物理层传输介质.ppt
《物理层传输介质.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《物理层传输介质.ppt(53页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、课 题:传输介质目的要求:导向传输介质、非导向传输介质、宽带接入技术.教学重点:双绞线、xDSL技术教学难点:近端串扰、DLS技术教学课时:2教学方法:讲授、练习本次课涉及的学术前沿:教学内容与步骤:物理层下面的传输媒体无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波 调幅无线电 调频无线电 海事无线电光纤电视(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 101
2、8 1020 1022 1024 移动无线电 电信领域使用的电磁波的频谱传输介质及应用传输介质及应用 传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路,可以分有线和无线两大类。在有线介质中,介质自身决定传输的限制。对于无线介质而言,传输特性更多地取决于信号带宽和方向性。传输介质的特性对网络数据通信的质量有很大影响,这些特征是:物理特性:说明传输介质的特性。传输特性:包括是使用模拟信号发送还是使用数字信号发送、调制技术、传输容量及传输频率范围等。连通性:采用点到点连接还是多点连接。地理范围:在不用中间设备并将失真限制在允许范围内的情况下,整个网络所允许的最大距离。抗干扰性:防止噪音、电磁干扰对传
3、输数据影响的能力。相对价格:包括元件、安装和维护等价格。双绞线双绞线 双绞线是目前使用最广、价格相对便宜的一种传输介质。每对双绞线是由两条螺旋状扭在一起相互绝缘的铜导线所组成。目前双绞线电缆广泛应用于电话系统。双绞线一般分为屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞线(UTP),普通的电话线就是非屏蔽双绞线(UTP)中的一种,传输距离一般为100米。UTP由铜线、绝缘层和外保护层组成,如图2-27(b)所示。屏蔽双绞线STP由铜线、绝缘层、外屏蔽层和外保护层组成,它的结构如图2-27(a)所示。屏蔽双绞线抗干扰性能好,性能高,但成本也较高。按双绞线的性能来划分,目前广泛应用的有七个不同的等级,级别越高性
4、能越好。常见的有3类线,5类线和超5类线,以及最新的6类线,前者线径细而后者线径粗。铜质线芯,传导性能良好,可用于传输模拟信号和数字信号。双绞线通常用于传输10Mbps100Mbps的数据,不过传输速率会因传输差错而降低,如数据丢失、数据重复及电磁干扰等。图2-27 双绞线的结构 导向传输媒体n双绞线n屏蔽双绞线 STP(Shielded Twisted Pair)n无屏蔽双绞线 UTP(Unshielded Twisted Pair)铜线铜线聚氯乙烯 套层聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层绝缘层无屏蔽双绞线 UTP屏蔽双绞线 STP双绞线示意图双绞线示意图n双绞线由两根绝缘铜导线按螺旋状缠绕在一起双绞
5、线由两根绝缘铜导线按螺旋状缠绕在一起,一对双绞线形成一一对双绞线形成一条通信链路。条通信链路。n双绞线上可以传输模拟信号和数字信号;双绞线上可以传输模拟信号和数字信号;n带宽:与导线的粗细、长度及螺旋的密度有关;带宽:与导线的粗细、长度及螺旋的密度有关;n非屏蔽双绞线(非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线()和屏蔽双绞线(STP););n应用应用n连接电话机和电话端局,传输模拟信号,可以传输几公里;连接电话机和电话端局,传输模拟信号,可以传输几公里;n用于住宅因特网接入,如使用普通模拟电话线和拨号调制解调用于住宅因特网接入,如使用普通模拟电话线和拨号调制解调器的住宅接入(器的住宅接入(56Kbp
