传输介质是通信网络中发送方和接收方之间进行数据传输的物理通路。
一、引导性传输介质：
——磁介质：
磁介质传输方法：
- 将数据写到磁带或其他可擦写介质上
- 用物理的方法将磁带或磁盘运送到目标机器
- 将数据从磁带或磁盘里读出来
这样传输的带宽是多少？成本是多少？
- 一个60*60*60厘米的盒子可以装下1000个磁带；按Ultrium标准每个磁带容量800GB；通过顺丰快递一天内能将它运送到任何一个地方。
- 带宽为：800TB/24*60*60s=70Gbps
缺陷：尽管磁带具有优良的带宽特性，但其延迟特性却很差。传输时间以分钟或小时来计，而不是以毫秒来计，而这恰是许多在线应用所需要的。
适用场景：虽然用磁介质传递比特的方法不像接下来要讲的通信卫星等那么复杂，但它却更加有效，尤其适合于那些高带宽或者单个比特传输成本是关键因素的应用系统。
——双绞线：
特征描述：
- 双绞线（twisted pair）：一个最老但至今最常用的传输介质。
- 为什么双绞？——降低电线的辐射；对外部噪声有更好免疫力。
- 双绞线最常见的应用是电话系统。
- 双绞线可以延伸几千米而不需要放大，但如果距离很远，就必须要是用中继器。
- 双绞线所获得的带宽取决于导线的厚度（即直径）以及传输距离的远近。
- 既可以传输模拟信号，也可以传输数字信号。
- 许多情况下，双绞线传输几千米的距离可以达到几Mbps的带宽。
- 由于双绞线具有足够的传输性能以及相对较低的成本，所以它的应用广泛。
分类（按照双绞线的绞合度分类）：
一类线、二类线、三类线、四类线、五类线、超五类线、六类线、超六类或6A、七类线
到6类为止，都是非屏蔽双绞线，第7类双绞线在每对双绞线外面加了一个屏蔽层。
——同轴电缆：
特征描述：
- 它比双绞线有更好的屏蔽特性和更大的带宽。
- 广泛使用的电缆有两种（50Ω电缆被用于数字传输；75Ω电缆一般用于模拟传输（有线电视传输））
- 同轴电缆的结构和屏蔽性使得它既有很高的带宽，又拥有很好的抗躁性。
- 带宽取决于电缆的质量和长度。
- 现代电缆能达到几个GHz的带宽。
——光纤：
理论上限：光纤技术的可达带宽超过50000Gbps（50Tbps）
实际带宽：当前实际带宽只能达到100Gbps。
why？之所以无法获得更好的带宽，在于我们无法把电气和光学信号之间的转换进行得更快，为了建设高容量的链路，可在单条光纤并发地使用多个信道来传送信号。
光线在光纤中的折射：
运用场景：光纤主要用于网络骨干的长途传输、高速局域网，以及高速Internet接入。
光纤传输系统构成：光源、传输介质和探测器
- 一个光脉冲表示比特1，没有光脉冲表示0。
- 传输介质是超薄玻璃纤维。
- 光探测器探测到光时产生一个电脉冲。
- 这种传输系统会漏光，但是当入射角度大于等于临界值的光被限定在光纤内部，它可以传播好几千米而没有损失。
二、非引导性传输介质：
——无线电波：
技术原理：
- 当电子运动时会产生电磁波，电磁波可在空中传播（即使在真空中）。
- 1865年，英国物理学家马克斯韦尔预言了这种波的存在，1887年德国物理学家赫兹观测到。
- 电磁波每秒震动的次数称为它的频率（frequency），用f表示，单位：赫兹。
- 两个相邻的波峰之间的距离称为波长（wavelength），用λ表示。
- 当一个大小适中的天线被连接到一个合适的电路上时，电磁波就可以被有效地广播出去，在一定距离内的接收者能收到该电磁波。——这就是所有无线通信的原理。
- 在真空中，所有的电磁波都用同样的速度传播，跟频率无关，这个速度称为光速，用c表示，近似等于3*108m/s。
- λ, f和c之间的关系： λf=c。
技术特性：
- 无线电频率（RF，Radio Frequency）的波形很容易产生，它可以传输很长距离，并且很容易穿透建筑物，全方向传播，发射设备和接收设备不需要在物理上小心地对齐。
- 在自由空间中，距离每增加一倍信号下降6分贝，这意味着无线电波可以传播很长距离。
- 但用户之间的干扰是个问题。
——微波：
技术特点：
- 在100MHz以上的频段，电磁波几乎按直线传播，因此它们可以被聚集成窄窄的一束，通过抛物线形状的天线，就可以把能量集中于一小束，从而获得较高的信噪比，但要发射端和接收端的天线必须精准地对齐。
