网络综合布线培训教程-图文.doc

网络综合布线技术
培 训 讲 义

主编 胡云

重庆电子工程职业学院
2015年9月
第1章 网络综合布线概述
1.1 网络综合布线概念
随着城市建设及信息通信事业的发展，各机关、企业、校园、住宅区的建筑或建筑群（商住楼、办公楼、综合楼及各类园区等）的语音、数据、图像及多媒体业务综合网络的建设都要求按照国家标准进行综合布线。现代智能建筑的各种智能化建设，需要综合布线系统作为基础，综合布线系统有着广阔的使用前景。
综合布线系统的定义是：“用通信电缆、光缆及有关连接硬件构成的通用布线系统，它能支持多种应用系统”。
综合布线系统综合了通信网络、信息网络及控制网络，为建筑或建筑群内部语音信号、数据信号、图像信号与监控信号提供传输通道，支持多种应用系统的使用，并能实现与外部信号传输通道的连接。
网络综合布线是指按综合布线的规范进行的计算机网络布线规范。
综合布线系统由不同系列和规格的部件组成，包括：线缆传输介质、相关连接硬件(如配线架、连接器、插座、插头、适配器)、线缆保护管槽以及电气保护设备等。
1.2 现行综合布线的国家标准
综合布线技术在国外率先形成与发展，其规范也逐渐修改完善，形成综合布线的国际标准。一般来讲，经过几年的积累，通信应用领域的技术进步使得原先的布线标准将出现大量的增补内容（附录）。通过重新修订，可以将增补内容融入到一个新的标准文件中去，同时在新的标准中也可提出其他值得考虑的先进技术。
目前，用于综合布线的国外标准是：
（1）ISO/IEC 11801-2002系列标准；
（2）北美布线系列标准TIA-568-C。
我国对建筑物综合布线系统工程参考国外的标准，也制定了相应的国家标准。现行国家标准是：
（1）《综合布线系统工程设计规范》(GB50311-2007)
（2）《综合布线系统工程验收规范》(GB50312-2007)
综合布线系统工程技术标准或规范是从事各类布线系统工程建设活动的技术依据和准则。
1.3 综合布线系统的特点
综合布线系统的特点主要表现在它具有兼容性、开放性、灵活性、可靠性、先进性和经济性，而且方便设计、施工和维护。
１．标准性
综合布线系统对建筑或建筑群的通信网络、信息网络及控制网络按照国际、国家标准要求设计、施工和验收，把这些性质不同的网络综合到一套标准的布线系统中，使布线工程具有规范化，布线质量具有可靠性。
2．兼容性
综合布线系统使用由共用配件所组成的配线系统，将不同厂家的各类设备综合在一起同时工作，均可相互兼容。
3．开放性
综合布线系统对现有著名综合布线设备、部件、材料厂商的产品均是开放的。采用的冗余布线和星形结构布线方式既提高了设备的工作能力又便于用户扩充。
4．灵活性
综合布线系统便于集中管理与维护。可以通过其管理子系统方便地调整各类信号的路由，可以灵活地改变子系统设备和移动设备位置，而布线系统无须改变。
5．先进性
综合布线系统的设计均采用现行最新标准，充分应用铜缆通信和光纤通信的最新技术。在今后的若干年内不增加新的投资情况下，也能保持先进性。
6．经济性
综合布线综合各种应用统一布线，有效提高全系统的性能价格比。在确定建筑物或建筑群的功能与需求以后，规划能适应智能化发展要求的相应的综合布线系统设施和预埋管线，可以防止今后增设或改造时造成工程的复杂性和费用的浪费。
1.4 综合布线系统的构成
综合布线系统一般采用星型拓扑结构，该结构下的每个分支子系统都是相对独立的单元，对每个分支单元系统的改动不会影响其他子系统。
北美标准将综合布线系统分为工作区子系统、水平子系统、垂直干线子系统、设备间子系统、管理间子系统和建筑群子系统6部分，如图1-1所示。按国际标准化组织ISO/IEC11801定义，综合布线系统包含三个子系统：建筑群干线布线子系统、建筑物干线布线子系统和水平布线子系统。

图1-1 综合布线系统结构

我国最新综合布线系统设计规范把综合布线系统划分成7个部分：工作区、配线子系统、干线子系统、建筑群子系统、设备间、进线间和管理。简记为三子（系统）、两间、一区一管理。
1．工作区
一个独立的需要设置终端设备(TE)的区域划分为一个工作区。工作区由配线子系统的信息插座模块(TO)延伸到终端设备处的连接缆线及适配器组成。
2．配线子系统
配线子系统由位于工作区的信息插座模块、信息插座模块至电信间配线设备(FD)的配线电缆或光缆、电信间的配线设备及设备缆线和跳线等组成。
3．干线子系统
干线子系统由每栋大楼的设备间（有的就是利用一楼的电信间）至电信间的干线电缆和光缆，安装在电信间的建筑物配线设备(BD)及设备缆线和跳线组成。
4．建筑群子系统
建筑群子系统由连接多个建筑物之间的主干电缆和光缆、建筑群配线设备(CD)及设备缆线和跳线组成。
5．设备间
设备间是在每幢建筑物的适当地点进行网络管理和信息交换的场地。对于综合布线系统，设备间主要安装建筑物配线设备。电话交换机、计算机主机设备及入口设施也可与配线设备安装在一起。

