新增通用理论教程

docs/general/第一章 走进综合布线测试/1.1铜缆测试相关知识.md

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+# 1.1铜缆测试相关知识
+>   本章节内容可参见《网络测试和故障诊断 第二版》 3.1.1 潘凯恩 主编 电子工业出版社
+图片和内容版权所有。  
+>   未经授权，请勿转载！
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+### 双绞线测试相关知识
+
+双绞线（Twisted Pair）是网络综合布线中最常用的介质。如图3.1所示为非屏蔽6类双绞线。双绞线本质上讲就是由经过缠绕的两根导线（称为线对）组成的传输线路。如果采用平行设计，如图3.2所示，导线间的绝缘部分就相当于一个介电板，它和导线形成的电容对高频信号起旁路衰减作用，这会使传输信号的相位被滞后。所以，以平行方式传输网络信号是不太可能的。而采用绞接缠绕方式则可增大导线中的电感，电感会使信号相位超前，这刚好与电容产生的作用相抵消。调整线对的绕度，可使线对形成的电感与电容很好地相互抵消。
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.1 非屏蔽6类双绞线</figcaption>
+</figure>
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.2 平行双绞线和电容电感示意图</figcaption>
+</figure>
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+同时，采用线对互相缠绕的方式，相当于两个电流方向相反的电感线圈互相靠近，一个电感线圈的磁场变化和另一个电感线圈的磁场变化可以很好地相互抵消，使电磁互感现象的影响最小，而且双绞线把导线的平行路径分割成一系列短线路，使双绞线的天线效应及导线对干扰辐射信号和杂散电磁场的敏感性降到最低，使高频传输性能得到不断提高。
+
+随着技术发展，双绞线的绝缘材料和结构使介电常数大幅度减小，减少了干扰，同时提高了双绞线传输信号的能力。除此之外，其他技术如控制导线长度、平衡传输的信号、保持导线和相邻线对之间的隔离度都使双绞线的可用带宽不断提升。在过去的十几年中，双绞线传输速率已从几兆发展到万兆级别，目前最高双绞线应用速率为40Gb/s，采用介质需要达到CAT8的要求。
+
+虽然从表面上看，双绞线都差不多，但不同品牌双绞线的材质、结构及绞率都不同，如图3.3所示。双绞线测试不仅涉及连通性的问题，同时也包含线缆材质测试和性能测试，涉及相当多的测试参数和标准。
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.3 不同类型双绞线的结构</figcaption>
+</figure>
+
+除了双绞的特点，双绞线在实际设计中还采用了多种技术，将干扰控制在最低程度。因此在工业设计上，良好的双绞线布局是网线性能好的一个体现。如图3.4所示是双绞线的几种结构示意图。
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.4 双绞线的几种结构示意图</figcaption>
+</figure>
+
+为了实现抗干扰，双绞线引入了屏蔽层，双绞线按屏蔽结构分为UTP（非屏蔽双绞线）、STP(FTP)（线对屏蔽双绞线）、S/UTP(F/UTP)（外层屏蔽内层非屏蔽双绞线）、S/STP(S/FTP)（外层屏蔽内层屏蔽双绞线），如图3.5所示。
+
+与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速率等方面均受到一定限制，但其价格较为低廉，因此得到了广泛使用。
+
+双绞线一般由4对线规在22～26之间的绝缘铜线相互缠绕而成，在双绞线上经常可以看到AWG（American Wire Gauge）的标识（俗称线规），如AWG23。2018年，AWG28跳线也在ANSI/TIA 568.2-D标准中被批准，使得机柜内布线获得了更高的空间灵活性和可管理性。线规数值越大，导线的直径就越小。粗导线具有更好的物理强度和更低的电阻。但导线越粗，制作双绞线需要的铜就越多，这导致双绞线变重、安装困难以及价格变贵。双绞线的生产设计难度在于，用尽可能少的铜材制造出传输距离更长、性能更稳定的线缆，要尽可能减少线对间的相互干扰及信号的衰减，同时也要兼顾安装时的复杂程度和损耗程度。
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+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.5 不同屏蔽结构的双绞线</figcaption>
+</figure>
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+AWG36对应的直径为0.005in（英寸，1in=2.54cm），AWG0000对应的直径为0.46in。从AWG36至AWG0000进行等比划分，共计40个值。常用双绞线标准直径见表3.1。也可以根据公式计算出每个AWG值对应的实际直径：
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}></figcaption>
+</figure>
+
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+**表3.1 常用双绞线标准直径**
