通信光缆与电缆线路工程第1章概论光缆工程公用.pdf

光缆电缆工程 课程内容光缆电缆工程 课程内容概述概述光缆工程光缆工程光 缆 通 信 线 路 工 程 设 计光 缆 通 信 线 路 工 程 设 计光 缆 线 路 施 工光 缆 线 路 测 试 与 维 护通 信 电 缆综合布线综合布线通 信 电 缆 串 音 和 防 串 音 措 施通 信 电 缆 施 工通 信 电 缆 配 线 设 计光 缆电 缆 发 展光 纤、光 缆 和 光 器 件通 信 系 统、通 信 网基 础第1章第2章第3章第4章第5章电 缆 线 路 测 试 和 维 护电 缆 线 路 测 试 和 维 护第6章第7章第8章第9章第0章课程前言电缆工程电缆工程第10章第11章基 本 概 念组 成 和 主 要 设 备 部 件工 程 设 计2原 版 教 学 配 套 课 件参考文献 通信光缆与电缆线路工程 胡庆编人民邮电出版2011.3 通信光缆与电缆工程 胡庆编人民邮电出版2005.3 光缆及工程应用胡先志等人邮出版 1999.8 综合布线吴柏钦等人民邮电出版 2008.73原 版 教 学 配 套 课 件第1章 绪论 本章要点 通信系统概念通信系统概念/通信网概念通信网概念 光纤通信发展光纤通信发展/光纤通信的特点光纤通信的特点 电缆与光缆在各方面的区别 光缆传输系统基本构成 通信电缆的发展通信电缆的发展 通信电缆线路的传输方式通信电缆线路的传输方式电缆传输系统基本 构成 通信电缆的用途通信电缆的用途4原 版 教 学 配 套 课 件1.1通信系统、通信网及其传输技 术通信系统、通信网及其传输技 术 信号的传输既可以采用无线方式，又可 以采用有线方式。采用无线方式的叫无 线通信，采用有线方式的叫有线通信。有线通信是目前通信领域中的主体，其 传输线路主要由架空明线、对称电缆、同轴电缆和光缆等构成。无线通信？5原 版 教 学 配 套 课 件1.1.1 现代通信系统模型现代通信系统模型 分处A、B两地的任意两用户（人与人，机器与机 器，人与机器）间的信息传递是通过通信系统实 现的，通信系统由发信终端设备、传输信道、交 换设备、收信终端设备组成，如图1-1所示。图1-1 通信系统示意图?6原 版 教 学 配 套 课 件通信系统组成通信系统组成消息变换成与传输信 道相适配的电信号或 光信号，并提供额定 的信号功率，让信号 进入该信道。消息变换成与传输信 道相适配的电信号或 光信号，并提供额定 的信号功率，让信号 进入该信道。1.发信终端设备2.传输信道3.3.收信终端设备4.4.噪声7原 版 教 学 配 套 课 件1.1.1.通信系统组成通信系统组成传输信道是信号传输 通道的简称，通常由 自由空间、光缆、全 塑市话电缆、同轴电 缆等构成。其主要功 能是把信号自A点（发 信终端）迅速无误的 输送到B点（收信终 端）。传输信道是信号传输 通道的简称，通常由 自由空间、光缆、全 塑市话电缆、同轴电 缆等构成。其主要功 能是把信号自A点（发 信终端）迅速无误的 输送到B点（收信终 端）。1.发信终端设备3收信终端设备2.传输信道4.4.噪声8原 版 教 学 配 套 课 件1.1.1.通信系统组成通信系统组成收信终端设备功能 是将从信道传输来 的信号进行衰减补 偿，消除或减小畸 变和噪声对有用信 号的干扰，将接收 下来的电信号或光 信号进行反变换，重现消息原貌。收信终端设备功能 是将从信道传输来 的信号进行衰减补 偿，消除或减小畸 变和噪声对有用信 号的干扰，将接收 下来的电信号或光 信号进行反变换，重现消息原貌。1.发信终端设备2传输信道3收信终端设备4.4.噪声噪声会使有用信号发生畸变，使 终端设备、传输信道、交换设备 工作在非线性状态。当噪声叠加 在有用信号上时，会降低有用信 号的信噪比，进而降低了通信质 量。噪声会使有用信号发生畸变，使 终端设备、传输信道、交换设备 工作在非线性状态。当噪声叠加 在有用信号上时，会降低有用信 号的信噪比，进而降低了通信质 量。9原 版 教 学 配 套 课 件如图1-2所示的实际通信系统例子，进一步了解一个完整 的通信系统的一般结构图1-2 通信系统一般结构10原 版 教 学 配 套 课 件重邮校园网设计拓扑图11原 版 教 学 配 套 课 件1.1.2 现代通信网概念1.1.2 现代通信网概念 对于离散分布的n个用户，若要让其中任意两用 户能互相通信，最简单方法是用传输线把各用户 分别一一连接起来，如图1-3所示。若自高空向地面俯视，可以看到有很多传输设备 与传输线路纵横交错地分布在大地上，犹如罩着 一个鱼网，故称为“通信网”。