现代通信技术概论

1、现代通信技术概论(DOC)光纤通信光纤通信的优点：1.容许频带很宽,传输容量很大光纤通信系统的容许频带(带宽)取决于光源的调制特性、调制方式和光纤的 色散特性。石英单模光纤在L31 pm波长具有零色散特性，通过光纤的设计， 还可以把零色散波长移到L55 pm。在零色散波长窗口，单模光纤都具有几十 GHz- km的带宽。另一方面，可以采用多种复用技术来增加传输容量。最简 单的是空分复用，因为光纤很细，直径只有125 um,一根光缆可以容纳几百根 光纤，12X12=144根光纤的带状光缆早已实现° 2.损耗很小，中继距离很长且误码率很小石英光纤在1.31 um和1.55 pm波长，传输损

2、耗分别为0.50 dB/km和 0.20dB/km,甚至更低。因此，用光纤比用同轴电缆或波导管的中继距离长得多, 见表L4。目前，采用外调制技术，波长为L55 p m的色散移位单模光纤通信系 统，若其传输速率为2.5 Gb/s,则中继距离可达150 km；若其传输速率为10 Gb/s, 则中继距离可达100 knioOH阳子吸收峰限外吸或 2.5EAUP)双耳光纤带宽：1300nin 窗口约 1 OOnm, 1550nm 窗口约 lOOnin, 共200nm,约30TH与瑞利散射第三传输窗口仔红外吸收85013001550波长(nm)为什么1550nm光波成为光纤通信的主流？3 .重量轻、体积

3、小光纤重量很轻，直径很小。即使做成光缆，在芯数相同的条件下，其重量 还是比电缆轻得多，体积也小得多。表L6给出了铝/聚乙烯粘结护套(LAP)单元 结构光缆和标准同轴电缆的重量和截面积的比较。表L6光缆和电缆的重量和截面积比较项目8芯18芯光缆电缆光缆电缆重量/(kgm-i)0.426.30.4211重量比115126直径/mm21472165截面积比1519.64 .抗电磁干扰性能好光纤由电绝缘的石英材料制成，光纤通信线路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、煤矿等易燃易爆环境中使用。光纤(复合)架空地线(Optica

4、l Fiberoverhead Ground Wire, OPGW)是光纤与电力输送系统的地线组合而成的 通信光缆，已在电力系统的通信中发挥重要作用。5 .泄漏小，保密性能好在光纤中传输的光泄漏非常微弱，即使在弯曲地段也无法窃听。没有专用 的特殊工具，光纤不能分接，因此信息在光纤中传输非常安全。6.节约金属材料, 有利于资源合理使用卫星通信的特点优点：通信距离远，而通信的成本与通信距离无关- 利用静止卫星，单跳最大通信距离达1800km- 建站费用和运行费用不因通信站之间的距离不同而改变- 通信覆盖面积大，具有多址通信能力-一颗同步卫星可覆盖地球表面积的42%左右，在这个覆盖范围内的地球 站，

5、不论是地面、海上或空间，都可同时共用这一颗通信卫星来转发信号，即 实现双边和多边通信-这种同时实现多个方向、多个地球站之间直接通信的特性称为多址连接通信频率宽，传输容量大，适于多种业务传输由于卫星使用微波频段，因而可使用频带宽，通信容量大，适于传送电 话、电报、数据、宽带电视等多种业务。一颗卫星的通信容量达数千以至上万 路电话，其通信容量仅次于光纤通信通信线路稳定可靠，通信质量高卫星通信的电波主要是在大气层以外的宇宙空间传输，而宇宙空间差不 多处于理想的真空状态，因此电波传输比较稳定，受天气、季节或人为干扰的 影响小，所以卫星通信稳定可靠，通信质量高，卫星线路的畅通率都在99.8% 以上通信电