+| AWG | 直 径  | 面 积 | 电 阻 |         |
+|-----|--------|-------|-------|---------|
+|     | /in    | /mm   | /mm²  | /(Ω/km) |
+| 22  | 0.0253 | 0.644 | 0.326 | 52.96   |
+| 23  | 0.0226 | 0.573 | 0.258 | 66.79   |
+| 24  | 0.0201 | 0.511 | 0.205 | 84.22   |
+| 25  | 0.0179 | 0.455 | 0.162 | 106.2   |
+| 26  | 0.0159 | 0.405 | 0.129 | 133.9   |
+
+
+在工业和商业上，一般根据双绞线的带宽进行划分，通常以CAT（Category）进行区分。双绞线类型见表3.2。
+
+**表3.2 双绞线类型**
+
+| 类 型       | 最 高 带 宽 | 用途和特点描述                    |
+|-------------|-------------|-----------------------------------|
+| 1类（CAT1） | 750kHz      | 报警系统或语音传输                |
+| 2类（CAT2） | 1MHz        | 语音传输和最高4Mb/s的数据传输速率 |
+| 3类（CAT3）    | 16MHz       | 语音传输、十兆以太网（10Base-T）和4Mb/s的令牌环数据传输速率                                                                                     |
+| 4类（CAT4）    | 20MHz       | 语音传输和最高16Mb/s的令牌环数据传输速率                                                                                                        |
+| 5类（CAT5）    | 100MHz      | 语音传输和最高100Mb/s的数据传输速率（100Base-T和1000Base-T网络）；最大网段长度为100m，采用RJ45形式的连接器                                      |
+| 超5类（CAT5e） | 100MHz      | 超5类线比5类线抗干扰能力强，衰减小，主要用于千兆以太网                                                                                          |
+| 6类（CAT6）    | 250MHz      | 数据传输速率高于1Gb/s的应用，比超5类线在串音和回波损耗方面改善了性能                                                                            |
+| 超6类（CAT6a） | 500MHz      | 数据传输速率高于10Gb/s的应用，长度为100m                                                                                                        |
+| 7类（CAT7）    | 600MHz      | 非RJ45接口，定义于ISO/IEC 60603-7-71和ISO/IEC 61076-3-104（ANSI/TIA 568.2-D标准没有定义7类线）中，可用于稳定性要求较高的万兆以太网，长度为100m  |
+| 7A类（CAT7a）  | 1GHz        | 非RJ45接口，定义于ISO/IEC 60603-7-71和ISO/IEC 61076-3-104（ANSI/TIA 568.2-D标准没有定义7A类线）中，可用于稳定性要求较高的万兆以太网，长度为100m |
+| 8类（CAT8.1）  | 2GHz        | RJ45接口，可用于将来的25GBase-T或40GBase-T以太网，长度为30m                                                                                     |
+| 8类（CAT8.2）  | 2GHz        | 非RJ45接口，ANSI/TIA 568.2-D标准没有定义CAT8.2接口，可用于将来的25GBase-T或40GBase-T以太网，长度为30m                                           |
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+布线测试中强调的是介质性能测试。连通性测试一般以Ping为测试工具，通过指定远端地址和封包大小进行测试。对于百兆和千兆网络来说，Ping产生的流量太小，无论封包如何加大，实际产生的流量不会超过端口流量的1%，即便测试时不丢包并且延时很小，也不能证明在高速率时不会丢包。吞吐量测试作为补充可以将测试速率提升到百兆或千兆级别，但它不能区分实际使用的是哪类介质。
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+介质性能测试本质上是按线缆的设计带宽进行频谱分析的。当信号噪声在可接受的一定范围内时，测试介质的可用带宽。
