光纖通信與移動通信系統(tǒng)

1、實 習(xí) 報 告 課程名稱 通信系統(tǒng)認(rèn)知實習(xí) 實習(xí)題目 移動通信 與 光纖通信 專 業(yè) 班 級 學(xué)號 學(xué)生姓名 實習(xí)成績 指導(dǎo)教師 年 月 日14一、 實習(xí)題目通信系統(tǒng)認(rèn)知實習(xí)二、實習(xí)任務(wù)與要求1、熟悉移動通信的原理，了解TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)控制器：ZXTR RNC（V3.0）的組成和基本工作方式。2、熟悉光纖通信的原理，了解多功能城域光傳送設(shè)備：ZXMP S320的組成和基本工作方式。三、實習(xí)具體實施情況（附上圖表、原始數(shù)據(jù)等）I、移動通信原理部分：（一）移動通信理論及設(shè)備（中興ZXTR RNC）1.移動通信傳播媒介的特點(diǎn)移動通信常常在快速移動中進(jìn)行 ：引起多普勒頻移、產(chǎn)生隨機(jī)調(diào)頻、使得電

2、波傳播特性發(fā)生快速的隨機(jī)起伏2.無線電波的傳播特性無線電波在自由空間傳播時，其單位面積中的能量會因為擴(kuò)散而減少。這種減少稱為自由空間的傳播損耗Ls。 時間實際的無線信道衰落因子可表示為  3.陰影衰落陰影衰落又稱慢衰落，一般表示為傳播距離的m次冪和表示陰影損耗的正態(tài)對數(shù)分量的乘積。移動用戶和基站之間的距離為r時，傳播路徑損耗和陰影衰落可以表示為： 式中， 表示由于陰影產(chǎn)生的對數(shù)損耗，服從零均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差 的對數(shù)正態(tài)分布。上式用dB表示為： 4.時延擴(kuò)展測試數(shù)據(jù)表明，不同環(huán)境下，平均時延擴(kuò)展是不一樣的。典型環(huán)境時延擴(kuò)展由下表顯示。由表中的實測數(shù)據(jù)可以看出，市區(qū)的傳輸時延比郊區(qū)的長。在市

3、區(qū)4km長的傳播路徑上，相對于包絡(luò)最高值-30dB處所測的時延可達(dá)12us（美國城市）。在沒有采用分集接收或均衡等抗衰落等措施時，要求比特率小于83Kb/s，否則引起碼間串?dāng)_。6.相干帶寬與時延擴(kuò)展有關(guān)的一個重要概念是相干帶寬。相干帶寬表征的是信號中兩個頻率分量基本相關(guān)的頻率間隔。也就是說，衰落信號中的兩個頻率分量，當(dāng)其間隔小于相干帶寬時，它們是相關(guān)的，其衰落具有一致性；當(dāng)其間隔大于相干帶寬時，它們不相關(guān)，其衰落不具有相關(guān)性。在實際應(yīng)用中，常用最大時延Tm的倒數(shù)來規(guī)定相干帶寬，即根據(jù)衰落與頻率的關(guān)系，可將衰落分為兩種，頻率選擇性衰落和非頻率選擇性衰落，后者又稱平坦衰落。對于移動信道來說，當(dāng)信號

4、的帶寬小于相干帶寬時，發(fā)生非頻率選擇性衰落，當(dāng)信號的帶寬大于相干帶寬時，發(fā)生頻率選擇性衰落。7.多徑傳播信道的信號衰落在多徑傳播信道中，假設(shè)：有N個多徑信道，它們彼此相互獨(dú)立且沒有一個信道的信號占支配地位；沒有直射波信號，僅有許多反射波信號，接收到的信號包絡(luò)的衰落變化服從瑞利（Rayleigh）分布。當(dāng)接收到較強(qiáng)的直射波信號且它占有支配地位時，接收信號包絡(luò)的衰落服從萊斯（Rician）分布。在多徑傳播信道中，多徑效應(yīng)引起時間上的時延擴(kuò)展，多普勒效應(yīng)引起多普勒頻展。8.多普勒（Doppler）頻譜當(dāng)移動體以速度v移動時，引起多普勒（Doppler）頻率漂移。多普勒頻移表示為II、移動通信設(shè)備實習(xí)

