电信传输理论-知识点总结

传输系统概述

传输系统的任务是保证信息及其载体的能量尽可能无损地从源移动到终点。

传输系统的结构

传输系统的结构包括5个部分：

• 源点(source)：生成所需要传输的数据
  
• 发送器（transmitter）：将信息转化和编码为传输系统中接受的电磁信号
  
• 传输介质（transmission medium）：传输电磁信号，可以是传输线或者复杂的网络系统
  
• 接收器（receiver）：接收传输系统的信号，转化为可以被终点接收的数据信息
  
• 终端（destination）：接收来自接收器的数据信息

常用传输器件

• 放大器和转发器
  放大器(amplifier)和转发器(repeater)的作用都是在传输过程中增强信号，减少信号在传输过程中的衰落。
  放大器的优点是便宜，但是在放大信号的同时也会放大噪声。
  转发器的作用可以总结为“再放大、再整形、再定时”(Reamplifing-Reshaping-Retiming)，其工作流程是“接收-解读和除噪-复现和转发”。
  转发器可以保证可靠性，但是转发过程相较于放大器耗时更多，且设备更加昂贵。

• 合路器和分路器
  合路器(combiner)的作用是将两路信号和为一路，其合并后的功率为原先两路信号的功率线性之和（非电平值之和）。
  分路器的作用是按照一定比例将一路信号分为两路，两路信号的内容相同、功率不同。
  

传输信号

传输信号的频率

通信中所使用的一些频段如下图所示：

传输信号的能量描述：电平

使用电平作为描述电信系统传输能量的原因有二：
- 传输系统中大多数能量关系（比如发送与接收）都是非线性的。
- 采用电平值可以使传输系统中大量的非线性运算转换为线性运算。

分贝值

• 相对电平
  定义相对电平为实际功率与参考功率\(P_r\)之比对数化后得到的结果：
  \[P|_{dB}=10lg(\frac{P}{P_r})\]
• 绝对电平
  当参考功率\(P_r\)是一个共用单位值时，此时的电平值称为绝对电平。
  \(P_r=1W\)时的功率电平值单位为dBW或直接写作dB.
  \(P_r=1mW\)时的功率电平值单位为dBm.
  \[1W=0dBW=30dBm\]

奈培值

对功率进行以\(e\)为底的指数化后的结果称为电平（奈培值），以Np记，同样也有相对电平和绝对电平两种：
\[P|_{Np}=\frac{1}{2}ln(\frac{P}{P_r})\] 奈培和分贝的换算如下：
\[1Np=8.686dB\]

系统的绝对电平和

如果是级联系统，每一级的增益或者损耗可以直接相加：
\[P|_{dB}=∑[P_i|_{dB}]\]

如果是并联系统，则应该去对数化后相加的结果再进行对数化：
\[P|_{dB}=[∑P_i]|_{dB}\]

传输系统术语

信号和带宽、数据率

信号的频谱上，信号延伸的整个频谱范围称为绝对带宽。而绝大部分信号能量集中的区域（主瓣）的频谱范围称为相对带宽，或者直接写作带宽。
通常，一个给定波形包含的频率范围可能非常宽，然而任何传输系统都只能容纳有限的频率范围，这是限制传输系统数据率的主要原因。
在数字通信中，用于表示信息的波形通常是方波。一个方波波形可以通过若干个基数倍某一频率\(f\)的正弦波叠加拟合：

通过实验可以发现，增大频率成分，方波的带宽增加，其数据率增大。
奈奎斯特提出了奈奎斯特带宽，表示了带宽与容量（理论最大数据率）之间的关系：
\[C=2Blog_2M\] 其中\(B\)表示带宽，\(M\)表示所使用的电平的个数（即数字信号的进制）。
在此基础上，香农提出了香农公式，其中考虑了噪声对传输系统的影响：
\[C=Blog_2(1+SNR)\] \(SNR\)为信道的信噪比，单位为“1”。对其进行归一化，有：
\[SNR_b=\frac{E_b}{N_0}\] 其中，\(E_b=\frac{S}{R_b}\)是每个字符的能量，\(N_0=kT\)为噪声功率谱密度。

