通信導(dǎo)論--傳輸介質(zhì)

1、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)導(dǎo)論網(wǎng)絡(luò)技術(shù)導(dǎo)論傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)計(jì)算機(jī)學(xué)院2011年春季學(xué)期魏更宇第二章第二章 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)l2.1 2.1 傳輸介質(zhì)的基本概念傳輸介質(zhì)的基本概念l2.2 2.2 雙絞線雙絞線l2.3 2.3 同軸電纜同軸電纜l2.4 2.4 無線信道無線信道l2.5 2.5 微波微波l2.6 2.6 光纖光纖2.1 傳輸介質(zhì)的基本概念（1）l2.1.1 2.1.1 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)l傳輸介質(zhì)是連接通信設(shè)備的媒介，是通信設(shè)備之間傳輸介質(zhì)是連接通信設(shè)備的媒介，是通信設(shè)備之間的物理通道，是信號(hào)的實(shí)際載體。的物理通道，是信號(hào)的實(shí)際載體。l傳輸介質(zhì)的多樣性源于通信環(huán)境和業(yè)務(wù)的多樣性。傳輸介質(zhì)的多樣性源于通

2、信環(huán)境和業(yè)務(wù)的多樣性。 l2.1.2 2.1.2 傳輸介質(zhì)的分類傳輸介質(zhì)的分類l有線、無線有線、無線 l3 3類常見的傳輸介質(zhì)類常見的傳輸介質(zhì)l電纜：非屏蔽雙絞線電纜：非屏蔽雙絞線 UTPUTP，屏蔽雙絞線，屏蔽雙絞線 STPSTP，同軸電纜，同軸電纜 CableCablel無線：可見光、微波、紅外線等等無線：可見光、微波、紅外線等等l光纖：單模光纖、多模光纖光纖：單模光纖、多模光纖傳輸介質(zhì)和典型應(yīng)用傳輸介質(zhì)和典型應(yīng)用 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)頻率范圍頻率范圍波長波長表示表示符號(hào)符號(hào)典型應(yīng)用典型應(yīng)用普通有線電纜、長波無線普通有線電纜、長波無線電電3Hz30kHz3Hz30kHz10108 810104

3、 4米米VLFVLF長波電臺(tái)長波電臺(tái)普通有線電纜、長波無線普通有線電纜、長波無線電電30kHz300kHz30kHz300kHz10104 410103 3米米LFLF電話通信網(wǎng)中的用戶線路、電話通信網(wǎng)中的用戶線路、長波電臺(tái)長波電臺(tái)同軸電纜、中波無線電同軸電纜、中波無線電300kHz3MHz300kHz3MHz10103 310102 2米米MFMF調(diào)幅廣播電臺(tái)調(diào)幅廣播電臺(tái)同軸電纜、短波無線電同軸電纜、短波無線電3MHz30MHz3MHz30MHz10102 21010米米HFHF有線電視網(wǎng)中的用戶線路有線電視網(wǎng)中的用戶線路同軸電纜、米波無線電同軸電纜、米波無線電30MHz300MHz30MH

4、z300MHz101101米米VHFVHF調(diào)頻廣播電臺(tái)調(diào)頻廣播電臺(tái)分米波無線電分米波無線電300MHz3GHz300MHz3GHz1001010010厘米厘米UHFUHF公共移動(dòng)通信公共移動(dòng)通信AMPSAMPS、GSMGSM、CDMACDMA厘米波無線電厘米波無線電3GHz30GHz3GHz30GHz101101厘米厘米SHFSHF無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)802.11a/g802.11a/g、微波、微波中繼通信、衛(wèi)星通信中繼通信、衛(wèi)星通信毫米波無線電毫米波無線電30GHz300GHz30GHz300GHz101101毫米毫米EHFEHF衛(wèi)星通信、超寬帶（衛(wèi)星通信、超寬帶（UWBUWB）通）通信信光

5、纖、可見光、紅外光光纖、可見光、紅外光105107GHz105107GHz3 31010-4-4331010-6-6米米 光纖通信、短距紅外通信光纖通信、短距紅外通信2.1 傳輸介質(zhì)的基本概念（2）l2.1.32.1.3傳輸介質(zhì)與傳輸技術(shù)的設(shè)計(jì)傳輸介質(zhì)與傳輸技術(shù)的設(shè)計(jì)l根據(jù)傳輸介質(zhì)的特性，傳輸介質(zhì)的參數(shù)：根據(jù)傳輸介質(zhì)的特性，傳輸介質(zhì)的參數(shù)：l（1 1）帶寬：可供使用的頻譜寬度；）帶寬：可供使用的頻譜寬度； l（2 2）誤碼率：單個(gè)比特差錯(cuò)出現(xiàn)的概率；）誤碼率：單個(gè)比特差錯(cuò)出現(xiàn)的概率；l（3 3）信號(hào)傳輸距離：當(dāng)信號(hào)在傳輸介質(zhì)上傳播，信號(hào)強(qiáng)）信號(hào)傳輸距離：當(dāng)信號(hào)在傳輸介質(zhì)上傳播，信號(hào)強(qiáng)度會(huì)隨距離

6、增加而衰減；當(dāng)有用信號(hào)的強(qiáng)度衰減至一定水度會(huì)隨距離增加而衰減；當(dāng)有用信號(hào)的強(qiáng)度衰減至一定水平時(shí)傳輸介質(zhì)的長度就是介質(zhì)的信號(hào)傳輸距離；平時(shí)傳輸介質(zhì)的長度就是介質(zhì)的信號(hào)傳輸距離； l（4 4）安全：不同的傳輸介質(zhì)因其特性有不同的安全等級(jí)，）安全：不同的傳輸介質(zhì)因其特性有不同的安全等級(jí)，在傳輸時(shí)就需要采用的通信加密與認(rèn)證技術(shù)；在傳輸時(shí)就需要采用的通信加密與認(rèn)證技術(shù)；為不同的傳輸為不同的傳輸介質(zhì)需要選用適合的安全保證技術(shù)。介質(zhì)需要選用適合的安全保證技術(shù)。2.2 雙絞線雙絞線2.2 雙絞線（1）l2.2.12.2.1雙絞線概述雙絞線概述l1 1、定義、定義：l雙絞線是由一對(duì)帶有絕緣層的銅線，以螺旋的方式

7、纏繞在一起制雙絞線是由一對(duì)帶有絕緣層的銅線，以螺旋的方式纏繞在一起制成的。雙絞線電纜通常由一對(duì)或多對(duì)雙絞線組成；成的。雙絞線電纜通常由一對(duì)或多對(duì)雙絞線組成；l雙絞線通常用于傳輸平衡信號(hào)。雙絞線通常用于傳輸平衡信號(hào)。l雙絞線在傳輸距離、信道寬度和數(shù)據(jù)傳輸速度等方面均受到一定雙絞線在傳輸距離、信道寬度和數(shù)據(jù)傳輸速度等方面均受到一定限制，但價(jià)格低廉。限制，但價(jià)格低廉。 l2 2、雙絞線的特征、雙絞線的特征 l（1 1）導(dǎo)線直徑：銅導(dǎo)線的直徑，一般直徑越大，傳輸能力越強(qiáng)；）導(dǎo)線直徑：銅導(dǎo)線的直徑，一般直徑越大，傳輸能力越強(qiáng)； l（2 2）含銅量：直觀的表現(xiàn)就是導(dǎo)線的柔軟程度，越柔軟的導(dǎo)線含）含銅量：直

