物理层是计算机网络OSI 模型中最低的一层。物理层规定:为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除，而提供具有机械的，电子的，功能的和规范的特性。简单的说，物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。局域网与广域网皆属第1、2层。物理层是OSI 的第一层，它虽然处于最底层，却是整个开放系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。如果您想要用尽量少的词来记住这个第一层，那就是“信号和介质”。
物理层要解决的主要问题：
（1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务。
（2）给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力，为此，物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。 （3）在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。
物理层主要功能：为数据端设备提供传送数据通路、传输数据。
1. 为数据端设备提供传送数据的通路，数据通路可以是一个物理媒体，也可以是多个物理媒体连接而成。一次完整的数据传输，包括激活物理连接，传送数据，终止物理连接。所谓激活，就是不管有多少物理媒体参与，都要在通信的两个数据终端设备间连接起来，形成一条通路。
2. 传输数据，物理层要形成适合数据传输需要的实体，为数据传送服务。一是要保证数据能在其上正确通过，二是要提供足够的带宽（带宽是指每秒钟内能通过的比特（BIT ）数），以减少信道上的拥塞。传输数据的方式能满足点到点，一点到多点，串行或并行，半双工或全双工，同步或异步传输的需要。
3. 完成物理层的一些管理工作。
物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。通信用的互连设备指DTE 和DCE 间的互连设 备。DTE 即数据终端设备，又称物理设备，如计算机、终端等都包括在内。而DCE 则是数据通信设备或电路连接设备，如调制解调器等。数据传输通常是经过DTE ──DCE ，再经过DCE ──DTE 的路径。互连设备指将DTE 、DCE 连接起来的装置，如各种插头、插座。LAN 中的各种粗、细同轴电缆、T 型接、插头，接收器，发送器，中继器等都属物理层的媒体和连接器。
常见的物理层设备/物理层 编辑
网卡 光纤 CAT-5线 集线器有整波作用 Repeater加强信号。
串口 并口
物理层的主要特点：
（1）由于在OSI 之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用，加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI 的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械，电气，功能和规程特性。
（2）由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。
信号的传输离不开传输介质，而传输介质两端必然有接口用于发送和接收信号。因此，既然物理层主要关心如何传输信号，物理层的主要任务就是规定各种传输介质和接口与传输信号相关的一些特性。
同步传输是一种以数据块为传输单位的数据传输方式，该方式下数据块与数据块之间的时间间隔是固定的，必须严格地规定它们的时间关系。每个数据块的头部和尾部都要附加一个特殊的字符或比特序列，标记一个数据块的
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开始和结束，一般还要附加一个校验序列，以便对数据块进行差错控制。
是以同步的时钟节拍来发送数据信号的，因此在一个串行的数据流中，各信号码元之间的相对位置都是固定的（即同步的）。
在同步传输的模式下，数据的传送是以一个数据区块为单位，因此同步传输又称为区块传输。 特点
同步传输（Synchronous Transmission ）：同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地发送每个字符，每个字符都有自己的开始位和停止位，而是把它们组合起来一起发送。我们将这些组合称为数据帧，或简称为帧。
数据帧的第一部分包含一组同步字符，它是一个独特的比特组合，类似于前面提到的起始位，用于通知接收方一个帧已经到达，但它同时还能确保接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致，使收发双方进入同步。
帧的最后一部分是一个帧结束标记。与同步字符一样，它也是一个独特的比特串，类似于前面提到的停止位，用于表示在下一帧开始之前没有别的即将到达的数据了。
异步传输（Asynchronous Transmission）： 异步传输将比特分成小组进行传送，小组可以是8位的1个字符或更长。发送方可以在任何时刻发送这些比特组，而接收方从不知道它们会在什么时候到达。一个常见的例子是计算机键盘与主机的通信。按下一个字母键、数字键或特殊字符键，就发送一个8比特位的ASCII 代码。键盘可以在任何时刻发送代码，这取决于用户的输入速度，内部的硬件必须能够在任何时刻接收一个键入的字符。
ATM 的主要特点是面向连接; 采用小的、固定长度的单元(53字节); 取消链路的差错控制和流量控制等，这些措施提高了传输效率。
ATM 的突出优点是可以为每个虚连接提供相应的服务质量(QOS)，可以有效地支持视、音频多媒体传输，包括语音、视频和数据等; 另外，ATM 可以实现局域网和广域网的平滑无缝连接。
异步传输和同步传输的区别
收发两端对时间的精确度要求高低而已。同步要求高，异步没有同步要求那么高。 异步通信”是一种很常用的通信方式。异步通信在发送字符时，所发送的字符之间的时间间隔可以是任意的。当然，接收端必须时刻做好接收的准备（如果接收端主机的电源都没有加上，那么发送端发送字符就没有意义，因为接收端根本无法接收）。发送端可以在任意时刻开始发送字符，因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志，即加上开始位和停止位，以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。异步通信的好处是通信设备简单、便宜，但传输效率较低（因为开始位和停止位的开销所占比例较大）。 异步通信也可以是以帧作为发送的单位。接收端必须随时做好接收帧的准备。这时，帧的首部必须设有一些特殊的比特组合，使得接收端能够找出一帧的开始。这也称为帧定界。
同步传输通常要比异步传输快速得多。接收方不必对每个字符进行开始和停止的操作。一旦检测到帧同步字符，它就在接下来的数据到达时接收它们。另外，同步传输的开销也比较少。例如，一个典型的帧可能有500字节（即4000比特）的数据，其中可能只包含100比特的开销。这时，增加的比特位使传输的比特总数增加2.5%，这与异步传输中25 %的增值要小得多。随着数据帧中实际数据比特位的增加，开销比特所占的百分比将相应地减少。但是，数据比特位越长，缓存数据所需要的缓冲区也越大，这就限制了一个帧的大小。另外，帧越大，它占据传输媒体的连续时间也越长。在极端的情况下，这将导致其他用户等得太久。
1．机械特性
也叫物理特性，指明通信实体间硬件连接接口的机械特点，如接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。这很像平时常见的各种规格的电源插头，其尺寸都有严格的规定。
已被ISO 标准化了的DCE 接口的几何尺寸及插孔芯数和排列方式。
