BIlingual Course Network Communications 网络通信 (For Master Students in the Department of Electronic Engineering) Chapter 4 Transmission Media Instructor: Dr. Tianshuang Qiu School of the Electronic and Information Engineering Fall of 2004 网络通信
网络通信 1 Bilingual Course Network Communications 网络通信 (For Master Students in the Department of Electronic Engineering) Chapter 4 Transmission Media Instructor: Dr. Tianshuang Qiu School of the Electronic and Information Engineering Fall of 2004
Electromagnetic Spectrum Frequency 13 (Hertz) 102 1071081091 1210 10141015 ELF VF LF m工 HF VHF UHF SHF EHF Power and telephone Radio Microwave Infrared Visible Rotating generators Radios and televisions Radn Lasers light Musical instruments Electronic tubes Microwave antennas Guided missiles Voice microphones Integrated circuits Magnetrons RAngefinders Twisted pair nber +Coaxial cable AM radio FM radio Terrestrial and TV and satellite transmission Wavelength1051095104103102103 10 10410 In spac (meters) T
网络通信 2 Electromagnetic Spectrum
表4.7频段 频段 频率范围 自由空间中的 波长范围 传播特征 典型用途 EIF(极低频 30~300Hz 10000-1000kmcW 电力线频率;用于某些家庭 控制系统 ⅤF(音频 300~3000Hz 1000~100km 电话系统用做模拟用户线路 VLF(甚低频 3-30 kHz 100~10km GW;昼夜低衰减;大气噪 声值高 远距离导航;潜水艇通信 IF(低频) 30~300kHz 10~1km CW;可靠性稍逊于ⅥF;白远距离导航;海上通信 天有大气吸收 电信号 CW和夜间SW;夜间的 MF(中频) 300~3000kHz1000~100m 减低,白天的衰减高;大气 海上无线电;定向系统;AM 噪声 电台广播 IF(高频) 3-30 MHz 100~10m SW;质量因时间季节及频军事通信:飞行器及船只的 率的不同而不同 远距离通信 VHF(甚高频) 10~1m L因逆温现象而散射VF电规M电台广播以及 宙噪声 双向无线电、飞行器的AM通 波频段 信;飞行器辅助导航设备 UHF(特高频) 300~300MHz|100-10cm LOs;宇宙噪声 UHF电视;蜂窝电话;雷达; 微波链路;个人通信系统 L0s;10GHz以上会因降 SHF(超高频 3-30 GHz 成衰减因氧气和水蒸卫星通信雷达地面微波链 气而造成大气层的衰减 路;无线本地环路 EHF(极高频 30-30cH10-1mm L0;因氧气和水蒸气而造 成大气层的衰减 实验区;无线本地环路 Infrared(红外) 300 GHz- 400 THz L OS 红外局域网;家用电器 Ⅴ visible light((可见光)400-900mH 30m8光通信 网络通信 3
网络通信 3 电磁波频段
Names of frequency bands o ELF--Extremely low frequency ◆VF- Voice frequency ◆Ⅵ LF-Very low frequency ◆LF- -Low frequency ◆MF- Medium frequency ◆HF- high frequency ◆VHF— very high frequenc o UHF -Ultrahigh frequency o SHF-Superhigh frequency o EHF-Extremely high frequency 网络通信
网络通信 4 Names of frequency bands ELF—Extremely low frequency VF — Voice frequency VLF —Very low frequency LF —Low frequency MF —Medium frequency HF —High frequency VHF —Very high frequency UHF —Ultrahigh frequency SHF —Superhigh frequency EHF —Extremely high frequency