- 对于高度为100米的微波塔，两个中继器之间的距离可以为80千米。
- 微波不能很好地穿透建筑物。并且存在一些发散，被折射回来比直接波传得更远一些，与直接传输的微波信号相互抵消，造成多径衰落（multipath fading）现象。这与天气和频率有关，有些运营商会将10%的信道保持空闲来应对这个问题。。
- 4GHz左右的微波会被水吸收，唯一的解决方案是停止使用
- 微波最主要的优点是不需要铺设线缆的路权，任何人只要每50千米购买一小块地，在其上建造一个微波塔，就可以绕过电话系统进行通信了。相对来说，微波比较不那么昂贵
——红外传输：
技术特点：
红外线的传播具有方向性、便宜并且易于制造
但它们不能穿过固体物体
——光通信：
技术特点：
现代一点的应用是——将两个建筑物内的LAN通过安装在各自房顶上的激光连接起来。
激光的强度，体现在一个很窄的一束光，这也是其缺点：一个镜头就可以将其轻微散开，风和气温的变化会扭曲激光束的形状，激光束无法穿透雨水和大雾。
非引导性光学链路必须具备足够的容错工程设计。
三、通信卫星：
发展历史：
20世纪50年代和60年代初期，人们尝试着利用金属化的气象气球对信号的反射作用来建立通信系统
- 不幸的是，接收到的信号强度太弱
后来，美国海军注意到空中存在一个永久性的气球——月球，他们通过月球对信号的反射作用建立了一个可实际运行的船—岸通信系统
直到第一课通信卫星发射上天，天体通信领域才有了进一步发展。人造卫星和真实卫星的关键区别在于：人造卫星把信号送回来之前先对它们进行了放大处理
通信卫星有许多令人感兴趣的特性：
- 它是天空中一个大型微波中继器。它包含几个转发器（tansponder），每个转发器侦听频谱中的一部分，对入境信号进行放大，然后在另一频率上重新广播出去，进出境信号不同，这种模式成为弯管（bent pipe）。
- 还可以在卫星上接收数字信息后再重新广播，这样比弯管性能更好，因为它没有将信号中的噪声放大。
——地球同步卫星：
发展历史：
1945年，科幻小说作家Arthui C. Clarke计算出，在赤道圆形轨道上方35800千米高度的卫星可保持在空中静止不动，所以这样的卫星不需要考虑跟踪问题。
- 它继续描述了完整的通信系统：轨道、太阳电池板、无线电频率以及发射程序。
- 不幸的是，它得出的结论是这样的卫星不切实际。因为它认为不可能在轨道中放上耗电的、易碎的真空管放大器
- 他写了一些有关这种卫星的科幻小说
晶体管的发明改变了这一切。1962年7月，人类发射了第一颗人造通信卫星（Telstar）。自那以后，通信卫星领域变成了一宗几十亿美元的买卖市场
这种高空中飞行的卫星通常被称为地球静止轨道卫星（GEO，Geostationary Earth Orbit）
为避免干扰，太空中同时最多只能放置360/2=180颗同步卫星
频率也是争抢的资源：
传输特性：
- 一颗现代卫星大约有40个转发器，大多数转发器的带宽具有36MHz的带宽。
- 在农村地区有很大的应用潜力。世界上一般以上人口的居住地离最近的电话有1小时以上的行走距离。
- 端到端的传输延迟在250-300ms之间。地面微波传输延迟每千米3us，同轴电缆或光纤：每千米5us（电磁信号在空中比在固体材料中传播得快）。
- 是一种广播介质。
- 传输的成本与该消息所经过的距离无关。越洋通话服务并不比相邻街道之间的通话更贵。
- 卫星的错误率极低，几乎可以立即部署，因而成为紧急就在和军事通信中最主要的考虑因素。
——中地球轨道卫星：
技术特性：
大约6小时绕地球一圈，因此卫星在空中移动时必须对它们进行跟踪。
目前这种卫星指用于导航系统，尚未用于通信领域。
在20200千米高空的轨道上有30颗全球定位系统（GPS，Global Positioning System），这是中地球轨道卫星的最大应用实例。
——低地球轨道卫星：
技术特性：
- 由于它们的运动速度极快，一个完整的系统需要大量的低地球轨道卫星。
- 与地球距离近，发射功率低、发射成本低。往返延迟只有几个毫秒。
实际运用：铱星计划（Iridium project）
- 1990年，Motolola公司
- 2001年重新启用，提供语音、数据、寻呼、传真和导航服务
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