传输媒体

数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路

传输媒体(Transmission Medium) 也称传输介质或传输媒介，它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。它可分为两大类，即导向传输媒体和非导向传输媒体。在导向传输媒体中，电磁波被导向沿着固体媒体（铜线或光纤）传播，而非导向传输媒体就是指自由空间，在非导向传输媒体中电磁波的传输常称为无线传播。网络传输媒介的质量的好坏会影响数据传输的质量，包括速率、数据丢包等。

基本特性

传输媒体是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。计算机网络中采用的传输媒体可分为有线和无线两大类。有线传输媒介主要有同轴电缆、双绞线及光缆；无线传输媒介主要有微波、无线电、激光和红外线等。卫星通信、无线通信、红外通信、激光通信以及微波通信的信息载体都属于无线传输媒体。传输媒体的特性对网络数据通信质量有很大影响。其特性有：

1、物理特性

说明传输媒体的特征。

2、传输特性

包括是使用模拟信号发送还是数字信号发送，调制技术、传输量及传输的频率范围。

3、连通性

点到点或多点连接。

4、地理范围

网上各点间的最大距离，能用在建筑物内、建筑物之间或扩展到整个城市。

5、抗干扰性

防止噪音、干扰对数据传输影响的能力。

6、相对价格

以元件、安装和维护的价格为基础。

有线传输媒介

双绞线

收螺旋扭在一起的两根绝缘导线组成。线对扭在一起可以减少相互间的辐射电磁干扰，双绞线早就用在电话通信中模拟信号的传输，也可用于数据信号的传输，是最常用的传输媒体。

⑴物理特性双绞线一般是铜质的，提供良好的传导率。

⑵传输特性双绞线既可以用于传输模拟信号也可以用于传输数字信号。对于模拟信号来说，大约每5~6km需要一个放大器。对于数字信号来说，每2~3km使用一个中继器。双绞线最常用于声音的模拟传输，虽然语音的频谱在20Hz--20MHz之间，但是进行可理解的语音传输所需要的带宽却窄得多，一条全双工音频通道的标准宽是300Hz--4KHz，即只要4KHz的带宽。因而，在双绞线上使用频分多路复用技术可以进行多个音频通道的多路复用。双绞线带宽268Hz，在通道之间留适当的隔离，那么就可具有24 条间频通道的容量。在使用调制解调器时，双绞线作为模拟间频通道也可传输数字数据。根据上前的调制解调器设计，使用移相键控法PSK，实用的速度达到9600kbps以上。在一条24通道的双绞线上，总的数据传输率是230kbps。双绞线上也可发送数字信号。使用T1线路的总数据传输率可达1.544Mbps。达到较高数据传输率是可能的，但与距离有关，新近制定标准的10BASE-T总线局域网提供了通过无屏蔽双绞线数据传输率为10Mbps，采用特殊技术可达100Mbps。

⑶连通性双绞线既可以用于点到点的连接，也可以用于多点的连接，作为一种多点媒体，双绞线比同轴电缆的价格低，但性能差，而且只能把持很少几个站，普遍用于点-点连接。

⑷地理范围双绞线可以很容易地在15km或更大范围内提供数据传输，例如远距离的中继线。局域网的双绞线主要用于一个建筑物内或几个建筑物内，在100kbps速率下传输距离可达1km。

⑸抗干扰性在低频传输时，双绞线的抗干扰性相当于或高于同轴电缆，但在超过10~100kHz时，同轴电缆就比双绞线明显优越。

⑹价格以每米2为计算，双绞线比同轴电缆或光导纤维都要便宜得多。

同轴电缆

同轴电缆也像双绞线基带同轴电缆（阻抗50欧姆）和宽带同轴电缆（阻抗75欧姆）。基带同轴电缆用来直接传输数字信号，宽带同轴电缆用于频分多路复用（FDM）的模拟信号发送，还用于不使用频分多路复用的高速数字信号发送和模拟信号发送。闭路电视所使用的CATV 电缆就是宽带同轴电缆。

⑴物理特性单根同轴电缆的直径约为1.02--2.54cm，可在较宽的频率范围内工作。

⑵传输特性 50欧姆仅仅用于数字传输，并使用曼彻斯特编码，数据传输率最高可达10Mbps。公用无线电视CATV电缆既可用于模拟信号发送又可用于数字信号发送。对于模似信号频率可达300--400Mbps。在CATV 电缆上用与无线电和电视广播相同的方法自理模拟数据，例如视频和声频。每个电视通道分配6MHz带宽。每个无线电通道需要的带宽要窄得多，因此在同轴电缆上使用频分多路复用FDM技术可以支持大量的通道。

⑶连通性同轴电缆适用于点到点和多点连接。基带50欧姆电缆可以支持数千台设备，在高数据传输率下（50Mbps）使用欧姆电缆时设备数目限制在20~30台。

⑷地理范围典型基带电缆的最大距离限制在几公里，宽带电缆可以达到几十公里，取决于界模拟信号还是数字信号.高速的数字传输或模拟传输（50Mbpds）限制在约1km的范围内. 由于有较高的数据传输率，因此总线上信号间的物理距离非常小，这样，只允许有非常小衰减或噪声，否则数据就会出错.

