通信线路施工与运行维护专项技术培训讲义第一部分综述

1、1通信线路建设施工通信线路建设施工 与运行维护技术与运行维护技术二零一四年二月二零一四年二月2 序序 言言 随着随着xxxx的飞速发展，光纤通信网的工程建设与维护进入了全新的时的飞速发展，光纤通信网的工程建设与维护进入了全新的时代。由于通信容量的变化，为了满足通信的发展和用户对通信的高质量代。由于通信容量的变化，为了满足通信的发展和用户对通信的高质量需求，工业信息化部对光缆线路工程安装与维护质量标准提出了新的要需求，工业信息化部对光缆线路工程安装与维护质量标准提出了新的要求，同时各业主单位对工程安装质量和维护指标的考核将更加严格。为求，同时各业主单位对工程安装质量和维护指标的考核将更加严格。为

2、此，此，xxxxxxxx组织从事线路安装组织从事线路安装、维护、维护人员对通信光缆线路安装与维护技术人员对通信光缆线路安装与维护技术进行系统的培训认证。其目的在于规范通信领域线路工程安装质量与维进行系统的培训认证。其目的在于规范通信领域线路工程安装质量与维护标准，更好地为业主公司及各成员单位、承包商提供优质的通信网络护标准，更好地为业主公司及各成员单位、承包商提供优质的通信网络服务。服务。3 第一部分第一部分 综述综述 第二部分第二部分 光纤和光缆光纤和光缆 第三部分第三部分 通信光缆线路的建设程序及施工准备通信光缆线路的建设程序及施工准备 第四部分第四部分 光缆线路的敷设安装与防护光缆线路的

3、敷设安装与防护 第五部分第五部分 光缆接续与测试光缆接续与测试 第六部分第六部分 光缆线路的维护光缆线路的维护 第七部分第七部分 光缆线路维护与工程安全生产技术光缆线路维护与工程安全生产技术 第八部分第八部分 光缆线路常用仪表、机具光缆线路常用仪表、机具 第九部分第九部分 操作技能介绍操作技能介绍 目目 录录4光纤通信的发展历史和现状光纤通信的发展历史和现状现代通信网络现代通信网络光纤通信的特点有哪些光纤通信的特点有哪些光纤通信系统光纤通信系统 第一部分第一部分 综述综述5光纤通信发展的历史和现状光纤通信发展的历史和现状 光纤通信发展历史光纤通信发展历史 所谓光纤通信，就是利用所谓光纤通信，就

4、是利用光纤光纤来传输携带来传输携带信息信息的的光波光波以达到通以达到通信之目的。伴随社会的进步与发展，以及人们日益增长的物质与信信之目的。伴随社会的进步与发展，以及人们日益增长的物质与信息文化需求，通信向大容量，长距离的目标迈进，并已成为必然的息文化需求，通信向大容量，长距离的目标迈进，并已成为必然的发展趋势。由于光波具有极高的频率（大约发展趋势。由于光波具有极高的频率（大约 3 3 亿兆赫兹），也就是亿兆赫兹），也就是说是具有极高的宽带从而可以容纳巨大的通信信息，所以用光波作说是具有极高的宽带从而可以容纳巨大的通信信息，所以用光波作为载体来进行通信一直是人们几百年来追求的目标所在。为载体来进

5、行通信一直是人们几百年来追求的目标所在。 1966 1966 年，英藉华裔学者高锟博士（年，英藉华裔学者高锟博士（C.K.KaoC.K.Kao）预见玻璃可以制成）预见玻璃可以制成衰减为衰减为20dB/km20dB/km的光导纤维（简称光纤），它可以的光导纤维（简称光纤），它可以引导光波转弯引导光波转弯，实，实现光通信。当时世界上最优良的光学玻璃衰减达现光通信。当时世界上最优良的光学玻璃衰减达 1000dB/km1000dB/km左右，左右，所以对于制造衰耗在所以对于制造衰耗在20dB/km20dB/km以下的光纤，被认为是可望不可及的。以下的光纤，被认为是可望不可及的。1970 1970 年美

6、国康宁玻璃公司根据高锟文章的设想，用改进型化学相沉年美国康宁玻璃公司根据高锟文章的设想，用改进型化学相沉积法（积法（MCVDMCVD法）首先制造出衰减法）首先制造出衰减20dB/km20dB/km超低损光纤。随后，超低损光纤。随后， 6 并取得巨大突破。世界各发达国家纷纷开始对光纤通信的研究倾注并取得巨大突破。世界各发达国家纷纷开始对光纤通信的研究倾注了大量的人力与物力，从而使光纤通信技术取得了极其惊人的进展。了大量的人力与物力，从而使光纤通信技术取得了极其惊人的进展。从光纤的损耗看，从光纤的损耗看，1970 1970 年光纤衰减降到年光纤衰减降到 20dB/km20dB/km，1974 19

7、74 年光纤衰减年光纤衰减又降到了又降到了 2dB/km2dB/km，1976 1976 年降到年降到0.5dB/km0.5dB/km，1980 1980 年使光纤衰减降到年使光纤衰减降到了了 0.20dB/km0.20dB/km（1550m1550m），），1990 1990 年降到了年降到了 0.14dB/km0.14dB/km（1550m1550m），），基本接近石英光纤的理论衰耗极限值基本接近石英光纤的理论衰耗极限值0.1dB/km0.1dB/km。 从光器件看，从光器件看，1970 1970 年美国贝尔实验室研制出世界上第一只在室年美国贝尔实验室研制出世界上第一只在室温下连续工作的砷