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DTE （Data Terminal Equipment，数据终端设备，用于发送和接收数据的设备，例如用户的计算机）的连接器常用插针形式，其几何尺寸与．DCE （Data Circuit-terminating Equipment，数据电路终接设备，用来连接DTE 与数据通信网络的设备，例如Modem 调制解调器）连接器相配合，插针芯数和排列方式与DCE 连接器成镜像对称。
（1）机械特性， 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。这很像平时常见的各种规格的电源插头的尺寸都有严格的规定。
2．电气特性
规定了在物理连接上，导线的电气连接及有关电路的特性，一般包括：接收器和发送器电路特性的说明、信号的识别、最大传输速率的说明、与互连电缆相关的规则、发送器的输出阻抗、接收器的输入阻抗等电气参数等。
（2）电气特性， 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
物理层的电气特性规定了在物理连接上传输二进制位流时线路上信号电压高低、阻抗匹配情况、传输速率和距离的限制等．早期的电气特性标准定义物理连接边界点上的电气特性，而较新的电气特性标准定义的都是发送器和接收器的电器特性，同时还给出了互连电缆的有关规定．比较起来，较新的标准更有利于发送和接收线路的集成化工作．物理层接口的电气特性主要分为三类：非平衡型，新的非平衡型和新的平衡型。
非平衡型的信号发送器和接收器均采用非平衡方式工作，每个信号用一根导线传输，所有信号共用一根地线．信号的电平是用+5V～+15V，表示二进制"0" ，用-5V ～-15V ，表示二进制"1" ．信号传输速率限于20Kbps 以内，电线长度限于15M 以内．由于信号线是单线，因此线间干扰大，传输过程中的外界干扰也很大。
在新的非平衡型标准中，发送器采用非平衡方式工作．接收器采用平衡方式工作（即差分接收器）．每个信号用一根导线传输．所有信号共用两根地线，即每个方向一根地线．信号的电平使用+4v~+6v表示二进制"0" ，用－4V ～－6V 表示二进制"1" ．当传输距离达到1000M 时，信号传输速率在3kbps 以下，随着传输速率的提高，传输距离将缩短．在10M 以内的近距离情况下，传输速率可达300kbps 。由于接收器采用差分方式接收，且每个方向独立使用信号地，因此减少了线间干扰和外界干扰．
新的平衡型标准规定，发送器和接收器均以差分方式工作，每个信号用两根导线传输，整个接口无需共用信号就可以正常工作，信号的电平由两根导线上信号的差值表示．相对于某一根导线来说，差值在+4V～+6V表示二进制"0" ，差值在－4V ～－6V 表示二进制"1" ．当传输距离达到1000M 时，信号传输率在100kbps 以下；当在10m 以内的近距离传输时，速率可达10Mbps 。由于每个信号均使用双线传输，因此线间干扰和外界干扰大大削弱，具有较高的抗共模干扰能力。
3．功能特性
指明物理接口各条信号线的用途（用法），包括：接口线功能的规定方法，接口信号线的功能分类--数据信号线、控制信号线、定时信号线和接地线4类。
（3）功能特性，规定了接口信号的来源、作用以及其他信号之间的关系。即物理接口上各条信号线的功能分配和确切定义。物理接口信号线一般分为数据线、控制线、定时线和地线。
DTE/DCE标准接口的功能特性主要是对各接口信号线作出确切的功能定义，并确定相互间的操作关系。对每根接口信号线的定义通常采用两种方法：一种方法是一线一义法，即每根
信号线定义为一种功能，CCITT V24、EIA RS-232-C、EIA RS-449等都采用这种方法；另一种方法是一线多义法，指每根信号线被定义为多种功能，此法有利于减少接口信号线的数目，它被CCITT X。21所采用。
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接口信号线按其功能一般可分为接地线、数据线、控制线、定时线等类型。对各信号线的命名通常采用数字、字母组合或英文缩写三种形式，如EIA RS-232-C采用字母组合，EIA RS-449采用英文缩写，而CCITT V。24则以数字命名。在CCITT V。24建议中，对DTE/DCE接口信号线的命名以1开头，所以通常将其称为100系列接口线，而用于DTE/ACE接口信号线命名以2开头，故将它称做200系列接口信号线。
4．规程特性
指明利用接口传输比特流的全过程及各项用于传输的事件发生的合法顺序，包括事件的执行顺序和数据传输方式，即在物理连接建立、维持和交换信息时，DTE/DCE双方在各自电路上的动作序列。
以上4个特性实现了物理层在传输数据时，对于信号、接口和传输介质的规定。
（4）规程特性， 定义了再信号线上进行二进制比特流传输的一组操作过程，包括各信号线的工作顺序和时序，使得比特流传输得以完成。
DTE/DCE标准接口的规程特性规定了DTE/DCE接口各信号线之间的相互关系、动作顺序以及维护测试操作等内容。规程特性反映了在数据通信过程中，通信双方可能发生的各种可能事件。由于这些可能事件出现的先后次序不尽相同，而且又有多种组合，因而规程特性往往比较复杂。描述规程特性一种比较好的方法是利用状态变迁图。因为状态变迁图反映了系统状态的变迁过程，而系统状态迁移正是由当前状态和所发生的事件（指当时所发生的控制信号）所决定的。
不同的物理接口标准在以上4个重要特性上都不尽相同。实际网络中比较广泛使用的是物理接口标准有EIA-232-E 、EIA RS-449和CCITT 的X 。21建议。EIA RS-232C仍是目前最常用的计算机异步通信接口。
RS-232接口符合美国电子工业联盟（EIA ）制定的串行数据通信的接口标准，原始编号全称是EIA-RS-232（简称232，RS232）。它被广泛用于计算机串行接口外设连接。连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。 特点
RS-232是现在主流的串行通信接口之一。由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：
（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片。RS232接口任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑“1”为-3— -15V；逻辑“0”：+3— +15V ，噪声容限为2V 。即要求接收器能识别高于+3V的信号作为逻辑“0”，低于-3V 的信号作为逻辑“1”，TTL 电平为5V 为逻辑正，0为逻辑负 。与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL 电路连接。
（2）传输速率较低，在异步传输时，比特率为20Kbps ；因此在51CPLD 开发板中，综合程序波特率只能采用19200，也是这个原因。
（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。
（4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在15米左右。
在RS-232标准中，字符是以一串行的比特串来一个接一个的串行（serial ）方式传输，优点是传输线少，配线简单，传送距离可以较远。最常用的编码格式是异步起停（asynchronous start-stop）格式，它使用一个起始比特后面紧跟7或8 个数据比特（bit ），然后是可选的奇偶校验比特，最后是一或两个停止比特。所以发送一个字符至少需要10比特，带来的一个好的效果是使全部的传输速率，发送信号的速率以10划分。一个最平常的代替异步起停方式的是使用高级数据链路控制协议（HDLC ）。
