第四章 传输媒体.ppt

辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学数据与计算机通信 第四章第四章 传输媒体传输媒体 传输介质 在动物世界沟通的渠道有 触摸，声音，视觉，和气味。电鳗甚至使用电脉冲。乌鸦也有很多的表情。通过结合声音，竖立的羽毛图案 和身体姿势乌鸦清楚地沟通，因此有经验的观察者可以识别愤怒，情感，渴望，好奇，贪玩，打架，勇气，和沮丧 Mind of the Raven,BerndHeinrich概述导向媒体 导线/光纤非导向媒体 无线数据通信的特点以及通信质量取决于传输媒体的性质及信号的特点对于非导向媒体 发送天线生成的信号带宽比媒体自身的特点更重要对于导向媒体 媒体更加重要主要考虑数据速率和传输距离设计因素带宽信号带宽越宽，数据率越高传输损伤例.衰减干扰接收器的数量接收器越多带来的衰减越多电磁波频谱导向媒体传输特性 频率范围频率范围典型衰减典型衰减典型时延典型时延转发器间距转发器间距双绞线(有负载)0to3.5kHz0.2dB/km1kHz50s/km2km双绞线(多对线)0to1MHz0.7dB/km1kHz5s/km2km同轴电缆0to500MHz7dB/km10MHz4s/km1to9km光纤186to370THz0.2to0.5dB/km5s/km40km双绞线双绞线 传输特性模拟传输每 5-6km需要一个放大器数字传输可以用于模拟或数字信号 每 2-3km需要一个转发器距离限制带宽限制(1MHz)数据率限制(100MHz)易受干扰和噪声 影响无屏蔽与屏蔽传输无屏蔽双绞线(UTP)普通电话线价格便宜易于安装易遭受外部电磁干扰屏蔽双绞线(STP)用金属网罩或护皮将双绞线屏蔽起来，以减少干扰较昂贵是不不方便(厚,重)各种类别 如 EIA-568近端串扰来自一对导体的信号在另一对导体上发生耦合现象发生在被传输的信号进入链路时被同一端的接收导体耦合返回即.近端发送的信号被近端接收线收到同轴电缆同轴电缆-传输特性 频率特性优越性能受衰减和噪声的影响模拟信号每隔几千米需要放大器频率越高，间隔越密有效频谱可延伸至500MHz数字信号每隔一千米需要转发器数据率越高间隔越密光纤光纤-优点 容量更大几百个 Gbps的数据传输率 体积更小，重量更轻衰减更小隔绝电磁场转发器的间距更远光纤-传输特性 通过完全内部反射来传输信号编码的光束频率操作范围大约在1014 到1015 Hz 之间可以使用多种不同的光源 可以使用多种不同的光源(LED)更便宜，工作温度范围较宽，使用寿命长 注入激光二极管(ILD)效率更高，支持较高的数据率波长，类型和数据速率有关 光纤传输模式 导向媒体中的衰减无线传输频率 2GHz-40GHz微波高方向性点对点卫星30MHz-1GHz全向广播电台3 x 1011-2 x 1014红外特定区域天线发射电磁能量或者收集电磁能量的电导体或电导体系统发送天线发送器的电能量被天线转换成电磁能量发射到周围环境接收天线碰撞天线的电磁能量 被转换成电能量并输送到接收器同一个天线能够且常既用于发送也用于接收无线传播模式向所有方向发射能量在各个方向上的性能不同可以从天线的发射曲线上看出各向天线(理论上)是空间的一个点均等的向所有方向辐射能量发射曲线是以天线为中心的圆抛物反射面天线 天线增益天线方向性的度量在特定方向上的输出功率与由完美的全向天线在任意方向上产生的功率之比用分贝表示(dB)某特定方向上的发射功率增强，代价是其他方向上功率减小天线的有效面积与天线的物理大小和形状有关与增益有关地面微波用于长途电信服务和点对点短距离传输需要更少的放大器但是要求视距内传输用抛物面天线将电磁波汇聚成细波束，以便实现接收天线的视距传输 传输频率范围1-40GHz 频率越高，可能的带宽越宽主要损耗来自衰减距离，降雨 还有干扰卫星微波卫星实际上是微波接力站从一个频段接收传输信号，放大或再生信号，并将其从另一个频段发送出去例.上行 5.925-6.425 GHz&下行 3.7-4.2 GHz一般需要它相对于地球位置是恒定的当卫星高度在知道上 35,784km可实现周期匹配至少 3-4的间隔应用电视广播长途电话传输专用商业网络全球定位点对点链路广播链路广播无线电频率范围在 3kHz 到 300GHz使用广播无线电,30MHz-1GHz,广播FM 频段UHF 和 VHF 电视频段全向性的依然需要视距传输受到多径干扰来自地面,水,或其它物体红外线使用收发器调制出不相干的红外线光直接传输(或反射)无法穿透墙体没有必要取得使用许可应用电视遥控器地波传播天波传播视距传播折射电磁波的速度是电磁波途经媒体之密度的函数真空中传播速度约为3 x 108 m/s在不同密度的媒体中电磁波速度发生变化折射率指数（折射率）是sin(入射角)/sin(折射角)随波长变化在一种折射率逐渐变化的媒体移动时，信号出现连续的一次性的方向改变大气的折射率随高度增加而减少在靠近地表处传播的速度比海拔高的地方慢结果得到的是慢慢向地球弯曲的无线电波视距传输自由空间损耗信号随着距离越来越远而消失大气吸收水蒸汽和氧气的吸收 多径信号经过多个障碍的反射 折射无线电波经大气层传播时会产生弯曲自由空间损耗多经干扰总结研究数据传输的问题频率，频谱和带宽 模拟与数字信号 传输损伤