6、路灵活太阳、通信二星和地面天线在一条直投上金星通信不受地形、地貌等自然条件的影响，如丘陵、沙漠、丛林、 高空及海洋上都能实现卫星通信缺点： 两极地区为通信盲区，高纬度地区通信 效果不佳 存在日凌中断和星蚀现象 卫星发射和控制技术比较复杂 有较大的信号延迟和回声干扰在同步卫星通信系统中，从地球站发射 的信号经过卫星转发到另一地球站时，单程传播时间约为o.27S。进行双向通信时，往返传播延迟约为0.54S。所以通过卫星打电话时，讲完话后要等半秒钟才能听到对方的回话，使人感到很不习惯 通信卫星有一定的寿命 轨道上所能容纳的卫星数目有限移动通信频率的有效利用和大容量化(1)多址接入方式，小区结构，频率

7、复用方法(2)数据压缩技术(3)干扰对消技术(4)多值调制解调，自适应调制解调通信质量的保证 分集传输技术 发送功率控制技术 差错控制技术(前向纠错，交织及自动重传请求) 自适应调制解调技术与移动性对应的问题 小区构成方法(蜂窝方式) 位置登记 切换移动终端小型化和低功耗化 降低发送功率和提高间断接受比率 提高功率放大器效率 电池高能量密度化商业服务 与其他网络相互接续移动电话须与固话终端进行通信，移动因特网须能与因特网，企业内部网 等计算机网络接续。 计费功能与留言电话，来电显示，以及关于数据通信内容的费用回收代理服务等相 适应的计费功能。移动通信构成 移动通信系统基本要素：- 移动终端(u

8、ser equipment,UE)- 基站(base transceiver,BTS)- 基站控制装置(base station controller,BSC)- 核心网(core network,CN)移动通信技术概要1 .移动通信系统的基本构成无线接入网(radio access network,RAN) 基站控制装置与受其控制的多个基站合称无线接口基站与无线终端之间的接口蜂窝方式基本结构：用多个基站覆盖大的服务区，各基站内终端与相应基 站进行通信，终端通过与其他基站及固定通信网之间连接的网络，达到与目标 终端实现通信的目的。优点：L利用设置基站很容易扩大服务区，可分阶段覆盖广大区域2 .

9、可在小区之间重复使用相同频率，利用缩小小区半径方法，可在有限频带 内确保大的用户容量。国际标准化组织L国际标准化组织(ISO)3 .国际电信联盟(ITU)4 . Internet 协会(ISOC)5 .电气与电子工程师协会(IEEE)6 .美国国家标准协会(ANSI)3G标准化组织IMT-2000调制方式和多址方式调制的作用三种数字调制方法(ASK,FSK,PSK) 多进制数字相位调制QPSK框图和各部分作用(调相法，相位选择法)。 见笔记 GMSK原理框图及各部分作用。见笔记FDMA (frequency division multiple access)频分多址接入TDMA (time d

10、ivision multiple access) 时分多址接入CDMA (code division multiple access) 码分多址接入 第一代移动通信采用模拟调制方式，信道接入采用在频域内进行频率分割 构成独立信道的FDMA方式。 第二代移动通信采用模拟调制数字化传输方式，有两种无线接入方法-TDMA：先在频域内将电波分割，再在时域内进行时间分割-CDMA:采用扰频码分割信道第三代移动通信为实现传输速度高速化和扩大系统容量采用两种接入方 式-DS-CDMA(direct sequence code division multipleaccess):利用增力口频率 带宽的方法实现高

11、速传输的直接扩频CDMA- MC-CDMA( multi carrier CDMA):将分割的频带绑定在一起以实现高 速传输的多载波CMDAFDMA频分多址FDMA：Frequency Division Multiple Access 业务信道还不同频段分配给不同用FDMA信道每次只能传递一路电频率»时间FDMA户时话：在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时地连续不断地发射。如果一个FDMA信道被分配为话音信道，但没有使用，并且处于空闲状 态，它不能被其他用户使用。FDMA通常是窄带系统，TACS为代表，每信道25kHz带宽。FDMA比TDMA简单，同步和组帧比特少，系统开销小。非

