通信网络原理第1章_传输介质要点课件.ppt

1.2.1 传输介质（介绍有线介质）所谓传输介质，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。数据能否成功传输则依赖于两个因素：被传输信号本身的质量和传输介质的特性。,传输介质,1有线介质1)架空明线架空明线是最早的有线信道，信道由架在一系列竖立电杆上的绝缘子上的导线而构成。,（1）信道容易建设,（2）低频信号的衰减也较小,（3）高频部分易于发射出去，衰耗较大。,（4）传输信号的频带受限，通信容量很小。,特点,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。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题。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，在现代通信网中基本不再使用这种方式。,2)平衡电缆平衡电缆又称双绞线，是指两根导线之间相互缠绕。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。,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。从两对四芯起，直到200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被侵蚀和破坏，也起着屏蔽外界干扰的作用。,100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传输介质。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UTP和屏蔽双绞线STP,屏蔽双绞线是以铝箔、金属丝网屏蔽以减少干扰和串音,非屏蔽双绞线是双绞线外没有任何附加屏蔽,医院和工厂使用较多,校园网使用较多,无屏蔽双绞线的应用远比屏蔽双绞线广,双绞线,屏蔽双绞线 STP,非屏蔽双绞线 UTP,3类（带宽16Mbps）,5类（带宽100Mbps）,3类（带宽16Mbps）,5类（带宽100Mbps）,4类（带宽20Mbps）,6类（带宽200Mbps）,超5类（带宽155Mbps）,使用较多,使用较多,双绞线的不同传输速度,非屏蔽双绞线的主要优点,无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间质量小、易弯曲、易安装将串扰减到最小或消除具有阻燃性具有独立性和灵活性，适用于结构化的综合布线,双绞线连接图,RJ45接头（水晶头）,双绞线的接线标准,在UTP电缆的8根铜线中，只有4根在数据传输中起作用，分别是1、2、3、6。其中：1、2是负责发送资料；3、6负责接收资料。其它都是屏蔽消除干扰作用。,T568A,T568B,要记住线序哦！,双绞线的制作,不同设备连接用直连线接法,相同设备连接用交叉连接法,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。目前经过专门设计的双绞线，短距离的数字传输速率可达100Mb/s。,3)同轴电缆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4.4mm的小同轴；另一种是管外径为9.5mm的中同轴。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，也较少受外界干扰，可靠性和传输质量都很好。,基带同轴电缆的阻抗为50欧姆，通常用来传输数字信号，速率最高可达10Mbps。一条电缆上只有一个信道，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，用以将数字信号整形、再生。,宽带同轴电缆的阻抗为75欧姆，通常用来传输CATV有线电视模拟信号。其带宽可达750MHz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传输，通常用来传输有线电视模拟信号，传输距离几十100km，其间用放大器来接力、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，带宽可以做得较大，传输容量也较大。其缺点是造价很高，施工复杂。,4)光纤光纤是一种很细的可传送光信号的有线介质，它是用玻璃、塑料或高纯度的合成硅制成。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，为改变折射率，中间掺有锗、磷、硼、氟等。,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，其中纤芯、包层由两种折射率不同的玻璃材料制成，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。光纤的物理结构如图2.4所示。,光纤的结构,图2.4 光纤的物理结构,光纤的传播特性：损耗、色散。,光纤传播利用的是全反射,光纤的传输特性,光纤传输系统主要由三个部分组成，光纤传输介质、光源、光检测器。,发光二极管激光二极管,玻璃纤维,光电二极管,光纤分为多模光纤(MMF)和单模光纤(SMF)两种基本类型。(1)多模光纤先于单模光纤商用化，它的纤芯直径较大，通常为50m或62.5m，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度反射，产生模式色散，影响传输速率和距离。多模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2km。,光纤的分类,(2)单模光纤的纤芯直径非常小，通常为410m，在任何时候，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传输特性，为信号的传输提供更大的带宽、更远的距离，目前长途传输主要采用单模光纤。,直线传播,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，这些波长范围习惯上又称为窗口，目前常用的有850nm、1310nm和1550nm为中心的三个低损耗窗口，在这三个窗口中，信号具有最优的传输特性。在局域网中较常采用850nm波长，而在长距离和高速率传输条件下的城域网和长途网中均采用1550nm波长。习惯上的波长三窗口。,与传统的铜导线介质相比，光纤主要有以下优点：大容量、体积小、重量轻、低衰减、抗干扰能力强。(1)大容量。光纤系统的工作频率分布在1001000THz（太赫兹）范围内，属于近红外区，其潜在带宽是巨大的。目前10(Tb/s)/100km的实验系统已试验成功。,光纤的优点,(2)体积小、重量轻。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，这在布线时有很大的优势。(3)低衰减、抗干扰能力强。光纤传输信号比铜导线衰减小得多。目前，在1310nm波长处光纤每千米衰减小于0.35dB，在1550nm波长处光纤每千米衰减小于0.25dB。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，因此信号传输很稳定，同时安全保密性也很好。,