图1-2 设备间
6．进线间
进线间是建筑物外部通信和信息管线的入口部位，并可作为入口设施和建筑群配线设备的安装场地。
7．管理
管理是对工作区、电信间、设备间、进线间的配线设备、缆线、信息插座模块等设施按一定的模式进行标识和记录。
1.5 园区网络综合布线系统构成
网络拓扑图反映的是网络系统的逻辑关系，而网络综合布线系统则是这个网络的物理构成。网络综合布线要明确各种网络通信设备、终端设备的安装位置和连接关系，将网络拓扑图中的网络通信设备、终端设备的安装位置和连接关系与网络综合布线的设备间、建筑群子系统、电信间、干线子系统、配线子系统和工作区对应起来。

图1-3 园区网络拓扑图

图1-4 单一大楼网络拓扑图
1. 园区网络综合布线系统构成
园区网络综合布线系统由三段缆线（建筑群子系统、垂直干线子系统、水平子系统）、配线设备、设备缆线、连接跳线在两类房间（设备间、电信间）交接构成。

（1）设备间
1）园区网络中心管理整个园区的网络。
2）网络综合布线的设备间通常就是园区网络中心机房。
3）设备间安装多个落地机柜，机柜里安装配线设备、通信设备和各种网络服务器、管理计算机等。
配线设备：建筑群光纤配线架、铜缆配线架、110配线架等。
通信设备：核心交换机、路由器等。
4）设备间是园区网络和园区外网络的交接处。
（2）建筑群子系统
建筑群子系统使用室外光缆，光缆从设备间建筑群光纤配线架CD端接出发，由电缆沟保护分别通向各栋楼一楼的电信间的建筑群光纤配线架CD并与之端接。
（3）垂直干线子系统
通常在建筑修建时每栋楼各层修建有强电井和弱电井的小房间（综合布线称其为电信间），强电井安装交流220V配电设备，电信间安装通信设备和进行缆线交接。
在各层弱电井内靠墙垂直安装金属线槽，并贯通各层形成电缆竖井。它是垂直干线子系统线缆的保护通道。通信电缆、光缆安装在电缆竖井内并在各楼层引出。
垂直干线子系统的缆线一端接在一楼层配线架BD，另一端接各楼层的配线架BD上。
（4）电信间
电信间安装挂墙机柜。
一楼电信间挂墙机柜里安装建筑群光纤配线架CD（用来端接连接到设备间的光缆）；光电转换设备（用来实现由光纤传输转换为铜缆传输）、汇聚交换机、端接垂直干线的建筑物铜缆配线架BD、一楼的铜缆配线架FD、一楼的接入交换机等设备。图1-5所示的是有光接口的交换机。

图1-5 光接口交换机
其余各楼层的电信间挂墙机柜里安装端接垂直干线的建筑物铜缆配线架BD、接入交换机、楼层铜缆配线架FD。
（5）配线子系统
配线子系统的保护通道通常也采用金属线槽和PVC塑料管槽，由电信间机柜处通向各个工作区的外墙采用金属线槽，工作区室内采用PVC塑料管槽通向信息插座。
配线子系统的缆线一端接在楼层配线架FD，另一端接在工作区的信息插座上。第2章 网络综合布线的传输介质与连接器件
2.1 对绞电缆
1．对绞电缆的包装
对绞电缆（Twisted Pair Cable，TPC）也称为双绞线，是综合布线系统中最常用的传输介质，可用于语音、数据、音频、呼叫系统以及楼宇自动控制系统。对绞电缆适用于较短距离的信息传输。
市场上的对绞电缆都是成箱包装的，每箱长度为1000foot（英尺）=305m。图2-1是对绞电缆及外包装。

