现场总线应用技术及网络传输介质

2023-11-22 理论教育版权反馈

【摘要】：网络中常用的传输介质有电话线、同轴电缆、双绞线、光缆、无线与卫星通信。1）物理特性：传输介质物理结构的描述。4）地理范围：传输介质最大传输距离。5）抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据影响的能力。在低频传输时，其抗干扰能力相当于同轴电缆。基带同轴电缆一般仅用于数字数据信号传输。

传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实际传送信息的载体。网络中常用的传输介质有电话线、同轴电缆、双绞线、光缆、无线与卫星通信。传输介质的特性对网络中数据通信质量影响很大，主要特性如下。

1）物理特性：传输介质物理结构的描述。

2）传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号以及调制技术、传输容量、传输的频率范围。

3）连通特性：允许点-点或多点连接。

4）地理范围：传输介质最大传输距离。

5）抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据影响的能力。

1.双绞线的主要特性

无论对于模拟数据还是对于数字数据，双绞线都是最通用的传输介质。电话线路就是一种双绞线。

（1）物理特性

双绞线由按规则螺旋结构排列的两根或四根绝缘线组成。一对线可以作为一条通信线路，各个线对螺旋排列的目的是使各线对之间的电磁干扰最小。

（2）传输特性

双绞线最普遍的应用是语音信号的模拟传输。在一条双绞线上使用频分多路复用技术可以进行多个音频通道的多路复用。如每个通道占用4 kHz带宽，并在相邻通道之间保留适当的隔离频带，双绞线使用的带宽可达268 kHz，可以复用24条音频通道的传输。

使用双绞线或调制解调器传输模拟数据信号时，数据传输速率可达9600 bit/s，24条音频通道总的数据传输速率可达230 kbit/s。

（3）连通性

双绞线可以用于点-点连接，也可用于多点连接。

（4）地理范围

双绞线用作远程中继线时，最大距离可达15km；用于10 Mbit/s局域网时，与集线器的距离最大为100m。

（5）抗干扰性

双绞线的抗干扰性取决于一束线中相邻线对的扭曲长度及适当的屏蔽。在低频传输时，其抗干扰能力相当于同轴电缆。在10～100 kHz时，其抗干扰能力低于同轴电缆。

2.同轴电缆的主要特性

同轴电缆是网络中应用十分广泛的传输介质之一。

（1）物理特性

它由内导体、外屏蔽层、绝缘层及外部保护层组成。同轴介质的特性参数由内、外导体及绝缘层的电参数和机械尺寸决定。(www.chuimin.cn)

（2）传输特性

根据同轴电缆通频带，同轴电缆可以分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两类。基带同轴电缆一般仅用于数字数据信号传输。宽带同轴电缆可以使用频分多路复用方法，将一条宽带同轴电缆的频带划分成多条通信信道，使用各种调制方案，支持多路传输。宽带同轴电缆也可以只用于一条通信信道的高速数字通信，此时称为单通道宽带。

（3）连通性

同轴电缆支持点-点连接，也支持多点连接。宽带同轴电缆可支持数千台设备的连接；基带同轴电缆可支持数百台设备的连接。

（4）地理范围

基带同轴电缆最大距离限制在几km范围内，而宽带同轴电缆最大距离可达几十km。

（5）抗干扰性

同轴电缆的结构使得它的抗干扰能力较强。

3.光缆的主要特性

光缆是网络传输介质中性能最好、应用最广泛的一种。

（1）物理特性

光纤是一种直径为50～100μm的柔软、能传导光波的介质，各种玻璃和塑料可以用来制造光纤，其中用超高纯度石英玻璃纤维制作的光纤可以得到最低的传输损耗。在折射率较高的单根光纤外面用折射率较低的包层包裹起来，就可以构成一条光纤通道，多条光纤组成一束就构成光缆。

（2）传输特性

光缆通过内部的全反射来传输一束经过编码的光信号。由于光纤的折射系数高于外部包层的折射系数，因此可以形成光波在光纤与包层界面上的全反射。光纤可以看作频率为10¹⁴～10¹⁵Hz的光波导线，这一范围覆盖了可见光谱与部分红外光谱。以小角度进入的光波沿光纤按全反射方式向前传播。

光纤传输分为单模与多模两类。所谓单模光纤是指光纤的光信号仅与光纤轴成单个可分辨角度的单光纤传输。而多模光纤的光信号与光纤轴成多个可分辨角度的多光纤传输。单模光纤性能优于多模光纤。

（3）连通性

光纤最普遍的连接方法是点-点方式，在某些实验系统中也可采用多点连接方式。

（4）地理范围

光纤信号衰减极小，它可以在6～8km距离内不使用中继器，实现高速率数据传输。

（5）抗干扰性

光纤不受外界电磁干扰与噪声的影响，能在长距离、高速度传输中保持低误码率。双绞线典型的误码率在10^-5～10^-6之间，基带同轴电缆为10^-7，宽带同轴电缆为10^-9，而光纤误码率可以低于10^-10。光纤传输的安全性与保密性极好。

现场总线应用技术及网络传输介质

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