有線傳輸介質是指在兩個通信設備之間實現的物理連線部分，它能將信號從一方傳輸到另一方。
基本介紹
介質介紹,分類,電纜分類,
介質介紹
有線傳輸介質是指在兩個通信設備之間實現的物理連線部分，它能將信號從一方傳輸到另一方，有線傳輸介質主要有雙絞線（五類、六類）、同軸電纜（粗、細）和光纖（單模、多模）。雙絞線和同軸電纜傳輸電信號，光纖傳輸光信號 .
雙絞線：雙絞線（Twisted Pair）是由兩條相互絕緣的導線按照一定的規格互相纏繞（一般以逆時針纏繞）在一起而製成的一種通用配線，屬於信息通信網路傳輸介質。雙絞線過去主要是用來傳輸模擬信號的，但現在同樣適用於數位訊號的傳輸。
雙絞線分為禁止雙絞線(Shielded Twisted Pair，STP)與非禁止雙絞線(Unshielded Twisted Pair，UTP)
分類
1）一類線（CAT1）
3）三類線（CAT3）：指目前在ANSI和EIA/TIA568標準中指定的電纜，該電纜的傳輸頻率16MHz，最高傳輸速率為10Mbps（10Mbit/s），主要套用於語音、10Mbit/s乙太網（10BASE-T）和4Mbit/s令牌環，最大網段長度為100m，採用RJ形式的連線器，目前已淡出市場。
4）四類線（CAT4）：該類電纜的傳輸頻率為20MHz，用於語音傳輸和最高傳輸速率16Mbps（指的是16Mbit/s令牌環）的數據傳輸，主要用於基於令牌的區域網路和 10BASE-T/100BASE-T。最大網段長為100m，採用RJ形式的連線器，未被廣泛採用。
5）五類線（CAT5）：該類電纜增加了繞線密度，外套一種高質量的絕緣材料，線纜最高頻率頻寬為100MHz，最高傳輸率為100Mbps，用於語音傳輸和最高傳輸速率為100Mbps的數據傳輸，主要用於100BASE-T和1000BASE-T網路，最大網段長為100m，採用RJ形式的連線器。這是最常用的乙太網電纜。在雙絞線電纜內，不同線對具有不同的絞距長度。通常，4對雙絞線絞距周期在38.1mm長度內，按逆時針方向扭絞，一對線對的扭絞長度在12.7mm以內。
8）超六類或6A（CAT6A）：此類產品傳輸頻寬介於六類和七類之間，500MHz，目前和七類產品一樣，國家還沒有出台正式的檢測標準，只是行業中有此類產品，各廠家宣布一個測試值。
目前，雙絞線可分為非禁止雙絞線（UTP=UNSHILDED TWISTED PAIR）和禁止雙絞線（STP=SHIELDED TWISTED PAIR）。禁止雙絞線電纜的外層由鋁鉑包裹，以減小輻射，但並不能完全消除輻射，禁止雙絞線價格相對較高，安裝時要比非禁止雙絞線電纜困難。
同軸電纜：同軸電纜從用途上分可分為基帶同軸電纜和寬頻同軸電纜（即網路同軸電纜和視頻同軸電纜）。同軸電纜分50Ω 基帶電纜和75Ω寬頻電纜兩類。基帶電纜又分細同軸電纜和粗同軸電纜。基帶電纜僅僅用於數字傳輸，數據率可達10Mbps。
同軸電纜由里到外分為四層：中心銅線，塑膠絕緣體，網狀導電層和電線外皮。電流傳導與中心銅線和網狀導電層形成的迴路。因為中心銅線和網狀導電層為同軸關係而得名。
同軸電纜傳導交流電而非直流電，也就是說每秒鐘會有好幾次的電流方向發生逆轉。
如果使用一般電線傳輸高頻率電流，這種電線就會相當於一根向外發射無線電的天線，這種效應損耗了信號的功率，使得接收到的信號強度減小。
同軸電纜的設計正是為了解決這個問題。中心電線發射出來的無線電被網狀導電層所隔離，網狀導電層可以通過接地的方式來控制發射出來的無線電。
同軸電纜也存在一個問題，就是如果電纜某一段發生比較大的擠壓或者扭曲變形，那么中心電線和網狀導電層之間的距離就不是始終如一的，這會造成內部的無線電波會被反射回信號傳送源。這種效應減低了可接收的信號功率。為了克服這個問題，中心電線和網狀導電層之間被加入一層塑膠絕緣體來保證它們之間的距離始終如一。這也造成了這種電纜比較僵直而不容易彎曲的特性。
同軸電纜(Coaxial)是指有兩個同心導體，而導體和禁止層又共用同一軸心的電纜。最常見的同軸電纜由絕緣材料隔離的銅線導體組成，在裡層絕緣材料的外部是另一層環形導體及其絕緣體，然後整個電纜由聚氯乙烯或特氟綸材料的護套包住。
電纜分類
細纜
細纜的直徑為0.26厘米，最大傳輸距離185米，使用時與50Ω終端電阻?如圖5 、T型連線器(如圖6)、BNC接頭與網卡相連，線材價格和連線頭成本都比較便宜，而且不需要購置集線器等設備，十分適合架設終端設備較為集中的小型乙太網絡。纜線總長不要超過185米，否則信號將嚴重衰減。細纜的阻抗是50Ω。
粗纜
同軸電纜根據其直徑大小可以分為：粗同軸電纜與細同軸電纜。粗纜適用於比較大型的局部網路，它的標準距離長，可靠性高，由於安裝時不需要切斷電纜，因此可以根據需要靈活調整計算機的入網位置，但粗纜網路必須安裝收發器電纜，安裝難度大，所以總體造價高。相反，細纜安裝則比較簡單，造價低，但由於安裝過程要切斷電纜，兩頭須裝上基本網路連線頭（BNC），然後接在T型連線器兩端，所以當接頭多時容易產生不良的隱患，這是目前運行中的乙太網所發生的最常見故障之一。