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在RS-232标准中定义了逻辑1和逻辑0电压级数，以及标准的传输速率和连接器类型。信号大小在正的和负的3－15v 之间。RS-232规定接近0的电平是无效的，逻辑1规定为负电平，有效负电平的信号状态称为传号marking ，它的功能意义为OFF ，逻辑0规定为正电平，有效正电平的信号状态称为空号spacing ，它的功能意义为ON 。根据设备供电电源的不同，±5、±10、±12和±15这样的电平都是可能的。
mark 和space 是从电传打字机中来的术语。电传打字机原始的通信是一个简单的中断直流电路模式，类似与圆转盘电话拨号的中的信号。Marking 状态是指电路是断开的，spacing 状态就是指电路是接通的。一个space 就表明有一个字符要开始发送了，相应的停止的时候，停止位就是marking 。当线路中断的时候，电传打字机不打印任何有效字符，周期性的连续收到全0信号
RS-232设计之初是用来连接调制解调器做传输之用，也因此它的脚位意义通常也和调制解调器传输有关。RS-232的设备可以分为数据终端设备（DTE ，Data Terminal Equipment, For example, PC ）和数据通信设备（DCE ，Data Communication Equipment）两类，这种分类定义了不同的线路用来发送和接受信号。一般来说，计算机和终端设备有DTE 连接器，调制解调器和打印机有DCE 连接器。但是这么说并不是总是严格正确的，用配线分接器测试连接，或者用试误法来判断电缆是否工作，常常需要参考相关的文件说明。
RS-232指定了20个不同的信号连接，由25个D-sub （微型D 类）管脚构成的DB-25连接器。很多设备只是用了其中的一小部分管脚，出于节省资金和空间的考虑不少机器采用较小的连接器，特别是9管脚的D-sub 或者是DB-9型连接器被广泛使用绝大多数自IBM 的AT 机之后的PC 机和其他许多设备上。DB-25和DB-9型的连接器在大部分设备上是雌型，但不是所有的都是这样。最近，8管脚的RJ-45型连接器变得越来越普遍，尽管它的管脚分配相差很大。EIA/TIA 561标准规定了一种管脚分配的方法，但是由Dave Yost发明的被广泛使用在Unix 计算机上的Yost 串连设备配线标准（"Yost Serial Device Wiring Standard" ）以及其他很多设备都没有采用上述任一种连线标准。
在RS-232标准中，字符是以一串行的比特串来一个接一个的串行（serial ）方式传输，优点是传输线少，配线简单，传送距离可以较远。最常用的编码格式是异步起停（asynchronous start-stop）格式，它使用一个起始比特后面紧跟7或8 个数据比特（bit ），然后是可选的奇偶校验比特，最后是一或两个停止比特。所以发送一个字符至少需要10比特，带来的一个好的效果是使全部的传输速率，发送信号的速率以10划分。一个最平常的代替异步起停方式的是使用高级数据链路控制协议（HDLC ）。
在RS-232标准中定义了逻辑1和逻辑0电压级数，以及标准的传输速率和连接器类型。信号大小在正的和负的3－15v 之间。RS-232规定接近0的电平是无效的，逻辑1规定为负电平，有效负电平的信号状态称为传号marking ，它的功能意义为OFF ，逻辑0规定为正电平，有效正电平的信号状态称为空号spacing ，它的功能意义为ON 。根据设备供电电源的不同，±5、±10、±12和±15这样的电平都是可能的。
mark 和space 是从电传打字机中来的术语。电传打字机原始的通信是一个简单的中断直流电路模式，类似与圆转盘电话拨号的中的信号。Marking 状态是指电路是断开的，spacing 状态就是指电路是接通的。一个space 就表明有一个字符要开始发送了，相应的停止的时候，停止位就是marking 。当线路中断的时候，电传打字机不打印任何有效字符，周期性的连续收到全0信号
RS-232设计之初是用来连接调制解调器做传输之用，也因此它的脚位意义通常也和调制解调器传输有关。RS-232的设备可以分为数据终端设备（DTE ，Data Terminal Equipment, For example, PC ）和数据通信设备（DCE ，Data Communication Equipment）两类，这种分类定义了不同的线路用来发送和接受信号。一般来说，计算机和终端设备有DTE 连接器，调制解调器和打印机有DCE 连接器。但是这么说并不是总是严格正确的，用配线分接器测试连接，或者用试误法来判断电缆是否工作，常常需要参考相关的文件说明。
RS-232指定了20个不同的信号连接，由25个D-sub （微型D 类）管脚构成的DB-25连接器。很多设备只是用了其中的一小部分管脚，出于节省资金和空间的考虑不少机器采用较小的连接器，特别是9管脚的D-sub 或者是DB-9
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型连接器被广泛使用绝大多数自IBM 的AT 机之后的PC 机和其他许多设备上。DB-25和DB-9型的连接器在大部分设备上是雌型，但不是所有的都是这样。最近，8管脚的RJ-45型连接器变得越来越普遍，尽管它的管脚分配相差很大。EIA/TIA 561标准规定了一种管脚分配的方法，但是由Dave Yost发明的被广泛使用在Unix 计算机上的Yost 串连设备配线标准（"Yost Serial Device Wiring Standard" ）以及其他很多设备都没有采用上述任一种连线标准。
X.21是对公用数据网中的同步式终端（DTE ）与线路终端（DCE ）间接口的规定。主要是对两个功能进行了规定：
其一是与其他接口一样，对电气特性、连接器形状、相互连接电路的功能特性等的物理层进行了规定； 其二是为控制网络交换功能的网控制步骤，定义了网络层的功能。
工作过程四个阶段
（1）空闲或静止阶段：此阶段接口不工作（类似挂着机的情况）；
（2）呼叫建立连接阶段：通过交换控制信号建立DTE 与DCE 间的逻辑连接；
（3）数据传输阶段：通信双方交换数据（电话中 双方通话）
（4）连接清除阶段：通过交换控制信号中断两个DTE 间的通信关系，拆除它们间的逻辑连接（电话中说“再见”挂机）
执行详细步骤
1)) 当接口空闲时，4条信号线T C R 和I 都传送“1”码。CCITT 规定C 线和I 线中，“1”——“断”，“0”——“通”；
2)) 当DTE 要发出呼叫时，它将T 线置为“0”，并置C 线为“通”。（相当于某人摘机呼叫）
3)) 如DCE 已连在线路上准备接收呼叫时，它开始经R 线连续发出ASC Ⅱ字符“+”，告诉DTE 可以拨号（相当于数字拨号音）
4)) 当DTE 收到“+”字符的，就开始经T 线逐步发送远程DTE 的地址码信息，远程DCE 接到该地址码后，就发出一呼叫 进行信号，呼叫远地DTE ，同时通知本地DTE 呼叫远地DTE 的结果。如呼叫成功，则线路被接通。DCE 便置I 线为“通”，表示可以传送数据（这时使全双工的，双方都可进行通信，双方通过T 和R 线传送或者接收数据
5)) 数据传送完毕后，两个DTE 中的任何一个都可以置自己一侧的C 线为“断开”状，表明自己的数据已发送完，断开连接一般为主叫方进行。即主叫方先说“再见”，置C 为“断”，置T 为“0”。当本地DCE 检测到C 线为“断开”时，便将I 置为“断”，R 线置为“1”。最后主叫方DTE 把T 置为1作为应答。使接口又恢复到空闲的状态。
呼入的过程与呼出的过程相类似，当发生呼入、呼出冲突时，一般取消远程呼叫。
传输介质
网络传输介质是指在网络中传输信息的载体，常用的传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两大类。不同的传输介质，其特性也各不相同，它们不同的特性对网络中数据通信质量和通信速度有较大影响。
分类
有线传输介质
有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连接部分，它能将信号从一方传输到另一方，有线传输介质
