網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)全接觸(1)
2019-11-04 22:49:55
供稿：網(wǎng)友
網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)分兩大類：傳導(dǎo)型介質(zhì)和輻射型介質(zhì)。
一、傳導(dǎo)型介質(zhì)
信號(hào)通過(guò)電路傳輸時(shí)，傳導(dǎo)型介質(zhì)利用導(dǎo)體傳導(dǎo)即承載信號(hào)。
金屬導(dǎo)體被用來(lái)傳輸電信號(hào)，通常由銅線制成，雙絞線和大多數(shù)同軸電纜就是如此。有時(shí)也使用鋁，最常見(jiàn)的應(yīng)用是有線電視網(wǎng)絡(luò)覆以銅線的鋁質(zhì)干線電纜。
玻璃纖維通常用于傳導(dǎo)光信號(hào)的光纖網(wǎng)絡(luò)，另外,塑料光纖（POF）用于一些低速、短程應(yīng)用。
1．雙絞線
雙絞線類型有非屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線。具體如下：
(1)非屏蔽雙絞線（UTP）無(wú)疑是最常見(jiàn)的傳輸介質(zhì)，自1881年以來(lái)就廣泛使用。它由兩股線規(guī)很細(xì)的銅線（通常為實(shí)心）組成，互相絕緣，以固定間隔彼此絞合在一起。安裝的UTP幾乎長(zhǎng)達(dá)數(shù)十億英里，大多數(shù)用于傳統(tǒng)本地交換運(yùn)營(yíng)商（ILEC）也就是電話公司的本地環(huán)路設(shè)備。本地環(huán)路是指把客戶端連接到公共交換電話網(wǎng)絡(luò)（PSTN）邊緣的中心局（CO）交換機(jī)的電路。
UTP原先是為模擬語(yǔ)音通信而安裝的，但同樣支持?jǐn)?shù)字信號(hào)傳輸。它專門(mén)用于語(yǔ)音級(jí)通信（用模擬技術(shù)行話來(lái)說(shuō)速率為4KHz，用數(shù)字技術(shù)行話來(lái)說(shuō)為64Kbps），但部署及調(diào)節(jié)合理的話，也能支持更高帶寬的信號(hào)。數(shù)字用戶線（DSL）就是在UTP上進(jìn)行寬帶傳輸?shù)睦印?br />
UTP還廣泛用在面向語(yǔ)音應(yīng)用的線纜系統(tǒng)內(nèi)部，這類應(yīng)用所需電纜長(zhǎng)度短、只需要語(yǔ)音級(jí)帶寬。非凡的數(shù)據(jù)級(jí)UTP用于局域網(wǎng)（LAN）領(lǐng)域，以便把終端與集線器、交換機(jī)和路由器連接起來(lái)。假如安裝正確，在非常短的距離（通常是100米左右）上，5類UTP的傳輸速率至少可以達(dá)到100MHz，支持100Mbps左右的位速率。
UTP價(jià)格低廉、輕易安裝及重新配置。但由于信號(hào)衰減（即減弱）等一些問(wèn)題，電路長(zhǎng)度有限，頻率較高時(shí)尤為如此。UTP還極易受電磁干擾（EMI）的影響，EMI是造成串音及其它形式的噪聲和信號(hào)失真的根源。
(2) 鋁箔屏蔽的雙絞線FTP，帶寬較大、抗干擾性能強(qiáng)，具有低煙無(wú)鹵的特點(diǎn)。相對(duì)的，屏蔽線比非屏蔽線價(jià)格及安裝成本要高一些，線纜彎曲性能稍差。 六類線及之前的屏蔽系統(tǒng)多采用這種形式。