8、觀的表現(xiàn)就是導(dǎo)線的柔軟程度，越柔軟的導(dǎo)線含銅量越高，傳輸能力越強(qiáng)；銅量越高，傳輸能力越強(qiáng)；l（3 3）單位長度繞數(shù)：表示了導(dǎo)線螺旋纏繞的緊密程度，單位長度）單位長度繞數(shù)：表示了導(dǎo)線螺旋纏繞的緊密程度，單位長度內(nèi)的繞數(shù)越多，對(duì)干擾的抵消作用就越強(qiáng)；內(nèi)的繞數(shù)越多，對(duì)干擾的抵消作用就越強(qiáng)；l（4 4）屏蔽措施：屏蔽措施越好，抗干擾的能力就越強(qiáng)。）屏蔽措施：屏蔽措施越好，抗干擾的能力就越強(qiáng)。 l國際電氣工業(yè)協(xié)會(huì)為雙絞線電纜的傳輸標(biāo)準(zhǔn)2.2 雙絞線（2）l非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線UTPUTP和屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線STPSTP l雙絞線的分類：雙絞線的分類：根據(jù)雙絞線所支持的傳輸速率分類：根據(jù)雙絞線所支

9、持的傳輸速率分類： l（1 1）一類線：主要用于傳輸語音，不用于數(shù)據(jù)傳輸。）一類線：主要用于傳輸語音，不用于數(shù)據(jù)傳輸。l（2 2）二類線：傳輸頻率為）二類線：傳輸頻率為1MHz1MHz，用于語音傳輸和最高傳輸，用于語音傳輸和最高傳輸速率速率4Mbps4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸l（3 3）三類線）三類線: : 傳輸頻率為傳輸頻率為16MHz,16MHz,用于語音傳輸及最高傳輸用于語音傳輸及最高傳輸速率為速率為10Mbps10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于10base-T10base-T。l（4 4）四類線）四類線: :傳輸頻率為傳輸頻率為20MHz,20MHz,用于語音傳輸

10、和最高傳輸用于語音傳輸和最高傳輸速率速率16Mbps16Mbps的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸 2.2 雙絞線（3）l（5 5）五類線）五類線：由四對(duì)雙絞線組成的非屏蔽雙絞線。用于語：由四對(duì)雙絞線組成的非屏蔽雙絞線。用于語音傳輸和高于音傳輸和高于100Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于百兆以太網(wǎng)，的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于百兆以太網(wǎng)，100 base-T的以太網(wǎng)中。通過顏色的組合來區(qū)分互相纏繞的的以太網(wǎng)中。通過顏色的組合來區(qū)分互相纏繞的雙絞線對(duì)；雙絞線對(duì)； l（6 6）超）超5 5類類：由四對(duì)雙絞線組成的非屏蔽雙絞線。與五類線：由四對(duì)雙絞線組成的非屏蔽雙絞線。與五類線相比，超五類線所使用的銅導(dǎo)線質(zhì)量更高、單位長

11、度繞數(shù)也相比，超五類線所使用的銅導(dǎo)線質(zhì)量更高、單位長度繞數(shù)也更多，因而衰減更小、信號(hào)串?dāng)_更小、具有更小的時(shí)延誤差；更多，因而衰減更小、信號(hào)串?dāng)_更小、具有更小的時(shí)延誤差；在使用在使用4對(duì)雙絞線同時(shí)用于傳輸?shù)那闆r下，可以用于對(duì)雙絞線同時(shí)用于傳輸?shù)那闆r下，可以用于1000 base- T的千兆以太網(wǎng)。的千兆以太網(wǎng)。l（7 7）六類線）六類線：傳輸頻率為：傳輸頻率為1MHz1MHz250MHz250MHz，提供了，提供了250MHZ250MHZ的的帶寬帶寬，適用于適用于GbpsGbps的應(yīng)用。的應(yīng)用。l（8 8）七類線：）七類線：提供提供600MHZ600MHZ的帶寬。七類線是一種的帶寬。七類線是一種

12、8 8芯屏蔽線，芯屏蔽線，每對(duì)都有屏蔽層（一般為金屬箔屏蔽每對(duì)都有屏蔽層（一般為金屬箔屏蔽 DINTEKDINTEK），），8 8根芯外還根芯外還有一個(gè)屏蔽層（一般為金屬編織絲網(wǎng)屏蔽有一個(gè)屏蔽層（一般為金屬編織絲網(wǎng)屏蔽 DINTEK DINTEK），接口），接口與現(xiàn)在的與現(xiàn)在的RJ-45RJ-45不兼容不兼容。五類線圖示五類線圖示線對(duì)線對(duì)色彩組合色彩組合1藍(lán)白相間藍(lán)白相間藍(lán)藍(lán)2黃（橙）白相間黃（橙）白相間黃（橙）黃（橙）3綠白相間綠白相間綠綠4褐（棕）白相間褐（棕）白相間褐（棕）褐（棕）2.2 雙絞線（4）l雙絞線的優(yōu)：雙絞線的優(yōu)：l（1 1）低成本、易于安裝）低成本、易于安裝l（2 2）應(yīng)用

13、廣泛）應(yīng)用廣泛l雙絞線缺點(diǎn)雙絞線缺點(diǎn)：l（3 3）帶寬有限）帶寬有限l（4 4）信號(hào)傳輸距離短）信號(hào)傳輸距離短l（5 5）抗干擾能力不強(qiáng)）抗干擾能力不強(qiáng) 2.2 雙絞線（5）l雙絞線的應(yīng)用雙絞線的應(yīng)用 l（1 1）ISDN ISDN 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)用戶環(huán)路綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)用戶環(huán)路l（2 2）xDSL (Digital Subscriber Line)xDSL (Digital Subscriber Line)lADSLADSL，HDSL, IDSL, SDSL, RADSL, VDSLHDSL, IDSL, SDSL, RADSL, VDSLl（3 3）Ethernet Ethernet 以太網(wǎng)

14、以太網(wǎng)l十兆十兆/百兆百兆/千兆以太網(wǎng)的主要傳輸介質(zhì)都是雙絞線千兆以太網(wǎng)的主要傳輸介質(zhì)都是雙絞線;l十兆十兆/百兆以太網(wǎng)使用了百兆以太網(wǎng)使用了2對(duì)雙絞線，對(duì)雙絞線，l千兆以太網(wǎng)使用了千兆以太網(wǎng)使用了4對(duì)雙絞線，一般的以太網(wǎng)線都包含對(duì)雙絞線，一般的以太網(wǎng)線都包含4對(duì)雙對(duì)雙絞線。絞線。l部分以太網(wǎng)線也采用平行線或同軸電纜作為傳輸介質(zhì)。部分以太網(wǎng)線也采用平行線或同軸電纜作為傳輸介質(zhì)。 雙絞線簡要說明雙絞線簡要說明l雙絞線常見的有雙絞線常見的有Cat.3（3類線），類線），Cat.5（5類線）、類線）、Cat.5e（超（超5類線）、類線）、Cat.6（6類線），以及目類線），以及目前的前的Cat.6A

15、（6A類線）、類線）、Cat.7（7類線）及類線）及Cat.8（8類線）等類線）等。lCat.1：傳輸最高速率為：傳輸最高速率為100kHz的語音信號(hào)，用作揚(yáng)聲器電纜、門鈴電纜、報(bào)警器電纜等。不適用于的語音信號(hào)，用作揚(yáng)聲器電纜、門鈴電纜、報(bào)警器電纜等。不適用于網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字語音用途。網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字語音用途。 lCat.2：傳輸最高速率為：傳輸最高速率為4MHz的信號(hào)，用于模擬或數(shù)字信號(hào)，不適用于網(wǎng)絡(luò)用途。的信號(hào)，用于模擬或數(shù)字信號(hào)，不適用于網(wǎng)絡(luò)用途。 lCat.3：傳輸最高速率為：傳輸最高速率為16MHz的信號(hào)，用于的信號(hào)，用于10Base-T以太網(wǎng)或數(shù)字語音用途。以太網(wǎng)或數(shù)字語音用途。 lCat.4