图1-3 多用户通信网结构示意图12原 版 教 学 配 套 课 件通信网可以从不同角度分类:*通信的业务来分:电话网（电信网）、电报网、数据网等.*计算机数据业务来分：以太网等 通信网实质上是由用户终端设备、传输 设备、交换设备和相应的信令、协议、标准等软件构成。13原 版 教 学 配 套 课 件1.1.2.通信网概念通信网概念信令系统是通信网的神经系 统。比如，电话要接通，必须传 递和交换必要的信令，完成各种 呼叫处理、接续、控制与维护管 理等功能。信令系统可使网路作为一个 整体而正常运行，有效完成任何 用户之间的通信。信令系统是通信网的神经系 统。比如，电话要接通，必须传 递和交换必要的信令，完成各种 呼叫处理、接续、控制与维护管 理等功能。信令系统可使网路作为一个 整体而正常运行，有效完成任何 用户之间的通信。2.传输信道3.交换设备4.4.收信终端设备5.5.噪声1.发信终端设备6.信令7.7.协议8.8.标准硬 件软 件14原 版 教 学 配 套 课 件1.1.2.通信网概念通信网概念协议是通信网中用户与 用户、用户与网资源、用户与交换中心间完成 通信或服务所必须遵循 的规则和约定的共同“语言”。这种语言能使 通信网合理运行，正确 控制。协议是通信网中用户与 用户、用户与网资源、用户与交换中心间完成 通信或服务所必须遵循 的规则和约定的共同“语言”。这种语言能使 通信网合理运行，正确 控制。2.传输信道3.交换设备4.4.收信终端设备5.5.噪声1.发信终端设备6.信令7.7.协议8.8.标准15原 版 教 学 配 套 课 件1.1.2现代现代通信网概念通信网概念标准是由权威机 构建议的协议，是通 信网应遵守的条款。标准是由权威机 构建议的协议，是通 信网应遵守的条款。2.传输信道3.交换设备4.4.收信终端设备5.5.噪声1.发信终端设备6.信令7.7.协议8.8.标准16原 版 教 学 配 套 课 件图1-4 目前我国的电话网结构17原 版 教 学 配 套 课 件1.1.3现代通信传输技术现代通信传输技术图1-5 现代通信传输方式18原 版 教 学 配 套 课 件 现有的传输线有架空明线、对称电缆、同 轴电缆、金属波导管和光纤等。各类结 构，如图1-6所示19原 版 教 学 配 套 课 件 无线电传播的传输介质是对流层、平流层或电 离层，传播方式有直射波，反射波，地波，散 射波等，如图1-7所示20原 版 教 学 配 套 课 件1.2光纤通信的发展光纤通信的发展1.2.1光纤通信简史1.2.1光纤通信简史一光纤通信光纤通信简史简史1.光器件的发展1960年，美国人梅曼（Maiman）发明了第 一台红宝石激光器1962年半导体激光器出现，材料为GaAS。1970年，首次研制出在室温下连续工作的 双异质结半导体激光器.21原 版 教 学 配 套 课 件2.光纤发展1966年，英籍华人学者高锟和霍克哈姆 发表 关于传输介质新概念的论文,指出利用光纤进 行信息传输的可能性和技术途径.根据介质波导 理论共同提出光纤通信的概念。1970年，美国康宁公司首次研制出阶跃多模光 纤，其在波长为630nm处的衰减系数小于20dB km.1972年，康宁公司将梯度多模光纤的衰减系数 降至4dB/km。22原 版 教 学 配 套 课 件3.光纤系统发展第一阶段（19661976年），在这个时 期，短波长=0.85m,低速率=45或34 Mbs多模光纤通信系统，无中继传输距 离约10km.第二阶段（19761986年），在这个时 期，光纤从多模发展到单模，工作波长从 短波长=0.8 5m发展到长波长=1.31 m(和1.55m),传输速率=140565Mb s的单模光纤通信系统中继传输距离 为10050 km。23原 版 教 学 配 套 课 件第三阶段（19861996年），在这个时 期，实现了1.55m 色散移位单模光纤通 信系统。传输速率=2.510Gb/s，无中继 传输距离=150100km。光纤通信发展现状目前，正在开展研究的光纤通信新技术，例如，超大容量的波分复用（Wavelength Division MultiPlexing，WDM）光纤通信系 统和超长距离的光孤子(Soliton)通信系统，24原 版 教 学 配 套 课 件4光纤通信发展趋势4光纤通信发展趋势 1系统高速化、网络化 2新一代光纤的开发 3光缆纤芯的高密化（空分复用）25原 版 教 学 配 套 课 件122 光纤线路传输特点122 光纤线路传输特点与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信的 优缺点如下：1优点：（1）传输频带极宽，通信容量很大。（2）传输衰减小，距离远。（3）信号串扰小，传输质量高。