综合布线教程

第一章 综合布线概述

1.1 系统综述

由于社会的发展,现代化办公建筑往往需要敷设各种电缆,如电话线、数据线、电视线路、空调、灯光、火警、保安等;还有某些为满足特定需要而敷设的线路。每一条线路都是为一特定的用途而设计安装的。如果采用传统的方法,每一条线路的设计和安装都与其他线路不相干,而且各线路的线缆型号和规格也不相同,结果造成办公楼的敷设是一些互不相关的线缆系统所组成的毫无组织的布线环境。

从历史上看,这种非结构化布线系统是由于分工不同和责任分担造成的。例如:一个人负责话音(电话),而另一个人负责数据(计算机),各有各的需求和预算。线缆系统的供应商们同样也分为话音和数据两类,每一方都不知道、也不关心另一方在做什么,这样就形成了两套完全独立的布线系统,互不相干,不能互通、互连、互相利用。如果再加上各式各样的楼宇控制及管理系统,情况就变得更加复杂。墙上布满了各种各样的信息插座,却不是自己需要用的那一个,或自己需要用的距离自己最远,最不方便,完全起不到系统布线所要达到的方便,整齐的效果。采用传统的非结构化布线方法,每种不同的设备使用各自的布线系统,没有完善的文档资料,难以管理和维护,且维护费用高,缺乏灵活性,当主要设备位置改变时就需要重新布线,各种设备的信息插座不能互相利用。

随着信息技术发展的要求,逐步产生了成熟的结构化综合布线系统。 结构化综合布线系统主要是实现使话音、闭路电视、保安系统、大厦自动化管理系统和数据通信设备及其他信息管理系统彼此相连,也使这些设备与外部通信网络相连接。结构化综合布线系统的拓扑结构采用星形结构,具有良好的兼容性、完善的可靠性、高度的灵活性和先进性以及优良的性能价格比。

综合布线系统是智能建筑系统设计的基础,必须在建筑物各部分功能确定后,方能正确选择其系统类型并设计出符合使用要求的系统结构,以达到经济、适用的功能,并应为未来的扩充发展留有余地。综合布线系统IBDN是一种较完善的集成化通用传输系统,适用于建筑物中多种信息的传输。使智能建筑内相关操作和控制系统实现信息共享并能作出连锁反应。它主要适用于商务环境和办公自动化环境。

综合布线系统采用模块化设计,物理上为星形结构,逻辑上为总线结构,这样既有利于系统连接和扩充,保持很高的灵活性;同时也能保证信息传输的高速率。标准上符合EIA/TIA568商用建筑物配线标准和常用通信标准,兼容多个厂家的产品设备,支持各种模拟信号、数字信号、语音、数据和图像的传递以及控制信号和弱电信号的应用。

1.1.1 综合布线系统的特点

综合布线系统是一套标准的配线系统,综合了所有的语音、数据、图像与监控等设备,并将多种设备终端插头插入标准的信息插座内。即任一插座能够连接不同类型的设备,如微型计算机、打印机、电话机、传真机等。非常灵活、实用。

综合布线系统对不同厂家的语音、数据设备均可兼容,且使用相同的电缆与配线架、相同的插头和模块插孔。因此,无论布线系统多么复杂、庞大,不再需要与不同厂商进行协调,也不再需要为不同的设备准备不同的配线零件,并可省去复杂的线路标志与管理线路图。

综合布线系统为所有话音、数据和图象设备提供了一套实用的、灵活的、可扩展的、模块化的介质通路。综合布线系统采用模块化设计,布线系统中除固定于建筑物内的水平线缆外,其余所有的接插件都是积木型标准件,易于扩充及重新配置。因此当用户因发展而需要增加配线时,可随意增加,不会因此而影响到已完成的布线系统,可以保护用户在布线方面的投资。

综合布线系统能将当前和未来的语音、数据、网络、互连设备以及监控设备很方便地扩展进去,是真正面向未来的先迸技术。值得一提的是,综合业务数字网(ISDN)的基群速率接口采用与综合布线系统相同的,针模块插座和四对内部引线,且综合布线系统支持的数据传输高于ISDN的基群速率。因此,当现今的电话网发展成为ISDN系统时,用户只需将程控数字交换机(PABX)更换成ISDN交换机即可,原来的综合布线系统仍然可以利用,不需另外布线。

综合布线系统采用高品质的标准材料,以组合压接的方式构成一套高标准通道,所有器件均通过UL、CSA、CEC及ATM认证,每条信息通道都要采用专用仪器校核线路阻抗及衰减以保证其电器性能,系统布线全部采用物理星形拓扑结构,点到点端接,任何一条线路故障均不影响其它线路的运行;同时为线路的运行维护及故障检修提供了极大的方便,从而保障了系统的可靠运行。各系统采用相同传输介质,因而可互为备用,提高了备用冗余。

综合布线系统属于一次性投资的项目。按照国际通行的性能价格比分析法,我们不难体会到它的经济性的真正意义。综合布线系统采用全系列高品质器件,使整个系统的运行维护量大大减少;物理星形拓扑结构又使系统故障的诊断与排除变成一项极为简单的工作,同时独特的布线方式使系统的任何变更(例如网络拓扑结构改变、设备的增减搬移等)均不需要改变系统布线,仅需做必要的跳线处理即可,几乎不再产生额外费用,能够百分之百的保护用户投资。这些都是传统布线方式不可比拟的。

可见,综合布线系统较好地解决了传统布线方法存在的许多问题。其实,随着科学技术的迅猛发展,人们对信息资源共享的要求越来越迫切,尤其以电话

业务为主的通信网逐渐向ISDN过渡,越来越重视能够同时提供语言、数据和图像传输的集成通信网。因此,综合布线系统取代单一、昂贵、繁杂的传统布线系统,是“信息时代”的要求,是历史发展的必然。

1.1.2 综合布线系统的优点

 全系列产品

综合布线系统包括屏蔽及非屏蔽双绞线和光纤传输介质,交叉连接,适配器,插头插座和支撑硬件,这些组成产品已作彻底的测试,能保证最佳的传送性能,满足不同信息传输的速率要求,如ISDN、ATM、千兆比等。

 开放的系统体系

综合布线系统是为了支持现有及新改进的国际和工业标准而设,能支持任意的网络结构(总线型、星型、环型)。

 先进的互连结构

综合布线系统通过对组成智能建筑的所有设备和系统进行计划和管理,提供全部必要的互连,包括工厂、旅馆、机场、教育机构、停车场以及传统办公楼和工业客户。

 模块化的设计

综合布线系统所有的接插硬件都是积木式模块化的标准件,方便使用和扩充。

 灵活性

综合布线系统产品使用高品质的线缆和高品质的连接组件使任意信息插座能够连接不同类型的设备。

 管理的简易性

综合布线系统使用标准的彩色代码管理和标签管理,当安装需要调整时能确保其高效率,易安装和低费用。

 扩充的方便性

综合布线系统使用模块化的设计,令系统需要扩充时更加方便。

 集散式的管理思想

因综合布线系统的子系统方法,使系统设备能够集中安装以方便管理及减少电力和设备组的费用,或者分散安装以方便局域控制或是满足设备运行特性的需要。

 构建及操作费用的节省

综合布线系统计划的设计能在一定领域节省大量经费,比使用单一布线系统可省去重复的管道费用,而在运行方面更加能把重置费用,如增加、移动及改良等调整费用减至最低,大大的节省了用户的开支。

 多厂商的支持

综合布线系统已得到广泛的认同,并为国际性的标准所接受,众多的厂家在设计和制造他们的系统和设备时都遵从综合布线中的开放结构和多厂商的环境。

1.1.3 综合布线系统适用范围

 模拟与数字话音系统 高速与低速的数字系统 传真机、图形终端、绘图仪等传输的图像资料 电视会议与安全监视系统的视频信号 安全报警和空调控制系统传感器信号

1.1.4 综合布线系统的组成

一般的,结构化综合布线系统可以划分成六个子系统:工作区子系统、水平子系统、垂直干线子系统、管理子系统、设备间子系统及建筑物子系统。

1.1.4.1工作区子系统

工作区布线子系统由终端设备连接到信息插座的连线(或软线)组成,包括装配软线、连接器和连接所需的扩展软线,并在终端设备与I/O之间搭桥。

工作区子系统中所使用的连接器必须具备有国际ISDN标准的8位接口,这种接口能接受大厦自动化系统所有低压信号以及高速数据网络信息和数码声频信号。

1.1.4.2水平布线子系统

从用户工作区连接至垂直主干线子系统的线便是水平布线子系统。水平布线子系统是整个综合布线系统的一部分,它与主干线子系统的区别在于:水平布

线子系统总是在一个楼层上,并与信息插座连接。在综合布线系统中,水平子系统由4对UTP(非屏比蔽双绞线)组成,能支持大多数现代通信设备。如果需要某些宽带应用时,可以采用光缆。

从用户工作区的信息插座开始,水平布线子系统在交线处连接,或在小型通信系统中在以下任何一处进行互连:远程(卫星)通信接线间、干线接线间或设备间。在设备间中,当终端设备位于同一楼层时,水平布线子系统将在干线接线间或远程通信(卫星)接线间的交叉连接处连接。

1.1.4.3垂直干线子系统

垂直干线子系统又称垂直主干线子系统,它提供建筑物干线电缆的路由。干线子系统通常是在二个单元之间,特别是在位于中央点的公共系统设备处提供多个线路设施。该子系统由所有的布线电缆组成,包括导线和光纤以及将此光纤连到其它地方的相关支撑硬件及从主要单元如计算机房或设备间和其它干线接线间来的电缆。

为了与建筑群的其它建筑物进行通信,干线子系统将中继线交叉连接点和网络接口(由电话局提供的网络设施的一部分)连接起来。网络接口通常放在设备相邻近的房间。网络接口为这些设施和建筑物综合布线系统之间划定界限。

1.1.4.4管理子系统

管理子系统由交连、互连以及I/O组成。管理点为连接其它子系统提供连接的手段。交连和互连允许将通信线路定位或重定位在建筑物的不同部分,以便能更容易地管理通信线路。I/O位于用户工作区的其它房间和办公室,使在移动

终端设备时能方便地进行插拔。

在使用跨接线或插入线时,交叉连接允许将端接在单元一端的电缆上的通信线路连接到端接在单元另一端的电缆上的线路。互连完成交叉连接的相同目的,但不使用跨接线或插入线,只使用带插头的导线,插座和适配器。互连和交叉连接也适用于光纤。光纤交叉连接要求使用光纤的插入线──在二端都有光纤连接器的短光纤。

在远程通信(卫星)接线区,如安装在墙上的布线区,交叉连接可以不要插入线,因为线路经常是通过跨接线连接到I/O上的。在大工业型布线系统中的上述位置,交叉连接处经常是通过跨接连接到I/O上的。在大型布线系统中的上述位置,交叉连接处经常是将干线子系统的大型电缆转接到连接I/O的小型水平电缆的过渡点。在线路重新布局时,一般不使用这种馈给式(feed through)交叉连接。

1.1.4.5 设备间子系统

设备间子系统由设备间中的电缆、连接器和有关的支撑硬件组成。它的作用是把公共系统设备的各种不同设备互连起来。该子系统将中继线交叉连接处和布线交叉连接处与公共系统设备连接起来。该子系统还包括设备间和邻近单元如建筑物的入口区中的导线。这些导线将设备或避雷装置连接到有效建筑物接地点。

1.1.4.6 建筑群子系统

建筑群子系统将一个建筑物中电缆延伸到建筑群的另外一些建筑物中的通信设备和装置上。建筑群子系统是综合布线系统的一部分,它支持提供楼群之间通信所需的硬件,其中包括导线电缆、光缆以及防止电缆上的脉冲电压进入建筑物的电气保护装置。

布线系统总体结构如下图所示:

图1-1 综合布线系统结构

1.2 综合布线的发展

综合布线的最初实施,距今已有十几个年头。

1984年,世界上第一座智能大厦产生。人们对美国哈特福特市的一座大楼进行改造,对空调、电梯、照明、防火防盗系统等采用计算机监控,为客户提供话音通讯、文字处理、电子邮件以及情报资料等信息服务。同时,多家公司转入布线领域,但各厂家之间产品兼容性差。

1985年初,计算机工业协会(CCIA)提出对大楼布线系统标准化的倡仪,美国电子工业协会 (EIA)和美国电信工业协会(TIA)开始标准化制定工作。

1991年7月,ANSI/EIA/TIA568即《商业大楼电信布线标准》问世,同时,与布线通道及空间、管理、电缆性能及连接硬件性能等有关的相关标准也同时推出。

1995年底,EIA/TIA 568标准正式更新为EIA/TIA/568A,同时,国际标准化组织(ISO)标准出相应标准ISO/IEC/IS11801。

制定EIA/TIA568A标准基于下述目的:

*建立一种支持多供应商环境的通用电信布线系统;

*可以进行商业大楼的综合布线系统的设计和安装;

*建立和种布线系统配置的性能和技术标准。

该标准基本上包括以下内容:

*办公环境中电信布线的最低要求;

*建议的拓扑结构和距离;

*决定性能的介质参数;

*连接器和引脚功能分配,确保互通性;

*电信布线系统要求有超过十年的使用寿命。

1.3 布线工具

打线工具包括以下几种:

下图是该项目中可能使用到的光纤熔接机。产地在美国康涅迪格州

第二章 综合布线系统的标准规范

2.1 服务范围

综合布线系统是一个能够支持任何用户选择的下列一些服务:

 话音(数字电话如ISDN)

 数据

 多媒体

支持UTP、光纤、STP、同轴电缆等各种传输载体,支持多用户多类型产品的应用,支持高速网络的应用。

2.2 标准

当今,国际上流行的布线标准主要有两个,一个是北美的标准EIA/TIA-568A;一个是国际标准ISO/IECIS 11801。

2.2.1 国际标准

国际标准组织(ISO,International Standards Organisation)的标准——ISO 11801。

布局、规模、部件传输质量定义,安装规范和测试条例。

2.2.2 工业标准(北美标准)

电气工业协会/通信工业协会(EIA/TIA,Electrical Industry Association/Telecommunication Industry Association):美国基本标准实体,国际上合并为电子通信标准。

 EIA/TIA 568A/B

定义了布线设计、设备和部件的有关规范,以及5类传输质量的安装和测试。  EIA/TIA 569

路径设计(天花板上或地板下的管道及其支撑系统)和相关的安装规范,电信柜、设备间和接入口的设计。

 EIA/TIA 606

布线系统完成后的记录和文件。电信安装和综合布线系统的基本要求。

 EIA/TIA TSB36

它是修改自EIA/TIA 568的版本,改进了4类和5类线缆的传输质量。

 EIA/TIA TSB40A

它是修改自EIA/TIA 568的版本,改进了4类和5类硬件的传输质量规范和安装。

 EIA/TIA TSB67

非屏蔽双绞线布线系统测试的传输性能定义,包括对手持式线缆测试仪器更加严格的要求。

2.3 IEEE 802.x 标准

IEEE802标准已被ANSI采用为美国国家标准,被NIST采用为政府标准,并且被ISO作为国际标准,称之为ISO 8802。这些标准在物理层和MAC子层上有所不同,但在数据链路层上是兼容的。

这些标准分成几个部分。802.1标准对这组标准做了介绍并且定义了接口原语;802.2标准描述了数据链路层的上部,它使用了逻辑链路控制LLC(logical link control)协议。802.3到802.5分别描述了3个局域网标准,分别是CSMA/CD、令牌总线和令牌环标准,每一标准均包括物理层和MAC子层协议。

多数网络应用都定义了物理层的规范,其中就有布线性能的要求。有时我们也需要参考应用中的需求来决定布线的性能是否够用。

重要的是网络应用对布线提出了更高的要求。自Cat.5以来,应用在推着布线走。由于网络应用的标准化组织(如IEEE或ATM论坛)从网络应用角度促进了布线系统的发展,这些网络应用的标准化组织为更高速的网络应用制定了标准。新技术的出现使得新的网络应用可以在ACR值小于零,即噪声大于信号的布线系统上运行。所以在过去的几年里象IEEE这样的网络应用标准化组织与TIA标准化组织积极合作并在相当程度上影响着布线系统新规范的制定。

千兆以太网(Gigabit Ethernet)是对布线系统产生深远影响的网络应用。最初,千兆以太网在北美开发时,意图是在现有的五类非屏蔽双绞线(Cat.5 UTP)上运行的应用。因此,千兆以太网有的五类线缆均可以运行千兆以太网。由于千兆以太网的四对全双工传输,远端串扰(FEXT)成为一个突出问题;而且,回波损耗,综合近端串扰、综合ACR和传输延迟也成为必须考虑的参数。根据丹麦3P实验市的估计,在已经安装的Cat.5/ClassD系统中,有10%~20%不能运行千兆以太网。这个问题在依照北美的TIA/EIA标准设计的系统中尤为突出,因为该标准对于特性阻抗(即造成回波损耗的主要参数)要求不够严格,由于Cat.5系统是为了两对线的单向传送而设计的,所以在现场测试标准中TSB-67没有考虑回波损耗这个参数,这对于四对线全双工应用的千兆以太网来说,测试过于简单了。

因此,各标准化委员会正在制定用于新的网络应用的布线规范。注意这些新规则的动态,对于业界人士和广大用户是非常重要的。

下面介绍与以太网比较相关的IEEE标准:

•IEEE 802.3 :10Mbps 以太网标准

•IEEE 802.3u :100Mbps 快速以太网标准

•IEEE 802.3z :1Gbps 千兆以太网标准

•IEEE 802.3ab :1Gbps 关于5类UTP的千兆以太网标准

•IEEE 802.3ac :以太网帧VLAN标记的扩展标准

•IEEE 802.3x :以太网全双工/流控标准

•IEEE 802.1Q :使用GVRP协议的VLAN 标记标准

2.4 国外的其它相关标准

AWG(American Wire Gauge):测量导线直径的美国线规

ANSI(American National Standards Institute):美国国家标准协会

2.5 国内的相关标准

1995年,国内推出了GB/T 50311—2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》;GB/T 50312—2000《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》。这两个标准的出台标志了综合布线在我国也开始走向正规化、标准化。

附录、ANSI/TIA/EIA-568-A与ISO11801标准的比较

很多人在参考布线相关的国际标准时,对ANSI/TIA/EIA-568-A和ISO/IEC11801的关系和比较非常的迷惑,现将这两个主要内容进行比较,以供参考:

第三章 信号传输介质

3.1 应用和通道的分类

1、EIA/TIA的应用分类

根据综合布线的应用场合,把综合布线的通道(链路,包括线缆和连接器件)分为6种不同的应用类别。这6种类别是:

1类,应用于语音带宽和低频。电缆布线通道支持A级应用,其指定频率最高到100KHz。1985年以前大多电话系统用的就是1类应用。

2类,应用于低比特数字应用。电缆布线通道支持B级应用,其传输性能支持1MHz以下的应用,能支持4Mbps传输速率。

3类,应用于中比特数字应用。平衡电缆布线通道的支持C级应用,其传输性能支持16MHz以下的应用,能支持10Mbps传输速率。

4类,应用于中比特数字应用。平衡电缆布线通道的支持C级应用,其传输性能支持20MHz以下的应用,能支持16Mbps传输速率。

5类,应用于高比特数字应用。平衡电缆布线通道支持D级应用,其传输性能支持100MHz以下的应用,能支持100Mbps传输速率,以及155 Mbps传输速率(例如ATM)。

光纤,应用于高比特数字和甚高比特数字应用。光纤布线通道可支持10MHz及以上的应用。用户可以根据需要而定,带宽通常可以不加限制。

注意:在EIA/TIA标准中,术语“类”(Category)是用于定义器件和链路性能的。而在ISO/IEC11801中,术语”category”是描述器件性能的(如:电缆和连接器件),术语”class”(级)是用于描述链路的(如:link和channel性能)。

2、ISO11801的应用分类

综合布线,当用于特定的应用系统时,可能包含一条或多条通道。通道按线缆及相关连接硬件可分为不同的级别,可以支持相应的应用类别。

A级,应用要求带宽达到100 KHz,应用于模拟语音、数字语音和基本速率ISDN。A级被确定为最低级。

B级,应用要求带宽达到1MHz,应用于主速率ISDN、模拟和数字语音,数据传输速率达2Mbps。

C级,应用要求带宽达到16MHz,应用包括A级、B级应用以及数据系统例如10BaseT,数据传输速率达10Mbps。

D级,应用要求带宽达到100MHz,相对应的应用包括A级、B级、C级应用以及数据系统,数据传输速率100Mbps和150Mbps。

光缆布线通道按单模光纤和多模光纤分别规定有关参数。对光纤通道来说,通道所指定的最低传输性能应能支持10MHz及以上频率的应用。

一般来说,高一级的的通道能支持低一级的通道应用。

下表给出了通道级别与线缆类别和相关连接硬件的相互关系。该表还给出了可以支持不同应用系统的通道长度。这些通道长度是根据串扰损耗(铜缆)或带宽(光缆)与不同应用系统的允许衰减而得到。应用系统的其它性能,例如传输延迟的指标还会进一步限制这些距离。

表 应用系统与不同类型线缆和相关连接硬件组成的通道长度关系

注: ①100m的通道长度中包括配线架上的跳线、工作区和设备接插软跳线在内的10m长度。

通道的技术条件按90m水平电缆,7.5 m长的连接电缆及同类的3个连接器来考虑。

②3000m是国际布线标准ISO/IEC11801规定的极限范围,不是介质极限。单模光纤端到端的传输能力可达60km以上。当单模光纤长度超过3km时,已不属于综合布线范围。

③实际布线距离大于水平子系统规定的长度,应参考具体的应用系统标准。

3.2 信号传输介质

3.2.1.铜缆

网络传输介质是网络中传输数据、连接各网络站点的实体,如双绞线、同轴电缆、光纤,网络信息还可以利用无线电系统、微波无线系统和红外技术传输。以下主要讨论双绞线和同轴电缆。