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主要有双绞线、同轴电缆和光纤。双绞线和同轴电缆传输电信号，光纤传输光信号。
[1]
双绞线：
由两条互相绝缘的铜线组成，其典型直径为1mm 。这两条铜线拧在一起，就可以减少邻近线对电气的干扰。双绞线即能用于传输模拟信号，也能用于传输数字信号，其带宽决定于铜线的直径和传输距离。但是许多情况下，几公里范围内的传输速率可以达到几Mbit/s.由于其性能较好且价格便宜，双绞线得到广泛应用，双绞线可以分为非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线两种，屏蔽双绞线性能优于非屏蔽双绞线。双绞线共有6类，其传输速率在4~1000Mbit/s之间。
原理
双绞线是由一对相互绝缘的金属导线绞合而成。采用这种方式，不仅可以抵御一部分来自外界的电磁波干扰, 也可以降低多对绞线之间的相互干扰。把两根绝缘的导线互相绞在一起，干扰信号作用在这两根相互绞缠在一起的导线上是一致的（这个干扰信号叫做共模信号），在接收信号的差分电路中可以将共模信号消除，从而提取出有用信号（差模信号） 。
双绞线的作用是使外部干扰在两根导线上产生的噪声（在专业领域里，把无用的信号叫做噪声）相同，以便后续的差分电路提取出有用信号，差分电路是一个减法电路，两个输入端同相的信号（共模信号）相互抵消（m-n ），反相的信号相当于x-（-y ），得到增强。理论上，在双绞线及差分电路中m=n，x=y，相当于干扰信号被完全消除，有用信号加倍，但在实际运行中是有一定差异的。
在一个电缆套管里的，不同线对具有不同的扭绞长度，一般地说，扭绞长度在38.1mm ～140mm 内，按逆时针方向扭绞，相临线对的扭绞长度在12.7mm 以内。双绞线一个扭绞周期的长度，叫做节距，节距越小（扭线越密），抗干扰能力越强 [2]
分类
按照有无屏蔽层分类
根据有无屏蔽层，双绞线分为屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair ，STP ）与非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Pair ，UTP ）。
屏蔽双绞线在双绞线与外层绝缘封套之间有一个金属屏蔽层。屏蔽双绞线分为STP 和FTP （Foil Twisted-Pair ），STP 指每条线都有各自的屏蔽层，而FTP 只在整个电缆有屏蔽装置，并且两端都正确接地时才起作用。所以要求整个系统是屏蔽器件，包括电缆、信息点、水晶头和配线架等，同时建筑物需要有良好的接地系统。屏蔽层可减少辐射，防止信息被窃听，也可阻止外部电磁干扰的进入，使屏蔽双绞线比同类的非屏蔽双绞线具有更高的传输速率
[4] 。
非屏蔽双绞线（UnshieldedTwisted Pair，缩写UTP ）是一种数据传输线，由四对不同颜色的传输线所组成，
[4]广泛用于以太网路和电话线中 。非屏蔽双绞线电缆具有以下优点：1. 无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空
间，成本低；2. 重量轻，易弯曲，易安装；3. 将串扰减至最小或加以消除；4. 具有阻燃性；5. 具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。因此，在综合布线系统中，非屏蔽双绞线得到广泛应用。
按照频率和信噪比进行分类
双绞线常见的有三类线，五类线和超五类线，以及六类线，前者线径细而后者线径粗，具体型号如下：
1）一类线（CAT1）：线缆最高频率带宽是750kHZ ，用于报警系统，或只适用于语音传输（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不用于数据传输。
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2）二类线（CAT2）：线缆最高频率带宽是1MHZ ，用于语音传输和最高传输速率4Mbps 的数据传输，常见于使用4MBPS 规范令牌传递协议的旧的令牌网。
3）三类线（CAT3）：指在ANSI 和EIA/TIA568标准中指定的电缆，该电缆的传输频率16MHz ，最高传输速率为10Mbps （10Mbit/s），主要应用于语音、10Mbit/s以太网（10BASE-T ）和4Mbit/s令牌环，最大网段长度为100m ，采用RJ 形式的连接器，已淡出市场。
4）四类线（CAT4）：该类电缆的传输频率为20MHz ，用于语音传输和最高传输速率16Mbps （指的是16Mbit/s令牌环）的数据传输，主要用于基于令牌的局域网和10BASE-T /100BASE-T。最大网段长为100m ，采用RJ 形式的连接器，未被广泛采用。
5）五类线（CAT5）：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，线缆最高频率带宽为100MHz ，最高传输率为100Mbps ，用于语音传输和最高传输速率为100Mbps 的数据传输，主要用于100BASE-T 和1000BASE-T 网络，最大网段长为100m ，采用RJ 形式的连接器。这是最常用的以太网电缆。在双绞线电缆内，不同线对具有不同的绞距长度。通常，4对双绞线绞距周期在38.1mm 长度内，按逆时针方向扭绞，一对线对的扭绞长度在12.7mm 以内。
6）超五类线（CAT5e ）：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值（ACR ）和信噪比（SNR ）、更小的时延误差，性能得到很大提高。超5类线主要用于千兆位以太网（1000Mbps ）。
7）六类线（CAT6）：该类电缆的传输频率为1MHz ～250MHz ，六类布线系统在200MHz 时综合衰减串扰比（PS-ACR ）应该有较大的余量，它提供2倍于超五类的带宽。六类布线的传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps 的应用。六类与超五类的一个重要的不同点在于：改善了在串扰以及回波损耗方面的性能，对于新一代全双工的高速网络应用而言，优良的回波损耗性能是极重要的。六类标准中取消了基本链路模型，布线标准采用星形的拓扑结构，要求的布线距离为：永久链路的长度不能超过90m ，信道长度不能超过100m 。
8）超六类或6A （CAT6A ）：此类产品传输带宽介于六类和七类之间，传输频率为500MHz ，传输速度为10Gbps ，标准外径6mm 。和七类产品一样，国家还没有出台正式的检测标准，只是行业中有此类产品，各厂家宣布一个测试值。
9）七类线（CAT7）：传输频率为600MHz ，传输速度为10Gbps ，单线标准外径8mm ，多芯线标准外径6mm 。 类型数字越大、版本越新，技术越先进、带宽也越宽，当然价格也越贵。这些不同类型的双绞线标注方法是这样规定的，如果是标准类型则按CATx 方式标注，如常用的五类线和六类线，则在线的外皮上标注为CAT 5、CAT 6。而如果是改进版，就按xe 方式标注，如超五类线就标注为5e （字母是小写，而不是大写）。
无论是哪一种线，衰减都随频率的升高而增大。在设计布线时，要考虑到受到衰减的信号还应当有足够大的振幅，以便在有噪声干扰的条件下能够在接收端正确地被检测出来。双绞线能够传送多高速率（Mb/s）的数据还与数字信号的编码方法有很大的关系 [4]
性能指标
对于双绞线，使用者最关心的是表征其性能的几个指标。这些指标包括衰减、近端串扰、阻抗特性、分布电容、直流电阻等。
1. 衰减（Attenuation ）
衰减是沿链路的信号损失度量。衰减与线缆的长度有关系，随着长度的增加，信号衰减也随之增加。衰减用“db”作单位，表示源传送端信号到接收端信号强度的比率。由于衰减随频率而变化，因此，应测量在应用范围内的全部频率上的衰减。
2. 近端串扰
