传输信道

–
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光纤的特性
5) 抗干扰性 • 光纤电磁绝缘性能好，不受外界的电磁干扰与噪声的 影响； • 光纤无串音干扰，不易被窃取，安全性好。 • 光纤误码率低，在10-5~10-6之间。 6) 价格 • 光纤价格远高于其他线缆。
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光纤信道的组成
• 光纤信道的基本部件是光源、光调制器和光探测器。 光发射机 光 源 光 调 制 器 光中继器 光 探 测 器 判 决 光 再 源 生 光接收机 光 探 测 器 放 大
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EIA/TIA568布线标准
• 双绞线与RJ-45接口的连接顺序：
EIA/TIA-568A
EIA/TIA-568B
• 注意：1、2是一对，用于发送数据（DTE），3、6是 一对，用于接收数据（DTE） 。
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双绞线的性能指标
• 近端串扰（NEXT，Near-End crossTalk）： – 指一对导体的信号在另一对导体上发生的耦合现象。 – 近端串扰与线缆类别、连接方式、信号的频率等有关。 • 衰减： – 信号沿着链路传播损失的能量（dB）。 – 衰减随着频率的升高而增大。 • 特性阻抗： – 链路在 规定的工作频率范围内呈现的电阻。 – 链路的特性阻抗与标准值之差不得超过20Ω。
• 脉冲噪声也称为冲击噪声，它将引起一连串的数
据比特出错，它是数据传输差错的主要根源。
• 脉冲噪声产生的干扰很难消除，只能采用差错控
制的方法来实现可靠传输。
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有损耗条件下的最大传输速率
有噪声条件下的信道最大传输速率，仙农 的结论是：在有噪声信道上，若带宽为H， 信噪比为S/N，那么最大数据速率M为 M=Hlog2（1+S/N）bps 其中H为带宽，单位为赫（HZ），S/N为 信一噪比。
• 由不同频率分量的传播速度不一致所引起的失真，称为相 位失真或时延失真。
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通信的噪声
• 在数据传输过程中，接收到的信号往往与发送
的信号不一致。这是因为除了在传输过程中产 生的各种畸变之外，还额外混入了一些有害信 号。 • 我们把这些额外混入的非期望信号称为噪声。 • 噪声是影响数据传输质量的主要因素。
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2. 同轴电缆（Coaxial Cabel）
• 同轴电缆由外绝缘层、外导体、内绝缘层和内导体四个 部分组成，绝缘效果较好，误码率较低，是早期局域网 中广泛使用的一种传输介质。
外绝缘层
外层导体
内绝缘层
内导体
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同轴电缆的种类
• 局域网中主要使用50Ω和75Ω两种同轴电缆。 • 后者带宽高，既可传输数字信号，又可传输模拟信号， 可以分频； • 前者用于基带传输，分为细缆和粗缆两类。
3
单工、半双工和全双工信道
• 三种信道的结构：
数据信号
发送器 监测信号 发送器 数据信号 监测信号 数据信号 发送器 接收器 接收器
单工通信
半双工通信
接收器
发送器
接收器
监测信号 数据信号
全双工通信
发送器
接收器 监测信号
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传输损耗
传输损耗：
信号（电磁波）沿通信传输介质传播过程中单位长度上的能量损耗。 单位：dB/km。 克服传输损耗而导致的数据失真必须做到以下三点： ①接收到的信号必须有足够的强度； ②信号必须比收到的噪声维持一个更高的电平； ③在模拟信号传输中，衰减是频率的增量函数。 解决模拟信号传输过程中的①、②问题可用放大器或中继器来增强 信号的能量，但同时噪音分量也会增强，以至引起信号畸变；解决 数字信号传输过程中的①、②问题可使用中继器，把数字信号恢复 为“0、1”的标准电平后继续传输。 解决③的技术手段是使在某个频带内的频率衰减趋于相等或使用高 频放大器将高频放大。
• 分贝是两个功率电平p1和p2差别的度量，是无 量纲的量： D=10lg（p1/p2） 单位：dB
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衰减和增益的计算
例：如果10mW功率的信号加到传输线上，而在某距离上测得的功率是
5mW则在这段线路上的衰减为
Loss=10lg（5/10）=10×（-0.3）= -3（dB） • 分贝有时也用来度量电压或电流的差别：
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光纤的种类
• 按制作材料划分：石英光纤、多组分玻璃光纤、 塑料光纤、氟化物光纤 • 按传输模式划分：单模光纤、多模光纤 • 按折射率分布划分：突变型光纤、渐变型光纤、 三角形光纤、W型光纤 • 按工作波段不同划分：短波长光纤、长波长光纤、 超长波长光纤
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光纤的特性
1) 物理特性 • 光纤主要由纤芯和包层组成的双圆柱体（双圆柱体直径不 到0.2mm ）外加塑料护套构成。 • 一根光缆可以包含二至几百根光纤。光缆由光纤、加强芯 和填充物加上外套构成。
• 双绞线分为有屏蔽双绞线（STP）和无屏蔽双绞线（UTP） 两种。STP在数据传输时可减少外界的电磁干扰，相对稳 定性较高。 • EIA/TIA568标准中制定了有屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线 的技术规范。