8、化镓铝温下连续工作的砷化镓铝(GaAlAs) (GaAlAs) 半导体激光器，为光纤通信找到半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源器件。后来逐渐发展到性能更好、寿命达几万小时的异了合适的光源器件。后来逐渐发展到性能更好、寿命达几万小时的异质结条形激光器和现在的分布反馈式单纵模激光器（质结条形激光器和现在的分布反馈式单纵模激光器（DFBDFB）以及多量）以及多量子阱激光器（子阱激光器（MQWMQW）。光接收器件也从简单的硅）。光接收器件也从简单的硅 PIN PIN 光二极管发展到光二极管发展到量子效率达量子效率达 9090的的-族雪崩光二极管（族雪崩光二极管（APDAPD）。从光纤通信系统）。

9、从光纤通信系统看，正是光纤制造技术和光电器件制造技术的飞速发展，以及大规模、看，正是光纤制造技术和光电器件制造技术的飞速发展，以及大规模、超大规模集成电路技术和微处理机技术的发展，带动了光纤通信系统超大规模集成电路技术和微处理机技术的发展，带动了光纤通信系统从小容量到大容量、从短距离到长距离、从低水平到高水平、从旧体从小容量到大容量、从短距离到长距离、从低水平到高水平、从旧体制（制（PDHPDH）到新体制（）到新体制（SDHSDH）的迅猛发展。）的迅猛发展。7 1976 1976 年，美国在亚特兰大开通了世界上第一个实用化光纤年，美国在亚特兰大开通了世界上第一个实用化光纤通信系统。码速为通信系

10、统。码速为 45Mb/s45Mb/s，中继长度为，中继长度为 10km10km。1980 1980 年，多模年，多模光纤通信系统商用化（光纤通信系统商用化（140Mb/s140Mb/s），并着手单模光纤通信系统的），并着手单模光纤通信系统的现场试验工作。现场试验工作。1990 1990 年单模光纤通信系统进入商用化阶段年单模光纤通信系统进入商用化阶段（565Mb/s565Mb/s），并着手进行零色散移位光纤和波分复用及相干光），并着手进行零色散移位光纤和波分复用及相干光通信的现场试验，而且陆续制定数字同步体系（通信的现场试验，而且陆续制定数字同步体系（SDHSDH）的技术标）的技术标准。准。1

11、993 1993 年，年，SDHSDH产品开始商用化（产品开始商用化（622Mb/s 622Mb/s 以下）。以下）。19951995年，年，2.5Gb/s 2.5Gb/s 的的 SDH SDH 产品进入商用化阶段。产品进入商用化阶段。1996 1996 年，年，10Gb/s10Gb/s的的 SDH SDH 产品进入商用化阶段。产品进入商用化阶段。1997 1997 年采用波分复用技术（年采用波分复用技术（WDMWDM）的）的 20Gb/s 20Gb/s 和和 40Gb/s 40Gb/s 的的 SDH SDH 产品试验取得重大突破。此外，在光产品试验取得重大突破。此外，在光孤子通信、超长波长通

12、信和相干光通信方面也正在取得巨大进展。孤子通信、超长波长通信和相干光通信方面也正在取得巨大进展。8 光纤通信的发展现状光纤通信的发展现状 1976 1976 年美国在亚特兰大进行的现场试验，标志着光纤通信从基础年美国在亚特兰大进行的现场试验，标志着光纤通信从基础研究发展到了商用的新阶段。此后，光纤通信技术不断创新研究发展到了商用的新阶段。此后，光纤通信技术不断创新, , 从多模从多模发展到单模，从发展到单模，从8080年代末的年代末的PDHPDH系统，系统，9090年代中期的年代中期的SDHSDH系统，以及近系统，以及近来的来的WDMWDM系统。工作波长从系统。工作波长从 0.85m 0.85

13、m 发展到发展到 1.31 m 1.31 m 和和 1.55m1.55m，传输速率从几十传输速率从几十 Mb/s Mb/s 发展到几十发展到几十 Gb/sGb/s。另一方面，随着技术的进步。另一方面，随着技术的进步和大规模产业的形成，光纤价格不断下降，应用范围不断扩大，从初和大规模产业的形成，光纤价格不断下降，应用范围不断扩大，从初期的市话局间中继到长途干线进一步延伸到用户接入网，从数字电话期的市话局间中继到长途干线进一步延伸到用户接入网，从数字电话到有线电视到有线电视(CATV)(CATV)，从单一类型的信息传输到多种业务的传输。目前，从单一类型的信息传输到多种业务的传输。目前光纤已成为信息

14、宽带传输的主要媒质，光纤通信系统将成为未来国家光纤已成为信息宽带传输的主要媒质，光纤通信系统将成为未来国家信息基础设施的支柱。信息基础设施的支柱。9 光纤光纤传输速率在过去传输速率在过去1010年中提高了年中提高了100100倍左右，预计未来倍左右，预计未来1010年中仍年中仍将再提高将再提高100100倍左右。倍左右。单波长光通信系统速率已达单波长光通信系统速率已达40Gbit/s40Gbit/s，再提高，再提高比较困难。目前充分挖掘光纤带宽潜力的最好办法是采用波分复用比较困难。目前充分挖掘光纤带宽潜力的最好办法是采用波分复用（WDMWDM）技术。）技术。 WDMWDM本质上是光域上的频分复

15、用（本质上是光域上的频分复用（FDMFDM）技术，因为在光域上一般）技术，因为在光域上一般用波长代替频率，故光的频分复用一般称为波分复用。用波长代替频率，故光的频分复用一般称为波分复用。WDMWDM在发送端在发送端采用合波器将不同波长的光载波合并起来送入一根光纤进行传输；在采用合波器将不同波长的光载波合并起来送入一根光纤进行传输；在接收端再由分波器将不同波长的光载波分开，这样在一根光纤中可实接收端再由分波器将不同波长的光载波分开，这样在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。现多路光信号的复用传输。 理论上讲，理论上讲，WDMWDM技术可利用的单模光纤带宽达可到技术可利用的单模光纤带宽达可到20

