信道种类及其特点

信道分类及其特点根据通信的概念，信号必须依靠传输介质传输，所以传输介质被定义为狭义信道。另一方面，信号还必须经过很多设备(发送机、接收机、调制器、解调器、放大器等)进行各种处理，这些设备显然也是信号经过的途径，因此，把传输介质(狭义信道)和信号必须经过的各种通信设备统称为广义信道。我们这里研究的是狭义上的信道，即信号的传输介质。信道可分为两大类：一类是电磁波的空间传播渠道，如短波信道、超短波信道、微波信道、光波信道等；它们具有各种传播特性的自由空间，习惯上称为无线信道；另一类是电磁波的导引传播渠道。如明线信道、电缆信道、波导信道、光纤信道等。它们具有各种传输能力的导引体，习惯上就称为有线信道。一、有线信道：1、架空明线，即在电线杆上架设的互相平行而绝缘的裸线，它是一种在20世纪初就已经大量使用的通信介质。架空明线安装简单，传输损耗比电缆低，但通信质量差，受气候环境等影响较大并且对外界噪声干扰比较敏感，因此，在发达国家中早已被淘汰，在许多发展中国家中也已基本停止了架设，但目前在我国一些农村和边远地区受条件限制的地方仍有不少架空明线在工作着2、双绞线电缆(TP)：将一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中，为了降低信号的干扰程度，电缆中的每一对双绞线一般是由两根绝缘铜导线相互扭绕而成，也因此把它称为双绞线。双绞线分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)。目前市面上出售的UTP分为3类，4类，5类和超5类四种：3类：传输速率支持10Mbps，外层保护胶皮较薄，皮上注有“cat3”4类：网络中不常用5类（超5类）：传输速率支持100Mbps或10Mbps，外层保护胶皮较厚，皮上注有“cat5”超5类双绞线在传送信号时比普通5类双绞线的衰减更小，抗干扰能力更强，在100M网络中，受干扰程度只有普通5类线的1/4，目前较少应用。STP分为3类和5类两种，STP的内部与UTP相同，外包铝箔，抗干扰能力强、传输速率高但价格昂贵。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，最大网线长度为100米，如果要加大网络的范围，在两段双绞线之间可安装中继器，最多可安装4个中继器，如安装4个中继器连5个网段，最大传输范围可达500米。3、同轴电缆：由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成，内导线和圆柱导体及外界之间用绝缘材料隔开。按直径的不同，可分为粗缆和细缆两种：粗缆：传输距离长，性能好但成本高、网络安装、维护困难，一般用于大型局域网的干线，连接时两端需终接器。(1)粗缆与外部收发器相连。(2)收发器与网卡之间用AUI电缆相连。(3)网卡必须有AUI接口（15针D型接口）：每段500米，100个用户，4个中继器可达2500米，收发器之间最小2.5米，收发器电缆最大50米。细缆：与BNC网卡相连，两端装50欧的终端电阻。用T型头，T型头之间最小0.5米。细缆网络每段干线长度最大为185米，每段干线最多接入30个用户。如采用4个中继器连接5个网段，网络最大距离可达925米。细缆安装较容易，造价较低，但日常维护不方便，一旦一个用户出故障，便会影响其他用户的正常工作。根据传输频带的不同，可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种类型：基带：数字信号，信号占整个信道，同一时间内能传送一种信号。宽带：可传送不同频率的信号。4、光纤：是由一组光导纤维组成的用来传播光束的、细小而柔韧的传输介质。