通信概论第2章.ppt

第第2章章 传输介质传输介质 主要内容主要内容 1、传输介质的基本概念、传输介质的基本概念 2、双绞线、双绞线 3、同轴电缆、同轴电缆 4、无线信道、无线信道 5、无线信道的微波频段、无线信道的微波频段 6、光纤、光纤1§2.1 传输介质的基本概念传输介质的基本概念一、传输介质的定义一、传输介质的定义 传输介质是连接通信设备，为通信设备之间传输介质是连接通信设备，为通信设备之间提供信息传输的提供信息传输的物理通道物理通道；是信息传输的实际载体是信息传输的实际载体二、传输介质的分类二、传输介质的分类 1、有线电缆、有线电缆 2、无线介质、无线介质 3、光纤、光纤2＊各种通信技术对电磁波频谱的使用（表＊各种通信技术对电磁波频谱的使用（表2-1)）） 频率范围频率范围 波波 长长符号符号 传输介质传输介质 典型应用典型应用3-30 HzHz104- 108 m mVLFVLF普通有线电缆、普通有线电缆、长波无线电长波无线电长波电台长波电台30 HzHz - 300kHzkHz103- 104 m mLFLF普通有线电缆、普通有线电缆、长波无线电长波无线电网的用户线路、长网的用户线路、长波电台波电台300kHzkHz – 3 MHzMHz102- 103 m mMFMF同轴电缆、中波无线电同轴电缆、中波无线电调幅广播电台调幅广播电台3 – 30 MHzMHz10- 102 m mHFHF同轴电缆、短波无线电同轴电缆、短波无线电CATVCATV的用户线路的用户线路30 – 300 MHzMHz1- 10 m mVHFVHF同轴电缆、米波无线电同轴电缆、米波无线电调频广播电台调频广播电台300MHzMHz – 3GHzGHz10- 100 cmcmUHFUHF分米波无线电分米波无线电公共移动通信公共移动通信3 – 30 GHzGHz1- 10 cmcmSHFSHF厘米波无线电厘米波无线电微波中继、卫星通信、微波中继、卫星通信、无线局域网无线局域网30 – 300 GHzGHz1- 10 mmmmEHFEHF毫米波无线电毫米波无线电卫星通信、超宽带通信卫星通信、超宽带通信105 – 107 GHzGHz3× 10-6 -3× 10-4 m m－－光纤、可见光、红外光光纤、可见光、红外光光纤通信、短距红外线光纤通信、短距红外线通信通信3三、传输介质对传输技术的影响三、传输介质对传输技术的影响 1、带宽、带宽 2、误码率、误码率 3、信号的传输距离、信号的传输距离 不同的传输介质对信号具有不同的衰减。

不同的传输介质对信号具有不同的衰减 4、安全、安全 不同的传输介质有不同的安全等级不同的传输介质有不同的安全等级4§2.2双绞线双绞线一、双绞线的定义一、双绞线的定义 双绞线是由一对带有绝缘线层的铜线，以螺旋双绞线是由一对带有绝缘线层的铜线，以螺旋的方式缠绕在一起所构成的方式缠绕在一起所构成 双绞线在两条导线上同时传输的信号，相位相差双绞线在两条导线上同时传输的信号，相位相差180度外界的电磁干扰给两条导线带来的影响将互相抵消，使信号外界的电磁干扰给两条导线带来的影响将互相抵消，使信号不至于迅速衰减不至于迅速衰减 5二、双绞线的特征二、双绞线的特征 1、导线直径、导线直径 直径越大，传输能力越强直径越大，传输能力越强 2、含铜量、含铜量 含铜量越高，传输能力越强含铜量越高，传输能力越强 3、导线的单位长度绕数、导线的单位长度绕数 绕数越多，对干扰的抵消作用就越强绕数越多，对干扰的抵消作用就越强 4、屏蔽措施、屏蔽措施 屏蔽越好，抗干扰越强。

屏蔽越好，抗干扰越强非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线（（UTP））屏蔽双绞线（屏蔽双绞线（STP））6三、双绞线的分类三、双绞线的分类 传送模拟信号的带宽可达传送模拟信号的带宽可达250kHz,传送数字信号的数传送数字信号的数据速率随距离的不同而变据速率随距离的不同而变 1、一类线、一类线 2对双绞线，非屏蔽对双绞线，非屏蔽 主要用于传输语音，一般能支持主要用于传输语音，一般能支持20kb/s的数据速率的数据速率 2、二类线、二类线 4对双绞线，非屏蔽对双绞线，非屏蔽 主要用于传输语音，一般能支持主要用于传输语音，一般能支持4Mb/s的数据速率的数据速率 可用于令牌环局域网可用于令牌环局域网 73、三类线、三类线 四对双绞线，非屏蔽四对双绞线，非屏蔽 主要用于传输语音和主要用于传输语音和10Mb/s的数据传输传输范围的数据传输传输范围 100m，，10Mbit/s以太网和以太网和4Mbit/s令牌环网。

