非导向型传输媒体在线视频

你好

前面一节介绍了导向型传输媒体

但是在网络工程实施过程中

时常会遇到导向型传输媒体铺设困难的问题

例如 通信线路要通过一些山丘或者湖泊

有时候就很难施工

即使是在城市中

在道路密集或建筑物复杂的地段

铺设电缆或光缆也绝非易事

而在这些场景下

无线电波能够在自由空间

自由灵活的进行信号传输

而成为另外一种非常重要的传输媒体

因此就将自由空间称为“非导向型传输媒体”

为了合理利用电磁波资源

根据其频率的高低或波长的长短

无线电波可大致分为9个波段

如此表所示

因为不同频率或波长电磁波的传播特性各异

所以应用场景也不尽相同

短波通信主要是靠电离层的反射

但电离层的不稳定所产生的衰落现象

和由电离层反射所产生的多径效应

使得短波信道的通信质量非常差

因此 当必须使用短波无线电台传送数据时

一般都是低速传输

速率只有几十到几百个比特/秒

只有在使用复杂的调制解调技术后

才能使数据的传输速率达到几千个比特/秒

无线电微波通信在数据通信中

占有非常重要的地位

微波的频率范围为（300MHz-300GHz）

波长是1m-1mm

但主要使用2-40GHz的频率范围

微波在空间中主要是直线传播

由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间

因此它不像短波那样可以经电离层反射

传播到地面上很远的地方

传统的微波通信主要有两种方式

即地面微波接力通信和卫星通信

地面微波传输采用多路复用的工作方式

频率范围通常是1-40GHz

因受地形和天线高度的影响

相邻微波通信站之间的距离一般在40-60km

为实现远距离通信

必须在一条微波通信的道路上两个终端之间

建立若干个中继站

中继站把前一站送来的微波信号

经过放大以后再送到下一站

被称为“微波接力”

中继站的实际个数与传输距离及地貌特征有关

其作用是补偿信号能力量在传输过程中的损耗

并承担转发和分路的任务

微波接力通信可传输

电话、电报、图像、数据等信息

有以下主要特点

微波波段频率很高

其频段范围也很宽

因此其通信信道的容量很大

受外界干扰比较小

可靠性和稳定性较好

因为工业干扰和天电干扰的主要频谱成分

比微波频率低得多

对微波通信的危害

比对短波和米波（即甚高频）通信小得多

因而微波传输质量较高

与相同容量和长度的电缆载波通信比较

微波接力通信建设投资少、见效快

易于跨越山区和江河

当然 微波通信也存在一些不足

相邻站之间必须是直视

中间不能有障碍物

有时一个天线发射出的信号

也会分成几条略有差别的路径到达接收天线

因而造成一定的损失

微波的传输有时也会受到自然环境的影响

比如地形、对流层、气候条件等等

与电缆通信系统比较

属于暴露式通信

隐蔽性和保密性较差

对大量中继站的使用和维护

要耗费较多的人力和物力

卫星通信是在地面微波中继通信

和空间技术基础上发展起来的一种通信方式

主要分为三种

第一种是地球同步卫星

放置在与地球自转完全同步的轨道上

地球同步轨道所需要的距离为

为35785公里或22236英里

第二种是低地球轨道卫星

低地球轨道距离地球几百英里

典型的200至400英里

第三种是低地球轨道卫星阵列

主要是将一组卫星发射到低地球轨道上

由于采用的仍是微波频段

因此卫星通信俗称卫星微波

利用卫星实现地球站之间的通信

如果两个地球站均在

同一卫星俯视的覆盖范围内

可实现即发式通信

否则只能实现存储式通信

正确选用卫星通信的工作频段

是一个很重要的问题

一般来说

选用卫星通信的工作频段必须考虑下列因素

1 电波应能穿越电离层

且尽可能地减少传播损耗和外加噪声

2 应有较宽的频带

以便增大通信容量

3 尽量避免与其他通信业务间的干扰

4 充分利用和发挥现代通信与电子技术

与其他无线传输相比

卫星通信具有以下特点

1 传输时延长

如图为地球同步卫星的配置

由于卫星离地面的高度在35860-41755km之间

因此从一个地球站经卫星到另一个地球站的

电波传输距离为71720-83510km

其传输时间需240-280ms

一般取为270ms

传播时延长是卫星通信的一个突出问题

必须高度重视

2 传播损耗大

卫星微波主要是在

大气层以外的自由空间中传播

自由空间的传播损耗要比大气层的损耗要大

可达200dB左右

3 受大气层的影响比较大

由于电波需穿越大气层

会受到大气层中自由电子和离子的吸收

受到对流层中氧分子、水蒸气分子

和云、雾、雨、雪等的吸收和散射

从而引起损耗

4 “面覆盖”式的传播信道

当采用全球波束天线时

可覆盖地球表面三分之一的区域

即使采用点波束天线

也可覆盖相当大的地域

由于覆盖面积比较大

便于在大区域内实现多址通信和移动通信

卫星通信具有覆盖地域广

传输距离远

通信容量大

传输质量好

建站费用与距离无关等优点

但也带来了若干新的技术问题

例如需要比较高新技术的支持

传播时延过大的影响

设备可靠性要求比较高

以及通信保密性较差等

由于卫星通信适用于多种通信业务

已在多种通信及广播电视等领域得到广泛应用

红外通信也使用非导向型传输媒体

红外线仅限于一个非常小的区域

通常要求红外发射器指向红外线接收器

如图所示

使用红外遥控器来对电视机进行控制

必须使遥控器对准电视机

再来看看激光通信

激光除了在光纤中传播外

还可以作为信息的载体

在自由空间中进行数据的传输

激光通信也可以称为

“自由空间光通信FSO”

英文为“Free Space Optical Communication”

如图所示

两栋大楼楼顶分别装有一个FSO的站点

每个站点均有一个激光发射器和接收器

这样

两栋楼房就可以利用FSO站点进行激光通信了

但是激光通信受到环境影响比较大

从20世纪90年代起

无线移动通信技术也得到了迅速发展

其中无线局域网WLAN技术

在计算机局域网领域得到了广泛的应用

每个国家都开辟了

属于本国计算机无线局域网需求的无线电频段

也称为ISM频段

即Industrial，Scientific and Medical

工业、科学和医药频段

图中所示为美国的ISM频段

各国的ISM标准会根据不同情况有所差别