光纤传输与无线传输的比较

光纤传输与无线传输的比较

【摘要】对信号的研究，就是平衡信号的有效性与可靠性这两对矛盾，以使得信源与信道相配合，使二者达到最佳匹配状态。当给出的信号以确定后，则对传输介质的选择就是能否恰当传输信号的关键问题。通过对传输介质是否有实体分类，我们得到两类传输媒体：有线传输与无线传输。按照各自的优缺点合适选择介质，就可以大大增大效率。

【关键字】传输介质有线传输光纤无线传输

按照传统通信系统模型来看，它的基本框架是：信源-发送器-传输系统-接收器-信宿。传输系统（信道），也就是我们所说的传输媒体所构成的系统模型。由于信号在信道中的传输是单向性的，而且会受到噪声的影响与干扰，所以，恰当选择传输媒体，对提高信号传输的性能，即可靠性和有效性，有着极其重要的意义。

通信质量取决于信号的特性和传输媒体的性质，关键就是能否匹配好信号频谱特性和信道传输特性。传输媒体从狭义上来说，指的是发送器与接收器之间的传输系统，它针对的是信号；从广义上来说，指的是信源和信宿之间的系统，它针对的是信息。我们将传输媒体分为导向和非导向两种，二者的区别分别为受制于媒体自身特性和受制于信号本身。导向与非导向也就是我们常说的有线通信和无线通信。

有线通信分为双绞线、同轴电缆、架空明线和光纤四类。光导纤维，也就是光纤，是一种能够传导光信号的极细(50μm～100μm)而柔软的介质。光纤的横截面为圆形，从外到内由三部分组成：外壳、包层、纤芯。三者的光学性能不同：纤芯常由二氧化硅构成，为光通路；。包层由多层反射玻璃纤维构成，目的是将光线反射到纤芯上。从传输点模数来分，光纤可以分为单模和多模两种传输方式，单模提供单条光通路；多模光纤，即发散为多路光波，每一路光波走一条通路。单模光纤因为衰减小而具有更大的容量，但是它的生产要比多模光纤昂贵。光纤在任何时间都只能单向传输，因此，要实行双向通信，它必须成对出现，一个用于输入，一个用于输出，光纤两端接到光学接口上。

光纤有四大显著优点。一、带宽大，容量大。现在，光纤已基本实现工程实用化，不仅能满足电话、数据、文字、图像等综合业务信息的传输需求，而且也适应将来信息化社会的发展。比起其它有线传输方式来说，光纤是目前性能最良好的传输介质，通过频分，时分和波分复用，它将会越来越多的应用在日常生活中。二、损耗小，中继距离长。光纤传输损耗不会随频率和温度改变而改变，所以光纤的安装不需要严格的稳定；而其中继距离长的性能，就可使其应用于海底光缆通信和国防长途通信，这对解决海底通信有着重要的意义。三、抗干扰性好。光纤是绝缘材料，只能导光而不能导电，所以光纤不受电磁干扰，因此，其既可以防止电磁波辐射而受到窃听，又可以防止外部干扰信号的影响，这对提高现代通信的安全性和保密性有极重要的作用。四、体积小，质量轻。由于光纤可进行复用，容量又大，只需要极小极细的光纤就可以传输大量信号，也就降低了运输和搭建等成本。

与有线通信相对的就是无限通信，包括无线电波通信，红外通信和微波通信三种。由于它们都是沿直线传播的，都需要在发送方面和接受方面有一条视线通路，所以也称它们为视线媒体。无线电波具有全向性，频率较小；红外线频率最小，常用于与温度有关的事物的探测；微波的频率介于二者间，其具有定向性，主要利用的是它会穿透电离层而进入宇宙空间的特性。现在微波应用最广，主要分为两种类型，即地面微波接力通信和卫星通信。由于微波在空间中是以直线传播的，而地球表面是曲面，所以其在地面的传播距离受到限制。为了增加传输距离，就增大天线塔的高度，塔越高，传输距离越远。地面微波通信有以下主要特点：频率高，带宽大，传输距离远，抗干扰能力强，可靠性高。但正由于其频率高的特性，所以在相邻站点间不能有障碍物，而且容易受到天气的影响而造成失真。卫星通信和地面微