可以总结：
信号的数据率越高，其有效带宽越宽。换言之，传输系统的带宽越宽，则能够在这个系统上传输的数据率就越高。

数字传输和模拟传输

模拟传输系统传输的是模拟信号，其不同的连续幅值表达了不同的信息。因此，模拟传输对传输过程中幅值的变化较为敏感。
数字传输系统传输的是数字信号，每一个数字信号是由若干个正弦信号叠加而来，考虑到色散问题，数字信号对于相位的变化较为敏感。此外由于数字信号通常是高频信号，由于趋肤效应，数字信号在金属传输线中的传输衰减随着传输距离的增加而增加，因此通常数字传输的传输距离相比于模拟传输更短。

服务质量/QoS

QoS（Quality of Service）是服务质量的简称，表征了用户(subscriber)对服务提供商(provider/operator)所提供的服务的满意程度。
在通信网中，最早用户对于业务的种类需求并不多，只关心通话质量，因此早期的QoS可以通过声音的响度和清晰度进行反映。其后，随着用户数量的增多，QoS考虑了传输时延（通常以50ms作为快慢的区分）如今随着业务种类的增多，QoS的反应指标也相应的越来越多。
通常QoS的关键指标有：可用性、吞吐量、时延、丢包率等。

传输损伤

在传输系统中由于各种传输损伤的存在使得接收信号和传输信号并完全相同，常见的传输损伤(transmission impairments)为：衰减和失真、时延失真和噪声。

衰减和失真

在任何传输媒体上传输的信号，随着传输距离的增加，其能量在传输过程中不断损失，这样的损失称为衰减（attenuation）。对于导向传输媒体，衰减是随着距离指数级增长的。
对于衰减，需要考虑三个问题：
- 信号的能量必须足够大，也就是说收到的信号必须有足够的强度，这样接收端的电路才可以检测到。
- 信噪比必须达到要求，信号电平至少需要大于噪声电平。
- 衰减常常和信号的频率有关。

前两个问题可以使用放大器/转发器解决，但是注意避免过大能量的信号可能引起的截止失真和接收机功率过载。
最后一个问题可以使用信道均衡技术或者频率选择性放大器（高频放大）避免。

定义相对衰减值：
\[N_f=-10lg(\frac{P_f}{P_{1000}})\] \(P_{1000}\)为1000Hz频点的功率值。

时延失真/色散

时延失真(delay distortion)是由于导向媒体信号传播群速度随着频率的不同而改变。对频带有限的信号而言，靠近中心频率的地方传播速度更快。不同频率的信号到达接收机的时间不同，从而产生不同频率信号的相移。
时延失真会导致码间串扰，是传输容量受限的主要因素。
均衡技术的使用可以减小时延失真。

噪声和干扰

噪声是传输过程中插入的无用信号，噪声限制了传输系统的性能。
噪声存在四类：
- 热噪声（thermal noise）
电子热运动产生的、在频域内均匀分布、无法被消除的噪声，又称为白噪声（white noise）。
热噪声功率可以表示为：
\[N=kTB\] \(k\)：玻尔兹曼常量，\(1.38×10^{-23}J/K\)，\(T\)：开尔文温度，\(n_0=kT\)又称为热噪声密度。\(B\)：信道带宽。
- 互调噪声（intermodulation noise）
互调噪声发生在不同频率的信号共享同一传输媒体时。不同频率的信号通过同一非线性传输元件（如放大器等）所产生的信号叠加可能对其他工作频率产生影响。
- 串扰（crosstalk）
由于载有多路信号的相邻传输线发生电耦合，使得相邻传输线之间相互干扰产生的噪声。
- 冲激噪声（impluse noise）
一种非连续的噪声，由不规则的脉冲或者持续时间短而振幅大的噪声尖峰组成。
在数字通信中，冲激噪声是差错的主要起因。

无线传输

天线

在无线传输系统中，天线可以看做是发射和接收无线电波的源和终端，同时也可以看做是将信息转换为无线电波和将无线电波转换为信息的发射机和接收机。
常见的天线是各向同性天线/偶极子天线/全向天线(isotropic antenna/omidirectional antenna/dipole)和抛物面天线(parabolic reflective antenna)。各向同性天线向四周辐射的能量均匀，而抛物面天线可以保证发射的电磁波都是平行波。
天线增益表示天线在某个方向上的能量集中程度。
\[G=\frac{4πA_e}{λ^2}\] \(A_e\)是天线的有效面积。\(\frac{λ^2}{4π}\)是偶极子天线的有效面积。
对于抛物面天线而言，其有效面积大约为其口面面积的0.56倍：
\[A_e=0.56A=0.56πr^2\] \(r\)为抛物面天线口面半径。

