通訊原理第三部分傳輸通道介紹說明.ppt

第三章：傳輸通道介紹,1,通訊原理 第三章：傳輸通道介紹,第三章：傳輸通道介紹,2,內(nèi)容,有線通道 (電纜、光纖) 無線通道 (微波、衛(wèi)星通訊),第三章：傳輸通道介紹,3,3.1 有線通道 (電纜、光纖),雙絞線 (Twisted Pair) 雙絞線包含有二條絞在一起、互相絕緣的導(dǎo)線，對絞的主要目的是減少每對雙絞線之間的電磁干擾 (Electromagnetic Interference, EMI)。 雙絞線依組成方式，可分為無遮蔽式雙絞線 (Unshieled Twisted Pair, UTP)及遮蔽式雙絞線(Shieled Twisted Pair, STP)兩種。遮蔽式雙絞線，是絞線多了一層金屬遮蔽物及一條接地銅線，因此有較好的防止雜訊、電磁波干擾能力，但是價格較為昂貴。 雙絞線依照所使用的線材不同而有不同的傳輸效能，目前最普遍的是類(Category) 5， 速度可達(dá) 100 Mbps，而Category 6 用於 1000BaseT 網(wǎng)路，速度可達(dá)1000 Mbps，在特定的實驗狀況下甚至可達(dá)到 2.4 Gbps 。,第三章：傳輸通道介紹,4,表3-1 雙絞線的線材等級,3.1 有線通道 (電纜、光纖),第三章：傳輸通道介紹,5,同軸電纜 (Coaxial Cable) 同軸電纜可區(qū)分為基頻帶同軸電纜(50歐姆)和寬頻帶同軸電纜(75歐姆)兩種阻抗規(guī)格。 基頻帶同軸電纜 (Baseband Coaxial Cable ) 可分為細(xì)同軸電纜和粗同軸電纜兩種，都可用於直接傳輸數(shù)位信號 。 電纜較粗可傳送距離較遠(yuǎn)，傳輸頻寬也較高。 傳輸速率約為10100Mbps 。 傳輸?shù)木嚯x可達(dá)數(shù)公里(依照纜線粗細(xì)而定，一般約為2.5公里)。,3.1 有線通道 (電纜、光纖),第三章：傳輸通道介紹,6,寬頻帶同軸電纜 (Broadband Coaxial Cable) 用於分頻多工的類比信號傳輸，也可用於不使用分頻多工的高速數(shù)位信號和類比信號傳輸。 頻寬約為300750MHz。 傳輸?shù)木嚯x可達(dá)數(shù)十公里，有線電視(Cable Television, CATV)最遠(yuǎn)可達(dá)80公里。,3.1 有線通道 (電纜、光纖),第三章：傳輸通道介紹,7,3.1 有線通道 (電纜、光纖),圖3-1同軸電纜依結(jié)構(gòu)區(qū)分 (a)中空式 (b)可彎曲式,第三章：傳輸通道介紹,8,光纖 (Optical Fiber) 光纖有極大的通信頻寬，頻寬可達(dá)20 GHz 以上。 光纖傳遞的是光訊號，因此沒有電磁波干擾的問題。 訊號衰減率非常低。 光纖的類型有單模光纖及多模光纖。單模光纖 (Single Mode Fiber, SMF)的軸芯直徑較細(xì)，約 5 10 微米，適合長距離傳輸，價格昂貴，散射率小，傳輸效能極佳。多模式光纖 (Multi Mode Fiber, MMF) 的軸芯直徑約 50 100 微米，適合短距離傳輸，價格較低，傳輸效率略差於單模式光纖。,3.1 有線通道 (電纜、光纖),第三章：傳輸通道介紹,9,3.2 無線通道 (微波、衛(wèi)星通訊),微波 (Microwave) 微波的頻率範(fàn)圍在 1GHz40GHz 之間。 微波是直線傳播的，具有直接視線(line-of-sight)的特性，即傳送與接收端之間不能存有障礙物體阻隔，才能收到良好訊號。 微波常用於不適合鋪設(shè)電纜的情況，如：人煙稀少地區(qū)的電話服務(wù)，或都市裏兩點之間的視訊、數(shù)據(jù)通信。 微波傳輸?shù)乃p必須考慮所使用的傳輸頻帶、距離、氣候(下雨)、等因素。,第三章：傳輸通道介紹,10,衛(wèi)星通訊 (Satellite Communication),3.2 無線通道 (微波、衛(wèi)星通訊),第三章：傳輸通道介紹,11,衛(wèi)星通訊是把訊號傳送上衛(wèi)星，再由衛(wèi)星轉(zhuǎn)送下來，由地面上的天線接收訊號。 由於衛(wèi)星通訊的傳輸距離很長，會導(dǎo)致較長的傳播時間延遲(long propagation delay)。 微波傳輸?shù)乃p必須考慮所使用的傳輸頻帶、距離、氣候(下雨)、等因素。,3.2 無線通道 (微波、衛(wèi)星通訊),第三章：傳輸通道介紹,12,3.2 無線通道 (微波、衛(wèi)星通訊),表3-3 衛(wèi)星通訊的傳輸頻率波段,衛(wèi)星通訊的上行(uplink)傳輸與下行(downlink)傳輸通常使用不同的頻率，才不會相互干擾。,第三章：傳輸通道介紹,13,衛(wèi)星軌道可分為：赤道軌道、極軌道、傾斜軌道。 依衛(wèi)星高度可分為：高軌道（High Earth Orbit, HEO）、中軌道（Medium Earth Orbit, MEO）、低軌道（Low Earth Orbit, LEO） 。 同步衛(wèi)星(synchronous satellite)為赤道軌道衛(wèi)星，衛(wèi)星繞行地球的周期為24小時，與地球維持同步的旋轉(zhuǎn)。