傳輸線路

傳輸線路是通信網中連結各節點的線路，其作用是節點之間數據傳輸的橋樑。通信網是由一定數量的節點（Node）和連線節點的傳輸線路(Link)組成，以實現兩個或多個規定點之間信息傳輸的通信體系。

傳輸線路包括通信電纜、光纖、光纜等。

中文名稱	傳輸線路
英文名稱	transmission line
定　　義	兩點間經加工製成的並以最小輻射量傳送電磁能量的傳輸媒體。
套用學科	通信科技（一級學科），通信原理與基本技術（二級學科）

基本介紹

• 中文名：傳輸線路
• 外文名：transmission line
• 別名：傳輸鏈路

歷史

1.通信線路簡史

1.1844年，在美國華盛頓與巴爾的摩之間建造的電報線路

2.1876年，電話問世

3.1941年，美國建成了第一條同軸電纜線路

4.1970年，用於通信的雷射器和光纖研製成功

5.1976年，美國在亞特蘭大用含有144根光纖的光纜建成了 第一條光纖通信實驗系統

6.1988年，第一條橫跨大西洋的海底通信光纜敷設成功。 成為歐美兩大洲之間的骨幹通信線路

2.我國通信線路的發展

1.19世紀70年代，電信傳入我國

2.1962年，在北京和石家莊之間開通了我國設計製造的60 路載波長途高頻對稱電纜

3.1976年，我國開通了自己設計製造的1800路京滬杭同軸電纜線路

4.1978年，我國研製成功通信光纜

通信電纜的結構、類型及特性

1 通信電纜的分類及用途

（1）根據敷設和運行條件可分為：架空電纜、直埋電纜、管道電纜及水底電纜等；

（2）根據傳輸頻譜可分為：低頻電纜（10KHz以下）和高頻電纜（12KHz以上）等。

（3）根據電纜芯線結構可分為：對稱電纜和不對稱電纜兩大類。對稱電纜指構成通信迴路的兩根導線的對地分布參數（主要指對地分布電容）相同的電纜，如對絞電纜；不對稱電纜是指構成通信迴路的兩根導線的對地分布參數不同，如同軸電纜。

（4）根據電纜的絕緣材料和絕緣結構分為：實心聚乙烯電纜、泡沫聚乙烯電纜、泡沫/實心皮聚乙烯絕緣電纜以及聚乙烯墊片絕緣電纜等。

（5）根據電纜護層的種類可以分為：塑套電纜、鋼絲鋼帶鎧裝電纜、組合護套電纜等。

2 全色譜全塑雙絞通信電纜的結構與類型

全色譜全塑雙絞通信電纜是現在本地網中廣泛使用的電纜，所謂“全塑”電纜是指：凡是電纜的芯線絕緣層、纜芯包帶層和護套均採用高分子聚合物——塑膠製成的電纜。全塑市話電纜屬於寬頻帶對稱電纜，現已廣泛用來傳送電話、電報和數據等業務電信號。

由於全塑電纜具有電氣特性優良、傳輸質量好、重量輕、運輸和施工方便、抗腐蝕、故障少、維護方便、造價低、經濟實用、效率高及使用壽命長等特點，使它得到了很快的發展和推廣，與之相配套的線路技術，如電纜的布放、接續，各種成端技術，新的線路網結構和配線制式，傳輸技術和維護測試技術等也得到了飛速的發展。

全色譜全塑雙絞通信電纜的結構

2.1. 芯線材料及線徑

由純電解銅製成，一般為軟銅線，標稱線徑有：0.32mm，0.4mm，0.5mm，0.6mm和0.8mm等5種。

2.2. 芯線的絕緣

（1）絕緣材料：高密度聚乙烯、聚丙烯或乙烯一丙烯共聚物等高分子聚合物塑膠，稱為聚烯烴塑膠。

（2）絕緣形式：全塑電纜的芯線絕緣形式分為實心絕緣、泡沫絕緣、泡沫/實心皮絕緣

2.3. 芯線的扭絞

絕緣好了以後的芯線大都採用對絞形式進行扭絞，即由a、b兩線構成一個線組。線組內絕緣芯線的顏色分為普通色譜和全色譜兩種。

（1）普通色譜：標誌線對為藍/白，普通線對為紅/白，這種電纜現在已使用不多，這裡不作介紹。

（2）全色譜：由十種顏色兩兩組合成25個組合，a線：白，紅，黑，黃，紫；b線：藍，桔，綠，棕，灰。

2.4. 全塑電纜的纜芯

（1）同心式纜芯：其結構方式是由線對構成的一系列同心圓，當層數較多時這種成纜方式多有不便，故只用於部分小對數（50對以下）的全塑電纜中。

（2）單位式纜芯：這是全塑電纜形成纜芯的主要方式。它主要由基本單位和超單位絞合而成。根據纜芯中芯線線對和單位扎帶顏色的不同，單位式纜芯也有普通色譜和全色譜之分。我們學習的重點是全色譜單位式纜芯。

