通信網(wǎng)絡(luò)原理第1章_傳輸介質(zhì)

1、1.2.1 1.2.1 傳輸介質(zhì)（介紹有線介質(zhì)）傳輸介質(zhì)（介紹有線介質(zhì)）所謂傳輸介質(zhì)所謂傳輸介質(zhì)，是指傳輸信號(hào)的物理通信，是指傳輸信號(hào)的物理通信線路，就象人選擇道路一樣。任何數(shù)據(jù)在實(shí)際線路，就象人選擇道路一樣。任何數(shù)據(jù)在實(shí)際傳輸時(shí)都會(huì)被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或光信號(hào)的形式在傳輸時(shí)都會(huì)被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或光信號(hào)的形式在傳輸介質(zhì)中傳輸。傳輸介質(zhì)中傳輸。數(shù)據(jù)能否成功傳輸則依賴于數(shù)據(jù)能否成功傳輸則依賴于兩個(gè)因素：兩個(gè)因素：被傳輸信號(hào)本身的質(zhì)量和傳輸介質(zhì)被傳輸信號(hào)本身的質(zhì)量和傳輸介質(zhì)的特性的特性。傳傳輸輸介介質(zhì)質(zhì)有線介質(zhì)有線介質(zhì)無線介質(zhì)無線介質(zhì)雙絞線雙絞線光纖光纖同軸電纜同軸電纜無線電波無線電波微波微波紅外線紅外線藍(lán)

2、牙藍(lán)牙WIFI衛(wèi)星信號(hào)衛(wèi)星信號(hào) （電磁波信號(hào)通過地球（電磁波信號(hào)通過地球外部的大氣或外層空外部的大氣或外層空間進(jìn)行傳輸）間進(jìn)行傳輸）（電磁波信號(hào)沿著有形（電磁波信號(hào)沿著有形的固體介質(zhì)傳輸）的固體介質(zhì)傳輸）1有線介質(zhì)有線介質(zhì)1) 架空明線架空明線架空明線架空明線是最早的有線信道，信道是最早的有線信道，信道由架在一系列豎立電桿上的絕緣子上的由架在一系列豎立電桿上的絕緣子上的導(dǎo)線而構(gòu)成。導(dǎo)線而構(gòu)成。（1）信道）信道容易建設(shè)容易建設(shè)（2）低頻信號(hào)）低頻信號(hào)的衰減也較小的衰減也較?。?）高頻部分）高頻部分易于發(fā)射出去，易于發(fā)射出去，衰耗較大。衰耗較大。（4）傳輸信號(hào)）傳輸信號(hào)的頻帶受限，的頻帶受限，通信

3、容量很小。通信容量很小。特點(diǎn)特點(diǎn) 此外，由于架設(shè)在室外，易受外界因素此外，由于架設(shè)在室外，易受外界因素的破壞，干擾大且可靠性差，容易被竊聽。的破壞，干擾大且可靠性差，容易被竊聽。為了減小費(fèi)用和擴(kuò)大容量，會(huì)在一系列電為了減小費(fèi)用和擴(kuò)大容量，會(huì)在一系列電桿上架設(shè)多對(duì)信道，但這樣會(huì)帶來串音問桿上架設(shè)多對(duì)信道，但這樣會(huì)帶來串音問題。題。由于架空明線存在的干擾大、易損壞、由于架空明線存在的干擾大、易損壞、可利用的頻帶過窄等缺點(diǎn)，因此，在現(xiàn)代可利用的頻帶過窄等缺點(diǎn)，因此，在現(xiàn)代通信網(wǎng)中基本不再使用這種方式通信網(wǎng)中基本不再使用這種方式。2) 平衡電纜平衡電纜平衡電纜又稱雙絞線平衡電纜又稱雙絞線，是指兩根導(dǎo)線