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+5类以上的介质一般都可以支持100Base-T的网络应用，但是为什么5类线可以支持百兆甚至千兆级别的传输呢？它们的实际带宽和占用带宽又是什么样的关系呢？下面以100Base-T网络为例进行讲解，它的编码方式为三级电平MLT-3编码，如图3.6所示。
+
+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.6 MLT-3编码</figcaption>
+</figure>
+
+如果网卡数据输出4bit，并且都为1，则正好完成一个周期，在双绞线中占用1Hz的带宽。如果其中有0，那么一个周期可以传输更多信号。网卡按100Mb/s的速率进行编码时，可以计算得出实际占用双绞线的带宽最大为100/4=25MHz。考虑到同步问题，在网卡传输数据时每隔4bit会引入1bit的同步位，因此速率100Mb/s就变为了125Mb/s（编码方式称为4B5B），而双绞线被占用的带宽最大为125/4=31.25MHz，所以设计带宽为100MHz的5类线、超5类线用于传输100Base-T应用显然没有问题。而1000Base-T应用的带宽最大为62.5MHz，用5类线和超5类线传输也是可以的。当然，前提是各参数信噪比达到设计要求。
+
+用线缆测试仪通过频谱分析测试去衡量双绞线的品质无疑是最好的办法，通过元器件的标准后，只要应用的标准小于这些双绞线的设计带宽，那么都是可以确保性能的。这样做额外的好处就是，可以知道以后升级网络时，哪些双绞线可以运行到更高的应用标准而无须替换。

docs/general/第一章 走进综合布线测试/1.2光纤测试相关知识.md

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+# 1.2光纤测试相关知识
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+>   本章节内容可参见《网络测试和故障诊断 第二版》 3.1.2 潘凯恩 主编 电子工业出版社
+>   图片和内容版权所有。  
+>   未经授权，请勿转载！
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+光纤是一种玻璃或塑料材质制成的纤维，利用光的全反射原理进行信号传输。微细的光纤封装在敷层护套中，即使弯曲也不易断裂。网络中常用的光波长是850nm、1300nm、1310nm和1550nm。网络中光纤使用的发射光源一般为发光二极管（LED）光源或激光光源，一端发射光源，将光脉冲注入光纤，另一端负责接收。通常使用光敏元件来提取光脉冲。
+
+在光纤中，光线入射角必须大于临界角的数值。只有在某一角度范围内射入光纤的光线，才能够通过整个光纤，不会有泄漏损失。这个角度范围称为光纤的受光锥角（Acceptance Cone），如图3.7所示。受光锥角是光纤的核心折射率与包覆折射率差值的函数。在光纤中，把受光锥角的一半（称为受光角，记为*q*max）的正弦定义为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径越大，越不需要精密的熔接和操作技术。
+
+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
+  <img
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.7 光纤的受光锥角</figcaption>
+</figure>
+
+### **光纤分类**
+
+光纤按照波长不同分为单模光纤和多模光纤。所谓“模”，是指以一定入射角进入光纤的一束光。多模光纤允许多束光在光纤中同时传播，从而形成模式色散，如图3.8所示。由于每个模进入光纤的角度不同，因此它们所走过的路径不同，到达终点的时间也不同。高次模走的路程长，耗时也长；低次模走的路程短，耗时也短。在光传输中最高次模与最低次模到达终点所用的时间差就形成了光脉冲的展宽。由于模式色散的存在限制了多模光纤的传输带宽和距离，因此多模光纤一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境中。单模光纤采用单一模传输，无须考虑模式色散问题，可用的传输带宽大，传输距离长，而且纤芯细，被大量运用于建筑物间或者远距离的传输。多模光纤和单模光纤传输示意图如图3.9所示。
+
+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
+  <img
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.8 多模光纤中的模式色散</figcaption>
+</figure>
+
+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.9 光纤传输示意图</figcaption>
+</figure>
+
+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
+  <img
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+    alt="My Image"
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.10 多模光纤和单模光纤的结构</figcaption>