16、0nm200nm，即，即25T 25T HzHz带宽。即使按照波长间隔为带宽。即使按照波长间隔为0.8nm0.8nm计算，一根光纤上可开通计算，一根光纤上可开通200200多个多个波长的系统，故波长的系统，故WDMWDM技术的出现，有可能充分利用光纤的带宽技术的出现，有可能充分利用光纤的带宽资源。光纤波分复用技术的出现，为通信基础网带宽的迅速展宽创造资源。光纤波分复用技术的出现，为通信基础网带宽的迅速展宽创造了条件。了条件。10 在模拟载波通信系统中，通常采用频分复用方法提高系统的传输容在模拟载波通信系统中，通常采用频分复用方法提高系统的传输容量，充分利用电缆的带宽资源，即在同一根电缆中同时传

17、输若干个信量，充分利用电缆的带宽资源，即在同一根电缆中同时传输若干个信道的信号，接收端根据各载波频率的不同，利用带通滤波器就可滤出道的信号，接收端根据各载波频率的不同，利用带通滤波器就可滤出每一个信道的信号。同样，在光纤通信系统中也可以采用光的频分复每一个信道的信号。同样，在光纤通信系统中也可以采用光的频分复用的方法来提高系统的传输容量，在接收端采用解复用器（等效于光用的方法来提高系统的传输容量，在接收端采用解复用器（等效于光带通滤波器）将各信号光载波分开。由于在光的频域上信号频率差别带通滤波器）将各信号光载波分开。由于在光的频域上信号频率差别比较大，一般采用波长来定义频率上的差别，该复用方法

18、称为波分复比较大，一般采用波长来定义频率上的差别，该复用方法称为波分复用。用。WDMWDM技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率（或波长）不同可以将光纤的低损耗窗口划根据每一信道光波的频率（或波长）不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器合波器）将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行）将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器（传输。

19、在接收端，再由一波分复用器（分波器分波器）将这些不同波长承载）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。不同信号的光载波分开的复用方式。 11 由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立（不考虑光纤非线性由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。将两个方向时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。将两个方向的信号分别安排在不同波长传输即可实现双向传输。根据波分复用器的信号分别安排在不同波长传输即可实现双向传输。根据波分复用器的不同，可以复用的波长数也不同，从的不同，可以复用的波长数也不同，从2 2个至几十个到上百个

20、不等，一个至几十个到上百个不等，一般商用化是般商用化是8 8波长和波长和6464波长乃至波长乃至128128波长系统，这取决于所允许的光载波长系统，这取决于所允许的光载波波长的间隔大小，下图给出了其系统组成。波波长的间隔大小，下图给出了其系统组成。 12 总之，从总之，从 1970 1970 年到现在虽然只有短短年到现在虽然只有短短 40 40 多年的时间，但多年的时间，但光纤通信技术却取得了极其惊人的进展。用高带宽的光波作为传光纤通信技术却取得了极其惊人的进展。用高带宽的光波作为传送信息的载体以实现通信，这一几百年来人们梦寐以求的幻想在送信息的载体以实现通信，这一几百年来人们梦寐以求的幻想在

21、今天已成为活生生的现实。然而就目前的光纤通信而言，其实际今天已成为活生生的现实。然而就目前的光纤通信而言，其实际应用仅是其潜在能力的应用仅是其潜在能力的 2 2左右，尚有巨大的潜力等待人们去开左右，尚有巨大的潜力等待人们去开发利用。因此，光纤通信技术并未停滞不前，而是向更高水平、发利用。因此，光纤通信技术并未停滞不前，而是向更高水平、更高阶段方向发展。更高阶段方向发展。13现代通信网络现代通信网络 1. 1.通信系统的基本组成通信系统的基本组成 通信的基本形式是在信源与信宿之间建立一个传输（转移）信息通信的基本形式是在信源与信宿之间建立一个传输（转移）信息的通道（信道），实现信息的传输。的通道

22、（信道），实现信息的传输。通信系统可以概括为一个统一通信系统可以概括为一个统一的模型，如下图所示。这一模型包括有：信源、变换器、信道、噪的模型，如下图所示。这一模型包括有：信源、变换器、信道、噪声源、反变换器和信宿声源、反变换器和信宿6 6个部分。模型中各部分的功能如下：个部分。模型中各部分的功能如下： （1 1）信源：是指发出信息的信息源，或者说是信息的发出者。）信源：是指发出信息的信息源，或者说是信息的发出者。 （2 2）变换器：变换器的功能是把信源发出的信息变换成适合在信）变换器：变换器的功能是把信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。道上传输的信号。 （3 3）信道：信道是信号传输

23、媒介的总称。）信道：信道是信号传输媒介的总称。 （4 4）反变换器：反变换器是变换器的逆变换。）反变换器：反变换器是变换器的逆变换。 （5 5）信宿：是指信息传送的终点，也就是信息接收者。）信宿：是指信息传送的终点，也就是信息接收者。 （6 6）噪声源：噪声源并不是一个人为实现的实体，但在实际通信）噪声源：噪声源并不是一个人为实现的实体，但在实际通信系统中又是客观存在的。系统中又是客观存在的。 14 下图所示的通信系统只能实现两个用户间的单向通信，要实现双下图所示的通信系统只能实现两个用户间的单向通信，要实现双向通信还需要另外一个通信系统完成相反方向的信息传递工作。而向通信还需要另外一个通信系

