有线传输介质

网络综合布线系统有线传输介质的技术发展与思考

艾慧德 覃友杰

（柳州铁道职业技术学院 广西柳州 545007）

【摘 要】文章首先从技术层面对双绞线、同轴电缆、光缆各自在传输特性等方面进行了分析，指出它们的优、缺点和应用范围，让读者对它们有个综合的比较。文中提出了这样一个观点：成本的因素制约了光缆成为网络综合布线系统传输媒介的主角，并用一个例子佐证了这个观点。最后，作者就当前布线业的现状，提出了应该采取“铜缆、光缆、无线并用”的结论，并进一步展望了布线业的发展趋势。

【关键词】综合布线系统;传输介质;光导纤维

【作者简介】艾慧德（1973－），男，广西融安人，柳州铁道职业技术学院助理实验师，主要从事网络通信研究。覃友杰（1973－），男，广西宾阳人，柳州铁道职业技术学院助理实验师，主要从事光纤通信研究。

【收稿日期】2009-9-3

【中图分类号】 TN915 [文章标识码] A

The Technology Development and Thinking of the Network Cabling System with the Wired Transmission Media Ai Huide Qin Youjie

(Liuzhou Railway Vocational Technical College, Liuzhou, Guangxi, 545007)

Abstract: This paper initially analyzes the transmission characteristics of the twisted pair, coaxial cable, optical cable and etc. from the technical aspects, points out their advantages and disadvantages as well as applied range so that the readers could have a comprehensive comparison of them. The article advances such a view: the fact of cost constrains the optic cable to be an important role in the network cabling system transmission media, and use an example in support of this view. Finally, facing the current situation of cabling industry the author proposes the concluding that "copper, fiber, wireless together with” should be taken, and further looks forward for the cabling industry trends.

Key Words: Cabling System; Transmission Media; Fiber Optic

引 言

传输介质是数据传输系统中发送装置与接收装置之间的物理媒体。分为有线通信介质（铜缆、光缆等）和无线通信介质（无线电、微波等）两类。有线传输介质主要有双绞线电缆、同轴电缆和光纤。

一、双绞线电缆

双绞线电缆（简称为双绞线）是综合布线系统中最常用的一种传输介质，可以传输模拟和数字信号，尤其在星型网络拓扑结构中，双绞线是必不可少的布线材料。双绞线电缆中封装着一对或一对以上的双绞线，为了降低信号的干扰程度，每一对双绞线一般由两根绝缘铜导线相互缠绕而成。双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两大类。其中，STP又分为三类和五类两种，而UTP分为三类、四类、五类、超五类四种（一类、二类已不被ANSI/EIA/TIA标准所承认），同时，六类和七类双绞线也会在不远的将来运用于计算机网络的布线系统。双绞线的最大传输距离一般为100m。屏蔽双绞线电缆的外面由一层金属材料包裹，以减小辐射，防止信息被窃听，同时具有较高的数据传输率（五类STP在100m内可达到155Mbps，而UTP只能达到100Mbps）。但屏蔽双绞线电缆的价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难，必须使用特殊的连接器，技术要求也比非屏蔽双绞线电缆高。与屏蔽双绞线相比，非屏蔽双绞线电缆外面只需一层绝缘胶皮，因而重量轻、易弯曲、易安装，组网灵活，非常适用于综合布线系统，所以在无特殊要求的计算机网络布线中，常使用非屏蔽双绞线电缆[1]。图1是六类双绞线电缆结构图。

二、 同轴电缆

曾经有一段时期，在网络领域应用最广泛的电缆就是同轴电缆。不过，后来很少使用同轴电缆了。同轴电缆安装维护不易，也比双绞线贵。同轴电缆的优点是，它所支持的带宽范围很大，对外来干扰不那么敏感。与双绞线相比，同轴电缆的抗干扰能力强，屏蔽性能好，所以常用于设备与设备之间的连接，或用于总线型网络拓扑结构中。根据直径的不同，同轴电缆又分为细同轴电缆和粗同轴电缆两种。细缆在连接处需要切断，在两端安装BNC连接头，BNC连接头与专用T型连接器相连。而粗缆连接时不需要切断，而采用一种类似于夹板的装置进行连接，夹板上的引针插入电缆，直接与导体相连。无论是粗缆还是细缆，在总线的两端都应安装相匹配的终端电阻，以削减信号的反弹。在粗缆组网时，每个接入点必须安装收发器和收发器电缆，安装难度较大，成本较高。相比之下，细缆安装简单，造价低。不过，因为细缆在安装时需切断电缆，在接头处容易产生接触不良的隐患，影响了网络的稳定性，也为故障的排除带来了困难[2]。

