环网 ATM网 高速光纤环网 单模光纤波长-尺寸 1300nm-8/125微米 1300nm-8/125微米 专利-8/125微米 1300nm-8/125微米 1300nm-8/125微米 多模光纤波长-尺寸 850nm-62.5/125微米 1300nm-62.5/125微米 专利-62.5/125微米 1300nm-62.5/125微米 1300nm-62.5/125微米 四.光缆通信的特点 1.主要优点:(1) 传输频带宽、通信容量大; (2) 线路损耗低、传输距离远; (3) 串扰小, 传输质量高; (4) 抗干扰能力强,保密性好; (5) 线) 抗化学腐蚀能力强; (7) 光纤制造资源丰富。 2.缺点:(1)弯曲半径不宜过小; (2)光纤的切断和连接操作技术复杂(光纤熔接机); (3)分路、耦合麻烦; (4)造价高。 五、 光纤连接器 1.光纤连接器的一般结构 :采用高精密组件(由两个插针 和一个耦合管共三个部分组成)实现光纤的对准连接。 2.光纤连接器的性能 ⑴ 光学性能:主要是插入损耗和回波损耗这两个最基本的 参数。 插入损耗(Insertion Loss):是指因连接器的导入而引 起的链路有效光功率的损耗。 回波损耗(Return Loss, Reflection Loss)是指连接器 对链路光功率反射的抑制能力, ⑵ 互换性、重复性 ⑶ 抗拉强度(不低于90N) ⑷ 温度 (-40oC ~ +70oC)⑸ 插拔次数(1000次以上) 3.部分常见光纤连接器 按传输媒介分;单模光纤连接器和多模光纤连接器; 按结构分:FC、SC、ST、D4、DIN、Biconic、MU、LC、MT; 按连接器的插针端面分:FC、PC(UPC)和APC; 按光纤芯数分:单芯、多芯。 目前比较常见的光纤连接器: ⑴ FC型光纤连接器(Ferrule Connector) ⑵ SC型光纤连接器 ⑸ MT-RJ型连接器 ⑶ 双锥型连接器(Biconic Connector) ⑷ DIN47256型光纤连接器 ⑹ LC型连接器 ⑺ MU型连接器(Miniature unit Coupling) 4.影响连接器的性能的因素 (1)纤芯(或模场)尺寸失配:如图11所示。发射光纤纤 芯直径为DS,接收光纤纤芯直径的Dr, DS!=DR (2)数值孔径失配:数值孔径失配产生的插入损耗如图12 图11 纤芯尺寸失配 图12 数值孔径失配 (3)折射率分布失配:g为折射率分布指数,折射率分布失 配产生的插入损耗如图13所示。 图13 折射率分布失配 图14 端面间隙过大 (4)端面间隙:因为端面不重合而造成的损耗。如图14。 (5)轴线倾角:因为插入的两端轴线不同轴且不平行而造成 的损耗。 如图3-27。 图15 轴线)横向偏移或同心度:因为插入的两端轴线不同轴, 但处于平行状态时而造成的损耗。如图16所示。 图16 横向偏移 图17 菲涅尔反射 (7)菲涅尔反射:光信号在端面形成反射而造成的信号损失。 五、如何选择光缆 1.根据芯数选择不同型号的光缆; 2.按照用途选购相应的光缆; 3.了解、考察光缆使用的材料及生 产工艺; 1.光纤余长 ? 光缆设计和生产中所说的光纤余长是指单位长度光缆 中的光纤长度超出光缆部分与光缆的比值,一般以百 分率或千分率来表示。因为在光缆中的光纤是弯曲的, 这样可对抗光缆受拉伸和环境温度变化造成的应力 (光缆护套的塑料材料的热胀冷缩率远高于玻璃光 纤)。总之目的是使光缆受力长度变化的情况下,光 纤始终保持自由不受力的状态。至于在工程施工中的 余长是指在在线路上不能完全平铺,要在人井(管道 敷设时)或杆塔(架空敷设时)处盘绕一定长度的光 缆,按照一定的直径绕数十圈作为冗余备份,在意外 情况下(如线路附近被盗割、发生事故等)可从此处 引过去快速抢修,就不用再敷设新的光缆了。 2.氢损 ? 氢损是指光纤光缆在使用的过程中产生氢分子从而对光纤的传输 性能产生影响。 ? 氢损有两种情况:一是H2分子由于扩散作用而进入光纤产生氢 损,是可逆的,当光纤光缆周围的氢气氛消失时,产生的氢损会 自动消失;另一种是氢生成的氢氧根OH-1与光纤中的SiO2分子网 络相结合产生氢损,不可逆。 ? 由H或OH与SiO2形成的结构不同会在不同的波长处产生损耗峰 值,可以根据光纤的损耗谱来判断是否产生氢损、产生何种氢损。 ? 氢损一般不会影响光纤的寿命,只不过使光纤的衰减增加,光 就传不远了。 ? 光纤光缆的材料对产生氢损有直接影响,如钢丝等金属材料被 腐蚀后会产生H或OH,将使光纤产生很严重的氢损,另外塑料材 料如析H也会有氢损。因此,在选用光缆材料时应选择耐腐蚀性 好的,不易析氢的原材料。 2.2 无线通信介质 学习目标:了解微波通信系统与红外通信系统的组成, 能认识相应的硬件设备 学习重点:微波通信系统与红外通信系统的组成 学习难点:微波通信系统与红外通信系统的组成 一、 无线网络的概念 所谓无线网络就是利用无线介质作为信号的传输介质, 1.拓扑结构:无中心或叫对等式(PEER TO PEER)拓扑、 有中心(HUB-BASED)拓扑。 2.网络接口:可以选择在OSI参考模型的物理层或数据链路层。 3.对移动计算网络的支持 移动计算网络应的功能: ⑴ 小区内的站点可移动; ⑵ 不同小区内站点可经过网络接入点及主干网进行通信; ⑶ 站点由移动时,通过越区切换协议或算法,被切换至 新的小区。在新的小区中该站点仍和在以前小区时一样; ⑷ 站点可通过主干网上的路由器访问公共网或被公共网访问。 二、无线通信技术 无线通信技术主要有:无线电波(Radio)、微波(Microwave)、 红外(Infrared)、激光(Laser) 三、微波通信(Microwave Communication) 1.微波的传播 微波通信过程如图18所示。 图18 微波中继传输 2.微波通信的基本原理 微波通信主要采用扩频通信的原理, 微波扩频通信技术特点:是利用伪随机码对输入信息进行 扩展频谱编码处理,然后在某个载频上进行调制以便传输。 常用的微波频段及其代号如下,我国微波通信广泛应用 L、S、C、X诸频段。 频段(千兆赫 GHZ) 1~2 2~4 4~8 8~13 13~18 18~28 28~40 波长(厘米) 30~15 15~7.5 7.5~3.75 3.75~2.31 2.31~1.67 1.67~1.07 1.07~0.75 代号 L S C X Ku K Ka 3. 数字微波通信的接入方式 数字微波系统按接入方式分为点对点、点对多点两种。 点对点方式是指连接的双方用一对微波扩频传输设备相连。 点对多点方式是指扩频系统含一个中心点和若干分布接入点, 若干分布接入点以竞争方式或固定分配方式分享中心点提供的 总信道带宽。 4.微波通信技术的特点 无需申请、带宽较高、建设周期短; 一次性投资、建设简便、组网灵活、易于管理; 抗噪声和干扰能力强,极强的抗窄带瞄准式干扰能力; 信息传输可靠性高; 保密性强; 多址复用; 设备使用寿命较长; 能与传统的调制方式共用频段; 下面给出一个局域网用微波通信互连的例子。如图19所示。 图19无线应用实例 四、 红外通信 红外传输是指利用红外线作为传输手段的信号传输 1. 红外通信的传输方式 红外通信系统中红外线的传输方式主要有两种: 一是点对点方式,二是广播。 使用点对点红外介质可以减少衰减,使偷听更困难。 实施时,注意保证发射器和接收器处于同一直线.广播 红外广播系统向一个广大的区域传送信号,并且允许多 个接收器同时接收信号如图21所示: 图21 广播式红外传输系统 红外广播系统的速度一般被限制在1Mbps以下。 3. 特点:总体价格低、高带宽、安装简单、高可靠性、轻便。 4. 应用:掌上计算机、笔记本计算机、个人数字助理设备和 桌面计算机之间的文件交换; 计算机装置之间传送数据、控制电视、盒式录像机和其它设备。 