12、线性效应：许多信道共享一个天线，功率放大器的非线性会产生交调 频率(IM),产生额外的RF辐射。频率TDMA时分多址TDMA：Time Division Multiple Access.时间业务信道在不同时间分配给不同用户TDMA多个用户共享一个载波频率，分享不同时隙；TDMA系统的数据传递是不连续的，是分组发射，可以关闭不连续发送, 可以利用空闲时隙监听其他基站，实现切换处理；可以按照不同的用户提供不同的带宽；TDMA的效率：发射的数据中信息所占的百分比；质量控制通过频率规划来实现；频率CDMA码分多址CDMA：时间Code Division Multiple Access/CDMA码字所有

13、用户在同一时间、同一频段上、根据编码获得业务信道多个用户共享一个载波频率，分享不同码道；TDMA系统的数据传递是连续的；可以按照不同的用户提供不同的带宽；CDMA的效率：发射的数据中信息所占的百分比；质量控制通过扰码规划来实现； 多址技术：目的是用来区分不同用户的一种技术 复用技术：目的是让多个信息源共同使用同一个物理资源(比如一条物理 通道)，并且互不干扰；小区搜索 小区搜索是移动通信系统中非常关键的步骤，是终端与基站建立通信链路 的前提。小区搜索主要是使终端和所在小区取得时间同步及频率同步，同时获 得小区ID号，系统带宽及其它小区广播信息。 终端在服务小区中初始上电，或在通信过程中进行小区

14、切换都需要通过小区搜索过程和基站建立连接。小区搜索1时隙同步2帧同步及码组指示3扰码识别1时隙同步, UE采用SCH同步信道的主同步码来获取（在256chip之内完成） 一般采用一个匹配滤波器来完成。 所有小区主同步码都相同，即C256,0«2帧同步和码组指示 UE采用辅助同步码来发现帧同步（在无线帧长101ns之内） 并同时确定小区的码组 辅助同步码是由16个长度为256chip的短码构成。共有32个，对应了 32 个扰码码组，每个码组含16个扰码。3扰码识别 UE确定小区中使用的基本扰码。 在P-CCPCH上与2中识别的码组中所有码字进行符号与符号之间的相 关运算。 识别了小区基

15、本扰码后，同时UE也得到了超帧同步（从BCH上的系统 帧序号SFN信息获得）扰码作用：在上行方向用扰码来区分不同的UE,在下行方向用扰码来识别 不同的小区差错控制差错控制包括：FEC （forward error correction） ARQ（automatic repeat request）两种方式在单向通讯信道中，一旦错误被发现，其接收器将无权再请求传输。FEC 是利用数据进行传输冗长信息的方法，当传输中出现错误，将允许接收器再建 数据。VV-CDMA 方式：业务信道使用可获得较大编码增益的TUrbo码控制信道使用卷积码。卷积码包括码率R=l/2, R=l/3和两种类型，约束长度为9比特

16、。Turbo码采用，约束长度为4比特的编码。图221给出了 nirbo码编码器和解码器的一个例子。无线帧kTB-3TB4TB-4(2)南孔比特重发比特重复(b) TB-3 的 QoS<TB-4 的 QoS速率匹配(Rate matching)是指传输信道上的比特被重发(repeated)或者 被打孔(punctured),以匹配物理信道的承载能力，信道映射时达到传输格式所 要求的比特速率传输信道:为了传输不同类型的数据而定义的信道，它由mac层提供。一 个物理信道能够映射为信息速率及QoS (quality of service)不同的多个传输信 道。传输块:在MAC层和第一层之间进行数

17、据传输的基本单位QoS: quality of service，指 BLER 或 BER 等保证QoS后方法：1、利用TPC改变SIR根据衰落变动自动改变发送功率和调制方式，可使物理信道适应于QoS (BLER或BER),从而保持一定的传输质量。一般情况下，根据QoS的不同，采用自适应高速TPC中的外环控制，使目 标希望波信号功率与干扰波信号功率之比SIR值发生变化，以改变平均接收(发 送)功率的方法能够达到适应于QoS的质量要求。问题：在物理信道的一个无线帧(10ms)内，其目标SIR是一定的，因而 平均接收功率也是一定的。2、采用比特重复和凿孔进行速率匹配为了在一个物理信道上传输QoS不同

