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关于有线传输的铜线媒介之电缆

浏览:1185  来源:通信人在线  日期:2021-10-17

我们知道,铜(Cu)线媒介(电缆)是通信有线传输系统中传输线路所使用的媒介之一。虽然它受到光纤(光缆)媒介的应用冲击,但目前仍然在用,如主要应用于接入网中或局内设备间连接等。铜线的传输特性有其独有的特点,因此,在作为传输线路媒介的应用中应满足其特性要求。

对于铜线,作为通信传输系统的物理媒介,是成缆后才能使用的,其成缆后我们称之为电缆(Electric Cables),此时的铜线称之为电缆的导体,具有传导信号电流的特定功能,成为电缆的核心功能部件,其它光能部件(绝缘、护套等)均为其服务。利用电缆可以构成通信传输线路及通信线路传输网,电缆线路传输网目前多应用于其中的接入网中。

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一、电缆的类型

对于通信传输用铜线电缆,依据电缆的结构可分为对绞(或称对称)电缆和同轴电缆。对绞电缆依据其传输频谱带宽的大小又可分为市内全塑电缆和数字电缆。所谓对绞电缆是指传输回路的a线和b线对绞,并将多条对绞线对集束(绞合)在一起用外护套包裹而形成的电缆。之所以对绞是为了减小串音的干扰,其绞距应满足电缆传输特性的要求。

1、市内全塑电缆

市内全塑电缆是应用最早的对绞线电缆。主要用于固定电话网络的市内网络之中,用在电话交换机(Z接口)与电话用户终端之间的话音信号(模拟信号)的传输,此时,它传输线路中所占用的频带较窄,为4000Hz以内(即300Hz~3400Hz的话音频带)。成缆的线对数一般较大(最大可达1600对)。

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2、数字电缆

数字电缆也称之为数字通信用对绞或星绞多芯对称电缆。主要用于综合布线系统中,它除了可以传输模拟的话音信号,更主要的是用于传输高速率的数字信号(包括文字、图像、视频等信号)的传输,此电缆依据其支撑的传输速率可分为多个等级(目前常用的有5类、6类等),其最高传输带宽可达GHz左右。成缆的线对数一般较小(通常25对)。

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3、同轴电缆

同轴电缆是为了提高电缆的传输带宽而设计的一种特殊结构的电缆,它实际上是将对绞电缆中的a线和b线中的b线作成圆管状,与a线构成同心。此时,a线和b线应称为内导体和外导体,其中内导体材料通常是采用的电工圆铜线,外导体可采用铜管或其它金属编织线。由于同轴电缆的传输带宽的提高,使得其用途较广,如可用于接入网中(包括综合布线系统、局域网、HFC网、室分系统等,此时电缆的特性阻抗一般为75Ω);也可用于局内通信设备间(包含DDF间)的高速数字基带信号的传输(此时电缆的特性阻抗一般为75Ω120Ω);也可用于无线通信设备的馈线系统(此时电缆的特性阻抗一般为50Ω)。

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二、铜线的要求

1、关于铜线

电缆的缆芯,即电缆的导体媒介通常使用铜材,这是因为金属铜的电阻率相对较低,其导电性能较好。下表2-1-1给出了几种常用金属线材的电阻率,以做比较。通信电缆用的铜线,多直接使用电工圆铜线;也有使用镀层(镀锡或镀银)铜线;还有少数场合下使用镀铜铝线材料的。对于电工圆铜线,从硬度上有软(TR)、硬(TY)和特硬(TYT)之分;从线径上分又有不同的线规之分。这些各种导线材料应符合我国的相关国家标准或行业标准的技术要求。

2-1-1:几种常用金属线材的电阻率

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另外,铜(Cu)属于有色重金属,也是一种无磁性的软金属,下表2-1-2给出了金属铜的相关物理特性,可知其适合于作为电缆的导体。

2-1-2:铜的物理特性

2、关于电缆的线规

所谓电缆的线规即电缆铜导线的线径规格。电缆铜线的线径越大其导电性能越强;信号的有效传输距离相对越远。但线径越大其电缆的制作成本和使用成本就越大。因此,根据通信电缆的初衷是传输话音信号(话音带宽为300Hz~3400Hz)的需求,常选用电缆的线径为0.4mm~0.9mm之间的相关规格。

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三、电缆的技术特性要求

1ITU-T的要求

对于电缆的特性,ITU-T的关于电缆的系列建议书中做出了规定。其中,G.611~G.614建议书对于对称电缆(包括模拟传输系统电缆和数字传输系统电缆)的特性做了规范;G.621G.622G.623建议对于同轴电缆线对的特性做了规范;G.631建议则对于海底电缆的特性作了规范等。

ITU-T上述关于电缆的特性要求中也包括有电缆的传输特性要求。电缆的传输性能要求是电缆的关键技术要求,这主要是由于电缆的结构特定所致。如对称电缆,除要关注衰减特性外,其串扰性能应重点关注;同轴电缆除要关注衰减常数外,还应关注其内导体的直流电阻(特性阻抗为75Ω电缆)或电压驻波比(特性阻抗为50Ω电缆)等性能。

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2、我国标准要求

我国标准(包括国家标准和通信行业标准)参照国际标准(IECITU-T等)对各类成品电缆的技术要求分别做出了详细的规定,包括其电缆的材料性能要求、传输性能要求、机械物理性能要求、环境性能要求等。

欲详细了解我国相关电缆技术要求的请进入市内全塑电缆数字电缆局用同轴电缆

四、电缆的组网应用

对于电缆的组网应用,重点是对绞电缆的组网应用,主要应用于接入网中,即利用电缆组成传输线路网实现用户所需的各类电信业务的接入。

1、市话网络

市话网络的初衷是为实现固定电话业务的接入而构成的传输网络。它是利用电缆作为固定电话交换机与用户电话终端间的传输线路。该网络由主干电缆构成的交接区和配线电缆构成的配线区及相应的交接/配线设备所组成。传输的是模拟话音信号,信号占用传输频带为4kHz以内。

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但随着通信技术和通信业务的发展,利用该市话网络可以实现更多业务的接入,包括数字业务的接入。如:通过调制解调器技术实现电报业务的接入;通过调制/解调/码型变换等技术实现窄带综合数字业务(N-ISDN)的接入;通过xDSL技术实现包括IP业务在内的高速数字业务的接入;等。具体释义详见下表4-1中。

4-1:利用市话网络实现相关业务接入的释义

欲详细了解上述相关技术的请进入调制解调器技术N-ISDN-BRA接入技术xDSL技术

2、综合布线系统网络

综合布线系统是专门为智能建筑、工业或住宅建筑群等提供包括话音、数据、文字、图像与视频等业务而构件的网络,同样属于接入网络。该网络中主要使用数字电缆(数字通信用对绞或星绞多芯对称电缆)构成传输线路。该网络是由建筑群主干布线子系统、建筑物主干布线子系统和水平布线子系统所组成。注意,目前网络中也引入了光纤媒介的光缆布线。

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由于由铜媒介的电缆网络的应用,受到电缆特有的传输特性的影响,使得电缆传输线路所承载的业务信号的传输速率受到了制约的(目前7A类数字电缆可承载的速率约为10Gbit/s,其占用的传输带宽为1000MHz)。而有线传输线路的另一种媒介光纤(光缆)对于信号的传输速率是没有限制的。因此对于有线通信传输线路,铜媒介的电缆线路和光纤媒介的光缆线路各自发挥着应有的业务信号传输的作用。

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附录
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