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RJ-45连接器
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EIA/TIA的UTP布线标准
• EIA/TIA为UTP 制定了包括5个类的布线标准： – 1类线：用于电话传输； – 2类线：含4对双绞线，可用于电话传输和最高为4Mbps 的数据传输； – 3类线：含4对双绞线，可用于最高为10Mbps的数据传 输，适用于10 Base T网络； – 4类线：含4对双绞线，可用于最高为16Mbps的数据传 输，适用于Token Ring网络和10 Base T网络； – 5类线：含4对铜芯双绞线，可用于100 Mbps的高速以太 网。
5
衰减和增益
• 在通信系统中，当信号沿着介质传输时，其能 量会受到损失而衰减，称为通信的衰减。 • 衰减导致系统输出端的电功率小于输入端的电 功率。因此，应在信道上设置信号放大装置， 以增强信号。
• 若通信系统输出端的电功率大于输入端的电功 率，则表明信号在系统中得到了增益。
6
分贝
• 通常用分贝来表示衰减和增益。
–
3) –
但光信号也可能由于色散和时散的原因导致时延失 真。多模光纤的时散较为严重。
光纤通常采用点-点的连接方式。
连通性
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光纤的特性
4) 传输距离
•
•
– –
光纤传输衰减小，中继距离远(≥2Km)，覆盖范围广。
光纤传输损耗的因素：
吸收损耗：和光纤材料有关。光波通过光纤时，有一部分光 能变成热能，造成光功率损失。 散射损耗：指光通过密度或折射率不均匀的物体时，除了光 的传播方向以外，在其它方向也可以看到光这种现象称为光 的散射。 辐射损耗：光纤应用时弯曲，使光纤内导波模式变为辐射模 式所致
软介质–无线传输介质（非导向传输介质）：
–
信号的电磁波在自由空间中传播。
• 无线电波（wireless radio）：微波、红外线、激 光、卫星线路。
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传输介质的特性
传输介质的特性对数据传输的质量有决定性的影响。
（1）物理特性：介质的物质构成、几何尺寸、机械特性、
温度性能、化学性能和物理性质。 （2）传输特性：衰减特性、频率特性和适用范围。 （3）连通特性：允许点-点连接或多点连接。 （4）抗干扰特性及干扰性：对外界噪声的承受能力和影响。
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串话
• 串话是一个通路的信号在相邻的另一个通路引起
的干扰现象。这是由于信号线路之间的电磁感应 引起的有害耦合。 • 为了消除线路之间的有害耦合，可以将每一对线 拧成一定扭绞节距的线缆。
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脉冲噪声
• 脉冲噪声是由于电火花或其他原因造成的突发振 幅很大、持续时间比间隔时间短得多的离散脉冲
耦合到信号通路中的干扰。
接收机产生的噪声均可以等效成热噪声。
• 热噪声属于高斯白噪声，其概率密度函数满足正态分布统 计特性，同时它的功率谱密度函数是均匀分布的（常数）。 • 热噪声始终存在，不可排除。
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交调噪声
• 不同频率的信号进入通信系统后，由于通信系统
的非线性，将在系统的输出端产生这些频率之间 的差频信号或倍频信号及其组合。 • 我们将这种附加的频率干扰称为交调噪声。 • 交调噪声可以通过人为校正系统的非线性部分得 到补偿。
多模光纤
输入脉冲 输出脉冲
输入脉冲
单模光纤
输出脉冲
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常见光纤接头
FC－PC型光尾纤接头外形图
SC－PC型光尾纤接头外形图
ST-PC型光尾纤接头外形图
FC/PC－SC/PC型光尾纤外形图
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光纤的特性
2) – 传输特性
–
光纤传输的是光信号，只能单向传输。
光信号的频率高、频带宽、传输速率高（能超过 KMbps ），信道容量大。
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单工、半双工和全双工信道
• 按照信道上的信号的传输方向分为：
1. 单工信道：信号只能沿一个方向传送，任何 时候都不能改变传输方向。 2. 半双工信道：信号可沿两个方向交替传送， 但同一时间只能沿一个方向传送信号。 3. 全双工信道：信号可同时沿两个方向传送。 相当于两个相反方向的单工信道的组合。
–
–
细缆：直径0.25英寸，传输距离约200米（185 米）；
粗缆：直径0.5英寸，传输距离500米
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光缆（Fiber Optical Cabel）
• 光缆由许多细如发丝的光导玻璃纤维或塑胶纤维，外加绝缘 护套组成，能将外在的干扰彻底隔绝。 • 传输质量稳定，带宽极高，其传输速率远远高于双绞线和同 轴电缆，但价格极为昂贵。

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有损耗条件下的最大传输速率
• S／N信噪比是确定一个传输系统性能的最重要参
数之一。它是信号的功率与呈现的噪声功率之比。 通常以分贝（dB）来作为S/N的单位。 • S/N 愈高，表示信号质量愈高，对远距离通信来 说，意味着需要的中间转发器愈少。
173.Βιβλιοθήκη 常用的传输介质1. 硬介质–有线传输介质（导向传输介质）： – 信号的电磁波沿着固定媒体（铜线或光纤）传播。 • • • 2. 双绞线（twisted pair）：非屏蔽双绞线（UTP） 和屏蔽双绞线（STP） 同轴电缆（coaxial cable）：细缆和粗缆 光纤（fiber）：单模和多模