1、双绞线

双绞线电缆(下称双绞线)是将一对或一对

以上的双绞线封装在一个绝缘外套中而形成的

一种传输介质,是目前局域网最常用到的一种

布线材料。为了降低信号的干扰程度,电缆中

的每一对双绞线一般是由两根绝缘铜导线相互

扭绕而成(如右图所示),双绞线也因此而得名。

双绞线一般用于星型网的布线连接,两端安装

有RJ-45头(水晶头),连接网卡与集线器,最大网线长度为100米。

双绞线按其外部是否包缠金属层可分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)两大类:

 非屏蔽双绞电缆。外包缠一层塑橡护套,无屏蔽层,较易安装。

 屏蔽双绞电缆。与非屏蔽双绞电缆不同之处在于,它在护套层内增加了金属

层。屏蔽双绞电缆用于电磁环境复杂或安全性高的数字通信环境。

双绞线的阻抗有三种:100Ω、120Ω、150Ω。常用的有以下两种:

 特性阻抗为100Ω,按性能又可分为下列4类:

 3类100Ω双绞电缆,其传输性能支持16MHz以下的应用;

 4类100Ω双绞电缆,其传输性能支持20MHz以下的应用;

 5类/超5类100Ω双绞电缆,其传输性能支持100MHz以下的应用。

 6类100Ω双绞电缆,6类的草案要求其传输性能支持200MHz以下的应用。  特性阻抗为150Ω:只有5类一种,其传输性能支持100MHz以下的应用。

注:超5类双绞线属非屏蔽双绞线,与普通5类双绞线比较,超5类双绞线在传送信号时衰减更小,抗干扰能力更强,在100M网络中,用户设备的受干扰程度只有普通5类线的1/4。

2、同轴电缆

所谓同轴电缆则是由一根空心的外圆

柱导体和一根位于中心轴线的内导线组

成。内导线和圆柱导体及外界之间用绝缘

材料隔开。

根据传输频带的不同,同轴电缆可分

为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种类

型。按直径的不同,同轴电缆可分为粗缆和细缆两种。

过去,细缆一般用于总线型网布线连接。利用T型BNC接口连接器连接BNC接口网卡,两端头必须安装终端电阻器。细缆网络每段干线长度最大为185米,每段干线最多接入30个用户。粗缆适用于较大局域网的网络干线,布线距离较长,可靠性较好。用户通常采用外部收发器与网络干线连接。粗缆局域网中每段长度可达500米。

3.2.2.光纤

由于光纤通信具有一系列优异的特性,光纤通信技术近年来发展速度无比迅速。可以说这种新兴技术是世界新技术革命的重要标志,又是未来信息社会中各种信息网的主要传输工具。

1.光纤的类型

光纤为光导纤维的简称,是由一组光导纤维组成的用来传播光束的、细小而柔韧的传输介质。它由直径大约为0.1mm的细玻璃丝构成,透明、纤细,比头发丝还细。这种细玻璃丝又是内外两层介质,例如62.5/125指的是光纤传输的核心部分的两种介质的外径分别为62.5微米和125微米,如下图所示。

光纤分为单模光纤和多模光纤两种,可以从纤芯的尺寸大小来简单地判别:

 单模光纤的内芯很小,约4~10um,只传输主模态。这样可完全避免了模态

色散,使得传输频带很宽,传输容量很大。这种光纤适用于大容量、长距离的光纤通信。它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势。

 多模光纤又分为多模突变型光纤和多模渐变型光纤。前者纤芯直径较大,

传输模态较多,因而带宽较窄,传输容量较小;后者纤芯中折射率随着半径的增加而减少,可获得比较小的模态色散,因而频带较宽,传输容量较大,目前一般都应用后者。

国际上流行的布线标准EIA/TIA-568A和ISO/IECIS 11801推荐使用三种光缆:62.5/125um多模光缆、50/125um多模光缆和9/125um单模光缆。62.5/125规格的多模光纤和9/125规格的单模光纤是应用于综合布线系统的传统光纤,而50/125的多模光纤的出现相对较晚。

2.光缆的优、缺点

与其它传输介质相比较,光纤通信有以下优点:

 传输频带宽,通信容量大;

 光缆的电磁绝缘性能好,不受电磁干扰影响;

 信号衰变小,传输距离较大;

 线径细,重量轻;

 保密性高;

 抗腐蚀;

 制造原料丰富。

由于以上优点,光缆是局域网中传输介质的姣姣者。目前,它主要是在要求传输距离较长,布线条件特殊的情况下用于主干网的连接。将来可用于水平布线以达到“千兆交换到桌面”的应用。

不过与其它传输介质相比较,它也有其缺点:

 光缆的价格较贵;

 光纤纤芯质地较脆、机械强度低,易折断于光缆外皮当中;

 光缆的安装和连接相对困难,需由专业技术人员完成;

 需要专用的转换设备。

目前,制约光缆普遍使用的主要因素还是成本。当光缆价格降到与铜缆线相差无多的时候,必然会淘汰铜缆线,就跟当初5类UTP降价后淘汰了4类UTP的情况一样。

3.光纤使用的光波波长及光源

光纤具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。光纤通信就是因为光纤的这种神奇结构而发展起来的以光波为载频,光导纤维为传输介质的一种通信方式。

光缆通信就是由光发送机产生光束,将电信号转变为光信号,再把光信号导入光纤,在光缆的另一端由光接收机接收光纤上传输来的光信号,并将它转变成电信号,经解码后再处理。

目前,光通信使用的光波波长范围是在近红外区内,波长为0.8至1.8um。可分为短波长段800nm~900nm;长波波段1250nm~1350nm和1500nm~1600nm。

在这些波段中,光纤传输性能表现最佳,尤其是运行于波段的中心波长之中。所以,多模光纤运行波长为850nm或1300nm,而单模光纤运行波长则为1310nm或1550nm。

一般情况来说,多模光纤适合于较便宜的LED可见光收发器的系统,单模光纤则适合于较昂贵的激光收发器系统,用以支持更高的带宽和更长距离。

千兆以太网和1.2G的ATM技术的发展推动了综合布线系统的发展,即要求针对高速网络的应用,提供相配合的更先进的光源和光纤系统.。科学研究表明,要达到千兆网络速度的要求,必须使用激光的光源,因为,基于LED可见光的光纤网络系统不能达到622M以上的应用。

4.50/125的多模光纤

虽然在很多年以前就以开发出基于单模激光的更高速率的光传输系统,但是单模激光与传统的 LED可见光源相比而言实在是太贵了,所以无法将其推广到局域网应用和综合布线系统中来。

幸运的是,随着科学的发展,推出了一种性能价格比较好的激光光源,用于千兆以太网的传输,这种激光光源被称为VCSEL(垂直表面激光发射器)。它可以提供850nm的短波激光,传输的高速应用。然而,高速率的数据传输需要更高带宽的光纤系统。通常的62.5/125规格的光纤是针对于LED可见光源设计的,它不适用于千兆及更高带宽的网络应用。特别是在较便宜的短波上的应用。

为此,已经开发和生产出了适合于千兆网络传输使用的光纤—50/125的多模光纤。

事实上,在多模光纤上可以提供850nm的短波和1300nm的长波两种激光应

用。根据标准(可参考下表),50/125规格光纤上的带宽标准是500Mhz*km@850nm,以及500Mhz*km@1300nm。也就是说,50/125的光纤在短波和长波两种应用时提供相同的带宽,所以他能够完全相同的支持两个波长的应用。

根据TIA/EIA568A的标准,要求62.5/125的光纤提供160MHz·km@850nm和500MHz·km@1300nm的带宽,由此可见,针对于850nm的短波应用,62.5/125的光纤的所能提供的带宽远小于50/125的光纤所能提供的带宽。

千兆以太网的国际标准IEEE802.3公布了两种光纤接口的标准,1000BASE-LX(长波) 和1000BASE-SX(短波)。1000BASE-SX的短波标准使用的是VCSEL新型激光发射器。当使采用50/125光纤时,对于1000BASE-LX or 1000BASE-SX 来说支持的距离可以达到550m。

而同样的情况下,62.5/125的光纤系统只能支持1000BASE-SX到220米,下表中显示对于超过550米的应用,只能使用1000BASE-LX和单模光纤相配合的解决方案。而在550米距离以下的应用来说,1000BASE-SX和50/125光纤系统的配合方案是最好的选择。

另外,50/125的光纤同样可以适用于基于传统的LED可见光发射器的局域网设备,包括集线器,交换机,网卡等等。所以,50/125的光纤提供完全的向下兼容性。从光纤系统的价格方面考虑,50/125的光纤提供比62.5/125的光纤高的多的带宽,但价格却更低。所以,50/125的光纤很快会成为新的综合布线系统的首选。

第四章 信号传输原理

4.1.信道及其特性

1.信道

信道一般有两种定义,即狭义信道广义信道。狭义信道是指通信系统中连接信息源和信息接收器的部分(信号传输的介质),信号从发送端经过它传输到接收端。传输介质可以是有线,也可以是无线的,二者均有多种类型。本书只讨论狭义信道,并简称为信道。传输介质只涉及平衡电缆、光缆和同轴电缆及相关连接硬件。

信道又可分为数字信道和模拟信道。

(1)数字信道

传送数字信号的信道称为数字信道,这样的通信系统称为数字数据通信系统,用数字通道传输模拟信号,可通过模/数(A/D)转换器转换后进行传输,接收端再通过数/模(D/A)转换器反变换为原先的模拟信号。

例如,把语音模拟信号采用脉冲编码调制(Pulse Code Modulation,缩写PCM),通过采样、量化和编码,变成二进制数码,在数字通道上传输脉冲编码调制后的代码。在接收端进行反变换,复原为话音,这就是数字电话的传输过程。

这种方式的缺点是编码率高,因为通常将数据分为256级进行量化,则需使用8位二进制数来编码,一般来说,对话音的采样时间(频率)宜选用8000bps,则传输一路电话的速率为8 × 8000 = 64kbps。显然,它所占的频带要比原来连续波形所占的频带宽得多。

数字通信系统,拥有如下优点:

 便于数字信号的产生、存储和转发;

 便于和计算机等数字设备联用;

 易于差错检测与纠正;

 通信可靠性和保密性较好。

(2)模拟信道

传输模拟信号的线路称为模拟信道。这样的通信系统称为模拟数据通信系统。它要求接收端能以高保真度来复现原发送的波形。衡量系统传输质量的准则是输出波形和输入波形之间的误差或畸变。

2.信道容量

在信息论中,通常将传输系统(或信道)每秒所能传输的信息量的最大值,称为信道容量,并以符号C表示。它的含义是:在给定的信道内,每秒最多能传送的信息量。

对于连续信道,如果信道带宽为B,并受到噪声的干扰,则其信道容量的理论公式为:

C = B log2(1+S/N)(bps)

式中:N为噪声的平均功率,

S为信号的平均功率,

S / N为信噪比,常用对数10 lg(S/N)形式表示。

上式即是信息论中著名的仙农(C.E.Shannon)信道容量公式,简称仙农公式。它指出了信道所能传输的最大信息速率(即能达到的最大传输能力)与信道带宽B和信噪比S / N的关系。

由仙农公式可得出以下结论:

(1)提高信号和噪声功率之比,能增加信道容量。

(2)当噪声功率N—>0时,信道容量C可趋于无穷大。这意味着无干扰,信道容量为无穷大。

(3)当信道容量C一定时,可以用不同的带宽和信噪比的组合(或互换)来传输。在一定的信道容量下,利用展宽传送信号的频带,可以使用较小的信号功率(即较小的S/N)来传送。即通过频带换取良好的抗干扰能力。由仙农公式可得:

B1log2(1+S1 / N1)= B2 log2(1+S2 / N2)

通常S1/N1 和S2/N2 远大于1,上公式可写成为:

S2 / N2 =(S1 / N1)B1 / B2

由上式可看出,当信道带宽由B1变为B2可降为原来的1/ 2 。换言之,信道频宽越宽,在同样的噪声背景下,所需的传输信号功率会越小。传输系统的这种带宽和信号噪声功率比的互换,就是通过基带信号进行调制(编码)来实现的。如脉冲编码调制(PCM)在带宽与信噪比互换性能上最好,这也正是PCM得到迅速发展和广泛采用的原因之一。

(4)增加信号频带(即信道带宽)B,并不能无限制地增大信道容量C。若设单位频带内的噪声功率为n。(W/Hz),则噪声功率N= n。 B,代入仙农公式后得:

C = B log2[1 + S /(n。 B)]

当带宽B—>∞时,信道容量C为:

lim C = lim B log2 [1 + S /(n。 B)]

B—>∞ B—>∞ 可见,当S和n。一定时,通道容量虽然随带宽B的增大而增大。然而当B—>∞时,C不会趋于无穷大,而趋于常数1.44S/n。。

例如,一个带宽为3kHz的通道,信噪比为30dB (这是电话系统的典型参数),无论信号使用的电平数为多少,也无论采样速率有多么高或低,其传输速率决不会大于30kbps。其结论具有普遍的正确性。但要注意,这里给出的是上限值,实际上,在音频通适上有9.6kbps的传输速率就认为不错了。

3.信道效率

设通道两个距离最远的节点信号传输时间为τ,平均帧传输时间为p,节点发送的概率为ε,则通道效率为:

信道效率=p /(p+2τ/ε)

另一种表示方法如下:设帧长为F,传输通道带宽为B,电缆长度为L,信号传播速度为C,在优选情况下每个帧有e个争夺时隙,这时上式便成为: 信道效率=1/(l+2BLe/CF)

当分母中的第二项很大时,通道效率会很低。值得注意的是从该式可以看出:在一定帧长情况下,增加传输通道带宽,或电缆长度,或两者的乘积都会

使效率降低。这与人们的直觉恰好相反。

4.资源共享定理

所谓资源是指在有限时间内能为用户服务的设备,包括软设备和硬设备。如信息传输通道是一种资源。又如计算机是一种资源。

资源共享有两个十分重要的定理:

1).大数定理(The Law of Large Numbers)

当大量用户共享系统资源时,系统的总容量只需是各个用户的平均负载之和,而不是各个用户的峰值之和。这就是大数定理的平滑效应。这样可以大大提高资源的利用率,如图1. 21所示。

2).比例尺定理(The Law of scale)

如果系统的吞吐量增加m倍,系统的总容量也增加m倍,那么,系统的响应速度将加快m倍,如图1.22所示。图1.22中C为资源容量,T为响应时间,λ为“输入负载量”,p为

利用率。响应时间T(mλ,mC)=T(λ,C)/m,而利用率p不变。

4.2.信息传输技术基本概念

为了便于讨论和理解综合布线,本节介绍信息传输技术的一些基本概念。

1.数据

数据定义为有意义的实体,数据涉及到事物的形式;而信息定义为客观事物运动状态的表征与描述。

2.信号和信号发送

信号是数据的电磁或电子编码,信号发送是指沿传输介质传输信号的动作。

3.传输

在各种信道上把信息从一个节点(地方)送到另一个节点(地方)的过程。

4.模拟信号通信和数字信号通信

模拟信号和数字信号的概念是非常简单的。模拟信号在某个区间产生连续的值。例如,声音和视频就是强度连续改变的图形。大多数用传感器收集的信号,例如温度和压力,都是连续值。数字信号只能产生离散的值,例如文本信息和整数。

在通信系统中,利用电信号把数据从一个节点送到另一个节点。模拟信号是一种连续变化的电磁波,这种电磁波可以按照不同频率在各种介质上传输。用恒定的正电压来表示二进制1,用恒定的负电压来表示二进制0。

5.信道传输速率

信道传输速率的单位是位/秒,可用bps, kbps, Mbps表示。

(1)调制速率

在模拟信道中传输数字信号时常常使用调制解调器(MODEM),在调制器的输出端输出的是被数字信号调制的载波信号。因此自调制器的输出至解调器的输入的信号速率取决于载波信号的频率。

(2)数据传输速率(或信道速率)

数据传输速率是指信源入/出口处每秒钟传送的二进制脉冲的信息量,通常用b/s或bps表示。

6.通信方式

当数据通信在点对点间进行时,按照信息的传送方向,其通信方式有三种: ·单工通信方式:是单方向传输信号,不能反向传输。

·半双工通信方式:既可单方向传输信号,也可以反方向传输,但不能同时进行。

·全双工通信方式:可以在两个不同的应用终端设备之间同时发送和接收。

7.传输方式

信号在信道上按时间传送的方式称为传输方式。当按时间顺序一个码元接着一个码元地在信道上传输时,称为串行传输方式,一般信号通信都采用这种方式。串行传输方式只需要一条信道,在远距离通信时其优点尤为突出。另一种传输方式是将一组数组一并由信道同时送到对方,这时就需要多条信道,故称为并行传输方式。计算机网络中的数据是按串行方式传输的。

8.基带传输

所谓基带就是指电信号所固有的基本频带,在通道上直接传送的基带信号称为基带传输信号。也就是说,基带传输是把数字信号经编码后直接进行的传输。

基带传输通常使用对绞线电缆作为传输介质,不需要调制解调器,其成本低。但传输的最大距离只有5km~6km,信号易发生畸变和延迟。

9.频带传输

所谓频带传输,就是把二进制电信号(数字信号)经调制后再传输。频带传输克服了目前许多长途电话线不能直接传输基带信号的缺点,并且可实现多路复用技术,提高了通信线路的利用率。频带传输在接收和发送端需要设置调制解调器。

10.宽带传输

在局域网中常提到宽带的概念,它实际上是比音频带更宽的频带,包括大部分电磁波频谱。以宽带进行传输称为宽带传输,实际上是模拟传输,它可以容纳全部广播频率,并可进行高速或图像信息传输。在宽带传输中可采用多路复用技术,而且传输距离可以很长。

4.3. 平衡电缆传输信道性能指标

下面我们按照国际布线标准ISO/IEC11801:1995(E),给出平衡电缆传输信道的参数。除非特别强调,这些参数适应于屏蔽或非屏蔽平衡电缆的信道。平衡电缆信道的最高频带宽度需用专门的测试仪测试。它的频带宽度应由各子系统的最低带宽决定,而不能由电缆及相关连接硬件的最高频带宽度决定。

描述平衡电缆信道传输性能的电气特性参数有直流环路电阻、特性阻抗、衰减、近端串扰、衰减与近端串扰之比、结构回波损耗、传输延迟、纵模到差模变

换转移损耗、屏蔽的转移阻抗等。与信道长度有关的参数,如衰减、直流环路电阻、传输延迟等,不宜进行长度换算,但不应与电缆布线长度及电缆材料有显著偏离,以防止潜伏的缺陷或故障。

与电缆扭距有关的参数有特性阻抗、衰减、近端串扰损耗和结构回波损耗等。不过,电缆一旦成形,这些参数只与电缆及相关连接硬件的安装工艺有关。

(1)特性阻抗

特性阻抗是电缆及相关连接硬件组成的传输信道的主要特性。它与一对(两条)电线之间的距离和绝缘体的电气特性有关,各种电缆有不同的特性阻抗。导线的阻值与导线长度成正比,与导线截面成反比。阻抗中的“抗”指导线所呈现的电磁和电容特性。电感特性,指导线中流过电流就会在导线周围产生磁场,当电流方向变化时,磁场就会产生阻止电流变化的作用力,这相当于在导线中串接了一个电感。人们将磁场对电流的阻碍作用称为感抗。电流频率变化越快,等效感抗越大,对电流的阻碍作用也越大。电容特性,指两条平行放置的导线,一条导线上的电荷会在另一条导线上产生感应电荷。这种作用使两条导线之间产生“漏电”,相当于在导线之间存在一个并联电容,电流频率超高,等效电容越大,漏电也越大,人们将漏电对电流的阻碍称为容抗。又将感抗和容抗合起来称为电抗。对于高频电流,由于导体的趋肤效应和邻近效应,使电流集中于导体的表面,导体内部的电流则随着深度增加而迅速减小,使导体呈现的电阻值随频率的增加而增大。在深度大于穿透深度后,电流近似地等于零。因而导线的高频交流电阻必然大于低频的直流电阻。用电阻和电抗一起来描述电缆的传输特性时,就称为特性阻抗,用欧姆(Ω)来度量。

在频率为1MHz到信道指定的最高频率之间时,电缆信道正常的特性阻抗有100、120、150Ω几种。一个给定的对称电缆信道的特性阻抗极限不超过正常阻抗的15%。

平衡电缆信道的特性阻抗变化由结构回波损耗来描述。

为了确保应用系统信道的特性阻抗,就需一个正确的设计、选择适当的电缆和相关连接硬件。

(2)结构回波损耗(Structural Return Loss)

它是衡量信道阻抗一致性的。信道的特性阻抗随着信号频率的变化而变化。如果信道所用的线缆和相关连接硬件阻抗不匹配,就会造成信号反射。被反射到发送端的一部分能量会形成干扰,导致信号失真,这就要降低综合布线的传输性能。反射的能量越少,意味着信道采用的电缆和相关连接硬件阻抗一致性越好,传输信号越完整,在信道上的干扰越小。在综合布线的任一接口测得平衡电缆回波损耗应符合或超过下表1.3中给出值所连成的折线(参考)。结构回波损耗的值越大越好。在测试期间,信道远端应接一个大小与正常阻抗相一致的电阻来终接。

(3)衰减

信号在信道中传输时,会随着传输距离增加而逐渐变小。衰减是信号沿传输信道的损失量度,衰减的值越小越好。由于导线存在阻抗,阻碍信号的传输。当信号频率增高,由于趋肤效应使电阻增大,又由于感抗增加、容抗减小,而使信号的高频分量衰减加大。衰减与传输信号的频率有关,也与导线的传输长度有关。随着长度增加,信号衰减也随之增加。信号衰减用单位长度上信号减少的数量来度量(dB/m或分贝/米),表示源端信号传递到接收端信号强度的比率。

综合布线平衡电缆信道传输的最大衰减应不超过上表给出值所连成的折线,并与通道设计值和所用线缆材料相一致。除了已测的衰减信道不是标准长度,所有信道的衰减测量值应符合表中的要求。对于D级信道,应包括在高于1MHz时接近频率衰减特性平方根的电缆。

