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常用传输媒介的特性及区别

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  • 发布时间:2015/9/13 12:44:04
  • 作者:量值溯源

传输媒介概述

  随着科技的发展,信息技术日益发达,人们接触到的信息越来越多,中国已全面进入信息化时代,如此庞大的数据是通过什么样的媒介传输给人们的呢?

传输媒介定义

  传输媒介的基本定义是:数据传输系统中在发射器和接收器之间的物理通路,传输媒介也被称为传输媒体或者传输介质。

传输媒介分类及特性

  按照其传输方式,将常用的传输媒介分为两大类,即:导向传输媒介和非导向传输媒介。

  导向传输媒介:电磁波被导向沿着固体媒体(铜线或光纤)传播的传输媒体,包含双绞线、同轴电缆、光纤。

  非导向传输媒介:自由空间称为“非导向传输媒介”,非导向传输媒介一般应用于无线电传输中,包含短波通信、微波通信、卫星通信。

01导向传输媒介

  双绞线:也称双扭线,它是最古老但又是最常用的传输媒介。把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起,然后用规则的方法绞合起来就构成了双绞线。绞合可减少对相邻导线的电磁干扰,使用双绞线最多的地方就是到处都有的电话系统,几乎所有的电话都用双绞线连接到电话交换机。另外,双绞线也可用于计算机局域网,如10BASE-T、100BASE-T和1000BASE-T总线局域网,速率分别是10Mbps、100Mbps、1000Mbps;

双绞线结构示意图

  图1 双绞线结构示意图

  双绞线特点:传输信号随着传输距离的增大而衰减;数据传输速率和传输距离相互制约;

  信号衰减随频率的升高而增大;信号衰减随导线的增粗而降低;每段传输距离均不超过100米;

  同轴电缆:同轴电缆由内导体铜制芯线、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以及保护塑料外层组成。由于外导体屏蔽层的作用,同轴电缆具有很好的抗干扰特性,被广泛用于传输较高速率的数据,现主要用于有线电视网的居民小区中。基带同轴电缆的阻抗为50欧姆,通常用来传输数字信号,数据速率最高可达10Mbps;宽带同轴电缆的阻抗为75欧姆,通常用于传输模拟信号,且单向传输,其频率可达500MHz。

同轴电缆结构示意图

  图2 同轴电缆结构示意图

  同轴电缆的特点:具有很好的抗干扰性;带宽取决于电缆质量;在20Mbps的速率下,粗缆的每段传输距离可达500米,细缆为185米,宽带同轴电缆的每段距离可达500米。

  光纤:是光纤通信的传输媒介,在发送端有光源,可以采用发光二极管或半导体激光器,它们在电脉冲的作用下能产生出光脉冲,在接收端利用光电二极管做成光检测器,在检测到光脉冲时可还原电脉冲。光纤通信中常采用的三个波段中心分别位于850nm、1310nm和1550nm,后两种信号衰减较小。

光线在纤芯中的传播

  图3 光线在纤芯中的传播

  光纤传输的特点:通信容量大;传输损耗小,中继距离长,对远距离传输特别经济;抗雷电和电磁干扰性能好;无串音干扰,保密性能好;体积小,质量轻;传输速度可达几千Mbps。单模光纤传输距离达几十公里,多模光纤传输距离为2公里;

  毫无疑问,和双绞线、同轴电缆相比,在性能上,光纤是理想传输媒介。因此,光纤得到了迅速发展。特别是在电测行业,由于其超强的抗电磁干扰性能、绝缘能力和高速率、远距离传输能力,是电子测量仪器通信的理想媒介。湖南银河电气有限公司研制的WP4000变频功率测试系统就是采用光纤做为分析仪和传感器之间的传输媒介,极大提高了测量系统的系统精度和电磁兼容性能。

02非导向传输媒介

  短波:主要靠电离层的反射。

  短波通信特点:传输距离远,不受网络枢纽和中继网站制约,适应性强;缺点是信号质量差,传输速度慢,一般为几十~几百bps;

  微波:利用微波进行通信,信号频率330MHz~300GHz;

  微波通信特点:波段频率高,范围宽,通信信道容量大,传输质量高。缺点是信号易失真,会受天气影响,隐蔽性和保密性差;

  卫星:卫星通信实质上是在利用地球站之间位于36000km高空的人造同步地球卫星作为中继的一种微波接力通信;

  卫星通信特点:通信是面覆盖式的,通信距离远,通信费用与通信距离无关。缺点是具有较大的传播时延;

结语

  总之,随着社会的发展,传输媒介将会朝着传输速度快、通信容量较大、传输距离远、安全性高、抗干扰能力强、成本低、管理方便等方面发展,无论是在电力行业、测量行业、广播电视等行业,传输媒介依然会为各种信息的及时传输起着重要的作用。