2.5. 纜芯包帶層

2.6. 禁止護套和外護套

（1）禁止層

禁止層的主要作用是防止外界電磁場的干擾。全塑電纜的金屬禁止層介於塑膠護套與纜芯包帶之間，其結構有縱包和繞包兩種

a. 裸鋁帶；b．雙面塗塑鋁帶；c．銅帶（少用）；d．鋼包不鏽鋼帶；e．高強度硬性鋼帶；

f．裸鋁、裸鋼雙層金屬帶；g．雙面塗塑鋁、裸鋼雙層金屬帶。

（2）護套

全塑電纜的護套包在禁止層外面。材料是高分子聚合物塑膠，全塑電纜的護套主要有：單、雙層護套，綜合護套，粘接護套（層）和特殊護套（層）等。

a．單層護套b．雙層護套c．綜合護套d．粘接護套e．特殊護層

（3）外護層

全塑電纜的外護層由內襯層、鎧裝層和外被層三層構成。

a．內襯層b. 鎧裝層c．外被層

3 全色譜全塑雙絞通信電纜的類型、端別

3.1. 全塑電纜的類型

全塑電纜分為普通型和特殊型兩大類，而特殊型又包括填充型、自承式和室內電纜等。

3.2. 全塑市話電纜的規格

3.3. 全塑電纜的端別

同心式全塑電纜一般不分端別，100對以下的單位式全塑電纜也不分端別。100對以上單位式全塑電纜施工布放時要按規定區分A、B端並按要求布放。

4 同軸電纜及數據通信中的對絞電纜

4.1同軸電纜

典型的同軸電纜中心有一根單芯銅導線，銅導線外面是絕緣層，絕緣層的外面有一層導電金屬層，金屬層可以是密集型的，也可以是網狀形的。金屬層用來禁止電磁干擾和防止輻射。電纜的最外層又包了一層絕緣材料。

4.2數據通信中的對絞電纜

常用的雙絞電纜是由4對雙絞線按一定密度反時鐘互相扭絞在一起，其外部包裹金屬層或塑橡外皮而組成。銅導線的直徑為0.4mm—1mm。其扭絞方向為反時鐘，絞距為3.81cm—14cm，相鄰雙絞線的扭絞長度差約為1.27cm。雙絞線的纏繞密度和扭絞方向以及絕緣材料，直接影響它的特性阻抗、衰減和近端串擾。

4.2.1雙絞電纜的分類

雙絞電纜按其外部包纏的是金屬層還是塑橡外皮，可分為禁止雙絞電纜和非禁止雙絞電纜。它們即可以傳輸模擬信號，也可以傳輸數位訊號。如圖1—7所示。

（1）非禁止雙絞（UTP）電纜

非禁止雙絞電纜是由多對雙絞線外包纏一層塑橡護套構成。

（2）禁止雙絞電纜

禁止雙絞電纜與非禁止雙絞電纜一樣，芯線為銅雙絞線，護套層是塑橡皮。只不過在護套層內增加了金屬層。按增加的金屬禁止層數量和金屬禁止層繞包方式，又可分為金屬箔雙絞電纜（FTP），禁止金屬箔雙絞電纜（SFTP）和禁止雙絞電纜（STP）三種。

4.2.2常用雙絞電纜

常用雙絞電纜分100歐和150歐兩類。100歐電纜又分為3類、4類、5類及6類/E級幾種。150歐雙絞電纜，目前只有5類一種。

光纖的結構、類型及特性

1.光纖的定義

光纖：光導纖維的簡稱。

光纖通信：是以雷射為信號載體，以光導纖維為傳輸媒介的一種通信方式。

2.光纖通信的優點

傳輸頻頻寬、通信容量大；

傳輸損耗低、傳輸距離長；

不受電磁干擾、安全保密；

線徑細、重量輕、資源豐富（SiO2石英）；

不怕潮濕、耐腐蝕。

3.光纖的結構和分類

3.1．光纖的結構

普通光纖的典型結構是多層同軸圓柱體，自內向外為纖芯、包層和塗覆層（纖芯折射率n1>包層折射率n2。

3.2．光纖的分類

a.按光在光纖中的傳輸模式可分為：單模光纖和多模光纖

多模光纖：一般適用於低、中速和短、中距離傳輸。

單模光纖：一般用於高速、大容量、長距離傳輸。

b.按最佳傳輸頻率視窗分：常規型單模光纖和色散位移型單模光纖

c.按折射率分布情況分：突變型和漸變型光纖

4.光纖的光學特性

光纖的導光理論比較複雜，涉及電磁場理論、波動光學理論、甚至量子場論方面的知識，僅從基本的幾何光學的角度來看，光纖通信是套用了光的全反射原理。

光的全反射：

光線在同一種均勻介質中是直線傳播的，當到達兩種不同介質的分界面時，會發生反射與折射現象。

根據光的反射原理，入射角=反射角，根據折射定律： ,當 > （纖芯光密媒質折射率>包層光疏媒質折射率）,< ，當 =90°即 =1時，存在臨界角 = / ，當 ≥ / 時，將僅保留反射光線，即出現全反射現象。