4、，是指兩根導(dǎo)線之間相互纏繞。因?yàn)槠叫蟹胖糜袕?qiáng)電磁干之間相互纏繞。因?yàn)槠叫蟹胖糜袕?qiáng)電磁干擾，纏繞后干擾相互抵消，這樣，外界破擾，纏繞后干擾相互抵消，這樣，外界破壞和干擾要小一些，性能也較穩(wěn)定。但是壞和干擾要小一些，性能也較穩(wěn)定。但是其損耗隨工作頻率的增大而急劇增大。通其損耗隨工作頻率的增大而急劇增大。通常每公里的衰減分貝數(shù)與頻率成正比，因常每公里的衰減分貝數(shù)與頻率成正比，因而容量也不能太大。而容量也不能太大。內(nèi)導(dǎo)體芯線內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣絕緣鋁箔屏蔽鋁箔屏蔽銅絲網(wǎng)屏蔽銅絲網(wǎng)屏蔽塑料外套塑料外套 雙絞線通常制成多芯電線，就是很雙絞線通常制成多芯電線，就是很多對(duì)線路包扎成一條電線多對(duì)線路包扎成一條電線。從

5、兩對(duì)四芯。從兩對(duì)四芯起，直到起，直到200對(duì)，形成多層結(jié)構(gòu)，包成一對(duì)，形成多層結(jié)構(gòu)，包成一條電纜，外面還有保護(hù)芯線和絕緣體不條電纜，外面還有保護(hù)芯線和絕緣體不被侵蝕和破壞，也起著屏蔽外界干擾的被侵蝕和破壞，也起著屏蔽外界干擾的作用。作用。 100無屏蔽雙絞線（四對(duì)線芯）無屏蔽雙絞線（四對(duì)線芯）雙絞線是目前使用最廣，價(jià)格相對(duì)便宜的一種雙絞線是目前使用最廣，價(jià)格相對(duì)便宜的一種傳輸介質(zhì)。傳輸介質(zhì)。若干對(duì)雙絞線構(gòu)成的電纜稱為雙絞線電纜若干對(duì)雙絞線構(gòu)成的電纜稱為雙絞線電纜雙絞線分為非屏蔽雙絞線雙絞線分為非屏蔽雙絞線UTP和屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線STP屏蔽雙絞線是屏蔽雙絞線是以鋁以鋁箔、金屬絲網(wǎng)屏蔽箔、金

6、屬絲網(wǎng)屏蔽以減少干擾和串音以減少干擾和串音非屏蔽雙絞線是非屏蔽雙絞線是雙雙絞線外沒有任何附絞線外沒有任何附加屏蔽加屏蔽醫(yī)院和工醫(yī)院和工廠使用較廠使用較多多校園網(wǎng)使校園網(wǎng)使用較多用較多無屏蔽雙絞線的應(yīng)用遠(yuǎn)比屏蔽雙絞線廣無屏蔽雙絞線的應(yīng)用遠(yuǎn)比屏蔽雙絞線廣雙絞線雙絞線屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線 STP非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線 UTP3類（帶寬類（帶寬16Mbps）5類（帶寬類（帶寬100Mbps）3類（帶寬類（帶寬16Mbps）5類（帶寬類（帶寬100Mbps）4類（帶寬類（帶寬20Mbps）6類（帶寬類（帶寬200Mbps）超超5類（帶寬類（帶寬155Mbps）使用使用較多較多使用使用較多較多雙絞線的不

7、同傳輸速度雙絞線的不同傳輸速度非屏蔽雙絞線的主要優(yōu)點(diǎn)非屏蔽雙絞線的主要優(yōu)點(diǎn)無屏蔽外套，直徑小，節(jié)省所占用的空間無屏蔽外套，直徑小，節(jié)省所占用的空間質(zhì)量小、易彎曲、易安裝質(zhì)量小、易彎曲、易安裝將串?dāng)_減到最小或消除將串?dāng)_減到最小或消除具有阻燃性具有阻燃性具有獨(dú)立性和靈活性，適用于結(jié)構(gòu)化的綜具有獨(dú)立性和靈活性，適用于結(jié)構(gòu)化的綜合布線合布線雙絞線連接圖雙絞線連接圖RJ45接頭（水晶頭）接頭（水晶頭）雙絞線的接線標(biāo)準(zhǔn)雙絞線的接線標(biāo)準(zhǔn) 在在UTP電纜的電纜的8根銅線中，只有根銅線中，只有4根在數(shù)據(jù)傳輸中根在數(shù)據(jù)傳輸中起作用，分別是起作用，分別是1、2、3、6。其中：。其中：1、2是負(fù)責(zé)發(fā)送是負(fù)責(zé)發(fā)送資料；

