2.2 传输介质

2.2 传输介质

　　传输介质是传输信息的媒介，目前，主要有有线介质和无线介质之分，其中有线介质的特点是可见的，如双绞线、电缆、光纤等，而无线介质是不可见的，如蓝牙、红外线等一些以电磁频谱形式承载信号的介质。

2.2.1 常见的传输介质

　　常见的传输介质主要有双绞线、同轴电缆、光纤和无线传输介质等。下面分别介绍这几种传输介质。
　　1．双绞线
　　双绞线（Twisted Pair，TP）是综合布线工程中最常用的一种传输介质，一般双绞线由四对相互缠绕且绝缘的铜线组成的。由于在传输信号期间，信号的衰减比较大，波形易畸变，故用双绞线传输数字信号时，仅适用于较短距离的信息传输。
　　双绞线可分为屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair，STP）和非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Pair，UTP）两种，这两种双绞线的区别如图2-6所示。从图中我们可以看出屏蔽双绞线比非屏蔽双绞线多了一层金属箔片，这层金属箔片起减少辐射的作用。

　　屏蔽双绞线的优点是抗电磁干扰效果比非屏蔽双绞线好；缺点是屏蔽双绞线比非屏蔽双绞线更难以安装，因为屏蔽层需要接地。如果安装不当，屏蔽双绞线对电磁干扰可能非常敏感，因为没有接地的屏蔽层相当于一根天线，很容易接收各种噪声信号。
　　虽然非屏蔽双绞线存在抗电磁干扰能力差，传输距离短等缺点。但非屏蔽双绞线具有直径小、安装容易、价格便宜、易弯曲、具有阻燃性、独立性和灵活性等一些优点，使其被广泛应用于综合布线中。
　　国际电气工业协会（EIA）为非屏蔽双绞线定义了几种质量级别。
　　（1）1类——用于电话通信，一般不适合传输数据。
　　（2）2类——可用于传输数据，最大传输速率为4Mbps。
　　（3）3类——用于以太网，最大传输速率为10Mbps。
　　（4）4类——用于令牌环网，最大传输速率为16Mbps。
　　（5）5类——用于快速以太网，最大传输速率为100Mbps。
　　（6）6类——用于吉比特以太网，最大传输速率为1Gbps。
　　影响双绞线的性能的指标主要有衰减、近端串绕、特性阻抗、直流电阻、直流电阻偏差值和返回损耗等。
　　双绞线一般用于星型网的布线连接，两端安装有RJ-45头（水晶头），连接网卡与集线器或交换机，最大长度一般为100m。
　　2．同轴电缆
　　同轴电缆一般共有四层，如图2-7所示，以硬铜线为芯，供传送信号使用，外包一层绝缘材料。这层绝缘材料用密织的网状导体环绕。网外又覆盖一层保护性材料，一般为金属编织带或金属管，起屏蔽作用。最外层为同轴电缆外皮。由于一般芯线与网状导体同轴，故叫做“同轴”电缆。由于有这种结构，同轴电缆具有高带宽和很好的噪声抑制特性。

　　目前广泛使用的同轴电缆有两种：一种是阻抗为50Ω的基带同轴电缆，一般用于数字传输；另一种是阻抗为75Ω的宽带同轴电缆，一般用户模拟传输。
　　基带同轴电缆可直接传输数字信号，主要是用于10Mbps以太网。以太网使用的基带同轴电缆又分为粗同轴电缆和细同轴电缆两种，它们之间最主要的区别是支持的最大传输距离是不同的。
　　宽带同轴电缆用于传输模拟信号。宽带同轴电缆目前主要用于闭路电视信号的传输，一般可用的有效带宽大约为750MHz。
　　当频率升高时，外导体的屏蔽作用加强，同轴电缆所受的外界干扰，以及同轴电缆间的串音都将随频率的升高而减小，因而同轴电缆特别适合于高频传输。
　　3．光纤
　　光纤即光导纤维，是一种传输光束的细微而柔韧的媒介。光纤介质一般为圆柱形，包含纤芯和包层，纤芯直径约5μm～75μm，包层的外直径约为100μm～150μm，最外层的是塑料，对纤芯起保护作用。
　　典型的光纤传输系统的结构如图2-8所示。在光纤发送端，主要采用两种光源：发光二极管（LED）与注入型激光二极管（ILD）。在接收端将光信号转换成电信号时，要使用光电二极管PIN检测波或APD滤波器。光载波调制方法采用振幅键控ASK调制方法，即亮度调制。因此光纤传播速率可以达到数千Mb/s甚至更高。

　　目前，常见的光纤有单模光纤和多模光纤两种，相比较而言，单模光纤的造价更高，且需要激光作为光源，但其无中继传输距离非常远，且能获得非常高的数据传输速率，一般用于广域网主干线路上。多模光纤相对来说无中继传播距离要短一些，而且数据传输速率要小于单模光纤；但多模光纤的价格便宜一些，并且可以用发光二极管作为光源，多模光纤一般用于局域网组网时的传输介质。单模光纤与多模光纤的比较如表2-1所示。

表2-1 光缆单模、多模特性比较

　　光纤作为数据传输中最有效的一种传输介质，它具有传输数据率高；电磁绝缘性能好，抗电磁干扰性能强；传输损耗小，传输距离远；中继器的间隔距离大；保密性好；原材料丰富等特点。因而，光纤介质已经成为当前主要发展的传输介质。
　　4．无线传输介质
　　无线传输介质与有线传输介质相比，最大的好处在于不需要铺设传输线路，且允许数字终端设备在一定范围内移动。对于高山、岛屿或偏远地区，用有线介质铺设就非常困难，这时，无线介质就成了有线介质的有效延伸。无线传输介质是利用可以穿越外太空的电磁波来传输信号的。常见的无线介质有无线电波、光和红外线等。
　　使用无线传输介质的优点是不受地理条件的限制、不需要架线、建网速度快等。但使用无线传输介质传输信号也具有一些缺点，如抗干扰能力差、数据保密性差等。