基本链路模型

无线传输中的基本链路模型由发送机天线-传输信道-接收机天线构成。如果考虑传输信道的衰减为\(L\)，那么接收到的功率可以表示为：
\[P_r|_{dB}=P_t|_{dB}-L|_{dB}\]

自由空间路径损耗

当接收天线和发射天线都是全向天线时，在自由空间中，其传输损耗应当为发射功率与接收功率之比：
\[L=\frac{P_t}{P_r}=\frac{(4πd)^2}{λ^2}=\frac{(4πfd)^2}{c^2}\] 其中\(λ=\frac{c}{f}\)是载波波长，\(d\)是发射天线与接收天线的距离。
将其对数化后得到的结果为：
\[L|_{dB}=32.4+20lgd|_{km}+20lgf|_{MHz}\]

如果考虑发射天线和接收天线并非全向天线，则还需要考虑它们各自的增益\(G_t\)和\(G_r\)。
此时的路径损耗应当为：
\[L|_{dB}=32.4+20lgd|_{km}+20lgf|_{MHz}-G_t|_{dB}-G_r|_{dB}\]

金属传输线

波动情况

相速度和群速度

单一波形的振动信息沿着传输线传播的速度称为相速度(phase velocity)，记为\(v_p\)。根据定义，在波上取两个相位相同\((ωt_1-βz_1=ωt_2-βz_2)\)的点，它们正好空间上间隔一个波长\(λ\)：
\[v_p=\frac{λ}{T}=\frac{ω}{β}(km/s)\] 相速度的物理意义是相位信息传播的速度。
根据带宽理论，传输波形是由若干个正弦波叠加形成的包络波形，这个包络波形的相速度称为群速度(group velocity)，记为\(v_g\)。
\[v_g=\frac{dz}{dt}=\frac{dω}{dβ}\] 群速度的倒数\(|\frac{dβ}{dω}|\)称为群时延(group delay)。

波动方程

在金属传输线中传输的单个波形会受到衰减带来的幅度影响和传输时延带来的相位影响，表示为：
\[v=Ve^{-αz}sin(ωt-βz)\] 其中\(α\)为衰减系数，表现为单位距离上波形幅度受到的衰减。\(β\)为相移常数/波数（phase change coefficient/wave number），其物理意义有二：一是表示为单位距离上波形的相移，二是单位长度中完整波形的个数。
\[β=\frac{2π}{λ}\]

可以发现，\(α\)只会影响传播过程的幅度，而\(β\)只会影响传播过程的相位。 根据复向量的定义，复数的虚部只会影响复数的相位角，实部影响复数的模长。那么将这个方程向量化，则有：
\[\mathbf{V_z}=\mathbf{V_0}e^{-αz}e^{-jβz}=\mathbf{V_0}e^{-(α+jβ)z}\] 定义: \[γ=α+jβ\] 称其为传播常数(propergation constant)，整理得到：
\[\mathbf{V_z}=\mathbf{V_0}e^{-γz}\]

平行对称双线传输理论

理想条件

分析金属平行对称双线所需要考虑的理想条件的界定：
- 长线
金属传输线的长度\(L\)远大于最小工作波长的1%： \[L>>\frac{λ_{min}}{100}\] 在长线情况下可以视为传输线的电参数均匀分布，短线下传输线的电参数集中分布。
- 发送机和接收机位于无穷远处
避免产生反射波和驻波。
- 高频
\[ωL>>R,ωC>>G\] 高频下由电阻和电导带来的能量损耗可以忽略。

特征阻抗和传播常数

特征阻抗(characteristic impedance)\(Z_0\)是金属传输线的二次参数，表示该均匀传输线上任意一点的阻抗，有：
\[Z_0=\frac{\mathbf{V_z}}{\mathbf{I_z}}=\sqrt{\frac{R+jωL}{G+jωC}}\] 传播常数为：
\[γ=\sqrt{(R+jωL)(G+jωC)}\]

对于高频信号：\(ωL>>R,ωC>>G\)，有：
\[Z_0=\sqrt{\frac{L}{C}}\] \[γ=\frac{1}{2}(G\sqrt{\frac{L}{C}}+R\sqrt{\frac{C}{L}})+jω\sqrt{LC}\]