令牌环网4、四类线、四类线 四对双绞线，非屏蔽四对双绞线，非屏蔽 用于传输语音和用于传输语音和16Mb/s的数据传输的数据传输10 base-T以太以太网采用已不用）网采用已不用）5、五类线、五类线 四对双绞线，非屏蔽四对双绞线，非屏蔽 用于传输语音和用于传输语音和100Mb/s的数据传输的数据传输100 base-T 以太网采用以太网采用8 双绞线对的组合双绞线对的组合线对色彩组合1蓝白相间蓝2黄（橙）白相间 黄（橙）3绿白相间绿4褐（棕）白相间 褐（棕）96、超五类线（、超五类线（5类类E）） 四对双绞线，非屏蔽四对双绞线，非屏蔽 比五类线所使用的铜线质量更高，单位长度绕比五类线所使用的铜线质量更高，单位长度绕数更多所以衰减更小、信号串扰更小、具有更小数更多所以衰减更小、信号串扰更小、具有更小的时延误差的时延误差 用于用于100 base-T以太网、以太网、ATM等7、六类线、六类线 四对双绞线，非屏蔽。

四对双绞线，非屏蔽 传输频率可达传输频率可达200～～250MHz，是超，是超5类线带宽类线带宽的的2倍，最大速率可达到倍，最大速率可达到1 000Mb/s，，主要用于百主要用于百兆位快速以太网和千兆位以太网兆位快速以太网和千兆位以太网108、超超6 6类线类线 四对双绞线，非屏蔽四对双绞线，非屏蔽 在传输频率方面与在传输频率方面与6类线一样，也是类线一样，也是200～～250MHz，最大传输速率也可达到，最大传输速率也可达到1000Mb/s，只，只是在串扰、衰减和信噪比等方面有较大改善是在串扰、衰减和信噪比等方面有较大改善 主要应用于千兆网络中主要应用于千兆网络中 119、七类线、七类线 四对双绞线，四对双绞线，屏蔽 是最新的一种双绞线，主要为了适应是最新的一种双绞线，主要为了适应万兆位以万兆位以太网太网技术的应用和发展传输频率至少可达技术的应用和发展传输频率至少可达500MHz，是，是6类线和超类线和超6类线的类线的2倍以上，传输速倍以上，传输速率可达率可达10Gb/s。

12四、双绞线的特点四、双绞线的特点 1 1、、 优点优点 （（1 1）成本低，易于安装）成本低，易于安装 （（2 2）应用广泛）应用广泛 2 2、缺点、缺点 （（1) 1) 带宽有限带宽有限 (2) (2) 信号传输距离短信号传输距离短 约约1000m1000m (3) (3) 抗干扰能力不强抗干扰能力不强五、双绞线的应用五、双绞线的应用 1 1、、ISDNISDN 窄带窄带ISDN(N-ISDN)ISDN(N-ISDN)中的中的基本速率接口基本速率接口( (BRIBRI, , Basic Rate Interface) Basic Rate Interface)和和基群速率接口基群速率接口( (PRIPRI,Primary ,Primary RateInterface) RateInterface)的传输介质的传输介质 13 2、、xDSL 例如例如ADSLADSL（非对称数字用户电路）的传输介质。

非对称数字用户电路）的传输介质 3、以太网、以太网 10M或或100M以太网用以太网用2对双绞线对双绞线 1000M以太网用以太网用4对双绞线对双绞线§2.3§2.3 同轴电缆同轴电缆 同轴电缆由中心的铜制或铝制的导体、同轴电缆由中心的铜制或铝制的导体、 中间绝缘塑料层、金属屏蔽层以及主要起保护中间绝缘塑料层、金属屏蔽层以及主要起保护 作用的外套层组成作用的外套层组成14一、同轴电缆的分类一、同轴电缆的分类 1、、50欧姆阻抗的同轴电缆欧姆阻抗的同轴电缆 用于数字传输，也叫基带同轴电缆用于数字传输，也叫基带同轴电缆 15 2、、75欧姆阻抗的同轴电缆欧姆阻抗的同轴电缆 用于模拟传输，也称为宽带同轴电缆用于模拟传输，也称为宽带同轴电缆 同轴电缆的常见规格同轴电缆的常见规格 规规 格格类类 型型阻抗阻抗/Ω/Ω描描 述述RG-58URG-58U细缆细缆5050固体实心铜导线固体实心铜导线RG-58A/URG-58A/U细缆细缆5050绞合线绞合线RG-58C/URG-58C/U细缆细缆5050RG-58A/URG-58A/U的军用版本的军用版本RG-59RG-59CATVCATV7575固体实心线，宽带同轴电缆固体实心线，宽带同轴电缆RG-8RG-8粗缆粗缆5050固体实心线固体实心线RG-11RG-11粗缆粗缆5050固体实心线固体实心线16三、同轴电缆的特点三、同轴电缆的特点 (1) 1) 可用频带宽可用频带宽 可达可达GHzGHz (2) (2) 抗干扰能力强、误码率低抗干扰能力强、误码率低 可达可达1010-9-9 (3) (3) 性价比高性价比高 (4) (4) 安装较复杂安装较复杂四、同轴电缆的应用四、同轴电缆的应用 局域网的传输线、局间中继线路、有线电视局域网的传输线、局间中继线路、有线电视（（CATVCATV）系统的信号线、射频信号线。