4.1光在階躍型光纖中的傳播

4.2光梯度型光纖中的傳播

4.3光在單模光纖中的傳播

5.光纖的傳輸特性

主要傳輸特性參數指標：損耗和色散。光纖通信中光源發光器件為LD（半導體雷射器），為近紅外區雷射信號。G.652 A/B標準光纖傳輸特性曲線如圖1-15所示（C/D為無“水峰”光纖）。

由圖1-15標準光纖傳輸特性曲線我們可以看到，標準光纖在部分波長區域具較小的損耗和色散，這就定義了通常我們所說的光纖通信的3個工作視窗，即850nm/1310nm/1550nm視窗，在1310nm位置色散最小（損耗並不小，約為0.34dB /Km），1550nm位置損耗最小（0.25dB /Km），故1310視窗又俗稱零色散視窗，1550視窗又俗稱零損耗視窗。目前我們光纜網路中通常用的就是該類G.652標準光纖。

5.1 損耗

光信號經光纖進行傳輸後，光信號的強度變弱，或者說光脈衝的脈幅發生降低畸變，從而影響光纖傳輸的距離。

5.2色散

當一個光脈衝從光纖輸入，經過一段長度的光纖傳輸之後，其輸出端的光脈衝會變寬，甚至有了明顯的失真。可以理解為光信號的不同模式或頻率分量在經光纖傳輸過程中產生了時延，接收端光脈衝信號出現了展寬，從而影響光纖傳輸的距離和頻寬（容量）。

需要指出的是，在大容量、高速率、長距離的長途光纜傳輸中，特別是集成光學、光纖放大器以及超高頻寬的G655光纖的廣泛套用，光纖的非線性效應和偏振模色散（PMD）影響將越來越成為制約長距離傳輸的重要因素。

光纜的結構、類型及特性

光纜一般由纜芯、護層、加強構件等部分組成。

1.光纜的種類

光纜一般由纜芯和護套兩部分組成，有時在護套外面加有鎧裝。

1.1 纜芯

纜芯通常包括被覆光纖（或稱芯線）和加強件兩部分。被覆光纖是光纜的核心，決定著光纜的傳輸特性。加強件起著承受光纜拉力的作用，通常處在纜芯中心，有時配置在護套中。加強件通常用楊氏模量大的鋼絲或非金屬材料例如芳綸纖維（Kevlar）做成。

光纜類型多種多樣，根據纜芯結構的特點，光纜可分為以下四種基本型式。

1.1.1層絞式

把松套光纖繞在中心加強件周圍絞合而構成。這種結構的纜芯製造設備簡單，工藝相當成熟，得到廣泛套用。採用松套光纖的纜芯可以增強抗拉強度，改善溫度特性。

1.1.2骨架式

把緊套光纜或一次被覆光纖放入中心加強件周圍的螺旋形塑膠骨架凹槽內而構成。這種結構的纜芯抗側壓力性能好，有利於對光纖的保護。

1.1.3中心束管式

把一次被覆光纖或光纖束放入大套管中，加強件配置在套管周圍而構成。這種結構的加強件同時起著護套的部分作用，有利於減輕光纜的重量。

1.1.4帶狀式

把帶狀光纖單元放入大套管內，形成中心束管式結構，也可以把帶狀光纖單元放入骨架凹槽內或松套管內，形成骨架式或層絞式結構。帶狀式纜芯有利於製造容納幾百根光纖的高密度光纜，這種光纜已廣泛套用於接入網。

1.2護套

護套起著對纜芯的機械保護和環境保護作用，要求具有良好的抗側壓力性能及密封防潮和耐腐蝕的能力。護套通常由聚乙烯或聚氯乙烯（PE或PVC）和鋁帶或鋼帶構成。不同使用環境和敷設方式對護套的材料和結構有不同的要求。

2.光纜特性

光纜的傳輸特性取決於被覆光纖。對光纜機械特性和環境特性的要求由使用條件確定。光纜生產出來後，對這些特性的主要項目，例如拉力、壓力、扭轉、彎曲、衝擊、振動和溫度等，要根據國家標準的規定做例行試驗。成品光纜一般要求給出下述特性，這些特性的參數都可以用經驗公式進行分析計算，這裡我們只作簡要的定性說明。

