布线基础知识及实用案例分析(1)

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更新时间：2006-08-11 10:37
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阅读提示：本文详细介绍了布线的基础知识及实用案例分析。

第一部分光纤理论与光纤结构

一、光及其特性：

1.光是一种电磁波

可见光部分波长范围是：390~760nm(毫微米)。大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是：850，1300，1550三种。

2.光的折射，反射和全反射。

因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的（即不同的物质有不同的光折射率），相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。

二、光纤结构及种类：

1.光纤结构：

光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为50或62.5μm），中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm），最外是加强用的树脂涂层。

2.数值孔径：

入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同（AT&T??CORNING）。

3.光纤的种类：

A.按光在光纤中的传输模式可分为：单摸光纤和多模光纤。

多模光纤：中心玻璃芯较粗（50或62.5μm），可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。

单模光纤：中心玻璃芯较细（芯径一般为9或10μm），只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。

B.按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。

常规型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300nm。

色散位移型：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300nm和1550nm。

C.按折射率分布情况分：突变型和渐变型光纤。

突变型：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低，模间色散高。适用于短途低速通讯，如：工控。但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用突变型。

渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。

4.常用光纤规格：

单模：8/125μm，9/125μm，10/125μm

多模：50/125μm，欧洲标准
62.5/125μm，美国标准
工业，医疗和低速网络：100/140μm，200/230μm

塑料：98/1000μm，用于汽车控制

三、光纤制造与衰减：

1.光纤制造：

现在光纤制造方法主要有：管内CVD（化学汽相沉积）法，棒内CVD法，PCVD（等离子体化学汽相沉积）法和VAD（轴向汽相沉积）法。

2.光纤的衰减：

造成光纤衰减的主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。

本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。

弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗。

挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。

杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。

不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。

对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴（单模光纤同轴度要求小于0.8μm），端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。

四、光纤的优点：

1.光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。

2.无中继段长.几十到100多公里，铜线只有几百米。

3.不受电磁场和电磁辐射的影响。

4.重量轻，体积校例如：通2万1千话路的900对双绞线，其直径为3英寸，重量8吨/KM。而通讯量为其十倍的光缆，直径为0.5英寸，重量450P/KM。

5.光纤通讯不带电，使用安全可用于易燃，易暴场所。

6.使用环境温度范围宽。

7.化学腐蚀，使用寿命长。

第二部分光缆

一、光缆的制造：

光缆的制造过程一般分以下几个过程：

1.光纤的筛选：选择传输特性优良和张力合格的光纤。

2.光纤的染色：应用标准的全色谱来标识，要求高温不退色不迁移。

3.二次挤塑：选用高弹性模量，低线胀系数的塑料挤塑成一定尺寸的管子，将光纤纳入并填入防潮防水的凝胶，最后存放几天（不少于两天）。

4.光缆绞合：将数根挤塑好的光纤与加强单元绞合在一起。

5.挤光缆外护套：在绞合的光缆外加一层护套。

二、光缆的种类：

1.按敷设方式分有：自承重架空光缆，管道光缆，铠装地埋光缆和海底光缆。

2.按光缆结构分有：束管式光缆，层绞式光缆，紧抱式光缆，带式光缆，非金属光缆和可分支光缆。

3.按用途分有：长途通讯用光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆。

三、光缆的施工：

多年来，做光缆施工使得我们已有了一套成熟的方法和经验。

（一）光缆的户外施工：

较长距离的光缆敷设最重要的是选择一条合适的路径。这里不一定最短的路径就是最好的，还要注意土地的使用权，架设的或地埋的可能性等。

必须要有很完备的设计和施工图纸，以便施工和今后检查方便可靠。施工中要时时注意不要使光缆受到重压或被坚硬的物体扎伤。

光缆转弯时，其转弯半径要大于光缆自身直径的20倍。

1.户外架空光缆施工：

A.吊线托挂架空方式，这种方式简单便宜，我国应用最广泛，但挂钩加挂、整理较费时。

B.吊线缠绕式架空方式，这种方式较稳固，维护工作少。但需要专门的缠扎机。

C.自承重式架空方式，对线干要求高，施工、维护难度大，造价高，国内目前很少采用。

D.架空时，光缆引上线干处须加导引装置，并避免光缆拖地。光缆牵引时注意减小摩擦力。每个干上要余留一段用于伸缩的光缆。

E.要注意光缆中金属物体的可靠接地。特别是在山区、高电压电网区和多地区一般要每公里有3个接地点，甚至选用非金属光缆。

2.户外管道光缆施工：

A.施工前应核对管道占用情况，清洗、安放塑料子管，同时放入牵引线。

B.计算好布放长度，一定要有足够的预留长度。详见下表：

自然弯曲增加 长度（m/km）	人孔内拐弯 增加长度（m/孔）	接头重叠长度 （m/侧）	局内预留 长度（m）	注
5	0.5~1	8~10	15~20	其它余留安 设计预留

C.一次布放长度不要太长（一般2KM），布线时应从中间开始向两边牵引。

D.布缆牵引力一般不大于120kg，而且应牵引光缆的加强心部分，并作好光缆头部的防水加强处理。

E.光缆引入和引出处须加顺引装置，不可直接拖地。

F.管道光缆也要注意可靠接地。

3.直接地埋光缆的敷设：

A.直埋光缆沟深度要按标准进行挖掘，标准见下表：

B.不能挖沟的地方可以架空或钻孔预埋管道敷设。

C.沟底应保正平缓坚固，需要时可预填一部分沙子、水泥或支撑物。

D.敷设时可用人工或机械牵引，但要注意导向和润滑。

E.敷设完成后，应尽快回土覆盖并夯实。

4.建筑物内光缆的敷设：

A.垂直敷设时，应特别注意光缆的承重问题，一般每两层要将光缆固定一次。

B.光缆穿墙或穿楼层时，要加带护口的保护用塑料管，并且要用阻燃的填充物将管子填满。

C.在建筑物内也可以预先敷设一定量的塑料管道，待以后要敷射光缆时再用牵引或真空法布光缆。

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