传输介质种类及特点-双绞线、同轴电缆、光纤与无线连接

传输介质在网络通信的角色上不如通信协议和网络设备受人瞩目，但它的影响却举足轻重，通信品质的好坏（甚至系统性能的优劣）往往与传输介质有密切关系。传输介质可以分为双绞线、同轴电缆、光纤、无线连接。其中，双绞线是应用最广的通信介质，因其成本低廉、施工方便而广泛应用于各种场合，尤以各类信息系统为主要应用领域。在早期，同轴电缆是主要的通信介质，但其成本较高，且由于同轴电缆采用总线拓扑结构，网上各个结点要共享网络带宽，因此通信速率受到限制。随着双绞线在可靠性方面的不断提升，同时交换技术日益成熟，双绞线的通信速率大大提升，因此在工业领域也得到广泛应用。在控制领域，双绞线和同轴电缆都是以局域网（LAN）为网络基础的控制系统的通信介质。光纤能够有效抵御电磁干扰，且有相当高的网络带宽，是一种性能相当好的通信介质，但其成本高，而且对施工的要求也相当高，因此限制了光纤的大量应用。光纤网络主要作为高速、远程的骨干网使用，这在以城域网（MAN）为网络基础的控制系统（如城市轨道交通的综合控制系统）中成为首选通信介质。无线传输通信介质主要用于远程通信，可用于组建广域网（WAN），在覆盖广阔地域的SCADA 系统（如电网调度系统）中，就经常需要使用无线传输介质。

1.双绞线

双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成，对绞的目的就是要减少杂音、串音等干扰，因为导体中有电流流动时会产生电磁场而干扰其他导线。若把正信号和负信号对绞，则二者产生的磁场互相抵消，就能减少干扰。双绞线电缆（也称双扭线电缆）内，不同线对具有不同的扭绞长度。与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度、数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。

双绞线依其组成方式又可分为非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Pair，UTP）、屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair，STP）。屏蔽双绞线，顾名思义就是对绞线多了一层金属屏蔽层，外带多加了一条接地铜线，因此屏蔽双绞线有较好的抗噪声电磁波干扰能力。但是，屏蔽双绞线的价格较为昂贵，安装也比较困难。非屏蔽双绞线由于少了金属屏蔽层，因此抗干扰能力较弱，但由于在价格与安装方面的优势，因此被广泛采用，现在一般提到双绞线就泛指非屏蔽双绞线。

在低速通信，如RS-485/RS-422 等异步串行通信中，一般采用屏蔽双绞线，通信距离可以达到200 ～1000 m。此类电缆一般采用双芯（或四芯）双绞线，屏蔽结构可以采用总屏蔽加分屏蔽的方式。

在以太网络中，有超70％的网络是使用UTP 架设成的，10Base-T 或100Base-TX 的网络都采用双绞线。但是以太网络的双绞线与低速通信的双绞线有所不同，以太网双绞线由4 对线组成，中心导线一般较常见的是24AWG 单芯线。

把UTP 线切开，我们可以看到4 对不同颜色的线，而且是成对绞在一起的，这4 对线的颜色分别为蓝/白蓝、橙/白橙、绿/白绿、棕/白棕，通常橙/白橙、绿/白绿的绞线次数为每英寸[1]约4 次，蓝/白蓝、棕/白棕绞线次数为每英寸约3 次，因此橙/白橙、绿/白绿有比较好的抗噪声能力，因此网络压线时，建议使用这两对线。

双绞线以太网使用的接头是RJ-45，这种接头属于8P8C 类型（8P 就是指8 个槽；8C 是指有8 个镀金接点）。虽然RJ- 45 接头有8 个镀金接点，但是10Base- T 与100Base-TX在实际应用上只用到两对线，另外两对线可以作为电话线、传真机等使用。在新的以太网标准中，利用未被信号传输使用的另两对线对以太网的终端设备（如以太网摄像头、无线路由器等）进行供电，这种利用以太网线缆供电的技术被称为PoE （Power on Ethernet），相关的标准为IEEE 802.3-2005，通常称为IEEE 802.3af。(www.xing528.com)

2.同轴电缆

广泛使用的同轴电缆有两种： 一种为50 Ω （指沿电缆导体各点的电磁电压对电流之比）同轴电缆，用于数字信号的传输，即基带同轴电缆；另一种为75 Ω 同轴电缆，用于宽带模拟信号的传输，即宽带同轴电缆。同轴电缆以单根铜导线为内芯，外裹一层绝缘材料，外覆密集网状导体，最外面是一层保护性塑料。金属屏蔽层能将磁场反射回中心导体，同时使中心导体免受外界干扰，故同轴电缆比双绞线具有更高的带宽和更好的噪声抑制特性。

与双绞线只能实现点对点连接不同，同轴电缆可以实现多结点的总线式连接。在一条同轴电缆上，可以接出多个分支，每个分支可以连接一台网络设备，这种分支被称为T接。以太网所使用的同轴电缆有两种： 一种的外径为10.2 mm，称为粗缆；另一种的外径为6.1 mm，称为细缆。

3.光纤

光纤是软而细的、利用内部全反射原理来传导光束的传输介质。光纤的结构与同轴电缆相似，但没有网状屏蔽层，其中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中，芯的直径为15 ～80 μm，大致与人的头发的粗细相当；单模光纤芯的直径为8 ～10 μm。芯外面包裹着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内；再外面的是一层薄的塑料外套，用于保护玻璃封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆、易断裂，因此需要外加保护层。

4.微波传输和卫星传输

这两种传输方式均以空气为传输介质，以电磁波为传输载体，联网方式较灵活。