2.1拉力特性

光纜能承受的最大拉力取決於加強件的材料和橫截面積，一般要求大於1km光纜的重量，多數光纜在100～400kg範圍。

2.2壓力特性

光纜能承受的最大側壓力取決於護套的材料和結構，多數光纜能承受的最大側壓力在100～400kg/10cm。

2.3彎曲特性

彎曲特性主要取決於纖芯與包層的相對摺射率差△以及光纜的材料和結構。實用光纖最小彎曲半徑一般為20～50mm，光纜最小彎曲半徑一般為200～500mm，等於或大於光纖最小彎曲半徑。在以上條件下，光輻射引起的光纖附加損耗可以忽略，若小於最小彎曲半徑，附加損耗則急劇增加。

2.4溫度特性

光纖本身具有良好的溫度特性。光纜溫度特性主要取決於光纜材料的選擇及結構的設計，採用松套管二次被覆光纖的光纜溫度特性較好。溫度變化時，光纖損耗增加，主要是由於光纜材料（塑膠）的熱膨脹係數比光纖材料（石英）大2～3個數量級，在冷縮或熱脹過程中，光纖受到應力作用而產生的。在我國，對光纜使用溫度的要求，一般在低溫地區為-40℃～+40℃，在高溫地區為-5℃～+60℃。

3.光纜的端別

端別，就是端頭，一根光纜，有兩個頭，一個是裡頭（端）一個是外頭（端），也叫A端、B端。光纜的品種、型號和結構種類較多，各廠家產品並不完全統一，一般來說，各生產廠家與運營商的要求是，裡頭是A端，一般用紅色表示，外端是B端，一般用藍色表示。

4.光纖的纖序色譜

5.光纜型號和套用

5.1型號的組成

5.1.1. 型號組成的內容

型號由型式和規格兩大部分組成。

5.1.2. 型號組成的格式

光纜型號組成的格式

5.2 型號的組成內容、代號及意義

型式由5個部分構成，各部分均用代號表示，如圖1-22所示。其中結構特徵指纜芯結構和光纜派生結構。

①分類的代號

②加強件的代號

③纜芯和光纜的派生結構特徵的代號

④護套的代號

⑤外護層的代號

5.3規格

光纜的規格是由光纖和導電芯線的有關規格組成。規格組成的格式，如下圖所示。光纖的規格與導電芯線的規格之間用“+”號隔開。

5.4光纜主要型式

6.光纜傳輸器實物的了解

6.1光纜的類型

光纖的類型分為帶狀光纖與單芯光纖，如圖所示。帶狀常見的有288芯、144芯、72芯；常見的單芯光纖芯數為72、48、24、12、8、4。

6.2連線器件類型

光纖連線器（又稱跳線）是光纖與光纖之間進行可拆卸（活動）連線的器件，它是把光纖的兩個端面精密對接起來，以使發射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去，並使由於其介入光鏈路而對系統造成的影響減到最小，這是光纖連線器的基本要求。在一定程度上，光纖連線器也影響了光傳輸系統的可靠性和各項性能。

光纖連線器按傳輸媒介的不同可分為常見的矽基光纖的單模、多模連線器，還有其它如以塑膠等為傳輸媒介的光纖連線器；按連線頭結構形式可分為：FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT等等各種形式。其中，ST連線器通常用於布線設備端，如光纖配線架、光纖模組等；而SC和MT連線器通常用於網路設備端。按光纖端面形狀分有FC、PC（包括SPC或UPC）和APC；按光纖芯數劃分還有單芯和多芯（如MT-RJ）之分。光纖連線器套用廣泛，品種繁多。在實際套用過程中，我們一般按照光纖連線器結構的不同來加以區分。

6.3光纖配線架

ODF光纖配線架（Fiber Optic Distribution Frame），又稱光纖配線櫃，是用於光纖通信網路中對光纜、光纖進行終接、保護、連線及管理的配線設備。ODF光纖配線架在本設備上可以實現對光纜的固定、開剝、接地保護，以及各種光纖的熔接、跳轉、冗纖盤繞、合理布放、配線調度等功能，是傳輸媒體與傳輸設備之間的配套設備。光纖配線架外型美觀，結構緊湊，容量大，密度高，適用於帶狀光纜和普通光纜。機架可定做敞開式或全封閉結構，前後開門，便於操作、防塵效果好。光纖配線架每單元熔配一體化模組，熔接模組在單元中有可靠的定位及限位裝置，可單片移出操作使熔接一次性完成，操作簡單。