16、：傳輸最高速率為：傳輸最高速率為20MHz的信號(hào)，因其價(jià)格與五類相關(guān)無幾，但傳輸頻率低，所以很少使用。的信號(hào)，因其價(jià)格與五類相關(guān)無幾，但傳輸頻率低，所以很少使用。 lCat.5：傳輸最高速率為：傳輸最高速率為100MHz的信號(hào)，使用廣泛。的信號(hào)，使用廣泛。 lCat.5e：傳輸最高速率為：傳輸最高速率為100MHz的信號(hào)，一種擁有比的信號(hào)，一種擁有比Cat.5更好性能的電纜，改善了諸多傳輸指標(biāo)，更好性能的電纜，改善了諸多傳輸指標(biāo)，支持雙工應(yīng)用。支持雙工應(yīng)用。 lCat.6：傳輸最高速率為：傳輸最高速率為250MHz的信號(hào)。的信號(hào)。 lCat.6A：超六類電纜，性能比六類很明顯提升。：超六類電纜

17、，性能比六類很明顯提升。 lCat.7：傳輸最高速率為：傳輸最高速率為600MHz的信號(hào)。的信號(hào)。 lCat.8：為適應(yīng)：為適應(yīng)SOHO一族家庭辦公與公司之間的信息溝通而產(chǎn)生的電纜，一般為一族家庭辦公與公司之間的信息溝通而產(chǎn)生的電纜，一般為SSTP結(jié)構(gòu)，每一對(duì)結(jié)構(gòu)，每一對(duì)有屏蔽，多對(duì)絞合之后還有一總屏蔽，特點(diǎn)為使用長度短，一般不超過有屏蔽，多對(duì)絞合之后還有一總屏蔽，特點(diǎn)為使用長度短，一般不超過50m，通過它可以將電話、計(jì)，通過它可以將電話、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸、圖像傳輸、圖像、衛(wèi)星傳輸（通訊）、普通電視、數(shù)字電視等信息、音頻、視頻信算機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸、圖像傳輸、圖像、衛(wèi)星傳輸（通訊）、普通電視、數(shù)字電

18、視等信息、音頻、視頻信號(hào)的傳輸全部解決。稱為：寬帶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)電纜。號(hào)的傳輸全部解決。稱為：寬帶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)電纜。2.3 同軸電纜（1）l2.3.1 同軸電纜的概述同軸電纜的概述l同軸電纜由中心的銅質(zhì)或鋁質(zhì)的導(dǎo)體、中間的絕緣塑料層、同軸電纜由中心的銅質(zhì)或鋁質(zhì)的導(dǎo)體、中間的絕緣塑料層、金屬屏蔽層以及主要起保護(hù)作用的外套層組成。金屬屏蔽層以及主要起保護(hù)作用的外套層組成。(銅導(dǎo)體、銅導(dǎo)體、絕緣層、屏蔽層、外套絕緣層、屏蔽層、外套) )l同軸電纜的銅導(dǎo)體要比雙絞線中的銅導(dǎo)體更粗，而接地的同軸電纜的銅導(dǎo)體要比雙絞線中的銅導(dǎo)體更粗，而接地的金屬屏蔽層則可以有效的提高抗干擾性能。因此，同軸電金屬屏蔽層則可以有效

19、的提高抗干擾性能。因此，同軸電纜具有比雙絞線更高的傳輸帶寬。纜具有比雙絞線更高的傳輸帶寬。 2.3 同軸電纜（2）l常見的同軸電纜有兩種：常見的同軸電纜有兩種：l一種是一種是50歐姆阻抗的同軸電纜，用于數(shù)字傳輸，由于多用于歐姆阻抗的同軸電纜，用于數(shù)字傳輸，由于多用于基帶傳輸，也叫基帶同軸電纜；基帶傳輸，也叫基帶同軸電纜；l另一種是另一種是75歐姆阻抗的同軸電纜，用于模擬傳輸，也被稱為歐姆阻抗的同軸電纜，用于模擬傳輸，也被稱為寬帶同軸電纜。寬帶同軸電纜。l寬帶同軸電纜在使用中其帶寬可以被劃分為幾個(gè)范圍。通常寬帶同軸電纜在使用中其帶寬可以被劃分為幾個(gè)范圍。通常每一個(gè)頻率范圍都攜帶著各自的編碼信息，

20、這樣就可以在一每一個(gè)頻率范圍都攜帶著各自的編碼信息，這樣就可以在一根電纜上同時(shí)復(fù)用的傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)流。根電纜上同時(shí)復(fù)用的傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)流。 表表2-32-3同軸電纜的常見規(guī)格同軸電纜的常見規(guī)格規(guī)格規(guī)格類型類型阻抗阻抗描述描述RG-58URG-58U細(xì)纜細(xì)纜5050歐姆歐姆固體實(shí)心銅導(dǎo)線固體實(shí)心銅導(dǎo)線RG-58A/URG-58A/U細(xì)纜細(xì)纜5050歐姆歐姆絞合線絞合線RG-58C/URG-58C/U細(xì)纜細(xì)纜5050歐姆歐姆RG-58A/URG-58A/U的軍用版本的軍用版本RG-59RG-59CATVCATV7575歐姆歐姆寬帶同軸電纜，用于有線電視中寬帶同軸電纜，用于有線電視中RG-8RG-8粗纜

21、粗纜5050歐姆歐姆固體實(shí)心線，直徑約為固體實(shí)心線，直徑約為0.40.4英寸英寸RG-11RG-11粗纜粗纜5050歐姆歐姆標(biāo)準(zhǔn)實(shí)心線，直徑約為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)心線，直徑約為0.40.4英寸英寸2.3 同軸電纜（4）l2.3.2 2.3.2 同軸電纜的特點(diǎn)同軸電纜的特點(diǎn)l（1）可用頻帶寬：同軸電纜可供傳輸?shù)念l譜寬度最高可達(dá)）可用頻帶寬：同軸電纜可供傳輸?shù)念l譜寬度最高可達(dá)GHz，比雙絞線更適于提供視頻或是寬帶接入業(yè)務(wù)，也可以采用調(diào)制和比雙絞線更適于提供視頻或是寬帶接入業(yè)務(wù)，也可以采用調(diào)制和復(fù)用技術(shù)來支持多信道傳輸；復(fù)用技術(shù)來支持多信道傳輸；l（2）抗干擾能力強(qiáng)，誤碼率低，但會(huì)受到屏蔽層接地質(zhì)量的影響；）抗

22、干擾能力強(qiáng)，誤碼率低，但會(huì)受到屏蔽層接地質(zhì)量的影響；l（3）性能價(jià)格比高：同軸電纜的成本比要雙絞線高，但是它有明）性能價(jià)格比高：同軸電纜的成本比要雙絞線高，但是它有明顯優(yōu)于雙絞線的傳輸性能，其性能價(jià)格比有一定的優(yōu)勢；顯優(yōu)于雙絞線的傳輸性能，其性能價(jià)格比有一定的優(yōu)勢；l（4）安裝較復(fù)雜：同軸電纜和雙絞線一樣，線纜都是制作好的，）安裝較復(fù)雜：同軸電纜和雙絞線一樣，線纜都是制作好的，使用時(shí)根據(jù)需要截取相應(yīng)的長度再做連接頭。使用時(shí)根據(jù)需要截取相應(yīng)的長度再做連接頭。 由于同軸電纜中的由于同軸電纜中的銅導(dǎo)體粗，一般需要與連接件焊接相連；安裝比雙絞線復(fù)雜。銅導(dǎo)體粗，一般需要與連接件焊接相連；安裝比雙絞線復(fù)雜

