楼宇智能化技术第1章

屏蔽层（外导体） 外套 绝缘层 内导体 绝缘层 内导体 外套 屏蔽层（外导体）
⒉传输特性
同轴电缆可以传输模拟和数字信号。同轴电缆比双绞线有着优越的频率 特性，因而可以用于较高的频率和数据传输率。由于其屏蔽的同轴心结 构，比起双绞线来，它对于干扰和串音就不敏感。影响性能的主要因素 是衰减、热噪声和交调噪声。对于模拟信号的长途传输，每隔几千米就 需要设置一个放大器。如果使用的频率较高，则此距离还要缩短。模拟 信号传输的可用频率大约可达到400MHz,对于长距离的数字信号传输来 说，每km左右需设置转发器，而要达到较高的传输速率，转发器的间隔 还要近些。在实验室里，转发器间距为1～6km时，传输数据率可达到 800Mbps。
而同时要对双绞线进行抽头是比较困难的。
三、 同轴电缆
⒈物理描述
像双绞线一样，同轴电缆也是由两个导体组成，但其结构不同。它能在 一个较宽的频率范围内工作。同轴电缆的基本结构如图1-4所示。它由一 个空心的外圆柱面导体包着一条内部线形导体组成。外导体可以是整体 的或金属编织的，内导体是整体的或多股的。用均匀排列的绝缘环或整 体的绝缘材料将内部导体固定在合适的位置，外部导体用绝缘护套覆 盖。单根同轴电缆的直径大约为0.5～2.5cm,几个同轴电缆线往往套在一 个大的电缆内，有些里面还装有2芯纽绞线或4芯线组，用于传输控制信 号。同轴电缆的外导体是接地的，由于它的屏蔽作用，外界噪声很少进 入其内。
⒊应用
同轴电缆是用途非常广的传输介质，它广泛地应用于长距离的电话或电 报传输、有线电视(电缆电视)、局部网络和短距离系统连接的通信线路 等。同轴电缆是长途电话系统中的一种重要传输介质，虽然面临光纤、 微波和卫星等传播信道的竞争，但是同轴电缆仍然是普遍应用的介质。 利用频分多路复用技术，一条同轴电缆可以同时传送一万多个话音信道。 有线电视网使用视频电缆传送电视信号，在它上面可以开通视频图像通 信和交互式信息服务。 同轴电缆极为广泛的用途是被许多局域网络选为广播式传播介质。用粗 电缆或细电缆以及标准的接口器件可以连接大量的计算机设备和外部设 备。

塑料外壳 色标塑料绝缘层 塑料外壳 金属屏蔽层
铜导线
无屏蔽双绞线UTP
铜导线
屏蔽双绞线STP
2.特性传输
双绞线可以用于传输模拟及数字信号。对于模拟信号，每隔5～ 6km需要放大器，对于数字信号，每隔2～3km需要转发器。与其他传 输介质相比，双绞线的传输距离、带宽和数据率有限。当频率增高时， 信号衰减增大。 其他损耗对双绞线也很严重。由于其易于和电磁场藕合，它对于干扰 和噪声相当敏感。例如，与交流电力线平行的线会获得50Hz的交流干 扰。脉冲噪声也易于侵入双绞线。 可以采取一些措施来减少损耗。如用金属编织网来屏蔽，可减少干扰; 线的绞纽可减少低频干扰，相邻的线对采用不同的纹纽长度可减少串 音。另一个技术是使用平衡传输线。对于非平衡线路，双绞线的一条 是地电位，而对于平衡传输，二条线都高于地电位，它们携带信号(例 如表示二进制0和1)的幅度相同，但相位相反，接收端是用相位差来判 断而不是用幅度差来判断，因而可有效降低加性噪声的干扰，增加传 输距离。
一、 信道和传输损耗
二、 双绞线 三、 同轴电缆
四、 光纤
五、 无线信道
六、 传输介质的选择
一、 信道和传输损耗
⒈ 信道分类 ⑴按信道的用途分



例如用于电话的叫电话信道，用于电报 的叫电报信道，用于电视的叫电视信道等 ⑵按传输介质分 分为有线信道和无线信道，有线信道中的 双绞线、同轴电缆和光纤，以及无线信道中的无线微波接力 和卫星中继通信系统。 ⑶按传输信号的频谱分 分为基带传输信道和载波信道 ⑷按允许通过的信号分 分为模拟信道和数字信道 ⑸按使用的方法分 分为专用(租用)信道和公共(交换)信道

单芯光纤 4芯光纤 分散型多芯光纤
纤芯 剥皮线 抗拉线 抗拉线 外壳 光纤 纤芯 抗拉线 外壳 外壳
缓冲层
⒉光纤信道的组成
光纤信道的简化框图如图1-8所示。它由光源、光纤线路和光探测器等三 个基本部件组成。 光纤信道可以传送模拟和数字信息。但目前由于光源特别是激光器的非 线性比较严重，模拟光纤系统用得较少，而广泛采用的是数字光纤信道， 即用光载波脉冲的有无来代表二进制数据。光纤信道是典型的数字信道。