测量衰减时,应包括信道两端的设备接插软线和工作区电缆在内,所用的设备接插软线和工作区电缆的衰减,总和不应超过表中的值。

(4)近端串扰(Near End cross talk,缩写NEXT)损耗

当信号在一根平衡电缆中传输时,同时会在相邻线对中产生感应信号。如在4对双纹电缆中,当一对线发送信号时在另一相邻的线对中将收到信号。这种现象叫串扰。

串扰又可分为近端串扰和远端串扰(Far End cross talk,编写FEXT)两种。近端串扰是出现在发送端的串扰,远端串扰是出现在接收端的串扰。远端串扰影响较小,目前主要是测量近端串扰。NEXT损耗与信号频率和信道长度有关,也与施工艺有关。串扰的值越大越好。

信道的近端串扰损耗应符合或超过下表中给出的值所连成的折线,并与电缆长度设计值和所用材料一致。近端串扰损耗应分别从布线信道的两端测量。从每个线缆段末端所测的NEXT可对线缆信道做出正确的估算。表1.5中所列的值基于各种应用的近端串扰损耗要求。

测量近端串扰损耗时,应包括每个线缆信道两端的设备接插软线和工作区电缆在内。在尚未确定具体的应用时,也允许用试验仪器的连接线代替设备接插软线和工作区电缆。规定测量信道不包括试验设备的插座在内,否则可能带来附加的近端串扰损耗。

近端串扰并不表示在近端点所产生的串扰值。它只是表示在近端点所测量到的值。这个测量会随电缆长度不同而变化。电缆越长,其值变得越小。同时发送端的信号也会衰减,对其他线对的串扰也相对变小。实验证明只有在40m内量得的NEXT是较真实的。若另一端是远于40米的信息插座,它会产生一定程度的串扰,但测试仪可能就没法量到该串扰值。基于这个理由,NEXT损耗应分别从信道的两端进行测量。

水平布线信道采用混合电缆、多单元电缆,且组成的信道需要为传输方式不同的应用服务时,应该考核电缆不同单元间的近端串扰衰减,要求值应比上表(相同级别)的对应值提高ΔNEXT。ΔNEXT值可按下式计算:

ΔNEXT = 6+10*log (n+1) dB

式中:n—电缆内的相邻单元数。

近端串扰并不是传输系统中的唯一扰源。值得注意的是,在所有的应用频率中,从所有其他干扰源所发生的干扰比近端串扰干扰功率至少低10dB。

(5)衰减/串扰比(Attenuation to Crosstalk Ratio,缩写ACR)

它是在同一频率下链路的信号衰率与近端串扰损耗的比值,是确定可用带宽的一种方法。衰减/串扰比的值越大越好。该比值可用分贝(dB)表示,其值是近端串扰损耗和衰减的值之差。它与传统的信号电平与串扰电平比率(SNR)有关,但含义不同。衰减与近端串扰比指标与附录A所列应用系统的要求有关。衰减/串扰比的值可由以下公式计算:

ACR (dB) = aN (dB)-a (dB)

衰减/串扰比等于近端串扰损耗与衰减之差。

aN是指在链路中任何两对线之间测得的近端串扰损耗。除了测得的近端串扰损耗不因长度而变化外,近端串扰损耗的测量值应符合正常要求。

a是指信道信号衰减,除非测得的衰减值不在长度范围内,其它测量值应符合正常要求。

信道A级、B级和C级的衰减/串扰比可从衰减和近端串扰损耗的值直接计算得出。D级信道,要比直接计算得出的要求值要更严格。即对于D级信道来说,其衰减/串扰比值应比下表所示的限制值要好些。这给选择缆器件提供了一定的富裕度,可在线缆的衰减(电缆长度)和近端串扰损耗性能之间允许一些有

限的互补。

衰减/并且上表中的衰减/串扰比值不能因应用设备和工作区接插软线而造成过多衰减,使得衰减/串扰比值变坏。

(6)直流环路电阻

任何导线都存在电阻,当信号在导线中传输时,会有一定的损耗。对应用的每一级来说,信道的每对线的环路电阻应比下表中所给的值低。这些指标来自应用系统的要求。直流环路电阻的测量应在对线远断短路的情况下,在近端测量,其测量值应与电缆中导体的长度和直径相符合。

直流环路电阻是应用系统的一个重要的参数。例如根据ISO/IEC8802-5,综合布线信道的直流环路电阻值应能满足令牌环局域网的要求。

(7)传输延迟

综合布线线对的传输延迟应小于下表的限度。这些限度是由应用系统要求决定的。任一测量或计算值应与布线电缆长度和材料相一致。

(8)屏蔽的转移阻抗

转移阻抗是衡量屏蔽好坏的一个指标。它又称为耦合阻抗。转移阻抗的大小由屏蔽层表面上流通的电流与表面上引起的电压决定。数值为:ZT = VT/I。由于转移阻抗的大小可衡量屏蔽效果的好坏,这些参数仅适用于带屏蔽层对称电缆和相关连接硬件信道。对已安装屏蔽对称电缆的转移阻抗的测量步骤还有待于进一步研究。综合布线实用效果,还有待于在实验室对具有代表性的屏蔽电缆和相关

连接硬件样品端进一步测量与验证。

4.4.光缆传输信道性能指标

对光纤传输信道的性能要求,其前提是每一光纤信道使用单个波长窗口。在波分复用的系统中,所用的硬件都安装于设备区和工作区。对波分复用和波分分解的要求参见有关应用标准。对涉及波分复用综合布线,在此没有具体要求。下面我们按照国际布线标准ISO/IEC11801: 1995(E),给出单模和多模光纤信道的性能指标。除非特别说明,这些参数适用于综合布线光纤信道。

对所有光纤信道来说,不管工作波长,或光纤纤芯大小,光的反射损耗是一个重要指标。向光纤信道发射的光功率与在光纤信道的另一端接收的功率是不同的。它包括信道中两个光接口之间的所有损耗,以及无源光器件如光缆、连接器、发射器、接收器和任何维护容限造成的损耗容差。选择光源时要使光源能为光缆信道、以及接收器的结合提供足够的光功率,以确保应用系统能正常工作。

光纤最小模态带宽指标应能支持宽带高速的应用,一些低带宽的光纤信道通常不适合高速应用,它们可以用在短距离的一些特殊系统上。多模光纤的带宽用频率来表示,光纤带宽通常是不测量的(除非在安装时完全不知)。然而,其它测试如光纤损耗和反射响应(反射损耗)是需要的,可确保光缆信道安装正确。

光反射损耗是描述注入光纤的光功率反射回源头多少的。这些反射对用于多模光纤的LED和ELED光源来说并不是问题,但它却会影响激光器正常工作,所以反射损耗应有一定的限制。

一些应用系统规定了一个发送器与接收器之间最大传播延迟(如ISO8802-3),以确保信道能支持应用系统对传播延迟的要求,信道的传播延迟是可以测量的。它可以通过计算光纤长度和由波长及光纤类型所决定的折射率而得到。

(1)光纤衰减

综合布线所用的光缆,在下表所述的波长窗口下,光纤信道可允许的最大衰减应不超出下表中所列数值。另外,由多个子系统(如:水平加干线)组成的光纤信道的衰减,对于62.5/125m和8/125m光纤不应超过11dB,对其他类型光纤可能有更严格的限制。下表列出了用于各种子系统中的光纤信道的衰减值。该指标已包括通适接头和连接插座的衰减在内。

对于短光纤信道,应插入光衰减器,确保光纤包层中的光功率不会造成接收端过载。

(2)光纤波长窗口参数

综合布线信道光纤波长窗口的各项参数,应符合下表的规定。

注:①.多模光纤:芯线标称直径为62.5/125m或50/125m;850nm波长时最大衰减为

3.5dB/km;最小模式带宽为200MHz•km,1300nm波长时最大衰减为1dB/km;最小模式带宽为500MHz•km;

②.单模光纤:芯线应符合IEC793-2,型号BI和ITU-TG.652标准:

1310nm和1550nm波长时最大衰减为1dB/km;截止波长应小于1280nm。 1310nm时色散应≤6ps/km.nm; 1550nm时色散应≤20ps/km.nm。 ③.光纤连接硬件;最大衰减0.3dB;最小反射损耗:多模20dB,单模26dB. 上表中注的内容是光纤和光纤连接硬件的基本要求。注①中最小模式带宽为1km长度光纤的带宽,而在下表中规定的是信道的最小光学模式带宽,多模光纤的最大信道长度为2km。因此,信道的最小模式带宽分别为100MHz(850nm波长)和250MHz(1300nm波长)。

(3)多模光纤带宽

综合布线的多模光纤信道带宽,应超过下表中所给出的最小光学模式带宽的要求。

布线中单模光纤信道的光学模式带宽,可不作要求。

(4)反射损耗

光纤传输系统中的反射是由多种因素造成的,其中包括由光纤连接器和光纤拼接等引起的反射。如果某个部件向发送端反射回的光太强,则光发送端的调制特性和光谱就会发生改变,从而使光纤传输系统的性能降低。

综合布线光纤同道任一接口的光纤的反射损耗,应大于下表中所述的要求值。

(5)传输延迟

有些应用系统可能对光缆布线信道的最大传输延迟有专门要求,可按照GB/T8401规定的相移法或脉冲时延法进行测量。

第五章 信道测试

一、测试报告的价值

一个优质的综合布线系统,不仅要设计合理,选择好布线器材,还要有一支经过专门培训的高素质的施工队伍来完成施工,工程进行过程中和施工结束要及时进行测试。

局域网的安装从电缆开始,电缆是整个网络系统的基础。对综合布线系统的测试,实质上就是对线缆的测试。据统计,约有一半以上的网络故障与电缆有关,电缆本身的质量及电缆安装的质量都直接影响到网络能否健康地运行。而且,线缆一且施工完毕,想要维护很困难。

现在,普遍采用5类或超5类无屏蔽双绞线完成综合布线。用户当前的应用环境大多体现在100M网络基础上,因此,有必要对综合布线系统的性能运行测试,以保证将来应用。

二、铜缆的测试

综合布线系统是网络的基础。它的健康与否对于网络用户是至关重要的。衡量布线系统健康与否有几项重要的指标:近端串扰(NEXT)、衰减、长度、接线图、特性阻抗与噪声。现在,5类双绞线已变得越来越流行,并已成为了高速局域网的首选布线系统。5类UTP的安装国际上早已有标准可循,即EIA/TIA 568A TSB-67。我们将在下面进一步讨论这一新的电缆连接标准。我们也将讨论一下在测试5类双绞线的连接特性时用户应该了解的一些问题。

2.1 网络标准与电源标准

通常有两类标准被用于安装电缆的测试中,即网络标准和电缆标准。如果用户对所选的布线系统将被用在哪种特定的网络环境中很清楚,相应的IEEE网络标准就可以用来验证该布线系统是否支持这种特定的网络环境下的应用。网络标

准定义了在网络中使用的电缆介质的端对端连接规范。当用户需要了解网络故障是否是由电缆造成时,网络标准就显得特别有用了。现在最常见的网络多是在100Mbps速度下运行的。市场上现有的低价位电缆测试仪,如Fluke(福禄克)的100或2000就是用来测试这些电缆是否符合网络标准的。这些电缆测试仪所提供的自动测试功能使其可以自动地测试多种电缆指标,并将它们与所选标准中的指标进行比较。测试的结果将在标准的范围内由测试仪给出。

有时布线工程施工商或用户在一开始可能无法确定布线系统将被用来支持什么样的网络信号类型,比如对于承包商来说,在智能大厦开始施工时,他们对于以后将用这些电缆来传输什么样的信号是一无所知的。进一步说,用户在将来可能会对网络进行升级或改变网络的类型。为了减少升级的代价,用户希望能充分利用他们的布线系统,因此考察布线系统能否在一段时间内支持未来的网络应用就变得非常重要了。现在的大多数网络,如以太网和令牌环网都使用UTP电缆。5类UTP也可以被用来支持一些新的网络平台,比如155M ATM、100Base-TX和100Base-VG等。考虑到其相对低廉的价格,5类UTP正在成为应用最为广泛的电缆系统。

由于几乎所有的高速网络都可以支持5类双绞线,所以用户需要确定他们的布线系统是否满足了5类UTP的安装规范。为了满足用户的需要,TIA(通讯工业协会)制定了EIA/TIA 568A TSB-67标准,它适用于已安装好的双绞线连接网络。它为用户提供了一个用于“认证”双绞线布线系统是否达到了5类线标准的验收规范。

2.2 EIA/TIA 568A TSB-67

1.TSB-67内容概述

TSB-67委员会的成员由电缆制造商、网络硬件制造商以及电缆测试仪制造商所构成。制定TSB-67的目的是给100AWG双绞线的用户和施工者提供一个标准,用来验证测试仪器的规范和精度,以使他们能真正完成认证电缆质量的任务。TSB-67包括:

■两种“连接”模型的定义

■定义要测试的传输参数

■为每一种连接模型及3类、4类、5类链路定义PASS/FALL测试极限

■减少测试报告项目

■定义现场测试仪的性能要求和如何验证系统是否满足这些要求

■定义现场测试仪与实验室设备测试结果的比较方法

2.TSB-67中定义的连接级别

TSB-67中定义的连接级别有3个:3类、4类和5类。表1列出了这些连接级别的应用情况(这些分类所支持的局域网类型在TSB-67中没有提到)。

3.TSB-67中定义的“连接”模型

标准定义了两种连接模型:通道(Channel)和基本连接(Basic Link)。Channel定义了标准对端到端(含用户末端电缆)传输的要求。深入了解并分清Channel和Basic Link模型的不同特点是非常重要的。

对于所有连接模型的一个相同的原则是与仪器相匹配的连接电缆接头被定义为仪器的一部分,而不包括在连接当中。这样定义的原因是:电缆连接部分(包括插头和插座)的传输性能是按对(不可分开)来定义的。

对末端电缆分别进行定义的工作正在进行中。由于设备的插座和它的连接部分很明显是设备的一部分,因此相匹配的插头是设备的一部分,尽管从物理角度上说,插头并不是设备的一部分(插头永远是接在电缆线上的)。这种定义方法使现场测试仪的生产商们要面对有趣的挑战性“连接”的传输参数必须在仪器的插座和末端电缆的相应插头处来测量,但同时又必须以某种方式尽量抑制仪器的插座和相接的插头对测量结果的影响,否则就会在测试时产生额外的错误。

4.Channel(通道)模型的定义

它代表了一个端到端的连接。Channel模型的一个最容易被人记住的特性是在其所连接的每一端都必须有两个连接点(不包括设备的连接点)。用户的末端电缆是包括在连接中的,所以测试仪器和远端单元的插座是要与用户的末端电缆接头相匹配的,这样才能构成对Channel的测试条件。这些相匹配的插头绝大多数是RJ-45插头。

连接中的转接点(Transition Connector)是可选的部分,在大多数情况下是不用的。它通常被采用在未来模块化办公的系统中。配线柜中的交叉接线通常也没有被画出,而是代之以插座面板跳线,因此这样的一个Channel只是在每一端有一个传输接点。由于配制是不同的,所以使用的测试极限也是不同的。不论有

无转接点,用户的末端电缆总是要使用的。

5.Basic Link(基本连接)模型的定义

这种模式描述了对只负责建筑物中固定电缆安装的承包商的测试要求。Basic Link模型最容易记住的特点就是在连接的每一个末端都只有一个连接点(不包括到测试仪的连接点)。和Channel相比,Basic Link的测试要求更为严格一些,这是因为在将网络设备或工作站连接到一起时,设计者要考虑为用户的末端电缆留出一定的性能余量。

在Basic Link模式下,末端电缆必须与测试仪及末端的插座相连。这里没有要求插头必须是RJ-45型的。实际上,通常很多仪器都不用RJ-45接头,以避免它所带来的种种限制。常见的测试仪器使用特殊的低NEXT值专用电缆接头来达到TSB-67中对最好性能(即高级精度)的要求。

2.3 TSB-67测试参数

按照TSB-67标准的要求,在结构化综合布线系统的验证测试指标中需要包含接线图、长度、衰减、近端串扰等四项参数。ISO还要求增加一项参数,即ACR(衰减对串扰比)。针对当前网络的发展趋势和六类线的逐渐普及,TIA对综合布线系统的测试标准和测试参数做了增补。增补后的测试参数包括:

 接线图(Wire Map)

 长度测量(Length)

 近端串扰(NEXT)

 累加功率NEXT(PowerSum NEXT,PSNEXT)

 衰减量(Attenuation)

 衰减对串扰比(Attenuation Crosstalk Rate,ACR)

 远端串扰(FEXT)及等电平远端串扰(ELFEXT)

 传播延迟(Propagation Delay)

 延迟差异(Delay Skew)

 结构化回损及回损(SRL,Structural Return Loss)

 频带宽

 阻抗(Impedance)

 直流环路电阻(Resistance)

接线图(Wire Map)

接线图必须遵照EIA 568A或568B的定义。从信号学的角度来讲,这两种标准没有本质的区别,唯一不同的是线对的颜色标记不同。保证线对正确绞接是非常重要的测试项目。

接线图验证正确的线对连接。每一条电缆的四对八根线芯的接线图可以表示:

 在每一端点的正确压线位置

 是否与远端导通

 两芯或多芯的短路

 交错线对

 反向线对

 分岔线对

 其他各种接线错误

用交流信号来测试线缆是否有串绕(Split Pairs)。其它的错误如开路、短路等都可用脉冲反射方法测出。

反向是指线对的一端极性相反。交错是指远端的两个线对位置相互对调。分岔指各芯线是以一对一的方式导通着,但物理线对位置分开。特别提醒读者注意,分岔线对是经常出现的、但是使用简单的通断仪器不能被准确地查找出来的接线故障。在10Base-T网络中,此种接线故障由于网络对布线系统的要求较宽松而对网络的整体运行不会产生太大的影响,但是高速以太网测试仪器,如100Base-TX测试仪器的接线图测试功能都必须能发现这种错误。

长度测量(Length)

长度指连接的物理长度。对铜缆长度进行的测量应用了一种称为TDR(时间域反射测量)的测试技术。测试仪从铜缆一端发出一个脉冲波,在脉冲波行进时如果碰到阻抗的变化,如开路、短路、或不正常接线时,就会将部分或全部的脉冲波能量反射回测试仪。

返回的脉冲波的幅度与阻抗变化的程度成正比,因此在阻抗变化大的地方,如开路或短路处,会返回幅度相对较大的回波。接触不良产生的阻抗变化(阻抗异常)会产生小幅度的回波。

依据来回脉冲波的延迟时间及已知的信号在铜缆传播的NVP(额定传播速率) 速率,测试仪就可以计算出脉冲波接收端到该脉冲波返回点的长度。NVP是以光速(c)的百分比来表示的,如0.75c或75%。在包括了电缆厂商所规定的NVP值最大误差和用来进行长度测量的TDR技术所带来的误差后,测量长度的误差极限是:

Channel:100m+15%×100m=115m

Basic Link:94m+15%×94m=108.1m

测量的长度是否精确,取决于NVP值。因此,应该用一个已知的长度数据(必须在15米以上)来校正测试仪的NVP值。但TDR的精度很难达到2%以内,同时,在同一条电缆的各线对间的NVP值,也有4—6%的差异。另外,双绞线线对实际长度也比一条电缆自身要长一些。在较长的电缆里运行的脉冲波会变形成锯齿形,这也会产生几纳秒的误差。这些都是影响TDR测量精度的原因。

测试仪发出的脉冲波宽约为20纳秒,而传播速率约为3纳秒/米,因此该脉冲波行至6米处时才是脉冲波离开测试仪的时间。这也就是测试仪在测量长度时的“盲区”,故在测量长度时将无法发现这6米内可能发生的接线问题(因为还没有回波)。

测试仪也必须能同时显示各线对的长度。如果只能得到一条电缆的长度结果,并不表示各线对都是同样的长度。

早期的一些测试仪不是采用TDR原理测量长度,而是以用频率域方式测量回流损耗的方法来测量阻抗的变化以便计算长度,这种方法在各对线出现长短不等的情况时会发生误判。

近端串扰损耗(NEXT)

NEXT损耗是测量在一条链路中从一对线对另一对线的信号耦合,也就是当信号在一对线上运行时,同时会感应一小部分信号到其他线对,这种现象就是串扰。频率越高这种影响就越大。在串扰信号过大时,接收器将无法判别信号是远端传送来的微弱信号还是串扰杂讯。

双绞线就是利用两条导线绞合在一起后,因为相位相差180度的原因而抵消相互间的干扰的。绞距越紧则抵消效果越佳,也就越能支持较高的数据传输速率。

需要注意的是,表示低NEXT时的值越大(如45dB),发送的信号与串扰信号幅度差就越大,高NEXT的值就越小(如20dB),而这是要设法避免的。

为了符合5类规格,在电缆端接处的非绞接部分长度不能超过13米。通常会产生过量NEXT的原因有:

 使用不是绞线的跳线。

 没有按规定压接终端。

 使用老式的66接线块。

 使用非数据级的连接器。

 使用语音级的电缆。

 使用插座对插座的耦合器。

另外,要特别注意,NEXT测试有两个重要的规定。

a. NEXT值的测试必须是双向的

即所有测试均要进行线对间测试。如4对线要进行6组测试。这一点是在TSB-67规范中被明确指出的,原因就是在一端NEXT值的测试结果可能是通过,而在另一端可能是不通过。

NEXT并不是测量在近端点产生的串扰值,它只是着落在近端点所测量的串扰数值。这个量值会随着电缆长度的衰减而变小,同时远端的信号也会衰减,对其它线对的串扰也相对变小。实验证明:只有在40米内量得的NEXT是较真实的,如果另一端是远于40米的信息插座而它会产生一定程度的串扰,但测量仪器可能就无法测到这个串扰值,因此,必须进行双向测试。

b. 频率分辨力

TSB-67标准规定,5类链路必须在1-100 MHz的频宽内测试,测试步长为: *在1-31.25MHz频率范围内,最大步长为0.1MHz;

*在31.26—100MHz频率内,最大步长为0.25MHz。

图1列出了典型的5类缆NEXT值与频率的关系。

从图中5类双绞线NEXT值与频率的关系可以看出,NEXT值的表现是非线性的,在不同的频率下有很多的波峰和波谷。为了精确测出最差点的边界,测试频率步长必须达到如表3中所示的要求。