金属线传输现象

趋肤效应

传输线中，随着电信号频率的上升，导体内部的电荷更倾向于从导体中心向导体表面移动，因此导体表面的电荷量上升，内部的电荷量下降，导致导体的有效导电面积下降，导体的电阻随着电信号频率的上升而升高——这样的现象称为集肤效应/趋肤效应（skin effect）。
因此，利用金属传输线传输高频信号时，传输距离主要受到趋肤效应带来的能量耗散限制。
在实际应用中，话音信号300Hz-3kHz的传输距离在5km以内。

分布参数效应

信号通过传输线时，导线周围会产生高频磁场，因此沿线各点会串联分布电感\(L\);又因为电导率有限的导线流过电流时会有集肤效应和热耗，表现为导线有串联分布的电阻\(R\);两导线间加上电压时，线间会存在高频电场，于是线间会产生并联分布电容\(C\);导线间介质非理想绝缘时存在泄漏电流，意味着导线之间有分布导纳\(G\)，这就是所谓的分布参数效应。

反射和驻波

反射波(reflection wave)是由于特征阻抗与末端阻抗不同，末端阻抗无法完全吸收发射能量而产生的。
传输线的反射有两种：
- 反向反射(reflection with inversion)
接收端阻抗过小，电压为零，电流流经短路区后流动方向与之前相反。
- 非反向反射(reflection without inversion)
接收端阻抗过大，脉冲电流变为零，反射的电压信号与入射的电压信号同向。

当传输线的特征阻抗与末端阻抗相同时，末端阻抗可以完全吸收发射能量，此时不会出现反射波，这样的情况称为阻抗匹配(matched impedance)。
当传输线的特征阻抗与收端阻抗未能匹配时，信号会部分反射回发端。如果反射信号能够到达发端，那么该信号继续反射多次。
定义反射系数(reflection coefficients)\(Γ\)表示传输线的反射情况：
\[Γ=\frac{V_r}{V_i}=\frac{Z_L-Z_0}{Z_L+Z_0}\] 如果负载大于传输线特征阻抗，\(Γ>0\)，那么此时的反射是非反向反射；如果负载小于传输线特征阻抗，\(Γ<0\)，那么此时的反射是反向反射。\(Γ=0\)时，阻抗匹配。

定义形成的行驻波中最大的电压幅度和最小的电压幅度之比（波腹和波节绝对值之比）为电压驻波比(voltage standing wave ratio, VSWR).
\[S=\frac{|\mathbf{V_i}|+|\mathbf{V_r}|}{|\mathbf{V_i}|-|\mathbf{V_r}|}=\frac{1+|Γ|}{1-|Γ|}\] 反推可以得到：
\[|Γ|=\frac{S-1}{S+1}\]

金属传输线的种类

双绞线

双绞线(twisted pair)中两根铜线以一定规则绞合(twisted)在一起，减轻同一根电缆内的相邻线对的串扰。通常数百对线对捆扎在一起，并且用护皮包裹为一根线缆。同时，一捆双绞线中不同的相邻线对使用不同的绞距（周期绞合的距离，twist length），以减少低频串扰。通常绞距在5~15cm之间。
线材直径在0.4~0.9mm之间，直径越大的线材，其传输阻抗越大。
无屏蔽双绞线(unshield twisted pair)按照标准分为了3类、4类和5类线：3类线的单位距离绞数更低，通常用于传输话音数据。而5类线的单位距离绞数更高，通常用于传输数字数据。
为了减少干扰，有时还会在双绞线外部用金属网罩加上护皮对线缆进行屏蔽，称为屏蔽双绞线(shielded twisted pair)，没有金属网罩加以屏蔽的双绞线是无屏蔽双绞线(unshielded twisted pair)。

• 传输特性
  由于双绞线容易和电磁场发生电磁耦合(electromagnetic coupling)，双绞线非常容易受到串扰和噪声的影响。冲激噪声也容易侵入双绞线。双绞线的衰减随着传输频率的增高而迅速增加。

同轴线

同轴线(coaxial cable)是由一根空心的圆柱形外导体和柱体内部的一根导线组成。内导线与外导体之间由不导电的物质进行填充以固定，外导线由保护罩或者屏蔽罩覆盖。相比于双绞线，同轴线可以用于更长的传输距离，且支持更多的站点共享同一链路。
同轴线用于电视传输、传输机和交换机之间的传输、计算机系统之间的短距离连接、局域网。
同轴线常用于短距离设备之间的连接。如果使用数字信号，同轴线缆可以在计算机系统间提供高速传输通道。