24、统完成相反方向的信息传递工作。而要要实现多个用户间的通信，则需要将多个通信系统有机地组成一个整体，实现多个用户间的通信，则需要将多个通信系统有机地组成一个整体，使它们能协同工作，即形成通信网。使它们能协同工作，即形成通信网。信息信息信号信号信号信号信息信息信源变换器信道交换设备信道反变换器信宿干扰源基本通信系统模型基本通信系统模型信息：包括声音、图形、图像、文字等。信息：包括声音、图形、图像、文字等。信号：随信息做相应变化的电压或电流（也可以是光）。信号：随信息做相应变化的电压或电流（也可以是光）。15 通信系统的一般结构通信系统的一般结构 实际通信系统的一般结构实际通信系统的一般结构如下图中

25、的话机、移动台等如下图中的话机、移动台等是用户终端设备。是用户终端设备。它的作用是它的作用是将话音信号转换成电信号，或者进行反变换。交换设备的作将话音信号转换成电信号，或者进行反变换。交换设备的作用除了实现局内用户间的信号交换，还能同其它局的用户实现连接或转用除了实现局内用户间的信号交换，还能同其它局的用户实现连接或转接。多路复用设备的作用是实现多路信号的汇接接。多路复用设备的作用是实现多路信号的汇接( (复用复用) )，可采用频分、，可采用频分、时分、码分多址形式的复用，用以提高信道的传输容量。传输终端设备时分、码分多址形式的复用，用以提高信道的传输容量。传输终端设备( (如地球站、微波设备

26、、终端增音设备等如地球站、微波设备、终端增音设备等) )的主要作用是将待传输的信号的主要作用是将待传输的信号转换成适合信道传输的信号，或进行反变换等。电缆、光缆、微波、卫转换成适合信道传输的信号，或进行反变换等。电缆、光缆、微波、卫星是不同形式的传输媒质或信号载体。星是不同形式的传输媒质或信号载体。16 当通信系统采用电缆作传输媒质时，此时传输终端设备为电缆传输当通信系统采用电缆作传输媒质时，此时传输终端设备为电缆传输终端设备，相应的通信系统为电缆通信系统。若采用光缆作传输媒质终端设备，相应的通信系统为电缆通信系统。若采用光缆作传输媒质时，此时的传输终端设备就为光端机，相应的通信系统就称为光纤

27、通时，此时的传输终端设备就为光端机，相应的通信系统就称为光纤通信系统，或称为光缆传输系统。若采用微波作载体，用微波中继站作信系统，或称为光缆传输系统。若采用微波作载体，用微波中继站作信号转接，此时传输终端设备就是微波端站，相应的通信系统就称为信号转接，此时传输终端设备就是微波端站，相应的通信系统就称为微波通信系统。若仍采用微波作载体，用卫星作中继站，此时传输终微波通信系统。若仍采用微波作载体，用卫星作中继站，此时传输终端设备是卫星地面站端设备是卫星地面站( (地球站地球站) )，相应的通信系统就称为卫星通信系统。，相应的通信系统就称为卫星通信系统。 由此可见，无论是电缆通信系统、光纤由此可见，

28、无论是电缆通信系统、光纤 ( (缆缆) )通信系统，还是微波通信系统，还是微波通信系统、卫星通信系统，它们的基本结构形式都很类似。不同通信通信系统、卫星通信系统，它们的基本结构形式都很类似。不同通信系统之间的差异仅在于电信号载体、传输媒质和传输终端设备不同。系统之间的差异仅在于电信号载体、传输媒质和传输终端设备不同。17 通信网的构成和分类通信网的构成和分类 通信网的构成通信网的构成 一个完整的通信网包括硬件和软件。通信网的硬件通常是由用户一个完整的通信网包括硬件和软件。通信网的硬件通常是由用户终端设备、传输系统、交换系统三大部分组成。如下图所示。为了终端设备、传输系统、交换系统三大部分组成。

29、如下图所示。为了使全网协调合理地工作，还要有各种规定，如信令方案、各种协议、使全网协调合理地工作，还要有各种规定，如信令方案、各种协议、网路结构、路由方案、编号方案、资费制度与质量标准等，这些均网路结构、路由方案、编号方案、资费制度与质量标准等，这些均属于软件。属于软件。18 通信网的分类通信网的分类 按电信业务的种类分为：电话网、数据通信网、图像通信网、有按电信业务的种类分为：电话网、数据通信网、图像通信网、有线电视网等。线电视网等。 按服务区域范围分为：本地电信网、长途电信网、移动通信网、按服务区域范围分为：本地电信网、长途电信网、移动通信网、国际电信网等。国际电信网等。 按传输媒介种类分

30、为：架空明线网、电缆通信网、光缆通信网、按传输媒介种类分为：架空明线网、电缆通信网、光缆通信网、卫星通信网、用户光纤网等。卫星通信网、用户光纤网等。 按交换方式分为：电路交换网、分组交换网等。按交换方式分为：电路交换网、分组交换网等。 按结构形式分为：网状网、星形网、环形网、栅格网、总线网等。按结构形式分为：网状网、星形网、环形网、栅格网、总线网等。 按信息信号形式分为：模拟通信网、数字通信网、数字按信息信号形式分为：模拟通信网、数字通信网、数字/ /模拟混合模拟混合网等。网等。 按信息传递方式分为：同步转移模式（按信息传递方式分为：同步转移模式（STMSTM）的综合业务数字网）的综合业务数字

31、网（ISDNISDN）和异步转移模式（）和异步转移模式（ATMATM）的宽带综合业务数字网（）的宽带综合业务数字网（B-ISDNB-ISDN）等。等。19 通信网的基本拓扑结构通信网的基本拓扑结构 通信网的基本拓扑结构，有的称物理结构，基本可分为：星状、通信网的基本拓扑结构，有的称物理结构，基本可分为：星状、总线状和环状三类。总线状和环状三类。如下图所示。如下图所示。 20 星状网星状网 其形状似星因此而得名，也可以看作是中心向四其形状似星因此而得名，也可以看作是中心向四周辐射，又称辐射形。周辐射，又称辐射形。中心局（站）到四周各局（站）都有直达路中心局（站）到四周各局（站）都有直达路由，电路

