PLC常用的通信介質

通信介質就是在通信系統中位于發送端與接收端之間的物理通路。通信介質一般可分為導向性和非導向性介質兩種。導向性介質有雙絞線、同軸電纜和光纖等，這種介質將引導信號的傳播方向；非導向性介質一般通過空氣傳播信號，它不為信號引導傳播方向，如短波、微波和紅外線通信等。

以下僅簡單介紹幾種常用的導向性通信介質。

1．雙絞線

雙絞線是一種廉價而又廣為使用的通信介質，它由兩根彼此絕緣的導線按照一定規則以螺旋狀絞合在一起的，如圖7-2所示。這種結構能在一定程度上減弱來自外部的電磁干擾及相鄰雙絞線引起的串音干擾。但在傳輸距離、帶寬和數據傳輸速率等方面雙絞線仍有其一定的局限性。

圖7-2 雙絞線示意圖

雙絞線常用于建筑物內局域網數字信號傳輸。這種局域網所能實現的帶寬取決于所用導線的質量、長度及傳輸技術。只要選擇、安裝得當，在有限距離內數據傳輸率達到10Mbps。當距離很短且采用特殊的電子傳輸技術時，傳輸率可達100Mbps。

在實際應用中，通常將許多對雙絞線捆扎在一起，用起保護作用的塑料外皮將其包裹起來制成電纜。采用上述方法制成的電纜就是非屏蔽雙絞線電纜，如圖7-3所示。為了便于識別導線和導線間的配對關系，雙絞線電纜中每根導線使用不同顏色的絕緣層。為了減少雙絞線間的相互串擾，電纜中相鄰雙絞線一般采用不同的絞合長度。非屏蔽雙絞線電纜價格便宜、直徑小節省空間、使用方便靈活、易于安裝，是目前最常用的通信介質。

圖7-3 雙絞線電纜

美國電器工業協會（EIA）規定了六種質量級別的雙絞線電纜，其中1類線檔次最低，只適于傳輸語音；6類線檔次最高，傳輸頻率可達到250MHz。網絡綜合布線一般使用3、4、5類線。3類線傳輸頻率為16MHz，數據傳輸率可達10Mbps；4類線傳輸頻率為20 MHz，數據傳輸率可達16Mbps；5類線傳輸頻率為l00MHz，數據傳輸可達100Mbps。

非屏蔽雙絞線易受干擾，缺乏安全性。因此，往往采用金屬包皮或金屬網包裹以進行屏蔽，這種雙絞線就是屏蔽雙絞線。屏蔽雙絞線抗干擾能力強，有較高的傳輸速率，100m內可達到155Mbps。但其價格相對較貴，需要配置相應的連接器，使用時不是很方便。

2．同軸電纜

如圖7-4所示，同軸電纜由內、外層兩層導體組成。內層導體是由一層絕緣體包裹的單股實心線或絞合線（通常是銅制的），位于外層導體的中軸上；外層導體是由絕緣層包裹的金屬包皮或金屬網。同軸電纜的最外層是能夠起保護作用的塑料外皮。同軸電纜的外層導體不僅能夠充當導體的一部分，而且還起到屏蔽作用。這種屏蔽一方面能防止外部環境造成的干擾，另一方面能阻止內層導體的輻射能量干擾其它導線。

與雙絞線相比，同軸電線抗干擾能力強，能夠應用于頻率更高、數據傳輸速率更快的情況。對其性能造成影響的主要因素來自衰損和熱噪聲，采用頻分復用技術時還會受到交調噪聲的影響。雖然目前同軸電纜大量被光纖取代，但它仍廣泛應用于有線電視和某些局域網中。

圖7-4 同軸電纜

目前得到廣泛應用的同軸電纜主要有50Ω電纜和75Ω電纜這兩類。50Ω電纜用于基帶數字信號傳輸，又稱基帶同軸電纜。電纜中只有一個信道，數據信號采用曼徹斯特編碼方式，數據傳輸速率可達10Mbps，這種電纜主要用于局域以太網。75Ω電纜是CATV系統使用的標準，它既可用于傳輸寬帶模擬信號，也可用于傳輸數字信號。對于模擬信號而言，其工作頻率可達400MHZ。若在這種電纜上使用頻分復用技術，則可以使其同時具有大量的信道，每個信道都能傳輸模擬信號。

3．光纖

光纖是一種傳輸光信號的傳輸媒介。光纖的結構如圖7-5所示，處于光纖最內層的纖芯是一種橫截面積很小、質地脆、易斷裂的光導纖維，制造這種纖維的材料可以是玻璃也可以是塑料。纖芯的外層裹有一個包層，它由折射率比纖芯小的材料制成。正是由于在纖芯與包層之間存在著折射率的差異，光信號才得以通過全反射在纖芯中不斷向前傳播。在光纖的最外層則是起保護作用的外套。通常都是將多根光纖扎成束并裹以保護層制成多芯光纜。

圖7-5 光纖的結構

從不同的角度考慮，光纖有多種分類方式。根據制作材料的不同，光纖可分為石英光纖、塑料光纖、玻璃光纖等；根據傳輸模式不同，光纖可分為多模光纖和單模光纖；根據纖芯折射率的分布不同，光纖可以分為突變型光纖和漸變型光纖；根據工作波長的不同，光纖可分為短波長光纖、長波長光纖和超長波長光纖。

單模光纖的帶寬最寬，多模漸變光纖次之，多模突變光纖的帶寬最窄；單模光纖適于大容量遠距離通信，多模漸變光纖適于中等容量中等距離的通信，而多模突變光纖只適于小容量的短距離通信。

在實際光纖傳輸系統中，還應配置與光纖配套的光源發生器件和光檢測器件。目前最常見的光源發生器件是發光二極管（LED）和注入激光二極管（ILD）。光檢測器件是在接收端能夠將光信號轉化成電信號的器件，目前使用的光檢測器件有光電二極管（PIN）和雪崩光電二極管（APD），光電二極管的價格較便宜，然而雪崩光電二極管卻具有較高的靈敏度。

與一般的導向性通信介質相比，光纖具有很多優點：

1）光纖支持很寬的帶寬，其范圍大約在 10¹⁴～10¹⁵ HZ之間，這個范圍覆蓋了紅外線和可見光的頻譜。

2）具有很快的傳輸速率，當前限制其所能實現的傳輸速率的因素來自信號生成技術。

3）光纖抗電磁干擾能力強，由于光纖中傳輸的是不受外界電磁干擾的光束，而光束本身又不向外輻射，因此它適用于長距離的信息傳輸及安全性要求較高的場合。

4）光纖衰減較小，中繼器的間距較大。采用光纖傳輸信號時，在較長距離內可以不設置信號放大設備，從而減少了整個系統中繼器的數目。

當然光纖也存在一些缺點，如系統成本較高、不易安裝與維護、質地脆易斷裂等。