• 传输特性
  相比双绞线，同轴线不容易受到串扰和干扰的影响。因此可以更有效的应用于频率更高、数据率更快的环境中。
  其性能上的限制来自于衰减、热噪声、交调噪声。交调噪声只在使用频分复用时才出现。
  模拟传输传输过程中每隔几千米就需要使用放大器，频率越高，放大器的间隔就越接近。数字传输过程中，大约每一千米就需要一个转发器，数据率越高，转发器间隔越密集。

光纤

光纤的结构和材料

光纤的材质是玻璃（二氧化硅）或者塑料。使用高纯度二氧化硅熔丝的光纤和可以达到最低损耗。塑料光纤的价格虽然低，但是损耗较大，只能用于短距离链路传输，比如桌面距离的传输，因此目前主流的材料仍然是二氧化硅。
光纤由是三个同轴部分组成：芯(core)、包层(cladding)、涂覆层(overlay)。外面还可能有护套(jacket)。

光纤中，纤芯的折射率大，包层的折射率相对较小。包层的作用是区别于芯的折射率，保证光不会泄漏出光纤芯。同时也有加固光纤芯的作用。
在实际应用中，常常将若干条光纤集成为光缆一同传输。有的光缆内部还有防止光纤弯折的骨架。

射线理论

如图，光从某种折射率为\(n_0\)的介质中入射到光纤芯中，当光的入射角为\(α\)时，使得折射光恰好能够在光纤芯与光纤包层的分界面上发生全反射。定义此时的入射角\(α\)为纤芯端面的最大入射角，凡是入射角小于\(α\)的光线均可以在光纤内发生全反射。
根据折射定律，在纤芯端面有：
\[n_0sinα=n_1sinβ\] 根据几何关系：\(β=90°-θ_c\)，那么有：
\[n_0sinα=n_1cosθ_c\] 根据全反射的定义：
\[sinθ_c=\frac{n_2}{n_1}\] 带入到之前的公式，有：
\[\begin{aligned} n_0sinα&=n_1cosθ_c\\ &=n_1\sqrt{1-sin^2θ_c}\\ &=n_1\sqrt{1-(\frac{n_2}{n_1})^2} \end{aligned}\] 定义\(Δ=\frac{n_1^2-n_2^2}{2n_1^2}\)称为光纤的相对折射率差。有近似关系：
\[Δ=\frac{n_1^2-n_2^2}{2n_1^2}≈n_1\sqrt{n_1^2-n_2^2}\] 定义光纤的数值孔径（numerical aperture，\(NA\)）为：
\[NA=n_0sinα\] 数值孔径表征了光纤的光的收集能力，可以发现\(n_1\)和\(n_2\)相差越大，\(Δ\)越大，光纤的数值孔径越大，集光能力越强。\(Δ<<1\)的光纤称为弱导光纤(weakly guiding optical fiber)。
在渐变光纤中，可以把光纤芯径向拆分为宽度非常小的若干段，在每一段中，光都线性地发生折射。

光纤的传输特性

传输频率/波长

用作传输的光通常频率非常高，通常以太赫兹计，其频率难以被直接测量，光线中使用另一参数“波导波长”(guide wavelength)来描述用做传输的光的特性。
为了减少二氧化硅的吸收损耗和波导色散，规定光通信中使用衰减相对较少的三个波长窗口：850nm，1310nm和1550nm。

• 截止频率
  光信号在光纤中传播的最低频率称为截止频率，低于截止频率的的光信号无法在光纤中有效传输。

模式传播

• 单模(single mode)
  当光纤半径减小到只能允许一个角度的入射光可以通过光纤时，那么光线在两点之间直射。单模光纤的折射率均匀分布以进一步保证直射。
  由于单模传输只存在一条传播路径，不存在多模传输时的损耗，此时光传输的性能是最好的。单模光纤通常用于远距离传输中。
  在单模光纤中，光单模传输的条件为： \[0<V<2.404\] \(V\)是归一化频率。这个条件称为单模传输条件，这种传播模式下不存在模式色散。

• 多模阶跃(multi-mode step index)
  多模阶跃光纤的折射率随着光纤半径的变化是一个阶跃函数。在这样的折射率分布下，可以认为光沿着直线进行多个角度的反射。

