文档介绍：第2章传送网
传输介质
多路复用
SDH传送网
光传送网
思考题
传输介质
基本概念
所谓传输介质,是指传输信号的物理通信线路。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。
1865年,英国物理学家麦克斯韦(James Clerk Maxwell)首次预言电子在运动时会以电磁波的形式沿导体或自由空间传播。1887年,德国物理学家赫兹通过实验证明了麦克斯韦电磁场理论的正确性,该理论奠定了现代通信的理论基础。
就信号而言,无论是电信号还是光信号,本质都是电磁波。实际中用来传输信息的信号都由多个频率成分组成。信号包含的频率成分的范围称为频谱,而信号的带宽就是频谱的绝对宽度。由于信号所携带的能量并不是在其频谱上均匀分布的,因此又引入了有效带宽的概念,它指包含信号主要能量的那一部分带宽。例如,人的语音频率大多数在100~8000 Hz范围内,但其主要能量集中在300~3400 Hz范围内,因此话音信号的有效带宽为3100 Hz。如不加说明,带宽通常均指有效带宽。
就传输介质的特性而言,其对信号传输不利的一个物理限制是:现实中任何给定波形的信号都含有相当宽的频谱范围,尤其是数字波形,它们都包含无限的带宽,但同时任何一种传输媒介都只能容纳有限带宽的信号。换句话说,传输介质也有带宽,其工作特性就像一个带通滤波器,在一定的距离内,如信号带宽不超过传输媒介的有效传输带宽,则信号将被可靠地传输,否则,信号将在很短的传输距离内快速衰减,造成畸变。
简单来说,可以用传输介质的有效传输距离和带宽来衡量其质量,其中传输距离与带宽成反比,同时带宽越宽,成本越高。而在数字传输中,具有一定带宽的传输介质的最大传输速率与信号的调制方式也紧密相关。另一方面,不同的传输介质都有自己独特的传输特性,因此传输介质的选择,应从性能、成本、适用场合等方面综合考虑。
传输介质
传输介质分为有线介质和无线介质两大类,无论何种情况,信号都是以电磁波的形式传输的。在有线介质中,电磁波信号会沿着有形的固体介质传输,有线介质目前常用的有双绞线、同轴电缆和光纤;在无线介质中,电磁波信号通过地球外部的大气或外层空间进行传输,大气或外层空间并不对信号本身进行制导,因此可认为是在自由空间传输。无线传输常用的电磁波段主要有无线电、微波、红外线等。
双绞线是指由一对绝缘的铜导线扭绞在一起组成的一条物理通信链路。通常人们将多条双绞线放在一个护套中组成一条电缆。采用双线扭绞的形式主要是为减少线间的低频干扰,扭绞得越紧密抗干扰能力越好。。
双绞线的物理结构
与其他有线介质相比,双绞线是最便宜和易于安装使用的,其主要的缺点是串音会随频率的升高而增加,抗干扰能力差,因此复用度不高,其带宽一般在1 MHz范围之内,传输距离约为2~4 km,通常用作电话用户线和局域网传输介质,在局域网范围内传输速率可达100 Mb/s,但其很难用于宽带通信和长途传输线路。
双绞线主要分成两类:非屏蔽(UTP:Unshielded Twisted Pair)和屏蔽(STP:Shielded Twisted Pair )。屏蔽双绞线虽然传输特性优于非屏蔽双绞线,但价格昂贵,操作复杂,除了应用在IBM的令牌环网中以外,其他领域并无太多应用。目前电话用户线和局域网中都使用非屏蔽双绞线,例如普通电话线多采用24号UTP。。
常用UTP的性能
同轴电缆是贝尔实验室于1934年发明的,最初用于电视信号的传输,它由内、外导体和中间的绝缘层组成,内导体是比双绞线更粗的铜导线,外导体外部还有一层护套,它们组成一种同轴结构,因而称为同轴电缆,。
由于具有特殊的同轴结构和外屏蔽层,同轴电缆抗干扰能力强于双绞线,适合于高频宽带传输,其主要的缺点是成本高,不易安装埋设。同轴电缆通常能提供500~750 MHz的带宽,目前主要应用于CATV和光纤同轴混合接入网,在局域网和局间中继线路中的应用已并不多了。
同轴电缆物理结构