通信系統(tǒng)(光通信部分)介紹

1、楊建榮楊建榮20092009年年1111月月 目目 錄錄1 11 11 11 11 1SDHSDH設(shè)備日常維護常見故障處理設(shè)備日常維護常見故障處理通信系統(tǒng)概況課程目的通信系統(tǒng)概況課程目的公共交換電話網(wǎng)簡介公共交換電話網(wǎng)簡介計算機網(wǎng)絡(luò)簡介計算機網(wǎng)絡(luò)簡介傳輸網(wǎng)（光通信部分）傳輸網(wǎng)（光通信部分）一、通信系統(tǒng)概況一、通信系統(tǒng)概況 培訓(xùn)目的：培訓(xùn)目的： 本課程的題目即不是“通信原理”、也不是“通信技術(shù)概述”，而是“通信系統(tǒng)概述”，是結(jié)合我公司通信業(yè)務(wù)范圍，根據(jù)實際需要而設(shè)置的課程。培訓(xùn)的對象是面向通信運行維護人員，使通信維護人員對通信網(wǎng)有全面的了解和掌握，從而對自己維護的設(shè)備和線路深入理解，對故障進行全

2、面判斷分析，提高運行維護水平。 通信系統(tǒng)概況通信系統(tǒng)概況 通信網(wǎng)按傳統(tǒng)分類方法分為三網(wǎng)：傳統(tǒng)電信網(wǎng)、計算機互聯(lián)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)。 隨著通信行業(yè)的快速發(fā)展，人們對通信的要求已不僅限于單一的語音信息交流，隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣燃涌?，語音、數(shù)據(jù)、圖像的綜合信息服務(wù)給人們自然、生動、真切和有效的交流方式。加上IP承載技術(shù)的快速發(fā)展和電信法制的不斷健全，三網(wǎng)合一業(yè)務(wù)浪潮正在信息運營界蔓延?！叭W(wǎng)合一”能夠使運營商在信息溝通的經(jīng)營中實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享，避免低水平的重復(fù)建設(shè)，形成對客戶業(yè)務(wù)需求響應(yīng)快、業(yè)務(wù)適應(yīng)性廣、運營效率高、網(wǎng)絡(luò)維護費用低的高速帶寬的多媒體基礎(chǔ)平臺。通信系統(tǒng)概況通信系統(tǒng)概況 有線電視網(wǎng)沒在我們經(jīng)

3、營范圍之內(nèi)，只介紹傳統(tǒng)電信網(wǎng)和計算機互聯(lián)網(wǎng)。在我們的經(jīng)營范圍內(nèi)，這兩張網(wǎng)已得到融合和滲透。在我們的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)三網(wǎng)合一的具體應(yīng)用就是我們的軟交換平臺和ADSL寬帶業(yè)務(wù)。所以我們現(xiàn)在在學(xué)習(xí)通信系統(tǒng)時，對于專業(yè)的劃分沒法太絕對。而是全面地了解，重點掌握。公共交換電話網(wǎng)公共交換電話網(wǎng)公共交換電話網(wǎng)公共交換電話網(wǎng)計算機網(wǎng)絡(luò) 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)是利用通信線路把多個計算機系統(tǒng)和通信設(shè)備相連，在系統(tǒng)軟件及協(xié)議的支持下而形成的一種復(fù)雜的計算機系統(tǒng)。資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng) 從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能的角度看，計算機網(wǎng)絡(luò)是由資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)組成的計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) “資源子網(wǎng)”主要負責(zé)全網(wǎng)的信息處理，為網(wǎng)絡(luò)用戶

4、提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和資源共享功能等。它主要包括網(wǎng)絡(luò)中所有的主計算機、I/O設(shè)備和終端，各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)軟件和數(shù)據(jù)庫等。 “通信子網(wǎng)”主要負責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)接、加工和轉(zhuǎn)換等通信處理工作。它主要包括通信線路（即傳輸介質(zhì)）、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備（如網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備、通信控制處理機、網(wǎng)橋、路由器、交換機、網(wǎng)關(guān)、調(diào)制解調(diào)器和衛(wèi)星地面接收站等）、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和通信控制軟件等。傳輸網(wǎng) 微波傳輸 衛(wèi)星傳輸 電纜傳輸 光傳輸光通信 一一光纖通信概論光纖通信概論 二二光纖與光纜光纖與光纜 三三光端機維護介紹光端機維護介紹光纖通信 光纖通信概念光纖通信以光作為信息載體，利用光纖傳輸攜帶信息的光波，以達到