⑸抗干扰性同轴电缆的抗干扰性能比双绞线强。

⑹价格安装同轴电缆的费用比双绞线贵，但比光导纤维便宜。

光纤

光纤是光导纤维的简称，它由能传导光波的石英下班纤维，外加保护层构成。相对于金属来说重量轻、体积（细）。用光纤来传输电信号时，在发送端先要将其转换成光信号，而在接收端又要由光检波器瞠原成电信号。光源可以采用二种不同类型的发光管：发光二极管LED(Light-Emitting）和注入型激光二极管ILD（Injection Laser Diode）。发光二极管LED是一种固态器件，电流通过时就发光，价格较便宜，它产生的是可见光，定向性较差，是通过在光纤石英玻璃媒体内不断反射面向前传播的。这种光纤称为多模光纤（multimode fiber），注入型激光二极管ILD也是一种固态器件，它根据激光器原理进行工作，即激励量子电子疚来产生一个窄带的超辐射光束，产生的是激光，由于激光的定向性好，它可沿着光导纤维传播，减少了折射也减少了损耗，效率更高，也能传播更长的距离，而且可以保持很高的数据传输率。但是激光二极管要比LED 价格贵得多，这种光纤称为单模光纤（Single mode fider）。

在接收端用来把光波转换为电能的检波器是一个交电二极管。目前使用两种固态器件：PIN检波器和APD检波器。PIM 光电二极管是在二极管的P层和N 层之间增加一小段纯（I）硅，雪崩光电二极管（APD）的外部特性和PIN类似，但是使用了较强电磁场。这两种器件基本上是光电计数器。PIN的价格便宜，但是不如APD灵敏。对光载波的调制属于移幅键控法ASK，也称亮度调制(intensity modulation）。典型的做法是在给定的频率下，以光的出现和消失来表示两个二进制数字。发光二极管LED和注入型激光二极管ILD的信号都可用这种方法调制，PIN和APD 检波直接响应亮度调制。⑴物理特性光计算机网络中均采用两根光纤（一来一去）组成传输系统。按波长范围（近红外范围内）可分为三种：0.85um波长区（0.8~0.9um），1.3um波长区（1.25~1.35um) 和1.55um波长区（1.53~1.58um）。不同的波长范围光纤损耗特性也不同，其中0.85um工区为多模光纤通信方式，1.55um波长区为单模光纤通信方式工区为多模光纤.3um波长区有多模和单模两种。

⑵传输特性光纤通过内部的全反射来传输一束经过编码的光信号。内部的全反射可以的任何折射指数高于包层媒体折射指数的透明媒体中进行。实际上光纤作为频率范围从1014~1015Hz的波导管，这一范围覆盖了可见光谱和部分红外光谱。从小角度进入纤维的光沿着纤维反射，其它光线则被吸收，光纤的数据传输率可达几千，传输距离达几十公里。上前一第光纤线路上只能传输一个载波，随着技术进步，会出现实用的频分多路复用或者时分多路复用。

⑶连通性光纤普遍用于点到点的链路。总线拓扑结构的实验性多点系统建成，但是价格还太贵。原则上讲，由于光纤功率损失小，衰减少的特性以及有较大的带宽潜力，因此一段光纤能够支持的分接头数比双绞线或同轴电缆多得多。

⑷地理范围从上前的技术来看，可以在6~8km的距离内不用中继器传输。因此光纤适合于在几个建筑物之间通过点到点的链路连接局域网络。

⑸抗干扰性光纤具有不受电磁干扰或噪声影响的独有特征，适宜在长距离内保持高数据传输率，而且能够提供很好的安全性。

⑹价格以每米的价格和所需部件（发送器、接收器、连接器）比双绞线和同轴电缆要贵 .但是双绞线和同轴电缆的价格不大可能下降，但光纤的价格将随着工程技术的进步会大大下降，使它能与同轴电缆的价格相竞争.由于光纤通信具有损耗低、频带宽、数据传输率高、抗电磁干扰强等特点，对高速率、距离较远的局域网也是很适用的。