32、利用率高，但周围各局（站）之间没有直达路，必须经过由，电路利用率高，但周围各局（站）之间没有直达路，必须经过中心站转接，若中心站故障，有可能引起整个网通信中断。同时业中心站转接，若中心站故障，有可能引起整个网通信中断。同时业务量大时，无法迅速疏导。务量大时，无法迅速疏导。 总线形网总线形网 。 各局（站）都挂在中心局发出的总线上。各局（站）都挂在中心局发出的总线上。这种这种结构的网便于管理适于广播式的分配业务，中心局之外的各站间通结构的网便于管理适于广播式的分配业务，中心局之外的各站间通信比较困难。信比较困难。 环状网环状网 。中心局与各站串成环形。中心局与各站串成环形。这种网的传输线路最短，

33、这种网的传输线路最短，生存能力强，但在各局业务量大时，需要的线路传输带宽（或传输生存能力强，但在各局业务量大时，需要的线路传输带宽（或传输速率）比星形网高得多。速率）比星形网高得多。 总线形和环形网在计算机通信中应用较多，在这种网中一般传总线形和环形网在计算机通信中应用较多，在这种网中一般传输速率较高。它要求各节点和总线终端节点有较强的信息识别和处输速率较高。它要求各节点和总线终端节点有较强的信息识别和处理能力。理能力。21 除了上图的基本拓扑结构外，还有链形拓扑和栅格拓扑等，如下除了上图的基本拓扑结构外，还有链形拓扑和栅格拓扑等，如下图所示。在不同的应用条件下将选择合适的拓扑结构，并在上述拓

34、扑图所示。在不同的应用条件下将选择合适的拓扑结构，并在上述拓扑结构的基础上组合、演变成新的拓扑结构。结构的基础上组合、演变成新的拓扑结构。22 现代通信网的构成及发展现代通信网的构成及发展 传统通信系统由传输、交换、终端三大部分组成。其中传输与传统通信系统由传输、交换、终端三大部分组成。其中传输与交换部分组成通信网络，传输部分为网络的链路交换部分组成通信网络，传输部分为网络的链路(Link)(Link)，交换部分，交换部分为网络的节点（为网络的节点（NodeNode）。随着通信技术的发展与用户需求日益多样）。随着通信技术的发展与用户需求日益多样化，化，现代通信网现代通信网正处在变革与发展之中，

35、正处在变革与发展之中，网络类型及所提供的业务网络类型及所提供的业务种类不断增加和更新，形成了复杂的通信网络体系。为了更清晰地种类不断增加和更新，形成了复杂的通信网络体系。为了更清晰地描述现代通信网络结构，在此引入了网络分层的概念，现代通信网描述现代通信网络结构，在此引入了网络分层的概念，现代通信网可以分为可以分为3 3层：层： 第一层：通信基础网第一层：通信基础网 第二层：业务网第二层：业务网 第三层：应用层第三层：应用层 为了支持各层网络的有效运行和管理，还需要有支撑网（信令为了支持各层网络的有效运行和管理，还需要有支撑网（信令网、同步网、电信管理网）的介入，这些支撑网可以为通信网的某网、同

36、步网、电信管理网）的介入，这些支撑网可以为通信网的某一层或多层服务。一层或多层服务。23 通信基础网又可称为传送网。通信基础网又可称为传送网。为简化描述，我们可将通信基为简化描述，我们可将通信基础网简单看成是一个以光纤、微波接力、卫星传输为主的传输网络。础网简单看成是一个以光纤、微波接力、卫星传输为主的传输网络。在这个传输网络的基础上，根据业务节点设备类型的不同，可以构在这个传输网络的基础上，根据业务节点设备类型的不同，可以构建成不同类型的业务网。通信基础网的带宽正在不断拓宽，将逐步建成不同类型的业务网。通信基础网的带宽正在不断拓宽，将逐步成为未来信息高速公路的传输平台。成为未来信息高速公路的

37、传输平台。 对通信基础网的描述同样引入了网络分层概念，通信基础网也对通信基础网的描述同样引入了网络分层概念，通信基础网也可以分为可以分为3 3层：层： 第一层：传输媒介：目前主要有电缆、微波、通信卫星、光纤第一层：传输媒介：目前主要有电缆、微波、通信卫星、光纤等。等。 第二层：传输系统：包括传输设备和传输复用设备。携带信息第二层：传输系统：包括传输设备和传输复用设备。携带信息的基带信号一般不能直接加到传输媒介上进行传输，需要有传输设的基带信号一般不能直接加到传输媒介上进行传输，需要有传输设备将它们转换为适合在传输媒介上进行传输的信号。备将它们转换为适合在传输媒介上进行传输的信号。 第三层：传送

38、网节点设备：网络节点设备主要为配线架和数字第三层：传送网节点设备：网络节点设备主要为配线架和数字交叉连接设备交叉连接设备( () )，其主要任务是实现基础网传输电路的电路，其主要任务是实现基础网传输电路的电路调度、故障切换和分离业务。调度、故障切换和分离业务。24 业务网是向用户提供诸如电话、数据、图像等各种电信业务的网络。业务网是向用户提供诸如电话、数据、图像等各种电信业务的网络。业务网包括电话网、数据网、智能网、移动通信网等。业务网包括电话网、数据网、智能网、移动通信网等。 支撑网是使业务网正常运转，增强网络功能，提高全网服务质量，支撑网是使业务网正常运转，增强网络功能，提高全网服务质量，