应用光学原理，由光发送机产生光束，将电信号变为光信号，再把光信号导入光纤，在另一端由光接收机接收光纤上传来的光信号，并把它变为电信号，经解码后再处理。与其它传输介质比较，光纤的电磁绝缘性能好、信号衰小、频带宽、传输速度快、传输距离大。主要用于要求传输距离较长、布线条件特殊的主干网连接。分为单模光纤和多模光纤：单模光纤：由激光作光源，仅有一条光通路，传输距离长，2千米以上。多模光纤：由二极管发光，低速短距离，2千米以内。双绞线同轴电缆光纤非屏蔽双绞线屏蔽双绞线粗同轴电缆细同轴电缆传输容量三类线适合于传输语音信号和速率有较高的传输速率，传输数据时速适合传输速率10Mbps的数字信号，但具有适合传输速率10Mbps的数字信号，但具有支持极高的传输带宽，目前技术可以在光纤上以不超过10Mbps的数字信号，五类线缆适合于传输速率为100Mbps的数字信号率不超过155Mbps比双绞线更高的传输带宽比双绞线更高的传输带宽100Mbps以上的速率进行数据传输信号衰减严重，传输数据时限定在100米范围内严重，传输数据时限定在100米范围内严重，传输数据时限定在500米范围内严重，传输数据时限定在185米范围内极低，传输距离可达20公里以上抗干扰能力易受电磁干扰和被窃听优于非屏蔽双绞线，仍易受电磁干扰和被窃听抗电磁干扰较好抗电磁干扰较好不受外界的电磁干扰，适应比较恶劣的环境安装难度容易安装和管理，需使用RJ45连接器件。较非屏蔽双绞线困难，需要使用特殊的连接器件及相关的屏蔽安装技术不容易安装和管理，需使用AUI连接器件及收发器件，线缆两端需要使用终结器并有良好接地。容易安装和管理，需使用BNC连接器件，线两端需要使用终结器件并有良好接地比较复杂和精细，需使用光纤连接器件和光电转换器件价格相对便宜较非屏蔽双绞线贵，但相对于其他线要便宜相对便宜相对便宜昂贵，安装费用远高于材料费用。二、无线信道（一）信道类别1、短波信道：短波按照国际无线电咨询委员会(CCIR，现在的ITU-R)，的划分是指波长在l00m~l0m，频率为3MHz~30MHz的电磁波。利用短波进行的无线电通信称为短波通信，又称高频(HF)通信。实际上，为了充分利用短波近距离通信的优点，短波通信实际使用的频率范围为1.5MHz~30MHz。与卫星通信、地面微波、同轴电缆、光缆等通信手段相比，短波通信也有着许多显著的优点：1)短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信，因而建设和维护费用低，建设周期短;2)设备简单，可以根据使用要求固定设置，进行定点固定通信。也可以背负或装入车辆、舰船、飞行器中进行移动通信;3)电路调度容易，临时组网方便、迅速，具有很大的使用灵活性;4)对自然灾害或战争的抗毁能力强。通信设备体积小，容易隐蔽，便于改变工作频率以躲避敌人干扰和窃听，破坏后容易恢复。短波通信也存在着一些明显的缺点：1)可供使用的频段窄，通信容量小。按照国际规定，每个短波电台占用3.7kHz的频率宽度，而整个短波频段可利用的频率范围只有28.5MHz。为了避免相互间的干扰，全球只能容纳7700多个可通信道，通信空间十分拥挤。并且3kHz通信频带宽度，在很大程度上限制了通信的容量和数据传输的速率。2)短波的天波信道是变参信道，信号传输稳定性差。短波无线电通信主要是依赖电离层进行远距离信号传输的，电离层作为信号反射媒质的弱点是参量的可变性很大。它的特点是路径损耗、延时散步、噪声和干扰，都随昼夜、频率、地点而不断变化着。一方面电离层的变化使信号产生衰落，衰落的幅度和频次不断变化。另一方面天波信道存在着严重的多径效应，造成频率选择性衰落和多径延时。选择性衰落使信号失真，多径延时使接收信号在时间上扩散，成为短波链路数据传输的主要限制。