Data Communication Computer Network 简明教程

Wireless Transmission in Computer Network

无线传输是一种非导引介质形式。无线通信涉及两台或多台设备通过无线进行通信而无需建立物理链路。无线信号散布在空气中,并由合适的接收天线接收和解读。

当天线连接到计算机或无线设备的电气电路时,它会将数字数据转换成无线信号并在其频率范围内全部传播。另一端的接收器接收这些信号并将其转换回数字数据。

电磁频谱的一小部分可用于无线传输。

electromagnetic spectrum

Radio Transmission

射频更容易产生,并且由于其波长较长,它可以穿透墙壁和类似的结构。电波的波长可以从 1 毫米到 100,000 公里,频率范围从 3 赫兹(极低频)到 300 吉赫兹(极高频)。射频分为六个频段。

较低频率的电波可以穿透墙壁,而较高的射频可以直线传播并反弹。低频波的功率在长距离传播时会急剧下降。高频电波的功率更大。

极低频、低频、中频等较低频率可以在地面上传播长达 1000 公里,跨越地球表面。

radio wave grounded

高频电波容易被雨水和其他障碍物吸收。它们利用地球大气层的电离层。高频电波如高频和甚高频波段向上传播。到达电离层时,它们会被折射回地球。

radio wave ionosphere

Microwave Transmission

100 兆赫以上的电磁波倾向于直线传播,并且可以通过将这些波束射向一个特定的工作站来发送信号。由于微波以直线传播,发送器和接收器都必须严格地对准在视线范围内。

微波的波长范围为 1 毫米 – 1 米,频率范围为 300 MHz 到 300 GHz。

microwave

微波天线通过将波聚焦汇聚成一个波束。如图所示,可以对多个天线进行对齐以实现更远的传输距离。微波具有较高的频率,并且不会像障碍物一样穿透墙壁。

微波传输很大程度上取决于天气条件及其使用的频率。

Infrared Transmission

红外波位于可见光谱和微波之间。它的波长为 700-nm 至 1-mm,频率范围为 300-GHz 至 430-THz。

红外波用于电视和遥控器等非常短程通信目的。红外波呈直线传播,因此本质上是定向的。由于频率范围高,红外波无法穿透墙等障碍物。

Light Transmission

用于数据传输的最高电磁频谱是光或光学信号。这是通过激光实现的。

由于频率光线的使用,它倾向于严格地沿直线传播。因此,发送器和接收器必须处于视线范围内。由于激光传输是单向的,因此需要在通信的两端安装激光器和光电探测器。激光束通常宽 1 毫米,因此精确对齐两个遥远的接收器以指向激光源是一项精细工作。

light transmission

激光器用作 Tx(发送器),光电探测器用作 Rx(接收器)。

激光不能穿透障碍物,如墙壁、雨和浓雾。此外,激光束会因风、大气温度或路径中的温度变化而失真。

激光对于数据传输是安全的,因为在不中断通信信道的情况下窃听 1 毫米宽的激光非常困难。