8、資料；3、6負(fù)責(zé)接收資料。其它都是屏蔽消除干擾作負(fù)責(zé)接收資料。其它都是屏蔽消除干擾作用。用。T568AT568B要記住線序要記住線序哦！哦！雙絞線的制作雙絞線的制作不同設(shè)備連不同設(shè)備連接用直連線接用直連線接法接法相同設(shè)備連接相同設(shè)備連接用交叉連接法用交叉連接法現(xiàn)代通信網(wǎng)中雙絞線廣泛使用在用現(xiàn)代通信網(wǎng)中雙絞線廣泛使用在用戶環(huán)路，即從用戶終端至復(fù)接設(shè)備或交戶環(huán)路，即從用戶終端至復(fù)接設(shè)備或交換機(jī)之間，如現(xiàn)代電話通信網(wǎng)中，電話換機(jī)之間，如現(xiàn)代電話通信網(wǎng)中，電話機(jī)至交換機(jī)，計(jì)算機(jī)至集線器。目前經(jīng)機(jī)至交換機(jī)，計(jì)算機(jī)至集線器。目前經(jīng)過專門設(shè)計(jì)的雙絞線，短距離的數(shù)字傳過專門設(shè)計(jì)的雙絞線，短距離的數(shù)字傳輸速率可

9、達(dá)輸速率可達(dá)100Mb/s。3) 同軸電纜同軸電纜同軸電線是容量較大的有線信道同軸電線是容量較大的有線信道。 常用的同軸電纜有兩種：一種是管外徑為常用的同軸電纜有兩種：一種是管外徑為4.4mm的的小同軸小同軸；另一種是管外徑為；另一種是管外徑為9.5mm的的中同中同軸軸。在同軸電線中，電磁波在外管和內(nèi)芯之間傳播，。在同軸電線中，電磁波在外管和內(nèi)芯之間傳播，基本上與外界隔開，因而無發(fā)射損耗，也較少受外基本上與外界隔開，因而無發(fā)射損耗，也較少受外界干擾，可靠性和傳輸質(zhì)量都很好。界干擾，可靠性和傳輸質(zhì)量都很好。同軸同軸電纜電纜基帶同軸電纜（基帶同軸電纜（5050）粗纜粗纜(RG-11,(RG-11,

10、直徑直徑9.59.5毫米毫米) )細(xì)纜細(xì)纜(RG-58,(RG-58,直徑直徑4.44.4毫米毫米) )寬帶同軸電纜（寬帶同軸電纜（75,RG-5975,RG-59）基帶同軸電纜的阻抗為基帶同軸電纜的阻抗為50歐姆歐姆，通常，通常用來傳輸數(shù)字信號(hào)，速率最高可達(dá)用來傳輸數(shù)字信號(hào)，速率最高可達(dá)10Mbps。一條電纜上只有一個(gè)信道，。一條電纜上只有一個(gè)信道，主要用于傳輸基帶數(shù)字信號(hào)。多段傳主要用于傳輸基帶數(shù)字信號(hào)。多段傳輸時(shí)中間用中繼器連接，用以將數(shù)字輸時(shí)中間用中繼器連接，用以將數(shù)字信號(hào)整形、再生。信號(hào)整形、再生。寬帶同軸電纜的阻抗為寬帶同軸電纜的阻抗為75歐姆歐姆，通常，通常用來傳輸用來傳輸CAT