三、光缆

光纤即光导纤维，是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质，光缆由多条光纤组成。20世纪80年代初期，光缆开始进入网络布线，随即被大量使用。与铜缆（双绞线和同轴电缆）相比较，光缆适应了目前网络对长距离传输大容量信息的要求，在计算机网络中发挥着

十分重要的作用，成为传输介质中的佼佼者。

（一）光纤的传输特性

光纤通信系统是以光波为载频，光纤为传输介质的通信方式。光纤中当有光脉冲出现时表示为数字“1”，反之为数字“0”。光纤通信的主要组成部分有光发送机、光接收机和光纤，当进行长距离信息传输时还需要中继机。通信中，由光发送机产生光束，将表示数字代码的电信号转变成光信号，并将光信号导入光纤，光信号在光纤中传播，在另一端由光接收机负责接收光纤上传出的光信号，并进一步将其还原成为发送前的电信号。光纤系统使用两种不同类型的光源： 发光二极管（LED）和激光二极管，发光二极管是一种固态器件，电流通过时就发光。激光二极管也是一种固态器件，它根据激光器原理进行工作，即激励量子电子效应来产生一个窄带宽的超辐射光束。LED价格较低，工作在较大的温度范围内，并且有较长的工作周期。激光二极管的效率较高，而且可以保持很高的数据传输率。从整个通信过程来看，一条光纤是不能用于双向通信的，因此，目前计算机网络中一般使用两条以上的光纤来通信，若只有两条时，一条用来发送信息，另一条则用来接收信息。在实际应用中，光缆的两端都应安装有光纤收发器，光纤收发器集成了光发送机和光接收机的功能：既负责光的发送，也负责光的接收。目前，光纤的数据传输率可达几千兆比特每秒，传输距离达几十公里，上百公里。虽现在一条光纤线路上只能传输一个载波，随着技术进步，会出现实用的频分多路复用或时分多路复用[3]。图2是光缆结构图。

（二）光缆在计算机网络中的应用

因光缆的数据传输率可达几千兆比特每秒，无中继传输距离达几十至上百公里，所以在网络布线中得到了广泛应用。目前光缆主要用于集线器到服务器的连接以及集线器到集线器的连接，但随着光缆及其配件性能价格比不断趋于合理，在普通网络中光缆到桌面也将成为可能。网络布线中一般使用62.5μm/125μm（纤芯直径/包层直径）、50μm/125μm、100μm/140μm规格的多模光缆和8.3μm/125μm规格的单模光缆。在户外布线大于2km时为了扩大网络范围，可选用单模光缆。

四、综合布线系统所选用的介质

尽管光缆比铜缆具有固有的优越性，但我们仍在寻找铜缆和连接器制造商，努力地从铜缆中挤取极限速度。这里涉及的一个主要因素就是成本问题。目前安装的大多数网络布线是非屏蔽双绞线，其遵循的标准一般都是TIA/EIA和ISO公布的“超五类”标准。这些性能标准满足了目前尚处在初期阶段的超高速网络应用的需要。铜缆在传送“急件”时也并非一无是处，也不会因为带宽限制而被淘汰。数据速率并不是我们何时转向光缆的决定因素。距离限

制将成为一个重要问题。铜缆放射或接收辐射的问题对多数办公室影响不大。

（一） 铜缆和光缆的成本比较

我们以一个包括100台工作站的典型办公楼层为例，对安装一个4线对非屏蔽双绞线信道与安装一个多模光缆信道的成本进行比较。非屏蔽双绞线信道符合超五类布线标准，由线缆、接线板、工作站插座和信道两端的接插线构成。光缆信道由FDDI级多模光缆、接线板、工作站插座和两端的接插线构成。