衰减量(ATTENUATION)

电信号强度会随着电缆长度而逐渐减弱,这种信号减弱就称为衰减。它是随频率的变化而变化,所以应测量应用范围内的全部频率上的衰减,一般步长最大为1MHz。衰减是以负的分贝数(dB)来表示的。数值越大表示衰减量越大,即-10dB比-8dB的信号弱,其中6dB的差异表示两者的信号强度相差两倍。例如,-10dB的信号就比-16dB的信号强两倍,比-22dB则强四倍。影响衰减的因素是集肤效应和绝缘损耗。

在频率高的时候,电流在导体中的电流密度不再是平均分布于整个导体中,而是集中在导体的表面,从而减少了因导体截面而产生的电流损耗。集肤效应与频率的平方根值成正比,因此频率越高,衰减量便越大。这也就是为何单股电缆要比多股电缆的导电性能好的原因。

温度对某些电缆的衰减也会产生影响。一些绝缘材料会吸收流过导体的电流,特别是3类电缆所采用的PVC材质,这是因为PVC的氯原子会在绝缘材料中产生双极子,而双极子的震荡会使电信号损失掉一部分电能。在温度高的时候这种情况会进一步恶化。由于温度升高会造成双极子更激烈的震荡,所以温度越高,衰减量越大。这就是标准中规定温度为20℃的原因。

在测量衰减量时,必须确定测量是单向进行的,而不是先测量环路的衰减量后,再除以2而得到的值。

衰减对串扰比(ACR)

由于衰减效应,接收端所收到的信号是最微弱的,但接收端也是串扰信号最强的地方。对非屏蔽电缆而言,串扰是从本身发送端感应过来的最主要的杂讯。所谓的ACR就是指串扰与衰减量的差异量。ACR体现的是电缆的性能,也就是在接收端信号的富裕度,因此ACR值越大越好。在ISO及IEEE标准里都规定了ACR指标,但TIA/EIA 568A则没有提到它。

由于每对线对的NEXT值都不尽相同,因此每对线对的ACR值也是不同的。测量时以最差的ACR值为该电缆的ACR值。如果是与PSNEXT相比,则以PSACR值来表示。

远端串扰(FEXT)与等电平远端串扰(ELFEXT)

FEXT类似于NEXT,但信号是从近端发出的,而串扰杂讯则是在远端测量到的。FEXT也必须从链路的两端来进行测量。

可是,FEXT并不是一种很有效的测试指标。电缆长度对测量到的FEXT值的影响会很大,这是因为信号的强度与它所产生的串扰及信号在发送端的衰减程度有关。因此两条一样的电缆,会因为长度不同而有不同的FEXT值,所以就必须以ELFEXT值的测量来代替FEXT值的测量。EXFEXT值其实就是FEXT值减去衰减量后的值,也可以将ELFEXT理解成远端的ACR。当然了,与PSNEXT一样,对应于ELFEXT值的是PSELFEXT值。

为了测量ELFEXT,测试仪的动态量程(灵敏度)必须比所测量的信号低20dB。

累加功率NEXT(Power Sum NEXT)

PSNEXT实际上是一种计算式,而不是一个测量步骤。PSNEXT值是由3对线对另一对线的串扰的代数和推导出来的。PSNEXT与ELFEXT的测量对像千兆以太网这种必须使用四对线来传输信号的网络来说是非常重要的测试参数。在每一条链路上会有四组PSNEXT值。

传播延迟(Propagation Delay)

传播延迟是指一个信号从电缆一端传到另一端所需要的时间,它也与NVP值成正比。一般5类UTP的延迟时间在每米5~7纳秒(ns)左右。ISO则规定100米链路最差的时间延迟为1微秒(us)。延迟时间是为何局域网要有长度限制的主要原因之一。

延迟差异(Delay Skew)

延迟差异是一种在UTP电缆里传播延迟最大的与最小的线对之间的传输时间差异。有些电缆厂家考虑到铜缆材料的缺点,将一对或两对线对换成了其它的材料,这样就会产生较大的时间差异。尤其在运行千兆以太网的应用时,过大的时间差异会导致同时从四线对发送的信号无法同时抵达接收端的情况。一般要求在100米链路内的最长时间差异为50纳秒,但最好在35纳秒以内。

结构化回损

结构化回损(SRL,Structural Return Loss)所测量的是电缆阻抗的一致性。由于电缆的结构无法完全一致,因此会引起阻抗发生少量变化。阻抗的变化会使信号产生损耗。结构化回损与电缆的设计及制造有关,而不像NEXT一样常受到施工质量的影响。SRL以dB表示,其值越高越好。

2.5 测试仪性能要求

对现场电缆测试仪器的性能要求的定义看起来是很不寻常的。现在已规定了两个性能测试级别:一级精度和二级精度的仪器。

一级精度现场测试仪比二级精度现场测试仪的误差要大很多,所以一般推荐使用二级精度的测试仪来做布线系统的认证测试。然而,如果被测电缆的连接性能非常好,测出的参数远离极限值,而一级精度的测试仪也没有报出接近仪器精度能力的结果,那么此时的测试结果就是可信的。

2.6 小结

新的EIA/TIA 568A TSB-67规范可以被用来认证已安装的双绞线布线系统是否能达到特定的级别要求。遵从TSB-67的定义和指导,用户完全可以相信,所布的电缆能支持他们今天和未来的各类网络应用。用户也可以据此选择能精确认证双绞线的电缆测试仪,从而满足TSB-67所要求的现场电缆测试的各种测试条件。

三、光缆的测试

3.1 、光纤的光波波长

光纤为光导纤维的简称,由直径大约为0.1mm的细玻璃丝构成。它透明、纤细,虽比头发丝还细,却具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。光纤通信就是因为光纤的这种神奇结构而发展起来的以光波为载频,光导纤维为传输介质的一种通信方式。

目前,光通信使用的光波波长范围是在近红外区内,波长为0.8至1.8um。可分为短波长段(0.85um)和长波长段(1.31um和1.55um)。

当今,国际上流行的布线标准主要有两个,一个是北美的标准EIA/TIA-568A;一个是国际标准ISO/IECIS 11801。EIA/TIA-568A和ISO/IECIS 11801推荐使用62.5/125um多模光缆、50/125um多模光缆和8.3/125um多模光缆。 单模光纤和多模光纤可以从纤芯的尺寸大小来简单地判别。单模光纤的纤芯很小,约4~10um,只传输主模态。这样可完全避免了模态色散,使得传输频带很宽,传输容量很大。这种光纤适用于大容量、长距离的光纤通信。它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势。

多模光纤又分为多模突变型光纤和多模渐变型光纤。前者纤芯直径较大,传输模态较多,因而带宽较窄,传输容量较小;后者纤芯中折射率随着半径的增加而减少,可获得比较小的模态色散,因而频带较宽,传输容量较大,目前一般都应用后者。

光纤布线中使用光波的几个波段:800nm~900nm短波波段;1250nm~1350nm长波波段和1500nm~1600nm长波波段。

在这些波段中,光纤传输性能表现最佳,尤其是运行于波段的中心波长之中。所以,多模光纤运行波长为850nm或1300nm,而单模光纤运行波长则为1310nm或1550nm。

3.2、光纤衰减的规定

光缆链路的衰减(光功率的损耗)要对每一条光缆布线进行计算。由于光缆

衰减的测试与链路长度无关,所以布线中光缆的测试要比铜质电缆容易的多。只考虑标准中的某一片断就会出现混淆的问题。在 EN50173:1995 标准中就有国际上的两大标准对光纤布线中的光缆衰减特性作了以下规定:

由以上图表可以看出,两种规定差别不大,都是非常严格的。

随着科技的发展,对光纤提出了更高、更新的要求。旧的布线标准经过实践的检验,现在正在修订。除了修订原有规范,也会加入一些新的要求。

在 EN50173:1995 标准中就有如下的表格:

这些值来自于每个部件的最大损耗。对于一条 50m 的水平链路来说,它的极限值不是 2.5dB。需要从下面的几个方面计算出来:

部件的最大损耗:

连接器:0.75dB

熔解点:0.3dB

光缆(在850nm下):3.5dB/km

光缆(在1300nm下):1dB/km

假设这条 50m 的链路有两个连接器和熔接点,在 1300nm下的光缆损耗预

算值应为:

连接器:0.75dB

熔解点:0.3dB

光缆(在1300nm下):0.05dB(1.0dB/km)

该链路损耗极限值:1.85dB

在符合这个极限值下,链路在支持千兆以太网时可以延长至 90m(千兆以太网损耗极限值为:2.35dB)。

3.3、总结:

在测试光缆损耗是不要随便地下结论,也就是说如果要运行高于100Mbps的网络时小于 9dB的损耗不能是一个可以接受的链路。

附录 综合布线常用名词解释

1. 应用系统(Application system)

采用某种方式传输信息的系统。这个系统能在综合布线上正常运行。

2.线缆(cable)

线缆是指与信息技术设备相连的电缆、光缆及各种软电缆。

3.综合布线(generic cabling)

综合布线是由线缆及格关连接硬件组成的信息传输通道。它能支持多种应用系统。综合布线中不包括应用系统中的各种终端设备和转换装置。

4.建筑群、园区(campus)

一个或多个建筑物构成的区域。例如,学校、工厂、机场、小区或军事基地等。

5.建筑物干线电缆、建筑物干线光缆(building backbone cable)

在建筑物内连接建筑物配线架与楼层配线架的电缆、光缆。这种电缆、光缆还可用来直接连接同一建筑物内的两个楼层配线架。

6.建筑群干线电缆、建筑群干线光缆(campus backbone cable)

在建筑群内,连接建筑群配线架与建筑物配线架的电缆、光缆。这秤电缆、光线还可用来直接连接不同建筑物间的建筑物配线架。

7.水平电缆、水平光缆(horizontal cable)

连接楼层配线架与信息插座之间的电缆、光缆。

8.设备电缆、设备光缆(equipment cable);设备软线(equipment cord)

把应用系统的终端设备连接到配线架的电缆、光缆组件。

9.工作区电缆、工作区光缆(work area cable);工作区软线(work area cord)

在工作区内,把终端设备连接到信息插座的电缆、光缆组件。工作区电缆、工作区光缆一般称为软电缆或跳接线。

10.电缆单元、光线单元(cable unit)

型式和类别相同的电缆线对或光纤的组合。电缆单元可以具有屏蔽层。

11.非屏蔽双绞电缆、非屏蔽对绞电缆(unshielded twisted pair cables) 由非屏蔽线对组成的电缆(简称非屏蔽电缆)。当有总屏蔽时,称作带总屏

蔽的非屏蔽电缆。

12.屏蔽双绞电缆、屏蔽对绞电缆(shielded twisted pair cables)

由屏蔽线对组成的电缆(简称屏蔽电缆)。当有总屏蔽时,称作带总屏蔽的屏蔽双绞电缆,

13.混合电缆、光缆(hybrid cable)。

两个或多个不同型式或不同类别的电缆、光缆单元构成的组件,外面包裹一个总护套。护套内还可以有

一个总屏蔽。其中,只由电缆单元构成的称为综合电缆;只由光缆单元构成的称为综合光缆;由电缆单元组件

和光缆单元组件构成的称为混合电缆。

14.跳线(jumper)

不带连接器的电缆线对或电缆单位,用在配线架上交接各种链路。

15.接插软线(patch cord)

一端或两端带有连接器的软电缆或软光缆。用在配线架上连接各种链路。接插软线也可用于工作区中。

16.配线盘(patch panel)

使用接插软线连接链路的一种交换装置。通过配线盘可以方便地改换或断开链路。

17.交接(cross-connection)

使用接插软线或跳线连接电缆、光缆或设备的一种非永久性连接方式。

18.互连(interconnection)

不用接插软线或跳线,把一根电缆或光缆直接连接到另一根电缆或光缆及设备的一种连接方式。

19.配线架(distributor;distribution frame)

电缆或光缆进行端接或连接的装置。在配线架上可进行互连或交接操作。

20.建筑群配线架(campus distributor)

端接建筑群干线电缆、光缆的连接装置。

21.建筑物配线架(building distributor)

端接建筑物干线电缆、干线光缆并可连接建筑群干线电缆、干线光缆的连接装置。

22.楼层配线架(floor distributor)

水平电缆、水平光缆与其它布线子系统或设备相连接的装置。

23.链路(link)

综合布线的两接口间具有规定性能的传输通道。链路中不包括终端设备、工作区电缆、工作区光缆和设

备电缆、设备光缆。

24.信道、通道(channel)

信道是连接两个应用设备进行端到端的信息传输路径。一条物理通道可划分为若干条逻辑信道。通道中

包括应用系统的设备连接线和工作区接插软线。

25.信息插座(telecommunications outlet)

综合布线在各工作区的接口,与水平电缆或水平光缆相连接,工作区的终端设备用接插软线连到该接口。

26.引人设备(entrance facility)

将通信电缆或通信光缆按照有关规定引入建筑物的相关设备。

27.公用网接口(public network interface)

公用网与专用网之间的分界点。在多数情况下,公用网接口是公用网设备与综合市线的连接点。

28.配线间(wiring closet);交接间(cross connections closet);电信间(telecommunications closet)

放置配线架、应用设备并进行综合布线交接和管理的一个专用空间。于线子系统和水平子系统在此进行

转接。

29.设备间(equipment room)

放置电信设备、应用设备和配线架并进行综合布线交接和管理的空间。

30.工作区(work area)

放置应用系统终端设备的地方。综合布线一般以10m2的面积称为一个工作区。

31.转接点、过渡点(transition point)

在水平布线中,不同型式或规格的电缆、光缆相连接的点(例如:扁平电缆与圆电缆成不同对数的电缆相

连点)。

32.终端(terminal)

能通过通道或链路发送和接收信息的一种设备。它以联机方式工作。

33.报文,电文(message)

客观事物运动状态的表征与描述。它是客观事物运动状态的符号、序列(如字母、数字)或连续时间的函

数(如图像)。

34.管理点(administration point)

管理通道的各种交叉连接、直接连接或信息插座的排列。

35.适配器(adapter)

这种装置:(1)使不同大小或不同类型的插头与信息插座相匹配,(2)提供引线的重新排列,(3)允许多对

电缆分成较小的几股,(4)使电缆间互连。

36.平衡/非平衡转换器(balun)

一种将电气信号由平衡转换为非平衡或由非平衡转换为平衡的装置。可用在双绞线电缆和同轴电缆之

间进行阻抗匹配。

37.弯曲半径(bend radius)

光纤弯曲而不断裂或不引起过多附加损耗的弯曲半径。

38。电缆夹(cable grip)

一种在电缆末端滑动的装置,它与绞盘或手柄相接,安装时有助于牵引电缆。 39,连接块、布线块(connecting block)

连接双绞线的硬件,可用跳接线或接插软线来实现链路的连接。

40.等效电缆长度(equivalent electrical cable length)

指从A端到B端的传输通道与16MHz信号有同样能量损失(dB)的电缆长度。

41.折射率渐变光纤(graded index fiber)

折射率沿轴向降低的光纤。光子在芯内反射,光线不断再聚焦,使得光线向内弯曲,比在低折射系数区域

里传输得更快。这种光纤可提高带宽。

42.拉线张力(pulling tension)

安装线缆时,作用在其上的技力的大小,用公斤来计量。

43.支持硬件(support hardware)

支架、夹子、柜子、托架、三角架、工具以及其它固定传输介质,将连接硬件与墙壁或吊顶相接的实用工具。

44.接线块(wiring block)

在各类电缆传输通道配置中,为端接电缆线对并且在110型配线架连接线对的模压塑料板。

45.线路(line)

传输介质,-般指链路。在SNA环境中指网络的一条联接。

46.电路、线路(circuit)

通电导体构成的通电路径;应用系统中任何两点或多点之间的通信链路。

附录 综合布线常用名词貌写中英文对照

ACR Attenuation to Crosstalk Ratio 衰减与串拢比

ANSI American National Standards Institute 美国国家标准协会 ATM Asynchronous Transfer Mode 异步传送方式

AWG American Wire Gauge 美国线缆规格

BD Building Distributor 建筑物配线架

BEF Building Entrance Facilities 建筑物入口设施

BFOC Bayonet Fiber optic connector 卡口式光纤连接器 B-ISDN Broadband ISDN 宽带综合业务数字网

BRI Basic rate ISDN 基本速率的综合业务数字网

CD Campus Distributor 园区配线架

CATV Cable Television 有线电视

BAS Building Automatic System 建筑物自动化系统 CAS Communication Automatic System 通信自动化系统

CDD1 Copper Distributed Data Interface 铜缆分布式数据接口 FDDI Fiber Distributed Data Interface 光纤分布式数据接口 f·f·s for further study 待进一步研究

FOIRL Fiber Optic inter-Repeater Line 中继器之间的光纤链路

IDC Insulation Displacement Connection 绝缘层位移连接 ER Equipment Room 设备间

FWHM Full Width Half Maximum 脉冲的半高宽度 FTP Foil Twisted Pair 金属箔双绞电缆

UTP Unshielded Twisted Pair 非屏蔽双绞电缆 SETP Shielded Twisted Pair 屏蔽金属箔双绞电缆 STP Shielded Twisted Pair 屏蔽双绞电缆

GC Generic Cabling 综合布线

FD Floor Distributor 楼层配线架

FEXT Far End Cross Talk 远端串扰

NEXT Near End Cross Talk 近端串扰

PSNT Power Sun Next 综合近端串扰

PMD Physical Layer Medium Dependent 与物理层媒介有关的 PVC Polyvinyl Chloride 聚氯乙烯

SC Subscriber Connector(Optical Fiber Connector) 用户连接器(光纤连接器)

SC-D Duplex SC Connector 双工SC连接器

STI Surface Transfer Impedance 表面传输阻抗

ST Straight Tip 直通式光纤连接器

SNR Signal To Noise Ratio 信噪比

SRL Structural Return Loss 结构回波损耗 TP Transition Point 转接点

PSTN Public Switch Telephone Network 公用交换电话网 PSPDN Public Switch Packer Data Network 公用分组交换数字网

PABX Private Automatic Branch Exchange 专用自动交换机 PBX Private Branch Exchange 专用交换机

IDF Intermediate Distribution Frame 分配线架

MDF Main Distribution Frame 主配线架

PDS Premises Distribution System 建筑物布线系统 SCS Structured Cabling System 结构化布线系统 DDS Direct Digital Controller 直接数字控制器 DCS Distributed Control System 集散型控制系统 C/S Client / Server 客户机/服务器 O/E Optical to Electrical converter 光/电转换器

OTDR Optical Time Domain Reflectometer 光时域反射计

MMO Multiuser Multimedia Outlet 多用户多媒体插座 MIO Multiuser Information Outlet 多用户信息插座 HIPPI High Performance Parallel Interface 高性能并行接口

TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol 传输控制协议/互连网协议

SNMP Simple Network Management Protocol 简单网络管理协议 PPP point To Point Protocol 点对点协议

SLIP Serial Line Internet Protocol 串行线路网际协议 IB Intelligent Building 智能建筑(大厦)

ISCRI International Special Committee On Radio Interference 国际无线电干扰专门委员会

EMC ElectroMagnetic Compatibility 电磁兼容性

EMI ElectroMagnetic Interference 电磁干扰

LCL Longitudinal Conversion Loss 纵摸变换损耗

LCTL Longitudinal Conversion Transfer Loss 纵模变换传输损耗 IEC International Electrotechnical Commission 国际电工技术委员会 ISO International Standards organization 国际标准化组织

IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers电子电气工程师协会

ITU-T International Telecommunication Union 国际电信联盟一电信委员会

—Telecon1munications (formerly CCITT )(前称CCITT) LIU Lightguide Interconnection Unit 光纤互连装置

MIC Media Interface Connector 介质接口连接器

UL Underwriters' Laboratories (美国)保险商实验所 I/O Input/Output 输入/提出

TO Telecommunications Outlet 信息插座

EIA Electron industries Association 电子工业联合会 TIA Telecommunication Industry Association 电信工业协会 TSB Telecommunication System Bulletin 电信系统公报

TC Telecommunication Closet 通信插座

LED Light Emitting Diode 发光二极管

LD Laser Diode 激光二极管

附录、ISO11801标准与EIA/TIA的比较

多数网络应用都定义了物理层的规范,其中就有布线性能的要求。有时我们也需要参考应用中的需求来决定布线的性能是否够用。

重要的是网络应用对布线提出了更高的要求。自Cat.5以来,应用在推着布线走。由于网络应用的标准化组织(如IEEE或ATM论坛)从网络应用角度促进了布线系统的发展,这些网络应用的标准化组织为更高速的网络应用制定了标准。新技术的出现使得新的网络应用可以在ACR值小于零,即噪声大于信号的布线系统上运行。所以在过去的几年里象IEEE这样的网络应用标准化组织与TIA标准化组织积极合作并在相当程度上影响着布线系统新规范的制定。

千兆以太网(Gigabit Ethernet)是对布线系统产生深远影响的网络应用。最初,千兆以太网在北美开发时,意图是在现有的五类非屏蔽双绞线(Cat.5 UTP)上运行的应用。因此,千兆以太网有的五类线缆均可以运行千兆以太网。由于千兆以太网的四对全双工传输,远端串扰(FEXT)成为一个突出问题;而且,回波损耗,综合近端串扰、综合ACR和传输延迟也成为必须考虑的参数。根据丹麦3P实验市的估计,在已经安装的Cat.5/ClassD系统中,有10%~20%不能运行千兆以太网。这个问题在依照北美的TIA/EIA标准设计的系统中尤为突出,因为该标准对于特性阻抗(即造成回波损耗的主要参数)要求不够严格,由于Cat.5系统是为了两对线的单向传送而设计的,所以在现场测试标准中TSB-67没有考虑回波损耗这个参数,这对于四对线全双工应用的千兆以太网来说,测试过于简单了。

