各種傳輸媒體的特性及其應用比較

1、各種傳輸媒體的特性及其應用比較作者一王博、莫堯萍摘要：傳輸介質(zhì)是通信中實際傳送信息的媒體。按傳輸介質(zhì)的 性質(zhì)不同，一般通信中常用的通信方式有： 有線通信，光纖通信， 無線通信和衛(wèi)星通信四種。不同的通信方式及通信介質(zhì)有其自身 的特點及使用范圍。關鍵詞：傳輸介質(zhì)，有線通信，光纖通信，無線通信，衛(wèi)星通信。目錄：一. 有線通信1. 架空明線2. 雙絞線3. 同軸電纜4. 光纖通信二. 無線通信1. 地面微波接力通信2. 衛(wèi)星通信下面將簡要介紹各種介質(zhì)的不同特性及其應用：一.有線通信有線通信介質(zhì)包括架空明線，雙絞線，同軸電纜，光纜等 。1. 架空明線架空明線是一種最早發(fā)展和使用的傳輸介質(zhì)， 它的通信容量

2、 較小而且很容易受外界干擾，線路損耗也大，但是設備技術簡單， 價格便宜，因此目前在通信線路中仍占有一定比例， 早期使用的 長途電話線就是架空明線。2. 雙絞線雙絞線也稱為雙扭線，是最古老但又最常用的傳輸媒體。把兩根互相絕緣的銅導線并排放在一起，然后用規(guī)則的方法絞合起 來(這樣做是為了減少相鄰的導線的電磁干擾)而構(gòu)成雙絞線， 局域網(wǎng)中的雙絞線是將四對雙絞線封裝在絕緣外套中的一種傳 輸介質(zhì)。雙絞線電纜分為非屏蔽雙絞線(UTP: Un shieldedTwisted Pair )和屏蔽雙絞線 (STP Shielded Twisted Pair ) 兩大類。其中非屏蔽雙絞線易彎曲、易安裝，具有阻燃性

3、，布線 靈活，而屏蔽雙絞線價格高，安裝困難，需連結(jié)器，抗干擾性好。 按傳輸質(zhì)量雙絞線分為1類到5類，局域網(wǎng)中常用的為3類，4類和 5類雙絞線。3類線用于語音傳輸及最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸；4類線用于語音傳輸和最高傳輸速率為 16Mbps的數(shù)據(jù)傳 輸；5類線用于語音傳輸和最高傳輸速率為 100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸。為適應網(wǎng)絡速度的不斷提高，近來又出現(xiàn)了超5類和6類雙絞線，其中6類雙絞線可滿足最新的千兆以太網(wǎng)的高速應用，可望在不 久的將來被國際電氣工業(yè)協(xié)會（EIA）采納為國際標準。在用雙絞線聯(lián)起來的網(wǎng)絡中，由于存在信號衰減，因此每網(wǎng)段最多不能超過100米，接4個中繼器后最長可達到 500

4、米，因 而也限制了它較大范圍的使用。在現(xiàn)代家庭通信網(wǎng)絡中，雙絞線又是必不可少的一部分，在這里介紹一下雙絞線及其接頭的制作：由于網(wǎng)卡使用的是 RJ-45接頭方式，所以要用雙絞線來進行 連接，雙絞線共有8根線頭，如果是多臺微機通過集線器進行連 接，其線頭按顏色進行排列為： 橙白，橙，綠白，藍，藍白，綠， 棕白，棕（如果只有兩臺微機，只需用網(wǎng)線直接連接兩網(wǎng)卡即可， 但其接線方法則有所變化：要把線頭的1、3交換，2、6交換，兩頭依次為橙白，橙，綠白，藍，藍白，綠，棕白，棕，另一頭 是綠白，綠，橙白，藍，藍白，橙，棕白，棕）。然后兩頭分別 用專用鉗子把RJ-45卡子頭夾好，一頭插在微機的網(wǎng)卡上，另一 頭

5、插在集線器的任意接口上。3. 同軸電纟纜同軸電纜由內(nèi)導體銅質(zhì)芯線，絕緣層，網(wǎng)狀編制的外導體屏 蔽層及保護塑料外層組成，內(nèi)導體和外導體構(gòu)成一組線對。由于 外導體屏蔽層的作用，同軸電纜具有很好的抗干擾性。 此外，由 于它比雙絞線有優(yōu)越的頻率特性， 現(xiàn)已被廣泛用于較高速率和較 高頻率的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸中。通常按特性阻抗值的不同，將同軸電纜分為兩大類：基帶同 軸電纜和寬帶同軸電纜。 基帶同軸電纜用于傳輸離散的基帶數(shù)字 信號，用這種同軸電纜可以將 10Mb/S 的基帶數(shù)字信號傳送 1 千 米到 1.2 千米，因此被廣泛用于局域網(wǎng)中。寬帶同軸電纜常用于 傳輸模擬信號，是公用天線電視系統(tǒng) CATV 中的標準傳輸