+</figure>
+
+
+单模光纤虽然带宽大、损耗小，但在网络中不可能全部使用单模光纤。因为在网络实际安装部署中，特别是光纤进入建筑物内后，存在弯路多的特点，这必将引起损耗加大，并且节点会增多，光功率被衰减的次数也更频繁，这都要求光纤内部有足够的光功率。多模光纤比单模光纤芯径粗，数值孔径大，能从光源中耦合更多的光功率。另外，建筑物内网络连接器和耦合器的用量较大。单模光纤无源器件比多模光纤的贵，而且相对精密、允差小，操作不如多模器件方便可靠。因此现有网络中单、多模光纤并存，互为补充。
+
+###  **光纤接头**
+
+光纤接头包括光纤连接头和连接器，其目的就是让光纤的接续快速方便，而不需要烦琐的熔接。光纤连接头和连接器应配套使用。光纤接头有很多种，不同光纤接头的差别在于接头规格及接续方法的不同。一般在同一系统中要求采用同一种光纤接头。
+
+按照不同的分类方法，光纤连接器可以分为不同的种类：按传输媒介不同分为单模光纤连接器和多模光纤连接器；按结构不同分为FC、LC、SC和ST等；按光纤连接头端面不同分为SPC、PC（UPC）和APC。
+
+根据回波损耗不同，紧密接触光纤连接器又分为PC（Physical Contact）、SPC（Super Physical Contact）、UPC（Ultra Physical Contact）和APC（Angle Polished Connector）连接器。工业标准规定，一般PC连接器的回波损耗（回波损耗是指有多少比例的光被光纤连接器的端面反射，回波损耗越小越好）为-35dB，SPC连接器的回波损耗为-40dB，UPC连接器的回波损耗为-50dB，APC连接器的回波损耗为-60dB。不同的连接器原则上不能混接。表3.3中列出了常见的光纤连接头和连接器。
+
+**表3.3 常见的光纤连接头和连接器**
+
+| 光纤连接头                                               | 连 接 器                                                    | 结 构                                         | 材 质                 | 接入方式 |
+|----------------------------------------------------------|-------------------------------------------------------------|-----------------------------------------------|-----------------------|----------|
+| ![ST连接头](media/4112a52539c3655d313c00f82f03ee84.jpeg) | ![FC-FC耦合器](media/95f0301579e868411a6f4be75663a4f4.jpeg) | FC（Ferrule Connector）                       | 金属接头              | 旋转     |
+| ![LC连接器](media/ea6e70f5fca7600c68261c345dd3ff4d.jpeg) | ![LC-LC耦合器](media/7d66c9d81df5d88c7145d7760a6c162c.jpeg) | LC（Lucent Connector/Local Connector）        | Lucent接头/ Local接头 | 插扣     |
+| ![SC连接头](media/7f8242972b558d7dc06700e669a847d2.jpeg) | ![SC-SC耦合器](media/3c01b3944ece87f92124fdeea100cdf6.jpeg) | SC（Subscriber Connector/Standard Connector） | 用户端接头/ 标准接头  | 插扣     |
+| ![ST连接头](media/e882b60f37ac923c35b17bde4a61b53d.jpeg) | ![ST耦合器](media/0a8dac52e0acfcffe5afeea50a8d1a6f.jpeg)    | ST（Straight Tip）                            | 金属接头              | 旋扣     |
+
+在数据中心场景中还会用到新型连接器MPO/MTP。MPO为Multi-fiber Pushon的缩写，MTP为Multi-fiber Termination Pushon的缩写。MTP连接器是MPO连接器的一种，是US Conec公司的注册商标。一般描述MPO解决方案时不使用MTP名称。相对于LC连接器，MPO连接器拥有更紧凑的空间，如图3.11所示，使得光纤密度得到极大改善。同样的1U单元，使用MPO连接器可以实现高密度光纤部署，这是LC光纤方案无法做到的。
+
+光纤链路速率和通道速率的发展如图3.12所示。
+
+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
+  <img
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+    alt="LC连接头和MPO连接头"
+  />
+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>（a）LC连接头（左）和MPO连接头（右）</figcaption>