图2-1 对绞电缆及外包装
2. 对绞电缆的类别
对绞电缆按电气性能划分类别（Category）。有1类、2类、3类、4类、5类、超5类、6类、超6类、7类共9种类别。类别数字越大，性能越好、支持的带宽也越宽，当然价格也越贵。现在常用对绞电缆的类别及支持传输的最高速率和最高频率如表2-1所示。
表2-1 对绞电缆的类别及支持传输的最高频率和最高速率
类别
Cat 3
Cat 5/5e
Cat 6
Cat 6A
Cat 7
最高传输速率
10Mbps
100Mbps
1000Mbps
10Gbps
10Gbps
最高传输频率
16MHz
100MHz
250MHz
500MHz
600MHz
注意：电缆的频率带宽（MHz）与电缆的数据传输速率（Mb/s）是有区别的，MHz是衡量单位时间内线路中电信号的震荡次数，而Mb/s是衡量单位时间内线路传输的二进制位的数量。
3. 非屏蔽对绞电缆的结构
（1）超5类非屏蔽对绞电缆（CAT 5e UTP）
如图2-2所示的是超5类非屏蔽对绞电缆（CAT 5e UTP）。超5类非屏蔽对绞电缆把4个对绞线对和1根撕裂绳放在一个护套管里，其线对识别颜色是白绿、绿线对，白橙、橙线对，白蓝、蓝线对，白棕、棕线对。线对是由两根带有绝缘层的AWG22-26号铜导线（22号绝缘铜线的线径为0.4mm）按一定密度逆时针方向扭绞而形成的。不同的线对具有不同的扭绞长度（一般是14cm～38.1cm）。一般扭绞越密集其抗干扰的能力就越强。

图2-2超5类非屏蔽对绞电缆（CAT 5e UTP） 图2-3 6类非屏蔽对绞电缆（CAT 6 UTP）
（2）6类非屏蔽对绞电缆（CAT 6 UTP）
图2-3所示的是6类非屏蔽对绞电缆（CAT 6 UTP）。6类非屏蔽对绞电缆在结构上是在有绝缘的一字骨架或十字骨架，一字骨架将对绞电缆的四个线对每两对分别置于一字骨架两侧，而十字骨架将对绞电缆的四个线对分别置于十字骨架的四个凹槽内，并且电缆的直径也更大。
（3）大对数电缆
1）大对数电缆的特点
大对数电缆从名称上有别于4对对绞电缆。从外观上看，大对数电缆为直径较大的单根电缆。大对数电缆有25对、50对、100对、200对、300对等不同对数的电缆。如图2-4所示的是25对3类非屏蔽对绞电缆；如图2-5所示的是100对3类非屏蔽对绞电缆。
大对数电缆电气类别通常为3类。大对数电缆通常用于语音通信布线的干线子系统中，端接在110配线架上。

图2-4 25对3类非屏蔽对绞电缆 图2-5 100对3类非屏蔽对绞电缆
2）大对数电缆线对识别颜色
国际缆线标准色谱：
l 主色：白—红—黑—黄—紫。
l 副色：蓝—橙—绿—棕—灰。
在大对数电缆中，颜色为主色和副色的两根导线搭配组合为对绞线对。25对对绞电缆中的线对组合的颜色标识是：
白、兰；白、橙；白、绿；白、棕；白、灰；红、兰；红、橙；红、绿；红、棕；红、灰；黑、兰；黑、橙；黑、绿；黑、棕；黑、灰；黄、兰；黄、橙；黄、绿；黄、棕；黄、灰；紫、兰；紫、橙；紫、绿；紫、棕；紫、灰。
大对数电缆采用颜色编码进行管理。先将25个全色谱线对先绞合成10对或25对基本单位，再将若干个基本单位(或子单位)绞合成50对或100对的超单位，然后由若干个超单位总绞合成缆芯，构成大对数电缆。大对数电缆端接采用的模块为25对，也是基于以上原则。
4. 屏蔽对绞电缆的结构
屏蔽对绞电缆是在非屏蔽对绞电缆的结构上增加了金属网、金属薄屏蔽层。屏蔽层外还增加了1根接地线。
屏蔽对绞电缆价格相对较高，连接比非屏蔽对绞电缆要复杂些。
屏蔽对绞电缆有线对屏蔽（Shielded Twisted Pair，STP）、整体屏蔽（Foil Twisted Pair，FTP）以及双屏蔽（既屏蔽线对又整体屏蔽）三种屏蔽方式。图2-6所示的是超5类屏蔽对绞电缆，图2-7所示的是6类屏蔽对绞电缆。图2-8所示的是双屏蔽对绞电缆。

图2-6 超5类屏蔽对绞电缆（CAT 5e FTP） 图2-7 6类屏蔽对绞电缆（CAT 6 FTP）

图2-8 双屏蔽对绞电缆（CAT 6 FTP）
在对绞电缆中增加屏蔽层是为了提高电缆的物理性能和电气性能，减少电缆信号传输中的电磁干扰。该屏蔽层能将噪声转变成直流电。屏蔽层上的噪声电流与对绞电缆上的噪声电流方向相反，因而两者可相互抵消。
在某些安装环境中，如果电磁干扰过强，则不能使用非屏蔽对绞电缆，而要使用屏蔽对绞电缆，这样可以屏蔽强电场、磁场的干扰，保证电缆传输信号的完整性。
图2-9所示的是CAT7对绞电缆。CAT7对绞电缆只有屏蔽的，没有非屏蔽的。
今日的网络正走向集中化。基于7类/F级标准开发的STP布线系统，可以在一个连接器和单根电缆中，同时传送独立的视频、语音和数据信号。可以支持在单对电缆上传送全带宽的模拟视频（一般为870MHz），并且在同一护套内的其它对绞对上同时进行语音和数据的实时传送。CAT7对绞电缆可在单个媒质上传输数据、语音和视频，能节省巨大的布线经费。

