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1、2023/1/311通 信 导 论张 冬 梅()北京邮电大学计算机科学与技术学院2023/1/312第二章 传输介质2023/1/313主要内容n2.1 传输介质的基本概念n2.2 双绞线n2.3 同轴电缆n2.4 微波与卫星n2.5 光纤2023/1/3142.1 传输介质的基本概念n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n传输介质的多样性：源于通信环境和业务的多样性2023/1/315传输介质的基本概念(续)n传输介质的分类n有线n双绞线n同轴电缆n光纤n无线n地面微波n卫星n红外等2023/1/316传输介质的基本概念(续)n选择传输介质的标准n传输特性：带宽、抗干扰性
2、、距离n传播时延和响应时间n安全性n机械强度n物理尺寸n成本2023/1/317传输介质的基本概念(续)n有线传输介质的特点n带宽资源丰富，使用频率不受管制n保密性好n抗干扰能力强n安装工期长2023/1/3182.2 双绞线n2.2.1 双绞线概述n2.2.2 双绞线的特点n2.2.3 双绞线的应用2023/1/3192.2.1 双绞线概述n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。n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会被另一根线上发出的电波抵消。2023/1/31102.2.1 双绞线概述(续)n区分双绞线类型的特征n导
3、线直径n含铜量n单位长度绕数n屏蔽措施2023/1/31112.2.1 双绞线概述(续)n双绞线的类型n屏蔽双绞线STPn非屏蔽双绞线UTPn1类n2类n3类n4类n5类n超5类等2023/1/31122.2.2 双绞线的特点n优点n成本低，易于安装n应用广泛n缺点n带宽有限n信号传输距离短n抗干扰能力不强2023/1/31132.2.3 双绞线的应用n电话传输系统中的用户线n用户环路，4KHz（模拟）nISDN（数字）nxDSL（数字）n数据通信系统中n以太网2023/1/31142.3 同轴电缆n2.3.1 概述n2.3.2 特点n2.3.3 应用2023/1/31152.3.1 同轴电缆
4、概述n同轴电缆的结构n铜导体n绝缘层n屏蔽层（返回路径）n外套n分类n基带同轴电缆：50欧姆阻抗，用于数字传输n宽带同轴电缆：75欧姆阻抗，用于模拟传输2023/1/31162.3.2 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2023/1/31172.3.3 同轴电缆的应用n长途电话传输，局间中继线路：E1n有线电视广播：CATVn局域网n计算机系统之间的短期连接2023/1/31182.4 无线信道n2.4.1 无线信道的基本概念n2.4.2 电磁波在无线信道中的传播2023/1/31192.4.1 无线信道的基本概念n无线信道的定义：无线通信中
5、基站天线与用户天线之间的传播路径n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n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2023/1/31202.4.2 电磁波在无线信道的传播n基本传播机制n直射n反射n绕射n散射2023/1/31212.4.3 无线信道的特点n频谱资源有限n传播环境复杂n存在多种干扰n网络拓扑多变2023/1/31222.4.4 微波n微波频段：1Ghz到100Ghzn微波中继放大器之间的距离取决于传输的频率n微波在视线范围内传播2023/1/3123n微波的优点n足够的带宽n波长短n受天电干扰小20
6、23/1/3124n微波的缺点n视线范围传播n对环境因素敏感n需要频带使用许可n潜在的环境限制2023/1/3125n微波的应用n微波中继通信n多点分配业务MDS（LMDS）n无线局域网 n第四代移动通信系统2023/1/31262.4.5 卫星通信的概念n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 2023/1/3127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2023/1/3128卫星通信的优、缺点n卫星的优点n远程接入n覆盖范围广n对地球拓扑不敏感n成本和距离关系小n高带
7、宽2023/1/3129n卫星的缺点n初装成本高nGEO系统传输时延较大n环境干扰问题n需要许可证n某些区域内分配受限制n自然现象造成影响2023/1/31302.4.6 无线电波与红外线n无线电波n一般为全向性的n3kHz-300GHzn红外线n视距范围传播n与微波区别：无法穿透墙体，不存在频率分配问题 2023/1/31312.5 光纤n2.5.1 概述n2.5.2 光纤部件n2.5.3 光纤的优点和缺点n2.5.4 光纤的应用2023/1/31322.5.1 概述n19501960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n1970年,美
8、国康宁公司首次研制成达到实用水平的光纤 2023/1/31332.5.2 光纤的工作窗口n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n三个工作窗口n0.8-0.9mn1.31mn1.55m2023/1/31342.5.3 光纤的相关概念n光缆的工作原理n光在空气中沿直线传播；n光从一种介质进入另一种介质会发生折射；n如果入射角大于临界值会发生全发射；n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2023/1/31352.5.3 光纤的相关概念(续)n光纤的结构n玻璃纤维(信号的传输)n包层(将光信号封闭在纤
9、芯中)n涂覆层n光缆：将多条光纤固定在一起构成2023/1/31362.5.3 光纤的相关概念(续)n光纤的分类n单模光纤和多模光纤n模式：光纤中的一个特定的入射角对应一个模式n光纤的损耗n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。2023/1/31372.5.3 光纤的相关概念(续)n光纤的色散n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2023/1/31382.5.4 光纤的优点和缺点(1)n光纤的优点n高带宽n节省有色金属资源n抗干扰能力强n安全性高n易于安装2023/1/3139n光纤的缺点n需要经过额外的光/电转换过程2023/1/31402.5.5 光纤的应用n基本应用n骨干网n本地环路nLAN2023/1/3141谢 谢！