39、以满足用户需求的网络。以满足用户需求的网络。在各个支撑网中传送相应的控制、检测信号。在各个支撑网中传送相应的控制、检测信号。支撑网包括信令网、同步网和电信管理网。支撑网包括信令网、同步网和电信管理网。 现代通信网的未来发展趋势可概括为现代通信网的未来发展趋势可概括为“六化六化”，即通信技术数字化、，即通信技术数字化、通信业务综合化、网络互通融合化、通信网络宽带化、网络管理智能化通信业务综合化、网络互通融合化、通信网络宽带化、网络管理智能化和通信服务个人化。和通信服务个人化。 现代通信传输技术现代通信传输技术 信息需要在一定的物理媒质中传播，我们将这种物理媒质称为传输媒信息需要在一定的物理媒质中

40、传播，我们将这种物理媒质称为传输媒质。传输媒质是传递信号的通道，提供两地之间的传输通路。传输从大质。传输媒质是传递信号的通道，提供两地之间的传输通路。传输从大的分类上来区分有两种，一种是电磁信号在自由空间中传输，这种传输的分类上来区分有两种，一种是电磁信号在自由空间中传输，这种传输方式叫做无线传输；另一种是电磁信号在某种传输线上传输，这种传输方式叫做无线传输；另一种是电磁信号在某种传输线上传输，这种传输方式叫做有线传输。方式叫做有线传输。25 常用的传输媒质目前主要有：常用的传输媒质目前主要有： 微波微波 微波通信技术问世已半个多世纪，它是在微波频段通过地面视距微波通信技术问世已半个多世纪，它

41、是在微波频段通过地面视距进行信息传播的一种无线通信手段。进行信息传播的一种无线通信手段。最初的微波通信系统都是模拟制最初的微波通信系统都是模拟制式的，它与当时的同轴电缆载波传输系统同为通信网长途传输干线的式的，它与当时的同轴电缆载波传输系统同为通信网长途传输干线的重要传输手段，例如我国城市间的电视节目传输主要依靠的就是微波重要传输手段，例如我国城市间的电视节目传输主要依靠的就是微波传输。微波通信的频率范围为传输。微波通信的频率范围为 300MHz300MHz1000GHz1000GHz。微波按直线传播，。微波按直线传播，若要进行远程通信，则需要在高山、铁塔或高层建筑物顶上安装微波若要进行远程通

42、信，则需要在高山、铁塔或高层建筑物顶上安装微波转发设备进行中继通信。转发设备进行中继通信。微波中继通信是一种重要的传输手段，它具微波中继通信是一种重要的传输手段，它具有通信频有通信频 带宽、抗干扰性强、通信灵活性较大、设备体积小、经济可带宽、抗干扰性强、通信灵活性较大、设备体积小、经济可靠等优点。其传输距离可达几千公里主要用于长途通信、移动通信系靠等优点。其传输距离可达几千公里主要用于长途通信、移动通信系统基站与移动交换中心之间的信号传输及特殊地形的传播。统基站与移动交换中心之间的信号传输及特殊地形的传播。26 卫星卫星 卫星通信是在微波中继通信的基础上发展起来的。卫星通信是在微波中继通信的基

43、础上发展起来的。它是利用人造地它是利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波，从而实现两个或多个地面站之间的球卫星作为中继站来转发无线电波，从而实现两个或多个地面站之间的通信。卫星通信具有传输距离远、覆盖面积大、通信容量大、用途广、通信。卫星通信具有传输距离远、覆盖面积大、通信容量大、用途广、通信质量好、抗破坏能力强等优点。一颗通信卫星总通信容量可实现上通信质量好、抗破坏能力强等优点。一颗通信卫星总通信容量可实现上万路双向电话和十几路彩色电视的传输。高轨道通信卫星是运行在赤道万路双向电话和十几路彩色电视的传输。高轨道通信卫星是运行在赤道上空约上空约 36000km 36000km 的同步卫星。位

44、于印度洋、大西洋、太平洋上空的三的同步卫星。位于印度洋、大西洋、太平洋上空的三颗同步卫星，基本可覆盖全球。低轨道通信卫星是运行在颗同步卫星，基本可覆盖全球。低轨道通信卫星是运行在 5005001500km 1500km 上空的非同步卫星，上空的非同步卫星，一般采用多颗小型卫星组成一个星型网。若能做到一般采用多颗小型卫星组成一个星型网。若能做到在世界上任何地方的上空都能看到其中一颗卫星，则通过星际通信可覆在世界上任何地方的上空都能看到其中一颗卫星，则通过星际通信可覆盖全球。低轨道通信卫星主要用于移动通信和全球定位系统。盖全球。低轨道通信卫星主要用于移动通信和全球定位系统。27 电缆电缆 通信电缆

45、主要包括双绞线电缆（对称电缆）、同轴电缆等。通信电缆主要包括双绞线电缆（对称电缆）、同轴电缆等。对对绞电缆（绞电缆（TwistedPairCableTwistedPairCable）是传统的话音通信媒质，使用最为广泛，）是传统的话音通信媒质，使用最为广泛，是当前电信接入网的主体。在全球范围内，对绞电缆接入比例高达是当前电信接入网的主体。在全球范围内，对绞电缆接入比例高达 94%94%，其通信业务正在向非话音业务方向发展。利用高速，其通信业务正在向非话音业务方向发展。利用高速 Modem Modem 上网，上网，其速率可达其速率可达 56kb/s56kb/s，利用一线通，利用一线通 ISDN I

46、SDN 方式上网，速率进一步上升方式上网，速率进一步上升到到 128kb/s128kb/s，而利用更新的，而利用更新的 ADSL ADSL 方式，其下行速率为方式，其下行速率为1.51.58Mb/s8Mb/s，作为新一代家庭网络应用方式，利用电话双绞线的作为新一代家庭网络应用方式，利用电话双绞线的 HomePAN HomePAN 速率也速率也可达可达 1 110Mb/s10Mb/s。因此，。因此，目前利用对绞电缆已形成了种类繁杂的各种目前利用对绞电缆已形成了种类繁杂的各种宽带接入新方式，并且日趋普遍。公共电话网（宽带接入新方式，并且日趋普遍。公共电话网（PSTNPSTN）中实现话音通）中实现话