系统的信号线、射频信号线 17§2.3§2.3无线信道无线信道 无线信道是基站天线与用户天线之间的传播无线信道是基站天线与用户天线之间的传播路径一、电磁波在无线信道中的传播一、电磁波在无线信道中的传播 基本传播机制基本传播机制 ⑴⑴ 直射直射 无线信号在自由空间中的传播无线信号在自由空间中的传播 ⑵⑵ 反射反射 当电磁波遇到比波长大得多的物体时，当电磁波遇到比波长大得多的物体时， 发生反射发生反射18 ⑶⑶ 绕射绕射 当接收机和发射机之间的无线路径被尖锐当接收机和发射机之间的无线路径被尖锐 物体边缘阻挡时发生绕射物体边缘阻挡时发生绕射 ⑷⑷ 散射散射 当无线路径中存在小于波长的物体且单位体当无线路径中存在小于波长的物体且单位体积内这种障碍物体的数量较多的时候发生散射积内这种障碍物体的数量较多的时候发生散射四、无线信道的特点四、无线信道的特点 1、频谱资源有限、频谱资源有限 2、传播环境复杂、传播环境复杂 3、存在多种干扰、存在多种干扰 4、网络拓扑处于不断的变化之中、网络拓扑处于不断的变化之中19§2.4§2.4无线信道的微波频段无线信道的微波频段一、微波频段的定义一、微波频段的定义 1 1～～100GHz100GHz的范围，上限为的范围，上限为1000GHz1000GHz。

二、微波频段的特点二、微波频段的特点 1 1、工作频率高，可用带宽大、工作频率高，可用带宽大 2 2、波长短，易于设计高增益（几十、波长短，易于设计高增益（几十dB)dB)的天线的天线 3 3、受天电干扰小、受天电干扰小 4 4、视距传播、视距传播 5 5、容易受天气影响、容易受天气影响 20三、微波通信的主要应用三、微波通信的主要应用 1、微波中继通信系统微波中继通信系统 一般包含终端站和中继站两大类设备一般包含终端站和中继站两大类设备21 2 2、多点分配业务（、多点分配业务（MDS, Multi-point Distribution MDS, Multi-point Distribution System System）） 一种固定无线接入技术，它包括由运营商设置一种固定无线接入技术，它包括由运营商设置的主站和位于用户处的子站的主站和位于用户处的子站 IDU－室内单元－室内单元ODU－室外单元－室外单元22 MMDS(Microwave Mulipoint Distribution System) 微波多点分配系统微波多点分配系统/多信道多点分配系统多信道多点分配系统 LMDS(Local Mulipoint Distribution System/ Service) 本地多点分配系统本地多点分配系统/业务业务 ＊＊MMDS/LMDS的技术特点：的技术特点： ①①工作频段工作频段 MMDS：：2～～5 GHz，优点是器件成熟、设备成本，优点是器件成熟、设备成本 低、可降低衰减。

低、可降低衰减 LMDS：：20 ～～40GHz，具有较宽松的频谱范围，，具有较宽松的频谱范围， 最有潜力提供多种业务最有潜力提供多种业务MDS23 ②② 多址方式多址方式 MMDS/LMDS下行下行主要采用主要采用FDMA方式将信号向方式将信号向 相应扇区广播，相应扇区广播，上行上行多采用多采用TDMA或或FDMA ③③ 调制方式调制方式 MMDS/LMDS的调制方式主要采用的调制方式主要采用QPSK、、4QAM、、 16QAM和和64QAM等几种调制解调技术等几种调制解调技术 ④④ 传输带宽传输带宽 MMDS：：250MHz LMDS: 可与光纤比拟，至少为可与光纤比拟，至少为1GHz ⑤⑤ 业务承载业务承载 话音业务话音业务、、专线业务专线业务、、高速数据业务高速数据业务。