無論是粗纜還是細纜均為匯流排拓撲結構，即一根纜上接多部機器，這種拓撲適用於機器密集的環境，但是當一觸點發生故障時，故障會串聯影響到整根纜上的所有機器。故障的診斷和修復都很麻煩，因此，將逐步被非禁止雙絞線或光纜取代。
光纖
是光導纖維的簡寫，是一種利用光在玻璃或塑膠製成的纖維中的全反射原理而達成的光傳導工具。光導纖維由前香港中文大學校長高錕發明。
微細的光纖封裝在塑膠護套中，使得它能夠彎曲而不至於斷裂。通常，光纖的一端的發射裝置使用發光二極體（light emitting diode,LED）或一束雷射將光脈衝傳送至光纖，光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測脈衝。
在日常生活中，由於光在光導纖維的傳導損耗比電在電線傳導的損耗低得多，光纖被用作長距離的信息傳遞。
通常光纖與光纜兩個名詞會被混淆.多數光纖在使用前必須由幾層保護結構包覆,包覆後的纜線即被稱為光纜.光纖外層的保護結構可防止周遭環境對光纖的傷害,如水,火,電擊等.光纜分為:光纖,緩衝層及披覆.光纖和同軸電纜相似，只是沒有網狀禁止層。中心是光傳播的玻璃芯。在多模光纖中，芯的直徑是15μm~50μm， 大致與人的頭髮的粗細相當。而單模光纖芯的直徑為8μm~10μm。芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套，以使光纖保持在芯內。再外面的是一層薄的塑膠外套，用來保護封套。光纖通常被紮成束，外面有外殼保護。 纖芯通常是由石英玻璃製成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體，它質地脆,易斷裂,因此需要外加一保護層。
微細的光纖封裝在塑膠護套中，使得它能夠彎曲而不至於斷裂。通常，光纖的一端的發射裝置使用發光二極體（light emitting diode,LED）或一束雷射將光脈衝傳送至光纖，光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測脈衝。
在日常生活中，由於光在光導纖維的傳導損耗比電在電線傳導的損耗低得多，光纖被用作長距離的信息傳遞。
通常光纖與光纜兩個名詞會被混淆.多數光纖在使用前必須由幾層保護結構包覆,包覆後的纜線即被稱為光纜.光纖外層的保護結構可防止周遭環境對光纖的傷害,如水,火,電擊等.光纜分為:光纖,緩衝層及披覆.光纖和同軸電纜相似，只是沒有網狀禁止層。中心是光傳播的玻璃芯。在多模光纖中，芯的直徑是15μm~50μm， 大致與人的頭髮的粗細相當。而單模光纖芯的直徑為8μm~10μm。芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套，以使光纖保持在芯內。再外面的是一層薄的塑膠外套，用來保護封套。光纖通常被紮成束，外面有外殼保護。 纖芯通常是由石英玻璃製成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體，它質地脆,易斷裂,因此需要外加一保護層。
按材質分,有無機光導纖維和高分子光導纖維，目前在工業上大量套用的是前者。無機光導纖維材料又分為單組分和多組分兩類。單組分即石英，主要原料為四氯化矽、三氯氧磷和三溴化硼等。其純度要求銅、鐵、鈷、鎳、錳、鉻、釩等過渡金屬離子雜質含量低於10ppb。除此之外,OH-離子要求低於10ppb。石英纖維已被廣泛使用。多組分的原料較多，主要有二氧化矽、三氧化二硼、硝酸鈉、氧化鉈等。這種材料尚未普及。高分子光導纖維是以透明聚合物製得的光導纖維，由纖維芯材和包皮鞘材組成。芯材為高純度高透光性的聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯抽絲製得的纖維，外層為含氟聚合物或有機矽聚合物等。
光導通信的研究和實用化，與光導纖維的低損耗密切相關。光能的損耗可否大大降低，關鍵在於材料純度的提高。玻璃材料中的雜質產生的光吸收，造成了最大的光損耗，其中過渡金屬離子特別有害。目前，由於玻璃材料的高純度化，這些雜質對光導纖維的損耗影響已很小。
石英玻璃光導纖維的優點是損耗低,當光波長為1.0～1.7μm（約14μm附近），損耗只有1dB/km，在1.55μm處最低，只有0.2dB/km。高分子光導纖維的光損耗較高，1982年，日本電信電報公司利用氘化甲基丙烯酸甲酯聚合抽絲作芯材,光損耗率降低到20dB/km。但高分子光導纖維的特點是能制大尺寸，大數值孔徑的光導纖維，光源耦合效率高，撓曲性好，微彎曲不影響導光能力，配列、粘接容易，便於使用，成本低廉。但光損耗大，只能短距離套用。光損耗在10～100dB/km的光導纖維，可傳輸幾百米。
光纖主要分以下兩大類:
1）傳輸點模數類