18、的多个传输信道，在相同发射功率条 件下，采用改变被映射到物理信道上的编码数据序列的比特数的方法，能够同 时满足各个传输信道所要求的不同QoS值(速率匹配)。对于编码数据序列，以一定的周期重复插入比特，可以提高解码后的收信 质量；反之，以一定的周期，从纠错编码比特序列中抽取比特序列，就会使解 码后的接收质量下降。速率匹配就是根据这种原理实现的。(1)等停式发送端接收端(a) Stop-and-Wait ARQ(2)回退N式发送端接收端(b) Go-Back-N ARQ(3)选择重传式往返传输延迟时间重发重发接收端#2#5#3#1#3寻4#8xix、V- '山 友送宿#6#7#1#2#3#

19、4#5#3#9#7#8#9(c) Selective-RepeatARQ.2.7多径衰落对策问题：移动通信环境中，接收信号是多个时间延迟的反射波和散射波的合 成信号。接收信号会受到：由于基站和移动终端之间的距离产生的衰减；由于高大建筑物及地物等遮挡引起的阴影衰落；由于移动终端周围的建筑物、地物等反射和散射引起的瞬时衰落等传输 变化；小区边缘的移动终端会受到来自周边小区的很强的同信道干扰；从而导致接收信号的希望波功率与干扰功率之比SIR随时间变化。为了减小SIR随时间变化的问题，采用自适应发送功率控制（transmission power control, TPC）。自适应TPC：在保持物理信道

20、的信息速率一定的前提下，根据接收信道的 状态自适应地控制基站的发送功率，使移动终端获得所需要的SIR。即在受到衰 落变化使接收信号变小的情况下，增加发送功率以满足所需接收SIR,来补偿接 收信号质量的恶化。基于SIR测量的高速TPC应用于上行及下行链路时，能够用最小的发送功 率保证所需要的接收信号质量，达到增加系统容量的目的。特别是对于上行链 路，为了解决远近问题，必须采用高速TPC,以确保基站接收到各个移动终端 的接收SIR是相等的。在空间分离设置的多个天线（在实际系统中采用两个分支）及接收系统， 选择衰落相关小的多个接收信号，或者对多个接收信号进行合成的方法以抑制 由于衰落变化使接收信号急

21、剧变小而导致误比特率增加的技术。因为接收天线 分集不太依赖于传输信道的差异（路径数、延迟扩展、最大多普勒频移等），所 以能够增加接收电平，这是一种非常实用的有效技术。接受信号包络A 接受信号包络B 合成信号包络选搽合成后的接收信号包络线分支1的输山一0分支2的输出 (a)空间分集分支1的输出1O分支2的输出分支1的输出-分支2的输出(C)角度分集基站采用天线间的衰落相关值小于1的两副天线对同一个通信用户传输信 号，能够在不增加移动终端接收机复杂度的条件下，利用分集效果实现下行链 路的高质量接收。发送分集的类型：不需利用移动终端反馈信息的开环型利用移动终端反馈信息控制第二个天线的发送载波相位礁幅

22、的闭环型两 种类型。开环型发送分集主要有时间切换发送分集(time switchedtransmit diversity, TSTD)和空时发送分集(space timetransinit diversity, STTD)两种形式。 W-CDMA中，开环型TSTD被应用于同步信道(SCH),而STTD被应用于公 共物理信道(CCPCH)和专用物理信道(DPCH)oGSM网络结构鉴权中 心AUC网关交换 机GW用户位 置寄存 器HLR 设备 数据VLR交换机交换机交换机基站控制制器基站子系统BSS基站子系统BSS可分为两部分： 通过无线接口与移动台相连的基站收发信台(BTS) 与移动交换中心相连