(3) 獨(dú)立屏蔽雙絞線STP，每一對(duì)線都有一個(gè)鋁箔屏蔽層，四對(duì)線合在一起還有一個(gè)公共的金屬編織屏蔽層，這是七類線的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。它適用于高速網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，提供高度保密的傳輸，支持未來(lái)的新型應(yīng)用，有助于統(tǒng)一當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的布線平臺(tái)，使得從電子郵件到多媒體視頻的各種信息，都可以在同一套高速系統(tǒng)中傳輸。額外的屏蔽層使得七類線有一個(gè)較大的線徑，這些特點(diǎn)要求在設(shè)計(jì)安裝路由和端接空間時(shí)要非凡小心，要留有很大的空間和較大的彎曲半徑。
獨(dú)立屏蔽雙絞線（STP）和鋁箔屏蔽雙絞線（FTP）有時(shí)用在串音和EMI等問(wèn)題相當(dāng)嚴(yán)重的場(chǎng)合。
屏蔽雙絞線需要一層金屬箔即覆蓋層把電纜中的每對(duì)線包起來(lái)，有時(shí)候利用另一覆蓋層把多對(duì)電纜中的各對(duì)線包起來(lái)或利用金屬屏蔽層取代這層包在外面的金屬箔。覆蓋層和屏蔽層有助于吸收環(huán)境干擾，并將其導(dǎo)入地下以消除這種干擾。這意味著金屬箔和屏蔽層在焊接時(shí)必須與焊接導(dǎo)體時(shí)同樣小心，而且確保導(dǎo)入地下的機(jī)制安全可靠。STP和FTP的成本高得多，而且安裝過(guò)程難得多。為6類和7類線新開(kāi)發(fā)的高速LAN電纜標(biāo)準(zhǔn)是這種高性能銅線方案的例子。
2．同軸電纜
與UTP相比，同軸電纜含有線規(guī)較粗的單層實(shí)心導(dǎo)體。導(dǎo)體一般由銅或覆以銅的鋁制成。中間的導(dǎo)體外面覆以一層絕緣材料，這有助于把中間的導(dǎo)體和外面的金屬箔屏蔽層隔開(kāi)來(lái)，這種絕緣材料有助于把傳輸數(shù)據(jù)的導(dǎo)體與屏蔽層隔離開(kāi)來(lái)。外面通常會(huì)包一層金屬網(wǎng)、再包一層電纜護(hù)皮加以保護(hù)。中間粗粗的導(dǎo)體可支持高頻信號(hào)，幾乎不會(huì)出現(xiàn)困擾UTP及其同類電纜的信號(hào)衰減問(wèn)題。
有線電視系統(tǒng)傳統(tǒng)上使用同軸線支持高達(dá)500－750MHz的信號(hào)，傳輸距離相當(dāng)遠(yuǎn)。信號(hào)通常被細(xì)分成6MHz的頻率信道，用于下行電視傳輸。當(dāng)前的系統(tǒng)還越來(lái)越多地劃分不同帶寬的信道，以實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)甚至語(yǔ)音傳輸。
同軸電纜傳輸系統(tǒng)目前在國(guó)內(nèi)外有線電視網(wǎng)絡(luò)仍占有主要地位，它是由多級(jí)干線放大器級(jí)聯(lián)，1級(jí)橋接放大器和2級(jí)分配放大器組成。
干線放大器大都采用壓鑄鋁合金機(jī)盒安裝在干線上，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，以補(bǔ)償干線電纜的損耗，使傳輸線路進(jìn)一步延伸。
橋接放大器是干線放大器的派生品種。干線橋接放大器除放大干線中的信號(hào)外，還分出幾路支線信號(hào)傳輸?shù)接脩舴峙湎到y(tǒng)。而橋接放大器則對(duì)干線中的信號(hào)不放大，僅對(duì)分出的幾路信號(hào)進(jìn)行放大并送到用戶分配系統(tǒng)。
為了能帶動(dòng)更多的用戶，在甚高頻有線電視系統(tǒng)中可在支線上再串接2臺(tái)分配放大器，在全頻道系統(tǒng)中則只能串接1臺(tái)分配放大器，分配放大器的輸出可直接驅(qū)動(dòng)用戶分配網(wǎng)。
在電纜傳輸?shù)挠芯€電視系統(tǒng)中，從前端發(fā)出的射頻電視信號(hào)是用同軸電纜傳輸給用戶的。由于所傳輸?shù)纳漕l信號(hào)都在高頻段，因而需要使用比較粗的同軸電纜以降低損耗，傳輸較遠(yuǎn)的距離。
