網絡同軸電纜同軸電纜(COAXIAL CABLE)內外由相互絕緣的同軸心導體構成的電纜:內導體為銅線,外導體為銅管或網。電磁場封閉在內外導體之間,故輻射損耗小,受外界干 擾影響小。常用于傳送多路電話和電視。
同軸電纜的得名與它的結構相關。同軸電纜也是局域網中最常見的傳輸介質之一。它用來傳遞信息的一對導體是按照一層圓筒式的外導體套在內導體(一根細芯)外面,兩個導體間用絕緣材料互相隔離的結構制選的,外層導體和中心軸芯線的圓心在同一個軸心上,所以叫做同軸電纜,同軸電纜之所以設計成這樣,也是為了防止外部電磁波干擾異常信號的傳遞。
同軸電纜根據其直徑大小可以分為:粗同軸電纜與細同軸電纜。粗纜適用于比較大型的局部網絡,它的標準距離長,可靠性高,由于安裝時不需要切斷電纜,因此可以根據需要靈活調整計算機的入網位置,但粗纜網絡必須安裝收發(fā)器電纜,安裝難度大,所以總體造價高。相反,細纜安裝則比較簡單,造價低,但由于安裝過程要切斷電纜,兩頭須裝上基本網絡連接頭(BNC),然后接在T型連接器兩端,所以當接頭多時容易產生不良的隱患,這是目前運行中的以太網所發(fā)生的最常見故障之一。
無論是粗纜還是細纜均為總線拓撲結構,即一根纜上接多部機器,這種拓撲適用于機器密集的環(huán)境,但是當一觸點發(fā)生故障時,故障會串聯影響到整根纜上的所有機器。故障的診斷和修復都很麻煩,因此,將逐步被非屏蔽雙絞線或光纜取代。
同軸電纜的優(yōu)點是可以在相對長的無中繼器的線路上支持高帶寬通信,而其缺點也是顯而易見的:一是體積大,細纜的直徑就有3/8英寸粗,要占用電纜管道的大量空間;二是不能承受纏結、壓力和嚴重的彎曲,這些都會損壞電纜結構,阻止信號的傳輸;最后就是成本高,而所有這些缺點正是雙絞線能克服的,因此在現在的局域網環(huán)境中,基本已被基于雙絞線的以太網物理層規(guī)范所取代。
分為細纜RG-58 和粗纜RG-11 兩種。
細纜的直徑為0.26厘米,最大傳輸距離185米,使用時與50Ω終端電阻如圖5 、T型連接器(如圖6)、BNC接頭與網卡相連,線材價格和連接頭成本都比較便宜,而且不需要購置集線器等設備,十分適合架設終端設備較為集中的小型以太網絡。纜線總長不要超過185米,否則信號將嚴重衰減。細纜的阻抗是50Ω。
粗纜(RG-11)的直徑為1.27厘米,最大傳輸距離達到500米。由于直徑相當粗,因此它的彈性較差,不適合在室內狹窄的環(huán)境內架設,而且RG-11連接頭的制作方式也相對要復雜許多,并不能直接與電腦連接,它需要通過一個轉接器轉成AUI接頭,然后再接到電腦上。由于粗纜的強度較強,最大傳輸距離也比細纜長,因此粗纜的主要用途是扮演網絡主干的角色,用來連接數個由細纜所結成的網絡。粗纜的阻抗是75Ω。
視頻同軸電纜英文簡稱SYV,常有的有75-7,75-5,75-3,75-1等型號,特性阻抗都是75歐姆,以適應不同的傳輸距離。是以非對稱基帶方式傳輸視頻信號的主要介質。
主要應用范圍如:設備的支架連線,閉路電視(CCTV),共用天線系統(tǒng)(MATV) 以及彩色或單色射頻監(jiān)視器的轉送。這些應用不需要選擇有特別嚴格電氣公差的精密視頻同軸電纜。視頻同軸電纜的特征電阻是75 歐姆,這個值不是隨意選的。物理學證明了視頻信號最優(yōu)化的衰減特性發(fā)生在77 歐姆。在低功率應用中,材料及設計決定了電纜的最優(yōu)阻抗為75 歐姆。
標準視頻同軸電纜既有實心導體也有多股導體的設計。建議在一些電纜要彎曲的應用中使用多股導體設計,如CCTV 攝像機與托盤和支架裝置的內部連接,或者是遠程攝像機的傳送電纜。
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一、概述
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1、基帶同軸電纜