11、V有線電視模擬信號(hào)。其有線電視模擬信號(hào)。其帶寬可達(dá)帶寬可達(dá)750MHz以上。各路模擬信號(hào)以上。各路模擬信號(hào)分別移頻到不同頻段在一條電纜上同時(shí)分別移頻到不同頻段在一條電纜上同時(shí)傳輸傳輸，通常用來傳輸有線電視模擬信號(hào)，通常用來傳輸有線電視模擬信號(hào)，傳輸距離幾十傳輸距離幾十100km，其間用放大器，其間用放大器來接力、放大衰減了的模擬信號(hào)。來接力、放大衰減了的模擬信號(hào)。 這類線路每公里衰減的分貝數(shù)大致與這類線路每公里衰減的分貝數(shù)大致與頻率的平方根成正比，所以在高頻端可頻率的平方根成正比，所以在高頻端可傳輸足夠的信號(hào)能量，帶寬可以做得較傳輸足夠的信號(hào)能量，帶寬可以做得較大，傳輸容量也較大。大，傳輸容量

12、也較大。其缺點(diǎn)是造價(jià)很其缺點(diǎn)是造價(jià)很高，施工復(fù)雜高，施工復(fù)雜。4) 光纖光纖光纖是一種很細(xì)的可傳送光信號(hào)的光纖是一種很細(xì)的可傳送光信號(hào)的有線介質(zhì)，它是用玻璃、塑料或高純度有線介質(zhì)，它是用玻璃、塑料或高純度的合成硅制成的合成硅制成。目前使用的光纖多為石。目前使用的光纖多為石英光纖，它以純凈的二氧化硅材料為主，英光纖，它以純凈的二氧化硅材料為主，為改變折射率，中間摻有鍺、磷、硼、為改變折射率，中間摻有鍺、磷、硼、氟等。氟等。光纖也是一種同軸性結(jié)構(gòu)，由纖芯、包層和外套光纖也是一種同軸性結(jié)構(gòu)，由纖芯、包層和外套三個(gè)同軸部分組成三個(gè)同軸部分組成，其中纖芯、包層由兩種折射率不，其中纖芯、包層由兩種折射率不

13、同的玻璃材料制成，利用光的全反射可以使光信號(hào)在同的玻璃材料制成，利用光的全反射可以使光信號(hào)在纖芯中傳輸，包層的折射率略小于纖芯，以形成光波纖芯中傳輸，包層的折射率略小于纖芯，以形成光波導(dǎo)效應(yīng)，防止光信號(hào)外溢。外套一般由塑料制成，用導(dǎo)效應(yīng)，防止光信號(hào)外溢。外套一般由塑料制成，用于防止?jié)駳?、磨損和其他環(huán)境破壞。光纖的物理結(jié)構(gòu)于防止?jié)駳狻⒛p和其他環(huán)境破壞。光纖的物理結(jié)構(gòu)如圖如圖2.4所示。所示。光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu)圖圖2.4 光纖的物理結(jié)構(gòu)光纖的物理結(jié)構(gòu)光纖的傳播特性：光纖的傳播特性：損耗、色散損耗、色散。光纖傳播利用光纖傳播利用的是全反射的是全反射光纖的傳輸特性光纖的傳輸特性 光纖傳輸系統(tǒng)主要由

14、三個(gè)部分組成，光光纖傳輸系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成，光纖傳輸介質(zhì)、光源、光檢測(cè)器。纖傳輸介質(zhì)、光源、光檢測(cè)器。發(fā)光二極管發(fā)光二極管激光二極管激光二極管玻璃玻璃纖維纖維光電二極光電二極管管光纖分為多模光纖光纖分為多模光纖(MMF)(MMF)和單模光纖和單模光纖(SMF)(SMF)兩種基本類型兩種基本類型。(1) 多模光纖先于單模光纖商用化，它的纖芯直多模光纖先于單模光纖商用化，它的纖芯直徑較大，通常為徑較大，通常為50m或或62.5m，它允許多個(gè)光傳導(dǎo)模，它允許多個(gè)光傳導(dǎo)模式同時(shí)通過光纖，因而光信號(hào)進(jìn)入光纖時(shí)會(huì)沿多個(gè)角式同時(shí)通過光纖，因而光信號(hào)進(jìn)入光纖時(shí)會(huì)沿多個(gè)角度反射，產(chǎn)生模式色散，影響傳輸速率和

