通信系统(光通信部分)介绍

1、杨建荣杨建荣 20092009年年1111月月 目目 录录 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1SDHSDH设备日常维护常见故障处理设备日常维护常见故障处理 通信系统概况课程目的通信系统概况课程目的 公共交换电话网简介公共交换电话网简介 计算机网络简介计算机网络简介 传输网（光通信部分）传输网（光通信部分） 3 一、通信系统概况一、通信系统概况 培训目的：培训目的： 本课程的题目即不是“通信原理”、 也不是“通信技术概述”，而是“通信系 统概述”，是结合我公司通信业务范围， 根据实际需要而设置的课程。培训的对象 是面向通信运行维护人员，使通信维护人 员对通信网有全面的了解和掌握，从而对 自己

2、维护的设备和线路深入理解，对故障 进行全面判断分析，提高运行维护水平。 4 通信系统概况通信系统概况 通信网按传统分类方法分为三网：传统电信网、计算机 互联网和有线电视网。 随着通信行业的快速发展，人们对通信的要求已不仅限 于单一的语音信息交流，随着网络传输的速度加快，语音 、数据、图像的综合信息服务给人们自然、生动、真切和 有效的交流方式。加上IP承载技术的快速发展和电信法制 的不断健全，三网合一业务浪潮正在信息运营界蔓延。“ 三网合一”能够使运营商在信息沟通的经营中实现网络资 源的共享，避免低水平的重复建设，形成对客户业务需求 响应快、业务适应性广、运营效率高、网络维护费用低的 高速带宽的

3、多媒体基础平台。 5 通信系统概况通信系统概况 有线电视网没在我们经营范围之内，只 介绍传统电信网和计算机互联网。在我们 的经营范围内，这两张网已得到融合和渗 透。在我们的网络内三网合一的具体应用 就是我们的软交换平台和ADSL宽带业务。 所以我们现在在学习通信系统时，对于专 业的划分没法太绝对。而是全面地了解， 重点掌握。 6 公共交换电话网公共交换电话网 7 公共交换电话网公共交换电话网 8 计算机网络 计算机网络计算机网络是利用通信线路把多个计算机系统和通信设备 相连，在系统软件及协议的支持下而形成的一种复杂的 计算机系统。 资源子网和通信子网资源子网和通信子网 从网络系统功能的角度看，

4、计算机网络是由资源子网 和通信子网组成的 9 计算机网络 10 计算机网络 “资源子网”主要负责全网的信息处理，为网 络用户提供网络服务和资源共享功能等。它主要 包括网络中所有的主计算机、I/O设备和终端，各 种网络协议、网络软件和数据库等。 “通信子网”主要负责全网的数据通信，为网 络用户提供数据传输、转接、加工和转换等通信 处理工作。它主要包括通信线路（即传输介质） 、网络连接设备（如网络接口设备、通信控制处 理机、网桥、路由器、交换机、网关、调制解调 器和卫星地面接收站等）、网络通信协议和通信 控制软件等。 11 传输网 微波传输 卫星传输 电缆传输 光传输 12 光通信 一一光纤通信概

5、论光纤通信概论 二二光纤与光缆光纤与光缆 三三光端机维护介绍光端机维护介绍 13 光纤通信 光纤通信概念 光纤通信以光作为信息载体，利用光纤传 输携带信息的光波，以达到通信之目的。 数字光纤通信系统的基本组成：光发送机 光接收机光纤 14 光纤通信 典型的数字光纤通信系统方框图典型的数字光纤通信系统方框图 电端机（模电端机（模/ 数）数） 光发送机光发送机光纤光纤 中继器中继器 光接收机光接收机 电端机（模电端机（模/ 数）数） 模拟信号模拟信号 光纤光纤 模拟信号模拟信号 15 光纤通信 发送端的电端机把信息（如话音）进行 模/数转换，用转换后的数字信号去调制发 送机中的光源器件LD，输出发

6、出携带信息 的光波。光波经光纤传输后到达接收端， 光接收机把数字信号从光波中检测出来送 给电端机，而电端机再进行数/模转换，恢 复成原来的信息 16 光纤通信 携带信息的光波：携带信息的光波： 数字信号为数字信号为1时，光源器件发送一个时，光源器件发送一个传号传号 光脉冲；光脉冲； 当数字信号为当数字信号为0时，光源器件发送一个时，光源器件发送一个空空 号号（不发光）（不发光） 17 光纤通信优点 通信容量大通信容量大 一根光纤同时传输一根光纤同时传输2424万个话路，比传统的明线、同轴电缆、微波等要万个话路，比传统的明线、同轴电缆、微波等要 高出几十乃至上千倍。高出几十乃至上千倍。 波分复用