低价、可靠的发送器为0.85um波长发光二极管LED，能支持40Mbps速率和1.5~2km范围的局域网.激光二极管的发送器成本较高，且不能满足面万小时寿命的要求。运行在0.85um波长的光二极管检波器 PIM也是低价的接收器.雪崩光二极管检波器的信号增益比PIN大，但要用20~50伏的电源，而PIN 检波器只需5伏电源。如果要达到更高速率和与之配套的光纤连接器的性能也是很重要的，要求每个连接器的连接损耗低于25dB，易于安装、价格较低。

无线传输媒介

无线传输媒体都不需要架设或铺埋电缆或光纤，而通过大气传输，上前有三种技术：微波、红外线和激光。无线通信已广泛应用于电话的领域构成蜂窝式无线电话便携式计算机的出现以及在军事、野外等特殊场合下移动式通信连网的需要促进了数字化无线移动通信的发展现在已开始出现无线局域网产品，能在一幢楼内提供快速、高性能的计算机连网技术。

微小通信的载波频率为2GHz到40GHz范围，因为频率很高，可同时传送大量信息，如一个带宽为2MHz的频段可容纳500条话音线路，用来传输数字信号，可达若干Mbps。

微小通信的工作频率很高，与通常的无线电波不一样，是沿直线传播的，由于地球表面是曲面，微小在地面的传播距离有限，直接传播的距离与天线的高度有关，天线越高距离越远，但超过一定距离后就要用中继站来接力，另外两种无线通信技术，红外通信和激光通信也象微波通信一样，有很强的方向性，都是沿直线传播的。这三种技术都需要在发送方和接收方之间有一条视线（line-of-sight）通路，有时统称这三者为视线媒体。不同的是红外通信和激光通信把要传输的信号分别转换为红外光倍和激光信号，直接在空间传播.这三种视线媒体由于都不需要铺设电缆，对于连接不同建筑物内的局域网特别有用，这是因为很难在建筑物之间架设电缆，不论在地下或用电线杆，特别的要穿越的空间属于公共场所，例如要跨越公路时，会更加困难。而使用无线技术只需在每个建筑物上安装设备。这三种技术对环境气候较为敏感，例如雨、雾和雷电。相对来说，微波对一般雨和雾的敏感度较低。

最后以对微波通信中特殊形式--卫星通信作介绍。卫星通信利用地球同步卫星作中继来转发微波信号，卫星通信可以克服地面微波通信距离的限制。一个同步卫星可以覆盖地球的三分之一以上表面。三个这样的卫星就可以覆盖地球的人武部通信区域，这样地球上的各个地面站之间都可互相通信了。由于卫星信道频带宽，也可彩频分多路复用技术分为若干子信道，有些用于由地面站向卫星发送（称为上行信道），有些用于由卫星向地面转发（称为下行信道）. 卫星通信的优点是容量大，距离远；缺点产传播延迟时间长。从发送站通过卫星转发到接收站的传播延迟时间要花270ms，但这个传播延迟时间是和两站点间的距离可以无关。这相对于地面电缆传播延迟时间约6us/km来说，特别对于近距离的站点要相差几个数量级。

选择

传输媒体的选择取决于许多因素，这些因素是：

1.网络拓扑的结构，2.要支持实际需要所提出的通信容量。

3.可靠性要求。

4.能承受的价格范围。

双绞线的显著特点的价格便宜，但与同轴电缆相比，其带宽受到限制，对于在低通信容量的局域网来说，双绞线的性能价格比可能的最好的。

同轴电缆的价格要比双绞线贵一些，对于大多数的局域网来说，需要连接较多设备而且通信容量相当大时可以选择同轴电缆、价格合理。

随着通信网络广泛彩数字传输技术，以得到高质量的传输性能，选用光纤作为传输媒体，比之于同轴电缆和双绞线可以在一毓优点：频带宽、速度高、体积小、重量轻、衰减小，能电磁隔离，误码率低。因此，它在国际和辆长话传输中的地位日趋重要，并已广泛用于高速数据通信网。随着光纤通信技术的发展，成本的降低，光纤作为局域网的传输媒体也得到普遍采用，光纤分布数据接口FDDI就是一例。

便携式计算机在九二年代将有很大的发展和普及，由于可随身携带，可移动的无线风的需求日益增加。无线数字网类似于蜂窝电话网，人们随时随地可将计算机接入网络，发送和接收数据，但是，蜂窝网技术对数据传输来说还不能满足需求.为了发展移动无线数字网，正在寻求新的技术，还同开发新的通信协议来适应移动的计算机入网。总之，移动的无线数字网的发展前景是十分乐观的。

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