對(duì)于同軸電纜傳輸系統(tǒng)，雖然國(guó)內(nèi)外各種放大器的性能已達(dá)到相當(dāng)高的水平，而且在減少同軸電纜衰減、減少溫度系數(shù)、提高同軸電纜壽命等方面做了不少的工作，從而在同樣的電長(zhǎng)度下能傳輸更遠(yuǎn)的距離和提高系統(tǒng)的可靠性，但是由于同軸電纜傳輸系統(tǒng)離不開(kāi)放大器和同軸電纜，系統(tǒng)本身存在一些難以克服的缺陷，不能無(wú)限制地級(jí)聯(lián)干線放大器來(lái)增加傳輸?shù)木嚯x，因而，同軸電纜傳輸系統(tǒng)的發(fā)展受到了限制。
以太網(wǎng)及其它LAN技術(shù)原先使用同軸線是因?yàn)樗苤С指哳l信息，而且不受EMI干擾的影響。然而，面對(duì)迅猛發(fā)展的數(shù)據(jù)級(jí)UTP，成本高昂加上安裝困難導(dǎo)致同軸線退居其后。
3．光纖
1966年高錕博士提出用光纖作為通信介質(zhì)的設(shè)想，1970年美國(guó)康寧公司首先研制出衰減為20dB／km的單模光纖，從此以后，世界各國(guó)紛紛開(kāi)展光纖研制和光纖通信的研究，形成了如今的通信革命的偉大局面。
光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)稱光纖。光纖是細(xì)如頭發(fā)般的透明玻璃絲，可用來(lái)傳導(dǎo)光信號(hào)。光纖由纖芯和包層組成。由于纖芯的折射率大于包層的折射率，故光波在界面上形成全反射，使光只能在纖芯中傳播，實(shí)現(xiàn)通信。
光纖按組成成分來(lái)分，有以SiO2為主要成分的石英纖維，有多種組分的多組分纖維，有以塑料為材料的塑料纖維等。
按光纖橫截面上折射率來(lái)分，有單模光纖和多模光纖。單模光纖傳輸容量較大，一般在140 Mbit/s以上，多模光纖傳輸容量較小，一般在140Mbit/s以下。
光纖的主要特性有兩項(xiàng)，即損耗和色散。光纖每單位長(zhǎng)度的損耗或衰減(dB/km)，關(guān)系到光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸距離和中繼站的間隔距離，這是一個(gè)首要的特性，對(duì)數(shù)字信號(hào)的傳輸尤其重要。色散使光纖中的光脈沖在傳輸過(guò)程中發(fā)生展寬和畸變，由于脈沖寬度與頻帶寬度成反比，脈沖寬度越大，帶寬越窄，脈沖展寬的程度(即帶寬的寬窄)直接關(guān)系到光纖傳輸系統(tǒng)的信息容量，決定了在給定傳輸距離和誤碼條件下的碼速率上限(即信息傳輸容量)。
目前常用的石英光纖的損耗已接近理論極限，短波段的損耗可達(dá)2.1dB/km，長(zhǎng)波段的損耗可達(dá)0.2dB/km。光纖的帶寬可達(dá)數(shù)十GHz/km，并在1.3靘波長(zhǎng)左右可實(shí)現(xiàn)"零散色區(qū)"，光纖傳輸正向長(zhǎng)波段、單模光纖發(fā)展。
光纖傳輸系統(tǒng)主要由光纖(或光纜)和中繼器組成。在短距離傳輸系統(tǒng)中，一般不需要中繼器，從發(fā)送部分輸出的已調(diào)光波經(jīng)耦合器進(jìn)入光纖。光纖是光纖傳輸系統(tǒng)的主要組成部分， 其特性好壞對(duì)光纖傳輸系統(tǒng)的性能有很大的影響。為了增加光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸距離和傳輸容量，對(duì)光纖傳輸特性總的要求是損耗盡可能低和帶寬盡可能寬。雖然光纖的損耗和帶寬限制了光波的傳輸距離，由于光纖損耗很低，故光纖傳輸?shù)闹欣^距離通常比其它有線通信，甚至比微波通信大得多。
(未完...待續(xù))
