網絡傳輸介質全接觸(1)

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　　網絡傳輸介質分兩大類：傳導型介質和輻射型介質。
　　
　　　　一、傳導型介質
　　
　　　　信號通過電路傳輸時，傳導型介質利用導體傳導即承載信號。
　　

　　　　金屬導體被用來傳輸電信號，通常由銅線制成，雙絞線和大多數同軸電纜就是如此。有時也使用鋁，最常見的應用是有線電視網絡覆以銅線的鋁質干線電纜。
　　
　　　　玻璃纖維通常用于傳導光信號的光纖網絡，另外,塑料光纖（POF）用于一些低速、短程應用。
　　
　　　　1．雙絞線
　　
　　　　雙絞線類型有非屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線。具體如下：
　　
　　　　(1)非屏蔽雙絞線（UTP）無疑是最常見的傳輸介質，自1881年以來就廣泛使用。它由兩股線規很細的銅線（通常為實心）組成，互相絕緣，以固定間隔彼此絞合在一起。安裝的UTP幾乎長達數十億英里，大多數用于傳統本地交換運營商（ILEC）也就是電話公司的本地環路設備。本地環路是指把客戶端連接到公共交換電話網絡（PSTN）邊緣的中心局（CO）交換機的電路。
　　
　　　　UTP原先是為模擬語音通信而安裝的，但同樣支持數字信號傳輸。它專門用于語音級通信（用模擬技術行話來說速率為4KHz，用數字技術行話來說為64Kbps），但部署及調節合理的話，也能支持更高帶寬的信號。數字用戶線（DSL）就是在UTP上進行寬帶傳輸的例子。
　　
　　　　UTP還廣泛用在面向語音應用的線纜系統內部，這類應用所需電纜長度短、只需要語音級帶寬。特殊的數據級UTP用于局域網（LAN）領域，以便把終端與集線器、交換機和路由器連接起來。如果安裝正確，在非常短的距離（通常是100米左右）上，5類UTP的傳輸速率至少可以達到100MHz，支持100Mbps左右的位速率。
　　　　UTP價格低廉、容易安裝及重新配置。但由于信號衰減（即減弱）等一些問題，電路長度有限，頻率較高時尤為如此。UTP還極易受電磁干擾（EMI）的影響，EMI是造成串音及其它形式的噪聲和信號失真的根源。
　　
　　　　(2) 鋁箔屏蔽的雙絞線FTP，帶寬較大、抗干擾性能強，具有低煙無鹵的特點。相對的，屏蔽線比非屏蔽線價格及安裝成本要高一些，線纜彎曲性能稍差。 六類線及之前的屏蔽系統多采用這種形式。
　　
　　　　(3) 獨立屏蔽雙絞線STP，每一對線都有一個鋁箔屏蔽層，四對線合在一起還有一個公共的金屬編織屏蔽層，這是七類線的標準結構。它適用于高速網絡的應用，提供高度保密的傳輸，支持未來的新型應用，有助于統一當前網絡應用的布線平臺，使得從電子郵件到多媒體視頻的各種信息，都可以在同一套高速系統中傳輸。額外的屏蔽層使得七類線有一個較大的線徑，這些特點要求在設計安裝路由和端接空間時要特別小心，要留有很大的空間和較大的彎曲半徑。
　　
　　　　獨立屏蔽雙絞線（STP）和鋁箔屏蔽雙絞線（FTP）有時用在串音和EMI等問題相當嚴重的場合。
　　
　　　　屏蔽雙絞線需要一層金屬箔即覆蓋層把電纜中的每對線包起來，有時候利用另一覆蓋層把多對電纜中的各對線包起來或利用金屬屏蔽層取代這層包在外面的金屬箔。覆蓋層和屏蔽層有助于吸收環境干擾，并將其導入地下以消除這種干擾。這意味著金屬箔和屏蔽層在焊接時必須與焊接導體時同樣小心，而且確保導入地下的機制安全可靠。STP和FTP的成本高得多，而且安裝過程難得多。為6類和7類線新開發的高速LAN電纜標準是這種高性能銅線方案的例子。
　　
　　　　2．同軸電纜
　　
　　　　與UTP相比，同軸電纜含有線規較粗的單層實心導體。導體一般由銅或覆以銅的鋁制成。中間的導體外面覆以一層絕緣材料，這有助于把中間的導體和外面的金屬箔屏蔽層隔開來，這種絕緣材料有助于把傳輸數據的導體與屏蔽層隔離開來。外面通常會包一層金屬網、再包一層電纜護皮加以保護。中間粗粗的導體可支持高頻信號，幾乎不會出現困擾UTP及其同類電纜的信號衰減問題。
　　
