通訊原理 第三章：傳輸通道介紹 第三章：傳輸通道介紹.

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1 通訊原理 第三章：傳輸通道介紹 第三章：傳輸通道介紹

2 內容 有線通道 (電纜、光纖) 無線通道 (微波、衛星通訊) 第三章：傳輸通道介紹

3 3.1 有線通道 (電纜、光纖) 雙絞線 (Twisted Pair)
雙絞線包含有二條絞在一起、互相絕緣的導線，對絞的主要目的是減少每對雙絞線之間的電磁干擾 (Electromagnetic Interference, EMI)。 雙絞線依組成方式，可分為無遮蔽式雙絞線 (Unshieled Twisted Pair, UTP)及遮蔽式雙絞線(Shieled Twisted Pair, STP)兩種。遮蔽式雙絞線，是絞線多了一層金屬遮蔽物及一條接地銅線，因此有較好的防止雜訊、電磁波干擾能力，但是價格較為昂貴。 雙絞線依照所使用的線材不同而有不同的傳輸效能，目前最普遍的是類(Category) 5， 速度可達 100 Mbps，而Category 6 用於 1000BaseT 網路，速度可達1000 Mbps，在特定的實驗狀況下甚至可達到 2.4 Gbps 。 第三章：傳輸通道介紹

4 3.1 有線通道 (電纜、光纖) 表3-1 雙絞線的線材等級 等級 傳輸速率 常見用途 Category 1 2 Mbps 語音通訊
語音通訊、4Mbps記號環(Token Ring)網路 Category 3 16 Mbps 10BaseT、16Mbps記號環網路 Category 4 20Mbps 100BaseT4、16Mbps記號環網路 Category 5 100 Mbps 100BaseTX Category 5e 1000 Mbps 1000BaseT Category 6 2400 Mbps 第三章：傳輸通道介紹

5 3.1 有線通道 (電纜、光纖) 同軸電纜 (Coaxial Cable)
同軸電纜可區分為基頻帶同軸電纜(50歐姆)和寬頻帶同軸電纜(75歐姆)兩種阻抗規格。 基頻帶同軸電纜 (Baseband Coaxial Cable ) 可分為細同軸電纜和粗同軸電纜兩種，都可用於直接傳輸數位信號 。 電纜較粗可傳送距離較遠，傳輸頻寬也較高。 傳輸速率約為10~100Mbps 。 傳輸的距離可達數公里(依照纜線粗細而定，一般約為2.5公里)。 第三章：傳輸通道介紹

6 3.1 有線通道 (電纜、光纖) 寬頻帶同軸電纜 (Broadband Coaxial Cable)
用於分頻多工的類比信號傳輸，也可用於不使用分頻多工的高速數位信號和類比信號傳輸。 頻寬約為300~750MHz。 傳輸的距離可達數十公里，有線電視(Cable Television, CATV)最遠可達80公里。 第三章：傳輸通道介紹

7 3.1 有線通道 (電纜、光纖) 圖3-1同軸電纜依結構區分 (a)中空式 (b)可彎曲式 第三章：傳輸通道介紹

8 3.1 有線通道 (電纜、光纖) 光纖 (Optical Fiber) 光纖有極大的通信頻寬，頻寬可達20 GHz 以上。
光纖傳遞的是光訊號，因此沒有電磁波干擾的問題。 訊號衰減率非常低。 光纖的類型有單模光纖及多模光纖。單模光纖 (Single Mode Fiber, SMF)的軸芯直徑較細，約 5 ~ 10 微米，適合長距離傳輸，價格昂貴，散射率小，傳輸效能極佳。多模式光纖 (Multi Mode Fiber, MMF) 的軸芯直徑約 50 ~ 100 微米，適合短距離傳輸，價格較低，傳輸效率略差於單模式光纖。 第三章：傳輸通道介紹