同軸電纜以硬銅線為芯,外包一層絕緣材料。這層絕緣材料用密織的網狀導體環(huán)繞,網外又覆蓋一層保護性材料。有兩種廣泛使用的同軸電纜。一種是50歐姆電纜,用于數字傳輸,由于多用于基帶傳輸,也叫基帶同軸電纜;另一種是75歐姆電纜,用于模擬傳輸,即寬帶同軸電纜。這種區(qū)別是由歷史原因造成的,而不是由于技術原因或生產廠家。
同軸電纜的這種結構,使它具有高帶寬和極好的噪聲抑制特性。同軸電纜的帶寬取決于電纜長度。1km的電纜可以達到1Gb/s~2Gb/s的數據傳輸速率。還可以使用更長的電纜,但是傳輸率要降低或使用中間放大器。目前,同軸電纜大量被光纖取代,但仍廣泛應用于有線電視和某些局域網。
2、寬帶同軸電纜
使用有限電視電纜進行模擬信號傳輸的同軸電纜系統(tǒng)被稱為寬帶同軸電纜!皩拵А边@個詞來源于電話業(yè),指比4kHz寬的頻帶。然而在計算機網絡中,“寬帶電纜”卻指任何使用模擬信號進行傳輸的電纜網。
由于寬帶網使用標準的有線電視技術,可使用的頻帶高達300MHz(常常到450MHz);由于使用模擬信號,需要在接口處安放一個電子設備,用以把進入網絡的比特流轉換為模擬信號,并把網絡輸出的信號再轉換成比特流。
寬帶系統(tǒng)又分為多個信道,電視廣播通常占用6MHz信道。每個信道可用于模擬電視、CD質量聲音(1.4Mb/s)或3Mb/s的數字比特流。電視和數據可在一條電纜上混合傳輸。
寬帶系統(tǒng)和基帶系統(tǒng)的一個主要區(qū)別是:寬帶系統(tǒng)由于覆蓋的區(qū)域廣,因此,需要模擬放大器周期性地加強信號。這些放大器僅能單向傳輸信號,因此,如果計算機間有放大器,則報文分組就不能在計算機間逆向傳輸。為了解決這個問題,人們已經開發(fā)了兩種類型的寬帶系統(tǒng):雙纜系統(tǒng)和單纜系統(tǒng)。
1)雙纜系統(tǒng)
雙纜系統(tǒng)有兩條并排鋪設的完全相同的電纜。為了傳輸數據,計算機通過電纜1將數據傳輸到電纜數根部的設備,即頂端器(head-end),隨后頂端器通過電纜2將信號沿電纜數往下傳輸。所有的計算機都通過電纜1發(fā)送,通過電纜2接收。
2)單纜系統(tǒng)
另一種方案是在每根電纜上為內、外通信分配不同的頻段。低頻段用于計算機到頂端器的通信,頂端器收到的信號移到高頻段,向計算機廣播。在子分段(subsplit)系統(tǒng)中,5MHz~30MHz頻段用于內向通信,40MHz~300MHz頻段用于外向通信。在中分(midsplit)系統(tǒng)中,內向頻段是5MHz~116MHz,而外向頻段為168MHz~300MHz。這一選擇是由歷史的原因造成的。
3)寬帶系統(tǒng)有很多種使用方式。在一對計算機間可以分配專用的永久性信道;另一些計算機可以通過控制信道,申請建立一個臨時信道,然后切換到申請到的信道頻率;還可以讓所有的計算機共用一條或一組信道。從技術上講,寬帶電纜在發(fā)送數字數據上比基帶(即單一信道)電纜差,但它的優(yōu)點是已被廣泛安裝。
3、同軸電纜網絡
同軸電纜網絡一般可分為三類:
1.主干網。主干線路在直徑和衰減方面與其他線路不同,前者通常由有防護層的電纜構成。
2.次主干網。次主干電纜的直徑比主干電纜小。當在不同建筑物的層次上使用次主干電纜時,要采用高增益的分布式放大器,并要考慮電纜與用戶出口的接口。
3.線纜。
同軸電纜不可絞接,各部分是通過低損耗的連接器連接的。連結器在物理性能上與電纜相匹配。中間接頭和耦合器用線管包住,以防不慎接地。若希望電纜埋在光照射不到的地方,那么最好把電纜埋在冰點以下的地層里。如果不想把電纜埋在地下,則最好采用電桿來架設。同軸電纜每隔100米設一個標記,以便于維修。必要時每隔20米要對電纜進行支撐。在建筑物內部安裝時,要考慮便于維修和擴展,在必要的地方還需提供管道,保護電纜。
同軸電纜一般安裝在設備與設備之間。在每一個用戶位置上都裝備有一個連接器,為用戶提供接口。接口的安裝方法如下:
(1)細纜 將細纜切斷,兩頭裝上BNC頭,然后接在T型連接器兩端。
。2)粗纜 粗纜一般采用一種類似夾板的Tap裝置進行安裝,它利用Tap上的引導針穿透電纜的絕緣層,直接與導體相連。電纜兩端頭設有終端器,以削弱信號的反射作用。
二、參數指標
1、主要電氣參數
(1)同軸電纜的特性阻抗 同軸電纜的平均特性阻抗為50±2Ω,沿單根同軸電纜的阻抗的周期性變化為正弦波,中心平均值±3Ω,其長度小于2米。
。2)同軸電纜的衰減 一般指500米長的電纜段的衰減值。當用10MHz的正弦波進行測量時,它的值不超過8.5db(17db/公里);而用5MHz的正弦波進行測量時,它的值不超過6.0db(12db/公里)。
。3)同軸電纜的傳播速度 需要的最低傳播速度為0.77C(C為光速)。
。4)同軸電纜直流回路電阻 電纜的中心導體的電阻與屏蔽層的電阻之和不超過10毫歐/米(在20℃下測量)。
2、同軸電纜的物理參數
同軸電纜是由中心導體、絕緣材料層、網狀織物構成的屏蔽層以及外部隔離材料層組成.
同軸電纜具有足夠的可柔性,能支持254mm(10英寸)的彎曲半徑。中心導體是直徑為2.17mm±0.013mm的實芯銅線。絕緣材料必須滿足同軸電纜電氣參數。屏蔽層是由滿足傳輸阻抗和ECM規(guī)范說明的金屬帶或薄片組成,屏蔽層的內徑為6.15mm,外徑為8.28mm。外部隔離材料一般選用聚氯乙烯(如PVC)或類似材料。
3、對電纜進行測試的主要參數
。1)導體或屏蔽層的開路情況。
(2)導體和屏蔽層之間的短路情況。
(3)導體接地情況。
(4)在各屏蔽接頭之間的短路情況。
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三、規(guī)格型號
同軸電纜按用途可分為兩種基本類型:基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜。目前基帶常用的電纜,其屏蔽線是用銅做成的網狀的,特征阻抗為50(如RG-8、RG-58等);寬帶同軸電纜常用的電纜的屏蔽層通常是用鋁沖壓成的,特征阻抗為75(如RG-59等)。
按同軸電纜的直徑大小分為:粗同軸電纜與細同軸電纜。粗纜適用于比較大型的局部網絡,它的標準距離長、可靠性高。由于安裝時不需要切斷電纜,因此可以根據需要靈活調整計算機的入網位置。但粗纜網絡必須安裝收發(fā)器和收發(fā)器電纜,安裝難度大,所以總體造價高。相反,細纜安裝則比較簡單,造價低,但由于安裝過程要切斷電纜,兩頭須裝上基本網絡連接頭(BNC),然后接在T型連接器兩端,所以當接頭多時容易產生接觸不良的隱患,這是目前運行中的以太網所發(fā)生的最常見故障之一。
為了保持同軸電纜的正確電氣特性,電纜屏蔽層必須接地。同時兩頭要有終端器來削弱信號反射作用。
無論是粗纜還是細纜均為總線拓撲結構,即一根纜上接多部機器,這種拓撲適用于機器密集的環(huán)境。但是當一觸點發(fā)生故障時,故障會串聯影響到整根纜上的所有機器,故障的診斷和修復都很麻煩,因此,將逐步被非屏蔽雙絞線或光纜取代。
最常用的同軸電纜有下列幾種:
·RG-8或RG-11
50Ω
·RG-58
50Ω
·RG-59
75Ω
·RG-62
93Ω
計算機網絡一般選用RG-8以太網粗纜和RG-58以太網細纜。RG-59 用于電視系統(tǒng)。RG-62 用于ARCnet網絡和IBM3270網絡。
四、布線結構
在計算機網絡布線系統(tǒng)中,對同軸電纜的粗纜和細纜有三種不同的構造方式,即細纜結構、粗纜結構和粗/細纜混合結構。
1、細纜結構
1)硬件配置
(1)網絡接口適配器:網絡中每個結點需要一塊提供BNC接口的以太網卡、便協式適配器或PCMCIA卡。
。2)BNC-T型連接器:細纜Ethernet上的每個結點通過T型連接器與網絡進行連接,它水平方向的兩個插頭用于連接兩段細纜,與之垂直的插口與網絡接口適配器上的BNC連接器相連。