　　　　有線電視系統傳統上使用同軸線支持高達500－750MHz的信號，傳輸距離相當遠。信號通常被細分成6MHz的頻率信道，用于下行電視傳輸。當前的系統還越來越多地劃分不同帶寬的信道，以實現雙向數據甚至語音傳輸。
　　
　　　　同軸電纜傳輸系統目前在國內外有線電視網絡仍占有主要地位，它是由多級干線放大器級聯，1級橋接放大器和2級分配放大器組成。
　　
　　　　干線放大器大都采用壓鑄鋁合金機盒安裝在干線上，對信號進行放大，以補償干線電纜的損耗，使傳輸線路進一步延伸。
　　
　　　　橋接放大器是干線放大器的派生品種。干線橋接放大器除放大干線中的信號外，還分出幾路支線信號傳輸到用戶分配系統。而橋接放大器則對干線中的信號不放大，僅對分出的幾路信號進行放大并送到用戶分配系統。
　　
　　　　為了能帶動更多的用戶，在甚高頻有線電視系統中可在支線上再串接2臺分配放大器，在全頻道系統中則只能串接1臺分配放大器，分配放大器的輸出可直接驅動用戶分配網。
　　
　　　　在電纜傳輸的有線電視系統中，從前端發出的射頻電視信號是用同軸電纜傳輸給用戶的。由于所傳輸的射頻信號都在高頻段，因而需要使用比較粗的同軸電纜以降低損耗，傳輸較遠的距離。
　　
　　　　對于同軸電纜傳輸系統，雖然國內外各種放大器的性能已達到相當高的水平，而且在減少同軸電纜衰減、減少溫度系數、提高同軸電纜壽命等方面做了不少的工作，從而在同樣的電長度下能傳輸更遠的距離和提高系統的可靠性，但是由于同軸電纜傳輸系統離不開放大器和同軸電纜，系統本身存在一些難以克服的缺陷，不能無限制地級聯干線放大器來增加傳輸的距離，因而，同軸電纜傳輸系統的發展受到了限制。
　　
　　　　以太網及其它LAN技術原先使用同軸線是因為它能支持高頻信息，而且不受EMI干擾的影響。然而，面對迅猛發展的數據級UTP，成本高昂加上安裝困難導致同軸線退居其后。
　　
　　　　3．光纖
　　
　　　　1966年高錕博士提出用光纖作為通信介質的設想，1970年美國康寧公司首先研制出衰減為20dB／km的單模光纖，從此以后，世界各國紛紛開展光纖研制和光纖通信的研究，形成了如今的通信革命的偉大局面。
　　
　　　　光導纖維簡稱光纖。光纖是細如頭發般的透明玻璃絲，可用來傳導光信號。光纖由纖芯和包層組成。由于纖芯的折射率大于包層的折射率，故光波在界面上形成全反射，使光只能在纖芯中傳播，實現通信。
　　
　　　　光纖按組成成分來分，有以SiO2為主要成分的石英纖維，有多種組分的多組分纖維，有以塑料為材料的塑料纖維等。
　　
　　　　按光纖橫截面上折射率來分，有單模光纖和多模光纖。單模光纖傳輸容量較大，一般在140 Mbit/s以上，多模光纖傳輸容量較小，一般在140Mbit/s以下。
　　
　　　　光纖的主要特性有兩項，即損耗和色散。光纖每單位長度的損耗或衰減(dB/km)，關系到光纖傳輸系統的傳輸距離和中繼站的間隔距離，這是一個首要的特性，對數字信號的傳輸尤其重要。色散使光纖中的光脈沖在傳輸過程中發生展寬和畸變，由于脈沖寬度與頻帶寬度成反比，脈沖寬度越大，帶寬越窄，脈沖展寬的程度(即帶寬的寬窄)直接關系到光纖傳輸系統的信息容量，決定了在給定傳輸距離和誤碼條件下的碼速率上限(即信息傳輸容量)。
　　
　　　　目前常用的石英光纖的損耗已接近理論極限，短波段的損耗可達2.1dB/km，長波段的損耗可達0.2dB/km。光纖的帶寬可達數十GHz/km，并在1.3靘波長左右可實現"零散色區"，光纖傳輸正向長波段、單模光纖發展。
　　
　　　　光纖傳輸系統主要由光纖(或光纜)和中繼器組成。在短距離傳輸系統中，一般不需要中繼器，從發送部分輸出的已調光波經耦合器進入光纖。光纖是光纖傳輸系統的主要組成部分， 其特性好壞對光纖傳輸系統的性能有很大的影響。為了增加光纖傳輸系統的傳輸距離和傳輸容量，對光纖傳輸特性總的要求是損耗盡可能低和帶寬盡可能寬。雖然光纖的損耗和帶寬限制了光波的傳輸距離，由于光纖損耗很低，故光纖傳輸的中繼距離通常比其它有線通信，甚至比微波通信大得多。
　　
　　(未完...待續)

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