網絡傳輸介質全接觸(2)

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　　二、輻射型介質
　　
　　　　輻射型介質并不利用導體。確切地說，信號完全通過空間從發射器發射到接收器。輻射介質有時被稱為無線電波系統，更正確地說是空間波或自由空間系統。只要發射器和接收器之間有空氣，就會導致信號減弱及失真。
　　

　　　　在廣泛適用的輻射傳輸系統這一類當中，無線電系統最常見，我們著重介紹微波和衛星。還有一系列針對特定應用的變種，包括傳呼、蜂窩、無繩電話和各種分組無線系統。自由空間激光系統最常見的就是紅外線（Ir），從本質上來說基于光技術，但不依賴玻璃或塑料導體。相反，信號完全通過空間發射。
　　
　　　　1．微波
　　
　　　　所謂微波是指頻率大過于1GHz的電波。如果應用較小的發射功率（約一瓦）配合定向高增益微波天線，再于每隔10～50英哩（約為16～80KM）的距離設置一個中繼站就可以架構起微波通信系統。數字微波設備所接收與傳送的是數字信號，數字微波采用正交調幅（QAM）或移相鍵送（PSK）等調幅方式，傳送語音、數據或是影像等數字信號。與模擬微波比較起來，數字微波具有較佳的通信品質，而且在長距離的傳送過程中比較不會有雜音累積。
　　
　　　　微波傳播的類型可分為兩種，一是自由空間傳播（Free Space Transmission），也就是在收發二地之間沒有任何阻隔，也沒有任何其它的影響（包括反射、折射、繞射、散射或吸收）下傳播，不過這種環境在現實生活中很少會出現；另一種則是視線傳播。當然如果是在完美的狀況下，視線傳播與自由空間傳播并無顯著的差別，不過因為視線傳播有將大氣層折射與地面物反射等影響因素列入考量，所以在現實的環境中使用時就會與自由空間傳播產生極大的差異。
　　
　　　　自由空間傳播是假設微波傳輸的兩點之間沒有物體阻擋，而且除了兩點間直線上不能有阻礙物體外，直線附近的某一個范圍內也必須避免物體存在才行，因為微波天線雖具有良好的指向性，但它所發射的信號路徑到底不是一條單純的直線，它所發射的波面（ Front）是會逐漸擴大的，若這些散逸的電波遇到物體阻擋，就會變成經由反射路徑達到接發點，反射路徑與直線路徑因為長度不等，所以到達接收點的相位自然有差，這就是"干擾"的形成，這種干擾偶爾會對傳播有利，但通常它都是有害的，所以若是以自由空間傳播的方式進行則電波傳播路徑的直線周圍必須預留相當大的空間，這些空間被稱之為"空城"（Clearance）。
　　
　　　　但是若使用視線傳播則不然，當二地相距數10KM，其中有無山林房屋阻擋常常無法憑視覺決定，再加上地面本身就是彎曲的視線，視線是否會被地弧所阻也是問題之一，不過上述這些問題都可以藉由精確的地面測量圖及實地現場勘測后繪制的地圖來解決（目前以林務局航空測量所可繪制的五分之一空照圖最為精準），在預定收發兩點間畫一直線即可判斷二地之間會受到所少阻礙。
　　
　　　　工作在微波頻譜上的還有幾種無線本地環路（WLL）系統，如本地多點分布業務（LMDS）和多點多信道分布業務（MMDS）系統。這些系統利用了擴散光束而不是緊密聚焦光束，但用于距離一般限于3到5英里左右的短程應用。一些無線局域網（WLAN）利用微波范圍的射頻，而另一些工作在900MHz范圍上。
　　
　　　　2．衛星
　　
　　　　衛星其實就是非地面微波，有些情形下工作在與地面系統同一頻率范圍上。最常見的衛星系統就是同步地球軌道（GEO），GEO始終處在赤道正上方的位置上，高度大約為22300英里。在這樣的位置及高度，衛星與地球表面總是保持相對位置。
　　
　　　　近地軌道（LEO）衛星處在非赤道軌道上，高度也低得多。中間地球軌道（MEO）衛星的高度介于兩者之間，在這樣的軌道和高度，LEO和MEO無法保持各自的相對位置。相反，它們繞著地球高速旋轉，非常類似電子繞著原子核高速旋轉。
　　