7、技术的采用，把一根光纤当作几根、几十根光纤使用，通信波分复用技术的采用，把一根光纤当作几根、几十根光纤使用，通信 容量近乎无限。容量近乎无限。 中继距离长中继距离长 光纤具有极低的衰耗系数。目前商用化石英光纤已达光纤具有极低的衰耗系数。目前商用化石英光纤已达0.19dB/km0.19dB/km以下，以下， 配以适当的光发送与光接收设备，中继距离达数百公里以上，特别适用于长途配以适当的光发送与光接收设备，中继距离达数百公里以上，特别适用于长途 一、二级干线通信。一、二级干线通信。 18 光纤通信优点 保密性能好，抗干扰能力强保密性能好，抗干扰能力强 由于光的频率极高，远高于一般的电磁波的频率由于

8、光的频率极高，远高于一般的电磁波的频率 ，而且光波在光纤中传输时只在其芯区进行，不，而且光波在光纤中传输时只在其芯区进行，不 存在传统的电磁波辐射，因此其保密性能极好，存在传统的电磁波辐射，因此其保密性能极好， 同时也不怕外界强电磁场的干扰，抗干扰能力强同时也不怕外界强电磁场的干扰，抗干扰能力强 。 便于施工和维护便于施工和维护 体积小、重量轻。光缆的敷设方式方便灵活。既体积小、重量轻。光缆的敷设方式方便灵活。既 可以直埋、架空，又可能通过管道和水底敷设可以直埋、架空，又可能通过管道和水底敷设 19 光纤通信 光纤的构造光纤的构造 光纤呈圆柱形，由纤芯、包层与涂层三大光纤呈圆柱形，由纤芯、包层

9、与涂层三大 部分组成，如下图：部分组成，如下图： 20 光纤通信 光纤的构造光纤的构造 纤芯主要采用高纯度的SiO2二氧化硅，并掺有少 量的掺杂剂，提高纤芯的光折射率n1； 包层也是高纯度的二氧化硅，也掺杂一些掺杂剂 ，主要是降低包层的光折射率n2； 涂层采用丙烯酸酯、硅橡胶、尼龙，增加机械强 度和可弯曲性。光缆是多根光纤放在放在一个松 套管内，内冲石油膏和钢丝形成的。海底光缆内 还有电源线，主要为中继站的放大器等提供电源 。 21 光纤与光缆 光纤的导光原理光纤的导光原理 光是一种频率很高的电磁波，而光纤本身光是一种频率很高的电磁波，而光纤本身 是一种介质波导。是一种介质波导。 我们从几何光

10、学的角度来简单讨论光纤的我们从几何光学的角度来简单讨论光纤的 导光原理。导光原理。 22 光纤与光缆 全反射原理全反射原理 光线在均匀介质中是以直线传播的，但在光线在均匀介质中是以直线传播的，但在 两种不同介质的分界面会产生反射和折射两种不同介质的分界面会产生反射和折射 现象，如图所示：现象，如图所示： 包层包层 纤芯纤芯 反射光反射光 入射光入射光 n2 n1 12 3 23 光纤与光缆 全反射原理全反射原理 当当n2/n1的比值增大到一定程度，则会使折射角的比值增大到一定程度，则会使折射角 90度，此时的折射光线不再进入包层，而会在度，此时的折射光线不再进入包层，而会在 纤芯与包层的分界面

11、上掠过，或者重返回到纤芯纤芯与包层的分界面上掠过，或者重返回到纤芯 中进行传播，这种现象叫做光的全反射现象。中进行传播，这种现象叫做光的全反射现象。 不难理解，当光在光纤中发生全反射现象时，由不难理解，当光在光纤中发生全反射现象时，由 于光线基本上全部在纤芯区进行传播，没有光跑于光线基本上全部在纤芯区进行传播，没有光跑 到包层中去，所以可以大大降低光纤的衰耗。到包层中去，所以可以大大降低光纤的衰耗。 24 光纤与光缆 全反射现象全反射现象 光的全反射现象光的全反射现象 n2 n1 折射光折射光 1 3 入射光入射光 25 光纤与光缆 光在光纤中的传播光在光纤中的传播 光在光纤中以光在光纤中以“

12、Z”形轨迹传播及沿纤芯与形轨迹传播及沿纤芯与 包层的分界面掠过包层的分界面掠过 n2 n1 26 光纤与光缆 光纤的工作波长（工作窗口）光纤的工作波长（工作窗口） 光线路信号在光纤上传送的波长：光线路信号在光纤上传送的波长：850nm 、1310nm、1550nm。 850nm窗口只用于多模传输窗口只用于多模传输 1310nm和和1550nm窗口窗口 用于单模传输。用于单模传输。 27 光纤与光缆 光通道参数：衰减、色散光通道参数：衰减、色散 光信号在光纤中传输的距离要受到色散和衰减的光信号在光纤中传输的距离要受到色散和衰减的 双重影响。双重影响。 衰减衰减 在光纤中传输的光信号随着传输距离的