图2-9 CAT7 对绞电缆
7类/F级STP布线系统有两种模块化接口方式，一种是传统的RJ类接口，其优点是机械上能够兼容低级别的设备，但是由于受其结构的制约很难达到标准要求的600MHz带宽。另一种是非RJ型接口，如图2-11所示。它的现场装配也很简单，能够提供高带宽的服务，并且被ISO/IEC 11801认可被批准为7类/F级标准接口。“非-RJ型”七类标准的出现，打破了传统的“RJ 型”接口设计，成为布线历史上一次有意义的革新。
注意：电缆的频率带宽（MHz）与电缆的数据传输速率（Mb/s）是有区别的，MHz是衡量单位时间内线路中电信号的震荡次数，而Mb/s是衡量单位时间内线路传输的二进制位的数量。
在我国的综合布线设计标准中，铜缆布线系统使用类别是3类、5/5e类(超5类)、6类、7类布线系统并应能支持向下兼容的应用。3类与5类的布线系统只应用于语音主干布线的大对数电缆及相关配线设备。使用铜缆的计算机网络综合布线基本上都采用超五类及以上的对绞电缆类型。
5. 对绞电缆标识信息
在实际应用中，对绞电缆有很多产品，我们可以通过产品标识信息了解其性能。在对绞电缆的外层护套上每隔2英尺印刷有一些产品标识信息，如图2-10所示。不同生产商的产品标识信息可能不同，但一般包括以下一些信息：
· 对绞电缆的生产商和产品号码。
· 对绞电缆类型。
· 屏蔽或非屏蔽。
· 导线数量与直径
· 长度标志。
· 生产日期。
　　· NEC/UL防火测试和级别。
　　· CSA防火测试。

图2-10 对绞电缆护套上印刷的标识信息
2.2 对绞电缆连接器件
在综合布线系统中，对绞电缆的主要连接件有RJ-45连接器、信息插座、配线架、接插跳接等。
2.2.1 RJ-45连接器
1．RJ-45连接器
RJ是Registered Jack的缩写。常用的有RJ-45和RJ-11连接器。RJ-45连接器外观晶莹透亮，俗称“水晶头”。
常用的RJ-45连接器有超五类、六类、屏蔽、非屏蔽之分。图2-11所示的是超五类非屏蔽水晶头，图2-12所示的是六类屏蔽水晶头。

图2-11 CAT 5e非屏蔽水晶头 图2-12 CAT6 屏蔽水晶头
RJ-45连接器是标准8位模块化连接器。对绞电缆的两端通过安装RJ-45连接器，便可以插接到网卡（NIC）、交换机（Switch）、路由器（router）无线接入点（AP）、无线局域网控制器（AC）等设备和模块化配线架的RJ-45接口上，实现缆线与设备的连接。
RJ-45连接器只能沿固定方向插入，并通过弹片自动防止脱落。
2. T568A/B线序
网络综合布线中，4对8芯对绞电缆可以与RJ-45连接器、8位信息模块端接，端接有T568A或T568B两种线序标准。RJ-45连接器从引针1至引针8对应的线序是：
T568A：1白绿、2绿、3白橙、4蓝、5白蓝、6橙、7白棕、8棕。
T568B：1白橙、2橙、3白绿、4蓝、5白蓝、6绿、7白棕、8棕。
在工程中，T568B配线图被认为是首选的配线图，T568A配线图被标注为可选。图2-13所示的是RJ-45连接器和信息模块接口的T568A/B标准线序示意图。

图2-13 RJ-45连接器和信息模块接口的T568A/B配线图
2.2.2 信息模块
信息模块是端接对绞电缆，提供RJ-45接口的连接器件。从接线的方式上分类，信息模块有打线式和免打线式；从传输性能上分类，信息模块有类别（CAT）、屏蔽、非屏蔽之分。图2-14所示的是六类非屏蔽信息模块；图2-15所示的是六类屏蔽信息模块。信息模块外部印有符合EIA/TIA 568A/B的线序色标，用以指示正确接线安装。
端接非屏蔽对绞电缆应使用非屏蔽信息模块。端接屏蔽对绞电缆应使用屏蔽信息模块。

图2-14 RJ-45信息模块

图2-15 RJ-45 六类屏蔽信息模块
打线式信息模块需用打线工具才能很好地把对绞电缆与信息模块连接起来。免打线式信息模块不用专门的打线工具，只要将对绞电缆的8根线按色标指示放进相应的槽位，再合上压盖即可，如图2-16所示。免打线式信息模块在安装中方便、省时，这种产品已成为主流。