• 多模渐变(multi-mode graded index)
  多模阶跃光纤的折射率随着光纤半径的变化是一个平滑的曲线函数。在这样的折射率分布下，可以认为在非常小的一段距离内光沿着直线进行多个角度的反射。相比于多模突变，固定距离下多模渐变光纤中光路总长度更小。

在工作波长一定的情况下，光纤中只有一种传输模式的光纤称为单模光纤，有多种传输模式的光纤称为多模光纤，按照折射率分布有可以分为多模渐变光纤和多模阶跃光纤。 多模光纤的传输容量小，传输性能差，带宽窄。而单模光纤中不存在不同模式的传输时延，具有良好的传输特性。
从物理特性上看，单模光纤的直径比多模光纤细的多。

光传输损耗

光的传输损耗如下表所示：

损耗类型	类型	注解
固有损耗 intrinsic attenuation	吸收损耗 (absorbtion )	在光传输过程中光使得光纤材料中的粒子吸收光能，发生跃迁的能量损耗称为吸收损耗。
	散射损耗 (scattering)	由于材料不均匀使得光散射使得光能辐射出光纤外引起的非线性效应产生的能量损失。
外在损耗 extrinsic attenuation	接续损耗 (insertion)	两光纤连接处所产生的损耗。
	弯曲损耗 (macro-bending)	在敷设和连接光缆时可能会使得光纤产生明显的弯折，光在通过这样的弯折处时发生的损耗称为弯曲损耗。
	微弯曲损耗 (micro-bending)	在制作缆线的过程中不可避免地会对光纤有细微挤压，或者环境温度的使光纤热胀冷缩，光在通过这些肉眼不可见的细微挤压处时发生光泄漏产生的损耗称为微弯曲损耗。

光的色散

光纤中传输的光由于各种原因导致多条光线在传输过程中群速度不一致，到达接收机的时间也不一致，在接收机一侧会观察到单个字符信号发生时域扩展和畸变，这样的现象称为色散(dispersion)。由于时域拓展，色散会引起码间串扰。因此，色散程度决定了光纤的传输带宽，限制了系统传输速率和传输距离。 光纤中的色散分为三类：模式色散，材料色散，波导色散和偏振色散。其中对传输影响最严重的是模式色散。

色散类型	说明
模式色散 (intermodel)	光纤中不同传播模式的光沿着光纤轴向传播的群速度不同产生的色散。 光纤越长，相对折射率差越大，模式色散越严重。
材料色散 (material)	光纤材料折射率随着光波长的变化而变化，使得各波长的光信号传播速度不同产生的色散。
波导色散 (chromatic)	在不同波长下，其相位常数不同而导致的群速度不同发生的色散。
偏振色散 (polarization mode)	单模光纤特有的一种色散。 由于单模传输中两个正交子模偏振相位常数不同产生的色散。

光纤传输系统

一个简单的光纤传输系统如下图所示：

在发送端，光信号一路一路地分别由若干个光信号发送机（通常是LED或者激光发射器）发送，经过波分复用器后合为一路信号，这路信号通过功率放大器(power amplifier)被放大，以提高信号的抗衰落能力。
光信号进入光纤后，每隔一段传输距离就会设置一个线路放大器(line amplifier)将受到衰落的信号重新放大。
在接收端，光信号在被解复用前通过前置放大器(preamplifier)以增强信号，然后信号通过解复用器后重新变为多路信号传输给多个接收机中。

总结：双绞线/同轴线/光纤的传输特性和优缺点

线缆类型	优点	缺点	频率范围上限	中继距离
双绞线	廉价，制作工艺简单	1.双绞线的衰减随着传输频率的增高而迅速增加 2.容易和电磁场发生电磁耦合，因此容易受到干扰和噪声的影响	3.5kHz(单) 1MHz(多)	2km
同轴线	1.不易受到干扰和串扰的影响 2.高带宽，可用于长途传输	性能受衰减、热噪声和交调噪声限制	500MHz	1-9km
光纤	1.传输容量大，支持更高速率的数据传输 2.低衰减：光纤的衰减明显低于同轴线和双绞线 3.传输线本身价格便宜 4.中继距离长：光纤一般可以几十公里使用一个中继器 5.尺寸小，重量轻：比起同轴电缆和双绞线更细 6.电磁屏蔽：光纤系统不受外部电磁场的干扰 7.安全性高：理论上光纤传输难以被窃听	1.制作工艺和制作要求更高 2.光器件价格昂贵 3.传输过程中不易对光进行存储 4.不易弯折	370THz	40km