第二讲传输介质

第二讲传输介质第1页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/42第二章传输介质第2页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/43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光纤第3页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/442.1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第4页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/45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第5页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/46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第6页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/47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第7页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/482.2双绞线2.2.1双绞线概述2.2.2双绞线的特点2.2.3双绞线的应用第8页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/492.2.1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会被另一根线上发出的电波抵消。第9页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4102.2.1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第10页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4112.2.1双绞线概述(续)双绞线的类型屏蔽双绞线STP非屏蔽双绞线UTP1类2类3类4类5类超5类等第11页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4122.2.2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第12页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4132.2.3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）数据通信系统中以太网第13页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4142.3同轴电缆2.3.1概述2.3.2特点2.3.3应用第14页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4152.3.1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，用于模拟传输第15页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4162.3.2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、不容易移动第16页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4172.3.3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第17页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4182.4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第18页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4192.4.1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第19页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4202.4.2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第20页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4212.4.3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变第21页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4222.4.4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第22页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/423微波的优点足够的带宽波长短受天电干扰小第23页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/424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第24页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/425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第25页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4262.4.5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

第26页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/427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波段第27页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/428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第28页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/429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第29页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4302.4.6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第30页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4312.5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光纤的应用第31页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4322.5.1概述1950—1960年，CharlesKao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第32页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4332.5.2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0.8-0.9μm1.31μm1.55μm第33页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4342.5.3光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第34页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4352.5.3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第35页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4362.5.3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。第36页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4372.5.3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，这种现象称为色散第37页，共41页，2023年，2月20日，星期三2023/5/4382.5.4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