通信工程師考試傳輸介質(zhì)和同軸電纜

  1.2.2傳輸介質(zhì)

  數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中可以使用各種傳輸介質(zhì)來(lái)組成物理信道，由于傳輸介質(zhì)特性的不同，應(yīng) 用場(chǎng)合也不同。下面簡(jiǎn)要介紹幾種常用的傳輸介質(zhì)及其特點(diǎn)。

  1.雙絞線

  雙絞線由互相絕緣的一對(duì)銅導(dǎo)線扭絞在一起組成：均勻的扭絞可以減少線對(duì)之間的電磁干擾，雙絞線適用于短距離傳輸。

  雙絞線分為屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線。非屏蔽雙絞線由不同顏色的4對(duì)雙絞線組成。 屏蔽雙絞線的外層有鋁箔包裹著，需要支持屏蔽功能的特殊連接器和適當(dāng)?shù)陌惭b技術(shù)，但是 傳輸速率比相應(yīng)的非屏蔽雙絞線高。

  由于雙絞線價(jià)格便宜，安裝容易，適用于結(jié)構(gòu)化綜合布線，所以得到了廣泛使用。通常 在局域網(wǎng)中使用的非屏蔽雙絞線的傳輸速率是10Mbit/s和100Mbit/s,隨著網(wǎng)卡技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)短距離應(yīng)用時(shí)，傳輸速率可以達(dá)到1 OOOMbit/s.

  2.同軸電纜

  同軸電纜的芯線為銅質(zhì)導(dǎo)線，外包一層絕緣材料，再外面是由細(xì)銅絲組成的網(wǎng)狀導(dǎo)體， 最外面加一層塑料外皮，芯線與網(wǎng)狀導(dǎo)體同軸，故名同軸電纜。同軸電纜的這種結(jié)構(gòu)，使它具有高帶寬和較好的抗電磁干擾性能。

  在局域網(wǎng)中常用的同軸電纜有兩種。一種是特性阻抗為50Ω的同軸電纜，用于數(shù)字傳輸。這種間軸電纜又分為粗纜和細(xì)纜，粗纜適用于大型局域網(wǎng)，它的傳輸距離長(zhǎng)，可靠性高，安 裝時(shí)不需要切斷電纜，用夾板裝置夾在計(jì)算機(jī)需要連接的位置。但粗纜必須安裝外收發(fā)器， 安裝難度大，總體造價(jià)高。細(xì)纜容易安裝，造價(jià)低，但安裝時(shí)需要切斷電纜，裝上BNC接頭，再連接在T型連接器兩端。50Ω同軸電纜多用于基帶傳輸，所以此種電纜也叫基帶同軸電纜。由于在傳輸過(guò)程中基帶信號(hào)容易發(fā)生畸變和衰減，所以傳輸距離不能很長(zhǎng)。

  另一種同軸電纜是特性阻抗為75Ω的CATV電纜，用于傳輸模擬信號(hào)，這種電纜也叫寬 帶同軸電纜。這里的寬帶是泛指模擬傳輸?shù)碾娎|網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于帶寬為400MHz的同軸電纜，典型的數(shù)據(jù)速率為100-150Mbit/s.也可以采用頻分多路技術(shù)（FDM），把整個(gè)帶寬劃分為多 個(gè)獨(dú)立的信道，分別傳輸數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多種通信業(yè)務(wù)。這種傳輸方式稱為綜 合傳輸，適合于在辦公自動(dòng)化環(huán)境中應(yīng)用。

  3.光纖

  光纖由能傳送光波的純石英玻璃制成。光纖由纖芯、包層和涂覆層構(gòu)成，包層的折射率 略低于纖芯，進(jìn)入光纖的光波在纖芯與包層的界面上形成全反射，從而不斷地向前傳播。

  光纖信道中的光源可以是發(fā)光二極管（LED）和注入式激光二極管（LD）。這兩種器件 在有電流通過(guò)時(shí)都能發(fā)出光脈沖，光脈沖通過(guò)光纖傳播到達(dá)接收端。接收端有一個(gè)光檢測(cè) 器--光電二極管，它遇光時(shí)產(chǎn)生電信號(hào)，這樣就形成了一個(gè)單向的光傳輸系統(tǒng)。

  光波在光纖中以多種傳播模式傳播，不同的傳播模式有不同的電磁場(chǎng)分布和不同的傳播 路徑，這樣的光纖叫多模光纖。光波在光纖中以什么模式傳播，與纖芯和包層的相對(duì)折射率、 纖芯的直徑以及工作波長(zhǎng)有關(guān)。如果纖芯的直徑小到與光波波長(zhǎng)處于同一數(shù)量級(jí)時(shí)，則光纖 就成為光波導(dǎo)，光波在其中無(wú)反射地沿直線傳播，這種光纖叫單模光纖。通常在遠(yuǎn)距離傳輸 中使用單模光纖。

