网络传输介质全接触(1)

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　　网络传输介质分两大类：传导型介质和辐射型介质。
　　
　　　　一、传导型介质
　　
　　　　信号通过电路传输时，传导型介质利用导体传导即承载信号。
　　

　　　　金属导体被用来传输电信号，通常由铜线制成，双绞线和大多数同轴电缆就是如此。有时也使用铝，最常见的应用是有线电视网络覆以铜线的铝质干线电缆。
　　
　　　　玻璃纤维通常用于传导光信号的光纤网络，另外,塑料光纤（POF）用于一些低速、短程应用。
　　
　　　　1．双绞线
　　
　　　　双绞线类型有非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线。具体如下：
　　
　　　　(1)非屏蔽双绞线（UTP）无疑是最常见的传输介质，自1881年以来就广泛使用。它由两股线规很细的铜线（通常为实心）组成，互相绝缘，以固定间隔彼此绞合在一起。安装的UTP几乎长达数十亿英里，大多数用于传统本地交换运营商（ILEC）也就是电话公司的本地环路设备。本地环路是指把客户端连接到公共交换电话网络（PSTN）边缘的中心局（CO）交换机的电路。
　　
　　　　UTP原先是为模拟语音通信而安装的，但同样支持数字信号传输。它专门用于语音级通信（用模拟技术行话来说速率为4KHz，用数字技术行话来说为64Kbps），但部署及调节合理的话，也能支持更高带宽的信号。数字用户线（DSL）就是在UTP上进行宽带传输的例子。
　　
　　　　UTP还广泛用在面向语音应用的线缆系统内部，这类应用所需电缆长度短、只需要语音级带宽。特殊的数据级UTP用于局域网（LAN）领域，以便把终端与集线器、交换机和路由器连接起来。如果安装正确，在非常短的距离（通常是100米左右）上，5类UTP的传输速率至少可以达到100MHz，支持100Mbps左右的位速率。
　　　　UTP价格低廉、容易安装及重新配置。但由于信号衰减（即减弱）等一些问题，电路长度有限，频率较高时尤为如此。UTP还极易受电磁干扰（EMI）的影响，EMI是造成串音及其它形式的噪声和信号失真的根源。
　　
　　　　(2) 铝箔屏蔽的双绞线FTP，带宽较大、抗干扰性能强，具有低烟无卤的特点。相对的，屏蔽线比非屏蔽线价格及安装成本要高一些，线缆弯曲性能稍差。 六类线及之前的屏蔽系统多采用这种形式。
　　
　　　　(3) 独立屏蔽双绞线STP，每一对线都有一个铝箔屏蔽层，四对线合在一起还有一个公共的金属编织屏蔽层，这是七类线的标准结构。它适用于高速网络的应用，提供高度保密的传输，支持未来的新型应用，有助于统一当前网络应用的布线平台，使得从电子邮件到多媒体视频的各种信息，都可以在同一套高速系统中传输。额外的屏蔽层使得七类线有一个较大的线径，这些特点要求在设计安装路由和端接空间时要特别小心，要留有很大的空间和较大的弯曲半径。
　　
　　　　独立屏蔽双绞线（STP）和铝箔屏蔽双绞线（FTP）有时用在串音和EMI等问题相当严重的场合。
　　
　　　　屏蔽双绞线需要一层金属箔即覆盖层把电缆中的每对线包起来，有时候利用另一覆盖层把多对电缆中的各对线包起来或利用金属屏蔽层取代这层包在外面的金属箔。覆盖层和屏蔽层有助于吸收环境干扰，并将其导入地下以消除这种干扰。这意味着金属箔和屏蔽层在焊接时必须与焊接导体时同样小心，而且确保导入地下的机制安全可靠。STP和FTP的成本高得多，而且安装过程难得多。为6类和7类线新开发的高速LAN电缆标准是这种高性能铜线方案的例子。
　　
　　　　2．同轴电缆
　　
　　　　与UTP相比，同轴电缆含有线规较粗的单层实心导体。导体一般由铜或覆以铜的铝制成。中间的导体外面覆以一层绝缘材料，这有助于把中间的导体和外面的金属箔屏蔽层隔开来，这种绝缘材料有助于把传输数据的导体与屏蔽层隔离开来。外面通常会包一层金属网、再包一层电缆护皮加以保护。中间粗粗的导体可支持高频信号，几乎不会出现困扰UTP及其同类电缆的信号衰减问题。
　　