五、无线局域网标准 美国IEEE802委员会制定了关于无线 无线局域网标准比较 ieee 802.11系列无线局域网标准对比表 标准指标 工作频带 带宽 传输距离 兼容性 业务 价格与走势 802.11 2.4ghz 1~2mbps 100m 无 数据 已经淘汰 802.11a 5ghz 54mbps 20~50m 无 语音、数据、 图像 偏贵 802.11b 2.4ghz 11mbps 100~400m 无 语音、数据、 图像 正在普及,中 等 802.11b+ (待审议) 2.4ghz 22mbps 100~400m 兼容802.11b 语音、数据、 图像 刚上市,中 等 802.11g(未正 式通过) 2.4ghz 36m(最高 54mbps) 100~400m 兼容802.11b 语音、数据、 图像 未上市 2.3 综合布线系统所选用的介质 ? 网络传输介质的选择 选择介质考虑的因素: (1)数据传输速度。(2)在某网络拓扑结构中的使用。 (3)距离要求。 (4)电缆和电缆组件的成本。 (5)要求的其他网络设备。 (7)可防止外界干扰。 (6)安装的灵活性和方便性。(8)升级选择。 2.31. 铜缆当前的状态 2.3.2铜缆和光缆的成本比较 1.非屏蔽双绞线.光缆到桌面结构的成本 2.3.3铜缆、光缆、无线并用 一、综合布线系统中传输介质的最大长度 1.传输介质的最大长度 (1)水平子系统中传输介质的最大长度 信道: 100米 永久链路:90米 跳线)主干布线子系统中传输介质的最大长度 FD---CD:2000米 FD---BD 500米 建筑群配线架直接连接设备线米; 建筑物配线.传输介质在综合布线).水平布线子系统的水平电缆、 光缆的 选用 (1) 100Ω双绞线Ω双绞线μm 多模 光纤;单模光纤 2).建筑物主干布线子系统的主 干电缆、主干光缆型式的选用 ? ? ? ? 100Ω双绞线Ω双绞线对称电缆 单模光纤电缆 多模光纤电缆 2.3.4布线.4.1网络传输介质互联设备 · T型连接器; · 收发器; · 屏蔽或非屏蔽双绞线接口; · VB35同步接口; · 网络接口单元; · 调制解调器。 1.调制解调器 ?2.网卡 ?实现数据链路层和物理层的功能 ?按总线)USB网卡 ?按接口可分为BNC接口和RJ-45接口 ?按速度划分 ?1) 10Mbps网卡。(2) 10/100Mbps自适应 网卡。(3) 1000Mbps网卡。 2.4.2 网络物理层互联设备 1.中级器 2.集线 数据链路层互联设备 1.网桥 网桥是一种连接局域网(LAN)段的廉价而便 捷的方法,它同时作用在OSI的物理层和数据 链路层。 2.交换机(交换器) 数据链路层和物理层 2.4.4 网络层互连设备 路由器:路由器是一种典型的网络层设备,工 作在OSI模型的物理、数据链路和网络层。 宽带路由器: ADSL和小区宽带的盛行,使 家庭中的多台计算机上网成为可能,同时也出 现了一个新兴的家用网络产品,那就是宽带路 由器。这些宽带路由器自身都具备PPPoE自动 拨号、DHCP、路由、安全和加密防范功能, 有的甚至具有交换机的功能。 2.4.5应用层互连设备 1.网关 网关是一个协议转换器,可工作在OSI模型的所有层。路 由器本身只能在使用相同协议的网络中转发、接收和中 继包,而网关可以接受一种协议格式的包(如 AppleTalk),然后再转发之前将它转换为另一种协议的 格式(如TCP/IP),因此网关通常是安装在路由器内部 的软件。 2.多协议路由器 2.4.6无线 无线 无线 无线 无线天线 ?无线天线 ?一般包括定向和全向天线两类。 ?定向天线只对某个特定方向传来的信 号灵敏,并且发射信号时也是集中在 某个特定的方向上。 ?全向天线可以接受来自各个角度的信 号和向各个角度辐射信号。 各种交换机的数据接口类型 1、RJ-45接口 2SC光纤接口 3、FDDI接口 4、AUI接口 BNC接头 T型头 粗缆的BNC头和终端电阻 粗缆收发器 ISA网卡 PCI网卡 集成网卡 PCMCIA网卡 USB网卡 无线网卡 宽带路由器 光纤收发器 光缆终端盒 主要是起终接光缆的作用,实现光 缆间的接续。它可以把光缆进入终 端盒后固定住,并把尾纤盘绕储存 在里面,然后通过熔接,再以尾纤 的形式引出(在光缆终端盒上可以 看到有光纤跳线的接口)。 光纤收发器上的TX与RX接口 光缆与光缆终端盒间的连接 光纤收发器与交换机或集线器间 的连接 细缆

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