23、的基站控制器(BSC), BTS负责无线传输、BSC负责控制与管理。BSC功能：基站控制器(Base Station Controller)功能： 切换控制 功率控制 跳频管理 信令管理 无线资源管理 观察、测量其它主要处理功能BTS功能：基站功能(Base station transceiver)： 保持与手机同步 GMSK调制 射频信号处理 分集接收 无线接口定时 侦测手机接入请求 无线链路加密/解密 信道编码、解码和交织跳频 向BSC传送测量数据3G中的关键技术 信源编码发射分集同步多用户检测RAKE接收机 软切换 功率控制 移动IP 信道编解码WCDMA无线接口分层结构W-CDMA标准

24、的介绍 W-CDMA有两种模式：FDD和TDD。 FDD：上行和下行链路采用两个不同频率的载波工作的双工模式。 TDD：上行和下行链路采用两个不同时隙来区分、在相同的频段上工作 的双工模式，即上、下行链路的信息是交替发送的。信道分类从不同协议层次上看，信道分三类： 逻辑信道传输信道物理信道 第四代移动通信系统中的关键技术1、新的调制技术 OFDM技术的优点是可以消除或减小信号波形间的干扰，对多径衰落和 多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率，可实现低成本的单波段接收机。OFDM 的主要缺点是功率效率不高。2、软件无线电技术3、智能天线技术4、基于IP的核心网。核心网独立于各种具体的无线接入方案5、

25、MIMO技术。实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分 集。6、多用户检测技术。多用户检测是宽带CDMA通信系统中抗干扰的关键 技术。7、高性能的接收机。按照Shannon定理，可以计算出，对于4G系统，要 在5MHz的带宽上传输20Mb/s的数据，则所需要的SNR为12dB。OFDM正交频分复用调制器的基本构成xXMbpf k- cosQRM)本振IFFT: Inverse Fast Fourier Transform卫星通信卫星通信的基本概念卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，在两个或多 个地面站之间进行的通信过程或方式。卫星通信属于宇宙无线电通信的一种形 式，

26、工作在微波频段。卫星通信系统分类目前世界上建成了数以百计的卫星通信系统，归结起来可进行如下分类：(1)按卫星制式可分为静止卫星通信系统、随机轨道卫星通信系统和低轨道 卫星(移动)通信系统。（2）按通信覆盖区域的范围划分为国际卫星通信系统、国内卫星通信系统和 区域卫星通信系统。（3）按用户性质可分为公用（商用）卫星通信系统、专用卫星通信系统和军 用卫星通信系统。（4）按业务范围可分为固定业务卫星通信系统、移动业务卫星通信系统、广 播业务卫星通信系统和科学实验卫星通信系统。（5）按基带信号体制可分为模拟制卫星通信系统和数字制卫星通信系统。按多址方式可分为频分多址（FDMA）.时分多址（TDMA）、

27、空分多址（SDMA）和码分多址（CDMA）卫星通信系统。（7）按运行方式可分为同步卫星通信系统和非同步卫星通信系统。目前国际 和国内的卫星通信大都是同步卫星通信系统。（8）按使用频段可分为UHF（特高频）,SHF,（超高频）EHF （极高频），激光卫 星通信系统卫星业务频率分配（重点）表1.1电磁波段划分和常用传输媒质段名和波段名称频率范围和波长范 围传输媚质主要用途极低频（ELF） 极长波303000Hz0. 11000km有线线对 极长波无线 电对潜艇通信、矿井通信甚低频（TLF） 超长波330KHz 10010km有线线对 超长波无线 电对潜艇通信、远程无线 电通信、远程导航低频（LF）