图2-16 按色标指示将对绞电缆8根线放进相应槽位
2.2.3 信息插座
1. 信息插座的结构
信息插座由底盒、面板、信息模块构成。信息插座一般安装在工作区的墙面上（也有桌面型和地面型的），它们为工作区的网络终端提供连接接口。图2-17所示的是桌面信息插座；2-18所示的是信息插座底盒。2-19所示的是单口面板和双口面板。

图2-17 桌面信息插座

2-18信息插座底盒

图2-19 左：单口面板；右：双口面板
2．信息插座的安装
信息插座的施工安装关系是：底盒安装在墙上（墙上凿孔，放入底盒，用水泥固定），网线接到模块上（如图2-16所示），模块安装到面板上（如图2-20所示），面板安装在底盒上。

图2-20模块安装到面板上
2.2.4 配线架
配线架是综合布线系统中最主要的缆线端接设备。配线架的主要功能是端接网线、提供RJ-45接口。建筑群子系统、主干子系统、配线子系统的缆线端接都要使用配线架。配线架安装在电信间、设备间。这里介绍的是铜缆配线架，光纤配线架在后面介绍。

图2-20非屏蔽CAT 5e模块化配线架
1.模块化配线架
模块化配线架主要由金属架和相同类别的信息模块构成，信息模块的类别就是该配线架的类别。图2-20所示的是非屏蔽CAT 5e模块化配线架。一根对绞电缆的8根导线卡接于一个模块上。模块的接口在配线架的前面板上，方便进行跳线连接或网络设备连接。如图2-21所示的是连接了对绞电缆的模块化配线架。

图2-21连接对绞电缆的模块化配线架
2．卡接式非屏蔽配线架
图2-22所示的是48口超5类卡接式非屏蔽配线架的前面板和后面板。配线架的正面端口数有24口和48口，每个端口均有编号,在端口的上面有放管理标签的槽位。

图2-22 48口超5类卡接式非屏蔽配线架
在配线架后面板有卡接线位和线序色标。卡接线位每8位一组，对应1根对绞电缆的8根导线，从左至右可以分别按T568A/B线序卡接导线，如图2-23所示。把对绞电缆的8根铜导线压进卡接线位需要使用专业的打线工具。
注意：卡接式配线架的印刷电路，连接着卡接线位与前面板的接口，工程中一定要注意保护，不得损伤。

图2-23 卡接式非屏蔽配线架卡接对绞电缆
3. 屏蔽配线架
屏蔽配线架屏蔽配线架用于端接屏蔽对绞电缆。图2-23所示的是屏蔽模块化配线架。配线架安装的模块是屏蔽模块，屏蔽模块上连接屏蔽对绞电缆。

图2-23模块化屏蔽配线架
图2-24所示的是卡接式屏蔽配线架。

图2-22 卡接式屏蔽配线架
使用配线架可以使凌乱的缆线分类标识后，再通过跳线与交换设备连接，这样可以使得每根网络连线更有规则和便于以后的维护管理。
2.2.5 110型语音配线架
110型配线架主要用于语音配线。110型配线架有若干齿形条，沿配线架正面从左到右均有色标，以区别各条输入线。110型配线架有25对、50对、100对、300对等多种规格，如图2-23所示的是110型配线架和连接块。连接块通常有3对、4对、5对。

图2-23 110型配线架和连接块
2.2.6 对绞电缆跳线
RJ-45跳线是在一段对绞电缆两端安装RJ-45连接器而制成的，如图2-25所示。主要用于具有RJ-45接口的网络通信设备（如交换机）与配线架模块接口的连接或配线架模块接口之间的连接等。

图2-25 6类非屏蔽跳线
2.2.7 互连结构和交叉连接结构
互连结构的配线系统，水平子系统和干线子系统分别连接在不同的配线架上。这种连接主要用于计算机网络通信的布线系统。
交叉连接是水平子系统和干线子系统分别连接在同一配线架的不同区域，这种连接主要用于语音通信的布线系统。
2.3 同轴电缆及连接器件
在综合布线系统中，视频监控布线和有线电视通常使用同轴电缆。同轴电缆都有屏蔽层，可以更好地防止电磁场对信息传输的干扰。
2.3.1 同轴电缆的结构
同轴电缆由里往外依次是铜芯、内绝缘层、金属（箔、网）屏蔽层和外绝缘护套。铜芯与金属箔、网状导体同轴，故名同轴电缆。如图2-26所示。这种结构的金属屏蔽网可防止中心导体向外辐射电磁场，也可防止外界电磁场干扰中心导体传输的信号。
注意：在工程中，同轴电缆中间的导体不能与外面的屏蔽层相碰接。

