我們知道,銅(Cu)線媒介(電纜)是通信有線傳輸系統中傳輸線路所使用的媒介之一。雖然它受到光纖(光纜)媒介的應用沖擊,但目前仍然在用,如主要應用于接入網中或局內設備間連接等。銅線的傳輸特性有其獨有的特點,因此,在作為傳輸線路媒介的應用中應滿足其特性要求。
對于銅線,作為通信傳輸系統的物理媒介,是成纜后才能使用的,其成纜后我們稱之為電纜(Electric Cables),此時的銅線稱之為電纜的導體,具有傳導信號電流的特定功能,成為電纜的核心功能部件,其它光能部件(絕緣、護套等)均為其服務。利用電纜可以構成通信傳輸線路及通信線路傳輸網,電纜線路傳輸網目前多應用于其中的接入網中。
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一、電纜的類型
對于通信傳輸用銅線電纜,依據電纜的結構可分為對絞(或稱對稱)電纜和同軸電纜。對絞電纜依據其傳輸頻譜帶寬的大小又可分為市內全塑電纜和數字電纜。所謂對絞電纜是指傳輸回路的a線和b線對絞,并將多條對絞線對集束(絞合)在一起用外護套包裹而形成的電纜。之所以對絞是為了減小串音的干擾,其絞距應滿足電纜傳輸特性的要求。
1、市內全塑電纜
市內全塑電纜是應用最早的對絞線電纜。主要用于固定電話網絡的市內網絡之中,用在電話交換機(Z接口)與電話用戶終端之間的話音信號(模擬信號)的傳輸,此時,它傳輸線路中所占用的頻帶較窄,為4000Hz以內(即300Hz~3400Hz的話音頻帶)。成纜的線對數一般較大(最大可達1600對)。
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2、數字電纜
數字電纜也稱之為數字通信用對絞或星絞多芯對稱電纜。主要用于綜合布線系統中,它除了可以傳輸模擬的話音信號,更主要的是用于傳輸高速率的數字信號(包括文字、圖像、視頻等信號)的傳輸,此電纜依據其支撐的傳輸速率可分為多個等級(目前常用的有5類、6類等),其最高傳輸帶寬可達GHz左右。成纜的線對數一般較小(通常≤25對)。
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3、同軸電纜
同軸電纜是為了提高電纜的傳輸帶寬而設計的一種特殊結構的電纜,它實際上是將對絞電纜中的a線和b線中的b線作成圓管狀,與a線構成同心。此時,a線和b線應稱為內導體和外導體,其中內導體材料通常是采用的電工圓銅線,外導體可采用銅管或其它金屬編織線。由于同軸電纜的傳輸帶寬的提高,使得其用途較廣,如可用于接入網中(包括綜合布線系統、局域網、HFC網、室分系統等,此時電纜的特性阻抗一般為75Ω);也可用于局內通信設備間(包含DDF間)的高速數字基帶信號的傳輸(此時電纜的特性阻抗一般為75Ω或120Ω);也可用于無線通信設備的饋線系統(此時電纜的特性阻抗一般為50Ω)。
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二、銅線的要求
1、關于銅線
電纜的纜芯,即電纜的導體媒介通常使用銅材,這是因為金屬銅的電阻率相對較低,其導電性能較好。下表2-1-1給出了幾種常用金屬線材的電阻率,以做比較。通信電纜用的銅線,多直接使用電工圓銅線;也有使用鍍層(鍍錫或鍍銀)銅線;還有少數場合下使用鍍銅鋁線材料的。對于電工圓銅線,從硬度上有軟(TR)、硬(TY)和特硬(TYT)之分;從線徑上分又有不同的線規(guī)之分。這些各種導線材料應符合我國的相關國家標準或行業(yè)標準的技術要求。
表2-1-1:幾種常用金屬線材的電阻率
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另外,銅(Cu)屬于有色重金屬,也是一種無磁性的軟金屬,下表2-1-2給出了金屬銅的相關物理特性,可知其適合于作為電纜的導體。
表2-1-2:銅的物理特性
2、關于電纜的線規(guī)