串扰分近端串扰和远端串扰（FEXT ），测试仪主要是测量NEXT ，由于存在线路损耗，因此FEXT 的量值的影响较小。近端串扰（NEXT ）损耗是测量一条非屏蔽双绞线链路中从一对线到另一对线的信号耦合。对于非屏蔽双绞线
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链路，NEXT 是一个关键的性能指标，也是最难精确测量的一个指标。随着信号频率的增加，其测量难度将加大。NEXT 并不表示在近端点所产生的串扰值，它只是表示在近端点所测量到的串扰值。这个量值会随电缆长度不同而变，电缆越长，其值变得越小。同时发送端的信号也会衰减, 对其它线对的串扰也相对变小。实验证明，只有在40米内测量得到的NEXT 是较真实的。如果另一端是远于40米的信息插座，那么它会产生一定程度的串扰，但测试仪可能无法测量到这个串扰值。因此，最好在两个端点都进行NEXT 测量。大部分测试仪都配有相应设备，使得在链路一端就能测量出两端的NEXT 值。
3. 直流电阻
直流环路电阻会消耗一部分信号，并将其转变成热量。它是指一对导线电阻的和，11801规格的双绞线的直流电阻不得大于19.2欧姆。每对间的差异不能太大（小于 0.1欧姆），否则表示接触不良，必须检查连接点。
4. 特性阻抗
与环路直流电阻不同，特性阻抗包括电阻及频率为1～100MHz 的电感阻抗及电容阻抗，它与一对电线之间的距离及绝缘体的电气性能有关。各种电缆有不同的特性阻抗，而双绞线电缆则有100欧姆、120欧姆及150欧姆几种。
5. 衰减串扰比（ACR ）
在某些频率范围，串扰与衰减量的比例关系是反映电缆性能的另一个重要参数。ACR 有时也以信噪比（SNR :Signal-Noice ratio）表示，它由最差的衰减量与NEXT 量值的差值计算。ACR 值较大，表示抗干扰的能力更强。一般系统要求至少大于10分贝。
6. 电缆特性
通信信道的品质是由它的电缆特性描述的。SNR 是在考虑到干扰信号的情况下，对数据信号强度的一个度量。如果SNR 过低，将导致数据信号在被接收时，接收器不能分辨数据信号和噪音信号，最终引起数据错误。因此，为了将数据错误限制在一定范围内，必须定义一个最小的可接收的SNR
同轴电缆：
它比双绞线的屏蔽性要更好，因此在更高速度上可以传输得更远。它以硬铜线为芯（导体），外包一层绝缘材料（绝缘层），这层绝缘材料再用密织的网状导体环绕构成屏蔽，其外又覆盖一层保护性材料（护套）。同轴电缆的这种结构使它具有更高的带宽和极好的噪声抑制特性。1km 的同轴电缆可以达到1~2Gbit/s的数据传输速率。 工作原理
同轴电缆由里到外分为四层：中心铜线（单股的实心线或多股绞合线），塑料绝缘体，网状导电层和电线外皮。中心铜线和网状导电层形成电流回路。因为中心铜线和网状导电层为同轴关系而得名。
同轴电缆传导交流电而非直流电，也就是说每秒钟会有好几次的电流方向发生逆转。
如果使用一般电线传输高频率电流，这种电线就会相当于一根向外发射无线电的天线，这种效应损耗了信号的功率，使得接收到的信号强度减小。
同轴电缆的设计正是为了解决这个问题。中心电线发射出来的无线电被网状导电层所隔离，网状导电层可以通过接地的方式来控制发射出来的无线电。
同轴电缆也存在一个问题，就是如果电缆某一段发生比较大的挤压或者扭曲变形，那么中心电线和网状导电层之间的距离就不是始终如一的，这会造成内部的无线电波会被反射回信号发送源。这种效应减低了可接收的信号功率。为了克服这个问题，中心电线和网状导电层之间被加入一层塑料绝缘体来保证它们之间的距离始终如一。这也造成了这种电缆比较僵直而不容易弯曲的特性。
分类方式
同轴电缆可分为两种基本类型，基带同轴电缆和宽
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同轴电缆
带同轴电缆。目前基带是常用的电缆，其屏蔽线是用铜做成的网状的，特征阻抗为50(如RG-8、RG-58等) ；宽带同轴电缆常用的电缆的屏蔽层通常是用铝冲压成的，特征阻抗为75(如RG-59等) 。[2]
同轴电缆根据其直径大小可以分为：粗同轴电缆与细同轴电缆。粗缆适用于比较大型的局部网络，它的标准距离长，可靠性高，由于安装时不需要切断电缆，因此可以根据需要灵活调整计算机的入网位置，但粗缆网络必须安装收发器电缆，安装难度大，所以总体造价高。相反，细缆安装则比较简单，造价低，但由于安装过程要切断电缆，两头须装上基本网络连接头（BNC ），然后接在T 型连接器两端，所以当接头多时容易产生不良的隐患，这是目前运行中的以太网所发生的最常见故障之一。
无论是粗缆还是细缆均为总线拓扑结构，即一根缆上接多部机器，这种拓扑适用于机器密集的环境，但是当一触点发生故障时，故障会串联影响到整根缆上的所有机器。故障的诊断和修复都很麻烦，因此，将逐步被非屏蔽双绞线或光缆取代
品种介绍
同轴电缆分为细缆：RG-58 和粗缆RG-11 两种。以及使用极少的半刚型同轴电缆和馈管。
细缆
细缆的直径为0.26厘米，最大传输距离185米，使用时与50Ω终端电阻、T 型连接器、BNC 接头与网卡相连，线材价格和连接头成本都比较便宜，而且不需要购置集线器等设备，十分适合架设终端设备较为集中的小型以太网络。缆线总长不要超过185米，否则信号将严重衰减。细缆的阻抗是50Ω。
粗缆
粗缆(RG-11)的直径为1.27厘米，最大传输距离达到500米。由于直径相当粗，因此它的弹性较差，不适合在室内狭窄的环境内架设，而且RG-11连接头的制作方式也相对要复杂许多，并不能直接与电脑连接，它需要通过一个转接器转成AUI 接头，然后再接到电脑上。由于粗缆的强度较强，最大传输距离也比细缆长，因此粗缆的主要用途是扮演网络主干的角色，用来连接数个由细缆所结成的网络。粗缆的阻抗是75Ω。
半刚型同轴电缆
这种电缆使用极少，通常用于通讯发射机内部的模块连接上，因为这种线传输损耗很小，但也有一些缺点，比如硬度大，不易弯曲。此外，此类电缆的传输频率极高大部分都可以到达30Ghz 。型号为CXJ--50--3此类电缆典型结构如下表所示 结构 材料 直径(mm) 1. 内导体 镀银铜线 0.93 2.绝缘体聚四氟乙烯(PTFE) 3.00 3. 外导体
①无缝退火紫铜管 3.58
②镀锡(合金) 无缝紫铜管
③镀银无缝紫铜管
目前工艺在逐渐进步，也出现了一些弯曲幅度较大的此类线材，但笔者推荐在对柔韧性要求不高的地方，尽量使用传统的铜管外导体的此类线材，以保证稳定性。
基本信息
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英文简称SYV, 常有的有75-7，75-5，75-3，75-1等型号，特性阻抗都是75欧姆，以适应不同的传输距离。是以非对称基带方式传输视频信号的主要介质。
主要应用范围
主要应用范围如：设备的支架连线，闭路电视(CCTV)，共用天线系统(MATV) 以及彩色或单色射频监视器的转送。这些应用不需要选择有特别严格电气公差的精密视频同轴电缆。视频同轴电缆的特征电阻是75 欧姆，这个值不是随意选的。物理学证明了视频信号最优化的衰减特性发生在77 欧姆。在低功率应用中，材料及设计决定了电缆的最优阻抗为75 欧姆。
标准视频同轴电缆既有实心导体也有多股导体的设计。建议在一些电缆要弯曲的应用中使用多股导体设计，如CCTV 摄像机与托盘和支架装置的内部连接，或者是远程摄像机的传送电缆。还包括监控设备
优缺点
同轴电缆的优点是可以在相对长的无中继器的线路上支持高带宽通信，而其缺点也是显而易见的：一是体积大，细缆的直径就有3/8英寸粗，要占用电缆管道的大量空间；二是不能承受缠结、压力和严重的弯曲，这些都会损坏电缆结构，阻止信号的传输；最后就是成本高，而所有这些缺点正是双绞线能克服的，因此在现在的局域网环境中，基本已被基于双绞线的以太网物理层规范所取代。
安装方法
同轴电缆一般安装在设备与设备之间。在每一个用户位置上都装备有一个连接器，为用户提供接口。接口的安装方法如下：
(1)细缆 将细缆切断，两头装上BNC 头，然后接在T 型连接器两端。