13、增加而在光纤中传输的光信号随着传输距离的增加而 功率下降。功率下降。 1310nm窗口每公里衰减：窗口每公里衰减：0.4dB/km 1550nm窗口每公里衰减：窗口每公里衰减：0.25dB/km 色散会使在光纤中传输的数字脉冲展宽，引起码色散会使在光纤中传输的数字脉冲展宽，引起码 间干扰，降低信号质量。间干扰，降低信号质量。 28 光纤与光缆 光纤的类型光纤的类型 G.652光纤：在光纤：在1310nm波长窗口色散性能波长窗口色散性能 最佳，是目前应用最广泛的光纤。最佳，是目前应用最广泛的光纤。 在在1310nm处，色散小，衰耗大；处，色散小，衰耗大； 在在1550nm处，色散大，衰耗小；处，

14、色散大，衰耗小； G.653光纤：在光纤：在1550nm波长，衰耗和色散波长，衰耗和色散 皆为最小值，可实现大容量长距离传输。皆为最小值，可实现大容量长距离传输。 因出现四波混频效应因出现四波混频效应(FWM),限制了它在限制了它在 WDM（波分复用）方面的应用。（波分复用）方面的应用。 29 光纤与光缆 光纤的类型光纤的类型 G.654光纤：光纤：1550nm损耗最小光纤，主要损耗最小光纤，主要 用于长再生中继距离的海底光缆。用于长再生中继距离的海底光缆。 G.655光纤：克服了光纤：克服了G.652光纤在光纤在1550nm 处色散受限和处色散受限和G.653光纤在光纤在1550nm处出现处

15、出现 四波混频效应的缺陷，适用于四波混频效应的缺陷，适用于WDM系统。系统。 30 光纤与光缆 常见光纤连接器种类：常见光纤连接器种类： FC/PC：FC，圆头尾纤连接器，圆头尾纤连接器，PC，陶瓷，陶瓷 截面为平面；截面为平面； SC/PC：SC，方头尾纤连接器，方头尾纤连接器，PC，同上，同上 ； FC/APC：FC，同上，同上，APC，以截面中心，以截面中心 为圆心，向外倾斜为圆心，向外倾斜80度。度。 LC 31 接口 光传输设备与电话交换机的常用接口光传输设备与电话交换机的常用接口 数字配线架DDF（Digital Distribution Frame）： 数字配线架是数字复用设备之

16、间、数字复用设备与 程控交换设备或非话业务设备之间的配线连接设备。 数字配线架又称高频配线架，在数字通信中越来越有 优越性，它能使数字通信设备的数字码流的连接成为 一个整体，从速率2 Mb/s155 Mb/s信号的输入、输 出都可终接在DDF架上，这为配线、调线、转接、扩 容都带来很大的灵活性和方便性。 目前：我们传输设备与电话交换机常用接口 G703 75欧2M 接口： E1及CE1 120欧 2M 接口 32 接口 POS就是Packet over Sonet/SDH，CPOS 就是Channelized POS，其实区别很明显，相信 大家都用过E1和CE1,POS/CPOS的区别与 E1

17、/CE1的区别是一样的。中国大陆使用的CPOS 一般都是用来汇聚E1的，所以映射路径是CPOS- -AU4-3 TUG3-7 TUG2-3 TU12(VC12,E1) 这样下来3x7x363，一个CPOS就可以 Channelized 成63个2M了。 当然，你也可以将几个vc12捆绑起来使用，最多 12个捆绑成24M的链路，另外，vc12也可以进一 步划分，最小可到64K，下端接一个基带猫，提 供64K专线。 33 接口 POS接口在物理层是标准的SDH STM1 （155M）或STM4（622M）这样的传输 接口，可以直接与标准的SDH接口连接， 上层提供PPP帧到标准SDH帧的映射，再

18、上层则是具有路由功能三层接口。 E1接口实际上是PDH接口，可以通过ADM 设备将该接口信号通过虚容器映射到标准 的SDH帧中，进行透明传输。 本质上都是属于电路复用方式。 34 接口 传输通道与计算机网络常用接口： FE接口（Fast Ethernet），就是快速以太网接口 GE接口（Gigabit Ethernet）,就是千M以太网接 口 POS（Packet Over SONET/SDH)，用于更高速 度的接口，通常用于广域网、城域网中。 CPOS，Channelized POS（即通道化POS，他 可以支持将155M的电路拆分为63个2M电路，2M 电路可以在细拆为32个64k电路，目前华为的 CPOS卡只支持拆分到2M） 35 光端机组成和主要参数 光发射机、光接收机、电端机 发光功率， 收光功率： 接收灵敏度