+  
+</figure>
+
+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
+  <img
+    src={require('./media/11d716e5e6dfd1874a3bcdd8b327e0f0.jpeg').default}
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+    }}
+    alt="LC连接头及模块和MPO连接头及模块"
+  />
+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>（b）LC连接头及模块（左）和MPO连接头及模块（右）</figcaption>
+
+<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.11 LC连接器和MPO连接器对比</figcaption>
+</figure>
+
+
+ANSI/TIA 568.3-D和ISO/IEC 11801 Ed.3都定义了平行和阵列连接器（MPO）。一般，MPO连接器中的芯数为12的倍数，如图3.13（a）所示。2010年，40G和100G标准就定义了可以在基于Base12的MPO上实现40Gb/s和100Gb/s的传输速率，但因为基于SR4的协议逐步成为主流，而25Gb/s和50Gb/s单通道技术的实现使Base8的技术也得到了运用，即连接器中的芯数为8，如图3.13（b）所示。原先Base12以12芯为基数，现在支持光纤干线的数量变为8芯、16芯、32芯。
+
+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
+  <img
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+    alt="链路速率"
+  />
+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.12 光纤链路速率和通道速率的发展</figcaption>
+</figure>
+
+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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+    alt="Base12和Base8结构示意图"
+  />
+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.13 Base12和Base8结构示意图</figcaption>
+</figure>
+
+
+Base8可以为40GBase-SR4和100GBase-SR4提供更多的灵活性。如果网速想要迅速从40Gb/s提高到100Gb/s，这是非常平顺的升级实施方案。
+
+Base8技术以8芯为基数进行优化，是为了适用于QSFP+/QSFP28收发器，因为该收发器也使用了8芯光纤。这样，光纤利用率是100%（相对于Base12）。
+
+由此，数据中心的MPO组网可以是端到端MPO组网，如图3.14所示；也可以是端到端LC跳线组网，但主干采用MPO组网，如图3.15所示。
+
+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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+    alt="MPE连接图"
+  />
+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.14 端到端MPO组网</figcaption>
+</figure>
+
+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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+    alt="MPO连接图2"
+  />
+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.15 端到端MPO主干加LC跳线组网</figcaption>
+</figure>
+
+###  **光纤等级分类**
+
+**（1）多模光纤**
+
+多模光纤目前分为5个等级。
+
+① OM1：波长为850nm或1300nm、芯径为62.5mm的多模光纤。850nm的满注入带宽大于200MHz·km，1300nm的满注入带宽大于500MHz·km。
+
+② OM2：波长为850nm或1300nm、芯径为50mm或62.5mm的多模光纤。满注入带宽大于500MHz·km。
+
+③ OM3：波长为850nm或1300mm、芯径为50mm的多模光纤。高效激光注入带宽可达2000MHz·km。
+
+④ OM4：波长为850nm或1300mm、芯径为50mm的多模光纤。高效激光注入带宽可达4700MHz·km。
+
+⑤ OM5：波长为850nm或1300mm、并将850nm的带宽性能拓宽到953nm，可支持4波长，支持短波分复用（SWDM），为传输40G和100G及以上而开发的新技术之一。2016年6月，新的宽带多模光纤标准ANSI/TIA 492AAAE被批准。2016年10月，OM5光纤被宣布为ISO/IEC 11801标准中包含WBMMF（宽带多模光纤）布线的正式名称。