6、電纜， 利用頻分多路復用技術， 一條同軸電纜可以同時發(fā)送一萬多個相 互獨立的話音信道上的信息。 但在傳送數(shù)字信號時， 必須將數(shù)字 信號用調(diào)制器轉(zhuǎn)換成模擬信號，在寬帶同軸電纜上傳送。同軸電纜又可分為細纜和粗纜兩大類， 細纜使用較普遍， 主 要用于總線形網(wǎng)絡布線。細纜兩端裝 BNC 頭，可連接在網(wǎng)卡的 T 形頭上。 細纜每段干線最大長度為 185m ，每段干線可接 30 臺 計算機。若要拓寬網(wǎng)絡范圍則需加中繼器， 最多加 4 個，最大傳 輸距離可達925m。細纜安裝容易，造價低，但維護麻煩，中大 型網(wǎng)一般不使用。粗纜每段干線最大長度為500 米 ,每段干線可接 100 臺計算機，最長網(wǎng)絡范圍可達到

7、 2500 米，收發(fā)器間最小 2.5 米 ,收發(fā)器電纜最長 50 米。同軸電纜同雙絞線相比，價格較貴，但頻帶寬，傳輸數(shù)據(jù)速 率高，傳輸距離大，抗干擾能力強，是用途廣泛的傳輸媒體。目 前普遍用于長距離的電話或電報傳輸， 有線電視， 局域網(wǎng)絡和短 距離系統(tǒng)連的通信線路（如主機和外設，終端的高速 I/O 通道的 連接等）。4. 光纖通信光纖通信就是利用光導纖維傳遞光脈沖來進行通信，而光導纖維是光纖通信的媒體。光導纖維（光纖）是一種能夠傳導光信號的極細（50卩m100 卩m）而柔軟的介質(zhì)。常用的光纖材料有：超純二氧化硅、多成份 玻璃纖維、塑料纖維。光纖的模截面為圓形，由纖芯、包層兩部 分構(gòu)成，二者由兩

8、種光學性能不同的介質(zhì)構(gòu)成。其中，纖芯為光 通路；包層由多層反射玻璃纖維構(gòu)成，用來將光線反射到纖芯上。 實用的光纜外部還須有一個保護層。每一纖芯及包層或緊或松地 被外殼包裹著。在緊型結(jié)構(gòu)中，光纖被外層塑料殼完全包??；在 松型結(jié)構(gòu)中，光纖與保護殼之間有一層膠體或其他材料。無論哪一種結(jié)構(gòu)，外殼都是起著提供必要的光纜強度的作用，以防止光纖受外界溫度、彎曲、外拉等影響而折斷。從傳輸點模數(shù)來分，光纖可以分為單模和多模兩種傳輸方 式，單模提供單條光通路；多模光纖，即發(fā)散為多路光波，每一 路光波走一條通路。單模光纖因為衰減小而具有更大的容量，但是它的生產(chǎn)要比多模光纖昂貴。光纖在任何時間都只能單向傳輸，因此，要

9、實行雙向通信， 它必須成對出現(xiàn)，一個用于輸入，一個用于輸出，光纖兩端接到 光學接口上。光纖與同軸電纜通信系統(tǒng)性能的比較：1.光纖的傳輸系統(tǒng)比同軸電纜大的多，一般小同軸電纜的最 大傳輸帶寬為 20MHz左右，中同軸電纜的最大傳輸帶寬為 60MHz左右。而目前一般工程實用的梯度多模光纖和單模光纖 的帶寬都比同軸電纜的帶寬大得多。表一為同軸電纜與目前國際上發(fā)達國家已工程實用的較先進的光纖帶寬比較色散Ps/Km? nm單模光纖最大帶寬(MHz,Km )最大帶寬(MHz)梯度多模光纖小同軸電纜中同軸電纜2060工作波長(微0.851000米)1.32000零色散波長1.33.0（1.3 微米）(微米)1

10、7（ 1.55 微米）1.552.5/1.55 微米從表中可知，從現(xiàn)在已工程實用化的光纖來說，已不但能滿足目前電話、數(shù)據(jù)、文字和圖像等帶寬綜合業(yè)務信息的傳輸要求， 而且還可以適應預見的將來信息業(yè)務日益發(fā)展的需求，可以這樣說，光纖是目前有線通信傳輸介質(zhì)中最良好的傳輸介質(zhì)，一但當光纜敷設以后，通過頻分，時分和波分復用，傳輸容量可以管用 幾十年，具有良好的技術經(jīng)濟性能。2 .光纖的傳輸衰耗要比同軸電纜小的多，而且光纖的傳輸 衰耗不像同軸電纜那樣隨頻率和溫度而變。所以光纖通信不需要同軸電纜通信那樣復雜的頻率和溫度均衡。 這樣，光纖通信設備 就可做得比較簡單。表二為國際上先進的，有代表性的光纖傳輸 衰耗