(2)粗缆 粗缆一般采用一种类似夹板的Tap 装置进行安装，它利用Tap 上的引导针穿透电缆的绝缘层，直接与导体相连。电缆两端头设有终端器, 以削弱信号的反射作用。
参数指标
主要电气参数
(1)同轴电缆的特性阻抗 同轴电缆的平均特性阻抗为50±2Ω，沿单根同轴电缆的阻抗的周期性变化为正弦波，中心平均值±3Ω，其长度小于2米。
(2)同轴电缆的衰减 一般指500米长的电缆段的衰减值。当用10MHz 的正弦波进行测量时，它的值不超过
8.5db(17db/公里); 而用5MHz 的正弦波进行测量时，它的值不超过6.0db(12db/公里) 。
(3)同轴电缆的传播速度 需要的最低传播速度为0.77C(C为光速) 。
(4)同轴电缆直流回路电阻 电缆的中心导体的电阻与屏蔽层的电阻之和不超过10毫欧/米(在20℃下测量) 。 物理参数
同轴电缆是由中心导体、绝缘材料层、网状织物构成的屏蔽层以及外部隔离材料层组成．
同轴电缆具有足够的可柔性，能支持254mm(10英寸) 的弯曲半径。中心导体是直径为2.17mm±0.013mm的实芯铜线。绝缘材料必须满足同轴电缆电气参数。屏蔽层是由满足传输阻抗和ECM 规范说明的金属带或薄片组成，屏蔽层的内径为6.15mm, 外径为8.28mm 。外部隔离材料一般选用聚氯乙烯(如PVC) 或类似材料。
测试的主要参数
(1)导体或屏蔽层的开路情况。
(2)导体和屏蔽层之间的短路情况。
(3)导体接地情况。
(4)在各屏蔽接头之间的短路情况。
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频带宽
频带的宽窄代表传输容量的大小。载波的频率越高，可以传输信号的频带宽度就越大。在VHF 频段，载波频率为48．5MHz ～300Mhz 。带宽约250MHz ，只能传输27套电视和几十套调频广播。可见光的频率达100000GHz ，比VHF 频段高出一百多万倍。尽管由于光纤对不同频率的光有不同的损耗，使频带宽度受到影响，但在最低损耗区的频带宽度也可达30000GHz 。目前单个光源的带宽只占了其中很小的一部分(多模光纤的频带约几百兆赫，好的单模光纤可达10GHz 以上) ，采用先进的相干光通信可以在30000GHz 范围内安排2000个光载波，进行波分复用，可以容纳上百万个频道。
损耗低
在同轴电缆组成的系统中，最好的电缆在传输800MHz 信号时，每公里的损耗都在40dB 以上。相比之下，光导纤维的损耗则要小得多，传输1.31um 的光，每公里损耗在0．35dB 以下若传输1.55um 的光，每公里损耗更小，可达0．2dB 以下。这就比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍，使其能传输的距离要远得多。此外，光纤传输损耗还有两个特点，一是在全部有线电视频道内具有相同的损耗，不需要像电缆干线那样必须引入均衡器进行均衡；二是其损耗几乎不随温度而变，不用担心因环境温度变化而造成干线电平的波动。
重量轻
因为光纤非常细，单模光纤芯线直径一般为4um ～10um ，外径也只有125um ，加上防水层、加强筋、护套等，用4～48根光纤组成的光缆直径还不到13mm ，比标准同轴电缆的直径47mm 要小得多，加上光纤是玻璃纤维，比重小，使它具有直径小、重量轻的特点，安装十分方便。
抗干扰能力强
因为光纤的基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场的作用，在其中传输的光信号不受电磁场的影响，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。也正因为如此，在光纤中传输的信号不易被窃听，因而利于保密。
保真度高
因为光纤传输一般不需要中继放大，不会因为放大引入新的非线性失真。只要激光器的线性好，就可高保真地传输电视信号。实际测试表明，好的调幅光纤系统的载波组合三次差拍比C/CTB在70dB 以上，交调指标cM 也在60dB 以上，远高于一般电缆干线系统的非线性失真指标。
工作性能可靠
我们知道，一个系统的可靠性与组成该系统的设备数量有关。设备越多，发生故障的机会越大。因为光纤系统包含的设备数量少(不像电缆系统那样需要几十个放大器) ，可靠性自然也就高，加上光纤设备的寿命都很长，无故障工作时间达50万～75万小时，其中寿命最短的是光发射机中的激光器，最低寿命也在10万小时以上。故一个设计良好、正确安装调试的光纤系统的工作性能是非常可靠的。
成本不断下降
目前，有人提出了新摩尔定律，也叫做光学定律（Optical Law）。该定律指出，光纤传输信息的带宽，每6个月增加1倍，而价格降低1倍。光通信技术的发展，为Internet 宽带技术的发展奠定了非常好的基础。这就为大型有线电视系统采用光纤传输方式扫清了最后一个障碍。由于制作光纤的材料(石英) 来源十分丰富，随着技术的进步，成本还会进一步降低；而电缆所需的铜原料有限，价格会越来越高。显然，今后光纤传输将占绝对优势，成为建立全省、以至全国有线电视网的最主要传输手段。
结构原理
光导纤维是由两层折射率不同的玻璃组成。内层为光内芯，直径在几微米至几十微米，外层的直径0.1～0.2mm 。一般内芯玻璃的折射率比外层玻璃大1%。根据光的折射和全反射原理, 当光线射到内芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时，光线透不过界面，全部反射。
光纤衰减
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造成光纤衰减的主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。
本征
是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。
弯曲
光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗。
挤压
光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。
杂质
光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。
不均匀
光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。
对接
光纤对接时产生的损耗，如：不同轴（单模光纤同轴度要求小于0.8μm ），端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。
人为衰减
在实际的工作中，有时也有必要进行人为的光纤衰减，如用于光通信系统当中的调试光功率性能、调试光纤仪表的定标校正, 光纤信号衰减的光纤衰减器。
无线传输
定义
可以在自由空间利用电磁波发送和接收信号进行通信就是无线传输。地球上的大气层为大部分无线传输提供了物理通道，就是常说的无线传输介质。无线传输所使用的频段很广，人们现在已经利用了好几个波段进行通信。紫外线和更高的波段目前还不能用于通信。
种类
无线通信的方法有无线电波、微波、蓝牙和红外线。
无线电波
无线电波是指在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波。无线电技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技术。
无线电技术的原理在于，导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。 通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的。
微波
微波是指频率为300MHz-300GHz 的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米（不含1米）到1毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。