因此,个标准化委员会正在制定用于新的网络应用的布线规范。注意这些新规则的动态,对于业界人士和广大用户是非常重要的。

ANSI/TIA/EIA-568-A与ISO/IEC11801

很多人在参考布线相关的国际标准时,对ANSI/TIA/EIA-568-A和ISO/IEC11801

第一章 综合布线概述

1.1 系统综述

由于社会的发展,现代化办公建筑往往需要敷设各种电缆,如电话线、数据线、电视线路、空调、灯光、火警、保安等;还有某些为满足特定需要而敷设的线路。每一条线路都是为一特定的用途而设计安装的。如果采用传统的方法,每一条线路的设计和安装都与其他线路不相干,而且各线路的线缆型号和规格也不相同,结果造成办公楼的敷设是一些互不相关的线缆系统所组成的毫无组织的布线环境。

从历史上看,这种非结构化布线系统是由于分工不同和责任分担造成的。例如:一个人负责话音(电话),而另一个人负责数据(计算机),各有各的需求和预算。线缆系统的供应商们同样也分为话音和数据两类,每一方都不知道、也不关心另一方在做什么,这样就形成了两套完全独立的布线系统,互不相干,不能互通、互连、互相利用。如果再加上各式各样的楼宇控制及管理系统,情况就变得更加复杂。墙上布满了各种各样的信息插座,却不是自己需要用的那一个,或自己需要用的距离自己最远,最不方便,完全起不到系统布线所要达到的方便,整齐的效果。采用传统的非结构化布线方法,每种不同的设备使用各自的布线系统,没有完善的文档资料,难以管理和维护,且维护费用高,缺乏灵活性,当主要设备位置改变时就需要重新布线,各种设备的信息插座不能互相利用。

随着信息技术发展的要求,逐步产生了成熟的结构化综合布线系统。 结构化综合布线系统主要是实现使话音、闭路电视、保安系统、大厦自动化管理系统和数据通信设备及其他信息管理系统彼此相连,也使这些设备与外部通信网络相连接。结构化综合布线系统的拓扑结构采用星形结构,具有良好的兼容性、完善的可靠性、高度的灵活性和先进性以及优良的性能价格比。

综合布线系统是智能建筑系统设计的基础,必须在建筑物各部分功能确定后,方能正确选择其系统类型并设计出符合使用要求的系统结构,以达到经济、适用的功能,并应为未来的扩充发展留有余地。综合布线系统IBDN是一种较完善的集成化通用传输系统,适用于建筑物中多种信息的传输。使智能建筑内相关操作和控制系统实现信息共享并能作出连锁反应。它主要适用于商务环境和办公自动化环境。

综合布线系统采用模块化设计,物理上为星形结构,逻辑上为总线结构,这样既有利于系统连接和扩充,保持很高的灵活性;同时也能保证信息传输的高速率。标准上符合EIA/TIA568商用建筑物配线标准和常用通信标准,兼容多个厂家的产品设备,支持各种模拟信号、数字信号、语音、数据和图像的传递以及控制信号和弱电信号的应用。

1.1.1 综合布线系统的特点

综合布线系统是一套标准的配线系统,综合了所有的语音、数据、图像与监控等设备,并将多种设备终端插头插入标准的信息插座内。即任一插座能够连接不同类型的设备,如微型计算机、打印机、电话机、传真机等。非常灵活、实用。

综合布线系统对不同厂家的语音、数据设备均可兼容,且使用相同的电缆与配线架、相同的插头和模块插孔。因此,无论布线系统多么复杂、庞大,不再需要与不同厂商进行协调,也不再需要为不同的设备准备不同的配线零件,并可省去复杂的线路标志与管理线路图。

综合布线系统为所有话音、数据和图象设备提供了一套实用的、灵活的、可扩展的、模块化的介质通路。综合布线系统采用模块化设计,布线系统中除固定于建筑物内的水平线缆外,其余所有的接插件都是积木型标准件,易于扩充及重新配置。因此当用户因发展而需要增加配线时,可随意增加,不会因此而影响到已完成的布线系统,可以保护用户在布线方面的投资。

综合布线系统能将当前和未来的语音、数据、网络、互连设备以及监控设备很方便地扩展进去,是真正面向未来的先迸技术。值得一提的是,综合业务数字网(ISDN)的基群速率接口采用与综合布线系统相同的,针模块插座和四对内部引线,且综合布线系统支持的数据传输高于ISDN的基群速率。因此,当现今的电话网发展成为ISDN系统时,用户只需将程控数字交换机(PABX)更换成ISDN交换机即可,原来的综合布线系统仍然可以利用,不需另外布线。

综合布线系统采用高品质的标准材料,以组合压接的方式构成一套高标准通道,所有器件均通过UL、CSA、CEC及ATM认证,每条信息通道都要采用专用仪器校核线路阻抗及衰减以保证其电器性能,系统布线全部采用物理星形拓扑结构,点到点端接,任何一条线路故障均不影响其它线路的运行;同时为线路的运行维护及故障检修提供了极大的方便,从而保障了系统的可靠运行。各系统采用相同传输介质,因而可互为备用,提高了备用冗余。

综合布线系统属于一次性投资的项目。按照国际通行的性能价格比分析法,我们不难体会到它的经济性的真正意义。综合布线系统采用全系列高品质器件,使整个系统的运行维护量大大减少;物理星形拓扑结构又使系统故障的诊断与排除变成一项极为简单的工作,同时独特的布线方式使系统的任何变更(例如网络拓扑结构改变、设备的增减搬移等)均不需要改变系统布线,仅需做必要的跳线处理即可,几乎不再产生额外费用,能够百分之百的保护用户投资。这些都是传统布线方式不可比拟的。

可见,综合布线系统较好地解决了传统布线方法存在的许多问题。其实,随着科学技术的迅猛发展,人们对信息资源共享的要求越来越迫切,尤其以电话

业务为主的通信网逐渐向ISDN过渡,越来越重视能够同时提供语言、数据和图像传输的集成通信网。因此,综合布线系统取代单一、昂贵、繁杂的传统布线系统,是“信息时代”的要求,是历史发展的必然。

1.1.2 综合布线系统的优点

 全系列产品

综合布线系统包括屏蔽及非屏蔽双绞线和光纤传输介质,交叉连接,适配器,插头插座和支撑硬件,这些组成产品已作彻底的测试,能保证最佳的传送性能,满足不同信息传输的速率要求,如ISDN、ATM、千兆比等。

 开放的系统体系

综合布线系统是为了支持现有及新改进的国际和工业标准而设,能支持任意的网络结构(总线型、星型、环型)。

 先进的互连结构

综合布线系统通过对组成智能建筑的所有设备和系统进行计划和管理,提供全部必要的互连,包括工厂、旅馆、机场、教育机构、停车场以及传统办公楼和工业客户。

 模块化的设计

综合布线系统所有的接插硬件都是积木式模块化的标准件,方便使用和扩充。

 灵活性

综合布线系统产品使用高品质的线缆和高品质的连接组件使任意信息插座能够连接不同类型的设备。

 管理的简易性

综合布线系统使用标准的彩色代码管理和标签管理,当安装需要调整时能确保其高效率,易安装和低费用。

 扩充的方便性

综合布线系统使用模块化的设计,令系统需要扩充时更加方便。

 集散式的管理思想

因综合布线系统的子系统方法,使系统设备能够集中安装以方便管理及减少电力和设备组的费用,或者分散安装以方便局域控制或是满足设备运行特性的需要。

 构建及操作费用的节省

综合布线系统计划的设计能在一定领域节省大量经费,比使用单一布线系统可省去重复的管道费用,而在运行方面更加能把重置费用,如增加、移动及改良等调整费用减至最低,大大的节省了用户的开支。

 多厂商的支持

综合布线系统已得到广泛的认同,并为国际性的标准所接受,众多的厂家在设计和制造他们的系统和设备时都遵从综合布线中的开放结构和多厂商的环境。

1.1.3 综合布线系统适用范围

 模拟与数字话音系统 高速与低速的数字系统 传真机、图形终端、绘图仪等传输的图像资料 电视会议与安全监视系统的视频信号 安全报警和空调控制系统传感器信号

1.1.4 综合布线系统的组成

一般的,结构化综合布线系统可以划分成六个子系统:工作区子系统、水平子系统、垂直干线子系统、管理子系统、设备间子系统及建筑物子系统。

1.1.4.1工作区子系统

工作区布线子系统由终端设备连接到信息插座的连线(或软线)组成,包括装配软线、连接器和连接所需的扩展软线,并在终端设备与I/O之间搭桥。

工作区子系统中所使用的连接器必须具备有国际ISDN标准的8位接口,这种接口能接受大厦自动化系统所有低压信号以及高速数据网络信息和数码声频信号。

1.1.4.2水平布线子系统

从用户工作区连接至垂直主干线子系统的线便是水平布线子系统。水平布线子系统是整个综合布线系统的一部分,它与主干线子系统的区别在于:水平布

线子系统总是在一个楼层上,并与信息插座连接。在综合布线系统中,水平子系统由4对UTP(非屏比蔽双绞线)组成,能支持大多数现代通信设备。如果需要某些宽带应用时,可以采用光缆。

从用户工作区的信息插座开始,水平布线子系统在交线处连接,或在小型通信系统中在以下任何一处进行互连:远程(卫星)通信接线间、干线接线间或设备间。在设备间中,当终端设备位于同一楼层时,水平布线子系统将在干线接线间或远程通信(卫星)接线间的交叉连接处连接。

1.1.4.3垂直干线子系统

垂直干线子系统又称垂直主干线子系统,它提供建筑物干线电缆的路由。干线子系统通常是在二个单元之间,特别是在位于中央点的公共系统设备处提供多个线路设施。该子系统由所有的布线电缆组成,包括导线和光纤以及将此光纤连到其它地方的相关支撑硬件及从主要单元如计算机房或设备间和其它干线接线间来的电缆。

为了与建筑群的其它建筑物进行通信,干线子系统将中继线交叉连接点和网络接口(由电话局提供的网络设施的一部分)连接起来。网络接口通常放在设备相邻近的房间。网络接口为这些设施和建筑物综合布线系统之间划定界限。

1.1.4.4管理子系统

管理子系统由交连、互连以及I/O组成。管理点为连接其它子系统提供连接的手段。交连和互连允许将通信线路定位或重定位在建筑物的不同部分,以便能更容易地管理通信线路。I/O位于用户工作区的其它房间和办公室,使在移动

终端设备时能方便地进行插拔。

在使用跨接线或插入线时,交叉连接允许将端接在单元一端的电缆上的通信线路连接到端接在单元另一端的电缆上的线路。互连完成交叉连接的相同目的,但不使用跨接线或插入线,只使用带插头的导线,插座和适配器。互连和交叉连接也适用于光纤。光纤交叉连接要求使用光纤的插入线──在二端都有光纤连接器的短光纤。

在远程通信(卫星)接线区,如安装在墙上的布线区,交叉连接可以不要插入线,因为线路经常是通过跨接线连接到I/O上的。在大工业型布线系统中的上述位置,交叉连接处经常是通过跨接连接到I/O上的。在大型布线系统中的上述位置,交叉连接处经常是将干线子系统的大型电缆转接到连接I/O的小型水平电缆的过渡点。在线路重新布局时,一般不使用这种馈给式(feed through)交叉连接。

1.1.4.5 设备间子系统

设备间子系统由设备间中的电缆、连接器和有关的支撑硬件组成。它的作用是把公共系统设备的各种不同设备互连起来。该子系统将中继线交叉连接处和布线交叉连接处与公共系统设备连接起来。该子系统还包括设备间和邻近单元如建筑物的入口区中的导线。这些导线将设备或避雷装置连接到有效建筑物接地点。

1.1.4.6 建筑群子系统

建筑群子系统将一个建筑物中电缆延伸到建筑群的另外一些建筑物中的通信设备和装置上。建筑群子系统是综合布线系统的一部分,它支持提供楼群之间通信所需的硬件,其中包括导线电缆、光缆以及防止电缆上的脉冲电压进入建筑物的电气保护装置。

布线系统总体结构如下图所示:

图1-1 综合布线系统结构

1.2 综合布线的发展

综合布线的最初实施,距今已有十几个年头。

1984年,世界上第一座智能大厦产生。人们对美国哈特福特市的一座大楼进行改造,对空调、电梯、照明、防火防盗系统等采用计算机监控,为客户提供话音通讯、文字处理、电子邮件以及情报资料等信息服务。同时,多家公司转入布线领域,但各厂家之间产品兼容性差。

1985年初,计算机工业协会(CCIA)提出对大楼布线系统标准化的倡仪,美国电子工业协会 (EIA)和美国电信工业协会(TIA)开始标准化制定工作。

1991年7月,ANSI/EIA/TIA568即《商业大楼电信布线标准》问世,同时,与布线通道及空间、管理、电缆性能及连接硬件性能等有关的相关标准也同时推出。

1995年底,EIA/TIA 568标准正式更新为EIA/TIA/568A,同时,国际标准化组织(ISO)标准出相应标准ISO/IEC/IS11801。

制定EIA/TIA568A标准基于下述目的:

*建立一种支持多供应商环境的通用电信布线系统;

*可以进行商业大楼的综合布线系统的设计和安装;

*建立和种布线系统配置的性能和技术标准。

该标准基本上包括以下内容:

*办公环境中电信布线的最低要求;

*建议的拓扑结构和距离;

*决定性能的介质参数;

*连接器和引脚功能分配,确保互通性;

*电信布线系统要求有超过十年的使用寿命。

1.3 布线工具

打线工具包括以下几种:

下图是该项目中可能使用到的光纤熔接机。产地在美国康涅迪格州

第二章 综合布线系统的标准规范

2.1 服务范围

综合布线系统是一个能够支持任何用户选择的下列一些服务:

 话音(数字电话如ISDN)

 数据

 多媒体

支持UTP、光纤、STP、同轴电缆等各种传输载体,支持多用户多类型产品的应用,支持高速网络的应用。

2.2 标准

当今,国际上流行的布线标准主要有两个,一个是北美的标准EIA/TIA-568A;一个是国际标准ISO/IECIS 11801。

2.2.1 国际标准

国际标准组织(ISO,International Standards Organisation)的标准——ISO 11801。

布局、规模、部件传输质量定义,安装规范和测试条例。

2.2.2 工业标准(北美标准)

电气工业协会/通信工业协会(EIA/TIA,Electrical Industry Association/Telecommunication Industry Association):美国基本标准实体,国际上合并为电子通信标准。

 EIA/TIA 568A/B

定义了布线设计、设备和部件的有关规范,以及5类传输质量的安装和测试。  EIA/TIA 569

路径设计(天花板上或地板下的管道及其支撑系统)和相关的安装规范,电信柜、设备间和接入口的设计。

 EIA/TIA 606

布线系统完成后的记录和文件。电信安装和综合布线系统的基本要求。

 EIA/TIA TSB36

它是修改自EIA/TIA 568的版本,改进了4类和5类线缆的传输质量。

 EIA/TIA TSB40A

它是修改自EIA/TIA 568的版本,改进了4类和5类硬件的传输质量规范和安装。

 EIA/TIA TSB67

非屏蔽双绞线布线系统测试的传输性能定义,包括对手持式线缆测试仪器更加严格的要求。

2.3 IEEE 802.x 标准

IEEE802标准已被ANSI采用为美国国家标准,被NIST采用为政府标准,并且被ISO作为国际标准,称之为ISO 8802。这些标准在物理层和MAC子层上有所不同,但在数据链路层上是兼容的。

这些标准分成几个部分。802.1标准对这组标准做了介绍并且定义了接口原语;802.2标准描述了数据链路层的上部,它使用了逻辑链路控制LLC(logical link control)协议。802.3到802.5分别描述了3个局域网标准,分别是CSMA/CD、令牌总线和令牌环标准,每一标准均包括物理层和MAC子层协议。

多数网络应用都定义了物理层的规范,其中就有布线性能的要求。有时我们也需要参考应用中的需求来决定布线的性能是否够用。

重要的是网络应用对布线提出了更高的要求。自Cat.5以来,应用在推着布线走。由于网络应用的标准化组织(如IEEE或ATM论坛)从网络应用角度促进了布线系统的发展,这些网络应用的标准化组织为更高速的网络应用制定了标准。新技术的出现使得新的网络应用可以在ACR值小于零,即噪声大于信号的布线系统上运行。所以在过去的几年里象IEEE这样的网络应用标准化组织与TIA标准化组织积极合作并在相当程度上影响着布线系统新规范的制定。

千兆以太网(Gigabit Ethernet)是对布线系统产生深远影响的网络应用。最初,千兆以太网在北美开发时,意图是在现有的五类非屏蔽双绞线(Cat.5 UTP)上运行的应用。因此,千兆以太网有的五类线缆均可以运行千兆以太网。由于千兆以太网的四对全双工传输,远端串扰(FEXT)成为一个突出问题;而且,回波损耗,综合近端串扰、综合ACR和传输延迟也成为必须考虑的参数。根据丹麦3P实验市的估计,在已经安装的Cat.5/ClassD系统中,有10%~20%不能运行千兆以太网。这个问题在依照北美的TIA/EIA标准设计的系统中尤为突出,因为该标准对于特性阻抗(即造成回波损耗的主要参数)要求不够严格,由于Cat.5系统是为了两对线的单向传送而设计的,所以在现场测试标准中TSB-67没有考虑回波损耗这个参数,这对于四对线全双工应用的千兆以太网来说,测试过于简单了。

因此,各标准化委员会正在制定用于新的网络应用的布线规范。注意这些新规则的动态,对于业界人士和广大用户是非常重要的。

下面介绍与以太网比较相关的IEEE标准:

•IEEE 802.3 :10Mbps 以太网标准

•IEEE 802.3u :100Mbps 快速以太网标准

•IEEE 802.3z :1Gbps 千兆以太网标准

•IEEE 802.3ab :1Gbps 关于5类UTP的千兆以太网标准

•IEEE 802.3ac :以太网帧VLAN标记的扩展标准

•IEEE 802.3x :以太网全双工/流控标准

•IEEE 802.1Q :使用GVRP协议的VLAN 标记标准

2.4 国外的其它相关标准

AWG(American Wire Gauge):测量导线直径的美国线规

ANSI(American National Standards Institute):美国国家标准协会

2.5 国内的相关标准

1995年,国内推出了GB/T 50311—2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》;GB/T 50312—2000《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》。这两个标准的出台标志了综合布线在我国也开始走向正规化、标准化。

附录、ANSI/TIA/EIA-568-A与ISO11801标准的比较

很多人在参考布线相关的国际标准时,对ANSI/TIA/EIA-568-A和ISO/IEC11801的关系和比较非常的迷惑,现将这两个主要内容进行比较,以供参考:

第三章 信号传输介质

3.1 应用和通道的分类

1、EIA/TIA的应用分类

根据综合布线的应用场合,把综合布线的通道(链路,包括线缆和连接器件)分为6种不同的应用类别。这6种类别是:

1类,应用于语音带宽和低频。电缆布线通道支持A级应用,其指定频率最高到100KHz。1985年以前大多电话系统用的就是1类应用。

2类,应用于低比特数字应用。电缆布线通道支持B级应用,其传输性能支持1MHz以下的应用,能支持4Mbps传输速率。

3类,应用于中比特数字应用。平衡电缆布线通道的支持C级应用,其传输性能支持16MHz以下的应用,能支持10Mbps传输速率。

4类,应用于中比特数字应用。平衡电缆布线通道的支持C级应用,其传输性能支持20MHz以下的应用,能支持16Mbps传输速率。

5类,应用于高比特数字应用。平衡电缆布线通道支持D级应用,其传输性能支持100MHz以下的应用,能支持100Mbps传输速率,以及155 Mbps传输速率(例如ATM)。

光纤,应用于高比特数字和甚高比特数字应用。光纤布线通道可支持10MHz及以上的应用。用户可以根据需要而定,带宽通常可以不加限制。

注意:在EIA/TIA标准中,术语“类”(Category)是用于定义器件和链路性能的。而在ISO/IEC11801中,术语”category”是描述器件性能的(如:电缆和连接器件),术语”class”(级)是用于描述链路的(如:link和channel性能)。

2、ISO11801的应用分类

综合布线,当用于特定的应用系统时,可能包含一条或多条通道。通道按线缆及相关连接硬件可分为不同的级别,可以支持相应的应用类别。

A级,应用要求带宽达到100 KHz,应用于模拟语音、数字语音和基本速率ISDN。A级被确定为最低级。

B级,应用要求带宽达到1MHz,应用于主速率ISDN、模拟和数字语音,数据传输速率达2Mbps。

C级,应用要求带宽达到16MHz,应用包括A级、B级应用以及数据系统例如10BaseT,数据传输速率达10Mbps。

D级,应用要求带宽达到100MHz,相对应的应用包括A级、B级、C级应用以及数据系统,数据传输速率100Mbps和150Mbps。

光缆布线通道按单模光纤和多模光纤分别规定有关参数。对光纤通道来说,通道所指定的最低传输性能应能支持10MHz及以上频率的应用。

一般来说,高一级的的通道能支持低一级的通道应用。

下表给出了通道级别与线缆类别和相关连接硬件的相互关系。该表还给出了可以支持不同应用系统的通道长度。这些通道长度是根据串扰损耗(铜缆)或带宽(光缆)与不同应用系统的允许衰减而得到。应用系统的其它性能,例如传输延迟的指标还会进一步限制这些距离。

表 应用系统与不同类型线缆和相关连接硬件组成的通道长度关系

注: ①100m的通道长度中包括配线架上的跳线、工作区和设备接插软跳线在内的10m长度。

通道的技术条件按90m水平电缆,7.5 m长的连接电缆及同类的3个连接器来考虑。

②3000m是国际布线标准ISO/IEC11801规定的极限范围,不是介质极限。单模光纤端到端的传输能力可达60km以上。当单模光纤长度超过3km时,已不属于综合布线范围。

③实际布线距离大于水平子系统规定的长度,应参考具体的应用系统标准。

3.2 信号传输介质

3.2.1.铜缆

网络传输介质是网络中传输数据、连接各网络站点的实体,如双绞线、同轴电缆、光纤,网络信息还可以利用无线电系统、微波无线系统和红外技术传输。以下主要讨论双绞线和同轴电缆。