5、部分：中興TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)控制器：ZXTR RNC（V3.0）ZXTR RNC（V3.0）是中興通訊根據(jù)3GPP R4版本協(xié)議研發(fā)的TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)控制器，該設(shè)備提供協(xié)議所規(guī)定的各種功能，提供一系列標(biāo)準(zhǔn)的接口，支持與不同廠家的CN，RNC或者NodeB互連。RNC的控制面和用戶面都采用分布式（用戶量上升后可以通過增加單板實現(xiàn)容量線性增長）的設(shè)計，整個系統(tǒng)沒有集中處理的瓶頸，控制面和用戶面處理資源可以根據(jù)容量的增長需求線性擴(kuò)展。ZXTR RNC單資源框最大可支持7.5萬話音用戶和7.5萬分組域用戶，以及最大支持3750愛爾蘭話務(wù)量或225Mbps數(shù)據(jù)吞吐量。整個系統(tǒng)可以通過機(jī)框和

6、機(jī)架的進(jìn)一步擴(kuò)展，達(dá)到最大100萬用戶的容量。n 接入單元 （APBE、IMAB、SDTB單板） 接入單元為ZXTR RNC系統(tǒng)提供Iu，Iub和Iur接口的STM-1、E1和IP的接入功能 APBE單板，提供4個STM-1接入，支持622M交換容量。負(fù)責(zé)完成RNC系統(tǒng)STM-1物理接口的AAL2和AAL5的終結(jié)，實現(xiàn)ATM的OAM功能，完成SSCOP和SSCF的處理 IMAB與SDTB板一起使用。每個IMAB板實現(xiàn)30個IMA組的分組能力 ，實現(xiàn)線速的ATM AAL2和AAL5的分段與重組SAR ，實現(xiàn)ATM的OAM功能 ，完成SSCOP和SSCF的處理 每個SDTB板提供一個155M的ST

7、M-1接口，在傳輸側(cè)復(fù)用為63路E1接口n 接入單元 （APBE、IMAB、SDTB單板） 接入單元為ZXTR RNC系統(tǒng)提供Iu，Iub和Iur接口的STM-1、E1和IP的接入功能 APBE單板，提供4個STM-1接入，支持622M交換容量。負(fù)責(zé)完成RNC系統(tǒng)STM-1物理接口的AAL2和AAL5的終結(jié)，實現(xiàn)ATM的OAM功能，完成SSCOP和SSCF的處理 IMAB與SDTB板一起使用。每個IMAB板實現(xiàn)30個IMA組的分組能力 ，實現(xiàn)線速的ATM AAL2和AAL5的分段與重組SAR ，實現(xiàn)ATM的OAM功能 ，完成SSCOP和SSCF的處理 每個SDTB板提供一個155M的STM-1

8、接口，在傳輸側(cè)復(fù)用為63路E1接口n 交換單元 主要為系統(tǒng)控制管理、業(yè)務(wù)處理板間通信以及多個接入單元之間業(yè)務(wù)流連接等提供大容量的、無阻塞的交換功能。交換單元由兩級交換子系統(tǒng)組成。（二）光纖通信原理及設(shè)備（ZXMP S320）I、光纖通信原理部分：一、光纖的分類：按照制造光纖所用的材料分：可以分為石英系光纖、多組分玻璃光纖、塑料包層石英芯光纖、全塑料光纖和氟化物光纖。其中，塑料光纖是用高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）制成的。它的特點(diǎn)是制造成本低廉，相對來說芯徑較大，與光源的耦合效率高，耦合進(jìn)光纖的光功率大，使用方便。但由于損耗較大，帶寬較小，這種光纖只適用于短距離低速率通信，如短

9、距離計算機(jī)局域網(wǎng)鏈路、船舶內(nèi)通信等。目前通信中普遍使用的是石英系光纖。二、光纖通信的優(yōu)點(diǎn)具有傳輸頻帶寬、通信容量大傳輸衰減小，距離遠(yuǎn)信號串?dāng)_小，傳輸質(zhì)量高抗電磁干擾，保密性好光纖尺寸小，質(zhì)量輕便于運(yùn)輸和敷設(shè)耐化學(xué)腐蝕，適用于特殊環(huán)境原料資源豐富節(jié)約有色金屬三、光纖通信需要什么光源 光源是光纖通信系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，它產(chǎn)生光通信系統(tǒng)所需要的光載波，其特性的好壞直接影響光纖通信系統(tǒng)的性能。實用光纖通信系統(tǒng)對光源有以下要求。（1）合適的發(fā)光波長光源的發(fā)光波長必須在光纖的低損耗區(qū)，包括0.85m、1.31m和1.55m波長窗口。也就是說，光源的發(fā)光波長應(yīng)與光纖的工作窗口相一致。在目前的光通信系統(tǒng)中作為第一