5、通信之目的。 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的基本組成：光發(fā)送機光接收機光纖光纖通信 典型的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)方框圖典型的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)方框圖電端機（模電端機（模/數(shù)）數(shù)）光發(fā)送機光發(fā)送機光纖光纖中繼器中繼器光接收機光接收機電端機（模電端機（模/數(shù)）數(shù)）模擬信號模擬信號光纖光纖模擬信號模擬信號光纖通信 發(fā)送端的電端機把信息（如話音）進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，用轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號去調(diào)制發(fā)送機中的光源器件LD，輸出發(fā)出攜帶信息的光波。光波經(jīng)光纖傳輸后到達接收端，光接收機把數(shù)字信號從光波中檢測出來送給電端機，而電端機再進行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，恢復(fù)成原來的信息光纖通信 攜帶信息的光波：攜帶信息的光波：數(shù)字信號為數(shù)字信號為1時，光源器件

6、發(fā)送一個時，光源器件發(fā)送一個傳號傳號光脈沖；光脈沖；當(dāng)數(shù)字信號為當(dāng)數(shù)字信號為0時，光源器件發(fā)送一個時，光源器件發(fā)送一個空空號號（不發(fā)光）（不發(fā)光）光纖通信優(yōu)點通信容量大通信容量大一根光纖同時傳輸一根光纖同時傳輸2424萬個話路，比傳統(tǒng)的明線、同軸電纜、微波等要萬個話路，比傳統(tǒng)的明線、同軸電纜、微波等要高出幾十乃至上千倍。高出幾十乃至上千倍。波分復(fù)用技術(shù)的采用，把一根光纖當(dāng)作幾根、幾十根光纖使用，通信波分復(fù)用技術(shù)的采用，把一根光纖當(dāng)作幾根、幾十根光纖使用，通信容量近乎無限。容量近乎無限。中繼距離長中繼距離長光纖具有極低的衰耗系數(shù)。目前商用化石英光纖已達光纖具有極低的衰耗系數(shù)。目前商用化石英光纖已

7、達0.19dB/km0.19dB/km以下，以下，配以適當(dāng)?shù)墓獍l(fā)送與光接收設(shè)備，中繼距離達數(shù)百公里以上，特別適用于長途配以適當(dāng)?shù)墓獍l(fā)送與光接收設(shè)備，中繼距離達數(shù)百公里以上，特別適用于長途一、二級干線通信。一、二級干線通信。光纖通信優(yōu)點 保密性能好，抗干擾能力強保密性能好，抗干擾能力強由于光的頻率極高，遠高于一般的電磁波的頻率由于光的頻率極高，遠高于一般的電磁波的頻率，而且光波在光纖中傳輸時只在其芯區(qū)進行，不，而且光波在光纖中傳輸時只在其芯區(qū)進行，不存在傳統(tǒng)的電磁波輻射，因此其保密性能極好，存在傳統(tǒng)的電磁波輻射，因此其保密性能極好，同時也不怕外界強電磁場的干擾，抗干擾能力強同時也不怕外界強電磁場

8、的干擾，抗干擾能力強。 便于施工和維護便于施工和維護體積小、重量輕。光纜的敷設(shè)方式方便靈活。既體積小、重量輕。光纜的敷設(shè)方式方便靈活。既可以直埋、架空，又可能通過管道和水底敷設(shè)可以直埋、架空，又可能通過管道和水底敷設(shè)光纖通信 光纖的構(gòu)造光纖的構(gòu)造光纖呈圓柱形，由纖芯、包層與涂層三大光纖呈圓柱形，由纖芯、包層與涂層三大部分組成，如下圖：部分組成，如下圖：光纖通信 光纖的構(gòu)造光纖的構(gòu)造纖芯主要采用高純度的SiO2二氧化硅，并摻有少量的摻雜劑，提高纖芯的光折射率n1；包層也是高純度的二氧化硅，也摻雜一些摻雜劑，主要是降低包層的光折射率n2；涂層采用丙烯酸酯、硅橡膠、尼龍，增加機械強度和可彎曲性。光纜