　　　　在70和80年代，衛星通信一般使用大型地面站，通過直徑10～30米的天線進行通信，那時用戶在全球或遠距離上打電話、接收電視或其他任何信號，需要這樣的大地球站和大天線。在80年代末、90年代初，當衛星技術進一步發展時，情況發生了相當大的變化，用戶可以從很多地方接收衛星信號。如航行在大海的艦船、每小時以800公里以上的速度飛行的飛機、運行速度大于每秒7～8公里的空間飛行器和衛星、處于困境中的飛機或船只、行人和行進中的汽車等。
　　
　　　　衛星在多種軌道中提供通信，使人們之間進行有效的溝通聯絡。各種普通的衛星通信業務包括電話、電視廣播、數據接收與分發、直播電視、災害預警、氣象監測、航空器跟蹤和指令、星際鏈路、郵件傳遞、互聯網接入、數據采集、GPS定位和定時、移動車輛跟蹤等。 衛星通信網絡可能是推動社會各個領域發生變化的介質。為有助于把通信網絡迅速延伸到人跡罕至和偏遠地點，除傳統的地面鏈路、光纖鏈路外，衛星通信將起著舉足輕重的作用。
　　　　在未來的社會生活中，最常見的通信方式是移動個人通信，即用戶在任何地點、任何時間，與他人交換各種信息，如話音、數據、視頻和圖像。構成這種移動通信的基礎的關鍵要素是小型廉價的手持式通信機，且使用不受地點、地界束縛的單一電話號碼。因此，也許可以這樣認為，未來的通信將以移動個人通信業務為主，總體系統設計將圍繞衛星通信進行。
　　
　　　　衛星具有諸多優點，包括覆蓋區域（footprint）廣泛。由于處在如此高的高度，它們所能發射及接收信號的范圍很大。因此，衛星在點對多點和廣播應用具有很大優勢。
　　
　　　　然而與所有微波系統一樣，衛星的性能隨天氣的變化而有所不同。傳播延遲是衛星的一大問題，因為信號要在發射器和接收器之間通過長達45000英里的距離――所以即使以光速傳輸，也需要一段時間。
　　
　　　　3．紅外線
　　
　　　　紅外線及其它自由空間光學系統用于短程應用，在可以獲得直接視線的場合最有效。一些WLAN利用紅外線，不過大多數基于射頻�；�于紅外線的WLL系統運行速率可達622Mbps，不過當前這類系統不是很常見。
　　
　　　　紅外線主要用于無法快速或經濟地獲得有線連接這類情形下的LAN橋接。用于WLL應用的紅外系統正在開發中。
　　
　　　　三、傳導型介質與輻射型介質比較
　　
　　　　就最基本方面而言，傳導系統與輻射系統有著明顯區別。
　　
　　　　傳導系統使用絕緣和覆蓋材料（有時是屏蔽層）包起來的導體。因此，不會受外部因素如EMI和水氣的干擾。如果絕緣、覆蓋和屏蔽材料沒有受到釘子、老鼠、挖土機、打樁機或其它破壞工具的損壞，一旦合理安裝，預計傳導系統就會正常工作。
　　
　　　　合理安裝意味著要獲得地方政府的批準、挖溝、埋管道以鋪設電纜（在不同點進行焊接）、設置檢修孔、將當地電力輸送到放大器和中繼器、安放交叉連接設備等。此外，架空系統需要立桿、架設電纜，這比鋪埋設備來得快速、方便，但仍然耗時長、成本高。
　　
　　　　輻射系統的部署常常速度快得多、成本低得多。要為發射及接收天線獲得許可權以及或者屋頂架設權，但相關的成本、難度和耗時常常比傳導系統低得多。
　　
　　　　衛星需要難度更大、成本更高的部署過程，但對一系列特殊應用而言它具有優點。輻射系統存在幾大問題：
　　
　　　　首先，視線總是更可取，而且常常是必需的。
　　
　　　　其次，無線電波的質量會因天氣出現很大變化，天氣對傳輸性能具有重大影響，完全不受人的控制。
　　
　　　　第三，射頻頻譜資源有限、遠遠供過于求、受到嚴格管制、獲得成本非常高。
　　
　　　　有些系統所用的免許可證頻譜隨處可得，但與其它系統和用戶共享。當然，輻射系統的一大優點是不用線纜，因而大大簡化了配置和重新配置。其實，輻射系統具有高度便攜性。蜂窩、傳呼和各種無線系統也具有移動性優點，有線系統根本不具備這點。
　　
　　　　網絡的信息依靠傳輸介質來承載，網絡的發展離不開傳輸介質的發展，在網絡高速發展的今天，我們應該高度重視傳輸介質的研究，同時在組網時我們應該認真比較和論證，以確定適合自己網絡的傳輸介質。

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