傳輸點模數類分單模光纖(Single Mode Fiber)和多模光纖(Multi Mode Fiber)。單模光纖的纖芯直徑很小, 在給定的工作波長上只能以單一模式傳輸,傳輸頻頻寬,傳輸容量大。多模光纖是在給定的工作波長上,能以多個模式同時傳輸的光纖。 與單模光纖相比,多模光纖的傳輸性能較差。
2)折射率分布類
折射率分布類光纖可分為跳變式光纖和漸變式光纖。跳變式光纖纖芯的折射率和保護層的折射率都是一個常數。 在纖芯和保護層的交界面,折射率呈階梯型變化。漸變式光纖纖芯的折射率隨著半徑的增加按一定規律減小, 在纖芯與保護層交界處減小為保護層的折射率。纖芯的折射率的變化近似於拋物線。
光導通信的研究和實用化，與光導纖維的低損耗密切相關。光能的損耗可否大大降低，關鍵在於材料純度的提高。玻璃材料中的雜質產生的光吸收，造成了最大的光損耗，其中過渡金屬離子特別有害。目前，由於玻璃材料的高純度化，這些雜質對光導纖維的損耗影響已很小。
石英玻璃光導纖維的優點是損耗低,當光波長為1.0～1.7μm（約14μm附近），損耗只有1dB/km，在1.55μm處最低，只有0.2dB/km。高分子光導纖維的光損耗較高，1982年，日本電信電報公司利用氘化甲基丙烯酸甲酯聚合抽絲作芯材,光損耗率降低到20dB/km。但高分子光導纖維的特點是能制大尺寸，大數值孔徑的光導纖維，光源耦合效率高，撓曲性好，微彎曲不影響導光能力，配列、粘接容易，便於使用，成本低廉。但光損耗大，只能短距離套用。光損耗在10～100dB/km的光導纖維，可傳輸幾百米。
光纖主要分以下兩大類:
1）傳輸點模數類
傳輸點模數類分單模光纖(Single Mode Fiber)和多模光纖(Multi Mode Fiber)。單模光纖的纖芯直徑很小, 在給定的工作波長上只能以單一模式傳輸,傳輸頻頻寬,傳輸容量大。多模光纖是在給定的工作波長上,能以多個模式同時傳輸的光纖。 與單模光纖相比,多模光纖的傳輸性能較差。
2)折射率分布類
折射率分布類光纖可分為跳變式光纖和漸變式光纖。跳變式光纖纖芯的折射率和保護層的折射率都是一個常數。 在纖芯和保護層的交界面,折射率呈階梯型變化。漸變式光纖纖芯的折射率隨著半徑的增加按一定規律減小, 在纖芯與保護層交界處減小為保護層的折射率。纖芯的折射率的變化近似於拋物線。
光及其特性：
1.光是一種電磁波
可見光部分波長範圍是：390~760nm(毫微米)。大於760nm部分是紅外光，小於390nm部分是紫外光。光纖中套用的是：850，1300，1550三種。
2.光的折射，反射和全反射。
因光在不同物質中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質射向另一種物質時，在兩種物質的交界面處會產生折射和反射。而且，折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某一角度時，折射光會消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質對相同波長光的折射角度是不同的（即不同的物質有不同的光折射率），相同的物質對不同波長光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基於以上原理而形成的。
1.光纖結構：
光纖裸纖一般分為三層：中心高折射率玻璃芯（芯徑一般為50或62.5μm），中間為低折射率矽玻璃包層（直徑一般為125μm），最外是加強用的樹脂塗層。
2.數值孔徑：
入射到光纖端面的光並不能全部被光纖所傳輸，只是在某個角度範圍內的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數值孔徑。光纖的數值孔徑大些對於光纖的對接是有利的。不同廠家生產的光纖的數值孔徑不同（AT&T CORNING）。
3.光纖的種類：
A.按光在光纖中的傳輸模式可分為：單摸光纖和多模光纖。
多模光纖：中心玻璃芯較粗（50或62.5μm），可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數位訊號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的頻寬了。因此，多模光纖傳輸的距離就比較近，一般只有幾公里。單模光纖：中心玻璃芯較細（芯徑一般為9或10μm），只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用於遠程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩定性要好。
單模光纖(Single-mode Fiber)：一般光纖跳纖用黃色表示，接頭和保護套為藍色；傳輸距離較長。
多模光纖(Multi-mode Fiber)：一般光纖跳纖用橙色表示，也有的用灰色表示，接頭和保護套用米色或者黑色；傳輸距離較短。
B.按最佳傳輸頻率視窗分：常規型單模光纖和色散位移型單模光纖。