28、 长波30300KHz10 1km有线线对 长波无线电中远距离通信、地下通 信、矿井通信、无线电 通信中频（MF） 中波0. 33KHz1000100m同轴电缆 中波无线电调幅广播、导航、业余 无线电高频（HF） 短波3 3MHz10010m同轴电缆 短波无线电调幅广播、移动通信、 军用通信、远距离短波 通信甚高波（THF） 超短波（米波）0. 33GHz101m同轴电缆 超短波无线 电调幅广播、电视、移动 通信、电离层散射通信微波特高波（UHF） 分米波0. 33GHz10 1m波导 分米波无线 电微波接力、移动通信、 空间遥测雷达、电视超高频（SHF） 厘米波330GHz101cm波导 厘

29、米波无线 电雷达、微波接力、卫星 和空间通信极高波（RHF） 毫米波30300GHz10 1mm波导 毫米波无线 电雷达、微波接力、射电 天文紫外、可见光、红外10'10'GHz3X10'13X10%m光纤、激光空间传播光通信例：计算超长波的频率范围卫星业务区域划分 区域1：欧洲，非洲，前苏联和蒙古 区域2：南北美洲，格陵兰岛 区域3：亚洲，澳洲和西南太平洋练习：请判断以下国家属于哪个卫星业务区？斐济，立陶宛，洪都拉斯，也门这里所谓“日蚀”（也称星蚀），是每年秋分前后在每天午夜后的十几十 分钟内（最长76分钟），卫星、地球和太阳将共处在一条直线上，此时卫星处于 地球的阴

30、影区内，太阳能电池不能正常工作，从而影响卫星天线接受信号，即 发生了 “日蚀”这里所谓“日凌中断力是每年春分前后六天中，卫星、地球和太阳将共 处在一条直线上，此时卫星处于地球和太阳之间，此时太阳像个极大的噪声源, 严重干扰卫星天线接受信号，从而造成每天有几分钟通信中断，该现象称为“日 凌中断”卫星摄动 定义：卫星在其轨道上运行时，由于受到地球、月亮、太阳等引力的作用而缓缓 移动，使卫星偏离预定的轨道而产生“漂移”，并使卫星不能保持一定的姿态而 翻滚，我们将该现象称为卫星摄动。卫星摄动原因摄动：由于地球、太阳、月球等引力和大气阻力影响造成的卫星轨道参数 的变化，导致卫星偏离轨道、产生漂移的现象。

31、L太阳、月球等引力影响2 .地球引力场不均匀3 .地球大气阻力影响4 .太阳辐射压力影响卫星的轨道卫星通信的轨道轨道形状- 圆形：地球的中心处于圆形轨道的圆心一椭圆形：地球的中心应处于椭圆轨道一个焦点上卫星轨道倾角- 赤道轨道：卫星轨道平面与地球赤道平面重合，即轨道倾角为0°- 极地轨道：卫星轨道平面与地球南北极的轴线重合，即轨道倾角为90。- 倾斜轨道：卫星轨道平面与地球赤道平面之间的夹角在0°90°之间卫星轨道离地面的高度按卫星轨道离地面的高度分成：- 低轨道（LEO）高度为500km2000km或500km3000km （许多在1500km以下），运行 周期

32、约24小时- 中轨道（MEO）高度为2000km20000km或3000km20000km,周期约为56小时（对 约10000km高度而言）- 高轨道（HEO）通常高度在20000km以上，周期大于12小时同步卫星（静止卫星）卫星通信的通信范围- 何谓同步卫星：卫星的轨道与地球赤道平面相重合、且离地球表面高度为35786.6km的圆 形轨道上沿与地球的自转方向相同的方向飞行，则卫星绕地球一周的时间为23 小时56分04秒。- 同步卫星的通信范围- 卫星所能照射的地球上区域- 全球表面积的42.4%在卫星通信中，同步卫星使用得最为广泛，其主要原因是：第一，同步卫 星距地面高达35800km, 一