所謂電纜的線規(guī)即電纜銅導線的線徑規(guī)格。電纜銅線的線徑越大其導電性能越強;信號的有效傳輸距離相對越遠。但線徑越大其電纜的制作成本和使用成本就越大。因此,根據通信電纜的初衷是傳輸話音信號(話音帶寬為300Hz~3400Hz)的需求,常選用電纜的線徑為0.4mm~0.9mm之間的相關規(guī)格。
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三、電纜的技術特性要求
1、ITU-T的要求
對于電纜的特性,在ITU-T的關于電纜的系列建議書中做出了規(guī)定。其中,G.611~G.614建議書對于對稱電纜(包括模擬傳輸系統電纜和數字傳輸系統電纜)的特性做了規(guī)范;G.621、G.622和G.623建議對于同軸電纜線對的特性做了規(guī)范;G.631建議則對于海底電纜的特性作了規(guī)范等。
ITU-T上述關于電纜的特性要求中也包括有電纜的傳輸特性要求。電纜的傳輸性能要求是電纜的關鍵技術要求,這主要是由于電纜的結構特定所致。如對稱電纜,除要關注衰減特性外,其串擾性能應重點關注;同軸電纜除要關注衰減常數外,還應關注其內導體的直流電阻(特性阻抗為75Ω電纜)或電壓駐波比(特性阻抗為50Ω電纜)等性能。
欲詳細了解電纜傳輸特性參數介紹的請進入:POTS傳輸;DSL傳輸
2、我國標準要求
我國標準(包括國家標準和通信行業(yè)標準)參照國際標準(IEC、ITU-T等)對各類成品電纜的技術要求分別做出了詳細的規(guī)定,包括其電纜的材料性能要求、傳輸性能要求、機械物理性能要求、環(huán)境性能要求等。
欲詳細了解我國相關電纜技術要求的請進入:市內全塑電纜;數字電纜;局用同軸電纜
四、電纜的組網應用
對于電纜的組網應用,重點是對絞電纜的組網應用,主要應用于接入網中,即利用電纜組成傳輸線路網實現用戶所需的各類電信業(yè)務的接入。
1、市話網絡
市話網絡的初衷是為實現固定電話業(yè)務的接入而構成的傳輸網絡。它是利用電纜作為固定電話交換機與用戶電話終端間的傳輸線路。該網絡由主干電纜構成的交接區(qū)和配線電纜構成的配線區(qū)及相應的交接/配線設備所組成。傳輸的是模擬話音信號,信號占用傳輸頻帶為4kHz以內。
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但隨著通信技術和通信業(yè)務的發(fā)展,利用該“市話網絡”可以實現更多業(yè)務的接入,包括數字業(yè)務的接入。如:通過調制解調器技術實現電報業(yè)務的接入;通過調制/解調/碼型變換等技術實現窄帶綜合數字業(yè)務(N-ISDN)的接入;通過xDSL技術實現包括IP業(yè)務在內的高速數字業(yè)務的接入;等。具體釋義詳見下表4-1中。
表4-1:利用“市話網絡”實現相關業(yè)務接入的釋義
欲詳細了解上述相關技術的請進入。調制解調器技術;N-ISDN-BRA接入技術;xDSL技術
2、綜合布線系統網絡
綜合布線系統是專門為智能建筑、工業(yè)或住宅建筑群等提供包括話音、數據、文字、圖像與視頻等業(yè)務而構件的網絡,同樣屬于接入網絡。該網絡中主要使用數字電纜(數字通信用對絞或星絞多芯對稱電纜)構成傳輸線路。該網絡是由建筑群主干布線子系統、建筑物主干布線子系統和水平布線子系統所組成。注意,目前網絡中也引入了光纖媒介的光纜布線。
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由于由銅媒介的電纜網絡的應用,受到電纜特有的傳輸特性的影響,使得電纜傳輸線路所承載的業(yè)務信號的傳輸速率受到了制約的(目前7A類數字電纜可承載的速率約為10Gbit/s,其占用的傳輸帶寬為1000MHz)。而有線傳輸線路的另一種媒介光纖(光纜)對于信號的傳輸速率是沒有限制的。因此對于有線通信傳輸線路,銅媒介的電纜線路和光纖媒介的光纜線路各自發(fā)揮著應有的業(yè)務信號傳輸的作用。