光源
光调制器 调制电信号 电信号处理
光纤线路
光检测器 解调电信号 电信号处理
电信号输入
电信号输出
⒊传输特性
光纤利用光的全反射来传输携带电信号的光线，光波覆盖可见光频谱和 部分红外频谱。与其他信道一样，光纤信道也存在传输损耗，而且有时 延失真。 ⑴时延失真(畸变) 时延失真表现为输入的信号脉冲经光纤传输后，输出 的脉冲展宽，限制了传输数据率，因为高的数据率使脉冲间距减小，那 么输出脉冲就会重叠，发生码间串扰现像。导致时延失真的原因是色散 和时散。 ⑵传输损耗 产生传输损耗的主要原因是瑞利散射和材料吸收。如果光纤 发生弯曲，还可能带来附加的损耗，这是由介质不均匀以及光入射角度 的变化引起的。但实测表明，当弯曲半径大于8cm时，其损耗可以忽略。 目前有一种多点使用光导纤维的方法，它在商业上是实用的，称为无源 星形耦合器。这种构形在物理上是星形结构，但是在逻辑上是总线结构。 无源星形耦合器实际上是许多光导纤维熔化在一起制造而成的。任何输 入到耦合器一边的一条纤维上的光线都被等分，并从另一边的所有纤维 上输出。这样，每一台设备需要有两条纤维连接到耦合器。
五、 无线信道
⒈微波信道


微波（1～30GHz）的波长很短，它具有类似光的传播特性，在自由空 间里只能像光波一样沿直线传播，即所谓的视线传播，其绕射能力、穿 透性很弱。在传播过程中遇到不均匀介质时，将产生折射和反射现像。 微波要在更远距离传输信息，就需要采用“接力”方式了。 微波信道具有如下特点： ⑴微波信道频段的频带很宽，传输数据率较高，可以容纳同时工作的无 线电设备就多。 ⑵在高频段，受工业、无线电(中、长、短波)和宇宙等外部干扰的影响 小，可使其传输能力大大提高。 ⑶在lOGHz以下的波段受风雨雪等恶劣气像条件的影响小，可使其稳定 度大大提高。 ⑷发射波束在视线范围内直线、定向传播，保密性较全向的无线电波高。 ⑸与电缆通信相比，其通信质量相当，并且具有初期投资少，建设速度 快，便于翻山过水和机动灵活等优点，但保密性和日常维护不及电缆通 信。
楼宇智能化技术
广东工业大学自动化学院
第一章 信息传输网络技术
第一节 功能及传输对象
第二节 网络传输介质 第三节 网络技术基础 第四节 通信网络(广域网) 第五节 计算机网络(局域网)
第一节 功能及传输对象
一、网络的基本功能 二、数据与信号 三、模拟传输和数字传输
一、 网络的基本功能
智能楼宇对信息传输的需求，可从以下几方面分析∶
1)商用个人计算机(PC)、传真机、文字处理机、工作站的安
装量和生产量 2)数据通信需求状况 3)多媒体通信的需求 适用于智能楼宇的信息传输网络，目前主要有三种技术∶ 1)程控用户交换机PABX(Private Automatic Branch eXchange)网 2)计算机局域网络LAN(Local Area Network) 3）PABX与LAN的综合以及综合业务数字网ISDN(Integrated Services Digital Network)

二、 双绞线
⒈物理描述 双绞线由两条绝缘铜导线排成匀称的螺旋状组成，一对线作为一条通信 线路。通常，一定数量这样的导线对捆成一个电缆，外面包着硬保护性 护套。电缆中可以有多对线。导线对的绞纽可以减少线对之间的电磁干 扰。以提供相对稳定的导电特性。电缆的粗细为4.5～17mm不等，如图 1-3所示。
传输，模拟传输称 为宽带传输。 模拟数据和数字数 据都可以用模拟信 号或数字信号来表 示，因而也可以用 这些形式传播，右 图为示意图。
模拟数据
声音
电 话
模拟信号
数字数据
二进制 电压脉冲
MODEM
模拟信号
数字信号
用电压脉冲序列来表示数据
模拟数据
模拟信号
编码/解码器
数字信号
数字数据 直接表示或编码
第二节 网络传输介质

⒋应用及特点




实用的光纤通信系统已在国内外普遍应用。单模光纤不仅适用于长距离 大容量点到点的通信，在广域网和局域网中的应用尤为乐观，许多厂家 推出了光纤局域网产品。光纤分布式数据接口(FDDI)标准、快速以太网 标准支持1O0Mbps的数据率, 千兆以太网标准支持1O00Mbps的数据率。 同双绞线和同轴电缆相比,光纤具有下列优点： ⑴较大的带宽 ⑵尺寸小而重量轻 ⑶较低的衰减 ⑷电磁隔离 ⑸较大的转发器间距 由于光纤通信具有损耗低、频带宽、数据率高、抗电磁干扰强等特点， 对高速率、距离较远的局域网也是很适用的。

⒊应用

到目前为止，用于模拟和数字数据通信中非常普遍的传输介质仍是双绞 线。它是电话系统的支柱。双绞线也被广泛用于微机局域网络的传输介 质，双绞线最适合用于局域网络内点点之间的设备连接，但很少用于作 为广播方式传输的共用媒体。因为广播方式的总线通常需相当长距离的 非失真传输。另外，要想不影响其他用户，又不较大地改变传输特性，
双绞线最常用于声音的模拟传输。虽然语音的频谱在20Hz～20kHz之间， 但是进行可理解的语音传输所需要的带宽却窄得多。一条全双工音频通 道的标准带宽是300Hz～4kHz。在一根双绞线上，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。每个通道4kHz的带宽，并在通道 间提供适当的隔离。双绞线的带宽可达268kHz，具有24条音频通道的容 量。 使用Modem就可以在模拟音频通道上传输数字数据。根据目前Modem 的设计，使用移相键控法PSK，实用的速度达到9600bps以上。在一条 24通道的双绞线上，总的数据传输率是230kbps. 也可以在双绞线上发送数字信号。目前，3类标准的无屏蔽双绞线UTP （Unshielded Twisted Pair)数据传输率达到10Mbps,5类标准的UTP数据 传输率达到100Mbps,150Ω的屏蔽双绞线STP（Shielded Twisted Pair） 数据传输率超过100Mbps。