33、颗卫星的覆盖区（从卫星上能“看到”的地球区域） 可达地球总面积的40%左右，地面最大跨距可达18000km。因此只需三颗卫星 适当配置，就可建立除两极地区（南极和北极）以外的全球性通信。卫星通信系统的组成见笔记光纤通信光纤通信系统的基本组成 光发送设备：主要部件为光源，对电发送机输入的电信号进行电光调制， 产生相应的光信号送入光缆。 光接收设备主要部件为光检测器和放大器。光检测器作用是将光信号转换为相应的电 信号，由于此时出来的电信号很微弱（微瓦，亳瓦级）须经放大器放大后才能 送入电接收机。 光传输设备：一无中继器：光传输设备为光缆-有中继器：光传输设备为光缆和若干子中继器 中继器有何作用？补

34、偿光信号在传输过程中受损耗和色散影响造成的损失。 全光中继：直接将光信号进行放大和传输的通信技术 掺银光纤放大器（EDFA）优点：2 .EDFA本身是低噪声，高增益的放大器，对损失的光信号有很好的补偿作 用3 .EDFA为光器件，与光纤的连接损耗很小，耦合效率很高。光纤通信发展方向 超长波段氧化物光纤研制 全光通信网络EDFA只能对L55um光波段进行全光放大，应用受到限制。为了能对各类 光波进行全光放大，研究各类掺杂光纤放大器，错元素PDFA.全光放大L31um的光波钱元素TDFA全光放大2um的光波掺杂稀土元素光纤放大器的研制进一步加速了全光通信的进程。 以同步数字体系为核心建立光纤传输网

35、，从而为实现宽带综合业务数字网 提供技术上的保障。光纤的结构 纤芯:折射率较高，用来传送光； 包层:折射率较低，与纤芯一起形成仝反射； 保护会:强度大，能承受较大冲击，保护光纤。A光纤中光波的传输原理-全反射当nl>n201 >做时发生全反射临界角空气只要满足全内反射条件连续 改变入射角的任何光射线都 能在光纤纤芯内传输试想：光密介质为纤芯，光疏介质为包层，满足全反射条件有何意义?各角说明：。第一界面入射角；00折射入介质中的折射角e 第二界面入射角导光原理：利用全反射原理将光波限制在纤芯中传播，而射入光纤的光线 必须在时才能满足第二界面全最大入射角以内，只有当入射角小于等于arc

36、sin JnP.m?反射条件，将光波能量束缚在纤芯中传播。光纤分类按构成材料- 1.石英光纤：以二氧化硅为主要材料，最常用的一种- 塑料光纤：以塑料为主要填充物构成光纤（例如医用激光手术刀，各类 窥镜的传导线）- 液芯光纤：以传导光的液体材料为主要材料（例如海底光缆）- 氟化物光纤：以各类氟化物为主要材料制作的超长波段光纤按工作波长- 短波长光纤（vlum）:用于中继距离较小的局域网系统,最典型的是0.85um- 长波长光纤用于中继距离较长的长途干线，最典型的是 L31um, L55um- 超长波长光纤（2um）:可以实现1000km左右无中继传输.按折射率分布一阶跃型光纤（ST）：纤芯折射率

37、nl是均匀的，在纤芯与包层折射率之间 有个突变。- 渐变型光纤（GI）：纤芯折射率从中心向外随函数变化规律逐渐降低。按传输模式-单模光纤（SM-single mode）:只传输一种模式的光纤，光纤直径4um lOum.-多模光纤（MM）:可传输数百至上千模式的光纤，光纤直径50um7511m光纤的带宽同轴线：通信速率增大，信号衰减增大，导致了速率的上限光纤：即使通信速率增减，不会引起衰减。光纤的色散（Dispersion）由于光纤传输中不同模式、不同频率成分引传输速度不同而引起传输信号 发生畸变的现象。损耗和色散是光纤最重要的传输特性。损耗限制系统的传输距离，色散则 限制系统的传输容量。色散一

