通訊技術 - 傳輸介質



為了使任何網路有效,必須透過某種介質將原始資料流從一個裝置傳輸到另一個裝置。 可以使用各種傳輸介質來傳輸資料。這些傳輸介質可以分為兩種型別:

  • 導向型 - 在導向型介質中,傳輸的資料透過具有固定路徑的佈線系統傳輸。例如,銅線、光纖等。

  • 非導向型 - 在非導向型介質中,傳輸的資料以電磁訊號的形式透過自由空間傳輸。例如,無線電波、雷射等。

每種傳輸介質在頻寬、速度、延遲、每位元成本、安裝和維護的難易程度等方面都有其自身的優缺點。讓我們詳細討論一些最常用的介質。

雙絞線

銅線是用於傳輸訊號的最常見線纜,因為它在低成本下具有良好的效能。它們最常用於電話線。但是,如果兩根或多根導線放在一起,它們可能會相互干擾訊號。為了減少這種電磁干擾,將一對銅線以螺旋狀纏繞在一起,就像DNA分子一樣。這種纏繞的銅線稱為雙絞線。為了減少相鄰雙絞線之間的干擾,每對線的纏繞率都不同。

Twisted Cable

最多25對雙絞線被放在一個保護套中,形成雙絞線電纜,它是電話系統和乙太網網路的骨幹。

雙絞線電纜的優點

雙絞線電纜是世界上最古老、最流行的電纜。這是由於它們提供的許多優點:

  • 由於學習曲線平緩,易於找到受過培訓的人員
  • 可用於模擬和數字傳輸
  • 短距離傳輸成本最低
  • 如果網路的一部分損壞,整個網路不會癱瘓

雙絞線電纜的缺點

雙絞線電纜雖然有很多優點,但也有一些缺點:

  • 訊號在不使用中繼器的情況下無法遠距離傳輸
  • 超過100米距離的誤位元速率很高
  • 非常細,因此容易斷裂
  • 不適合寬頻連線

雙絞線電纜遮蔽

為了克服雙絞線電纜拾取噪聲訊號的趨勢,電線可以透過以下三種方式進行遮蔽:

  • 每對雙絞線都進行遮蔽。
  • 電纜中多對雙絞線的集合進行遮蔽。
  • 每對雙絞線以及所有雙絞線都進行遮蔽。

這種雙絞線稱為遮蔽雙絞線(STP)電纜。未遮蔽而只是捆綁在保護套中的電線稱為非遮蔽雙絞線(UTP)電纜。這些電纜的最大長度為100米。

遮蔽會使電纜變得笨重,因此UTP比STP更受歡迎。UTP電纜用作家庭和辦公室的最後一公里網路連線。

同軸電纜

同軸電纜是比雙絞線電纜具有更好遮蔽效能的銅電纜,因此傳輸訊號可以在更長的距離內以更高的速度傳輸。同軸電纜由以下幾層組成,從最內層開始:

  • 作為芯線的硬銅線

  • 圍繞芯線的絕緣材料

  • 圍繞絕緣體導電材料編織網

  • 包裹導線的保護性塑膠護套

同軸電纜廣泛用於有線電視連線和區域網(LAN)

Coaxial Cable

同軸電纜的優點

同軸電纜的優點包括:

  • 優異的抗噪性

  • 訊號可以在更長的距離內以更高的速度傳輸,例如1公里電纜的傳輸速度為1到2 Gbps

  • 可用於模擬和數字訊號

  • 與光纖電纜相比,價格便宜

  • 易於安裝和維護

同軸電纜的缺點

同軸電纜的一些缺點包括:

  • 與雙絞線電纜相比,價格昂貴
  • 與雙絞線電纜不相容

光纖

使用光波傳輸資料的細玻璃或塑膠線稱為光纖。發光二極體(LED)或雷射二極體(LD)在源端發出光波,在另一端的檢測器讀取光波。光纖電纜具有捆綁在一起並置於保護套中的這種線或纖維束。每根光纖由以下三層組成,從最內層開始:

  • 由高質量石英玻璃塑膠製成的纖芯

  • 由高質量石英玻璃塑膠製成的包層,其折射率低於纖芯

  • 稱為緩衝層的保護外層

請注意,纖芯和包層均由類似材料製成。但是,由於包層的折射率較低,任何試圖逃離纖芯的散射光波都會由於全內反射而反射回纖芯。

Optical Fiber Cable

光纖正在迅速取代電話線、網際網路通訊甚至有線電視連線中的銅線,因為傳輸的資料可以在很長的距離內傳輸而不會衰減。單模光纖電纜的最大段長為2公里,頻寬高達100 Mbps。多模光纖電纜的最大段長為100公里,頻寬高達2 Gbps。

光纖的優點

由於光纖提供的以下優點,它正在迅速取代銅線:

  • 高頻寬
  • 不受電磁干擾
  • 適用於工業和噪聲環境
  • 承載資料的訊號可以在很長的距離內傳輸而不會衰減

光纖的缺點

儘管段長和頻寬很高,但由於以下缺點,使用光纖可能並非對每個人都是可行的選擇:

  • 光纖電纜價格昂貴
  • 光纖電纜的製造、安裝和維護需要複雜的技術
  • 光波是單向的,因此全雙工傳輸需要兩個頻率

紅外線

低頻紅外線用於非常短距離的通訊,例如電視遙控器、無線揚聲器、自動門、手持裝置等。紅外線訊號可以在房間內傳播,但不能穿透牆壁。然而,由於這種短距離的特性,它被認為是最安全的傳輸模式之一。

Electromagnetic Spectrum

無線電波

使用無線電頻率傳輸資料稱為無線電波傳輸。我們都熟悉廣播娛樂節目的無線電頻道。無線電臺使用發射器傳輸無線電波,這些無線電波由我們裝置中安裝的接收器接收。

發射器和接收器都使用天線來輻射或捕獲無線電訊號。這些無線電頻率也可用於在分配的範圍內進行直接語音通訊。此範圍通常為10英里。

Radio Wave

無線電波的優點

無線電波傳輸的一些優點包括:

  • 廉價的資訊交換方式
  • 無需獲取土地鋪設電纜
  • 裝置的安裝和維護成本低廉

無線電波的缺點

無線電波傳輸的一些缺點包括:

  • 不安全的通訊介質
  • 容易受到天氣變化的影響,如雨、雷暴等。
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