47、音通信的主要传输媒质就是通信电缆，电话通信线路广泛采用的是全塑通信的主要传输媒质就是通信电缆，电话通信线路广泛采用的是全塑通信电缆。信电缆。28 光纤光纤 光纤是光导纤维的简称。光纤通信是以激光为载波，以光纤为传光纤是光导纤维的简称。光纤通信是以激光为载波，以光纤为传输媒质的一种通信方式。输媒质的一种通信方式。光波的波长为微米级，紫外线、可见光、红光波的波长为微米级，紫外线、可见光、红外线属于光波范围。目前光纤通信使用的波长多为近红外区内，即外线属于光波范围。目前光纤通信使用的波长多为近红外区内，即波波长为长为 850nm850nm、1310nm 1310nm 和和 1550nm 1550nm

48、 的三个传输窗口。光纤具有传输容的三个传输窗口。光纤具有传输容量大、传输损耗低、抗电磁干扰能力强、易于敷设和资源丰富等众多量大、传输损耗低、抗电磁干扰能力强、易于敷设和资源丰富等众多优点，优点，可广泛用于越洋通信、长途干线通信、市话通信和计算机网络可广泛用于越洋通信、长途干线通信、市话通信和计算机网络等许多需要数据传输的场合。等许多需要数据传输的场合。29光纤通信的特点光纤通信的特点 光纤通信与电通信方式的主要差异有两点：一是用光波作为载波传输光纤通信与电通信方式的主要差异有两点：一是用光波作为载波传输信号，即传输的是光信号；二是用光导纤维构成的光缆作为传输线路，信号，即传输的是光信号；二是用

49、光导纤维构成的光缆作为传输线路，即以光纤作为媒质传输手段。即以光纤作为媒质传输手段。因此，在光纤通信中起主导作用的是产生因此，在光纤通信中起主导作用的是产生光波的激光器和传输光波的光导纤维。半导体激光器的发光面积很小，光波的激光器和传输光波的光导纤维。半导体激光器的发光面积很小，它输出稳定而且方向性极好的激光，激光可以运载巨大的信息量。光纤它输出稳定而且方向性极好的激光，激光可以运载巨大的信息量。光纤是一种介质光波导，具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。是一种介质光波导，具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。它是由直径大约只有它是由直径大约只有0.1mm0.1mm的细玻璃丝构

50、成。的细玻璃丝构成。 光纤通信之所以能够飞速发展和受到人们的极大重视，这是因为和光纤通信之所以能够飞速发展和受到人们的极大重视，这是因为和其它通信手段相比，具有无以伦比的优越性而决定的。其它通信手段相比，具有无以伦比的优越性而决定的。30 优点优点 传输频带宽、通信容量大。传输频带宽、通信容量大。从理论讲，载波频率越高通信容量从理论讲，载波频率越高通信容量越大，因目前使用的光波频率比微波频率高越大，因目前使用的光波频率比微波频率高10103 310104 4倍，所以通信容量倍，所以通信容量约可增加约可增加10103 310104 4倍。一根仅有头发丝粗细的光纤可以同时传输倍。一根仅有头发丝粗细

51、的光纤可以同时传输 1000 1000 亿个话路。虽然目前远远未达到如此高的传输容量，但用一根光纤同亿个话路。虽然目前远远未达到如此高的传输容量，但用一根光纤同时传输时传输2424万个话路的试验已经取得成功，它比传统的明线、同轴电缆、万个话路的试验已经取得成功，它比传统的明线、同轴电缆、微波等要高出几十乃至上千倍以上。微波等要高出几十乃至上千倍以上。 传输损耗低。传输损耗低。目前实用的光纤均为目前实用的光纤均为SiO2SiO2（石英）系光纤，要减小（石英）系光纤，要减小光纤损耗，主要是靠提高玻璃纤维的纯度来达到，由于目前制成的光纤损耗，主要是靠提高玻璃纤维的纯度来达到，由于目前制成的SiO2S

52、iO2玻璃介质的纯净度极高，所以光纤的损耗极低。在光波长玻璃介质的纯净度极高，所以光纤的损耗极低。在光波长=1.55m=1.55m附近，衰减有最低点，可低至附近，衰减有最低点，可低至0.2dB/km0.2dB/km，已接近理论极限，已接近理论极限值。值。31 不受电磁干扰。不受电磁干扰。光纤由电绝缘的石英材料制成，绝缘性能好，光纤由电绝缘的石英材料制成，绝缘性能好，不受各种电磁场的干扰和闪电雷击的损坏。无金属光缆非常适合不受各种电磁场的干扰和闪电雷击的损坏。无金属光缆非常适合于存在强电磁场干扰的高压电力线路周围和油田、煤矿等易燃易于存在强电磁场干扰的高压电力线路周围和油田、煤矿等易燃易爆环境中

53、使用。因此，光纤通信不受电磁的干扰，这是电通信所爆环境中使用。因此，光纤通信不受电磁的干扰，这是电通信所不能比拟的。不能比拟的。 中继距离长中继距离长。由于光纤具有极低的损耗系数（目前商用化石由于光纤具有极低的损耗系数（目前商用化石英光纤已达英光纤已达 0.19dB/km 0.19dB/km 以下），这是传统的电缆（以下），这是传统的电缆（1.5km1.5km）、微）、微波（波（50km50km）等根本无法与之相比拟的。因此光纤通信特别适用于）等根本无法与之相比拟的。因此光纤通信特别适用于长距离的通信系统，在不久的将来实现全球无中继的光纤通信也长距离的通信系统，在不久的将来实现全球无中继的光纤