38、般包括模式色散、材料色散和波导色散模式色散是由于不同模式的时间延迟不同而产生的，它取决于光纤的折射 率分布，并和光纤材料折射率的波长特性有关材料色散是由于光纤的折射率随波长而改变，以及模式内部不同波长成分 的光（实际光源不是纯单色光），其时间延迟不同而产生的。这种色散取决于光纤 材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度。波导色散是由于波导结构参数与波长有关而产生的，它取决于波导尺寸和 纤芯与包层的相对折射率差。色散对光纤传输系统的影响，在时域和频域的表示方法不同。如果信号是 模拟调制的，色散限制带宽（Bandwith）；如果信号是数字脉冲，色散产生脉冲展 宽（Pulse broadening）。所

39、以，色散通常用3 dB光带宽f3dB或脉冲展宽/ t表示。用脉冲展宽表示时，光纤色散可以写成A7=-彳+八七+猛式中/ tn、，rm、tw分别为模式色散、材料色散和波导色散所引起的 脉冲展宽的均方根值。光缆型号光缆的型式代号是由分类、加强构件、派生（形状、特性等）、护套和外护层 五部分组成，如图所示I n in w v外护层护套派生加强构件分类图2.22光缆的型式代号»光缆分类代号及其意义 GY：通信用室（野）外光缆； GR：通信用软光缆； GJ：通信用室（局）内光缆； GS：通信用设备内光缆； GH：通信用海底光缆； GT：通信用特殊光缆； GW：通信用无金属光缆。»加强

40、构件的代号及其意义 无符号：金属加强构件； F：非金属加强构件； G：金属重型加强构件； H：非金属重型加强构件。»派生特征的代号及其意义 B：扁平式结构； Z：自承式结构； T：填充式结构； S：松套结构。 注：当光缆型式兼有不同派生特征时，其代号字母顺序并列。“护套的代号及其意义 Y：聚乙烯护套； V：聚氯乙烯护套； U：聚氨酯护套； A：铝、聚乙烯护套； L：铝护套； Q：铅护套； G：钢护套；S：钢、铝、聚乙烯综合护套。»外护层的代号及其意义 外护层是指铠装层及铠装层外面的外被层，参照国标GB2952-82的规 定，外护层采用两位数字表示，各代号的意义如表2.4所示

41、。（2）光纤的规格代号 光纤的规格代号是由光纤数目、光纤类别、光纤主要尺寸参数、传输性 能和适用温度五部分组成，各部分均用代号或数字表示。»光纤数目 用光缆中同类别光纤的实际有效数目的阿拉伯数字表示。»光纤类别的代号及其意义 J:二氧化硅系多模渐变型光纤； T：二氧化硅系多模阶跃型（突变型）光纤； Z：二氧化硅系多模准突变型光纤； D：二氧化硅系单模光纤； X：二氧化硅纤芯塑料包层光纤； S：塑料光纤。“光纤的主要尺寸参数代号及其意义 用阿拉伯数字（含小数点）以um为单位表示多模光纤的芯径/包层直径 或单模光纤的模场直径/包层直径。»传输性能代号及其意义 光纤的传

42、输特性代号是由使用波长、损耗系数、模式带宽的代号（分 别为a、bb、cc）构成。 其中a表示使用波长的代号，其数字代号规定如下: 1：使用波长在0.85 Rm区域； 2：使用波长在1.31 u m区域； 3：使用波长在L5511m区域。 bb表示损耗系数的代号，其数字依次为光缆中光纤损耗系数值 (dB/km)的个位和十分位。 cc表示模式带宽的代号，其数字依次是光缆中光纤模式带宽数值 (MHzkm)的千位和百位数字。单模光纤无此项。 注意：同一光缆适用于两种以上的波长，并具有不同的传输特性时，应 同时列出各波长上的规格代号，并用，7”划开。»适用温度代号及其意义 A：适用于40C+40C； B：适用于30+50； C：适用于20-4-60-0； D：适用于5，C+60C。光纤通信工作频段跳液长波(If)幡(MF)(HF)(VHF)(UHF：'酸(SHF)莹糕(EHF)红外续可瞅勖展谓接频前号:频率：3KHz mi 30DKHZ 3MH工 30MHz 300