波通信的原理类似，其实质是利用位于36000km高空的人造同步地球卫星作为中继的一种微波接力通信。采用三个适当配置的卫星，就可以覆盖全球除两级音区以外的所有地方。卫星通信最大的优点就是通信为面覆盖式的，同步卫星发射的电磁波能辐射到地球的三分之一的区域，因而便于实现多址和移动通信，也便于组成通信网。因此，其广泛应用于传输多路长距离电话、电报、电视等业务，我们在不同的地域，也可以欣赏到其他地区的现场直播。然而，它也有它的缺点，那就是它的延时太大。无论地面上两站的距离有多远，从发射器通过卫星转载到接收器的延时有270us，这相对于其他无线通信要长得多，也正因为如此，卫星通信的保密性也较差。

通过对有线通信的代表-光纤与无线通信的代表-微波的对比，我们可以看出二者各有自己的优缺点。光纤受制于媒体自身的特性，它要求信号与信道的匹配，是路的概念；而无线通信它凭借的是信号自身的特性，是一种场的概念。这是它们的外观上最基本的差别。随着经济的高速发展，对传输介质的研究也越来越深刻。光纤可以高速、准确的传输信号，而且质量轻、易搭建、造价低，但是正是由于它的这些优点，它也有很大的缺点，那就是不一定能满足构建要求。例如当通信线路要通过某些建筑物、山体、施工挖掘、电缆铺设等工程时，只能绕行，这样既费时又费力，所以，光纤需要自由空间来施展自己的才能。而无线通信就掩盖了这个缺点，它通过选择不同的波来作为载体，可以通过不同的障碍物而自由传输。可是，卫星通信也有很大的缺点。它不是靠实在的介质来传输信号，这样就会有可能产生误差。例如在微波通信中，有时一个天线发射出的信号也会分成几条略有差异的路径到达天线，因而造成失真；在传输过程中，也会相对有线传输受到更大的天气等环境因素的干扰。

俗话说得好，有得必有失，得到某样东西必须以牺牲其他东西为代价，没有最好的，只有最恰当的。我们在选择不同的方式来传输信号时，需要考虑的是我们最需要的是什么，能不能牺牲其他的什么优势。例如，当要建设一栋办公楼时，我们就要选择网络的覆盖方式，是选择铺设高速、轻巧的光纤，还是选择无线网络覆盖：如果我们是定点办公的话，那么我们当然是选择光纤，因为它传输速率极高，稳定；如果需要移动办公的话，那就选择无线通信，这样可以随时随地上网不用受到地点限制，可是这样的话网络就不太稳定。如果选择海底与陆地间通信方式，我们一般选择光纤，虽然这样铺设会需要大量材料，信号会有极大时间的延迟，需要大量人力、物力，可是若选择无线通信的话，由于海水阻力极大，信号会有很大的衰减，导致传输距离极短……这样的选择例子很多，和“因地制宜”是同一个含义。按照目前对传输介质的研究水平来看，光纤不论是在民用或是军事上都有极大的应用前景，北京交通大学的简水生院士花费了一生的精力，潜心钻研光纤发展，现代的光纤已经应用在了生活的方方面面。随着时间的推移，各种传输媒体都将会朝着一个方向前进：带宽大，传输容量大，传输速度快，传输距离远，抗干扰性强，保密性能好，投资少，经济效益高。我相信，在不远的未来，我们国家传输媒体的研究与应用将会上到一个新的台阶，一定会“更高，更快，更强”。

【参考文献】

1.王博、莫尧萍。《各种传输媒体的特性及其应用比较》。

2.