通信网络原理第1章传输介质要点课件.ppt

1、1.2.1 1.2.1 传输介质（介绍有线介质）传输介质（介绍有线介质）所谓传输介质所谓传输介质，是指传输信号的物理通信，是指传输信号的物理通信线路，就象人选择道路一样。任何数据在实际线路，就象人选择道路一样。任何数据在实际传输时都会被转换成电信号或光信号的形式在传输时都会被转换成电信号或光信号的形式在传输介质中传输。传输介质中传输。数据能否成功传输则依赖于数据能否成功传输则依赖于两个因素：两个因素：被传输信号本身的质量和传输介质被传输信号本身的质量和传输介质的特性的特性。传传输输介介质质有线介质有线介质无线介质无线介质双绞线双绞线光纤光纤同轴电缆同轴电缆无线电波无线电波微波微波红外线红外线蓝

2、牙蓝牙WIFI卫星信号卫星信号（电磁波信号通过地球（电磁波信号通过地球外部的大气或外层空外部的大气或外层空间进行传输）间进行传输）（电磁波信号沿着有形（电磁波信号沿着有形的固体介质传输）的固体介质传输）1有线介质有线介质1)架空明线架空明线架空明线架空明线是最早的有线信道，信道是最早的有线信道，信道由架在一系列竖立电杆上的绝缘子上的由架在一系列竖立电杆上的绝缘子上的导线而构成。导线而构成。（1）信道）信道容易建设容易建设（2）低频信号）低频信号的衰减也较小的衰减也较小（3）高频部分）高频部分易于发射出去，易于发射出去，衰耗较大。衰耗较大。（4）传输信号）传输信号的频带受限，的频带受限，通信容量

3、很小。通信容量很小。特点特点 此外，由于架设在室外，易受外界因素此外，由于架设在室外，易受外界因素的破坏，干扰大且可靠性差，容易被窃听。的破坏，干扰大且可靠性差，容易被窃听。为了减小费用和扩大容量，会在一系列电为了减小费用和扩大容量，会在一系列电杆上架设多对信道，但这样会带来串音问杆上架设多对信道，但这样会带来串音问题。题。由于架空明线存在的干扰大、易损坏、由于架空明线存在的干扰大、易损坏、可利用的频带过窄等缺点，因此，在现代可利用的频带过窄等缺点，因此，在现代通信网中基本不再使用这种方式通信网中基本不再使用这种方式。2)平衡电缆平衡电缆平衡电缆又称双绞线平衡电缆又称双绞线，是指两根导线，是指

4、两根导线之间相互缠绕。因为平行放置有强电磁干之间相互缠绕。因为平行放置有强电磁干扰，缠绕后干扰相互抵消，这样，外界破扰，缠绕后干扰相互抵消，这样，外界破坏和干扰要小一些，性能也较稳定。但是坏和干扰要小一些，性能也较稳定。但是其损耗随工作频率的增大而急剧增大。通其损耗随工作频率的增大而急剧增大。通常每公里的衰减分贝数与频率成正比，因常每公里的衰减分贝数与频率成正比，因而容量也不能太大。而容量也不能太大。内导体芯线内导体芯线绝缘绝缘铝箔屏蔽铝箔屏蔽铜丝网屏蔽铜丝网屏蔽塑料外套塑料外套 双绞线通常制成多芯电线，就是很双绞线通常制成多芯电线，就是很多对线路包扎成一条电线多对线路包扎成一条电线。从两对四

5、芯。从两对四芯起，直到起，直到200对，形成多层结构，包成一对，形成多层结构，包成一条电缆，外面还有保护芯线和绝缘体不条电缆，外面还有保护芯线和绝缘体不被侵蚀和破坏，也起着屏蔽外界干扰的被侵蚀和破坏，也起着屏蔽外界干扰的作用。作用。100无屏蔽双绞线（四对线芯）无屏蔽双绞线（四对线芯）双绞线是目前使用最广，价格相对便宜的一种双绞线是目前使用最广，价格相对便宜的一种传输介质。传输介质。若干对双绞线构成的电缆称为双绞线电缆若干对双绞线构成的电缆称为双绞线电缆双绞线分为非屏蔽双绞线双绞线分为非屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线和屏蔽双绞线STP屏蔽双绞线是屏蔽双绞线是以铝以铝箔、金属丝网屏蔽箔、金属丝网屏

6、蔽以减少干扰和串音以减少干扰和串音非屏蔽双绞线是非屏蔽双绞线是双双绞线外没有任何附绞线外没有任何附加屏蔽加屏蔽医院和工医院和工厂使用较厂使用较多多校园网使校园网使用较多用较多无屏蔽双绞线的应用远比屏蔽双绞线广无屏蔽双绞线的应用远比屏蔽双绞线广双绞线双绞线屏蔽双绞线屏蔽双绞线 STP非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线 UTP3类（带宽类（带宽16Mbps）5类（带宽类（带宽100Mbps）3类（带宽类（带宽16Mbps）5类（带宽类（带宽100Mbps）4类（带宽类（带宽20Mbps）6类（带宽类（带宽200Mbps）超超5类（带宽类（带宽155Mbps）使用使用较多较多使用使用较多较多双绞线的不同传输速

