工业和信息化部“十二五”规划教材《计算机网络教程》
传输媒体
人民邮电出版社
A Textbook on Computer Networks
陆军工程大学 谢钧 谢希仁 袁恩
2 传输媒体物理层下面的传输媒体
传输媒体也称为传输介质或传输媒介，它就是数据传输系统中在发送器
和接收器之间的物理通路。
传输媒体可分为两大类，即导引型传输媒体和非导引型传输媒体。
在导引型传输媒体中，电磁波被导引沿着固体媒体（铜线或光纤）传播。
非导引型传输媒体就是指自由空间。在非导引型传输媒体中，电磁波的
传输常称为无线传输。
课件制作人：谢钧 谢希仁
3 传输媒体电信领域使用的电磁波的频谱
课件制作人：谢钧 谢希仁
无线电 微波 红外线
可见光 紫外线
X射线 射线
双绞线
同轴电缆
卫星
地面微波
调幅
无线电
调频
无线电
海事
无线电
光纤
电视
(Hz)f
(Hz)f
LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF波段
104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016
100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024
移动
无线电
电信领域使用的电磁波的频谱
4 传输媒体
双绞线（Twisted Pair）
1. 导引型传输媒体
最常用的传输媒体。模拟传输和数字传输都可以使用
双绞线，其通信距离一般为几到十几公里。
绞合可减小对相邻导线的电磁干扰。
通常多根双绞线再绞合成双绞线电缆
– 屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair)
– 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair)
对于 STP，根据是对整个双绞线电缆进行屏蔽，
还是对每一对双绞线进行屏蔽，以及是用铝箔屏
蔽层还是铜编织层，又可分为多种类型。
UTP
STP
5 传输媒体双绞线标准
课件制作人：谢钧 谢希仁
类别 带宽 线缆特点 典型应用
5 100 MHz 与 4 类相比增加了绞合度 100 Mbit/s，距离 100 m
5E (超5类) 125 MHz 与 5 类相比衰减更小 1 Gbit/s ，距离 100 m
6 250 MHz 与 5 类相比改善了串扰等性能 10 Gbit/s ，距离35 ~ 55 m
6A (超6类) 500 MHz 改善了串扰，可使用STP 10 Gbit/s ，距离 100 m
7 600 MHz 仅使用屏蔽双绞线 10 Gbit/s 以上，距离 100 m
8 2000 MHz 仅使用屏蔽双绞线
25 Gbit/s 或 40 Gbit/s，距离 30
m
1991 年，美国电子工业协会 EIA 和电信行业协会联合发布了一个用于室内传送数据的无
屏蔽双绞线和屏蔽双绞线的标准 EIA/TIA-568 ，并且每隔数年就会更新一次标准。
局域网常用双绞线电缆类别
6 传输媒体
同轴电缆
1. 导引型传输媒体
同轴电缆由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合
线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层（也可以是
单股的）及保护塑料外层所组成
有比双绞线高得多的带宽和更好的抗干扰特性，可以
达到1 GHz的带宽。
过去，同轴电缆曾广泛用于电话系统的长途线路和局
域网中。
目前同轴电缆主要用在有线电视网的居民小区中。
外导体屏蔽层 绝缘层绝缘保护套层
内导体
有线电视电缆
7 传输媒体
光纤
1. 导引型传输媒体
光纤是光纤通信的传输媒体。光纤通信就是利用光导
纤维（简称为光纤）传递光脉冲来进行通信。
由于可见光的频率非常高，约为 105 GHz 的量级，
因此一个光纤通信系统的传输带宽远远大于目前其他
各种传输媒体的带宽。
光纤非常细，连包层一起的直径也不到 mm。因
此必须将光纤做成很结实的光缆。一根光缆少则只有
一根光纤，多则可包括数十至数百根光纤，再加上加
强芯和填充物就可以大大提高其机械强度。
8 传输媒体光线在光纤中的折射
课件制作人：谢钧 谢希仁
折射角
入射角
包层
（低折射率的媒体）
包层
（低折射率的媒体）
纤芯
（高折射率的媒体）
包层
纤芯
高折射率
(纤芯)
低折射率
(包层)
光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射
光纤的工作原理
9 传输媒体多模光纤与单模光纤
课件制作人：谢钧 谢希仁
输入脉冲 输出脉冲
输入脉冲 输出脉冲
多模光纤
单模光纤