6、s),使用数字用户线的宽带住宅接入),使用数字用户线的宽带住宅接入(几个(几个Mbps)。)。n用于组建计算机局域网用于组建计算机局域网n3类双绞线:支持类双绞线:支持10Mbps;n5类双绞线:支持类双绞线:支持100Mbps,是目前高速局域网连网的主,是目前高速局域网连网的主要方式;要方式;n超超5类双绞线:支持类双绞线:支持1000Mbps,传输距离传输距离100米米;n.双绞线制作双绞线制作近端串扰与衰减近端串扰与衰减n近端串扰:近端串扰:干扰,发送端强信号对接收干扰,发送端强信号对接收端弱信号的干扰端弱信号的干扰n衰减:信号过程中在传输必然衰减衰减:信号过程中在传输必然衰减双绞线双绞
7、线n可传输模拟信号和数字信号可传输模拟信号和数字信号n一般用于点到点链路一般用于点到点链路 n=100m=100mnUTP(Unshielded Twisted Pair)UTP(Unshielded Twisted Pair)抗干扰性差,抗干扰性差,STP(Shielded Twisted Pair)STP(Shielded Twisted Pair)抗干扰性好,抗干扰性好,分分3 3、4 4、5 5超超5 5、6 6类线等。类线等。n价格相对便宜。价格相对便宜。同轴电缆同轴电缆 同轴电缆可以分为基带同轴电缆与宽带同轴电缆两大类。宽带同轴电缆的阻抗为75欧电缆主要用于传输模拟信号,传输最大距
8、离可以达100km。基带同轴电缆即同轴电缆,以硬铜线为芯,外包一层绝缘材料,再外一层为密织的网状导体环绕,最外面为一层保护性材料,如下图所示。单根同轴电缆直径约为,可在较宽频率范围内工作。常用于直接传输数字信号,使用曼彻斯特编码,数据传输速率最高可达10Mbps,阻抗为50,最大距离限制在几公里。最大优点是抗干扰性强,而且支持多点连接。缺点是物理可靠性不好,易出现故障,而且一点发生故障,整段局域网都无法通信。可以用于点到点连接或多点连接。为保持同轴电缆的正确电气特性,电缆必须接地,同时两头要有端接器来削弱信号反射作用。当它被用来传输数据时,其数据传输率可达每秒几百兆位。外导体屏蔽层绝缘层绝缘保
9、护套层内导体同轴电缆n50 同轴电缆n75 同轴电缆同轴电缆同轴电缆同轴电缆示意图同轴电缆示意图n同轴电缆由一对导体按照同轴电缆由一对导体按照“同轴同轴”的形式构成。的形式构成。n两类同轴电缆:两类同轴电缆:n基带同轴电缆:阻抗为基带同轴电缆:阻抗为50,一般传输数字信号。传输,一般传输数字信号。传输距离较短,数据速率较低。曾被广泛用作电话系统的长距离较短,数据速率较低。曾被广泛用作电话系统的长途干线和用于传统局域网的组网,但现在基本上已被光途干线和用于传统局域网的组网,但现在基本上已被光纤和双绞线所替代。纤和双绞线所替代。n宽带同轴电缆:阻抗为宽带同轴电缆:阻抗为75,一般传输模拟信号。传输
10、,一般传输模拟信号。传输距离长,速率高,最常用做有线电视电缆。采用有线电距离长,速率高,最常用做有线电视电缆。采用有线电视网络提供因特网接入,是宽带住宅接入的另一种可选视网络提供因特网接入,是宽带住宅接入的另一种可选方式。方式。同轴电缆同轴电缆n可传输模拟信号和数字信号可传输模拟信号和数字信号n用于点到点链路用于点到点链路 和多点链路和多点链路n=185m=185m细缆,细缆,=500m=500m粗缆粗缆n抗干扰性较好。抗干扰性较好。n价格相对居中。价格相对居中。光纤(结构和分类)光纤(结构和分类)光从一种物质传输到另一种物质将发生折射,当入射角度大于临界值时,光将被完全反射回来,这就是光纤传
11、输信号的原理。一个光脉冲表示比特1,而无光脉冲表示比特0。光纤也是圆筒形的,光纤由能够传导光波的石英玻璃纤维组成的芯线、包层和外保护层三部分构成,如图2-29所示。按使用波长的不同,光纤可以分为单模光纤和多模光纤两种。对于多模光纤,芯的直径为50um,对于单模光纤,芯的直径为8-10um。按波长区的范围不同,光纤可以分为三种,它们分别为波长(0.8-0.9um)、波长(1.25-1.35um)和波长区(1.53-1.58um)。图2-29 光纤的结构光纤的信号传送过程 多模光纤采用发光二极管产生可见光作为光源,定向性较差。当光纤芯线的直径比光波波长大很多时,由于光束进入芯线中的角度不同传播路径