(3)電纜系統(tǒng):用于連接細纜以太網的電纜系統(tǒng)包括:
·細纜(RG-58 A/U):直徑為5毫米,特征阻抗為50歐姆的細同軸電纜。
·BNC連接器插頭:安裝在細纜段的兩端。
·BNC桶型連接器:用于連接兩段細纜。
·BNC 終端匹配器:BNC 50歐姆的終端匹配器安裝在干線段的兩端,用于防止電子信號的反射。干線段電纜兩端的終端匹配器必須有一個接地。
(4)中繼器:對于使用細纜的以太網,每個干線段的長度不能超過185米,可以用中繼器連接兩個干線段,以擴充主干電纜的長度。每個以太網中最多可以使用四個中繼器,連接五個干線段電纜。
2)技術參數
·最大的干線段長度:185米。
·最大網絡干線電纜長度:925米。
·每條干線段支持的最大結點數:30。
·BNC-T型連接器之間的最小距離:0.5米。
3)特點
·容易安裝。
·造價較低。
·網絡抗干擾能力強。
·網絡維護和擴展比較困難。
·電纜系統(tǒng)的斷點較多,影響網絡系統(tǒng)的可靠性。
2、粗纜結構
1)硬件配置
建立一個粗纜以太網需要一系列硬件設備,包括:
。1)網絡接口適配器:網絡中每個結點需要一塊提供AUI接口的以太網卡、便提式適配器或PCMCIA卡。
。2)收發(fā)器(Transceiver):粗纜以太網上的每個結點通過安裝在干線電纜上的外部收發(fā)器與網絡進行連接。在連接粗纜以太網時,用戶可以選擇任何一種標準的以太網(IEEE802.3)類型的外部收發(fā)器。
(3)收發(fā)器電纜:用于連接結點和外部收發(fā)器,通常稱為AUI電纜。
(4)電纜系統(tǒng):連接粗纜以太網的電纜系統(tǒng)包括:
·粗纜(RG-11 A/U):直徑為10毫米,特征阻抗為50歐姆的粗同軸電纜,每隔2.5米有一個標記。
·N-系列連接器插頭:安裝在粗纜段的兩端。
·N-系列桶型連接器:用于連接兩段粗纜。
·N-系列終端匹配器:N-系列50歐姆的終端匹配器安裝在干線電纜段的兩端,用于防止電子信號的反射。干線電纜段兩端的終端匹配器必須有一個接地。
。5)中繼器:對于使用粗纜的以太網,每個干線段的長度不超過500米,可以用中繼器連接兩個干線段,以擴充主干電纜的長度。每個以太網中最多可以使用四個中繼器,連接五段干線段電纜。
2)技術參數
·最大干線段長度:500米。
·最大網絡干線電纜長度:2500米。
·每條干線段支持的最大結點數:100。
·收發(fā)器之間最小距離:2.5米。
·收發(fā)器電纜的最大長度:50米。
3)特點
·具有較高的可靠性,網絡抗干擾能力強。
·具有較大的地理覆蓋范圍,最長距離可達2500米。
·網絡安裝、維護和擴展比較困難。
·造價高。
3、粗/細纜混合結構
1)硬件配置
在建立一個粗/細混合纜以太網時,除需要使用與粗纜以太網和細纜以太網相同的硬件外,還必須提供粗纜和細纜之間的連接硬件。連接硬件包括:
·N-系列插口到BNC插口連接器。
·N-系列插頭到BNC插口連接器。
2)技術參數
·最大的干線長度:大于185米,小于500米。
·最大網絡干線電纜長度:大于925米,小于2500米。
為了降低系統(tǒng)的造價,在保證一條混合干線段所能達到的最大長度的情況下,應盡可能使用細纜?梢杂孟旅娴墓接嬎阍谝粭l混合的干線段中能夠使用的細纜的最大長度t= ( 500 - L ) / 3.28,其中:L為要構造的干線段長度,t為可以使用的細纜最大長度。例如,若要構造一條400米的干線段,能夠使用的細纜的最大長度為:(500 - 400 ) / 3.28 = 30(米)。
3)特點
·造價合理。
·網絡抗干擾能力強。
·系統(tǒng)復雜。
·網絡維護和擴展比較困難。
·增加了電纜系統(tǒng)的斷點數,影響網絡的可靠性。
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