传输介质在PLC网络中的应用及特性分析

目前，在分散控制系统中普遍使用的传输介质有同轴电缆、双绞线、光缆，而其他介质如无线电、红外线、微波等，在PLC网络中应用很少。在使用的传输介质中双绞线（带屏蔽）成本较低、安装简单；而光缆尺寸小、重量轻、传输距离远，但成本高、安装维修困难。

1.双绞线

一对相互绝缘的线以螺旋形式绞合在一起就构成了双绞线，两根线一起作为一条通信电路使用，两根线螺旋排列的目的是使各线对之间的电磁干扰减小到最小，如图7-14（a）所示。而通常人们将几对双绞线包装在一层塑料保护套中，如两对或四对双绞线构成的产品称为非屏蔽双绞线，在外塑料层下增加屏蔽层的称为屏蔽双绞线。

图7-14 传输介质

双绞线根据传输特性可分为5类，1类双绞线常用于传输电话信号，3、4、5类或超5类双绞线通常用于连接以太网等局域网，3类和5类的区别在于绞合的程度，3类线较松，而5类线较紧，使用的塑料绝缘性更好。3类线的带宽为16MHz，适用于10Mbps数据传输；5类线带宽为100MHz，适用于100Mbps的高速数据传输。超5类双绞线单对线传输带宽仍为100MHz，但对5类线的若干技术指标进行了增强，使得4对超5类双绞线可以传输1000Mbps（1 Gbps）。现在6类、7类线技术的草案已经提出，带宽可分别达到200MHz和600MHz。

双绞线的螺旋形排列仅仅解决了相邻绝缘线对之间的电磁干扰，但对外界的电磁干扰还是比较敏感的，同时信号会向外辐射，有被窃取的可能。

2.同轴电缆

同轴电缆是从内到外依次由内导体（芯线）、绝缘线、屏蔽层铜线网及外保护层的结构制造的，如图7-14（b）所示。由于从横截面看这四层构成了4个同心圆，故而得名。

同轴电缆外面加了一层屏蔽铜丝网，是为了防止外界的电磁干扰而设计的，因此它比双绞线抗外界电磁干扰的能力要强。根据阻抗的不同，可分为基带同轴电缆，特性阻抗为50Ω，适用于计算机网络的连接。由于是基带传输，数字信号不经调制直接送上电缆，是单路传输，数据传输速率可达10Mbps。宽带同轴电缆特性阻抗为75Ω，常用于有线电视（CATV）的传输，如有线电视同轴电缆带宽达750MHz，可同时传输几十路电视信号，并同时通过调制解调器支持20Mbps的计算机数据传输。(www.xing528.com)

3.光纤（又称光导纤维或光缆）

光纤常应用在远距离快速传输大量信息中，它是由石英玻璃经特殊工艺拉成细丝来传输光信号的介质[图7-14（c）]，这种细丝的直径比头发丝还要细，一般直径为8～9μm（单模光纤）及50/62.5μm（多模光纤，50μm为欧洲标准，62.5μm为美国标准），但它能传输的数据量却很大。人们已经实现了在一条光纤上传输几百个“太”位的信息量，而且这还远不是光纤的极限。

光纤根据工艺的不同分为单模光纤和多模光纤两大类。单模光纤由于直径小，与光波波长相当，光纤如同一个波导，光脉冲在其中没有反射，而沿直线进行传输，所使用的光源为方向性好的半导体激光。多模光纤在给定的工作波长上，光源发出的光脉冲以多条线路（又称多种模式）同时传输，经多次全反射后先后到达接收端，它所使用的光源为发光二极管。单模光纤由于传输时没有反射，所以衰减小，传输距离远，接收端的一个光脉冲中的光几乎同时到达，脉冲窄，脉冲间距可以排得密，因而数据传输速率高；而多模光纤中光脉冲多次全反射，衰减大，因而传输距离近，接收端的一个光脉冲中的光经多次全反射后先后到达，脉冲宽，脉冲间距排得疏，因而数据传输速率低。单模光纤的缺点是价格比多模光纤昂贵。

光纤是以光脉冲的形式传输信号的，它具有的优点如下：

（1）所传输的是数字的光脉冲信号，不会受电磁干扰，不怕雷击，不易被窃听；

（2）数据传输安全性好；

（3）传输距离长，且带宽大，传输速率高。

缺点：光纤系统设备价格昂贵，光纤的连接与连接头的制作需要专门工具和专门培训的人员。