9、是多根光纖放在放在一個松套管內(nèi)，內(nèi)沖石油膏和鋼絲形成的。海底光纜內(nèi)還有電源線，主要為中繼站的放大器等提供電源。光纖與光纜 光纖的導(dǎo)光原理光纖的導(dǎo)光原理光是一種頻率很高的電磁波，而光纖本身光是一種頻率很高的電磁波，而光纖本身是一種介質(zhì)波導(dǎo)。是一種介質(zhì)波導(dǎo)。 我們從幾何光學(xué)的角度來簡單討論光纖的我們從幾何光學(xué)的角度來簡單討論光纖的導(dǎo)光原理。導(dǎo)光原理。光纖與光纜 全反射原理全反射原理光線在均勻介質(zhì)中是以直線傳播的，但在光線在均勻介質(zhì)中是以直線傳播的，但在兩種不同介質(zhì)的分界面會產(chǎn)生反射和折射兩種不同介質(zhì)的分界面會產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象，如圖所示：現(xiàn)象，如圖所示：包層包層纖芯纖芯反射光反射光入射光入射光n2

10、n1123光纖與光纜 全反射原理全反射原理當(dāng)當(dāng)n2/n1的比值增大到一定程度，則會使折射角的比值增大到一定程度，則會使折射角90度，此時的折射光線不再進入包層，而會在度，此時的折射光線不再進入包層，而會在纖芯與包層的分界面上掠過，或者重返回到纖芯纖芯與包層的分界面上掠過，或者重返回到纖芯中進行傳播，這種現(xiàn)象叫做光的全反射現(xiàn)象。中進行傳播，這種現(xiàn)象叫做光的全反射現(xiàn)象。不難理解，當(dāng)光在光纖中發(fā)生全反射現(xiàn)象時，由不難理解，當(dāng)光在光纖中發(fā)生全反射現(xiàn)象時，由于光線基本上全部在纖芯區(qū)進行傳播，沒有光跑于光線基本上全部在纖芯區(qū)進行傳播，沒有光跑到包層中去，所以可以大大降低光纖的衰耗。到包層中去，所以可以大大

11、降低光纖的衰耗。光纖與光纜 全反射現(xiàn)象全反射現(xiàn)象光的全反射現(xiàn)象光的全反射現(xiàn)象n2n1折射光折射光13入射光入射光光纖與光纜 光在光纖中的傳播光在光纖中的傳播光在光纖中以光在光纖中以“Z”形軌跡傳播及沿纖芯與形軌跡傳播及沿纖芯與包層的分界面掠過包層的分界面掠過n2n1光纖與光纜 光纖的工作波長（工作窗口）光纖的工作波長（工作窗口）光線路信號在光纖上傳送的波長：光線路信號在光纖上傳送的波長：850nm、1310nm、1550nm。 850nm窗口只用于多模傳輸窗口只用于多模傳輸 1310nm和和1550nm窗口窗口 用于單模傳輸。用于單模傳輸。光纖與光纜 光通道參數(shù)：衰減、色散光通道參數(shù)：衰減、色

12、散光信號在光纖中傳輸?shù)木嚯x要受到色散和衰減的光信號在光纖中傳輸?shù)木嚯x要受到色散和衰減的雙重影響。雙重影響。 衰減衰減 在光纖中傳輸?shù)墓庑盘栯S著傳輸距離的增加而在光纖中傳輸?shù)墓庑盘栯S著傳輸距離的增加而功率下降。功率下降。1310nm窗口每公里衰減：窗口每公里衰減：0.4dB/km1550nm窗口每公里衰減：窗口每公里衰減：0.25dB/km 色散會使在光纖中傳輸?shù)臄?shù)字脈沖展寬，引起碼色散會使在光纖中傳輸?shù)臄?shù)字脈沖展寬，引起碼間干擾，降低信號質(zhì)量。間干擾，降低信號質(zhì)量。光纖與光纜 光纖的類型光纖的類型 G.652光纖：在光纖：在1310nm波長窗口色散性能波長窗口色散性能最佳，是目前應(yīng)用最廣泛的光