23、。l2.3.3 2.3.3 同軸電纜的應(yīng)用同軸電纜的應(yīng)用l（1）局域網(wǎng)）局域網(wǎng)l（2）局間中繼線路）局間中繼線路l（3）有線電視（）有線電視（CATV）系統(tǒng)的信號(hào)線）系統(tǒng)的信號(hào)線 l（4）射頻信號(hào)線）射頻信號(hào)線2.4 無線信道（1）l2.4.1 無線信道的基本概念無線信道的基本概念l無線通信的傳輸媒質(zhì)無線通信的傳輸媒質(zhì)無線信道是基站天線與無線信道是基站天線與用戶天線之間的傳播路徑。用戶天線之間的傳播路徑。 l無線信道是最為復(fù)雜的一種通信信道：無線信道是最為復(fù)雜的一種通信信道：l模擬有線信道中典型的信噪比約為模擬有線信道中典型的信噪比約為46dB，信號(hào)電平要，信號(hào)電平要比噪聲電平高比噪聲電平高4

24、0000倍。有線傳輸介質(zhì)中，信噪比的波倍。有線傳輸介質(zhì)中，信噪比的波動(dòng)通常不超過動(dòng)通常不超過l-2dB。 l陸地移動(dòng)通信無線信道信號(hào)強(qiáng)度的驟然降低（衰落）陸地移動(dòng)通信無線信道信號(hào)強(qiáng)度的驟然降低（衰落）經(jīng)常發(fā)生，衰落深度可達(dá)經(jīng)常發(fā)生，衰落深度可達(dá)30dB。無線信道的衰落特性。無線信道的衰落特性取決于無線電波傳播環(huán)境。取決于無線電波傳播環(huán)境。 l復(fù)雜、惡劣的傳播條件是無線信道的特征，運(yùn)動(dòng)中進(jìn)復(fù)雜、惡劣的傳播條件是無線信道的特征，運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行無線通信方式?jīng)Q定了無線傳播環(huán)境的復(fù)雜和多變，行無線通信方式?jīng)Q定了無線傳播環(huán)境的復(fù)雜和多變，所以無線信道特性十分復(fù)雜。所以無線信道特性十分復(fù)雜。2.4 無線信道（2

25、）l2.4.2 電磁波在無線信道中的傳播電磁波在無線信道中的傳播l1、基本傳播機(jī)制、基本傳播機(jī)制l（1）直射：無線信號(hào)在自由空間中的傳播；）直射：無線信號(hào)在自由空間中的傳播；l（2）反射：當(dāng)電磁波遇到比波長大得多的物體時(shí)，就發(fā)）反射：當(dāng)電磁波遇到比波長大得多的物體時(shí)，就發(fā)生反射。反射一般在地球表面，建筑物、墻壁表面發(fā)生。生反射。反射一般在地球表面，建筑物、墻壁表面發(fā)生。l（3）繞射：當(dāng)電磁波被尖銳的物體邊緣阻擋時(shí)，會(huì)發(fā)生）繞射：當(dāng)電磁波被尖銳的物體邊緣阻擋時(shí)，會(huì)發(fā)生繞射；繞射；l（4）散射：當(dāng)電磁波遇到比波長小的物體，并且單位體）散射：當(dāng)電磁波遇到比波長小的物體，并且單位體積內(nèi)這種障礙物的數(shù)量

26、較多的時(shí)，會(huì)發(fā)生散射。散射發(fā)生積內(nèi)這種障礙物的數(shù)量較多的時(shí)，會(huì)發(fā)生散射。散射發(fā)生在粗糙的表面、小物體或其它不規(guī)則物體上，例如，樹葉、在粗糙的表面、小物體或其它不規(guī)則物體上，例如，樹葉、燈柱等會(huì)引起散射。燈柱等會(huì)引起散射。2.4 無線信道（3）l2、無線信道的指標(biāo)、無線信道的指標(biāo)l多種傳播機(jī)制的存在使得任何一點(diǎn)接收到的無線信號(hào)都極少是經(jīng)多種傳播機(jī)制的存在使得任何一點(diǎn)接收到的無線信號(hào)都極少是經(jīng)過直線傳播的原有信號(hào)。過直線傳播的原有信號(hào)。l（1）傳播損耗：無線信號(hào)的損耗主要以下三種：）傳播損耗：無線信號(hào)的損耗主要以下三種：l 路徑損耗：由于電波的彌散特性造成的，反映了在公里級(jí)路徑損耗：由于電波的彌散

27、特性造成的，反映了在公里級(jí)的空間距離內(nèi)，接收信號(hào)電平的衰減，也稱大尺度衰落；的空間距離內(nèi)，接收信號(hào)電平的衰減，也稱大尺度衰落；l 陰影衰落（慢衰落）：接收信號(hào)的場強(qiáng)在長時(shí)間內(nèi)的緩慢陰影衰落（慢衰落）：接收信號(hào)的場強(qiáng)在長時(shí)間內(nèi)的緩慢變化，一般由于電波在傳播路徑上遇到由于障礙物的電磁場變化，一般由于電波在傳播路徑上遇到由于障礙物的電磁場陰影區(qū)所引起的；陰影區(qū)所引起的；l 多徑衰落（快衰落）：接收信號(hào)場強(qiáng)在整個(gè)波長內(nèi)迅速的多徑衰落（快衰落）：接收信號(hào)場強(qiáng)在整個(gè)波長內(nèi)迅速的隨機(jī)變化，一般主要由于多徑效應(yīng)引起的。隨機(jī)變化，一般主要由于多徑效應(yīng)引起的。l（2）傳播時(shí)延：包括傳播時(shí)延的平均值、傳播時(shí)延的最大

28、值和）傳播時(shí)延：包括傳播時(shí)延的平均值、傳播時(shí)延的最大值和傳播時(shí)延的統(tǒng)計(jì)特性等；傳播時(shí)延的統(tǒng)計(jì)特性等；l（3）時(shí)延擴(kuò)展：信號(hào)通過不同的路徑、沿不同的方向到達(dá)接收）時(shí)延擴(kuò)展：信號(hào)通過不同的路徑、沿不同的方向到達(dá)接收端會(huì)引起時(shí)延擴(kuò)展，時(shí)延擴(kuò)展是對(duì)信道色散效應(yīng)的描述；端會(huì)引起時(shí)延擴(kuò)展，時(shí)延擴(kuò)展是對(duì)信道色散效應(yīng)的描述；l（4）多普勒擴(kuò)展：是一種由于多普勒頻移現(xiàn)象引起的衰落過程）多普勒擴(kuò)展：是一種由于多普勒頻移現(xiàn)象引起的衰落過程的頻率擴(kuò)散，又稱時(shí)間選擇性衰落，是對(duì)信道時(shí)變效應(yīng)的描述；的頻率擴(kuò)散，又稱時(shí)間選擇性衰落，是對(duì)信道時(shí)變效應(yīng)的描述；l（5）干擾：包括干擾的性質(zhì)以及干擾的強(qiáng)度。）干擾：包括干擾的性質(zhì)以