1、双绞线

双绞线电缆(下称双绞线)是将一对或一对

以上的双绞线封装在一个绝缘外套中而形成的

一种传输介质,是目前局域网最常用到的一种

布线材料。为了降低信号的干扰程度,电缆中

的每一对双绞线一般是由两根绝缘铜导线相互

扭绕而成(如右图所示),双绞线也因此而得名。

双绞线一般用于星型网的布线连接,两端安装

有RJ-45头(水晶头),连接网卡与集线器,最大网线长度为100米。

双绞线按其外部是否包缠金属层可分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)两大类:

 非屏蔽双绞电缆。外包缠一层塑橡护套,无屏蔽层,较易安装。

 屏蔽双绞电缆。与非屏蔽双绞电缆不同之处在于,它在护套层内增加了金属

层。屏蔽双绞电缆用于电磁环境复杂或安全性高的数字通信环境。

双绞线的阻抗有三种:100Ω、120Ω、150Ω。常用的有以下两种:

 特性阻抗为100Ω,按性能又可分为下列4类:

 3类100Ω双绞电缆,其传输性能支持16MHz以下的应用;

 4类100Ω双绞电缆,其传输性能支持20MHz以下的应用;

 5类/超5类100Ω双绞电缆,其传输性能支持100MHz以下的应用。

 6类100Ω双绞电缆,6类的草案要求其传输性能支持200MHz以下的应用。  特性阻抗为150Ω:只有5类一种,其传输性能支持100MHz以下的应用。

注:超5类双绞线属非屏蔽双绞线,与普通5类双绞线比较,超5类双绞线在传送信号时衰减更小,抗干扰能力更强,在100M网络中,用户设备的受干扰程度只有普通5类线的1/4。

2、同轴电缆

所谓同轴电缆则是由一根空心的外圆

柱导体和一根位于中心轴线的内导线组

成。内导线和圆柱导体及外界之间用绝缘

材料隔开。

根据传输频带的不同,同轴电缆可分

为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种类

型。按直径的不同,同轴电缆可分为粗缆和细缆两种。

过去,细缆一般用于总线型网布线连接。利用T型BNC接口连接器连接BNC接口网卡,两端头必须安装终端电阻器。细缆网络每段干线长度最大为185米,每段干线最多接入30个用户。粗缆适用于较大局域网的网络干线,布线距离较长,可靠性较好。用户通常采用外部收发器与网络干线连接。粗缆局域网中每段长度可达500米。

3.2.2.光纤

由于光纤通信具有一系列优异的特性,光纤通信技术近年来发展速度无比迅速。可以说这种新兴技术是世界新技术革命的重要标志,又是未来信息社会中各种信息网的主要传输工具。

1.光纤的类型

光纤为光导纤维的简称,是由一组光导纤维组成的用来传播光束的、细小而柔韧的传输介质。它由直径大约为0.1mm的细玻璃丝构成,透明、纤细,比头发丝还细。这种细玻璃丝又是内外两层介质,例如62.5/125指的是光纤传输的核心部分的两种介质的外径分别为62.5微米和125微米,如下图所示。

光纤分为单模光纤和多模光纤两种,可以从纤芯的尺寸大小来简单地判别:

 单模光纤的内芯很小,约4~10um,只传输主模态。这样可完全避免了模态

色散,使得传输频带很宽,传输容量很大。这种光纤适用于大容量、长距离的光纤通信。它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势。

 多模光纤又分为多模突变型光纤和多模渐变型光纤。前者纤芯直径较大,

传输模态较多,因而带宽较窄,传输容量较小;后者纤芯中折射率随着半径的增加而减少,可获得比较小的模态色散,因而频带较宽,传输容量较大,目前一般都应用后者。

国际上流行的布线标准EIA/TIA-568A和ISO/IECIS 11801推荐使用三种光缆:62.5/125um多模光缆、50/125um多模光缆和9/125um单模光缆。62.5/125规格的多模光纤和9/125规格的单模光纤是应用于综合布线系统的传统光纤,而50/125的多模光纤的出现相对较晚。

2.光缆的优、缺点

与其它传输介质相比较,光纤通信有以下优点:

 传输频带宽,通信容量大;

 光缆的电磁绝缘性能好,不受电磁干扰影响;

 信号衰变小,传输距离较大;

 线径细,重量轻;

 保密性高;

 抗腐蚀;

 制造原料丰富。

由于以上优点,光缆是局域网中传输介质的姣姣者。目前,它主要是在要求传输距离较长,布线条件特殊的情况下用于主干网的连接。将来可用于水平布线以达到“千兆交换到桌面”的应用。

不过与其它传输介质相比较,它也有其缺点:

 光缆的价格较贵;

 光纤纤芯质地较脆、机械强度低,易折断于光缆外皮当中;

 光缆的安装和连接相对困难,需由专业技术人员完成;

 需要专用的转换设备。

目前,制约光缆普遍使用的主要因素还是成本。当光缆价格降到与铜缆线相差无多的时候,必然会淘汰铜缆线,就跟当初5类UTP降价后淘汰了4类UTP的情况一样。

3.光纤使用的光波波长及光源

光纤具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。光纤通信就是因为光纤的这种神奇结构而发展起来的以光波为载频,光导纤维为传输介质的一种通信方式。

光缆通信就是由光发送机产生光束,将电信号转变为光信号,再把光信号导入光纤,在光缆的另一端由光接收机接收光纤上传输来的光信号,并将它转变成电信号,经解码后再处理。

目前,光通信使用的光波波长范围是在近红外区内,波长为0.8至1.8um。可分为短波长段800nm~900nm;长波波段1250nm~1350nm和1500nm~1600nm。

在这些波段中,光纤传输性能表现最佳,尤其是运行于波段的中心波长之中。所以,多模光纤运行波长为850nm或1300nm,而单模光纤运行波长则为1310nm或1550nm。

一般情况来说,多模光纤适合于较便宜的LED可见光收发器的系统,单模光纤则适合于较昂贵的激光收发器系统,用以支持更高的带宽和更长距离。

千兆以太网和1.2G的ATM技术的发展推动了综合布线系统的发展,即要求针对高速网络的应用,提供相配合的更先进的光源和光纤系统.。科学研究表明,要达到千兆网络速度的要求,必须使用激光的光源,因为,基于LED可见光的光纤网络系统不能达到622M以上的应用。

4.50/125的多模光纤

虽然在很多年以前就以开发出基于单模激光的更高速率的光传输系统,但是单模激光与传统的 LED可见光源相比而言实在是太贵了,所以无法将其推广到局域网应用和综合布线系统中来。

幸运的是,随着科学的发展,推出了一种性能价格比较好的激光光源,用于千兆以太网的传输,这种激光光源被称为VCSEL(垂直表面激光发射器)。它可以提供850nm的短波激光,传输的高速应用。然而,高速率的数据传输需要更高带宽的光纤系统。通常的62.5/125规格的光纤是针对于LED可见光源设计的,它不适用于千兆及更高带宽的网络应用。特别是在较便宜的短波上的应用。

为此,已经开发和生产出了适合于千兆网络传输使用的光纤—50/125的多模光纤。

事实上,在多模光纤上可以提供850nm的短波和1300nm的长波两种激光应

用。根据标准(可参考下表),50/125规格光纤上的带宽标准是500Mhz*km@850nm,以及500Mhz*km@1300nm。也就是说,50/125的光纤在短波和长波两种应用时提供相同的带宽,所以他能够完全相同的支持两个波长的应用。

根据TIA/EIA568A的标准,要求62.5/125的光纤提供160MHz·km@850nm和500MHz·km@1300nm的带宽,由此可见,针对于850nm的短波应用,62.5/125的光纤的所能提供的带宽远小于50/125的光纤所能提供的带宽。

千兆以太网的国际标准IEEE802.3公布了两种光纤接口的标准,1000BASE-LX(长波) 和1000BASE-SX(短波)。1000BASE-SX的短波标准使用的是VCSEL新型激光发射器。当使采用50/125光纤时,对于1000BASE-LX or 1000BASE-SX 来说支持的距离可以达到550m。

而同样的情况下,62.5/125的光纤系统只能支持1000BASE-SX到220米,下表中显示对于超过550米的应用,只能使用1000BASE-LX和单模光纤相配合的解决方案。而在550米距离以下的应用来说,1000BASE-SX和50/125光纤系统的配合方案是最好的选择。

另外,50/125的光纤同样可以适用于基于传统的LED可见光发射器的局域网设备,包括集线器,交换机,网卡等等。所以,50/125的光纤提供完全的向下兼容性。从光纤系统的价格方面考虑,50/125的光纤提供比62.5/125的光纤高的多的带宽,但价格却更低。所以,50/125的光纤很快会成为新的综合布线系统的首选。

第四章 信号传输原理

4.1.信道及其特性

1.信道

信道一般有两种定义,即狭义信道广义信道。狭义信道是指通信系统中连接信息源和信息接收器的部分(信号传输的介质),信号从发送端经过它传输到接收端。传输介质可以是有线,也可以是无线的,二者均有多种类型。本书只讨论狭义信道,并简称为信道。传输介质只涉及平衡电缆、光缆和同轴电缆及相关连接硬件。

信道又可分为数字信道和模拟信道。

(1)数字信道

传送数字信号的信道称为数字信道,这样的通信系统称为数字数据通信系统,用数字通道传输模拟信号,可通过模/数(A/D)转换器转换后进行传输,接收端再通过数/模(D/A)转换器反变换为原先的模拟信号。

例如,把语音模拟信号采用脉冲编码调制(Pulse Code Modulation,缩写PCM),通过采样、量化和编码,变成二进制数码,在数字通道上传输脉冲编码调制后的代码。在接收端进行反变换,复原为话音,这就是数字电话的传输过程。

这种方式的缺点是编码率高,因为通常将数据分为256级进行量化,则需使用8位二进制数来编码,一般来说,对话音的采样时间(频率)宜选用8000bps,则传输一路电话的速率为8 × 8000 = 64kbps。显然,它所占的频带要比原来连续波形所占的频带宽得多。

数字通信系统,拥有如下优点:

 便于数字信号的产生、存储和转发;

 便于和计算机等数字设备联用;

 易于差错检测与纠正;

 通信可靠性和保密性较好。

(2)模拟信道

传输模拟信号的线路称为模拟信道。这样的通信系统称为模拟数据通信系统。它要求接收端能以高保真度来复现原发送的波形。衡量系统传输质量的准则是输出波形和输入波形之间的误差或畸变。

2.信道容量

在信息论中,通常将传输系统(或信道)每秒所能传输的信息量的最大值,称为信道容量,并以符号C表示。它的含义是:在给定的信道内,每秒最多能传送的信息量。

对于连续信道,如果信道带宽为B,并受到噪声的干扰,则其信道容量的理论公式为:

C = B log2(1+S/N)(bps)

式中:N为噪声的平均功率,

S为信号的平均功率,

S / N为信噪比,常用对数10 lg(S/N)形式表示。

上式即是信息论中著名的仙农(C.E.Shannon)信道容量公式,简称仙农公式。它指出了信道所能传输的最大信息速率(即能达到的最大传输能力)与信道带宽B和信噪比S / N的关系。

由仙农公式可得出以下结论:

(1)提高信号和噪声功率之比,能增加信道容量。

(2)当噪声功率N—>0时,信道容量C可趋于无穷大。这意味着无干扰,信道容量为无穷大。

(3)当信道容量C一定时,可以用不同的带宽和信噪比的组合(或互换)来传输。在一定的信道容量下,利用展宽传送信号的频带,可以使用较小的信号功率(即较小的S/N)来传送。即通过频带换取良好的抗干扰能力。由仙农公式可得:

B1log2(1+S1 / N1)= B2 log2(1+S2 / N2)

通常S1/N1 和S2/N2 远大于1,上公式可写成为:

S2 / N2 =(S1 / N1)B1 / B2

由上式可看出,当信道带宽由B1变为B2可降为原来的1/ 2 。换言之,信道频宽越宽,在同样的噪声背景下,所需的传输信号功率会越小。传输系统的这种带宽和信号噪声功率比的互换,就是通过基带信号进行调制(编码)来实现的。如脉冲编码调制(PCM)在带宽与信噪比互换性能上最好,这也正是PCM得到迅速发展和广泛采用的原因之一。

(4)增加信号频带(即信道带宽)B,并不能无限制地增大信道容量C。若设单位频带内的噪声功率为n。(W/Hz),则噪声功率N= n。 B,代入仙农公式后得:

C = B log2[1 + S /(n。 B)]

当带宽B—>∞时,信道容量C为:

lim C = lim B log2 [1 + S /(n。 B)]

B—>∞ B—>∞ 可见,当S和n。一定时,通道容量虽然随带宽B的增大而增大。然而当B—>∞时,C不会趋于无穷大,而趋于常数1.44S/n。。

例如,一个带宽为3kHz的通道,信噪比为30dB (这是电话系统的典型参数),无论信号使用的电平数为多少,也无论采样速率有多么高或低,其传输速率决不会大于30kbps。其结论具有普遍的正确性。但要注意,这里给出的是上限值,实际上,在音频通适上有9.6kbps的传输速率就认为不错了。

3.信道效率

设通道两个距离最远的节点信号传输时间为τ,平均帧传输时间为p,节点发送的概率为ε,则通道效率为:

信道效率=p /(p+2τ/ε)

另一种表示方法如下:设帧长为F,传输通道带宽为B,电缆长度为L,信号传播速度为C,在优选情况下每个帧有e个争夺时隙,这时上式便成为: 信道效率=1/(l+2BLe/CF)

当分母中的第二项很大时,通道效率会很低。值得注意的是从该式可以看出:在一定帧长情况下,增加传输通道带宽,或电缆长度,或两者的乘积都会

使效率降低。这与人们的直觉恰好相反。

4.资源共享定理

所谓资源是指在有限时间内能为用户服务的设备,包括软设备和硬设备。如信息传输通道是一种资源。又如计算机是一种资源。

资源共享有两个十分重要的定理:

1).大数定理(The Law of Large Numbers)

当大量用户共享系统资源时,系统的总容量只需是各个用户的平均负载之和,而不是各个用户的峰值之和。这就是大数定理的平滑效应。这样可以大大提高资源的利用率,如图1. 21所示。

2).比例尺定理(The Law of scale)

如果系统的吞吐量增加m倍,系统的总容量也增加m倍,那么,系统的响应速度将加快m倍,如图1.22所示。图1.22中C为资源容量,T为响应时间,λ为“输入负载量”,p为

利用率。响应时间T(mλ,mC)=T(λ,C)/m,而利用率p不变。

4.2.信息传输技术基本概念

为了便于讨论和理解综合布线,本节介绍信息传输技术的一些基本概念。

1.数据

数据定义为有意义的实体,数据涉及到事物的形式;而信息定义为客观事物运动状态的表征与描述。

2.信号和信号发送

信号是数据的电磁或电子编码,信号发送是指沿传输介质传输信号的动作。

3.传输

在各种信道上把信息从一个节点(地方)送到另一个节点(地方)的过程。

4.模拟信号通信和数字信号通信

模拟信号和数字信号的概念是非常简单的。模拟信号在某个区间产生连续的值。例如,声音和视频就是强度连续改变的图形。大多数用传感器收集的信号,例如温度和压力,都是连续值。数字信号只能产生离散的值,例如文本信息和整数。

在通信系统中,利用电信号把数据从一个节点送到另一个节点。模拟信号是一种连续变化的电磁波,这种电磁波可以按照不同频率在各种介质上传输。用恒定的正电压来表示二进制1,用恒定的负电压来表示二进制0。

5.信道传输速率

信道传输速率的单位是位/秒,可用bps, kbps, Mbps表示。

(1)调制速率

在模拟信道中传输数字信号时常常使用调制解调器(MODEM),在调制器的输出端输出的是被数字信号调制的载波信号。因此自调制器的输出至解调器的输入的信号速率取决于载波信号的频率。

(2)数据传输速率(或信道速率)

数据传输速率是指信源入/出口处每秒钟传送的二进制脉冲的信息量,通常用b/s或bps表示。

6.通信方式

当数据通信在点对点间进行时,按照信息的传送方向,其通信方式有三种: ·单工通信方式:是单方向传输信号,不能反向传输。

·半双工通信方式:既可单方向传输信号,也可以反方向传输,但不能同时进行。

·全双工通信方式:可以在两个不同的应用终端设备之间同时发送和接收。

7.传输方式

信号在信道上按时间传送的方式称为传输方式。当按时间顺序一个码元接着一个码元地在信道上传输时,称为串行传输方式,一般信号通信都采用这种方式。串行传输方式只需要一条信道,在远距离通信时其优点尤为突出。另一种传输方式是将一组数组一并由信道同时送到对方,这时就需要多条信道,故称为并行传输方式。计算机网络中的数据是按串行方式传输的。

8.基带传输

所谓基带就是指电信号所固有的基本频带,在通道上直接传送的基带信号称为基带传输信号。也就是说,基带传输是把数字信号经编码后直接进行的传输。

基带传输通常使用对绞线电缆作为传输介质,不需要调制解调器,其成本低。但传输的最大距离只有5km~6km,信号易发生畸变和延迟。

9.频带传输

所谓频带传输,就是把二进制电信号(数字信号)经调制后再传输。频带传输克服了目前许多长途电话线不能直接传输基带信号的缺点,并且可实现多路复用技术,提高了通信线路的利用率。频带传输在接收和发送端需要设置调制解调器。

10.宽带传输

在局域网中常提到宽带的概念,它实际上是比音频带更宽的频带,包括大部分电磁波频谱。以宽带进行传输称为宽带传输,实际上是模拟传输,它可以容纳全部广播频率,并可进行高速或图像信息传输。在宽带传输中可采用多路复用技术,而且传输距离可以很长。

4.3. 平衡电缆传输信道性能指标

下面我们按照国际布线标准ISO/IEC11801:1995(E),给出平衡电缆传输信道的参数。除非特别强调,这些参数适应于屏蔽或非屏蔽平衡电缆的信道。平衡电缆信道的最高频带宽度需用专门的测试仪测试。它的频带宽度应由各子系统的最低带宽决定,而不能由电缆及相关连接硬件的最高频带宽度决定。

描述平衡电缆信道传输性能的电气特性参数有直流环路电阻、特性阻抗、衰减、近端串扰、衰减与近端串扰之比、结构回波损耗、传输延迟、纵模到差模变

换转移损耗、屏蔽的转移阻抗等。与信道长度有关的参数,如衰减、直流环路电阻、传输延迟等,不宜进行长度换算,但不应与电缆布线长度及电缆材料有显著偏离,以防止潜伏的缺陷或故障。

与电缆扭距有关的参数有特性阻抗、衰减、近端串扰损耗和结构回波损耗等。不过,电缆一旦成形,这些参数只与电缆及相关连接硬件的安装工艺有关。

(1)特性阻抗

特性阻抗是电缆及相关连接硬件组成的传输信道的主要特性。它与一对(两条)电线之间的距离和绝缘体的电气特性有关,各种电缆有不同的特性阻抗。导线的阻值与导线长度成正比,与导线截面成反比。阻抗中的“抗”指导线所呈现的电磁和电容特性。电感特性,指导线中流过电流就会在导线周围产生磁场,当电流方向变化时,磁场就会产生阻止电流变化的作用力,这相当于在导线中串接了一个电感。人们将磁场对电流的阻碍作用称为感抗。电流频率变化越快,等效感抗越大,对电流的阻碍作用也越大。电容特性,指两条平行放置的导线,一条导线上的电荷会在另一条导线上产生感应电荷。这种作用使两条导线之间产生“漏电”,相当于在导线之间存在一个并联电容,电流频率超高,等效电容越大,漏电也越大,人们将漏电对电流的阻碍称为容抗。又将感抗和容抗合起来称为电抗。对于高频电流,由于导体的趋肤效应和邻近效应,使电流集中于导体的表面,导体内部的电流则随着深度增加而迅速减小,使导体呈现的电阻值随频率的增加而增大。在深度大于穿透深度后,电流近似地等于零。因而导线的高频交流电阻必然大于低频的直流电阻。用电阻和电抗一起来描述电缆的传输特性时,就称为特性阻抗,用欧姆(Ω)来度量。

在频率为1MHz到信道指定的最高频率之间时,电缆信道正常的特性阻抗有100、120、150Ω几种。一个给定的对称电缆信道的特性阻抗极限不超过正常阻抗的15%。

平衡电缆信道的特性阻抗变化由结构回波损耗来描述。

为了确保应用系统信道的特性阻抗,就需一个正确的设计、选择适当的电缆和相关连接硬件。

(2)结构回波损耗(Structural Return Loss)

它是衡量信道阻抗一致性的。信道的特性阻抗随着信号频率的变化而变化。如果信道所用的线缆和相关连接硬件阻抗不匹配,就会造成信号反射。被反射到发送端的一部分能量会形成干扰,导致信号失真,这就要降低综合布线的传输性能。反射的能量越少,意味着信道采用的电缆和相关连接硬件阻抗一致性越好,传输信号越完整,在信道上的干扰越小。在综合布线的任一接口测得平衡电缆回波损耗应符合或超过下表1.3中给出值所连成的折线(参考)。结构回波损耗的值越大越好。在测试期间,信道远端应接一个大小与正常阻抗相一致的电阻来终接。

(3)衰减

信号在信道中传输时,会随着传输距离增加而逐渐变小。衰减是信号沿传输信道的损失量度,衰减的值越小越好。由于导线存在阻抗,阻碍信号的传输。当信号频率增高,由于趋肤效应使电阻增大,又由于感抗增加、容抗减小,而使信号的高频分量衰减加大。衰减与传输信号的频率有关,也与导线的传输长度有关。随着长度增加,信号衰减也随之增加。信号衰减用单位长度上信号减少的数量来度量(dB/m或分贝/米),表示源端信号传递到接收端信号强度的比率。

综合布线平衡电缆信道传输的最大衰减应不超过上表给出值所连成的折线,并与通道设计值和所用线缆材料相一致。除了已测的衰减信道不是标准长度,所有信道的衰减测量值应符合表中的要求。对于D级信道,应包括在高于1MHz时接近频率衰减特性平方根的电缆。