+
+为了便于区分，不同光纤跳线一般采用不同的外护套颜色，如图3.16所示，可以快速分辨光纤是否匹配。
+
+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
+  <img
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+    alt="光纤跳线外护套颜色"
+  />
+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.16 光纤跳线外护套颜色</figcaption>
+</figure>
+
+
+**（2）单模光纤**
+
+单模光纤分为OS1和OS2两个等级，光纤跳线外护套颜色为黄色，如图3.16所示。而ISO/IEC 11801-1:2016标准中对于紧密缓冲型SMF产品，已由OS1改为OS1a。
+
+不同于双绞线不同等级材料存在明显差异，光纤的差异主要在结构上。OS1单模光纤通常采用紧套管结构，专为室内应用而设计，OS2单模光纤通常采用松套管结构，更适合户外应用。因此OS1单模光纤和OS2单模光纤可以通过熔接接续在一起，而没有接续匹配性影响（双绞线不同类别的线缆端接在一起会导致严重的性能变化）。但要确保的是，如果使用WDM，它们都需要具有相同的低水峰特性，但趋势上OS2是今后的主流。
+
+两个等级光纤主要差别如下。
+
+① 损耗系数：OS1单模光纤的最大损耗系数为1.0dB/km；OS2单模光纤的最大损耗系数为0.4dB/km。
+
+② 传输距离：OS1单模光纤的最大传输距离为10km；OS2单模光纤的最大传输距离则可以达到200km。
+
+③ 支持速率：OS1和OS2单模光纤都可以在不同的传输距离下实现1G/10G以太网所需的速率；OS2单模光纤还可用于40G/100G以太网的传输。
+
+单模光纤一般使用1310nm和1550nm两个窗口，其传输带宽远高于任何多模光纤。
+
+随着光纤制作技术的提高，单模光纤的可用波段已经发展到1296～1625nm的全波段。一般称为全波光纤。
+
+###  **光纤应用**
+
+常见的1G光纤应用标准有1000Base-SX、1000Base-LX和1000Base-ZX，10G光纤应用标准有10GBase-SR、10GBase-LR等。
+
+数据中心一般骨干采用10G以上的光纤，相应的应用标准见表3.4。
+
+表3.4 数据中心光纤的应用标准
+
+| PHY/PMD名称   | 使用的技术                            | 距离/m              | 最大通道损耗/dB |
+|---------------|---------------------------------------|---------------------|-----------------|
+| 25GBase-LR    | 25G串行，1310nm，1对单模光纤          | 10000               | 6               |
+| 25GBase-ER    | 25G串行，1310nm，1对单模光纤          | 40000               | 15/18           |
+| 50GBase-SR    | 50G串行，850nm，1对多模光纤           | 70/100/100(OM3/4/5) | 1.8/1.9/1.9     |
+| 50GBase-FR    | 50G串行，1310nm，1对单模光纤          | 2000                | 4               |
+| 50GBase-LR    | 50G串行，1310nm，1对单模光纤          | 10000               | 6.3             |
+| 100GBase-SR2  | 50G/通道，850nm并行，2对多模光纤      | 70/100/100(OM3/4/5) | 1.8/1.9/1.9     |
+| 100GBase-DR   | 100G串行，1310nm，1对单模光纤         | 500                 | 3               |
+| 200GBase-SR4  | 50G/通道，850nm并行，4对多模光纤      | 70/100/100(OM3/4/5) | 1.8/1.9/1.9     |
+| 200GBase-DR4  | 50G/通道，1310nm并行，4对单模光纤     | 500                 | 3               |
+| 200GBase-FR4  | 50G/通道，1310nm 4λ CWDM，1对单模光纤 | 2000                | 4               |
+| 200GBase-LR4  | 50G/通道，1310nm 4λ LWDM，1对单模光纤 | 10000               | 6.3             |
+| 400GBase-SR16 | 25G/通道，850nm并行，16对多模光纤     | 70/100/100(OM3/4/5) | 1.8/1.9/1.9     |
+| 400GBase-DR4  | 100G/通道，1310nm并行，4对单模光纤    | 500                 | 3               |