29、及干擾的強(qiáng)度。2.4 無線信道（4）l2.4.3 2.4.3 無線信道的傳播模型無線信道的傳播模型l1、構(gòu)建無線信道模型、構(gòu)建無線信道模型l傳播環(huán)境、傳播機(jī)理傳播環(huán)境、傳播機(jī)理l用戶臺(tái)的移動(dòng)性，傳播參數(shù)隨時(shí)變化，引起接收場強(qiáng)、時(shí)延等參數(shù)用戶臺(tái)的移動(dòng)性，傳播參數(shù)隨時(shí)變化，引起接收場強(qiáng)、時(shí)延等參數(shù)的快速波動(dòng)的快速波動(dòng) l信號(hào)傳播特征、通信環(huán)境中的系統(tǒng)干擾各種不同條件下的無線信道信號(hào)傳播特征、通信環(huán)境中的系統(tǒng)干擾各種不同條件下的無線信道模型。模型。 l2、無線信道模型的分類、無線信道模型的分類l無線信道模型一般可分為室內(nèi)傳播模型和室外傳播模型，后者又可無線信道模型一般可分為室內(nèi)傳播模型和室外傳播模型

30、，后者又可以分為宏蜂窩模型和微蜂窩模型。以分為宏蜂窩模型和微蜂窩模型。l（1）室內(nèi)傳播模型：室內(nèi)傳播模型的主要特點(diǎn)是覆蓋范圍小、環(huán)境）室內(nèi)傳播模型：室內(nèi)傳播模型的主要特點(diǎn)是覆蓋范圍小、環(huán)境變動(dòng)較大、不受氣候影響，但受建筑材料影響大。典型模型包括：變動(dòng)較大、不受氣候影響，但受建筑材料影響大。典型模型包括：對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型、對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型、Ericsson多重?cái)帱c(diǎn)模型等；多重?cái)帱c(diǎn)模型等；l（2）室外宏蜂窩模型：當(dāng)基站天線架設(shè)較高、覆蓋范圍較大時(shí)所使）室外宏蜂窩模型：當(dāng)基站天線架設(shè)較高、覆蓋范圍較大時(shí)所使用的一類模型。實(shí)際使用中一般是幾種宏蜂窩模型結(jié)合使用來完成用的一類模型。實(shí)際使用中一般

31、是幾種宏蜂窩模型結(jié)合使用來完成網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；l（3）室外微蜂窩模型：當(dāng)基站天線的架設(shè)高度在）室外微蜂窩模型：當(dāng)基站天線的架設(shè)高度在36m時(shí)，多使用時(shí)，多使用室外微蜂窩模型；其描述的損耗可分為視距損耗與非視距損耗。室外微蜂窩模型；其描述的損耗可分為視距損耗與非視距損耗。常見的信道傳播模型常見的信道傳播模型 類型類型名稱名稱特征特征備注備注室外宏蜂窩室外宏蜂窩模型模型自由空間傳播模型自由空間傳播模型在理想的、均勻的、各向同性的介質(zhì)中傳播，不發(fā)生發(fā)射、在理想的、均勻的、各向同性的介質(zhì)中傳播，不發(fā)生發(fā)射、折射、繞射、散射現(xiàn)象折射、繞射、散射現(xiàn)象經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ推矫娲蟮貍鞑ツＰ推矫娲蟮貍鞑ツＰ屯瑫r(shí)

32、考慮了發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的直接路徑和地面發(fā)射路同時(shí)考慮了發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的直接路徑和地面發(fā)射路徑徑經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ碗s亂因子模型（雜亂因子模型（Clutter Factor Model）利用頻率、地形、高度、方位等修正因子對(duì)平面大地傳播利用頻率、地形、高度、方位等修正因子對(duì)平面大地傳播模型進(jìn)行修正而得模型進(jìn)行修正而得經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛫W村模型（奧村模型（Okumura-Hata Model）主要針對(duì)城區(qū)傳播環(huán)境，具體又將城區(qū)環(huán)境分為開闊地、主要針對(duì)城區(qū)傳播環(huán)境，具體又將城區(qū)環(huán)境分為開闊地、郊區(qū)、城區(qū)三種，適用于地形復(fù)雜區(qū)域郊區(qū)、城區(qū)三種，適用于地形復(fù)雜區(qū)域經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ虲OST 231-Hat

33、a模型模型主要針對(duì)中小城市環(huán)境主要針對(duì)中小城市環(huán)境經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚅ee模型模型特點(diǎn)是通過計(jì)算有效的基站天線高度，來描述地形的變化特點(diǎn)是通過計(jì)算有效的基站天線高度，來描述地形的變化經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ虸brahim and Parsons模型模型基于倫敦附近的一系列測試結(jié)果而獲得，并不針對(duì)通用預(yù)基于倫敦附近的一系列測試結(jié)果而獲得，并不針對(duì)通用預(yù)測模型測模型經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ虯llsebrook and Parsons模型模型以對(duì)三個(gè)英國大城市的測量為基礎(chǔ)而建立的理論模型以對(duì)三個(gè)英國大城市的測量為基礎(chǔ)而建立的理論模型理論模型理論模型Ikegami模型模型通過使用描述建筑物高度、形狀、特征的詳細(xì)地圖，在

34、發(fā)通過使用描述建筑物高度、形狀、特征的詳細(xì)地圖，在發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間利用射線跟蹤法確定特定點(diǎn)的場射機(jī)與接收機(jī)之間利用射線跟蹤法確定特定點(diǎn)的場強(qiáng)強(qiáng)理論模型理論模型Walfisch-Bertoni模型模型考慮了屋頂和建筑物的影響，使用繞射來預(yù)測街道的平均考慮了屋頂和建筑物的影響，使用繞射來預(yù)測街道的平均信號(hào)場強(qiáng)信號(hào)場強(qiáng)理論模型理論模型COST 231/Walfisch-Ikegami模型模型主要用于歐美都市環(huán)境下非視距傳播的預(yù)測主要用于歐美都市環(huán)境下非視距傳播的預(yù)測理論模型理論模型室外微蜂窩室外微蜂窩模型模型雙斜率模型（雙斜率模型（Dual-Slope Empirical Model）具有兩個(gè)不同

35、的路徑損耗指數(shù)具有兩個(gè)不同的路徑損耗指數(shù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ碗p線模型雙線模型適用于理想化的、即相當(dāng)開闊而不雜亂的微蜂窩環(huán)境，如適用于理想化的、即相當(dāng)開闊而不雜亂的微蜂窩環(huán)境，如公路公路理論模型理論模型遞歸模型（遞歸模型（Recursive Model）對(duì)于街道交叉口處可能發(fā)生的繞射或反射做了特殊處理對(duì)于街道交叉口處可能發(fā)生的繞射或反射做了特殊處理理論模型理論模型特定地區(qū)射線模型（特定地區(qū)射線模型（Site-specific Ray Model）利用計(jì)算機(jī)處理特定地區(qū)的地理信息庫以及三維建筑物數(shù)利用計(jì)算機(jī)處理特定地區(qū)的地理信息庫以及三維建筑物數(shù)據(jù)庫據(jù)庫仿真模型仿真模型室內(nèi)傳播模室內(nèi)傳播模型型對(duì)數(shù)距離

36、路徑損耗模型對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型室內(nèi)路徑損耗符合對(duì)數(shù)分布室內(nèi)路徑損耗符合對(duì)數(shù)分布理論模型理論模型Ericsson多重?cái)帱c(diǎn)模型多重?cái)帱c(diǎn)模型主要針對(duì)多層辦公室建筑主要針對(duì)多層辦公室建筑經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ退p因子模型衰減因子模型主要考慮了建筑物類型的影響和阻擋物的影響主要考慮了建筑物類型的影響和阻擋物的影響經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?.4 無線信道（5）l3、如何構(gòu)建傳播模型、如何構(gòu)建傳播模型l（1）理論分析：即用電磁場理論或統(tǒng)計(jì)理論分析電波在）理論分析：即用電磁場理論或統(tǒng)計(jì)理論分析電波在移動(dòng)環(huán)境中的傳播特性，并用各種數(shù)學(xué)模型來描述無線信移動(dòng)環(huán)境中的傳播特性，并用各種數(shù)學(xué)模型來描述無線信道。道。 l（2）現(xiàn)場實(shí)