12、也不同,这时光束是以多种模式在芯线内不断反射而向前传播。多模光纤的传输距离一般在2km以内。单模光纤采用注入式激光二极管作为光源,激光的定向性强。单模光纤的芯线直径一般为几个光波的波长,当激光束进人玻璃芯中的角度差别很小时,能以单一的模式无反射地沿轴向传播。在计算机网络中均采用两根光纤(一来一去)组成传输系统,采用点到点连接或者多点连接方式。光传输系统由三部分组成:光源(光发送机)、传输介质和检测器(光接收机),其传输的具体过程如图2-30所示。在发信端,有两种不同类型的光源被用于光纤系统:发光二极管(LED)和激光发射管(ILD),信息被转换成便于传输的电信号,电信号控制一个光源,使发出的光
13、信号具有所要传输的信号的特点,从而实现信号的电光转换,发信端发出的光信号通过光纤传输到远方的收信端,经光电二极管等光检测器和放大器转换成电信号,从而实现信号的光电转换。电信号再经过处理和转换恢复为与原发信端相同的信息。图2-30光纤的电信号传送过程光导纤维示意图光导纤维示意图光纤的工作原理高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射光线在光纤中的折射 折射角入射角 包层(低折射率的媒体)包层(低折射率的媒体)纤芯(高折射率的媒体)包层纤芯光纤的工作原理高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射输入脉冲输出脉冲单模光纤多模光纤与单模光纤输入脉冲输
14、出脉冲多模光纤n光纤传输系统由光纤传输系统由3个部分组成:光源,光纤和光检测器。个部分组成:光源,光纤和光检测器。n光源:发光二极管,激光。光源:发光二极管,激光。n光检测器:光电二极管,将光信号转换成电信号。光检测器:光电二极管,将光信号转换成电信号。n光纤:由两种折射系数不同的石英玻璃纤维组成,光线在光纤:由两种折射系数不同的石英玻璃纤维组成,光线在光纤中全反射地向前传播。光纤中全反射地向前传播。n单模光纤和多模光纤:纤芯直径分别为单模光纤和多模光纤:纤芯直径分别为8-10 m和和50 m。n光纤的最大优点是大容量、长距离、抗干扰,缺点是光设光纤的最大优点是大容量、长距离、抗干扰,缺点是光
15、设备成本高。备成本高。n光纤的光纤的3种连接方式:光接头,机械方法,融合。种连接方式:光接头,机械方法,融合。n光纤网络较常使用环形拓扑和星形拓扑。光纤网络较常使用环形拓扑和星形拓扑。光导纤维光导纤维n仅传输数字信号仅传输数字信号n用于点到点链路,传输速率高用于点到点链路,传输速率高n几公里到几十公里,分单模和多模光纤。几公里到几十公里,分单模和多模光纤。n抗干扰性相当好。抗干扰性相当好。n价格贵。价格贵。ExampleGigabit Ethernet cabling.非导向传输媒体 n无线传输所使用的频段很广。n短波通信主要是靠电离层的反射,但短波信道的通信质量较差。n微波在空间主要是直线传
16、播。n地面微波接力通信n卫星通信 n无线传输的频率范围大致从无线电到可见光(无线传输的频率范围大致从无线电到可见光(10104 410101515HzHz)n频率越高,每赫兹编码的比特数越多,相同波带下所获得的频率越高,每赫兹编码的比特数越多,相同波带下所获得的带宽也越高(带宽也越高(f=c/2),所以高速数据传输通常发生),所以高速数据传输通常发生在高频区域。在高频区域。n与计算机网络关系较密切的无线通信介质包括:与计算机网络关系较密切的无线通信介质包括:n陆地无线电信道:陆地无线电信道:n覆盖局部区域,通常跨越数十到几百米,应用在无线覆盖局部区域,通常跨越数十到几百米,应用在无线局域网中,
17、如;局域网中,如;n运行在广域网,跨越几万米,应用在广域无线接入网运行在广域网,跨越几万米,应用在广域无线接入网中,如中,如3G等;等;n卫星无线电信道卫星无线电信道n短距离内可使用红外线、蓝牙无线电等,距离在短距离内可使用红外线、蓝牙无线电等,距离在10米以内,米以内,数据为数据为1Mbps。无线传输无线传输卫星通信卫星通信 卫星通信是利用地球同步卫星作为中继来转发微波信号的一种特殊微波通信形式。卫星通信可以克服地面微波通信距离的限制,三个同步卫星可以覆盖地球上全部通信区域。卫星传输是微波传输中的一种,只不过它的一个站点是绕地球轨道运行的卫星。卫星传输是当今一种更为普遍的通信手段,其应用包括
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 物理层 传输 介质
限制150内