1、 非屏蔽双绞线结构的成本

需安装下列设备：

（1） 从网络布线室到100个用户终端站的100条超五类非屏蔽双绞线数据电缆；

（2） RJ—45超五类接线板，把非屏蔽双绞线电缆端接到通信支架上；

（3） 水平电缆管理面板和垂直侧环，在通信支架中帮助支撑集线器和接线板之间的所有RJ—45接插线；

（4） 使用超五类单通道表面安装块端接每个插座；

（5） 包有乙烯绝缘体的电缆标签，贴在电缆两端，而机器打印的乙烯插座标签，贴在每个插座面板上；

（6） 2m长的接插线；

（7） 3m长的跨接线；

（8） 电缆托架和吊线支撑系统，为所有非屏蔽双绞线电缆提供支撑；

（9） 记录本，记录新机柜中的所有接插状况，并通过所有已安装插座的自动CAD功能，打印出已建的楼层规划图。

原材料成本40000元；劳动力成本10000元；总计50000元。

2、光缆到桌面（OFTD）结构的成本

需安装下列设备：

（1） 从通信局域网络布线室到100个用户终端站的100条2芯多模光缆；

（2） 多模SC光缆接线板，把电缆端接到通信支架上；

（3） 水平电缆管理面板和垂直侧环，帮助支撑所有双工接插线；

（4） 使用配有一个双工耦合器的光缆墙板端接每台桌面；

（5） 包有乙烯绝缘体的电缆标签，贴在电缆两端，而机器打印的乙烯插座标签，贴在每个插座面板上；

（6） 2m长的双工光缆SC接插线；

（7） 双工光缆用户／桌面SC跨接线；

（8） 电缆托架和吊线支撑系统，为所有光缆提供支撑；

（9） 记录本，记录新机柜中的所有接插情况，并通过所有已安装插座的自动CAD功能，打印出已建的楼层规划图。

原材料成本160000元，劳动力成本32000元，总计192000元。

可以看到，光缆到桌面的成本要远远高于非屏蔽双绞线成本。加上有源设备的成本，则成本差异会进一步提高！

（二）铜缆、光缆、无线并用

通过同时安装铜缆和光缆，用户可以花费更少的成本，获得更好的系统，从而实现了创新。对处在最远位置的少数工作站或装置，其距离可能超过100m的极限，那么安装商会直接为这些装置安装光缆信道，而不是单独建立一个配线间。光缆布线的造价可能比较高，但由于不必再安装一个配线间和有源硬件，因此可以节约大量的成本。无线设备也是一种值得

考虑的介质，因为它具有许多优于铜缆和光缆的优势每种介质在网络中都有相应的用途，为了提供性能价格比最高的布线设施，必须进行通盘考虑。从经验做法来看，铜缆是办公环境首选的介质，因为它的购买成本、安装成本和维护成本都最低。而在出现距离问题时，应考虑采用光缆；在出现接入问题时，则应考虑采用无线设备。我们再看一下在主干中同时采用铜缆和光缆的情况。目前，我们在主干中安装多模光缆。为了满足未来的带宽要求，某些承包商正在安装一对单模光缆，并把单模光缆隐藏起来或者没有端接。将来某一天需要更高带宽时，可以使用这些单模光缆。一次性增加的成本可以说微乎其微，但其带来的长期优势却非常明显[4]。

五、结 语

六类规范是非屏蔽双绞线的热门话题。TIA／EIA和ISO标准组织正在合作开发六类布线的性能和测试标准，但正式批准的规范还有很长的路要走。另一方面，光缆布线的成本正在明显下降。多模光缆和单模光缆都具有很高的性能水平。现在许多建筑物中都正在安装复合电缆。业内的一些开发工作正使光电装置的价格明显下降。同时采用非屏蔽双绞线和光缆可以实现更高的性能，但也存在许多问题，如延迟偏差、外部NEXT、非屏蔽双绞线电缆导线直径提高；紧凑型连接器、激光成本低、对单模光缆电缆的需求提高等。据业内预计，将来某一天人们将从非屏蔽双绞线转向光缆，但将来我们看到的光缆信道与目前的OFTD并不相同。未来的光缆信道将是采用单模单芯光缆的双向信道。单模单芯光缆信道使连接器和接线板的成本各降低了一半，接插线的成本也降低了一半，因为我们可以用单工接插线替代双工接插线。电缆成本下降，墙板成本下降。这种模型提供了一种成本低于当前五类非屏蔽双绞线的备选方案。使这种方案在成本上不可行的唯一限制因素是有源设备。把单芯光缆模型与新的紧凑型光缆连接器相结合，可以逐渐解决空间问题。我们期待这一天早点到来！

参考文献：

[1]仇佩亮.计算机网络技术[M]. 北京：人民邮电出版社，2006:36-75.

[2]张德树.网络综合布线与施工[M]. 北京：机械工业出版社，2006：87-128.

[3]侯鸣.消防信息通信机房综合布线之我见[J].中国科技信息，07,13，101-102.

[4]杨少全.浅谈智能建筑弱电设计方案与综合布线应用中存在的问题[J]．中国科技信息，07，20：148.

(责任编辑：杨 铭)