37、測：建立在大量實(shí)測數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式的基礎(chǔ)）現(xiàn)場實(shí)測：建立在大量實(shí)測數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式的基礎(chǔ)之上，選取典型環(huán)境，進(jìn)行電波傳播實(shí)測試驗(yàn)。之上，選取典型環(huán)境，進(jìn)行電波傳播實(shí)測試驗(yàn)。 l（3）計(jì)算機(jī)模擬：是近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展新出）計(jì)算機(jī)模擬：是近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展新出現(xiàn)的研究方法?，F(xiàn)的研究方法。 l4、傳播模型的輸入?yún)?shù)、傳播模型的輸入?yún)?shù)l模型的輸入?yún)?shù)主要有：自然地形特征、植被特征、天氣模型的輸入?yún)?shù)主要有：自然地形特征、植被特征、天氣狀況、電磁噪聲狀況、天線高度（包括接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的狀況、電磁噪聲狀況、天線高度（包括接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的天線高度）、建筑物的分布、建筑物的平均高度、載波頻天線高

38、度）、建筑物的分布、建筑物的平均高度、載波頻率、波長、收發(fā)天線之間的距離等。率、波長、收發(fā)天線之間的距離等。2.4 無線信道（6）l2.4.4 無線信道的特點(diǎn)無線信道的特點(diǎn)l（1）頻譜資源有限：）頻譜資源有限：l可供通信用的無線頻譜從數(shù)十可供通信用的無線頻譜從數(shù)十MHz到數(shù)十到數(shù)十GHz，無線頻譜是國家嚴(yán)格管，無線頻譜是國家嚴(yán)格管制使用的資源。特定的通信系統(tǒng)頻譜資源是非常有限的。隨著用戶數(shù)量制使用的資源。特定的通信系統(tǒng)頻譜資源是非常有限的。隨著用戶數(shù)量增長，必須精心設(shè)計(jì)無線通信技術(shù)，高效使用有限的頻譜資源；增長，必須精心設(shè)計(jì)無線通信技術(shù)，高效使用有限的頻譜資源；l（2）傳播環(huán)境復(fù)雜：）傳播環(huán)境

39、復(fù)雜：l電磁波在無線信道中存在多種傳播機(jī)制，使得接收端的信號(hào)處于極不穩(wěn)電磁波在無線信道中存在多種傳播機(jī)制，使得接收端的信號(hào)處于極不穩(wěn)定的狀態(tài)，接收信號(hào)的幅度、頻率、相位等均可能處于不斷變化之中；定的狀態(tài)，接收信號(hào)的幅度、頻率、相位等均可能處于不斷變化之中；l（3）存在多種干擾：）存在多種干擾：l電磁波在一個(gè)開放環(huán)境之中傳播，各種工業(yè)或民用設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生電磁波，電磁波在一個(gè)開放環(huán)境之中傳播，各種工業(yè)或民用設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生電磁波，相同頻率的有用信號(hào)的傳播就形成了干擾。射頻器件的非線性還會(huì)引入相同頻率的有用信號(hào)的傳播就形成了干擾。射頻器件的非線性還會(huì)引入互調(diào)干擾，同一通信系統(tǒng)內(nèi)不同信道間的隔離度不夠還會(huì)引

40、入鄰道干擾?；フ{(diào)干擾，同一通信系統(tǒng)內(nèi)不同信道間的隔離度不夠還會(huì)引入鄰道干擾。l（4）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳粩嗟淖兓海┚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳粩嗟淖兓簂無線通信產(chǎn)生的一個(gè)重要原因是用戶可以自由的移動(dòng)。同一系統(tǒng)中不同無線通信產(chǎn)生的一個(gè)重要原因是用戶可以自由的移動(dòng)。同一系統(tǒng)中不同位置的用戶或某一個(gè)用戶的移動(dòng)，都會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)通信系統(tǒng)中產(chǎn)生不同的位置的用戶或某一個(gè)用戶的移動(dòng)，都會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)通信系統(tǒng)中產(chǎn)生不同的傳播路徑，信號(hào)在不同傳播路徑之間的干擾。自組織（傳播路徑，信號(hào)在不同傳播路徑之間的干擾。自組織（ad-hoc）網(wǎng)絡(luò)，）網(wǎng)絡(luò)，更具有接收機(jī)和發(fā)射機(jī)同時(shí)移動(dòng)的特點(diǎn)，對(duì)無線信道產(chǎn)生新的影響。更具有接收機(jī)和發(fā)射機(jī)同時(shí)移動(dòng)的特點(diǎn)，對(duì)無

41、線信道產(chǎn)生新的影響。2.5 微波（1）l2.5.12.5.1 微波頻段的定義微波頻段的定義l微波頻段被定義為微波頻段被定義為1GHz到到100GHz的范圍，也有定義認(rèn)為微波頻段的的范圍，也有定義認(rèn)為微波頻段的上限為上限為1000GHzl2.5.2 2.5.2 微波通信的特點(diǎn)微波通信的特點(diǎn): : l（1）工作頻率高，可用的帶寬大）工作頻率高，可用的帶寬大l（2）波長短，易于設(shè)計(jì)高增益天線）波長短，易于設(shè)計(jì)高增益天線l（3）受天電干擾?。┦芴祀姼蓴_小l（4）視距傳播）視距傳播l（5）容易受天氣影響）容易受天氣影響2.5 微波（2）l2.5.3 2.5.3 地面視距信道地面視距信道l微波傳輸?shù)男诺婪Q

42、為地面視距信道，視距傳播模型主要考慮的因素包微波傳輸?shù)男诺婪Q為地面視距信道，視距傳播模型主要考慮的因素包括大氣效應(yīng)和地面效應(yīng)。括大氣效應(yīng)和地面效應(yīng)。l大氣效應(yīng)主要包括吸收衰減、雨霧衰減和大氣折射；大氣效應(yīng)主要包括吸收衰減、雨霧衰減和大氣折射；l地面效應(yīng)主要包括費(fèi)涅爾效應(yīng)和地面反射。地面效應(yīng)主要包括費(fèi)涅爾效應(yīng)和地面反射。 l（1）吸收衰減：主要發(fā)生在微波的高頻段，不同的大氣成分如水）吸收衰減：主要發(fā)生在微波的高頻段，不同的大氣成分如水蒸汽、氧氣具有不同的吸收衰減，對(duì)蒸汽、氧氣具有不同的吸收衰減，對(duì)12GHz以下的低頻段影響較以下的低頻段影響較??；小；l（2）雨霧衰減：在）雨霧衰減：在10GHz以

43、下頻段，雨霧衰減并不嚴(yán)重，一般以下頻段，雨霧衰減并不嚴(yán)重，一般只有幾只有幾dB；在；在10GHz以上頻段，雨霧衰減則大大增加。下雨衰減以上頻段，雨霧衰減則大大增加。下雨衰減是限制高頻段微波傳播距離的主要因素，在暴雨天氣下出現(xiàn)的電是限制高頻段微波傳播距離的主要因素，在暴雨天氣下出現(xiàn)的電視轉(zhuǎn)播中斷常是由此原因造成的；視轉(zhuǎn)播中斷常是由此原因造成的；l（3）大氣折射：由于空氣密度存在梯度而造成的微波傳播方向的）大氣折射：由于空氣密度存在梯度而造成的微波傳播方向的改變；改變；l（4）費(fèi)涅爾效應(yīng)：微波傳播在遇到障礙物時(shí)產(chǎn)生的附加損耗；）費(fèi)涅爾效應(yīng)：微波傳播在遇到障礙物時(shí)產(chǎn)生的附加損耗；l（5）地面反射：傳