13、纖。最佳，是目前應(yīng)用最廣泛的光纖。在在1310nm處，色散小，衰耗大；處，色散小，衰耗大；在在1550nm處，色散大，衰耗??；處，色散大，衰耗??； G.653光纖：在光纖：在1550nm波長，衰耗和色散波長，衰耗和色散皆為最小值，可實現(xiàn)大容量長距離傳輸。皆為最小值，可實現(xiàn)大容量長距離傳輸。因出現(xiàn)四波混頻效應(yīng)因出現(xiàn)四波混頻效應(yīng)(FWM),限制了它在限制了它在WDM（波分復(fù)用）方面的應(yīng)用。（波分復(fù)用）方面的應(yīng)用。光纖與光纜 光纖的類型光纖的類型 G.654光纖：光纖：1550nm損耗最小光纖，主要損耗最小光纖，主要用于長再生中繼距離的海底光纜。用于長再生中繼距離的海底光纜。 G.655光纖：克服了

14、光纖：克服了G.652光纖在光纖在1550nm處色散受限和處色散受限和G.653光纖在光纖在1550nm處出現(xiàn)處出現(xiàn)四波混頻效應(yīng)的缺陷，適用于四波混頻效應(yīng)的缺陷，適用于WDM系統(tǒng)。系統(tǒng)。光纖與光纜 常見光纖連接器種類：常見光纖連接器種類：FC/PC：FC，圓頭尾纖連接器，圓頭尾纖連接器，PC，陶瓷，陶瓷截面為平面；截面為平面；SC/PC：SC，方頭尾纖連接器，方頭尾纖連接器，PC，同上，同上；FC/APC：FC，同上，同上，APC，以截面中心，以截面中心為圓心，向外傾斜為圓心，向外傾斜80度。度。 LC接口 光傳輸設(shè)備與電話交換機的常用接口光傳輸設(shè)備與電話交換機的常用接口數(shù)字配線架DDF（Di

15、gital Distribution Frame）：數(shù)字配線架是數(shù)字復(fù)用設(shè)備之間、數(shù)字復(fù)用設(shè)備與程控交換設(shè)備或非話業(yè)務(wù)設(shè)備之間的配線連接設(shè)備。 數(shù)字配線架又稱高頻配線架，在數(shù)字通信中越來越有優(yōu)越性，它能使數(shù)字通信設(shè)備的數(shù)字碼流的連接成為一個整體，從速率2 Mb/s155 Mb/s信號的輸入、輸出都可終接在DDF架上，這為配線、調(diào)線、轉(zhuǎn)接、擴容都帶來很大的靈活性和方便性。目前：我們傳輸設(shè)備與電話交換機常用接口G703 75歐2M 接口： E1及CE1 120歐 2M 接口接口 POS就是Packet over Sonet/SDH，CPOS就是Channelized POS，其實區(qū)別很明顯，相信大

16、家都用過E1和CE1,POS/CPOS的區(qū)別與E1/CE1的區(qū)別是一樣的。中國大陸使用的CPOS一般都是用來匯聚E1的，所以映射路徑是CPOS-AU4-3 TUG3-7 TUG2-3 TU12(VC12,E1)這樣下來3x7x363，一個CPOS就可以Channelized 成63個2M了。當(dāng)然，你也可以將幾個vc12捆綁起來使用，最多12個捆綁成24M的鏈路，另外，vc12也可以進一步劃分，最小可到64K，下端接一個基帶貓，提供64K專線。 接口 POS接口在物理層是標(biāo)準(zhǔn)的SDH STM1（155M）或STM4（622M）這樣的傳輸接口，可以直接與標(biāo)準(zhǔn)的SDH接口連接，上層提供PPP幀到標(biāo)準(zhǔn)

17、SDH幀的映射，再上層則是具有路由功能三層接口。E1接口實際上是PDH接口，可以通過ADM設(shè)備將該接口信號通過虛容器映射到標(biāo)準(zhǔn)的SDH幀中，進行透明傳輸。本質(zhì)上都是屬于電路復(fù)用方式。接口 傳輸通道與計算機網(wǎng)絡(luò)常用接口： FE接口（Fast Ethernet），就是快速以太網(wǎng)接口GE接口（Gigabit Ethernet）,就是千M以太網(wǎng)接口POS（Packet Over SONET/SDH)，用于更高速度的接口，通常用于廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)中。 CPOS，Channelized POS（即通道化POS，他可以支持將155M的電路拆分為63個2M電路，2M電路可以在細拆為32個64k電路，目前華為的CPOS卡只支持拆分到2M）光端機組成和主要參數(shù) 光發(fā)射機、光接收機、電端機 發(fā)光功率， 收光功率： 接收靈敏度 過載點