+| 400GBase-FR8  | 50G/通道，1310nm 8λ LWDM，1对单模光纤 | 2000                | 4               |
+| 400GBase-LR8  | 50G/通道，1310nm 8λ LWDM，1对单模光纤 | 10000               | 6.3             |

docs/general/第一章 走进综合布线测试/1.3影响铜缆传输质量的因素.md

@@ -0,0 +1,132 @@
+# 1.3影响铜缆传输质量的因素
+
+>   本章节内容可参见《网络测试和故障诊断 第二版》3.3.1 潘凯恩 主编 电子工业出版社  
+>   图片和内容版权所有，未经授权，请勿转载！
+### **影响双绞线传输质量的因素**
+
+超5类和6类双绞线由于生产成本低和施工便利的优势，应用广泛，但双绞线也存在着一些明显的不足和缺陷。
+
+###  **双绞线本身的问题**
+
+突出表现在以下几个方面。
+
+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.50 水晶头处开绞后原有的平衡特性被破坏</figcaption>
+</figure>
+
+1. **抗干扰能力弱**
+
+虽然通过线对双绞的方式可以抵消部分干扰，且通过密集的绞率和错开分布可以获得更好的抗干扰效果，但是双绞线制造厂商采用了彼此不同的布线设计，质量稳定性差别很大。另外，在双绞线连接处的水晶头和模块（插座）等，开绞后必然会破坏双绞线的平衡特性，如图3.50所示。
+
+2. **阻抗一致性差**
+
+在千兆网络中，双绞线是全双工模式，这要求线缆具备更加稳定的阻抗，并减少阻抗突变及突变范围。而生产工艺决定了阻抗不可避免会有所偏差，加上设计理念和生产工艺不同，导致双绞线插头和插座进行对接时有匹配兼容性问题。回波损耗作为阻抗测试的相关参数，其测试结果也将随着阻抗不连续而发生变化。表3.12列出了双绞线阻抗变化的几种原因。
+
+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.12 双绞线阻抗改变的原因</figcaption>
+</figure>
+
+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.51 双绞线阻抗计算器</figcaption>
+</figure>
+
+平衡双绞线要求阻抗为100Ω，其计算公式为：
+
+可使用如图3.51所示的双绞线阻抗计算器进行估值计算，例如，当芯径*D*=0.57mil（1mil=0.025mm），两个线芯的中心距离*S*=1.07mil，介电常数为2.5时，阻抗为100Ω，说明此时双绞线设计是符合平衡性要求的，回波损耗稳定，线缆几乎无反射信号。
+
+3. **接头匹配性差**
+
+除了在双绞线中通过控制芯径和线芯间距离来保证阻抗一致性，在水晶头和模块设计中也引入了阻抗补偿匹配的概念。图3.52（a）水晶头处开绞距离越靠近顶部铜片，其阻抗变异越小。图3.52（b）水晶头正视图时，间隔线芯从同一平面到上下相互错开或微距错开，都是为了保持阻抗稳定的设计。
+
+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
+
+  <img
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+<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.52(a) 接头匹配性</figcaption>
+
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.52(b) 接头匹配性</figcaption>
+</figure>
+
+
+
+
+
+而模块设计中，由于压接时将开绞线对，必然会破坏阻抗连续性，将双绞线分开，故在模块中引入补偿电路。如图3.53所示为模块中的补偿设计，有梳状走线或蛇形走线，其目的是补偿线对间的阻抗失衡，对于CAT6a以上模块还会采用多层PCB（印制电路板）进行层与层补偿。
+
+![模块3](media/9ae3cec2d033e20392e76a7eaf292222.jpeg)
+
+![模块1](media/1b00fbd0856181fd01592871321e565a.jpeg) ![模块2](media/e71a27e5bd7cbb9398f2f70f31a16f72.jpeg)
+
+图3.53 模块中的补偿设计
+
+双绞线和组件不同级别如CAT5、CAT5e和CAT6等互相之间存在兼容性问题，例如，CAT6线缆连接CAT5e的模块和水晶头，有可能会出现不匹配问题，导致性能下降。其根本原因就是补偿失配，如模块和水晶头补偿不足或过度补偿。
+
+4. **信号损耗相对大**
+
+双绞线以铜为主要介质，相对光而言，信号容易衰减，不适合长距离传输。线缆传输信号时有以下几种损耗。
+
+① 电阻性损耗：由线缆本身电阻引起的损耗，一般只有在信号速率比较低或双绞线距离超长时，才需要考虑这个因素。
+
+② 趋肤效应损耗：信号衰减根据频率平方根的函数增大。达到一定频率时，这种效应变为主要的衰减形式，是双绞线传输损耗的主要来源。
+
+③ 介电损耗：中低频时，几乎没有影响。介电损耗随频率线性增大。当数据传输速率达到1Gb/s以上时，介电损耗开始成为主要衰减来源。由于介电损耗与数据传输速率和线缆长度成正比，因此，一旦发生介电损耗，情况将迅速变糟。这个特性决定了线缆传输速率的上限。
+
+④ 温度效应：温度对于信号衰减的影响及作用要远远大于其他环境因素。