10、窗口的0.85m短波長窗口已基本不用了，1.31m的第二窗口正在大量應(yīng)用，并且光纖通信系統(tǒng)正在逐漸向1.55m的第三窗口轉(zhuǎn)移。（2）足夠的輸出功率光源的輸出功率必須足夠大，光源輸出功率的大小直接影響光通信系統(tǒng)的中繼距離。光源的輸出功率越大，系統(tǒng)的中繼距離就越長。但這個結(jié)論是有條件的，即如果光源的輸出功率太大，使光纖工作于非線性狀態(tài)，則是光纖通信系統(tǒng)不允許的。當(dāng)然，目前的問題不是光纖的功率太大，而是不夠。因此，還應(yīng)努力提高光源輸入光纖的光功率，以增大中繼距離。一般光源的輸出功率大于lmW。實際應(yīng)用中，一般都以對數(shù)來表示光功率的大小，把lmW的光功率記作0dBm。（3）可靠性高，壽命長光源的工作壽

11、命長，通信才可靠。目前通信工程要求光源平均工作壽命約100年，一般不允許中斷通信。設(shè)一個通信系統(tǒng)中有10個光源，假如其中一個光源發(fā)生故障，會使整個系統(tǒng)中斷工作。從故障的概率來說，該系統(tǒng)發(fā)生中斷通信故障的時間間隔為10萬小時（10年左右）。這是實用通信工程對元器件的要求。（4）輸出效率高輸出光功率與所消耗的直流電功率的比值叫做輸出效率。要求輸出效率盡量高，即耗電盡量省，而且要在低電壓下工作。這樣，對無人中繼站的供電就較方便了。目前輸出效率的標(biāo)準(zhǔn)是大于10，將來希望達(dá)到50。5）光譜寬度窄光譜寬度是光源的發(fā)光波長范圍。人們希望光波也能夠和無線電波一樣，只在一個頻率振蕩。實際上這很難做到，只能要求光

12、譜盡量短。光源的光譜寬度直接影響到系統(tǒng)的傳輸帶寬，它與光纖的色散效應(yīng)相結(jié)合，就產(chǎn)生了噪聲，影響系統(tǒng)的傳輸容量和中繼距離。（6）聚光性好要求光源發(fā)光盡量集中，會聚到一點(diǎn)，盡可能多地把光送進(jìn)光纖，即耦合效率高。這樣進(jìn)入光纖的功率大，系統(tǒng)中繼距離就可增加。（7）調(diào)制方便調(diào)制即是把話音等信息附載在光波上。如何高效地用電信號來調(diào)制光波是決定系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。（8）價格低廉光纖通信系統(tǒng)在價格上低于其他現(xiàn)用系統(tǒng)，這與光源的可靠性和批量生產(chǎn)性直接相關(guān)。光源應(yīng)該價格低廉，能批量生產(chǎn)，同時體積小、重量輕，便于在各種場合應(yīng)用。四、光纖導(dǎo)光原理當(dāng)光纖端面入射角finf0時，光纖可以傳光；當(dāng)光纖端面入射角finf0時，光

13、纖不能傳光。f0 稱為光纖端面臨界入射角，它與光纖端面上入射點(diǎn)位置無關(guān)。五、SDH SDH:Synchronous digital hierarchy光同步數(shù)字傳送網(wǎng)SDH是一個將復(fù)接、線路傳輸、交叉連接及交換功能融為一體的，并由統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行管理的綜合業(yè)務(wù)傳送網(wǎng)絡(luò)六、SDH速率、幀結(jié)構(gòu)SDH具有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級，稱為同步傳送模塊STM-1、STM-4、STM-16和STM-64，并具有頁狀矩形幀結(jié)構(gòu)七、開銷功能SDH體系正是使用了豐富的開銷來完成OAM功能的。 SDH共有以下四種開銷： 再生段開銷（RSOH）：用于各個REG之間的管理； 復(fù)用段開銷（MSOH）：用于各個復(fù)用器之間

14、的管理； 高階通道開銷（HPOH）；用于各個高階虛容器之間的管理； 低階通道開銷（LPOH）：用于各個低階虛容器之間的管理。八、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 線形網(wǎng)、樹形網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)、樞紐網(wǎng)九、自愈保護(hù)工作原理：并發(fā)優(yōu)收二根光纖：工作光纖S，保護(hù)光纖P正常時：信號AC在發(fā)端A同時饋入S與P光纖（并發(fā)），沿二條路徑到達(dá)C：S:A->B -> C，P:A -> D -> C收端(優(yōu)收)，正常情況下選收 S光纖上業(yè)務(wù)：A -> B -> C同理，信號CA： S:C -> D -> A， P:C -> B -> A收端選用 S:C -> D -&