红外线
红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由德国科学家霍胥尔于1800年发现，又称为红外热辐射, 他将太阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现，位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论：太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线。也可以当作传输之媒界。 太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm 。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm 之间；中红外线，波长为1.50～6.0μm 之间；远红外线，波长为
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第四代蜂窝通信系统（4G ）：广泛普及的4G 包含了若干种宽带无线接入通信系统。4G 的特点可以用MAGIC 描述，即移动多媒体、任何时间任何地点、全球漫游支持、集成无线方案，和定制化个人服务。4G 系统不仅支持升级移动服务，也支持很多既存无线网络。
第五代蜂窝通信系统（5G ）：对于5G 和超4G 无线网络通信，有一系列的设想。一些人认为它将是高密度网络，有着分布式MIMO 以提供小型绿色柔性小区。先进的串扰和移动率管理也伴随着不同传输点和重叠的覆盖区之间的协作而实现。对每个小区的上行链路和下行链路传输，资源的使用也将更加灵活。用户连接支持多种无线接入技术，并且在它们之间切换时真正做到无缝兼容。人们普遍期待的认知无线技术，即智能无线技术，将会在主用户离开时，通过自适应查找并使用未占用的频谱，支持不同的无线技术高效共享同一个频谱。这一动态无线资源管理将基于软件无线电技术实现。
分类
常见的蜂窝移动通信系统按照功能的不同可以分为三类，它们分别是宏蜂窝、微蜂窝以及智能蜂窝，通常这三种蜂窝技术各有特点。
宏蜂窝技术
蜂窝移动通信系统中，在网络运营初期，运营商的主要目标是建设大型的宏蜂窝小区，取得尽可能大的地域覆盖率，宏蜂窝每小区的覆盖半径大多为1 km～25 km，基站天线尽可能做得很高。在实际的宏蜂窝小内，通常存在着两种特殊的微小区域。一是“盲点”，由于电波在传播过程中遇到障碍物而造成的阴影区域，该区域通信质量严重低劣；二是“热点”，由于空间业务负荷的不均匀分布而形成的业务繁忙区域，它支持宏蜂窝中的大部分业务。以上两“点”问题的解决，往往依靠设置直放站、分裂小区等办法。除了经济方面的原因外，从原理上讲，这两种方法也不能无限制地使用，因为扩大了系统覆盖，通信质量要下降；提高了通信质量，往往又要牺牲容量。近年来，随着用户的增加，宏蜂窝小区进行小区分裂，变得越来越小。当小区小到一定程度时，建站成本就会急剧增加，小区半径的缩小也会带来严重的干扰，另一方面，盲区仍然存在，热点地区的高话务量也无法得到很好的吸收，微蜂窝技术就是为了解决以上难题而产生的。
微蜂窝技术
与宏蜂窝技术相比，微蜂窝技术具有覆盖范围小、传输功率低以及安装方便灵活等优点，该小区的覆盖半径为30 m～300 m，基站天线低于屋顶高度，传播主要沿着街道的视线进行，信号在楼顶的泄露小。微蜂窝可以作为宏蜂窝的补充和延伸，微蜂窝的应用主要有两方面：一是提高覆盖率，应用于一些宏蜂窝很难覆盖到的盲点地区，如地铁、地下室；二是提高容量，主要应用在高话务量地区，如繁华的商业街、购物中心、体育场等。微蜂窝在作为提高网络容量的应用时一般与宏蜂窝构成多层网。宏蜂窝进行大面积的覆盖，作为多层网的底层，微蜂窝则小面积连续覆盖叠加在宏蜂窝上，构成多层网的上层，微蜂窝和宏蜂窝在系统配置上是不同的小区，有独立的广播信道。 智能蜂窝技术
智能蜂窝技术是指基站采用具有高分辨阵列信号处理能力的自适应天线系统，智能地监测移动台所处的位置，并以一定的方式将确定的信号功率传递给移动台的蜂窝小区。对于上行链路而言，采用自适应天线阵接收技术，可以极大地降低多址干扰，增加系统容量；对于下行链路而言，则可以将信号的有效区域控制在移动台附近半径为100~200 波长的范围内，使同道干扰大小为减小。智能蜂窝小区既可以是宏蜂窝，也可以是微蜂窝。利用智能蜂窝小区的概念进行组网设计，能够显著地提高系统容量，改善系统性能。
定义及简介
卫星通信：利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波，从而实现两个或多个地球站之间的通信。
人造地球卫星根据对无线电信号放大的有无、转发功能，有有源人造地球卫星和无源人造地球卫星之分。由于无源人造地球卫星反射下来的信号太弱无实用价值，于是人们致力于研究具有放大、变频转发功能的有源人造地球卫星——通信卫星来实现卫星通信。其中绕地球赤道运行的周期与地球自转周期相等的同步卫星具有优越性能，利用同步卫星的通信已成为主要的卫星通信方式。不在地球同步轨道上运行的低轨卫星多在卫星移动通信中应用。
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同步卫星通信是在地球赤道上空约36000km 的太空中围绕地球的圆形轨道上运行的通信卫星，其绕地球运行周期为1恒星日，与地球自转同步，因而与地球之间处于相对精致状态，故称为静止卫星、固定卫星或同步卫星，其运行轨道称为地球同步轨道（GEO ）。
在地面上用微波接力通通信系统进行的通信，因系视距传播，平均每2500km 假设参考电路要经过每跨距约为46km 的54次接力转接。如利用通信卫星进行中继，地面距离长达1万多公里的通信，经通信卫星1跳即可连通（由地至星，再由星至地为1跳，含两次中继），而电波传输的中继距离约为4万公里，见图1。
简史
利用地球同步轨道上的人造地球卫星作为中继站进行地球上通信的设想是1945年英国物理学家A.C. 克拉克（ArtherC.Clarke ）在《无线电世界》杂志上发表“地球外的中继”一文中提出的，并在60年代成为现实。
同步卫星问世以前，曾用各种低轨道卫星进行了科学试验及通信。世界上第一颗人造卫星“卫星1号”由苏联于1957年10月4曰发射成功，并绕地球运行，地球上首次收到从人造卫星发来的电波。
美国于1960年8月把覆有铝膜的直径30m 的气球卫星“回声1号”发射到约1600km 高度的圆轨道上进行通信试验。这是世界上最早的不使用放大器的所谓无源中继试验。
美国于1962年I2月13日发射了低轨道卫星“中继1号" 。1963年11月23日该星首次实现了横跨太平洋的日美间的电视转播。此时恰逢美国总统J.F. 肯尼迪被刺，此消息经卫星传至日本在电视新闻上播出，卫星的远距离实时传输给人们留下深刻印象，使人造卫星在通信中的地位大为提高。
世界上第一颗同步通信卫星是1963年7月美国宇航局发射的“同步2号”卫星，它与赤道平面有30°的倾角，相对于地面作8字形移动，因而尚不能叫静止卫星，在大西洋上首次用于通信业务。1964年8月发射的“同步3号”卫星，定点于太平洋赤道上空国际日期变更线附近，为世界上第一颗静止卫星。1964年10月经该星转播了（东京）奥林匹克运动会的实况。至此，卫星通信尚处于试验阶段。1965年4月6日发射了最初的半试验、半实用的静止卫星“晨鸟”，用于欧美间的商用卫星通信，从此卫星通信进入了实用阶段。
覆盖范围
静止地球轨道（GEO ）卫星
全球覆盖的固定卫星通信业务静止地球轨道(GEO）卫星，轨道高度大约为36 000km，成圆形轨道，只要三颗相隔120°的均匀分布卫星，就可以覆盖全球。国际卫星通信组织的Intelsat I-IX代卫星。是全球覆盖的最好例子，已发展到第九代。