9 3.2 無線通道 (微波、衛星通訊) 微波 (Microwave) 微波的頻率範圍在 1GHz～40GHz 之間。
微波是直線傳播的，具有直接視線(line-of-sight)的特性，即傳送與接收端之間不能存有障礙物體阻隔，才能收到良好訊號。 微波常用於不適合鋪設電纜的情況，如：人煙稀少地區的電話服務，或都市裏兩點之間的視訊、數據通信。 微波傳輸的衰減必須考慮所使用的傳輸頻帶、距離、氣候(下雨)、等因素。 第三章：傳輸通道介紹

10 3.2 無線通道 (微波、衛星通訊) 衛星通訊 (Satellite Communication) 第三章：傳輸通道介紹

11 3.2 無線通道 (微波、衛星通訊) 衛星通訊是把訊號傳送上衛星，再由衛星轉送下來，由地面上的天線接收訊號。
由於衛星通訊的傳輸距離很長，會導致較長的傳播時間延遲(long propagation delay)。 微波傳輸的衰減必須考慮所使用的傳輸頻帶、距離、氣候(下雨)、等因素。 第三章：傳輸通道介紹

12 3.2 無線通道 (微波、衛星通訊) 衛星通訊的上行(uplink)傳輸與下行(downlink)傳輸通常使用不同的頻率，才不會相互干擾。
表3-3 衛星通訊的傳輸頻率波段 波段 上行頻率 (GHz) 下行頻率 (GHz) L 1.6465~1.66 1.545~1.5585 C 5.925~6.425 3.7~4.2 Ku 14.0~14.5 11.7~12.2 Ka 27.5~30.5 17.7~21.7 第三章：傳輸通道介紹

13 3.2 無線通道 (微波、衛星通訊) 衛星軌道可分為：赤道軌道、極軌道、傾斜軌道。
依衛星高度可分為：高軌道（High Earth Orbit, HEO）、中軌道（Medium Earth Orbit, MEO）、低軌道（Low Earth Orbit, LEO） 。 同步衛星(synchronous satellite)為赤道軌道衛星，衛星繞行地球的周期為24小時，與地球維持同步的旋轉。只要在赤道上空 公里（地球半徑6378公里) 放置三顆同步衛星，就能夠覆蓋整個地球表面 (除了兩極地區)。目前在國內所使用的小耳朵、中耳朵與大耳朵都是以同步衛星來傳輸，亦稱為直播衛星(direct broadcast satellite, DBS)。例如：日本的百合二號與大陸亞衛一號。 第三章：傳輸通道介紹

14 3.2 無線通道 (微波、衛星通訊) 第三章：傳輸通道介紹

15 3.2 無線通道 (微波、衛星通訊) 標準： 銥（Iridium）：755km, 66, TDD/TDMA/FDMA, 1998.
全球星（Globalstar）：1390km, 48, CDMA, 1999. Odyssey：10355km, 12, CDMA. Immarsat（ICO）：10400km, 10, TDMA, 2000. ACeS（亞洲通公司）：36000km, 1, TDMA, 1999. Teledesic：700km, 840, FDMA, TDMA, 2002. 第三章：傳輸通道介紹

16 3.2 無線通道 (微波、衛星通訊) 低軌道衛星通信  銥計畫 第三章：傳輸通道介紹

17 3.2 無線通道 (微波、衛星通訊) 通訊系統中使用的頻譜 頻率分類 頻率範圍 波長範圍 傳播特性 代表性用途 特低頻 (VLF)
3-30千赫 100,000~ 10,000公尺 1. 電波沿地球表面行進， 可達長距離通信 2. 終年衰減小，可靠性高 3. 利用電離層與地表面形 成的導層傳至遠距離 4. 地波與天波並存 5. 使用垂直天線 1. 極長距離點與點間之通信 2. 航海及助航 3. 感應式室內呼叫系統 低頻 (LF) 30-300千赫 10,000~ 1,000公尺 1. 長距離點與點之通信 2. 航海及助航 3. 感應式室內呼叫系統 中頻 (MF) 300~ 3000千赫 1000~ 100公尺 1. 電波於日間沿地球表面 行進，達較短距離 2. 夜間若干電能靠E層反 射達較長距離 3. 天波、地波並存 4. 日間及夏季衰減較夜間 及冬季為大 5. 使用垂直天線 1. 中波廣播 2. 航空及航海通信 3. 無線電定位 4. 固定行動業務 5. 海洋浮標 6. 業餘通信 第三章：傳輸通道介紹

