网络传输介质全接触(2)

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　　二、辐射型介质
　　
　　　　辐射型介质并不利用导体。确切地说，信号完全通过空间从发射器发射到接收器。辐射介质有时被称为无线电波系统，更正确地说是空间波或自由空间系统。只要发射器和接收器之间有空气，就会导致信号减弱及失真。
　　

　　　　在广泛适用的辐射传输系统这一类当中，无线电系统最常见，我们着重介绍微波和卫星。还有一系列针对特定应用的变种，包括传呼、蜂窝、无绳电话和各种分组无线系统。自由空间激光系统最常见的就是红外线（Ir），从本质上来说基于光技术，但不依赖玻璃或塑料导体。相反，信号完全通过空间发射。
　　
　　　　1．微波
　　
　　　　所谓微波是指频率大过于1GHz的电波。如果应用较小的发射功率（约一瓦）配合定向高增益微波天线，再于每隔10～50英哩（约为16～80KM）的距离设置一个中继站就可以架构起微波通信系统。数字微波设备所接收与传送的是数字信号，数字微波采用正交调幅（QAM）或移相键送（PSK）等调幅方式，传送语音、数据或是影像等数字信号。与模拟微波比较起来，数字微波具有较佳的通信品质，而且在长距离的传送过程中比较不会有杂音累积。
　　
　　　　微波传播的类型可分为两种，一是自由空间传播（Free Space Transmission），也就是在收发二地之间没有任何阻隔，也没有任何其它的影响（包括反射、折射、绕射、散射或吸收）下传播，不过这种环境在现实生活中很少会出现；另一种则是视线传播。当然如果是在完美的状况下，视线传播与自由空间传播并无显著的差别，不过因为视线传播有将大气层折射与地面物反射等影响因素列入考量，所以在现实的环境中使用时就会与自由空间传播产生极大的差异。
　　
　　　　自由空间传播是假设微波传输的两点之间没有物体阻挡，而且除了两点间直线上不能有阻碍物体外，直线附近的某一个范围内也必须避免物体存在才行，因为微波天线虽具有良好的指向性，但它所发射的信号路径到底不是一条单纯的直线，它所发射的波面（ Front）是会逐渐扩大的，若这些散逸的电波遇到物体阻挡，就会变成经由反射路径达到接发点，反射路径与直线路径因为长度不等，所以到达接收点的相位自然有差，这就是"干扰"的形成，这种干扰偶尔会对传播有利，但通常它都是有害的，所以若是以自由空间传播的方式进行则电波传播路径的直线周围必须预留相当大的空间，这些空间被称之为"空城"（Clearance）。
　　
　　　　但是若使用视线传播则不然，当二地相距数10KM，其中有无山林房屋阻挡常常无法凭视觉决定，再加上地面本身就是弯曲的视线，视线是否会被地弧所阻也是问题之一，不过上述这些问题都可以藉由精确的地面测量图及实地现场勘测后绘制的地图来解决（目前以林务局航空测量所可绘制的五分之一空照图最为精准），在预定收发两点间画一直线即可判断二地之间会受到所少阻碍。
　　
　　　　工作在微波频谱上的还有几种无线本地环路（WLL）系统，如本地多点分布业务（LMDS）和多点多信道分布业务（MMDS）系统。这些系统利用了扩散光束而不是紧密聚焦光束，但用于距离一般限于3到5英里左右的短程应用。一些无线局域网（WLAN）利用微波范围的射频，而另一些工作在900MHz范围上。
　　
　　　　2．卫星
　　
　　　　卫星其实就是非地面微波，有些情形下工作在与地面系统同一频率范围上。最常见的卫星系统就是同步地球轨道（GEO），GEO始终处在赤道正上方的位置上，高度大约为22300英里。在这样的位置及高度，卫星与地球表面总是保持相对位置。
　　
　　　　近地轨道（LEO）卫星处在非赤道轨道上，高度也低得多。中间地球轨道（MEO）卫星的高度介于两者之间，在这样的轨道和高度，LEO和MEO无法保持各自的相对位置。相反，它们绕着地球高速旋转，非常类似电子绕着原子核高速旋转。
　　