7、度双绞线的不同传输速度非屏蔽双绞线的主要优点非屏蔽双绞线的主要优点无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间质量小、易弯曲、易安装质量小、易弯曲、易安装将串扰减到最小或消除将串扰减到最小或消除具有阻燃性具有阻燃性具有独立性和灵活性，适用于结构化的综具有独立性和灵活性，适用于结构化的综合布线合布线双绞线连接图双绞线连接图RJ45接头（水晶头）接头（水晶头）双绞线的接线标准双绞线的接线标准 在在UTP电缆的电缆的8根铜线中，只有根铜线中，只有4根在数据传输中根在数据传输中起作用，分别是起作用，分别是1、2、3、6。其中：。其中：1、2是负责发送是负责发送资料；资料；3

8、、6负责接收资料。其它都是屏蔽消除干扰作负责接收资料。其它都是屏蔽消除干扰作用。用。T568AT568B要记住线序要记住线序哦！哦！双绞线的制作双绞线的制作不同设备连不同设备连接用直连线接用直连线接法接法相同设备连接相同设备连接用交叉连接法用交叉连接法现代通信网中双绞线广泛使用在用现代通信网中双绞线广泛使用在用户环路，即从用户终端至复接设备或交户环路，即从用户终端至复接设备或交换机之间，如现代电话通信网中，电话换机之间，如现代电话通信网中，电话机至交换机，计算机至集线器。目前经机至交换机，计算机至集线器。目前经过专门设计的双绞线，短距离的数字传过专门设计的双绞线，短距离的数字传输速率可达输速率

9、可达100Mb/s。3)同轴电缆同轴电缆同轴电线是容量较大的有线信道同轴电线是容量较大的有线信道。常用的同轴电缆有两种：一种是管外径为常用的同轴电缆有两种：一种是管外径为4.4mm的的小同轴小同轴；另一种是管外径为；另一种是管外径为9.5mm的的中同中同轴轴。在同轴电线中，电磁波在外管和内芯之间传播，。在同轴电线中，电磁波在外管和内芯之间传播，基本上与外界隔开，因而无发射损耗，也较少受外基本上与外界隔开，因而无发射损耗，也较少受外界干扰，可靠性和传输质量都很好。界干扰，可靠性和传输质量都很好。同轴同轴电缆电缆基带同轴电缆（基带同轴电缆（5050）粗缆粗缆(RG-11,(RG-11,直径直径9.

10、59.5毫米毫米)细缆细缆(RG-58,(RG-58,直径直径4.44.4毫米毫米)宽带同轴电缆（宽带同轴电缆（75,RG-5975,RG-59）基带同轴电缆的阻抗为基带同轴电缆的阻抗为50欧姆欧姆，通常，通常用来传输数字信号，速率最高可达用来传输数字信号，速率最高可达10Mbps。一条电缆上只有一个信道，。一条电缆上只有一个信道，主要用于传输基带数字信号。多段传主要用于传输基带数字信号。多段传输时中间用中继器连接，用以将数字输时中间用中继器连接，用以将数字信号整形、再生。信号整形、再生。宽带同轴电缆的阻抗为宽带同轴电缆的阻抗为75欧姆欧姆，通常，通常用来传输用来传输CATV有线电视模拟信号。

11、其有线电视模拟信号。其带宽可达带宽可达750MHz以上。各路模拟信号以上。各路模拟信号分别移频到不同频段在一条电缆上同时分别移频到不同频段在一条电缆上同时传输传输，通常用来传输有线电视模拟信号，通常用来传输有线电视模拟信号，传输距离几十传输距离几十100km，其间用放大器，其间用放大器来接力、放大衰减了的模拟信号。来接力、放大衰减了的模拟信号。这类线路每公里衰减的分贝数大致与这类线路每公里衰减的分贝数大致与频率的平方根成正比，所以在高频端可频率的平方根成正比，所以在高频端可传输足够的信号能量，带宽可以做得较传输足够的信号能量，带宽可以做得较大，传输容量也较大。大，传输容量也较大。其缺点是造价很

12、其缺点是造价很高，施工复杂高，施工复杂。4)光纤光纤光纤是一种很细的可传送光信号的光纤是一种很细的可传送光信号的有线介质，它是用玻璃、塑料或高纯度有线介质，它是用玻璃、塑料或高纯度的合成硅制成的合成硅制成。目前使用的光纤多为石。目前使用的光纤多为石英光纤，它以纯净的二氧化硅材料为主，英光纤，它以纯净的二氧化硅材料为主，为改变折射率，中间掺有锗、磷、硼、为改变折射率，中间掺有锗、磷、硼、氟等。氟等。光纤也是一种同轴性结构，由纤芯、包层和外套光纤也是一种同轴性结构，由纤芯、包层和外套三个同轴部分组成三个同轴部分组成，其中纤芯、包层由两种折射率不，其中纤芯、包层由两种折射率不同的玻璃材料制成，利用光