图2-26 同轴电缆的结构
2.3.2同轴电缆连接器与跳线
同轴电缆是不可绞接的，各部分需要通过低损耗的连接器来连接。连结器在物理性能上与电缆相匹配，中间的连接导体和耦合器置于金属屏蔽管中。连接器中间的导体不能与屏蔽层短接。图2-29所示的同轴电缆连接器。图2-30所示的是同轴电缆跳线。
注意：在工程中，连接器的外层金属体必须和同轴电缆的屏蔽层紧密连接。

图2-29 同轴电缆连接器

图2-30 同轴电缆跳线
2.4 通信光纤
光纤是光导纤维(Optic Fiber) 的简称，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。光纤传输原理是“光的全反射”。光纤能传输的是光信号而非电信号。如图2-31所示的是光纤传输光信号。
光纤通信有以下优点：传输频带宽，通信容量大；损耗低；不受电磁干扰；线径细，重量轻。

图2-31光纤传输光信号
2.4.1通信光纤的结构
人们采用光导纤维材料以特别的工艺拉制成直径比头发丝还小的光纤芯，并制成通信光纤。单根通信光纤的外观呈圆柱形，从内到外是纤芯、包层、涂覆层、外套四部分。如图2-32所示。施工中，可以用光纤剥线钳将包层、涂覆层、外套三部分剥去，露出一定长度的纤芯。

图2-32　光纤的结构
2.4.2 单模光纤和多模光纤
1. 单模和多模
光学上把具有一定频率、一定的偏振状态和传播方向的光波称做光波的一种模式，也就是一种传输路径。当光纤芯的几何尺寸（主要是纤芯直径）远远大于传播光波波长时光波在光纤中可以有几十种乃至几百种传播模式。只允许传输一个模式光波的光纤称为单模光纤；允许同时传输多个模式光波的光纤称为多模光纤。图2-33是光波在单模光纤和多模光纤中的传输路径示意图。

图2-33 光波在单模光纤和多模光纤中的传输路径示意图
2. 单模光纤的特点
单模光纤的纤芯／包层直径是9／125μm或10／125μm。
单模光纤普遍采用激光器光源，激光直接照射进微小的纤芯并通过光纤传播到接收机。综合布线系统光纤信道采用标称波长为1310nm和1550nm的单模光纤。单模光纤具有极大的传输带宽，信号衰减较小，适用于大容量和主干长距离（几十千米内）传输。
3. 单模光纤标准
单模光纤的国际标准有：ITU-T G.652、G.653、G.654、G.655等。
G.652类是常规单模光纤，可用于2.5Gb/s以下的光信号传输，在我国占90%以上的市场。G.653、G.654和 G.655光纤在国内很少使用。
G.652类目前分为G.652A、G.652B、G.652C和G.652D四个子类,IEC和GB/T把G.652C命名为B1.3外，其余的则命名为B1.1。
2014年11月，我国超高速超大容量超长距离光传输基础研究又创新纪录，首次实现一根普通单模光纤在传输总容量达100.23Tb/s时传输距离突破80千米。
3. 多模光纤的特点
多模光纤纤芯／包层直径是50／125μm或62.5μm/125μm。
多模光纤普遍采用价格低廉的发光二极管（LED）作为光源。综合布线系统光纤信道采用标称波长为850nm和1300nm的多模光纤。
多模光纤传输的距离相对比较近，一般在几千米内。多模光纤主要用于园区局域网。
2002年9月，ISO/IEC 11801正式颁布了新的多模光纤标准等级，将多模光纤重新分为OM1、OM2和OM3 3类，其中，OM1指目前传统62.5μm多模光纤，OM2指目前传统50μm多模光纤，OM3是新增的50μm万兆多模光纤。
新一代多模光纤使用激光器做光源，其传输带宽应得到大幅度提高。在10Gbit／s下，50μm芯径新一代多模光纤可传输600米。
2.5光缆
2.5.1光缆的构成
实际光纤通信中，人们使用光缆。光缆是用一定数量的光纤芯按照一定方式制作而成的。在光缆生产中，根据需要置入加强构件（金属的或非金属的），防止光纤因受拉力、压力产生形变，影响传输性能；置入填充物（膏、剂），防潮、阻水；采用阻燃、环保或耐高温的包覆材料做外护层。图2-33所示的是室内光缆。图2-34所示的室外光缆。