只要在赤道上空35785.6公里（地球半徑6378公里) 放置三顆同步衛(wèi)星，就能夠覆蓋整個地球表面 (除了兩極地區(qū))。目前在國內(nèi)所使用的小耳朵、中耳朵與大耳朵都是以同步衛(wèi)星來傳輸，亦稱為直播衛(wèi)星(direct broadcast satellite, DBS)。例如：日本的百合二號與大陸亞衛(wèi)一號。,3.2 無線通道 (微波、衛(wèi)星通訊),第三章：傳輸通道介紹,14,3.2 無線通道 (微波、衛(wèi)星通訊),第三章：傳輸通道介紹,15,3.2 無線通道 (微波、衛(wèi)星通訊),標(biāo)準(zhǔn)： 銥（Iridium）：755km, 66, TDD/TDMA/FDMA, 1998. 全球星（Globalstar）：1390km, 48, CDMA, 1999. Odyssey：10355km, 12, CDMA. Immarsat（ICO）：10400km, 10, TDMA, 2000. ACeS（亞洲通公司）：36000km, 1, TDMA, 1999. Teledesic：700km, 840, FDMA, TDMA, 2002.,第三章：傳輸通道介紹,16,3.2 無線通道 (微波、衛(wèi)星通訊),低軌道衛(wèi)星通信 銥計畫,第三章：傳輸通道介紹,17,3.2 無線通道 (微波、衛(wèi)星通訊),通訊系統(tǒng)中使用的頻譜,頻率分類,特低頻 (VLF),頻率範(fàn)圍,3-30千赫,波長範(fàn)圍,100,000 10,000公尺,傳播特性,1. 電波沿地球表面行進(jìn)， 可達(dá)長距離通信 2. 終年衰減小，可靠性高 3. 利用電離層與地表面形 成的導(dǎo)層傳至遠(yuǎn)距離 4. 地波與天波並存 5. 使用垂直天線,代表性用途,1. 極長距離點與點間之通信 2. 航海及助航 3. 感應(yīng)式室內(nèi)呼叫系統(tǒng),低頻 (LF),30-300千赫,10,000 1,000公尺,1. 長距離點與點之通信 2. 航海及助航 3. 感應(yīng)式室內(nèi)呼叫系統(tǒng),中頻 (MF),300 3000千赫,1000 100公尺,1. 電波於日間沿地球表面 行進(jìn)，達(dá)較短距離 2. 夜間若干電能靠E層反 射達(dá)較長距離 3. 天波、地波並存 4. 日間及夏季衰減較夜間 及冬季為大 5. 使用垂直天線,1. 中波廣播 2. 航空及航海通信 3. 無線電定位 4. 固定行動業(yè)務(wù) 5. 海洋浮標(biāo) 6. 業(yè)餘通信,第三章：傳輸通道介紹,18,3.2 無線通道 (微波、衛(wèi)星通訊),頻率分類,高頻 (HF),頻率範(fàn)圍,3-30兆赫,波長範(fàn)圍,100 10公尺,傳播特性,1. 電波利用電離層 (特別是 F層)反射 (一次或多次 反射)以達(dá)遠(yuǎn)距離 2. 傳播情況隨季節(jié)及每日 時間變化頗大 3. 利用天線指向性，可收 小功率達(dá)長距離之通信 效果 4. 通達(dá)距離隨頻率及發(fā)射 角之不同而異 5. 太陽黑子數(shù)越多，電離 層密度越大，位置較高 ，最高可用頻率 (MUF) 亦加高，通信距離越長 ，反之相反 6. 地波距發(fā)射機(jī)不遠(yuǎn)即消 失 7. 使用水平天 線,代表性用途,1. 長距離點與點通信及廣播 2. 業(yè)餘通信 3. 無線電天文 4. 標(biāo)準(zhǔn)頻時信號 5. 航空行動 6. 短波廣播 7. 民用無線電,第三章：傳輸通道介紹,19,3.2 無線通道 (微波、衛(wèi)星通訊),頻率分類,特高頻 (VHF),頻率範(fàn)圍,30-300兆赫,波長範(fàn)圍,101 公尺,傳播特性,1. 穿越電離層，較不受其 影響 2. 以空間波作視距 (line- of-sight)通信 3. 20-65MHz間利用E層散 射達(dá)視距外通信 4. 使用垂直及水平天線 (水平天線較多) 5. 接近直線傳輸,代表性用途,中距離通信、雷達(dá)、調(diào)頻 廣播、電視、導(dǎo)航、業(yè)餘 、無線電叫人、各種陸地 行動通信,第三章：傳輸通道介紹,20,3.2 無線通道 (微波、衛(wèi)星通訊),頻率分類,頻率範(fàn)圍,波長範(fàn)圍,傳播特性,1. 視距通信 2. 以空間波接近直線傳輸 3. 1000MHz以上微波： (1) 使用定向反射面、反射 網(wǎng)、喇叭型、拋物面反 射式及平面天線等 (2) 恆向地面彎曲進(jìn)行 (3) 使用線上保護(hù)、熱待接 保護(hù)及分集式保護(hù)等鏈 路保護(hù)方式 (4) 方向性極高，波束極狹 (5) 發(fā)射功率小 (6) 如光波性質(zhì)，遇阻礙 即被吸取 (7) 10GHz以上頻率愈高 ，受雨點、霧雪、 雹及空氣中氣體之吸 收愈大 (8) 利用對流層散射可達(dá) 遠(yuǎn)距離,代表性用途,短距離通信、中繼系統(tǒng)、