13、的全反射可以使光信号在同的玻璃材料制成，利用光的全反射可以使光信号在纤芯中传输，包层的折射率略小于纤芯，以形成光波纤芯中传输，包层的折射率略小于纤芯，以形成光波导效应，防止光信号外溢。外套一般由塑料制成，用导效应，防止光信号外溢。外套一般由塑料制成，用于防止湿气、磨损和其他环境破坏。光纤的物理结构于防止湿气、磨损和其他环境破坏。光纤的物理结构如图如图2.4所示。所示。光纤的结构光纤的结构图图2.4 光纤的物理结构光纤的物理结构光纤的传播特性：光纤的传播特性：损耗、色散损耗、色散。光纤传播利用光纤传播利用的是全反射的是全反射光纤的传输特性光纤的传输特性 光纤传输系统主要由三个部分组成，光光纤传输

14、系统主要由三个部分组成，光纤传输介质、光源、光检测器。纤传输介质、光源、光检测器。发光二极管发光二极管激光二极管激光二极管玻璃玻璃纤维纤维光电二极光电二极管管光纤分为多模光纤光纤分为多模光纤(MMF)(MMF)和单模光纤和单模光纤(SMF)(SMF)两种基本类型两种基本类型。(1)多模光纤先于单模光纤商用化，它的纤芯直多模光纤先于单模光纤商用化，它的纤芯直径较大，通常为径较大，通常为50m或或62.5m，它允许多个光传导模，它允许多个光传导模式同时通过光纤，因而光信号进入光纤时会沿多个角式同时通过光纤，因而光信号进入光纤时会沿多个角度反射，产生模式色散，影响传输速率和距离。度反射，产生模式色散

15、，影响传输速率和距离。多模多模光纤主要用于短距低速传输，比如接入网和局域网，光纤主要用于短距低速传输，比如接入网和局域网，一般传输距离应小于一般传输距离应小于2km。光纤的分类光纤的分类(2)单模光纤的纤芯直径非常小，通常为单模光纤的纤芯直径非常小，通常为410m，在任何时候，在任何时候，单模光纤只允许光信号以一种模式通单模光纤只允许光信号以一种模式通过纤芯。与多模光纤相比，它可以提供非常出色的过纤芯。与多模光纤相比，它可以提供非常出色的传输特性，为信号的传输提供更大的带宽、更远的传输特性，为信号的传输提供更大的带宽、更远的距离，距离，目前长途传输主要采用单模光纤目前长途传输主要采用单模光纤。

16、输入脉冲输出脉冲单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤直线传播直线传播全反射传播全反射传播在光脉冲信号传输的过程中，所使用的波长与在光脉冲信号传输的过程中，所使用的波长与传输速率、信号衰减之间有着密切的关系。通常采传输速率、信号衰减之间有着密切的关系。通常采用的光脉冲信号的波长集中在某些波长范围附近，用的光脉冲信号的波长集中在某些波长范围附近，这些波长范围习惯上又称为窗口，目前常用的有这些波长范围习惯上又称为窗口，目前常用的有850nm、1310nm和和1550nm为中心的三个低损耗窗为中心的三个低损耗窗口口，在这三个窗口中，信号具有最优的传输特性。，在这三个窗口中，信号具有最优的传输特性。在在局域

17、网局域网中较常采用中较常采用850nm波长，而在长距离波长，而在长距离和高速率传输条件下的和高速率传输条件下的城域网和长途网城域网和长途网中均采用中均采用1550nm波长。习惯上的波长。习惯上的波长三窗口波长三窗口。与传统的铜导线介质相比，光纤主要有以与传统的铜导线介质相比，光纤主要有以下优点下优点：大容量大容量、体积小、重量轻、低衰减、体积小、重量轻、低衰减、抗干扰能力强。抗干扰能力强。(1)大容量大容量。光纤系统的工作频率分布在。光纤系统的工作频率分布在1001000THz（太赫兹太赫兹）范围内，属于近红）范围内，属于近红外区，其潜在带宽是巨大的。目前外区，其潜在带宽是巨大的。目前10(T

18、b/s)/100km的实验系统已试验成功。的实验系统已试验成功。光纤的优点光纤的优点(2)体积小、重量轻体积小、重量轻。与铜导线相比，在相同的传输能力。与铜导线相比，在相同的传输能力下，无论体积还是重量，光纤都小得多，这在布线时有很大下，无论体积还是重量，光纤都小得多，这在布线时有很大的优势。的优势。(3)低衰减、抗干扰能力强低衰减、抗干扰能力强。光纤传输信号比铜导线衰减。光纤传输信号比铜导线衰减小得多。目前，在小得多。目前，在1310nm波长处光纤每千米衰减小于波长处光纤每千米衰减小于0.35dB，在在1550nm波长处光纤每千米衰减小于波长处光纤每千米衰减小于0.25dB。并且由于光纤并且由于光纤系统不受外部电磁场的干扰，它本身也不向外部辐射能量，系统不受外部电磁场的干扰，它本身也不向外部辐射能量，因此信号传输很稳定，同时安全保密性也很好因此信号传输很稳定，同时安全保密性也很好。