第四章 传输媒体.ppt

数据与计算机通信 第四章传输媒体 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 MindoftheRaven 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 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1015Hz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3x1011 2x1014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 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3x108m 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