双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质

传输介质也称传输媒体,它是数据传输系统中发送设备和接收设备之间的物理通路。传输介质可分为导向传输介质和非导向传输介质。在导向传输介质中,电磁波被导向沿着固体媒介(钢线或光纤）传播，而非导向传输介质可以是空气、真空或海水等。

双绞线

双绞线是最常用的古老传输介质,它由两根采用一定规则并排绞合的、相互绝缘的铜导线组成。绞合可以减少对相邻导线的电磁干扰。为了进一步提高抗电磁干扰的能力,可在双绞线的外面再加上一层,即用金属丝编织成的屏蔽层,这就是屏蔽双绞线(STP)。无屏蔽层的双绞线称为非屏蔽双绞线(UTP)。

双绞线的价格便宜,是最常用的传输介质之一,在局域网和传统电话网中普遍使用。双绞线的带宽取决于铜线的粗细和传输的距离。模拟传输和数字传输都可使用双绞线,其通信距离一般为几千米到数十千米。距离太远时,对于模拟传输,要用放大器放大衰减的信号；对于数字传输,要用中继器将失真的信号整形。

同轴电缆

同轴电缆由内导体、绝缘层、网状编织屏蔽层和塑料外层构成。按特性阻抗数值的不同，通常将同轴电缆分为两类：50Ω 同轴电缆和 75Ω 同轴电缆。其中，50Ω 同轴电缆主要用于传送基带数字信号，又称基带同轴电缆，它在局域网中应用广泛；75Ω 同轴电缆主要用于传送宽带信号,又称宽带同轴电缆,主要用于有线电视系统。

由于外导体屏蔽层的作用,同轴电缆具有良好的抗干扰特性,被广泛用于传输较高速率的数据,其传输距离更远,但价格较双绞线贵。

光纤

光纤通信就是利用光导纤维(简称光纤)传递光脉冲来进行通信。有光脉冲表示1，无光脉冲表示0。可见光的频率约为10MHz,因此光纤通信系统的带宽范围极大。

光纤主要由纤芯和包层构成,纤芯很细,其直径只有8至100um,光波通过纤进行传导，包层较纤芯有较低的折射率。当光线从高折射率的介质射向低折射率的介质时，其折射角将大于入射角。因此,只要入射角大于某个临界角度,就会出现全反射,即光线碰到包层时就会折射回纤芯，这个过程不断重复，光也就沿着光纤传输下去。

利用光的全反射特性,可以将从不同角度入射的多条光线在一根光纤中传输,这种光纤称为多模光纤，多模光纤的光源为发光二极管。光脉冲在多模光纤中传输时会逐渐展宽，造成失真，因此多模光纤只适合于近距离传输。

光纤的直径减小到只有一个光的波长时,光纤就像一根波导那样,可使光线一直向前传播,而不会产生多次反射,这样的光纤就是单模光纤。单模光纤的纤芯很细,直径只有几微米,制造成本较高。同时,单模光纤的光源为定向性很好的半导体激光器,因此单模光纤的衰减较小,可传输数公里甚至数十千米而不必采用中继器,适合远距离传输。

光纤不仅具有通信容量非常大的优点，还具有如下特点： 1. 传输损耗小,中继距离长,对远距离传输特别经济。 2. 抗雷电和电磁干扰性能好。这在有大电流脉冲干扰的环境下尤为重要。 3. 无串音干扰,保密性好,也不易被窃听或截取数据。 4. 体积小,重量轻。这在现有电缆管道已拥塞不堪的情况下特别有利。

无线传输介质

无线通信已广泛应用于移动电话领域，构成蜂窝式无线电话网。随着便携式计算机的出现，以及在军事、野外等特殊场合下移动通信联网的需要,促进了数字化移动通信的发展,现在无线局域网产品的应用已非常普遍。

无线电波

无线电波具有较强的穿透能力,可以传输很长的距离,所以它被广泛应用于通信领域,如无线手机通信、计算机网络中的无线局域网(WLAN)等。因为无线电波使信号向所有方向散播,因此有效距离范围内的接收设备无须对准某个方向,就可与无线电波发射者进行通信连接,大大简化了通信连接。这也是无线电传输的最重要优点之一。

微波、红外线和激光

目前高带宽的无线通信主要使用三种技术:微波、红外线和激光。它们都需要发送方和接收方之间存在一条视线(Line-of-sight）通路，有很强的方向性，都沿直线传播，有时统称这三者为视线介质。不同的是,红外通信和激光通信把要传输的信号分别转换为各自的信号格式,即红外光信号和激光信号，再直接在空间中传播。

微波通信的频率较高,频段范围也很宽,载波频率通常为2~40GHz,因而通信信道的容量大。例如,一个带宽为2MHz的频段可容纳500条语音线路,若用来传输数字信号,数据率可达数兆比特/秒。与通常的无线电波不同,微波通信的信号是沿直线传播的,因此在地面的传播距离有限,超过一定距离后就要用中继站来接力。

卫星通信利用地球同步卫星作为中继来转发微波信号,可以克服地面微波通信距离的限制。三颗同步卫星几乎能覆盖整个地球表面,因而基本能实现全球通信。卫星通信的优点是通信容量大、距离远、覆盖广，缺点是保密性差、端到端传播时延长。