常規型：光纖生產廠家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上，如1300nm。
色散位移型：光纖生產長家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光上，如：1300nm和1550nm。
C.按折射率分布情況分：突變型和漸變型光纖。
突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，模間色散高。適用於短途低速通訊，如：工控。但單模光纖由於模間色散很小，所以單模光纖都採用突變型。
漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖頻寬，增加傳輸距離，但成本較高，現在的多模光纖多為漸變型光纖。
4.常用光纖規格：
單模：8/125μm，9/125μm，10/125μm
多模：50/125μm，歐洲標準
62.5/125μm，美國標準
工業，醫療和低速網路：100/140μm，200/230μm
塑膠：98/1000μm，用於汽車控制
1.光是一種電磁波
可見光部分波長範圍是：390~760nm(毫微米)。大於760nm部分是紅外光，小於390nm部分是紫外光。光纖中套用的是：850，1300，1550三種。
2.光的折射，反射和全反射。
因光在不同物質中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質射向另一種物質時，在兩種物質的交界面處會產生折射和反射。而且，折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某一角度時，折射光會消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質對相同波長光的折射角度是不同的（即不同的物質有不同的光折射率），相同的物質對不同波長光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基於以上原理而形成的。
1.光纖結構：
光纖裸纖一般分為三層：中心高折射率玻璃芯（芯徑一般為50或62.5μm），中間為低折射率矽玻璃包層（直徑一般為125μm），最外是加強用的樹脂塗層。
2.數值孔徑：
入射到光纖端面的光並不能全部被光纖所傳輸，只是在某個角度範圍內的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數值孔徑。光纖的數值孔徑大些對於光纖的對接是有利的。不同廠家生產的光纖的數值孔徑不同（AT&T CORNING）。
3.光纖的種類：
A.按光在光纖中的傳輸模式可分為：單摸光纖和多模光纖。
多模光纖：中心玻璃芯較粗（50或62.5μm），可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數位訊號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的頻寬了。因此，多模光纖傳輸的距離就比較近，一般只有幾公里。單模光纖：中心玻璃芯較細（芯徑一般為9或10μm），只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用於遠程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩定性要好。
單模光纖(Single-mode Fiber)：一般光纖跳纖用黃色表示，接頭和保護套為藍色；傳輸距離較長。
多模光纖(Multi-mode Fiber)：一般光纖跳纖用橙色表示，也有的用灰色表示，接頭和保護套用米色或者黑色；傳輸距離較短。
B.按最佳傳輸頻率視窗分：常規型單模光纖和色散位移型單模光纖。
常規型：光纖生產廠家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上，如1300nm。
色散位移型：光纖生產長家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光上，如：1300nm和1550nm。
C.按折射率分布情況分：突變型和漸變型光纖。
突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，模間色散高。適用於短途低速通訊，如：工控。但單模光纖由於模間色散很小，所以單模光纖都採用突變型。
漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖頻寬，增加傳輸距離，但成本較高，現在的多模光纖多為漸變型光纖。
4.常用光纖規格：
單模：8/125μm，9/125μm，10/125μm
多模：50/125μm，歐洲標準
62.5/125μm，美國標準
工業，醫療和低速網路：100/140μm，200/230μm
塑膠：98/1000μm，用於汽車控制