54、通信也是完全可能的。是完全可能的。32 线径细、重量轻。线径细、重量轻。由于光纤的直径很小，只有由于光纤的直径很小，只有0.125mm 0.125mm 左右，左右，因此制成光缆后，直径要比电缆细，如因此制成光缆后，直径要比电缆细，如8 8芯光缆的横截面直径约芯光缆的横截面直径约10mm10mm，而标准同轴电缆为，而标准同轴电缆为47mm47mm。这样在长途干线或市内干线上，空。这样在长途干线或市内干线上，空间利用率高，节约了地下管道的建设投资；而且重量也轻，便于制间利用率高，节约了地下管道的建设投资；而且重量也轻，便于制造多芯光缆。造多芯光缆。 资源丰富。资源丰富。光纤的材料主要是石英（二氧化

55、硅），在地球上光纤的材料主要是石英（二氧化硅），在地球上是取之不尽用之不竭的，并且很少的原材料就可拉制出很长的光纤。是取之不尽用之不竭的，并且很少的原材料就可拉制出很长的光纤。例如，例如，4040克高纯度的石英玻璃，可拉制克高纯度的石英玻璃，可拉制1km1km的光纤。的光纤。 挠性好。挠性好。光纤经过表面涂敷后，弯曲直径为光纤经过表面涂敷后，弯曲直径为3mm3mm不会折断。不会折断。因此，用光纤制成的光缆与铜线制成的电缆有同样好的挠性。因此，用光纤制成的光缆与铜线制成的电缆有同样好的挠性。33 耐高压，抗腐蚀。耐高压，抗腐蚀。光纤是玻璃制成的，石英玻璃的熔点在光纤是玻璃制成的，石英玻璃的熔点在

56、20002000以上，而一般明火的温度在以上，而一般明火的温度在10001000左右。因此，光纤耐高温，光纤的化左右。因此，光纤耐高温，光纤的化学稳定性好，抗腐蚀能力强，可以在具有有害气体环境下工作。学稳定性好，抗腐蚀能力强，可以在具有有害气体环境下工作。 安全保密。安全保密。在传输过程中，光波在光纤中传输是不会泄露出光纤在传输过程中，光波在光纤中传输是不会泄露出光纤之外的，即使在转弯处，弯曲半径很小时，泄露出的光波也十分微弱。之外的，即使在转弯处，弯曲半径很小时，泄露出的光波也十分微弱。这样，用什么方法也无法在光纤外面窃听光纤中传输的信息了。此外，这样，用什么方法也无法在光纤外面窃听光纤中传

57、输的信息了。此外，由于光纤中的光不会泄露出来，在电通信中常见的串音现象就不可能存由于光纤中的光不会泄露出来，在电通信中常见的串音现象就不可能存在了。同时，它也不会干扰其它通信设备或测试设备。在了。同时，它也不会干扰其它通信设备或测试设备。34 存在着不足存在着不足 当然，在光纤通信中，同样也存在着很多不足。当然，在光纤通信中，同样也存在着很多不足。 光纤性质脆，需要适当地涂敷加以保护。光纤性质脆，需要适当地涂敷加以保护。此外，为了保证能承受此外，为了保证能承受一定的敷设张力，在光纤结构上也需要多加考虑。一定的敷设张力，在光纤结构上也需要多加考虑。 切断和连接光纤时，需要高精度的切断接续技术，这

58、在电缆连接切断和连接光纤时，需要高精度的切断接续技术，这在电缆连接时是不需要的。时是不需要的。 分路耦合不方便。分路耦合不方便。 光纤不能输送中继器所需要的电能。光纤不能输送中继器所需要的电能。 弯曲半径不宜太小。弯曲半径不宜太小。 光纤通信尽管存在上述问题，但是随着技术的不断发展都使之得以光纤通信尽管存在上述问题，但是随着技术的不断发展都使之得以解决，不影响光纤的广泛应用。解决，不影响光纤的广泛应用。35光纤通信系统光纤通信系统 模拟通信与数字通信模拟通信与数字通信 通信中有待传输的消息是各式各样的，通信中有待传输的消息是各式各样的，它可以是符号、文字、话音、它可以是符号、文字、话音、图像等

59、。图像等。为了实现通信，需要把所传输的消息转换为相应的电信号。为了实现通信，需要把所传输的消息转换为相应的电信号。通常这些信号是以它的某个参量来表示消息的。按照参量的取值方式通常这些信号是以它的某个参量来表示消息的。按照参量的取值方式以及它与消息之间的关系，我们可以把信号分为两类，即模拟信号与以及它与消息之间的关系，我们可以把信号分为两类，即模拟信号与数字信号。模拟信号的某个参量可以取连续的无限多个值并且直接与数字信号。模拟信号的某个参量可以取连续的无限多个值并且直接与所传送的消息相对应。所传送的消息相对应。例如话筒输出的话音信号、电视摄象机输出的例如话筒输出的话音信号、电视摄象机输出的电视图

60、象信号等都属于模拟信号。数字信号表示消息的参量只能取有电视图象信号等都属于模拟信号。数字信号表示消息的参量只能取有限多个数值，而且常常不直接与所传送的消息相对应，例如电传机输限多个数值，而且常常不直接与所传送的消息相对应，例如电传机输出的信号就是数字信号。出的信号就是数字信号。根据通信系统信道中传输的是模拟信号还是根据通信系统信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可以相应地把通信系统分成两类：模拟通信系统与数字通数字信号，可以相应地把通信系统分成两类：模拟通信系统与数字通信系统。信道中传输模拟信号的系统称为模拟通信系统，传输数字信信系统。信道中传输模拟信号的系统称为模拟通信系统，传输数字信号的系