84-1 Guided Transmission Media 1。 Twisted pair (1 Unshielded twisted pair (UTP) 1)是最常用的远程通信媒体 2)其频率范围为100Hz-5MHz 3)为什么绞起来 ()平行线受外界干扰比较严重 ()若把两条线绞起来,则克服了这种影响 4)常见的双绞线电缆中含有5对UTP 5)传输特性 ()可以传输模拟/数字信号 ()5-6mles需要一个放大器(模拟),2-3mies需要一个转发器(数字) (i)电气特性如图43(P12) (v)易受干扰影响 ()数据率可以达到几Mbps,短距离传输时可达100Mbps(1km) 网络通信 5
网络通信 5 §4-1 Guided Transmission Media 1. Twisted pair (1) Unshielded twisted pair （UTP） 1) 是最常用的远程通信媒体 2) 其频率范围为100Hz—5MHz 3) 为什么绞起来 (i) 平行线受外界干扰比较严重 (ii) 若把两条线绞起来，则克服了这种影响 4) 常见的双绞线电缆中含有5对UTP 5) 传输特性 (i) 可以传输模拟/数字信号； (ii) 5-6miles需要一个放大器（模拟），2-3miles需要一个转发器（数字）； (iii) 电气特性如图4.3（P.112） (iv) 易受干扰影响； (v) 数据率可以达到几Mbps，短距离传输时可达100Mbps（1km）
双绞线抗干扰示意图 干扰源 16单位 发 收 12单位 4 发 收 ▲14 网络通信 6
网络通信 6 双绞线抗干扰示意图 发 收 干扰源 12单位 16单位 4 4 4 4 发 收 3 3 3 3 14 14
Twisted pairs (Table 4.2, P. 114) Table 4.2 Comparison of Shielded and Unshielded Twisted Pair 92 It Attenuation (dB per 100 m) a Near-end Crosstalk(B) I Frequency Category 3 Category 5 150-ohm Category 3 Category 5150-oht (MHz) UTP UTP STP UTP UTP STP 26o=20011nes410 62 5.6 4.1 2.2 32 58 16 13.1 44 44 50.4 25 104 6.2 41 47.5 100 22.0 123 300 21,4 31.3 1。员, toRaTe3 boue ngau 网络通信
网络通信 7 Twisted pairs (Table 4.2, P.114)
(2)STP屏蔽双绞线 特点:每一对双绞线外均有屏蔽层 有助于屏蔽外界干扰 有助于消除串扰(来自另一线路的) 2. Coaxial Cable(同轴电缆) 频率特性:100kHz500MHz 对于模拟信号传输,几km需要一个放大器,对于数字信号传输,1km需要 个转发器。 应用:电视、视频信号传输 长途电话 计算机连接 局域网 网络通信
网络通信 8 (2) STP 屏蔽双绞线 特点：每一对双绞线外均有屏蔽层 有助于屏蔽外界干扰 有助于消除串扰（来自另一线路的） 2. Coaxial Cable （同轴电缆） • 频率特性： 100kHz—500MHz • 对于模拟信号传输，几km需要一个放大器，对于数字信号传输，1km需要 一个转发器。 • 应用：电视、视频信号传输 长途电话 计算机连接 局域网
3. Optical Fiber 光纤是传导光的媒体,有玻璃或塑料制成 特点 容量大,以2Gbps的速率,可以传输几十km,可以容纳20000 60000个电话信道; 体积小,重量轻; 衰减小 隔离电磁场 波分复用技术:当不同频率的多条光线在同一根光纤中传播时,实际 上是一种FDM,但是通常称为WDM( Wavelength division multiplexing 1997年贝尔实验室实现100路WDM,每路10Gbps,总容量达到1Tbps ·传播模式 -多模传播:多束光线从光源经由芯材通过不同光路传播; 单模传播:只有一个角度入射 参见 Figure44inP118) 网络通信
网络通信 9 3. Optical Fiber • 光纤是传导光的媒体，有玻璃或塑料制成； • 特点： - 容量大，以2Gbps的速率，可以传输几十km，可以容纳20000— 60000个电话信道； - 体积小，重量轻； - 衰减小； - 隔离电磁场 • 波分复用技术：当不同频率的多条光线在同一根光纤中传播时，实际 上是一种FDM，但是通常称为WDM（Wavelength division multiplexing）， 1997年贝尔实验室实现100路WDM，每路10Gbps，总容量达到1Tbps。 • 传播模式 - 多模传播：多束光线从光源经由芯材通过不同光路传播； - 单模传播：只有一个角度入射 （参见Figure 4.4 in P.118）
光的折射和全反射 光疏 光疏 光疏 光疏 光密 光密 光密 光疏一光密光密一光疏 临界反射 全反射 光源:发方光源-发光二极管,注入型激光二极管 收方光敏元件一光电二极管 网络通信 10
网络通信 10 光的折射和全反射 • 光源：发方光源--发光二极管，注入型激光二极管 收方光敏元件—光电二极管 光疏 光密 光疏 光密 光疏 光密 光疏--光密 光密--光疏 临界反射 光疏 光密 全反射