15、gt; ADAC發(fā)CA收AC收CA發(fā)ACBSP故障時：如B、C間的光纜被切斷。AC業(yè)務(wù)：在C節(jié)點(diǎn)由于來自S光纖的AC信號 A->B ->C丟失，所以接收倒換開關(guān)轉(zhuǎn)向來自P光纖，即接收信號：A ->D ->CCA業(yè)務(wù)信號仍按原路徑傳送。AC發(fā)CA收AC收CA發(fā)ACBDSP倒換II、光纖通信設(shè)備部分：多功能城域光傳送設(shè)備：ZXMP S320ZXMP S320新一代緊湊的標(biāo)準(zhǔn)型STM1/STM-4級別綜合業(yè)務(wù)傳送平臺，是多功能城域光傳送設(shè)備，適合系統(tǒng)容量較大、多種業(yè)務(wù)同時存在的場合，主要完成STM-1（155 520 kb/s）和STM-4（622 080 kb/s）速率的光

16、纖傳輸和PDH低速率的接入。1、系統(tǒng)組成機(jī)架尺寸（高×寬×深，單位：mm）：（2 000或2 200或2 600）×（600）×（300）。子架。設(shè)備子架外形圖如圖5-39所示。ZXMP S320系統(tǒng)子架符合19 in機(jī)架標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)箱的尺寸為：482.8mm×285.1mm×199.6mm(長×寬×高)。機(jī)械結(jié)構(gòu)包括機(jī)箱、單板。機(jī)箱可插入各種類型的單板。2、功能描述（1）電源板電源板主要提供各單板的工作電源即二次電源，一塊電源板相當(dāng)于一個小功率的DC/DC變換器，能為ZXMP S320設(shè)備內(nèi)的各個單板提供其運(yùn)行所需的

17、+3.3V，+5V，-5V和-48V直流電源。為滿足不同的供電環(huán)境，ZXMP S320提供了PWA和PWB兩種電源板，分別適用于一次電源為-48V和+24V的情況。為提高系統(tǒng)供電的可靠性，ZXMP S320設(shè)備支持電源板的熱備份工作方式 （2）網(wǎng)元控制處理板（NCP）NCP是一種智能型的管理控制處理單元，內(nèi)嵌實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，實現(xiàn)ITU-T G.783建議規(guī)定的同步設(shè)備管理功能（SEMF）和消息通信功能（MCF）。（3）系統(tǒng)時鐘板 （SCB）SCB的主要功能是為SDH網(wǎng)元提供符合ITU-T G.813規(guī)范的時鐘信號和系統(tǒng)幀頭，同時也提供系統(tǒng)開銷總線時鐘及幀頭，使網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)網(wǎng)元時鐘的頻率和相

18、位都控制在預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)，以便使網(wǎng)內(nèi)的數(shù)字流實現(xiàn)正確有效的傳輸和交換，避免數(shù)據(jù)因時鐘不同步而產(chǎn)生滑動損傷。SCB設(shè)有2個標(biāo)準(zhǔn)2.048Mbit/s的BITS時鐘輸入接口，6個8K線路時鐘輸入基準(zhǔn)和5路可選支路時鐘輸入基準(zhǔn)，根據(jù)各時鐘基準(zhǔn)源的告警信息以及時鐘同步狀態(tài)信息（SSM）完成時鐘基準(zhǔn)源的保護(hù)倒換。設(shè)有2個標(biāo)準(zhǔn)2.048Mbit/s的外時鐘輸出接口，可提供兩路時鐘源基準(zhǔn)信號輸出，接口特性符合G.703，幀結(jié)構(gòu)符合G.704。為提高系統(tǒng)同步定時的可靠性，SCB板支持雙板熱備份工作方式 （4）勤務(wù)板（OW）OW板利用SDH段開銷中的E1字節(jié)和E2字節(jié)提供兩條互不交叉的話音通道，一條用于再生段（E1），一條用于復(fù)用段（E2），從而實現(xiàn)各個SDH網(wǎng)元之間的語音聯(lián)絡(luò)。OW板采用PCM語音編碼，使用雙音頻信令，能夠通過網(wǎng)管軟件中的設(shè)定實現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)、點(diǎn)對組、點(diǎn)對全線的呼叫和通