11、。最大傳輸衰耗（dB/Km ）梯度多模光纖常規(guī)單模光纖色散移位單模光纖工作波長（微米）0. 851.32.20.5零色散波長（微米）1.30. 4（ 1.3 微米）0.25 （ 1.55微米）1.550.2光纖通信的中繼間距比同軸電纜長的多， 長途通信中中繼器數(shù)量 的減少就使系統(tǒng)的可靠性得到較大的提高， 這對于海底光纜通信和國 防長途通信具有特別重要的意義。3 .光纖的抗電磁干擾能力比同軸電纜強的多，由于光纖是絕緣材料，只能導光而不能導電，所以，光纖不受電磁干擾。光 纖的抗電磁干擾能力對現(xiàn)代通信網(wǎng)十分重要，既可以防止外部干擾信號的影響，又可以防止電磁波輻射而受到竊聽，這樣就可大大的提高現(xiàn)代通信

12、網(wǎng)的完全性和保密性。4 .光纖還有一項同軸電纜所沒有的獨特性能，即光纖可波 分復用。目前光纖已有三個波長區(qū)（0.85微米短波長區(qū)，1.3微 米和1.55微米兩個長波長區(qū)）。由于上述三個波區(qū)中的每一個波 長都有幾百兆赫以上的帶寬， 所以一根光纖通過波分復用就可得 到非常巨大的傳輸容量。從上面的這些光纖特性來看，光纖是現(xiàn)代有線通信最理想的 傳輸介質(zhì)。以上介紹的幾種傳輸介質(zhì)都是有線傳輸介質(zhì)，但有線介質(zhì)不 可能在任何時候都滿足要求。 例如，當通信線路要通過某些建筑 物、一座咼山或一個島嶼時、施工挖掘、鋪設電纜往往是費時又 費錢，因而需要自由空間做通信介質(zhì)，進行數(shù)據(jù)的通信。這就是 下面要介紹的無線通信和

13、衛(wèi)星通信。二.無線通信無線通信包括紅外通信，激光通信和微波通信。由于它們都 是沿直線傳播的，有時也稱它們?yōu)橐暰€媒體，因為這三種技術都 需要在發(fā)送方面和接受方面有一條視線通路。紅外通信和激光通 信將要傳輸?shù)男盘柗謩e轉(zhuǎn)換成紅外光信號和激光信號，直接在空間傳播。微波的頻率范圍為300MHz300GHz，但主要是使用240GHz的頻率范圍，在自由空間主要是直線傳播。下面主要介紹微波通信的特點：由于微波會穿透電離層而進入宇宙空間，因此微波通信分為兩種主要方式：地面微波接力通信和衛(wèi)星通信。1.地面微波接力通信由于微波在空間是以直線傳播的，而地球表面是曲面，微波 在地面的傳播距離受到限制。 為了增大直接傳播

14、距離，而增大天 線塔的高度，塔越高傳播距離。例如一般傳播距離為50km，但當天線塔為100m時，距離可增大到100km。當超過一定距離后， 則需在一個無線通信信道的兩個終端之間建立若干個中繼站。中繼站把前一端送來的信號經(jīng)過放大后再發(fā)送到下一站，故稱為微波接力通信。大多數(shù)長途電話業(yè)務使用 46GHz的頻率范圍，在 這些頻率上越來越擠，所以其他較高的微波頻率也在使用。地面微波通信主要有以下特點：波段頻率高、傳輸頻帶寬、通信容量大、傳輸距離遠、抗干 擾能力強、可靠性較高，與同容量的光纖和長度的電纜載波相比， 建設投資少，見效快。但微波接力通信業(yè)也存在著如下的一些缺 點：相鄰站點之間必須直視，不能有障

15、礙物。有時一個天線發(fā)射 出的信號也會分成幾條略有差別的路徑到達天線，因而造成失 真。微波的傳播有時也會受到惡劣天氣的影響，與電纜通信系統(tǒng)比較，微波通信的隱蔽性和保密性較差，對大量中繼的使用和維護要耗費一定的人力和物力。2. 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信實質(zhì)上是在利用地球站之間利用位于 36000k m高空 的人造同步地球衛(wèi)星作為中繼的一種微波接力通信。 而通信衛(wèi)星 就是在太空的無人職守的微波通信的中繼站。 采用三個適當配置 的衛(wèi)星，即可覆蓋兩極音區(qū)以外的整個地球。 和微波接力通信相似，衛(wèi)星通信的頻帶較寬，通信容量較大，信號改變干擾小，通 信比較穩(wěn)定，適合于衛(wèi)星通信的頻段是1GH 10GHz目前常用的頻段是：37004200MHz下行，衛(wèi)星-地球）5925 6425MHz上行，地球-衛(wèi)星）7250 7750MHz （下行，衛(wèi)星-地球）7900 8400MHz （上行，地球-衛(wèi)星）每一段的帶寬都是500MHz可同時傳輸幾千至一萬路模擬話 音信號。隨著業(yè)務兩的不斷增加，這一頻段已經(jīng)非常擁擠，因此 現(xiàn)在也使用頻率更高的 14/12Ghz 的頻段。衛(wèi)星通信最大的優(yōu)點是：通信是“面覆蓋”式的，同步衛(wèi)星 發(fā)射出的電磁波能輻射到地球的 1/3 的區(qū)域，因而便于實現(xiàn)多址 和移動通信， 也便于組成通信網(wǎng)。 因此廣泛