44、播過程中產(chǎn)生電平衰落的主要原因；）地面反射：傳播過程中產(chǎn)生電平衰落的主要原因；l（6）頻率選擇性衰落。）頻率選擇性衰落。2.5 2.5 微波（微波（3 3）l2.5.4 2.5.4 微波通信的主要應(yīng)用微波通信的主要應(yīng)用l（1）微波中繼通信）微波中繼通信l微波中繼通信系統(tǒng)一般包含終端站和中繼站兩大類設(shè)備。它的站與站微波中繼通信系統(tǒng)一般包含終端站和中繼站兩大類設(shè)備。它的站與站之間要求具有視距傳播條件，通過高度指向性天線來完成相互通信。之間要求具有視距傳播條件，通過高度指向性天線來完成相互通信。中繼站上的天線依次將信號(hào)傳遞給相鄰的站點(diǎn)，這種傳遞不斷持續(xù)下中繼站上的天線依次將信號(hào)傳遞給相鄰的站點(diǎn)，這種

45、傳遞不斷持續(xù)下去就可以實(shí)現(xiàn)視線被地表切斷的兩個(gè)站點(diǎn)間的傳輸去就可以實(shí)現(xiàn)視線被地表切斷的兩個(gè)站點(diǎn)間的傳輸 （2）多點(diǎn)分配業(yè)）多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（務(wù)（MDS）l是一種固定無線接入技術(shù)，它包括由運(yùn)營商設(shè)置的主站和位于用戶處是一種固定無線接入技術(shù)，它包括由運(yùn)營商設(shè)置的主站和位于用戶處的子站，可以提供數(shù)十的子站，可以提供數(shù)十MHz甚至數(shù)甚至數(shù)GHz的帶寬，這些帶寬由所有的用的帶寬，這些帶寬由所有的用戶共享。戶共享。MDS系統(tǒng)主要為個(gè)人用戶、寬帶小區(qū)和寫字樓等設(shè)施提供無系統(tǒng)主要為個(gè)人用戶、寬帶小區(qū)和寫字樓等設(shè)施提供無線寬帶接入，它的特點(diǎn)是建網(wǎng)迅速，但資源分配不夠靈活。線寬帶接入，它的特點(diǎn)是建網(wǎng)迅速，但資源分配不

46、夠靈活。lMDS包括覆蓋范圍較大的多信道多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（包括覆蓋范圍較大的多信道多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（MMDS）和覆蓋范圍）和覆蓋范圍較小、但提供帶寬更為充足的本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（較小、但提供帶寬更為充足的本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（LMDS）。）。 微波（微波（4）多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)系統(tǒng)）多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)系統(tǒng) 2.5 2.5 微波（微波（5 5）l（3）無線局域網(wǎng)：）無線局域網(wǎng)：l目前基于目前基于802.11系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)也工作于微系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)也工作于微波頻段，其中波頻段，其中802.11b工作于工作于2.4GHz；802.11a/g工作于工作于5.8GHz；2.5 2.5 微波（微波（6 6）l（4）第）第

47、4代移動(dòng)通信系統(tǒng)：代移動(dòng)通信系統(tǒng)：l未來的移動(dòng)通信系統(tǒng)要求達(dá)到數(shù)百未來的移動(dòng)通信系統(tǒng)要求達(dá)到數(shù)百M(fèi)Hz的帶寬，在的帶寬，在頻譜資源十分緊張的頻譜資源十分緊張的800MHz、900MHz、2GHz等等頻段通信是難以想象的。頻段通信是難以想象的。l一個(gè)可行的解決方案即是使用目前頻譜資源相對(duì)寬一個(gè)可行的解決方案即是使用目前頻譜資源相對(duì)寬松的微波頻段，特別是頻率較高的微波頻段。松的微波頻段，特別是頻率較高的微波頻段。l微波頻段的衰減較大，在非視距傳播時(shí)的性能較差，微波頻段的衰減較大，在非視距傳播時(shí)的性能較差，這還是一個(gè)有待于進(jìn)一步研究的難點(diǎn)。這還是一個(gè)有待于進(jìn)一步研究的難點(diǎn)。2.5 微波-衛(wèi)星（7）l

48、（5 5）衛(wèi)星通信：）衛(wèi)星通信：l基本概念：以衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)，在多個(gè)地面站基本概念：以衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)，在多個(gè)地面站之間通信之間通信。l按衛(wèi)星業(yè)務(wù)描述：按衛(wèi)星業(yè)務(wù)描述：l固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)FSSFSSl廣播衛(wèi)星業(yè)務(wù)廣播衛(wèi)星業(yè)務(wù)BSSBSSl移動(dòng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)移動(dòng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)MSSMSSl按工作軌道分類按工作軌道分類 ：l（1 1）同步軌道）同步軌道 GEOGEOl（2 2）中軌道）中軌道 MEOMEOl（3 3）低軌道）低軌道 LEOLEO2.5 微波-衛(wèi)星（8）l衛(wèi)星通信中使用的頻譜資源波段：l C C波段：波段：6GHz/4GHz (6GHz/4GHz (上行上行/ /下

49、行下行) ) C波段對(duì)于天氣的適應(yīng)性較好，但C波段的工作頻率被地面微波系統(tǒng)所共享；l KuKu波段：波段：14GHz/11GHz14GHz/11GHz，它的頻段并沒有被其它系統(tǒng)所使用，能夠提供一定的終端移動(dòng)性支持，但更容易受到天氣因素的干擾；l KaKa波段：波段：30GHz/20GHz30GHz/20GHz，可以提供更寬的頻譜供使用，Ka波段最容易受到天氣因素（如雨衰）的影響；l L L波段：波段：390MHz/1550MHz390MHz/1550MHz，受天氣影響最小，但可提供的頻帶寬度不足。2.5 微波-衛(wèi)星（4）l衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)分段衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)分段: :l空間段空間段l控制段控制段l地面段地面段

50、l衛(wèi)星通信的特點(diǎn)衛(wèi)星通信的特點(diǎn): :l（1 1）下行廣播，覆蓋范圍廣）下行廣播，覆蓋范圍廣l（2 2）工作頻帶寬）工作頻帶寬l（3 3）通信質(zhì)量好）通信質(zhì)量好l（4 4）信號(hào)傳輸時(shí)延大）信號(hào)傳輸時(shí)延大l（5 5）控制復(fù)雜）控制復(fù)雜2.6 2.6 光纖（光纖（1 1）l2.6.12.6.1光纖通信的概念與基本原理光纖通信的概念與基本原理l激光，激光器具有亮度高、譜線窄、方向性好的特點(diǎn)，可激光，激光器具有亮度高、譜線窄、方向性好的特點(diǎn)，可以產(chǎn)生理想的光載波。利用可以導(dǎo)光的玻璃纖維以產(chǎn)生理想的光載波。利用可以導(dǎo)光的玻璃纖維光纖光纖進(jìn)行長距離的光波傳輸。進(jìn)行長距離的光波傳輸。 l光纖通信的定義：光纖通

51、信是以光波為載頻，光導(dǎo)纖維為光纖通信的定義：光纖通信是以光波為載頻，光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的一種通信方式。光纖通信一般在發(fā)送方對(duì)信息傳輸媒介的一種通信方式。光纖通信一般在發(fā)送方對(duì)信息的數(shù)字編碼進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，在接收端以直接檢波的方式來的數(shù)字編碼進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，在接收端以直接檢波的方式來完成光完成光/電變換。電變換。2.5 2.5 光纖（光纖（2 2）l2.6.2 2.6.2 光纖的工作窗口光纖的工作窗口l1 1工作窗口的定義工作窗口的定義l石英光纖也具有光波通過的選擇特性，對(duì)特定波長的光波的傳石英光纖也具有光波通過的選擇特性，對(duì)特定波長的光波的傳輸損耗要明顯小于其它波長的光波，這些特定的波長就是光纖輸