+
+###  **安装工艺**
+
+1. 施工不规范：在实际施工安装或在网络维护过程中，不按照布线系统的要求规范进行线缆施工和安装。例如，制作模块时，线缆开绞距离过大；线缆整理时，将动力电缆和信号线缆捆扎在一起；更换跳线时，使用未知性能级别的线缆替换等。
+
+2. 设计安装：设计增加新的信息点时没有进行设计，布线比较随意。规划时没有考虑全面，导致布线不合理等。
+
+###  **工作环境**
+
+在网络运行中，电磁噪声、温湿度、粉尘、气体或液体侵蚀和虫鼠害等会造成外部干扰。一般可通过TCL和ELTCTL参数测试（见3.4.1节参数定义）评估线缆抗外部干扰的能力。

docs/general/第一章 走进综合布线测试/1.4影响光纤传输质量的因素.md

@@ -0,0 +1,25 @@
+# 1.4影响光纤传输质量的因素
+
+>  本章节内容可参见《网络测试和故障诊断 第二版》3.3.2 潘凯恩 主编 电子工业出版社  
+>  图片和内容版权所有，未经授权，请勿转载！
+
+### **影响光纤传输质量的因素**
+
+光纤传输可以避免铜介质材料传输时的巨大信号衰减，在传输距离上有了质的飞跃。同时在传输容量上更具有铜缆不可比拟的优势。因为光纤的基本成分是石英材料，只传导光，不传导电，所以不受电磁场的干扰。因此在光纤测试和故障诊断时，测试项目和内容要大大减少。目前的现场网络光纤测试主要考虑光功率的衰减及光纤的匹配连通性问题。
+
+综合来看，影响光纤传输的因素分内因和外因，内因主要来自损耗、色散和光纤的非线性效应；外因主要来自施工时的连接、熔接和光纤不当弯曲等。
+
+导致光纤损耗的主要原因见表3.13。
+
+**表3.13 导致光纤损耗的主要原因**
+
+| 原因 | 描 述| |
+|-------|----------------|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
+| 内因  | 损耗           | 本征吸收：光纤石英材料固有的吸收损耗，包括红外吸收和紫外吸收； 杂质吸收：光纤内杂质吸收； 不均匀：光纤材料折射率不均匀造成的损耗； 散射：小于光波长的微粒对入射光的散射                                                                                                                                                                                                                           |
+|       | 色散           | 模间色散：存在于多模光纤中。每种模式到达光纤终端的时间先后不同，造成了脉冲的展宽； 材料色散：不同的波长会导致折射率不相同，传输速率不同就会引起脉冲展宽； 波导色散（又称结构色散）：横截面积尺寸起主要作用，少部分高频率的光线进入包层，在包层中传输，而包层的折射率低、传播速度快； 偏振模色散（又称光的双折射）：单模光纤存在不圆度、微弯力和应力，造成相互垂直的*x*轴方向和*y*轴方向折射率不同 |
+|       | 光纤非线性效应 | 受激散射：包括受激拉曼散射和受激布里渊散射； 折射率扰动：包括自相位调制、交叉相位调制和四波混频                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |
+| 外因  | 弯曲           | 光纤弯曲时，部分光纤内的光会因散射而造成损耗                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      |
+|       | 挤压           | 光纤受到挤压时，产生微小弯曲而造成损耗                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            |
+|       | 对接不良       | 光纤对接时产生损耗，例如，不同轴（单模光纤同轴度要求小于0.8mm），端面与轴心不垂直，端面不平，对接芯径不匹配及熔接质量差等                                                                                                                                                                                                                                                                         |
+|       | 端面问题       | 端面受到污染引起损耗                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              |
+|       | 人为衰减       | 在实际的工作中，有时需要人为进行光纤衰减                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          |

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