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1、2020/10/24,1,通 信 导 论,张 冬 梅 (zhangdmbupt.edu) 北京邮电大学计算机科学与技术学院,2020/10/24,2,第二章 传输介质,2020/10/24,3,主要内容,2.1 传输介质的基本概念 2.2 双绞线 2.3 同轴电缆 2.4 微波与卫星 2.5 光纤,2020/10/24,4,2.1 传输介质的基本概念,传输介质提供通信设备之间的物理通道，是信息传输的实际载体 传输介质的多样性：源于通信环境和业务的多样性,2020/10/24,5,传输介质的基本概念(续),传输介质的分类 有线 双绞线 同轴电缆 光纤 无线 地面微波 卫星 红外等,2020/10
2、/24,6,传输介质的基本概念(续),选择传输介质的标准 传输特性：带宽、抗干扰性、距离 传播时延和响应时间 安全性 机械强度 物理尺寸 成本,2020/10/24,7,传输介质的基本概念(续),有线传输介质的特点 带宽资源丰富，使用频率不受管制 保密性好 抗干扰能力强 安装工期长,2020/10/24,8,2.2 双绞线,2.2.1 双绞线概述 2.2.2 双绞线的特点 2.2.3 双绞线的应用,2020/10/24,9,2.2.1 双绞线概述,双绞线的定义：一对带有屏蔽层的铜线以螺旋的方式缠绕在一起，一般由多对这样的双绞线构成电缆。 通过螺旋式的布线来消除干扰，每一根导线在传输中辐射的电波
3、会被另一根线上发出的电波抵消。,2020/10/24,10,2.2.1 双绞线概述(续),区分双绞线类型的特征 导线直径 含铜量 单位长度绕数 屏蔽措施,2020/10/24,11,2.2.1 双绞线概述(续),双绞线的类型 屏蔽双绞线STP 非屏蔽双绞线UTP 1类 2类 3类 4类 5类 超5类等,2020/10/24,12,2.2.2 双绞线的特点,优点 成本低，易于安装 应用广泛 缺点 带宽有限 信号传输距离短 抗干扰能力不强,2020/10/24,13,2.2.3 双绞线的应用,电话传输系统中的用户线 用户环路，4KHz（模拟） ISDN（数字） xDSL（数字） 数据通信系统中 以
4、太网,2020/10/24,14,2.3 同轴电缆,2.3.1 概述 2.3.2 特点 2.3.3 应用,2020/10/24,15,2.3.1 同轴电缆概述,同轴电缆的结构 铜导体 绝缘层 屏蔽层（返回路径） 外套 分类 基带同轴电缆：50欧姆阻抗，用于数字传输 宽带同轴电缆：75欧姆阻抗，用于模拟传输,2020/10/24,16,2.3.2 同轴电缆的特点,可用频带宽：可达数Ghz 抗干扰能力强 较大的传输距离 安装成本高、不容易移动,2020/10/24,17,2.3.3 同轴电缆的应用,长途电话传输，局间中继线路：E1 有线电视广播：CATV 局域网 计算机系统之间的短期连接,2020
5、/10/24,18,2.4 无线信道,2.4.1 无线信道的基本概念 2.4.2 电磁波在无线信道中的传播,2020/10/24,19,2.4.1 无线信道的基本概念,无线信道的定义：无线通信中基站天线与用户天线之间的传播路径 无线通信的特点：由于远比有线通信恶劣和多变的无线传播环境，需要深入研究信道的特点以及对信道的使用方式 天线：用来发射电磁能量或者接收电磁能量的电导体或电导体系统,2020/10/24,20,2.4.2 电磁波在无线信道的传播,基本传播机制 直射 反射 绕射 散射,2020/10/24,21,2.4.3 无线信道的特点,频谱资源有限 传播环境复杂 存在多种干扰 网络拓扑多
6、变,2020/10/24,22,2.4.4 微波,微波频段：1Ghz到100Ghz 微波中继放大器之间的距离取决于传输的频率 微波在视线范围内传播,2020/10/24,23,微波的优点 足够的带宽 波长短 受天电干扰小,2020/10/24,24,微波的缺点 视线范围传播 对环境因素敏感 需要频带使用许可 潜在的环境限制,2020/10/24,25,微波的应用 微波中继通信 多点分配业务MDS（LMDS） 无线局域网 第四代移动通信系统,2020/10/24,26,2.4.5 卫星通信的概念,卫星通信是利用卫星作为中继站，转发微波信号，实现两个或多个地球站间的通信,2020/10/24,27
7、,卫星的频带,卫星频率分配涉及的两个频带 上行链路：地面站到卫星 下行链路：卫星到地面站 卫星通信使用的频谱资源 C波段 Ku波段 Ka波段 L波段,2020/10/24,28,卫星通信的优、缺点,卫星的优点 远程接入 覆盖范围广 对地球拓扑不敏感 成本和距离关系小 高带宽,2020/10/24,29,卫星的缺点 初装成本高 GEO系统传输时延较大 环境干扰问题 需要许可证 某些区域内分配受限制 自然现象造成影响,2020/10/24,30,2.4.6 无线电波与红外线,无线电波 一般为全向性的 3kHz-300GHz 红外线 视距范围传播 与微波区别：无法穿透墙体，不存在频率分配问题,202
8、0/10/24,31,2.5 光纤,2.5.1 概述 2.5.2 光纤部件 2.5.3 光纤的优点和缺点 2.5.4 光纤的应用,2020/10/24,32,2.5.1 概述,19501960年，Charles Kao提出制造光纤的设想,1966年7月高锟发表文章指明了光纤的研究方向 1970年,美国康宁公司首次研制成达到实用水平的光纤,2020/10/24,33,2.5.2 光纤的工作窗口,工作窗口的定义 光纤对特定波长的光波的传输损耗明显要小于其他波长的光波，这些特定的波长就是光纤的工作窗口 三个工作窗口 0.8-0.9m 1.31m 1.55m,2020/10/24,34,2.5.3 光
9、纤的相关概念,光缆的工作原理 光在空气中沿直线传播； 光从一种介质进入另一种介质会发生折射； 如果入射角大于临界值会发生全发射； 因此，在玻璃纤维外包裹一定的材料，利用全反射保证光波只在玻璃纤维中传播,2020/10/24,35,2.5.3 光纤的相关概念(续),光纤的结构 玻璃纤维(信号的传输) 包层(将光信号封闭在纤芯中) 涂覆层 光缆：将多条光纤固定在一起构成,2020/10/24,36,2.5.3 光纤的相关概念(续),光纤的分类 单模光纤和多模光纤 模式：光纤中的一个特定的入射角对应一个模式 光纤的损耗 光波通过光纤后，光的强度会被衰减，这就形成了光纤的传输损耗。损耗是影响光纤传输距离的重要因素。,2020/10/24,37,2.5.3 光纤的相关概念(续),光纤的色散 光信号经光纤传输，到达输出端时会发生时间上的展宽，这种现象称为色散,2020/10/24,38,2.5.4 光纤的优点和缺点(1),光纤的优点 高带宽 节省有色金属资源 抗干扰能力强 安全性高 易于安装,2020/10/24,39,光纤的缺点 需要经过额外的光/电转换过程,2020/10/24,40,2.5.5 光纤的应用,基本应用 骨干网 本地环路 LAN,2020/10/24,41,谢 谢！,