测量衰减时,应包括信道两端的设备接插软线和工作区电缆在内,所用的设备接插软线和工作区电缆的衰减,总和不应超过表中的值。

(4)近端串扰(Near End cross talk,缩写NEXT)损耗

当信号在一根平衡电缆中传输时,同时会在相邻线对中产生感应信号。如在4对双纹电缆中,当一对线发送信号时在另一相邻的线对中将收到信号。这种现象叫串扰。

串扰又可分为近端串扰和远端串扰(Far End cross talk,编写FEXT)两种。近端串扰是出现在发送端的串扰,远端串扰是出现在接收端的串扰。远端串扰影响较小,目前主要是测量近端串扰。NEXT损耗与信号频率和信道长度有关,也与施工艺有关。串扰的值越大越好。

信道的近端串扰损耗应符合或超过下表中给出的值所连成的折线,并与电缆长度设计值和所用材料一致。近端串扰损耗应分别从布线信道的两端测量。从每个线缆段末端所测的NEXT可对线缆信道做出正确的估算。表1.5中所列的值基于各种应用的近端串扰损耗要求。

测量近端串扰损耗时,应包括每个线缆信道两端的设备接插软线和工作区电缆在内。在尚未确定具体的应用时,也允许用试验仪器的连接线代替设备接插软线和工作区电缆。规定测量信道不包括试验设备的插座在内,否则可能带来附加的近端串扰损耗。

近端串扰并不表示在近端点所产生的串扰值。它只是表示在近端点所测量到的值。这个测量会随电缆长度不同而变化。电缆越长,其值变得越小。同时发送端的信号也会衰减,对其他线对的串扰也相对变小。实验证明只有在40m内量得的NEXT是较真实的。若另一端是远于40米的信息插座,它会产生一定程度的串扰,但测试仪可能就没法量到该串扰值。基于这个理由,NEXT损耗应分别从信道的两端进行测量。

水平布线信道采用混合电缆、多单元电缆,且组成的信道需要为传输方式不同的应用服务时,应该考核电缆不同单元间的近端串扰衰减,要求值应比上表(相同级别)的对应值提高ΔNEXT。ΔNEXT值可按下式计算:

ΔNEXT = 6+10*log (n+1) dB

式中:n—电缆内的相邻单元数。

近端串扰并不是传输系统中的唯一扰源。值得注意的是,在所有的应用频率中,从所有其他干扰源所发生的干扰比近端串扰干扰功率至少低10dB。

(5)衰减/串扰比(Attenuation to Crosstalk Ratio,缩写ACR)

它是在同一频率下链路的信号衰率与近端串扰损耗的比值,是确定可用带宽的一种方法。衰减/串扰比的值越大越好。该比值可用分贝(dB)表示,其值是近端串扰损耗和衰减的值之差。它与传统的信号电平与串扰电平比率(SNR)有关,但含义不同。衰减与近端串扰比指标与附录A所列应用系统的要求有关。衰减/串扰比的值可由以下公式计算:

ACR (dB) = aN (dB)-a (dB)

衰减/串扰比等于近端串扰损耗与衰减之差。

aN是指在链路中任何两对线之间测得的近端串扰损耗。除了测得的近端串扰损耗不因长度而变化外,近端串扰损耗的测量值应符合正常要求。

a是指信道信号衰减,除非测得的衰减值不在长度范围内,其它测量值应符合正常要求。

信道A级、B级和C级的衰减/串扰比可从衰减和近端串扰损耗的值直接计算得出。D级信道,要比直接计算得出的要求值要更严格。即对于D级信道来说,其衰减/串扰比值应比下表所示的限制值要好些。这给选择缆器件提供了一定的富裕度,可在线缆的衰减(电缆长度)和近端串扰损耗性能之间允许一些有

限的互补。

衰减/并且上表中的衰减/串扰比值不能因应用设备和工作区接插软线而造成过多衰减,使得衰减/串扰比值变坏。

(6)直流环路电阻

任何导线都存在电阻,当信号在导线中传输时,会有一定的损耗。对应用的每一级来说,信道的每对线的环路电阻应比下表中所给的值低。这些指标来自应用系统的要求。直流环路电阻的测量应在对线远断短路的情况下,在近端测量,其测量值应与电缆中导体的长度和直径相符合。

直流环路电阻是应用系统的一个重要的参数。例如根据ISO/IEC8802-5,综合布线信道的直流环路电阻值应能满足令牌环局域网的要求。

(7)传输延迟

综合布线线对的传输延迟应小于下表的限度。这些限度是由应用系统要求决定的。任一测量或计算值应与布线电缆长度和材料相一致。

(8)屏蔽的转移阻抗

转移阻抗是衡量屏蔽好坏的一个指标。它又称为耦合阻抗。转移阻抗的大小由屏蔽层表面上流通的电流与表面上引起的电压决定。数值为:ZT = VT/I。由于转移阻抗的大小可衡量屏蔽效果的好坏,这些参数仅适用于带屏蔽层对称电缆和相关连接硬件信道。对已安装屏蔽对称电缆的转移阻抗的测量步骤还有待于进一步研究。综合布线实用效果,还有待于在实验室对具有代表性的屏蔽电缆和相关

连接硬件样品端进一步测量与验证。

4.4.光缆传输信道性能指标

对光纤传输信道的性能要求,其前提是每一光纤信道使用单个波长窗口。在波分复用的系统中,所用的硬件都安装于设备区和工作区。对波分复用和波分分解的要求参见有关应用标准。对涉及波分复用综合布线,在此没有具体要求。下面我们按照国际布线标准ISO/IEC11801: 1995(E),给出单模和多模光纤信道的性能指标。除非特别说明,这些参数适用于综合布线光纤信道。

对所有光纤信道来说,不管工作波长,或光纤纤芯大小,光的反射损耗是一个重要指标。向光纤信道发射的光功率与在光纤信道的另一端接收的功率是不同的。它包括信道中两个光接口之间的所有损耗,以及无源光器件如光缆、连接器、发射器、接收器和任何维护容限造成的损耗容差。选择光源时要使光源能为光缆信道、以及接收器的结合提供足够的光功率,以确保应用系统能正常工作。

光纤最小模态带宽指标应能支持宽带高速的应用,一些低带宽的光纤信道通常不适合高速应用,它们可以用在短距离的一些特殊系统上。多模光纤的带宽用频率来表示,光纤带宽通常是不测量的(除非在安装时完全不知)。然而,其它测试如光纤损耗和反射响应(反射损耗)是需要的,可确保光缆信道安装正确。

光反射损耗是描述注入光纤的光功率反射回源头多少的。这些反射对用于多模光纤的LED和ELED光源来说并不是问题,但它却会影响激光器正常工作,所以反射损耗应有一定的限制。

一些应用系统规定了一个发送器与接收器之间最大传播延迟(如ISO8802-3),以确保信道能支持应用系统对传播延迟的要求,信道的传播延迟是可以测量的。它可以通过计算光纤长度和由波长及光纤类型所决定的折射率而得到。

(1)光纤衰减

综合布线所用的光缆,在下表所述的波长窗口下,光纤信道可允许的最大衰减应不超出下表中所列数值。另外,由多个子系统(如:水平加干线)组成的光纤信道的衰减,对于62.5/125m和8/125m光纤不应超过11dB,对其他类型光纤可能有更严格的限制。下表列出了用于各种子系统中的光纤信道的衰减值。该指标已包括通适接头和连接插座的衰减在内。

对于短光纤信道,应插入光衰减器,确保光纤包层中的光功率不会造成接收端过载。

(2)光纤波长窗口参数

综合布线信道光纤波长窗口的各项参数,应符合下表的规定。

注:①.多模光纤:芯线标称直径为62.5/125m或50/125m;850nm波长时最大衰减为

3.5dB/km;最小模式带宽为200MHz•km,1300nm波长时最大衰减为1dB/km;最小模式带宽为500MHz•km;

②.单模光纤:芯线应符合IEC793-2,型号BI和ITU-TG.652标准:

1310nm和1550nm波长时最大衰减为1dB/km;截止波长应小于1280nm。 1310nm时色散应≤6ps/km.nm; 1550nm时色散应≤20ps/km.nm。 ③.光纤连接硬件;最大衰减0.3dB;最小反射损耗:多模20dB,单模26dB. 上表中注的内容是光纤和光纤连接硬件的基本要求。注①中最小模式带宽为1km长度光纤的带宽,而在下表中规定的是信道的最小光学模式带宽,多模光纤的最大信道长度为2km。因此,信道的最小模式带宽分别为100MHz(850nm波长)和250MHz(1300nm波长)。

(3)多模光纤带宽

综合布线的多模光纤信道带宽,应超过下表中所给出的最小光学模式带宽的要求。

布线中单模光纤信道的光学模式带宽,可不作要求。

(4)反射损耗

光纤传输系统中的反射是由多种因素造成的,其中包括由光纤连接器和光纤拼接等引起的反射。如果某个部件向发送端反射回的光太强,则光发送端的调制特性和光谱就会发生改变,从而使光纤传输系统的性能降低。

综合布线光纤同道任一接口的光纤的反射损耗,应大于下表中所述的要求值。

(5)传输延迟

有些应用系统可能对光缆布线信道的最大传输延迟有专门要求,可按照GB/T8401规定的相移法或脉冲时延法进行测量。

第五章 信道测试

一、测试报告的价值

一个优质的综合布线系统,不仅要设计合理,选择好布线器材,还要有一支经过专门培训的高素质的施工队伍来完成施工,工程进行过程中和施工结束要及时进行测试。

局域网的安装从电缆开始,电缆是整个网络系统的基础。对综合布线系统的测试,实质上就是对线缆的测试。据统计,约有一半以上的网络故障与电缆有关,电缆本身的质量及电缆安装的质量都直接影响到网络能否健康地运行。而且,线缆一且施工完毕,想要维护很困难。

现在,普遍采用5类或超5类无屏蔽双绞线完成综合布线。用户当前的应用环境大多体现在100M网络基础上,因此,有必要对综合布线系统的性能运行测试,以保证将来应用。

二、铜缆的测试

综合布线系统是网络的基础。它的健康与否对于网络用户是至关重要的。衡量布线系统健康与否有几项重要的指标:近端串扰(NEXT)、衰减、长度、接线图、特性阻抗与噪声。现在,5类双绞线已变得越来越流行,并已成为了高速局域网的首选布线系统。5类UTP的安装国际上早已有标准可循,即EIA/TIA 568A TSB-67。我们将在下面进一步讨论这一新的电缆连接标准。我们也将讨论一下在测试5类双绞线的连接特性时用户应该了解的一些问题。

2.1 网络标准与电源标准

通常有两类标准被用于安装电缆的测试中,即网络标准和电缆标准。如果用户对所选的布线系统将被用在哪种特定的网络环境中很清楚,相应的IEEE网络标准就可以用来验证该布线系统是否支持这种特定的网络环境下的应用。网络标

准定义了在网络中使用的电缆介质的端对端连接规范。当用户需要了解网络故障是否是由电缆造成时,网络标准就显得特别有用了。现在最常见的网络多是在100Mbps速度下运行的。市场上现有的低价位电缆测试仪,如Fluke(福禄克)的100或2000就是用来测试这些电缆是否符合网络标准的。这些电缆测试仪所提供的自动测试功能使其可以自动地测试多种电缆指标,并将它们与所选标准中的指标进行比较。测试的结果将在标准的范围内由测试仪给出。

有时布线工程施工商或用户在一开始可能无法确定布线系统将被用来支持什么样的网络信号类型,比如对于承包商来说,在智能大厦开始施工时,他们对于以后将用这些电缆来传输什么样的信号是一无所知的。进一步说,用户在将来可能会对网络进行升级或改变网络的类型。为了减少升级的代价,用户希望能充分利用他们的布线系统,因此考察布线系统能否在一段时间内支持未来的网络应用就变得非常重要了。现在的大多数网络,如以太网和令牌环网都使用UTP电缆。5类UTP也可以被用来支持一些新的网络平台,比如155M ATM、100Base-TX和100Base-VG等。考虑到其相对低廉的价格,5类UTP正在成为应用最为广泛的电缆系统。

由于几乎所有的高速网络都可以支持5类双绞线,所以用户需要确定他们的布线系统是否满足了5类UTP的安装规范。为了满足用户的需要,TIA(通讯工业协会)制定了EIA/TIA 568A TSB-67标准,它适用于已安装好的双绞线连接网络。它为用户提供了一个用于“认证”双绞线布线系统是否达到了5类线标准的验收规范。

2.2 EIA/TIA 568A TSB-67

1.TSB-67内容概述

TSB-67委员会的成员由电缆制造商、网络硬件制造商以及电缆测试仪制造商所构成。制定TSB-67的目的是给100AWG双绞线的用户和施工者提供一个标准,用来验证测试仪器的规范和精度,以使他们能真正完成认证电缆质量的任务。TSB-67包括:

■两种“连接”模型的定义

■定义要测试的传输参数

■为每一种连接模型及3类、4类、5类链路定义PASS/FALL测试极限

■减少测试报告项目

■定义现场测试仪的性能要求和如何验证系统是否满足这些要求

■定义现场测试仪与实验室设备测试结果的比较方法

2.TSB-67中定义的连接级别

TSB-67中定义的连接级别有3个:3类、4类和5类。表1列出了这些连接级别的应用情况(这些分类所支持的局域网类型在TSB-67中没有提到)。

3.TSB-67中定义的“连接”模型

标准定义了两种连接模型:通道(Channel)和基本连接(Basic Link)。Channel定义了标准对端到端(含用户末端电缆)传输的要求。深入了解并分清Channel和Basic Link模型的不同特点是非常重要的。

对于所有连接模型的一个相同的原则是与仪器相匹配的连接电缆接头被定义为仪器的一部分,而不包括在连接当中。这样定义的原因是:电缆连接部分(包括插头和插座)的传输性能是按对(不可分开)来定义的。

对末端电缆分别进行定义的工作正在进行中。由于设备的插座和它的连接部分很明显是设备的一部分,因此相匹配的插头是设备的一部分,尽管从物理角度上说,插头并不是设备的一部分(插头永远是接在电缆线上的)。这种定义方法使现场测试仪的生产商们要面对有趣的挑战性“连接”的传输参数必须在仪器的插座和末端电缆的相应插头处来测量,但同时又必须以某种方式尽量抑制仪器的插座和相接的插头对测量结果的影响,否则就会在测试时产生额外的错误。

4.Channel(通道)模型的定义

它代表了一个端到端的连接。Channel模型的一个最容易被人记住的特性是在其所连接的每一端都必须有两个连接点(不包括设备的连接点)。用户的末端电缆是包括在连接中的,所以测试仪器和远端单元的插座是要与用户的末端电缆接头相匹配的,这样才能构成对Channel的测试条件。这些相匹配的插头绝大多数是RJ-45插头。

连接中的转接点(Transition Connector)是可选的部分,在大多数情况下是不用的。它通常被采用在未来模块化办公的系统中。配线柜中的交叉接线通常也没有被画出,而是代之以插座面板跳线,因此这样的一个Channel只是在每一端有一个传输接点。由于配制是不同的,所以使用的测试极限也是不同的。不论有

无转接点,用户的末端电缆总是要使用的。

5.Basic Link(基本连接)模型的定义

这种模式描述了对只负责建筑物中固定电缆安装的承包商的测试要求。Basic Link模型最容易记住的特点就是在连接的每一个末端都只有一个连接点(不包括到测试仪的连接点)。和Channel相比,Basic Link的测试要求更为严格一些,这是因为在将网络设备或工作站连接到一起时,设计者要考虑为用户的末端电缆留出一定的性能余量。

在Basic Link模式下,末端电缆必须与测试仪及末端的插座相连。这里没有要求插头必须是RJ-45型的。实际上,通常很多仪器都不用RJ-45接头,以避免它所带来的种种限制。常见的测试仪器使用特殊的低NEXT值专用电缆接头来达到TSB-67中对最好性能(即高级精度)的要求。

2.3 TSB-67测试参数

按照TSB-67标准的要求,在结构化综合布线系统的验证测试指标中需要包含接线图、长度、衰减、近端串扰等四项参数。ISO还要求增加一项参数,即ACR(衰减对串扰比)。针对当前网络的发展趋势和六类线的逐渐普及,TIA对综合布线系统的测试标准和测试参数做了增补。增补后的测试参数包括:

 接线图(Wire Map)

 长度测量(Length)

 近端串扰(NEXT)

 累加功率NEXT(PowerSum NEXT,PSNEXT)

 衰减量(Attenuation)

 衰减对串扰比(Attenuation Crosstalk Rate,ACR)

 远端串扰(FEXT)及等电平远端串扰(ELFEXT)

 传播延迟(Propagation Delay)

 延迟差异(Delay Skew)

 结构化回损及回损(SRL,Structural Return Loss)

 频带宽

 阻抗(Impedance)

 直流环路电阻(Resistance)

接线图(Wire Map)

接线图必须遵照EIA 568A或568B的定义。从信号学的角度来讲,这两种标准没有本质的区别,唯一不同的是线对的颜色标记不同。保证线对正确绞接是非常重要的测试项目。

接线图验证正确的线对连接。每一条电缆的四对八根线芯的接线图可以表示:

 在每一端点的正确压线位置

 是否与远端导通

 两芯或多芯的短路

 交错线对

 反向线对

 分岔线对

 其他各种接线错误

用交流信号来测试线缆是否有串绕(Split Pairs)。其它的错误如开路、短路等都可用脉冲反射方法测出。

反向是指线对的一端极性相反。交错是指远端的两个线对位置相互对调。分岔指各芯线是以一对一的方式导通着,但物理线对位置分开。特别提醒读者注意,分岔线对是经常出现的、但是使用简单的通断仪器不能被准确地查找出来的接线故障。在10Base-T网络中,此种接线故障由于网络对布线系统的要求较宽松而对网络的整体运行不会产生太大的影响,但是高速以太网测试仪器,如100Base-TX测试仪器的接线图测试功能都必须能发现这种错误。

长度测量(Length)

长度指连接的物理长度。对铜缆长度进行的测量应用了一种称为TDR(时间域反射测量)的测试技术。测试仪从铜缆一端发出一个脉冲波,在脉冲波行进时如果碰到阻抗的变化,如开路、短路、或不正常接线时,就会将部分或全部的脉冲波能量反射回测试仪。

返回的脉冲波的幅度与阻抗变化的程度成正比,因此在阻抗变化大的地方,如开路或短路处,会返回幅度相对较大的回波。接触不良产生的阻抗变化(阻抗异常)会产生小幅度的回波。

依据来回脉冲波的延迟时间及已知的信号在铜缆传播的NVP(额定传播速率) 速率,测试仪就可以计算出脉冲波接收端到该脉冲波返回点的长度。NVP是以光速(c)的百分比来表示的,如0.75c或75%。在包括了电缆厂商所规定的NVP值最大误差和用来进行长度测量的TDR技术所带来的误差后,测量长度的误差极限是:

Channel:100m+15%×100m=115m

Basic Link:94m+15%×94m=108.1m

测量的长度是否精确,取决于NVP值。因此,应该用一个已知的长度数据(必须在15米以上)来校正测试仪的NVP值。但TDR的精度很难达到2%以内,同时,在同一条电缆的各线对间的NVP值,也有4—6%的差异。另外,双绞线线对实际长度也比一条电缆自身要长一些。在较长的电缆里运行的脉冲波会变形成锯齿形,这也会产生几纳秒的误差。这些都是影响TDR测量精度的原因。

测试仪发出的脉冲波宽约为20纳秒,而传播速率约为3纳秒/米,因此该脉冲波行至6米处时才是脉冲波离开测试仪的时间。这也就是测试仪在测量长度时的“盲区”,故在测量长度时将无法发现这6米内可能发生的接线问题(因为还没有回波)。

测试仪也必须能同时显示各线对的长度。如果只能得到一条电缆的长度结果,并不表示各线对都是同样的长度。

早期的一些测试仪不是采用TDR原理测量长度,而是以用频率域方式测量回流损耗的方法来测量阻抗的变化以便计算长度,这种方法在各对线出现长短不等的情况时会发生误判。

近端串扰损耗(NEXT)

NEXT损耗是测量在一条链路中从一对线对另一对线的信号耦合,也就是当信号在一对线上运行时,同时会感应一小部分信号到其他线对,这种现象就是串扰。频率越高这种影响就越大。在串扰信号过大时,接收器将无法判别信号是远端传送来的微弱信号还是串扰杂讯。

双绞线就是利用两条导线绞合在一起后,因为相位相差180度的原因而抵消相互间的干扰的。绞距越紧则抵消效果越佳,也就越能支持较高的数据传输速率。

需要注意的是,表示低NEXT时的值越大(如45dB),发送的信号与串扰信号幅度差就越大,高NEXT的值就越小(如20dB),而这是要设法避免的。

为了符合5类规格,在电缆端接处的非绞接部分长度不能超过13米。通常会产生过量NEXT的原因有:

 使用不是绞线的跳线。

 没有按规定压接终端。

 使用老式的66接线块。

 使用非数据级的连接器。

 使用语音级的电缆。

 使用插座对插座的耦合器。

另外,要特别注意,NEXT测试有两个重要的规定。

a. NEXT值的测试必须是双向的

即所有测试均要进行线对间测试。如4对线要进行6组测试。这一点是在TSB-67规范中被明确指出的,原因就是在一端NEXT值的测试结果可能是通过,而在另一端可能是不通过。

NEXT并不是测量在近端点产生的串扰值,它只是着落在近端点所测量的串扰数值。这个量值会随着电缆长度的衰减而变小,同时远端的信号也会衰减,对其它线对的串扰也相对变小。实验证明:只有在40米内量得的NEXT是较真实的,如果另一端是远于40米的信息插座而它会产生一定程度的串扰,但测量仪器可能就无法测到这个串扰值,因此,必须进行双向测试。

b. 频率分辨力

TSB-67标准规定,5类链路必须在1-100 MHz的频宽内测试,测试步长为: *在1-31.25MHz频率范围内,最大步长为0.1MHz;

*在31.26—100MHz频率内,最大步长为0.25MHz。

图1列出了典型的5类缆NEXT值与频率的关系。

从图中5类双绞线NEXT值与频率的关系可以看出,NEXT值的表现是非线性的,在不同的频率下有很多的波峰和波谷。为了精确测出最差点的边界,测试频率步长必须达到如表3中所示的要求。