卫星在空中起中继站的作用，即把地球站发上来的电磁波放大后再反送回另一地球站。地球站则是卫星系统形成的链路。由于静止卫星在赤道上空36000千米，它绕地球一周时间恰好与地球自转一周（23小时56分4秒）一致，从地面看上去如同静止不动一样。三颗相距120度的卫星就能覆盖整个赤道圆周。故卫星通信易于实现越洋和洲际通信。最适合卫星通信的频率是1一10GHz 频段，即微波频段、为了满足越来越多的需求，已开始研究应用新的频段，如12GHz,14GHz,20GHz 及30GHz 。
移动卫星通信
全球覆盖的移动卫星通信海事卫星通信系统Inmarsat 是全球覆盖的移动卫星通信，工作的为第三代海事通信卫星，它们分布在大西洋东区和西区、印度洋区和太平洋区，第四代Inmarsat 一4卫星，已于2005年3月发射了第一颗卫星，另一颗卫星亦准备发射，它们分别定点在64。E 和53。W ，具有一个全球波束，l9个宽点波束，228个窄点波束，采用数字信号处理器。有信道选择和波束成形功能。
全球覆盖的低轨道移动通信卫星有“铱星”(Iridium）和全球星(Globalstar），“铱星”系统有66颗星，分成6个轨道，每个轨道有11颗卫星，轨道高度为765km ，卫星之间、卫星与网关和系统控制中心之间的链路采用ka 波段，卫星与用户间链路采用L 波段。2005年6月底铱星用户达12．7万户，在卡特里娜飓风灾害时”铱星”业务流量增加30倍，卫星电话通信量增加5倍。
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全球星（Globalstar ）有48颗卫星组成，分布在8个圆形倾斜轨道平面内，轨道高度为1 389km，倾角为52度。用户数逐年稳定增长，成本下降，2005年比2004年话音用户增长。
卫星通信系统的组成
卫星通信系统包括通信和保障通信的全部设备。一般由空间分系统、通信地球站、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分系统等四部分组成，如图
1．跟踪遥测及指令分系统
跟踪遥测及指令分系统负责对卫星进行跟踪测量，控制其准确进入静止轨道上的指定位置。待卫星正常运行后，要定期对卫星进行轨道位置修正和姿态保持。
2．监控管理分系统
监控管理分系统负责对定点的卫星在业务开通前、后进行通信性能的检测和控制，例如卫星转发器功率、卫星天线增益以及各地球站发射的功率、射频频率和带宽等基本通信参数进行监控，以保证正常通信。
3．空间分系统(通信卫星)
通信卫星主要包括通信系统、遥测指令装置、控制系统和电源装置(包括太阳能电池和蓄电池) 等几个部分。 通信系统是通信卫星上的主体，它主要包括一个或多个转发器，每个转发器能同时接收和转发多个地球站的信号，从而起到中继站的作用。
4．通信地球站
通信地球站是微波无线电收、发信站，用户通过它接入卫星线路，进行通信。
特点
卫星通信与其他通信方式相比较，有以下几个方面的特点：
① 通信距离远，且费用与通信距离无关。从图16.2中可见，利用静止卫星，最大的通信距离达18100km 左右。而且建站费用和运行费用不因通信站之间的距离远近、两通信站之间地面上的自然条件恶劣程度而变化。这在远距离通信上，比微波接力、电缆、光缆、短波通信有明显的优势。
② 广播方式工作，可以进行多址通信。通常，其他类型的通信手段只能实现点对点通信，而卫星是以广播方式进行工作的，在卫星天线波束覆盖的整个区域内的任何一点都可以设置地球站，这些地球站可共用一颗通信卫星来实现双边或多边通信，即进行多址通信。另外，一颗在轨卫星，相当于在一定区域内铺设了可以到达任何一点的无数条无形电路，它为通信网络的组成，提供了高效率和灵活性。
③ 通信容量大，适用多种业务传输。卫星通信使用微波频段，可以使用的频带很宽。一般C 和Ku 频段的卫星带宽可达500～800MHz ，而Ka 频段可达几个GHz 。
④ 可以自发自收进行监测。一般，发信端地球站同样可以接收到自己发出的信号，从而可以监视本站所发消息是否正确，以及传输质量的优劣。
⑤ 无缝覆盖能力。利用卫星移动通信，可以不受地理环境、气候条件和时间的限制，建立覆盖全球性的海、陆、空一体化通信系统。
⑥ 广域复杂网络拓扑构成能力。卫星通信的高功率密度与灵活的多点波束能力加上星上交换处理技术，可按优良的价格性能比提供宽广地域范围的点对点与多点对多点的复杂的网络拓扑构成能力。
⑦ 安全可靠性。事实证明，在面对抗震救灾或国际海底/光缆的故障时，卫星通信是一种无可比拟的重要通信手段。即使将来有较完善的自愈备份或路由迂回的陆地光缆及海底光缆网络，明智的网络规划者与设计师还是能够理解卫星通信作为传输介质应急备份与信息高速公路混合网基本环节的重要性与必要性。
卫星通信的优点
卫星通信的主要优点概述如下：
1、通信距离远：在卫星波束覆盖区域内，通信距离最远为13000公里；
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2、不受通信两点间任何复杂地理条件的限制；
3、不受通信两点间任何自然灾害和人为事件的影响；
4、通信质量高，系统可靠性高，常用于海缆修复期的支撑系统；
5、通信距离越远，相对成本越低；
6、可在大面积范围内实现电视节目、广播节目和新闻的传输和数据交互；
7、机动性大，可实现卫星移动通信和应急通信；
8、信号配置灵活，可在两点间提供几百、几千甚至上万条话路和中高速的数据通道
9、易于实现多地址传输；
10、易于实现多种业务功能。
卫星通信的缺点
讲了卫星通信的这么多优点，卫星通信也有不少缺点呢!
1、传输时延大：500毫秒~800毫秒的时延；
2、高纬度地区难以实现卫星通信；
3、为了避免各卫星通信系统之间的相互干扰，同步轨道的星位是有一点限度的，不能无限制地增加卫星数量；
4、太空中的日凌现象和星食现象会中断和影响卫星通信；
5、卫星发射的成功率为80%，卫星的寿命为几年到十几年；发展卫星通信需要长远规划和承担发射失败的风险。 同步卫星通信的特点
主要优点是：①通信距离远，在卫星波束覆盖区内一跳的通信距离最远约13×103km（用全球波束，地球站对卫星的仰角在5°以上）；②不受通信两点间任何复杂地理条件的限制；③不受通信两点间的任何自然灾害和人为亊件的影响；④只经过卫星一跳即可到达对方，因而通信质量高，系统可靠性高，常作为海缆修复期的支撑系统；⑤通信距离越远，成本越低；⑥可在大面积范围内实现电视节目、广播节目和新闻的传输，以及直达用户办公楼的交互数据传输甚至话音传输，因而适用于广播型和用户型业务；⑦机动性大，可实现卫星移动通信和应急通信；⑧灵活性大，可在两点间提供几百、几千甚至上万条话路，提供几十兆比（Mbit/s）甚至120Mbit/s的中高速数据通道，也可提供至少一条话路或1.2kbit/s、2-4kbit/s的数据通道；⑨易于实现多址传输；⑩有传输多种业务的功能。
主要缺点是：①传输时延大。卫星地球站通过赤道上空约36000km 的通信卫星的转发进行通信，视地球站纬度高低，其一跳的单程空间距离为72000～80000km 。以300000km/s的速度传播的电波，要经过240ms ～260ms 的空间传输延时才能到达对方地球站，加上终端设备对数字信号的处理时间等，延时还要增加。根据国际电报电话咨询委员会建议（Rec.114），单程传输不要超过400ms 。对通话来说，发话方听到对方立即的回话，也要经过500ms ～800ms ，这是可以被通话用户接受和习惯的。但由通话双方的二/四线混合线圈不平衡而造成的泄漏，将出现不可忍受的回音，因而必须无例外地加装回音消除器。②在南纬75。以上和北纬75°以上的高纬度地区，由于同步卫星的仰角低于5°，难以实现卫星通信，一般来说，纬度在70°以下的地面、80°以下的飞机，均可经同步卫星建立通信。③同步轨道的位置有限，不能无限度地增加卫星数量和减小星间间隔。④每年有不可避免的日凌中断和须采取措施度过的星食发生。⑤需对卫星部署有长远规划。卫星寿命一般为几年至十几年，而卫星的设计和生产周期长，需及早安排后继卫星，但卫星发射成功率平均为80%左右，故要承担一定的风险。
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