单模光纤制造成本较高，光源要使用昂贵的半导体激光器，而不能使用较便宜的发光二极管。
单模光纤的衰耗较小，在 Gbit/s或 10 Gbit/s的高速率下可传输数十公里而不必采用中继器。
10 传输媒体光纤的优点
通信容量非常大
传输损耗小，在远距离传输时更加经济。
抗雷电和电磁干扰性能好。这在有大电流脉冲干扰的环境下尤为重要。
无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据。
体积小，重量轻。例如，1 km长的1000对双绞线电缆约重8000 kg，而同
样长度但容量大得多的一对两芯光缆仅重100 kg。
课件制作人：谢钧 谢希仁
11 传输媒体2. 非导引型传输媒体
使用导引型传输媒体，当通信距离很远时，敷设缆线既昂贵又费时。
无线传输使用非导引型传输媒体，无需敷设缆线，简单便捷，但容易被
干扰，保密性差。
无线传输可使用的频段很广，例如短波、超短波、微波、红外线、可见
光等等。
不同频段电磁波进行无线通信时穿越障碍物、传输距离和传输带宽的能
力有所不同。
课件制作人：谢钧 谢希仁
12 传输媒体(1) 微波
微波是无线数据通信最主要使用的频段，其频率范围为300 MHz ~ 300
GHz（波长1 mm~ 1 m），但目前使用最多的在2 ~ 40 GHz的频率范围。
微波波段频率很高，其频率范围也很宽，因此其通信信道的容量很大。
微波在空间主要是直线传播。
远距离微波通信主要有两种主要的方式，即地面微波接力通信和卫星通信。
课件制作人：谢钧 谢希仁
13 传输媒体地面微波接力通信
课件制作人：谢钧 谢希仁
直视路线
微波中继站
地球
微波在空间直线传播，在地面上的传播距离受到限制，一般只有50 km左右。
为实现远距离通信必须在通信终端之间建立若干个中继站。中继站把前一
站送来的信号经过放大后再发送到下一站，故称为“接力”。
相邻中继站之间必须直视，不能有障碍物。微波的传播会受恶劣气候影响。
14 传输媒体卫星通信
课件制作人：谢钧 谢希仁
卫星通信利用人造地球卫星作为中继站，
转发或反射无线电波，在两个或多个地球
站之间进行的通信。
使用同步地球卫星时，只要在地球赤道上
空的同步轨道上，等距离地放置3颗相隔
120°的卫星，就能基本实现全球通信。
最大特点是通信距离远，通信费用与通信
距离无关，传播时延大。
15 传输媒体卫星通信
课件制作人：谢钧 谢希仁
低轨卫星相对于地球不是静止的，为了提
供对一个区域的连续覆盖，低轨道卫星通
信系统需要在轨道上放置多颗卫星。
低轨道卫星离地球很近，轻便的手持通信
设备都能够利用卫星进行通信。
美国SpaceX“星链”（Starlink）计划。
中国航天科技集团公司的“鸿雁全球卫星
星座通信系统”。
手持卫星
通信终端
16 传输媒体无线局域网使用的 ISM 频段
课件制作人：谢钧 谢希仁
无线局域网和蜂窝网主要使用的也是微波频段。
无线蜂窝网使用的频段，通常必须得到有关无线电频谱管理机构的许可证。
无线局域网使用无需许可证的ISM频段。ISM是Industrial, Scientific, and
Medical（工业、科学与医药）的缩写，即所谓的 “工、科、医频段”。
26 125
带宽 MHz MHz MHz
频率 902 928
MHz MHz GHz GHz GHz GHz
17 传输媒体(2) 其他无线电波
无线电波通常指频率低于300 GHz的电磁波，除了微波外，主要还包括频率比微
波更低的长波（LF）、 中波（MF）、短波（HF）和超短波（VHF）。
长波和中波有较强的绕射能力，主要沿着地球表面传播，并且不容易被建筑物遮
挡，但通信带宽太低，用于特殊通信场景。
短波主要靠电离层反射进行通信。短波信道频带窄，传输速率不高，通信质量较
差。由于通信距离远，电台机动性高，在军事通信领域中具有重要的应用价值。
超短波主要依靠空间直射波传播（只有有限的绕射能力）。超短波电台与短波电
台相比，具有通信频带宽大、信号稳定等优点，是军队近距离无线电通信的主要
装备。
课件制作人：谢钧 谢希仁
18 传输媒体(3) 红外线与可见光
红外线与可见光由于不能绕过或穿透障碍物，利用直线传播进行通信。具有不受
电磁干扰、传输带宽高的特点，无需向频谱管理机构申请。
红外线通信广泛应用于家电遥控器、手机、笔记本电脑等短距离通信领域。
可见光通信已开始在新一代无线局域网、第五代蜂窝移动通信（5G）以及物联网
中得到应用。
大气激光通信具有通信容量大、保密性强的优点，限于视距，易受天气影响。
空间激光通信，传输损耗小，传输距离远，通信质量高，用于卫星间通信。
课件制作人：谢钧 谢希仁
19 传输媒体
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