2.2.1 双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质

传输介质也称为传输媒体,它是发送设备和接受设备之间的物理通路。传输介质可分为导向传输介质和非导向传输介质,在导向传输介质中,电磁波被导向沿着固体媒介(铜线或光纤)传播,而非导向传输介质可以是空气、真空或海水等。

1、双绞线

 双绞线是古老、又常用的传输介质,它由两根采用一定规则并排绞合的、相互绝缘的铜导线组成。绞合可以减少相邻导线的电磁干扰。为了进一步提高抗电磁干扰能力,可在双绞线的外面再加上一个由金属丝编织成的屏蔽层,这就是屏蔽双绞线(STP),无屏蔽层的双绞线就称为非屏蔽双绞线(UTP),

 双绞线价格便宜,是最常用的传输介质之一,在局域网和传统电话网中普遍使用。双绞线的带宽取决于铜线的粗细和传输的距离。模拟传输和数据传输都可以使用双绞线,其通信距离一般为几公里到数十公里。距离太远时,对于模拟传输,要用放大器放大衰弱的信号;对于数字传输,要用中继器将失真的信号整形。

2、 同轴电缆

同轴电缆由导体铜质芯线、绝缘层、网络编织屏蔽层和塑料外层构成,按特性阻抗数值的不同,通常将同轴电缆分为两类:50π同轴电缆和75π同轴电缆。其中,50π同轴电缆主要用于传送基带数字信息,又称为基带同轴电缆,它在局域网中得到广泛应用;75π同轴电缆主要用于传输宽带信号,又称为宽带同轴电缆,它主要用于有线电视系统。

由于外导体屏蔽层的作用,同轴电缆具有良好的抗干扰特性,被广泛用于传输较高速率的数据,其传输距离更远,但价格较双绞线贵。

3.光纤

光纤通信就是利用光导纤维(简称光纤)传递光脉冲来进行通讯。有光脉冲表示1,无光脉冲表示0.而可见光的频率大约10^8MHZ,因此光纤通信系统的宽带范围极大。

光纤主要由纤芯和包层构成,光波通过纤芯进行传导,包层较纤芯有较低的折射率。当光线从高折射率的介质射向低折射率的介质时,其折射角 将大于入射角。因此入射角足够大,就会出现全反射,即光线碰到包层时候就会折射回纤芯,这个过程不断重复,光也就沿着光纤传输下去。

只要从纤芯中射到纤芯表面的光线的入射角大于某一个临界角度,就可以产生全反射。因此可以存在许多从不同角度入射的光线在一条光纤中传输,这种光纤被称为多模光纤,多模光纤的光源为发光二极管。但光脉冲在多模光纤中传输时会逐渐展宽,造成失真,因此多模光纤指适合于近距离传输。

若光纤的直径减少到只有一个光的波长,则光纤就像一根波导那样,它可使光纤一直向前传播,而不会产生多次反射,这样的光纤就是单模光纤。单模光纤的纤芯很细,起致敬只要几微米,制造成本较高。同时,单模光纤的光源为定向性很好的激光二极管,因此单模光纤的损耗较小,适合远距离传输。

4.无线传输介质

无线通信已广泛应用于移动电话领域,构成蜂窝式万县电话网。随着便携式计算机的出现,以及在军事、野外等特殊场合下移动通信联网的需要,促进了数字化移动通信的发展,现在无线局域网产品的应用已非常普遍。

1)无线电波

无线电波具有较强的传透能力,可以传输很长的距离,所以它被广泛地应用于通信领域 ,如无线手机通讯,还有计算机网络中的无线局域网(WLAN)。因此无线电波是将信号向所有方向散播,这样在有效距离范围内的接受设备就无须对某一个方向来与无线电波发射者进行通信连接,大大简化了通信连接,这也是无线电传输的最重要优点之一。

2)微波、红外线和激光

目前高带宽的无线通信主要使用单种技术:微波、红外线和激光。它们都需要在发送方和接收方之间有一条视线通路,有很强的方向性,都是沿直线传播,有时统称这三者为视线介质。不同的是红外线通信和激光通信把要传输的信号分别转换为各自的信号格式,即红外光信号和激光信号,再直接在空间中传播。

微波通信的频率较高、频段范围也很广,载波频率通常为2—40GHZ,因为通信信道的容量大。如一个带宽为2MHZ的频段可容纳500条语音线路,若用来传输数字信号,数据率可达到数兆比特每秒。与通常的无线电波不一样,微波通信的信号都是沿直线传播的,故在地面的传播 距离有限,超过一定距离后就要用中继站来接力。

卫星通讯是利用地球同步卫星作为中继来转发微波信号,可以克服地面微波距离的限制。三颗相邻120度的同步卫星几乎能覆盖整个地球表面,因而基本能实现全球通信。卫星通信的优点是通信容量大、距离远、覆盖广,缺点是端到端的传播延迟长,一般在250~270ms。

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