15、距離。度反射，產(chǎn)生模式色散，影響傳輸速率和距離。多模多模光纖主要用于短距低速傳輸，比如接入網(wǎng)和局域網(wǎng)，光纖主要用于短距低速傳輸，比如接入網(wǎng)和局域網(wǎng)，一般傳輸距離應(yīng)小于一般傳輸距離應(yīng)小于2km。光纖的分類光纖的分類(2) 單模光纖的纖芯直徑非常小，通常為單模光纖的纖芯直徑非常小，通常為410m，在任何時(shí)候，在任何時(shí)候，單模光纖只允許光信號(hào)以一種模式通單模光纖只允許光信號(hào)以一種模式通過纖芯。與多模光纖相比，它可以提供非常出色的過纖芯。與多模光纖相比，它可以提供非常出色的傳輸特性，為信號(hào)的傳輸提供更大的帶寬、更遠(yuǎn)的傳輸特性，為信號(hào)的傳輸提供更大的帶寬、更遠(yuǎn)的距離，距離，目前長途傳輸主要采用單模光纖目

16、前長途傳輸主要采用單模光纖。輸入脈沖輸出脈沖單模光纖輸入脈沖輸出脈沖多模光纖直線傳播直線傳播全反射傳播全反射傳播在光脈沖信號(hào)傳輸?shù)倪^程中，所使用的波長與在光脈沖信號(hào)傳輸?shù)倪^程中，所使用的波長與傳輸速率、信號(hào)衰減之間有著密切的關(guān)系。通常采傳輸速率、信號(hào)衰減之間有著密切的關(guān)系。通常采用的光脈沖信號(hào)的波長集中在某些波長范圍附近，用的光脈沖信號(hào)的波長集中在某些波長范圍附近，這些波長范圍習(xí)慣上又稱為窗口，目前常用的有這些波長范圍習(xí)慣上又稱為窗口，目前常用的有850nm、1310nm和和1550nm為中心的三個(gè)低損耗窗為中心的三個(gè)低損耗窗口口，在這三個(gè)窗口中，信號(hào)具有最優(yōu)的傳輸特性。，在這三個(gè)窗口中，信號(hào)

17、具有最優(yōu)的傳輸特性。 在在局域網(wǎng)局域網(wǎng)中較常采用中較常采用850nm波長，而在長距離波長，而在長距離和高速率傳輸條件下的和高速率傳輸條件下的城域網(wǎng)和長途網(wǎng)城域網(wǎng)和長途網(wǎng)中均采用中均采用1550nm波長。習(xí)慣上的波長。習(xí)慣上的波長三窗口波長三窗口。與傳統(tǒng)的銅導(dǎo)線介質(zhì)相比，光纖主要有以與傳統(tǒng)的銅導(dǎo)線介質(zhì)相比，光纖主要有以下優(yōu)點(diǎn)下優(yōu)點(diǎn)：大容量大容量、體積小、重量輕、低衰減、體積小、重量輕、低衰減、抗干擾能力強(qiáng)?？垢蓴_能力強(qiáng)。(1) 大容量大容量。光纖系統(tǒng)的工作頻率分布在。光纖系統(tǒng)的工作頻率分布在1001000THz（太赫茲太赫茲）范圍內(nèi)，屬于近紅）范圍內(nèi)，屬于近紅外區(qū)，其潛在帶寬是巨大的。目前外區(qū)，其潛在帶寬是巨大的。目前10(Tb/s)/100km的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)已試驗(yàn)成功。的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)已試驗(yàn)成功。光纖的優(yōu)點(diǎn)光纖的優(yōu)點(diǎn)(2) 體積小、重量輕體積小、重量輕。與銅導(dǎo)線相比，在相同的傳輸能力。與銅導(dǎo)線相比，在相同的傳輸能力下，無論體積還是重量，光纖都小得多，這在布線時(shí)有很大下，無論體積還