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通信导论 信息与通信工程学院 第二章 传输介质 传输介质的基本概念 双绞线 同轴电缆 无线信道 无线信道的微波频段 光纤 传输介质的基本概念 传输介质 传输介质的分类 传输介质与传输技术的设计 传输介质 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; 有线通信与无线通信中的信号传赖．实际上都是电磁波在不同介质中的传播过程； 本章介绍的传输媒介有双绞线、同轴电缆、无线信道、微波信道、光纤等。 传输介质的分类 传输介质的分类 有线 双绞线（屏蔽/非屏蔽） 同轴电缆 光纤 有线传输介质的特点 带宽资源丰富，使用频率不受管制 必威体育官网网址性好 抗干扰能力强 安装工期长 成本（电缆成本低/主要用于接入网、光纤成本高/主要用于骨干网） 传输介质的分类 传输介质的分类 无线 地面微波 卫星 红外 … 无线传输介质的特点 建网快捷、移动性好 频谱宽度低于电缆 成本有时远高于有线介质 多数无线频段需要授权/购买才能使用 各种通信技术对电磁波频谱的使用 传输介质与传输技术的设计 选择传输介质的标准 传输特性：带宽、抗干扰性、传输距离（再生/放大在光纤和微波中的应用） 误码率（检纠错技术 ） 传播时延和响应时间（卫星） 安全性（有线/无线） 成本 实用的传输技术应考虑各种因素的影响进行折衷。 双绞线 双绞线的概述 双绞线的特点 双绞线的应用 双绞线的概述 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。 传输平衡信号：两条导线同时传输信号，其相位差为180o,外界的电磁干扰可以相互抵消。 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。 双绞线的概述 区分双绞线类型的特征 导线直径（越宽传输能力越强） 含铜量（越高传输能力越强） 单位长度绕数（单位长度绕数越多，抗干扰性越强） 屏蔽措施（采用金属封装，屏蔽/非屏蔽双绞线） 上述因素综合决定了双绞线的传输距离和传输速率。 双绞线的类型 传输模拟信号的带宽为250KHz，传输速率随传输距离的增加而降低。 屏蔽双绞线STP 非屏蔽双绞线UTP 1类（两对，语音和低速数据20kbit/s） 2类（语音、4Mbit/s的数据） 3类（语音、10Mbit/s的数据、以太网） 4类（语音、16Mbit/s的数据） 5类（语音、100Mbit/s的数据） 超5类（1000Mbit/s的数据） 双绞线的特点 优点 成本低，易于安装 应用广泛（用户电话线、以太网） 缺点 带宽有限 信号传输距离短（1公里左右） 抗干扰能力不强（电磁干扰、电源线、潮湿） 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 同轴电缆 同轴电缆的概述 同轴电缆的特点 同轴电缆的应用 同轴电缆的概述 同轴电缆的结构 铜导体 绝缘塑料层 金属屏蔽层（返回路径） 外套层 分类 基带同轴电缆：50欧姆阻抗，用于数字传输（基带传输） 宽带同轴电缆：75欧姆阻抗，用于模拟传输（频率复用） 同轴电缆的特点 可用频带宽：可达数GHz（多业务、采用调制和复用支持多信道传输）； 抗干扰能力强，误码率可达10-9； 较大的传输距离（传输距离与传输速率） 安装复杂、不容易移动； 性价比较高（传输性能与成本） 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（模拟传输） 局域网（10Mbit/s以太网） 射频信号线（基站的功率放大器与天线之间的连接线） 无线信道 无线信道的基本概念 电磁波在无线信道中的传播 无线信道的传播模型 无线信道的特点 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； 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。 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。 无线信道的复杂性 无线信道的衰落特性取决于无线电波传播环境，不同的环境，其传播特性也不尽相同。 信号传输的信噪比相差大； 信道条件复杂，移动性不可控（变化大）； 衰落（陆地移动无线信道中信号强度的骤然降低）； 同频干扰。 电磁波在无线信道中的传播 基本传播机制 直射：即无线信号在自由空间中的传播。 反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体时，发生反射。反射一般发生在地球表面、建筑物表面等。 绕射：当接收机和发射机之间的无线路径被尖锐的物体边缘阻挡时发生绕射。 散射：当无线路径中存在小于波长的物体并且单位体积内这种障碍物体的数量较多时发生散射，通常发生在粗糙表面、小物体何不规则物体上，如树叶、灯柱等。 无线信道的传播模型