4芯室内多模光缆
室内单模光缆
室内铠装

室内多模多芯万兆光缆
室内千兆光缆
室内单芯皮线光缆
图2-33室内光缆

中心束管式光缆 GYXTW
架空光缆 GYTS
直埋铠装光缆 GYTY53

“8”字形自承重光缆
松套层绞式光缆（防雷）
ADSS光缆
图2-35 室外光缆
2.5.2 光缆的分类与识别
1. 光缆分类
光缆通常按光缆结构、用途和敷设方式等分类。
（1）按光缆结构分类有：束管式光缆，层绞式光缆，铠装光缆等。
（2）按光缆用途分类有：室外通信光缆，室内光缆等。
（3）按光缆敷设方式分类有：自承重架空光缆，管道光缆，地埋光缆等。
2．光缆识别
光缆外护套上每隔一米印有厂商、生产年份、米数、规格等信息。如图2-36所示的光缆上印有的型号信息GYXTW-12B1表示的是：该光缆是通信用室外光缆（GY）、采用金属中心加强件、中心束管式填充式结构（X）、油膏填充式（T）、聚氯乙烯护套、外护层是夹带钢丝的钢带-聚乙烯粘结护层（W），内有12根B1（G652类）单模光纤。

图2-36 光缆上的印刷信息
2.6 光电转换设备
在传统的以太网中起连接作用的介质主要是对绞电缆。对绞电缆传输距离限制在100米以内，如此短的传输距离制约了网络的范围。光电转换器是一种将短距离的对绞电缆电信号和长距离的光纤信号进行互换的以太网传输媒体转换设。
2.6.1 光纤收发器
光纤收发器是常用的光电转换器。按照传输距离多模为2 km以内，单模有25km、40km等。光纤收发器种类比较多，按连接光纤芯数量分为单芯光纤收发器和双芯光纤收发器；按光纤接口类型可分为ST头、SC头等；按照波长分为850nm 、1300nm、1310nm、1550nm；根据产品外形及安装形式可分为桌面型和机架型；按照工作电源可分为交流、直流等多种类型。图2-37 所示的是双芯多模光纤收发器。图2-38 所示的是单芯单模光纤收发器。

图2-37 双芯光纤收发器

图2-38 单芯单模1000M光纤收发器
2.6.2 光纤收发器机架
光纤收发器机架是把多台光纤收发器安装在一个机架内，可以进行多路光纤传输转换为铜缆传输。图2-37 所示的是2U 16槽光纤收发器机架。

图2-37 光纤收发器机架
双纤收发器有TX口（发射口）与RX口（接收口），两个口都是发射一样的波长1310nm，接收也都是1310nm，所以接线时采用平行的两根光纤交叉连接。
单纤收发器只有一个口，既要实现发射功能又要实现接收功能，它使用的波分复用技术，将两束不同波长的光信号在一根光纤传输，从而实现的发送与接收。一般它们使用的波长是1310nm和1550nm。
当前的光纤入户的EPON和GPON 技术就是单芯技术的应用，一般使用1:32的分光器。
2.7 光纤连接器件
要建成一条光纤通信链路，除了光缆以外，还需要各种光纤连接器件。在网络综合布线工程中，光纤的连接主要在设备间、电信间完成。光纤通信链路的连接主要使用光纤配线架和光纤连接器来实现。
2.7.1 光纤配线架
光纤配线架主要是用于主干多芯光缆的分芯端接，以便于通过光纤连接器连接到光通信设备。
1．光纤配线架的外观
光纤配线架具有多种规格，可按用户需求提供不同容量。图2-38所示的是ST和SC接口的光纤配线架的外观及结构。图2-39所示的是光纤配线架外接设备缆线。

图2-38 不同接口的光纤配线架的外观及结构

图2-39 光纤配线架外接设备缆线
2. 光纤配线架的结构
光纤配线架由盒体、尾纤、接口适配器构成。可划分为配线单元、熔接单元、光缆固定开剥保护单元、存储单元及连接器件五个单元。
多芯光缆在光纤配线架中进行固定、分纤缓冲、与尾纤熔接，实现光通信的分配、组合、调度等功能。
光纤配线架有以下的产品特征：
· 提供光缆与配线尾纤的保护性连接；
· 使光缆金属构件与光缆端壳体绝缘，并能方便地引出接地；
· 提供光缆终端的安放和余端光纤存储的空间，方便安装操作；
· 具有足够的抗冲击强度的盒体固定，方便不同使用场合的安装；
· 可选择挂墙安装或直接放置于槽道等多种安装方式。
3. 光缆终端盒
光缆终端盒是电信光通信中常用设备。光缆终端盒与光纤配线架有相同的产品特征。多芯光缆在光缆终端盒中分芯端接后，再与光通信设备连接。图2-40所示的是光缆终端盒及结构。图2-41是24芯室内光缆终端盒接续示意图。

图2-40 光缆终端盒及结构

图2-41 24芯室内光缆终端盒接续示意图
2.7.2 光纤接续盒
在安装任何光纤系统时，都必须考虑以低损耗的方法把光纤或光缆相互连接起来，以实现光链路的接续。光纤链路的接续，可以分为永久性的和活动性的两种。永久性的接续，大多采用熔接法或固定连接器来实现；活动性的接续，一般采用光纤连接器来实现。
两根长距离室外光缆的接续就是在光纤接续盒里固定、熔接。图2-42所示的是光缆接续盒。