　　　　在70和80年代，卫星通信一般使用大型地面站，通过直径10～30米的天线进行通信，那时用户在全球或远距离上打电话、接收电视或其他任何信号，需要这样的大地球站和大天线。在80年代末、90年代初，当卫星技术进一步发展时，情况发生了相当大的变化，用户可以从很多地方接收卫星信号。如航行在大海的舰船、每小时以800公里以上的速度飞行的飞机、运行速度大于每秒7～8公里的空间飞行器和卫星、处于困境中的飞机或船只、行人和行进中的汽车等。
　　
　　　　卫星在多种轨道中提供通信，使人们之间进行有效的沟通联络。各种普通的卫星通信业务包括电话、电视广播、数据接收与分发、直播电视、灾害预警、气象监测、航空器跟踪和指令、星际链路、邮件传递、互联网接入、数据采集、GPS定位和定时、移动车辆跟踪等。 卫星通信网络可能是推动社会各个领域发生变化的介质。为有助于把通信网络迅速延伸到人迹罕至和偏远地点，除传统的地面链路、光纤链路外，卫星通信将起着举足轻重的作用。
　　　　在未来的社会生活中，最常见的通信方式是移动个人通信，即用户在任何地点、任何时间，与他人交换各种信息，如话音、数据、视频和图像。构成这种移动通信的基础的关键要素是小型廉价的手持式通信机，且使用不受地点、地界束缚的单一电话号码。因此，也许可以这样认为，未来的通信将以移动个人通信业务为主，总体系统设计将围绕卫星通信进行。
　　
　　　　卫星具有诸多优点，包括覆盖区域（footprint）广泛。由于处在如此高的高度，它们所能发射及接收信号的范围很大。因此，卫星在点对多点和广播应用具有很大优势。
　　
　　　　然而与所有微波系统一样，卫星的性能随天气的变化而有所不同。传播延迟是卫星的一大问题，因为信号要在发射器和接收器之间通过长达45000英里的距离――所以即使以光速传输，也需要一段时间。
　　
　　　　3．红外线
　　
　　　　红外线及其它自由空间光学系统用于短程应用，在可以获得直接视线的场合最有效。一些WLAN利用红外线，不过大多数基于射频。基于红外线的WLL系统运行速率可达622Mbps，不过当前这类系统不是很常见。
　　
　　　　红外线主要用于无法快速或经济地获得有线连接这类情形下的LAN桥接。用于WLL应用的红外系统正在开发中。
　　
　　　　三、传导型介质与辐射型介质比较
　　
　　　　就最基本方面而言，传导系统与辐射系统有着明显区别。
　　
　　　　传导系统使用绝缘和覆盖材料（有时是屏蔽层）包起来的导体。因此，不会受外部因素如EMI和水气的干扰。如果绝缘、覆盖和屏蔽材料没有受到钉子、老鼠、挖土机、打桩机或其它破坏工具的损坏，一旦合理安装，预计传导系统就会正常工作。
　　
　　　　合理安装意味着要获得地方政府的批准、挖沟、埋管道以铺设电缆（在不同点进行焊接）、设置检修孔、将当地电力输送到放大器和中继器、安放交叉连接设备等。此外，架空系统需要立杆、架设电缆，这比铺埋设备来得快速、方便，但仍然耗时长、成本高。
　　
　　　　辐射系统的部署常常速度快得多、成本低得多。要为发射及接收天线获得许可权以及或者屋顶架设权，但相关的成本、难度和耗时常常比传导系统低得多。
　　
　　　　卫星需要难度更大、成本更高的部署过程，但对一系列特殊应用而言它具有优点。辐射系统存在几大问题：
　　
　　　　首先，视线总是更可取，而且常常是必需的。
　　
　　　　其次，无线电波的质量会因天气出现很大变化，天气对传输性能具有重大影响，完全不受人的控制。
　　
　　　　第三，射频频谱资源有限、远远供过于求、受到严格管制、获得成本非常高。
　　
　　　　有些系统所用的免许可证频谱随处可得，但与其它系统和用户共享。当然，辐射系统的一大优点是不用线缆，因而大大简化了配置和重新配置。其实，辐射系统具有高度便携性。蜂窝、传呼和各种无线系统也具有移动性优点，有线系统根本不具备这点。
　　
　　　　网络的信息依靠传输介质来承载，网络的发展离不开传输介质的发展，在网络高速发展的今天，我们应该高度重视传输介质的研究，同时在组网时我们应该认真比较和论证，以确定适合自己网络的传输介质。

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