18 3.2 無線通道 (微波、衛星通訊) 頻率分類 頻率範圍 波長範圍 傳播特性 代表性用途 高頻 (HF) 3-30兆赫 100~ 10公尺
1. 電波利用電離層 (特別是 F層)反射 (一次或多次 反射)以達遠距離 2. 傳播情況隨季節及每日 時間變化頗大 3. 利用天線指向性，可收 小功率達長距離之通信 效果 4. 通達距離隨頻率及發射 角之不同而異 5. 太陽黑子數越多，電離 層密度越大，位置較高 ，最高可用頻率 (MUF) 亦加高，通信距離越長 ，反之相反 6. 地波距發射機不遠即消 失 7. 使用水平天 線 1. 長距離點與點通信及廣播 2. 業餘通信 3. 無線電天文 4. 標準頻時信號 5. 航空行動 6. 短波廣播 7. 民用無線電 第三章：傳輸通道介紹

19 3.2 無線通道 (微波、衛星通訊) 頻率分類 頻率範圍 波長範圍 傳播特性 代表性用途 特高頻 (VHF) 30-300兆赫 10~1
公尺 1. 穿越電離層，較不受其 影響 2. 以空間波作視距 (line- of-sight)通信 MHz間利用E層散 射達視距外通信 4. 使用垂直及水平天線 (水平天線較多) 5. 接近直線傳輸 中距離通信、雷達、調頻 廣播、電視、導航、業餘 、無線電叫人、各種陸地 行動通信 第三章：傳輸通道介紹

20 3.2 無線通道 (微波、衛星通訊) 頻率分類 頻率範圍 波長範圍 傳播特性 代表性用途 超高頻 (UHF) 300- 3,000兆赫
100~10 公分 1. 視距通信 2. 以空間波接近直線傳輸 MHz以上微波： (1) 使用定向反射面、反射 網、喇叭型、拋物面反 射式及平面天線等 (2) 恆向地面彎曲進行 (3) 使用線上保護、熱待接 保護及分集式保護等鏈 路保護方式 (4) 方向性極高，波束極狹 (5) 發射功率小 (6) 如光波性質，遇阻礙 即被吸取 (7) 10GHz以上頻率愈高 ，受雨點、霧．雪、 雹及空氣中氣體之吸 收愈大 (8) 利用對流層散射可達 遠距離 短距離通信、中繼系統、 電視、衛星氣象、天文、 業餘無線電定位、助航太 空研究、地球探測、公眾 行動電話、有線電話無線 主副機、計程車無線電話 極高頻 (SHF) 至高頻 (EHF) 3-300秭赫 10~0.1 公分 微波中繼、各種雷達、 衛星通信、衛星廣播、 無線電天文 第三章：傳輸通道介紹

21 3.2 無線通道 (微波、衛星通訊) 表3-2 傳輸損耗 Transmission medium Frequency Loss, dB/km
Open-wire pair (0.3 cm diameter) 1 KHz 0.05 Twisted-wire pair (16 gauge) 10 KHz 100 KHz 300 KHz 2 3 6 Coaxial cable (1 cm diameter) 1 MHz 3 MHz 1 4 Coaxial cable (15 cm diameter) 100 MHz 1.5 Rectangular waveguide (5×2.5cm) 10 GHz 5 Helical waveguide (5 cm diameter) 100 GHz Fiber-optic cable GHz 第三章：傳輸通道介紹