图2-42 光缆接续盒
2.7.3光纤适配器
光纤适配器又称为光纤耦合器，是光纤活动连接器实现对接的部件，如图2-43所示。光纤适配器固定在光纤配线架(ODF)、光纤通信设备、光纤仪器等设备的面板上。

图2-43 不同接口的光纤适配器
光纤适配器有FC、SC、ST、LC等多种类型接口；FC型适配器采用金属螺纹连接结构；SC、MU、LC型适配器采用插拔式锁紧结构。
光纤适配器带有卡接式防尘盖，可以防尘和防止有害的光辐射。
光纤适配器外部是用金属材料或聚合材料制成的底座，内部有一个加固型磷青铜对准套管或精密氧化锆陶瓷对准套管，或经济型聚合材料对准套管，如图2-44所示。

图2-44 光纤适配器（左图底座、磷青铜或氧化锆陶瓷对准套筒；右图外观、防尘罩）
光纤连接器的陶瓷插芯就是插入适配器内部的开口磷青铜或氧化锆陶瓷对准套管连接起来的，通过对准套管能使光纤连接器对准精度高，以保证光纤跳线之间的最高连接性能。
通信设备的光纤接口实际上就是光纤适配器，如图2-45所示的是交换机的光纤接口。

图2-45 交换机的光纤接口
2.7.4 光纤连接器
光纤连接器是光纤和光纤适配器连接的器件。光纤连接器广泛应用在光纤传输线路、光纤配线架和光纤测试仪器、仪表中，是光纤传输中使用数量最多的光无源器件，在一定程度上，它直接影响光传输系统的可靠性和各项性能。
1. 光纤连接器的结构
图2-46所示的是光纤连接器的结构。陶瓷插芯是光纤连接器的核心部件，它是一种高精度特种陶瓷元件。如图2-47所示的是陶瓷插芯及其在连接器的作用。

2-46 光纤连接器结构

图2-47陶瓷插芯及其在连接器的作用
2.光纤连接器类型
光纤连接器应用广泛，品种繁多。按接入光纤芯数划分有单芯和双芯（如MT-RJ）光纤连接器。按接口类型分类有FC、SC、ST、LC等多种形式，如图2-48所示。

图2-48 光纤连接器
2.7.5 光纤跳线、尾纤
1.光纤跳线
光纤跳线是两端带有光纤连接器的光纤软线。光纤跳线主要用于光纤配线架到交换设备或光纤信息插座到计算机的连接。图2-49所示的是光纤跳线。

SC-SC光纤跳线 SC－ST光纤跳线 SC-LC光纤跳线 FC－FC光纤跳线
图2-49 常用光纤跳线
光纤跳线有单芯和双芯之分、多模和单模之分。根据需要，光纤跳线两端的连接器可以是同类型的也可以是不同类型的，其长度一般在5m以内。
单模光纤跳线一般是黄色，连接器和保护套为蓝色，传输距离较长。
多模光纤跳线一般是橙色，连接器和保护套为黑色，传输距离较短。
光纤跳线不使用时，要用保护套罩上连接器。
2.光纤尾纤
尾纤只有一端有连接器，而另一端是光缆纤芯断头，图2-50所示的是尾纤。尾纤常用于光纤配线架和光纤终端盒内，通过熔接与其他光缆纤芯相连。
单模尾纤外观为黄色，多模尾纤外观为橙色。布线时应注意尾纤纤芯与熔接光纤芯为同一种类型。

图2-50尾纤
2.7.6 光纤机械冷接子
光纤机械冷接子（俗称光纤冷接子）是两根尾纤对接时使用的连接器，如图2-51所示的是用于皮线光缆对接光纤冷接子。它内部的主要部件就是一个精密的v型槽，在两根尾纤剥纤之后利用冷接子来实现两根尾纤的对接。操作起来更简单快速，比用熔接机熔接省时间。

图2-51 光纤冷接子
图2-52给出了使用光纤机械冷接子接续光缆的操作步骤。

图2-52使用光纤冷接子接续光缆的步骤
4.光纤面板
光纤到桌面时，需要在工作区安装光纤信息插座，光纤信息插座是一个带有光纤适配器的光纤面板。光缆接至底盒后，将光缆与一条尾纤熔接，尾纤的连接器插入光纤面板上的光纤适配器的里端，光纤适配器的另一端接入与计算机连接的光纤跳线。图2-53所示的是光纤面板外观及内部结构图。

图2-53 光纤面板外观及内部结构图
光纤面板对适配器接口配有防尘罩或防尘滑门用以保护模块、遮蔽灰尘和污物进入。

第4章 实训
4.1 实训1 ：参观校园综合布线系统
1. 实训目的
（1）了解校园网络结构