　　　　有线电视系统传统上使用同轴线支持高达500－750MHz的信号，传输距离相当远。信号通常被细分成6MHz的频率信道，用于下行电视传输。当前的系统还越来越多地划分不同带宽的信道，以实现双向数据甚至语音传输。
　　
　　　　同轴电缆传输系统目前在国内外有线电视网络仍占有主要地位，它是由多级干线放大器级联，1级桥接放大器和2级分配放大器组成。
　　
　　　　干线放大器大都采用压铸铝合金机盒安装在干线上，对信号进行放大，以补偿干线电缆的损耗，使传输线路进一步延伸。
　　
　　　　桥接放大器是干线放大器的派生品种。干线桥接放大器除放大干线中的信号外，还分出几路支线信号传输到用户分配系统。而桥接放大器则对干线中的信号不放大，仅对分出的几路信号进行放大并送到用户分配系统。
　　
　　　　为了能带动更多的用户，在甚高频有线电视系统中可在支线上再串接2台分配放大器，在全频道系统中则只能串接1台分配放大器，分配放大器的输出可直接驱动用户分配网。
　　
　　　　在电缆传输的有线电视系统中，从前端发出的射频电视信号是用同轴电缆传输给用户的。由于所传输的射频信号都在高频段，因而需要使用比较粗的同轴电缆以降低损耗，传输较远的距离。
　　
　　　　对于同轴电缆传输系统，虽然国内外各种放大器的性能已达到相当高的水平，而且在减少同轴电缆衰减、减少温度系数、提高同轴电缆寿命等方面做了不少的工作，从而在同样的电长度下能传输更远的距离和提高系统的可靠性，但是由于同轴电缆传输系统离不开放大器和同轴电缆，系统本身存在一些难以克服的缺陷，不能无限制地级联干线放大器来增加传输的距离，因而，同轴电缆传输系统的发展受到了限制。
　　
　　　　以太网及其它LAN技术原先使用同轴线是因为它能支持高频信息，而且不受EMI干扰的影响。然而，面对迅猛发展的数据级UTP，成本高昂加上安装困难导致同轴线退居其后。
　　
　　　　3．光纤
　　
　　　　1966年高锟博士提出用光纤作为通信介质的设想，1970年美国康宁公司首先研制出衰减为20dB／km的单模光纤，从此以后，世界各国纷纷开展光纤研制和光纤通信的研究，形成了如今的通信革命的伟大局面。
　　
　　　　光导纤维简称光纤。光纤是细如头发般的透明玻璃丝，可用来传导光信号。光纤由纤芯和包层组成。由于纤芯的折射率大于包层的折射率，故光波在界面上形成全反射，使光只能在纤芯中传播，实现通信。
　　
　　　　光纤按组成成分来分，有以SiO2为主要成分的石英纤维，有多种组分的多组分纤维，有以塑料为材料的塑料纤维等。
　　
　　　　按光纤横截面上折射率来分，有单模光纤和多模光纤。单模光纤传输容量较大，一般在140 Mbit/s以上，多模光纤传输容量较小，一般在140Mbit/s以下。
　　
　　　　光纤的主要特性有两项，即损耗和色散。光纤每单位长度的损耗或衰减(dB/km)，关系到光纤传输系统的传输距离和中继站的间隔距离，这是一个首要的特性，对数字信号的传输尤其重要。色散使光纤中的光脉冲在传输过程中发生展宽和畸变，由于脉冲宽度与频带宽度成反比，脉冲宽度越大，带宽越窄，脉冲展宽的程度(即带宽的宽窄)直接关系到光纤传输系统的信息容量，决定了在给定传输距离和误码条件下的码速率上限(即信息传输容量)。
　　
　　　　目前常用的石英光纤的损耗已接近理论极限，短波段的损耗可达2.1dB/km，长波段的损耗可达0.2dB/km。光纤的带宽可达数十GHz/km，并在1.3靘波长左右可实现"零散色区"，光纤传输正向长波段、单模光纤发展。
　　
　　　　光纤传输系统主要由光纤(或光缆)和中继器组成。在短距离传输系统中，一般不需要中继器，从发送部分输出的已调光波经耦合器进入光纤。光纤是光纤传输系统的主要组成部分， 其特性好坏对光纤传输系统的性能有很大的影响。为了增加光纤传输系统的传输距离和传输容量，对光纤传输特性总的要求是损耗尽可能低和带宽尽可能宽。虽然光纤的损耗和带宽限制了光波的传输距离，由于光纤损耗很低，故光纤传输的中继距离通常比其它有线通信，甚至比微波通信大得多。
　　
　　(未完...待续)

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