52、損耗要明顯小于其它波長的光波，這些特定的波長就是光纖的工作窗口。的工作窗口。 l2 2三個(gè)工作窗口三個(gè)工作窗口l（1）0.80.9 m，最低損耗，最低損耗2.5dB/km，采用石英多模光纖，采用石英多模光纖，主要應(yīng)用于近距通信，目前在傳輸網(wǎng)中已很少使用；主要應(yīng)用于近距通信，目前在傳輸網(wǎng)中已很少使用；l（2）1.31 m，最低損耗，最低損耗0.27 dB/km，采用石英單模光纖，目，采用石英單模光纖，目前已獲得大規(guī)模應(yīng)用；前已獲得大規(guī)模應(yīng)用；l（3）1.55 m，最低損耗，最低損耗0.16 dB/km，采用石英單模適當(dāng)色散，采用石英單模適當(dāng)色散光纖。目前主要用于長距離傳輸系統(tǒng)，如跨海光纜等。光纖

53、。目前主要用于長距離傳輸系統(tǒng)，如跨海光纜等。2.5 光纖（3）l2.6.3 2.6.3 光纖的相關(guān)概念光纖的相關(guān)概念l1 1光在光纖中的傳播光在光纖中的傳播l光在空氣中沿直線傳播，光射向鏡面時(shí)會(huì)發(fā)生反射，從一種介光在空氣中沿直線傳播，光射向鏡面時(shí)會(huì)發(fā)生反射，從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射。當(dāng)光從折射率大的介質(zhì)進(jìn)質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射。當(dāng)光從折射率大的介質(zhì)進(jìn)入折射率小的介質(zhì)時(shí)，如果入射角大于臨界值就會(huì)發(fā)生全反射。入折射率小的介質(zhì)時(shí)，如果入射角大于臨界值就會(huì)發(fā)生全反射。l如果在玻璃纖維外包裹一定的材料，就可以由全反射來保證光如果在玻璃纖維外包裹一定的材料，就可以由全反射來保證光波只

54、在玻璃纖維中傳播，這即是光導(dǎo)纖維的工作原理。波只在玻璃纖維中傳播，這即是光導(dǎo)纖維的工作原理。 l2 2光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu)l實(shí)用的光纖是比人的頭發(fā)絲稍粗的玻璃絲，通信用光纖的外徑實(shí)用的光纖是比人的頭發(fā)絲稍粗的玻璃絲，通信用光纖的外徑一般為一般為125140 m。一般光纖由纖芯和包層組成，纖芯完成。一般光纖由纖芯和包層組成，纖芯完成信號(hào)的傳輸，包層與纖芯的折射率不同，將光信號(hào)封閉在纖芯信號(hào)的傳輸，包層與纖芯的折射率不同，將光信號(hào)封閉在纖芯中傳輸并起到保護(hù)纖芯的作用。工程中一般將多條光纖固定在中傳輸并起到保護(hù)纖芯的作用。工程中一般將多條光纖固定在一起構(gòu)成光纜。一起構(gòu)成光纜。圖2-7 光纖的結(jié)構(gòu)圖2

55、-8四芯光纜剖面示意圖2.5 2.5 光纖（光纖（4 4）l3光纖的分類光纖的分類l（1）根據(jù)光纖橫截面上折射率的不同，可以分為階躍型光纖和漸變型光）根據(jù)光纖橫截面上折射率的不同，可以分為階躍型光纖和漸變型光纖，階躍型光纖的纖芯和包層間的折射率分別是一個(gè)常數(shù)，在纖芯和包纖，階躍型光纖的纖芯和包層間的折射率分別是一個(gè)常數(shù)，在纖芯和包層的交界面，折射率呈階梯型突變。漸變式光纖纖芯的折射率隨著半徑層的交界面，折射率呈階梯型突變。漸變式光纖纖芯的折射率隨著半徑的增加按一定規(guī)律減小，在纖芯與包層交界處減小為包層的折射率。纖的增加按一定規(guī)律減小，在纖芯與包層交界處減小為包層的折射率。纖芯的折射率的變化近似

56、于拋物線；芯的折射率的變化近似于拋物線；l（2）按傳輸模式分：分為單模光纖（）按傳輸模式分：分為單模光纖（Single Mode Fiber）和多模光纖）和多模光纖（Multi Mode Fiber）。）。 光以一特定的入射角度射入光纖，在光纖和包光以一特定的入射角度射入光纖，在光纖和包層間發(fā)生全發(fā)射，從而可以在光纖中傳播，即稱為一個(gè)模式。層間發(fā)生全發(fā)射，從而可以在光纖中傳播，即稱為一個(gè)模式。l當(dāng)光纖直徑較大時(shí)，可以允許光以多個(gè)入射角射入并傳播，此時(shí)就稱當(dāng)光纖直徑較大時(shí)，可以允許光以多個(gè)入射角射入并傳播，此時(shí)就稱為多模光纖；為多模光纖；l當(dāng)直徑較小時(shí)，只允許一個(gè)方向的光通過，就稱單模光纖。當(dāng)直

57、徑較小時(shí)，只允許一個(gè)方向的光通過，就稱單模光纖。l由于多模光纖會(huì)產(chǎn)生干擾、干涉等復(fù)雜問題，在帶寬、容量上均不如由于多模光纖會(huì)產(chǎn)生干擾、干涉等復(fù)雜問題，在帶寬、容量上均不如單模光纖。實(shí)際通信中應(yīng)用的光纖絕大多數(shù)是單模光纖。單模光纖。實(shí)際通信中應(yīng)用的光纖絕大多數(shù)是單模光纖。l（3）按照制造光纖所用的材料分：可以分為石英系光纖、多組分玻璃光）按照制造光纖所用的材料分：可以分為石英系光纖、多組分玻璃光纖、塑料包層石英芯光纖、全塑料光纖和氟化物光纖。纖、塑料包層石英芯光纖、全塑料光纖和氟化物光纖。 2.5 光纖（5）l單模光纖又可以按照最佳傳輸頻率窗口分為：常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖。常規(guī)型單模

58、光纖是將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上，如1.31 m，相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)為ITU-T G.652。色散位移型單模光纖是將光纖傳輸頻率最佳化在兩個(gè)波長的光上，如：1.31 m和1.55 m，相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)為ITU-T G .653。 2.5 光纖（6）l4光纖的損耗光纖的損耗l（1）損耗：當(dāng)光波通過光纖后，光的強(qiáng)度會(huì)被衰減，這說明光纖）損耗：當(dāng)光波通過光纖后，光的強(qiáng)度會(huì)被衰減，這說明光纖中存在某種物質(zhì)或是由于某種原因阻擋光波信號(hào)通過，這就形成中存在某種物質(zhì)或是由于某種原因阻擋光波信號(hào)通過，這就形成了光纖的傳輸損耗。了光纖的傳輸損耗。l（2）固有損耗和附加損耗：根據(jù)引起損耗的原因，可以把損耗分）固有損耗和附加損耗：根據(jù)引起損耗的原因，可以把損耗分為固有損耗和附加損耗。為固有損耗和附加損耗。 l（3）吸收損耗：制造光纖的材料會(huì)在一定程度上吸收光能，材料）吸收損耗：制造光纖的材料會(huì)在一定程度上吸收光能，材料中的粒子吸收光能后，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)發(fā)熱等現(xiàn)象而將能量散失掉，中的粒子吸收光能后，會(huì)產(chǎn)生振