衰减量(ATTENUATION)

电信号强度会随着电缆长度而逐渐减弱,这种信号减弱就称为衰减。它是随频率的变化而变化,所以应测量应用范围内的全部频率上的衰减,一般步长最大为1MHz。衰减是以负的分贝数(dB)来表示的。数值越大表示衰减量越大,即-10dB比-8dB的信号弱,其中6dB的差异表示两者的信号强度相差两倍。例如,-10dB的信号就比-16dB的信号强两倍,比-22dB则强四倍。影响衰减的因素是集肤效应和绝缘损耗。

在频率高的时候,电流在导体中的电流密度不再是平均分布于整个导体中,而是集中在导体的表面,从而减少了因导体截面而产生的电流损耗。集肤效应与频率的平方根值成正比,因此频率越高,衰减量便越大。这也就是为何单股电缆要比多股电缆的导电性能好的原因。

温度对某些电缆的衰减也会产生影响。一些绝缘材料会吸收流过导体的电流,特别是3类电缆所采用的PVC材质,这是因为PVC的氯原子会在绝缘材料中产生双极子,而双极子的震荡会使电信号损失掉一部分电能。在温度高的时候这种情况会进一步恶化。由于温度升高会造成双极子更激烈的震荡,所以温度越高,衰减量越大。这就是标准中规定温度为20℃的原因。

在测量衰减量时,必须确定测量是单向进行的,而不是先测量环路的衰减量后,再除以2而得到的值。

衰减对串扰比(ACR)

由于衰减效应,接收端所收到的信号是最微弱的,但接收端也是串扰信号最强的地方。对非屏蔽电缆而言,串扰是从本身发送端感应过来的最主要的杂讯。所谓的ACR就是指串扰与衰减量的差异量。ACR体现的是电缆的性能,也就是在接收端信号的富裕度,因此ACR值越大越好。在ISO及IEEE标准里都规定了ACR指标,但TIA/EIA 568A则没有提到它。

由于每对线对的NEXT值都不尽相同,因此每对线对的ACR值也是不同的。测量时以最差的ACR值为该电缆的ACR值。如果是与PSNEXT相比,则以PSACR值来表示。

远端串扰(FEXT)与等电平远端串扰(ELFEXT)

FEXT类似于NEXT,但信号是从近端发出的,而串扰杂讯则是在远端测量到的。FEXT也必须从链路的两端来进行测量。

可是,FEXT并不是一种很有效的测试指标。电缆长度对测量到的FEXT值的影响会很大,这是因为信号的强度与它所产生的串扰及信号在发送端的衰减程度有关。因此两条一样的电缆,会因为长度不同而有不同的FEXT值,所以就必须以ELFEXT值的测量来代替FEXT值的测量。EXFEXT值其实就是FEXT值减去衰减量后的值,也可以将ELFEXT理解成远端的ACR。当然了,与PSNEXT一样,对应于ELFEXT值的是PSELFEXT值。

为了测量ELFEXT,测试仪的动态量程(灵敏度)必须比所测量的信号低20dB。

累加功率NEXT(Power Sum NEXT)

PSNEXT实际上是一种计算式,而不是一个测量步骤。PSNEXT值是由3对线对另一对线的串扰的代数和推导出来的。PSNEXT与ELFEXT的测量对像千兆以太网这种必须使用四对线来传输信号的网络来说是非常重要的测试参数。在每一条链路上会有四组PSNEXT值。

传播延迟(Propagation Delay)

传播延迟是指一个信号从电缆一端传到另一端所需要的时间,它也与NVP值成正比。一般5类UTP的延迟时间在每米5~7纳秒(ns)左右。ISO则规定100米链路最差的时间延迟为1微秒(us)。延迟时间是为何局域网要有长度限制的主要原因之一。

延迟差异(Delay Skew)

延迟差异是一种在UTP电缆里传播延迟最大的与最小的线对之间的传输时间差异。有些电缆厂家考虑到铜缆材料的缺点,将一对或两对线对换成了其它的材料,这样就会产生较大的时间差异。尤其在运行千兆以太网的应用时,过大的时间差异会导致同时从四线对发送的信号无法同时抵达接收端的情况。一般要求在100米链路内的最长时间差异为50纳秒,但最好在35纳秒以内。

结构化回损

结构化回损(SRL,Structural Return Loss)所测量的是电缆阻抗的一致性。由于电缆的结构无法完全一致,因此会引起阻抗发生少量变化。阻抗的变化会使信号产生损耗。结构化回损与电缆的设计及制造有关,而不像NEXT一样常受到施工质量的影响。SRL以dB表示,其值越高越好。

2.5 测试仪性能要求

对现场电缆测试仪器的性能要求的定义看起来是很不寻常的。现在已规定了两个性能测试级别:一级精度和二级精度的仪器。

一级精度现场测试仪比二级精度现场测试仪的误差要大很多,所以一般推荐使用二级精度的测试仪来做布线系统的认证测试。然而,如果被测电缆的连接性能非常好,测出的参数远离极限值,而一级精度的测试仪也没有报出接近仪器精度能力的结果,那么此时的测试结果就是可信的。

2.6 小结

新的EIA/TIA 568A TSB-67规范可以被用来认证已安装的双绞线布线系统是否能达到特定的级别要求。遵从TSB-67的定义和指导,用户完全可以相信,所布的电缆能支持他们今天和未来的各类网络应用。用户也可以据此选择能精确认证双绞线的电缆测试仪,从而满足TSB-67所要求的现场电缆测试的各种测试条件。

三、光缆的测试

3.1 、光纤的光波波长

光纤为光导纤维的简称,由直径大约为0.1mm的细玻璃丝构成。它透明、纤细,虽比头发丝还细,却具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。光纤通信就是因为光纤的这种神奇结构而发展起来的以光波为载频,光导纤维为传输介质的一种通信方式。

目前,光通信使用的光波波长范围是在近红外区内,波长为0.8至1.8um。可分为短波长段(0.85um)和长波长段(1.31um和1.55um)。

当今,国际上流行的布线标准主要有两个,一个是北美的标准EIA/TIA-568A;一个是国际标准ISO/IECIS 11801。EIA/TIA-568A和ISO/IECIS 11801推荐使用62.5/125um多模光缆、50/125um多模光缆和8.3/125um多模光缆。 单模光纤和多模光纤可以从纤芯的尺寸大小来简单地判别。单模光纤的纤芯很小,约4~10um,只传输主模态。这样可完全避免了模态色散,使得传输频带很宽,传输容量很大。这种光纤适用于大容量、长距离的光纤通信。它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势。

多模光纤又分为多模突变型光纤和多模渐变型光纤。前者纤芯直径较大,传输模态较多,因而带宽较窄,传输容量较小;后者纤芯中折射率随着半径的增加而减少,可获得比较小的模态色散,因而频带较宽,传输容量较大,目前一般都应用后者。

光纤布线中使用光波的几个波段:800nm~900nm短波波段;1250nm~1350nm长波波段和1500nm~1600nm长波波段。

在这些波段中,光纤传输性能表现最佳,尤其是运行于波段的中心波长之中。所以,多模光纤运行波长为850nm或1300nm,而单模光纤运行波长则为1310nm或1550nm。

3.2、光纤衰减的规定

光缆链路的衰减(光功率的损耗)要对每一条光缆布线进行计算。由于光缆

衰减的测试与链路长度无关,所以布线中光缆的测试要比铜质电缆容易的多。只考虑标准中的某一片断就会出现混淆的问题。在 EN50173:1995 标准中就有国际上的两大标准对光纤布线中的光缆衰减特性作了以下规定:

由以上图表可以看出,两种规定差别不大,都是非常严格的。

随着科技的发展,对光纤提出了更高、更新的要求。旧的布线标准经过实践的检验,现在正在修订。除了修订原有规范,也会加入一些新的要求。

在 EN50173:1995 标准中就有如下的表格:

这些值来自于每个部件的最大损耗。对于一条 50m 的水平链路来说,它的极限值不是 2.5dB。需要从下面的几个方面计算出来:

部件的最大损耗:

连接器:0.75dB

熔解点:0.3dB

光缆(在850nm下):3.5dB/km

光缆(在1300nm下):1dB/km

假设这条 50m 的链路有两个连接器和熔接点,在 1300nm下的光缆损耗预

算值应为:

连接器:0.75dB

熔解点:0.3dB

光缆(在1300nm下):0.05dB(1.0dB/km)

该链路损耗极限值:1.85dB

在符合这个极限值下,链路在支持千兆以太网时可以延长至 90m(千兆以太网损耗极限值为:2.35dB)。

3.3、总结:

在测试光缆损耗是不要随便地下结论,也就是说如果要运行高于100Mbps的网络时小于 9dB的损耗不能是一个可以接受的链路。

附录 综合布线常用名词解释

1. 应用系统(Application system)

采用某种方式传输信息的系统。这个系统能在综合布线上正常运行。

2.线缆(cable)

线缆是指与信息技术设备相连的电缆、光缆及各种软电缆。

3.综合布线(generic cabling)

综合布线是由线缆及格关连接硬件组成的信息传输通道。它能支持多种应用系统。综合布线中不包括应用系统中的各种终端设备和转换装置。

4.建筑群、园区(campus)

一个或多个建筑物构成的区域。例如,学校、工厂、机场、小区或军事基地等。

5.建筑物干线电缆、建筑物干线光缆(building backbone cable)

在建筑物内连接建筑物配线架与楼层配线架的电缆、光缆。这种电缆、光缆还可用来直接连接同一建筑物内的两个楼层配线架。

6.建筑群干线电缆、建筑群干线光缆(campus backbone cable)

在建筑群内,连接建筑群配线架与建筑物配线架的电缆、光缆。这秤电缆、光线还可用来直接连接不同建筑物间的建筑物配线架。

7.水平电缆、水平光缆(horizontal cable)

连接楼层配线架与信息插座之间的电缆、光缆。

8.设备电缆、设备光缆(equipment cable);设备软线(equipment cord)

把应用系统的终端设备连接到配线架的电缆、光缆组件。

9.工作区电缆、工作区光缆(work area cable);工作区软线(work area cord)

在工作区内,把终端设备连接到信息插座的电缆、光缆组件。工作区电缆、工作区光缆一般称为软电缆或跳接线。

10.电缆单元、光线单元(cable unit)

型式和类别相同的电缆线对或光纤的组合。电缆单元可以具有屏蔽层。

11.非屏蔽双绞电缆、非屏蔽对绞电缆(unshielded twisted pair cables) 由非屏蔽线对组成的电缆(简称非屏蔽电缆)。当有总屏蔽时,称作带总屏

蔽的非屏蔽电缆。

12.屏蔽双绞电缆、屏蔽对绞电缆(shielded twisted pair cables)

由屏蔽线对组成的电缆(简称屏蔽电缆)。当有总屏蔽时,称作带总屏蔽的屏蔽双绞电缆,

13.混合电缆、光缆(hybrid cable)。

两个或多个不同型式或不同类别的电缆、光缆单元构成的组件,外面包裹一个总护套。护套内还可以有

一个总屏蔽。其中,只由电缆单元构成的称为综合电缆;只由光缆单元构成的称为综合光缆;由电缆单元组件

和光缆单元组件构成的称为混合电缆。

14.跳线(jumper)

不带连接器的电缆线对或电缆单位,用在配线架上交接各种链路。

15.接插软线(patch cord)

一端或两端带有连接器的软电缆或软光缆。用在配线架上连接各种链路。接插软线也可用于工作区中。

16.配线盘(patch panel)

使用接插软线连接链路的一种交换装置。通过配线盘可以方便地改换或断开链路。

17.交接(cross-connection)

使用接插软线或跳线连接电缆、光缆或设备的一种非永久性连接方式。

18.互连(interconnection)

不用接插软线或跳线,把一根电缆或光缆直接连接到另一根电缆或光缆及设备的一种连接方式。

19.配线架(distributor;distribution frame)

电缆或光缆进行端接或连接的装置。在配线架上可进行互连或交接操作。

20.建筑群配线架(campus distributor)

端接建筑群干线电缆、光缆的连接装置。

21.建筑物配线架(building distributor)

端接建筑物干线电缆、干线光缆并可连接建筑群干线电缆、干线光缆的连接装置。

22.楼层配线架(floor distributor)

水平电缆、水平光缆与其它布线子系统或设备相连接的装置。

23.链路(link)

综合布线的两接口间具有规定性能的传输通道。链路中不包括终端设备、工作区电缆、工作区光缆和设

备电缆、设备光缆。

24.信道、通道(channel)

信道是连接两个应用设备进行端到端的信息传输路径。一条物理通道可划分为若干条逻辑信道。通道中

包括应用系统的设备连接线和工作区接插软线。

25.信息插座(telecommunications outlet)

综合布线在各工作区的接口,与水平电缆或水平光缆相连接,工作区的终端设备用接插软线连到该接口。

26.引人设备(entrance facility)

将通信电缆或通信光缆按照有关规定引入建筑物的相关设备。

27.公用网接口(public network interface)

公用网与专用网之间的分界点。在多数情况下,公用网接口是公用网设备与综合市线的连接点。

28.配线间(wiring closet);交接间(cross connections closet);电信间(telecommunications closet)

放置配线架、应用设备并进行综合布线交接和管理的一个专用空间。于线子系统和水平子系统在此进行

转接。

29.设备间(equipment room)

放置电信设备、应用设备和配线架并进行综合布线交接和管理的空间。

30.工作区(work area)

放置应用系统终端设备的地方。综合布线一般以10m2的面积称为一个工作区。

31.转接点、过渡点(transition point)

在水平布线中,不同型式或规格的电缆、光缆相连接的点(例如:扁平电缆与圆电缆成不同对数的电缆相

连点)。

32.终端(terminal)

能通过通道或链路发送和接收信息的一种设备。它以联机方式工作。

33.报文,电文(message)

客观事物运动状态的表征与描述。它是客观事物运动状态的符号、序列(如字母、数字)或连续时间的函

数(如图像)。

34.管理点(administration point)

管理通道的各种交叉连接、直接连接或信息插座的排列。

35.适配器(adapter)

这种装置:(1)使不同大小或不同类型的插头与信息插座相匹配,(2)提供引线的重新排列,(3)允许多对

电缆分成较小的几股,(4)使电缆间互连。

36.平衡/非平衡转换器(balun)

一种将电气信号由平衡转换为非平衡或由非平衡转换为平衡的装置。可用在双绞线电缆和同轴电缆之

间进行阻抗匹配。

37.弯曲半径(bend radius)

光纤弯曲而不断裂或不引起过多附加损耗的弯曲半径。

38。电缆夹(cable grip)

一种在电缆末端滑动的装置,它与绞盘或手柄相接,安装时有助于牵引电缆。 39,连接块、布线块(connecting block)

连接双绞线的硬件,可用跳接线或接插软线来实现链路的连接。

40.等效电缆长度(equivalent electrical cable length)

指从A端到B端的传输通道与16MHz信号有同样能量损失(dB)的电缆长度。

41.折射率渐变光纤(graded index fiber)

折射率沿轴向降低的光纤。光子在芯内反射,光线不断再聚焦,使得光线向内弯曲,比在低折射系数区域

里传输得更快。这种光纤可提高带宽。

42.拉线张力(pulling tension)

安装线缆时,作用在其上的技力的大小,用公斤来计量。

43.支持硬件(support hardware)

支架、夹子、柜子、托架、三角架、工具以及其它固定传输介质,将连接硬件与墙壁或吊顶相接的实用工具。

44.接线块(wiring block)

在各类电缆传输通道配置中,为端接电缆线对并且在110型配线架连接线对的模压塑料板。

45.线路(line)

传输介质,-般指链路。在SNA环境中指网络的一条联接。

46.电路、线路(circuit)

通电导体构成的通电路径;应用系统中任何两点或多点之间的通信链路。

附录 综合布线常用名词貌写中英文对照

ACR Attenuation to Crosstalk Ratio 衰减与串拢比

ANSI American National Standards Institute 美国国家标准协会 ATM Asynchronous Transfer Mode 异步传送方式

AWG American Wire Gauge 美国线缆规格

BD Building Distributor 建筑物配线架

BEF Building Entrance Facilities 建筑物入口设施

BFOC Bayonet Fiber optic connector 卡口式光纤连接器 B-ISDN Broadband ISDN 宽带综合业务数字网

BRI Basic rate ISDN 基本速率的综合业务数字网

CD Campus Distributor 园区配线架

CATV Cable Television 有线电视

BAS Building Automatic System 建筑物自动化系统 CAS Communication Automatic System 通信自动化系统

CDD1 Copper Distributed Data Interface 铜缆分布式数据接口 FDDI Fiber Distributed Data Interface 光纤分布式数据接口 f·f·s for further study 待进一步研究

FOIRL Fiber Optic inter-Repeater Line 中继器之间的光纤链路

IDC Insulation Displacement Connection 绝缘层位移连接 ER Equipment Room 设备间

FWHM Full Width Half Maximum 脉冲的半高宽度 FTP Foil Twisted Pair 金属箔双绞电缆

UTP Unshielded Twisted Pair 非屏蔽双绞电缆 SETP Shielded Twisted Pair 屏蔽金属箔双绞电缆 STP Shielded Twisted Pair 屏蔽双绞电缆

GC Generic Cabling 综合布线

FD Floor Distributor 楼层配线架

FEXT Far End Cross Talk 远端串扰

NEXT Near End Cross Talk 近端串扰

PSNT Power Sun Next 综合近端串扰

PMD Physical Layer Medium Dependent 与物理层媒介有关的 PVC Polyvinyl Chloride 聚氯乙烯

SC Subscriber Connector(Optical Fiber Connector) 用户连接器(光纤连接器)

SC-D Duplex SC Connector 双工SC连接器

STI Surface Transfer Impedance 表面传输阻抗

ST Straight Tip 直通式光纤连接器

SNR Signal To Noise Ratio 信噪比

SRL Structural Return Loss 结构回波损耗 TP Transition Point 转接点

PSTN Public Switch Telephone Network 公用交换电话网 PSPDN Public Switch Packer Data Network 公用分组交换数字网

PABX Private Automatic Branch Exchange 专用自动交换机 PBX Private Branch Exchange 专用交换机

IDF Intermediate Distribution Frame 分配线架

MDF Main Distribution Frame 主配线架

PDS Premises Distribution System 建筑物布线系统 SCS Structured Cabling System 结构化布线系统 DDS Direct Digital Controller 直接数字控制器 DCS Distributed Control System 集散型控制系统 C/S Client / Server 客户机/服务器 O/E Optical to Electrical converter 光/电转换器

OTDR Optical Time Domain Reflectometer 光时域反射计

MMO Multiuser Multimedia Outlet 多用户多媒体插座 MIO Multiuser Information Outlet 多用户信息插座 HIPPI High Performance Parallel Interface 高性能并行接口

TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol 传输控制协议/互连网协议

SNMP Simple Network Management Protocol 简单网络管理协议 PPP point To Point Protocol 点对点协议

SLIP Serial Line Internet Protocol 串行线路网际协议 IB Intelligent Building 智能建筑(大厦)

ISCRI International Special Committee On Radio Interference 国际无线电干扰专门委员会

EMC ElectroMagnetic Compatibility 电磁兼容性

EMI ElectroMagnetic Interference 电磁干扰

LCL Longitudinal Conversion Loss 纵摸变换损耗

LCTL Longitudinal Conversion Transfer Loss 纵模变换传输损耗 IEC International Electrotechnical Commission 国际电工技术委员会 ISO International Standards organization 国际标准化组织

IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers电子电气工程师协会

ITU-T International Telecommunication Union 国际电信联盟一电信委员会

—Telecon1munications (formerly CCITT )(前称CCITT) LIU Lightguide Interconnection Unit 光纤互连装置

MIC Media Interface Connector 介质接口连接器

UL Underwriters' Laboratories (美国)保险商实验所 I/O Input/Output 输入/提出

TO Telecommunications Outlet 信息插座

EIA Electron industries Association 电子工业联合会 TIA Telecommunication Industry Association 电信工业协会 TSB Telecommunication System Bulletin 电信系统公报

TC Telecommunication Closet 通信插座

LED Light Emitting Diode 发光二极管

LD Laser Diode 激光二极管

附录、ISO11801标准与EIA/TIA的比较

多数网络应用都定义了物理层的规范,其中就有布线性能的要求。有时我们也需要参考应用中的需求来决定布线的性能是否够用。

重要的是网络应用对布线提出了更高的要求。自Cat.5以来,应用在推着布线走。由于网络应用的标准化组织(如IEEE或ATM论坛)从网络应用角度促进了布线系统的发展,这些网络应用的标准化组织为更高速的网络应用制定了标准。新技术的出现使得新的网络应用可以在ACR值小于零,即噪声大于信号的布线系统上运行。所以在过去的几年里象IEEE这样的网络应用标准化组织与TIA标准化组织积极合作并在相当程度上影响着布线系统新规范的制定。

千兆以太网(Gigabit Ethernet)是对布线系统产生深远影响的网络应用。最初,千兆以太网在北美开发时,意图是在现有的五类非屏蔽双绞线(Cat.5 UTP)上运行的应用。因此,千兆以太网有的五类线缆均可以运行千兆以太网。由于千兆以太网的四对全双工传输,远端串扰(FEXT)成为一个突出问题;而且,回波损耗,综合近端串扰、综合ACR和传输延迟也成为必须考虑的参数。根据丹麦3P实验市的估计,在已经安装的Cat.5/ClassD系统中,有10%~20%不能运行千兆以太网。这个问题在依照北美的TIA/EIA标准设计的系统中尤为突出,因为该标准对于特性阻抗(即造成回波损耗的主要参数)要求不够严格,由于Cat.5系统是为了两对线的单向传送而设计的,所以在现场测试标准中TSB-67没有考虑回波损耗这个参数,这对于四对线全双工应用的千兆以太网来说,测试过于简单了。

因此,个标准化委员会正在制定用于新的网络应用的布线规范。注意这些新规则的动态,对于业界人士和广大用户是非常重要的。

ANSI/TIA/EIA-568-A与ISO/IEC11801

很多人在参考布线相关的国际标准时,对ANSI/TIA/EIA-568-A和ISO/IEC11801


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