24 3、无线局域网、无线局域网 802.11b系统标准工作在系统标准工作在2.4GHz 802.11a/g系统标准工作在系统标准工作在5.8GHz 4、第四代移动通信系统、第四代移动通信系统 系统要求达到系统要求达到数百数百MHz的带宽的带宽 5、卫星通信、卫星通信 ⑴⑴ C波段波段：： f上上 = 6 GHz f下下＝＝4GHz ⑵⑵ Ku波段波段：： f上上 = 14GHz f下下＝＝11GHz ⑶⑶ Ka波段：波段： f上上 = 30 GHz f下下＝＝20GHz ⑷⑷ L波段：波段： 390～～1550 MHz25§2.5 光纤光纤一、光纤通信的概念一、光纤通信的概念 光纤通信是以光波为载频，光导纤维为传输媒光纤通信是以光波为载频，光导纤维为传输媒介的一种通信方式介的一种通信方式 20世纪世纪60年代，美国开发了第一台激光器年代，美国开发了第一台激光器。

1970年，损耗为年，损耗为20dB/km的石英玻璃光纤问世的石英玻璃光纤问世 目前在朗讯、北电、阿尔卡特、西门子等公司的目前在朗讯、北电、阿尔卡特、西门子等公司的实验室中，光纤传输已经达到数千公里无中继的先实验室中，光纤传输已经达到数千公里无中继的先进水平 26二、光纤的工作窗口二、光纤的工作窗口 传输损耗最小的光波的波长传输损耗最小的光波的波长——光纤的工作窗口光纤的工作窗口 目前应用的目前应用的3 3个工作窗口：个工作窗口： 1、、0 .8 ～～0.9μmm，，最低损耗最低损耗2.5dB/km2.5dB/km，，采用石英采用石英 多模光纤，主要用于近距通信多模光纤，主要用于近距通信 2、、1.31μmm，，最低损耗最低损耗0.27dB/km0.27dB/km，，采用石英单模采用石英单模 光纤，目前已获得大规模使用光纤，目前已获得大规模使用3、、1.55μmm，，最低损耗最低损耗0.16dB/km0.16dB/km，，采用石英单模光采用石英单模光 纤，主要用于长距离传输系统，如跨海光缆等。

纤，主要用于长距离传输系统，如跨海光缆等27三、光纤的相关概念三、光纤的相关概念1、光在光纤中的传播光在光纤中的传播 在玻璃纤维外包裹一定的材料，就可以由全在玻璃纤维外包裹一定的材料，就可以由全反射来保证光波只在玻璃纤维中传播反射来保证光波只在玻璃纤维中传播2、光纤的结构、光纤的结构 实用的光纤是比人的头发丝稍粗的玻璃丝实用的光纤是比人的头发丝稍粗的玻璃丝通信光纤的外径一般为通信光纤的外径一般为125～～140 28 光纤由纤芯和包层光纤由纤芯和包层组成，纤心完成信号的组成，纤心完成信号的传输，包层起保护纤芯传输，包层起保护纤芯的作用 光缆：光缆：29 3、光纤的分类、光纤的分类 ⑴⑴根据光纤横截面上折射率的不同分根据光纤横截面上折射率的不同分 阶跃（突变）型光纤阶跃（突变）型光纤 渐变型光纤渐变型光纤 30⑵⑵按传输模式分按传输模式分 单模光纤（单模光纤（Single Mode Fiber）） 多模光纤（多模光纤（Mulit Mode Fiber）） 31 ⑶⑶ 按制作光纤所用的材料分按制作光纤所用的材料分 石英系光纤石英系光纤 多组分玻璃光纤多组分玻璃光纤 塑料包层石英芯光纤塑料包层石英芯光纤 全塑料光纤全塑料光纤 氟化物光纤氟化物光纤四、光纤的主要特点四、光纤的主要特点 ⑴⑴ 传输频带宽传输频带宽 潜在带宽可达太比特级潜在带宽可达太比特级(Tbit/s) 32 ⑵⑵ 传输距离长传输距离长 传输损耗可传输损耗可＜＜0.2dB/km0.2dB/km ⑶⑶ 抗电磁干扰能力强抗电磁干扰能力强 ⑷⑷ 保密性好保密性好 ⑸⑸ 节省大量有色金属节省大量有色金属 ⑹⑹ 体积小、重量轻体积小、重量轻 ⑺⑺ 需要经过额外的光需要经过额外的光/电转换过程电转换过程 END 33。