  光纖作為傳輸介質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)是很多的。首先，它具有很高的數(shù)據(jù)速率、極寬的頻帶、低 誤碼率和低延遲。典型數(shù)據(jù)傳輸速率是100Mbit/S,甚至可達(dá)丨OOOMbit/s,而誤碼率比同軸電 纜可低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，只有10負(fù)9次方。其次，光傳輸不受電磁干擾，安全性和保密性能好。最后，光纖重量輕、體積小、鋪設(shè)容易。

  4.無(wú)線信道

  由雙絞線、同軸電纜和光纖等傳輸介質(zhì)組成的信道可稱為有線信道。無(wú)線信道是通過(guò)空 間傳播信號(hào)，包括微波、紅外線和短波信道。

  微波通信系統(tǒng)可分為地面微波系統(tǒng)和衛(wèi)星微波系統(tǒng)，兩者的功能相似，但通信能力有很 大差別。地面微波系統(tǒng)有在視距范圍內(nèi)的兩個(gè)互相對(duì)準(zhǔn)方向的拋物面天線，長(zhǎng)距離通信則需 要多個(gè)中繼站組成微波中繼鏈路。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用地面微波系統(tǒng)可以擴(kuò)展有線信道的連 通范圍，例如在大樓頂上安裝微波天線，使得兩個(gè)大樓中的局域網(wǎng)互相連通，這可能比挖地 溝埋電纜花費(fèi)更少。

  通信衛(wèi)星可看作是懸在太空中的微波中繼站。衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器把波束對(duì)準(zhǔn)地球上的一定 區(qū)域，在此區(qū)域中的衛(wèi)星地面站之間就可通信。地面站以一定的頻段（稱為上行頻段）向衛(wèi) 星發(fā)送信息，衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器將接收到的信號(hào)放大并變換到另一個(gè)頻段（稱為下行頻段）上 發(fā)回地面接收站。這樣的衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以在一定的區(qū)域內(nèi)組成廣播式通信網(wǎng)絡(luò)，特別適合 于海上、空中、礦山、油田等經(jīng)常移動(dòng)的工作環(huán)境^衛(wèi)星傳輸運(yùn)營(yíng)商可以將衛(wèi)星信道劃分成 許多子信道出租給商業(yè)用戶，用戶安裝甚小孔徑終端系統(tǒng)組成衛(wèi)星專用網(wǎng)，地面上的集中站 作為收發(fā)中心與用戶交換信息。微波通信的頻段為吉兆段的低端，一般是1-11GHz,因而它具有帶寬高、容童大的特 點(diǎn)。由于使用了高頻率。因此可使用小型天線，便于安裝和移動(dòng)。不過(guò)微波信號(hào)容易受到電 磁干擾，地面微波通信也會(huì)造成相互之間的干擾，大氣層中的雨雪會(huì)大量吸收微波信號(hào)，當(dāng) 長(zhǎng)距離傳輸時(shí)會(huì)使得信號(hào)衰減以致無(wú)法接收。另外，通信衛(wèi)星為了保持與地球自轉(zhuǎn)的同步， 一般停在35800km的高空。這樣長(zhǎng)的距離會(huì)造成大約240-280ms的時(shí)延，在利用衛(wèi)星信道 組網(wǎng)時(shí)，長(zhǎng)時(shí)延是必須考慮的因素。

  紅外線傳輸系統(tǒng)利用墻壁或屋頂反射紅外線從而形成整個(gè)房間內(nèi)的廣播通信系統(tǒng)。 這種系統(tǒng)使用紅外線光發(fā)射器和接收器，如用于電視機(jī)的遙控裝置。紅外線通信的設(shè)備 相對(duì)便宜，可獲得高的帶寬。其缺點(diǎn)是傳輸距離有限，且易受室內(nèi)空氣狀態(tài)（如煙霧等）的影響。

  無(wú)線電短波通信早已用在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中了，己經(jīng)建成的無(wú)線通信局域網(wǎng)使用了甚高頻 VHF（30300MHz）和超高頻（3-3GHz）的電視廣播頻段，這個(gè)頻段的電磁波是以直線方式在視距范圍內(nèi)傳播的，所以用作局部地區(qū)的通信是很適宜的。特別適合于由微機(jī)工作站組 成的資源分布系統(tǒng)，在不便于建設(shè)有線通信線路的地方可以快速建成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。短波通信 設(shè)備比較便宜，便于移動(dòng)，沒(méi)有像地面微波站那樣的方向性，加上中繼站可以傳送很遠(yuǎn)的距 離。缺點(diǎn)是易受電磁干擾和地形地貌的影響，且其帶寬比微波通信的要小。

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