3)大气和工业无线电噪声干扰严重。随着工业电器化的发展，短波频段工业电器辐射的无线电噪声干扰平均强度很高，加上大气无线电噪声和无线电台间干扰，在过去，几瓦、十几瓦发射功率就能实现的远距离短波无线电通信，而在今天，10倍、几十倍于这样的功率也不一定能够保证可靠的通信。大气和工业无线电噪声主要集中在无线电频谱的低端，随着频率的升高，强度逐渐降低。虽然，在短波频段这类噪声干扰比中长波段低，但强度仍很高，影响着短波通信的可靠性，尤其是脉冲型突发噪声，经常会使数据传输出现突发错误，严重影响通信质量。2、超短波信道。利用30～300兆赫波段的无线电波传输信息的信道。由于超短波的波长在1～10米之间，所以也称米波通信。整个超短波的频带宽度有270兆赫，是短波频带宽度的10倍。1）超短波通信利用视距传播方式，比短波天波传播方式稳定性高，受季节和昼夜变化的影响小。2）天线可用尺寸小、结构简单、增益较高的定向天线。这样，可用功率较小的发射机。3）频率较高,频带较宽,能用于多路通信。4）调制方式通常用调频制，可以得到较高的信噪比。通信质量比短波好。3、微波信道：微波常指频率在1000兆赫（MHz）以上（波长在30厘米以下）的电磁波。微波的传播特性类似于光的传播，一般沿直线传播，绕射能力很弱，一般进行视距内的通信，对于长距离通信可采用接力的方式，为微波接力通信，或称微波中继通信也可利用对流层传播进行通信，称为对流层散射通信；或利用人造卫星进行转发，即卫星通信。微波通信的特点是：1）通信频段的频带宽，传输信息容量大。2）通信稳定、可靠。3）在进行地面上的远跟离通信时，必须采用接力的方式，发端信号经若干中间站多次转发，才能到达收端。4）通信灵活性较大。5）天线增益高、方向性强。6）投资少、建设快。（二）无线信道的衰减特性：1、衰减2、雨雾衰减3、大气折射4、菲涅尔半径和余弦5、地面反射（三）无线信道的干扰特性1、外部噪声干扰外部噪声干扰一是来源于天电、宇宙和太阳的自然噪声，其特点是强度大、时间短，往往很难克服，但干扰只是瞬间的。二是来源于工业电器、高压输电线、电汽车辆等人为噪声，其特点是频谱宽、噪声强度随频率的升高而下降，噪声源的数量随地点和时间而随机变化。2、通信设备本身的干扰通信设备本身产生的干扰主要是指收、发信机及天线等内部产生的噪声干扰。包括发信和边带噪声，发信和杂散辐射，接收机杂散响应，邻道辐射干扰等干扰因素。在超短波通信电台的收、发信机中，主振晶体振荡器、调制器、倍频器、放大器等部件在工作时都会产生热噪声，这些噪声一旦被调制就会形成干扰信号发射出去。当电源滤波不好时，外界的杂散电磁波及噪声也会串扰进电源电路，经各次交流脉动谐波进入发射电路形成发射噪声。发射机的寄生辐射和邻道辐射以及接收机的寄生响应（组合波干扰）等设备自身机制因素都会对通信的效果带来影响。3、无线信道中的干扰在无线电通信网中，由于众多电台之间的相互作用，相互影响，可产生互调干扰、阻塞干扰、邻道干扰和同频干扰，其中互调干扰、阻塞干扰和同频干扰对通信网影响较严重。互调干扰的基本原因是由于部件的非线性引起的。一是多个频率信号加至非线性器件上产生大量组合频率。二是无线系统内部，系统之间频率和功率关系不协调。互凋干扰中，高次谐波由于其分量小，能量也小，并且受输入回路衰减严重，对通信质量影响不大，影响最严重的是三阶互调干扰。4、信道间的干扰在同一区域内，往往存在着隶属于不同系统的许多通信网，每个网络自成体系。这些网络之间的相互影响就形成了网间干扰。另外使用通信干扰设备发射专门的干扰信号，破坏或扰乱敌方的无线通信，是通信对抗的进攻手段。参考资料://telecombaike.com/://220.181.50.113/view/8690bc4bcf84b9d528ea7a8d.html