（4）抗电磁干扰，保密性好。（5）光纤尺寸小，重量轻，便于运输和敷设。（6）耐化学侵蚀，适用于特殊环境。26原 版 教 学 配 套 课 件（6）耐化学侵蚀，适用于特殊环境。（7）原料资源丰富。（8）节约有色金属。2缺点：（1）光纤性质脆，需要适当地涂敷加以保护（2）光纤弯曲半径不宜过小。（3）对切断和连接光纤时，操作技术娴熟（4）分路、耦合不方便。27原 版 教 学 配 套 课 件1.2.3光纤（光缆）线路传输方式光纤（光缆）线路传输方式一光缆传输系统构成一光缆传输系统构成 由发送设备、传输线路、接收设备三大部分构成图1-8 光缆传输系统示意图28原 版 教 学 配 套 课 件光缆传输系统各部分作用 电发射端机的作用是对来自信息源的信号将行 模数转换并做多路复用处理。光发射机（如 激光器或发光二极管）的作用是实现电/光转 换，即把电信号调制成光信号，送入光纤传输 至远方。光接收机（如光电二极管）的作用是实现光/电转换，即把来自光纤的光信号还原成电信 号，经放大、整形、再生恢复原形后，送至电 接收机，完成数字信号的分接以及数/模转换。光纤的作用是实现光信号传输.29原 版 教 学 配 套 课 件二.光缆传输系统的应用二.光缆传输系统的应用1.光纤通信在通信骨干网、本地网传输系 统中的应用2光纤通信在用户接入网中的应用3光纤在电视、数据传输中的应用30原 版 教 学 配 套 课 件124 通信光纤光缆的应用通信光纤光缆的应用 1.光纤在通信骨干网、本地网传输系统 中的应用光纤在通信骨干网、本地网传输系统 中的应用 2光纤在用户接入网中的应用光纤在用户接入网中的应用 3光纤在电视、数据传输中的应用光纤在电视、数据传输中的应用 4.光纤在计算机校园网络的应用光纤在计算机校园网络的应用 5.光纤在桥梁工程结构健康监测中的应 用光纤在桥梁工程结构健康监测中的应 用31原 版 教 学 配 套 课 件传 输 线 型结 构双线对称型同轴型明 线电 缆中小微对扭式星绞组线 质金属线铁.铝.铜铝、铜铜铜（超导）线 径1.64.0(mm)0.321.2(mm)2.6/9.5(mm)1.2/4.4(mm)0.72.9(mm)线路建筑方式架空架空、地下（直埋、管道、隧道）、水底暴露型隐蔽型1.31.3电缆通信的发展表1-1 各种传输线型和敷设方式32原 版 教 学 配 套 课 件表1-2不同传输线型及各自的占用频带33原 版 教 学 配 套 课 件1.3.2全塑电缆线路的传输特点全塑电缆线路的传输特点 1全塑电缆电特性好，传输质量优良全塑电缆电特性好，传输质量优良 2便于机械化、自动化施工便于机械化、自动化施工 3.维护方便、故障少、使用寿命长维护方便、故障少、使用寿命长 4.投资经济投资经济34原 版 教 学 配 套 课 件1.3.3 电缆线路传输方式电缆线路传输方式35原 版 教 学 配 套 课 件1.3.3 电缆线路传输方式 1.3.3 电缆线路传输方式 1二线制与四线制二线制与四线制图1-12 二线制频分传输方式利用一对金属传输线完成来、去两个方向的信号传输，称为二线制通信。在本地网中的用户线路，36原 版 教 学 配 套 课 件1-1337原 版 教 学 配 套 课 件四线制（来、去各是一对线）1.14二线二线 线路二线二线 线路38原 版 教 学 配 套 课 件2单电缆制和双电缆制.单电缆制139原 版 教 学 配 套 课 件.双电缆制1-40原 版 教 学 配 套 课 件1.3.4通信电缆的应用通信电缆的应用1.架空明线及应用架空明线是将金属裸导线架设在电线杆上的一种 常用通信线路。它主要由导线（金属裸导）、电杆、线担、隔电子和拉线等组成，如图架空明线及应用架空明线是将金属裸导线架设在电线杆上的一种 常用通信线路。它主要由导线（金属裸导）、电杆、线担、隔电子和拉线等组成，如图1-6(a)所示所示。2、全塑对称电缆的应用、全塑对称电缆的应用目前全塑对称电缆在用户接入网中应用最广泛，它是用多股芯线按一定规则扭绞而成。典型的 用户接入方式，如图1-15所示。41原 版 教 学 配 套 课 件图1-15 用户接入网结构42原 版 教 学 配 套 课 件3、同轴电缆的应用3、同轴电缆的应用图1-16 CATV系统结构43原 版 教 学 配 套 课 件 复习题和思考题复习题和思考题 1简述通信系统的基本组成及各部分的功能。2.简述光缆传输系统结构及各部分的功能 3为什么要发展光纤作为传输线？4二线制与四线制的二线制与四线制的传输方式含义是什么？。5简述通信电缆，光纤光缆具有哪些特点？6光纤通信应用领域及发展趋势？7.通信电缆的应用领域。8通信电缆的传输方式有那些？目前主要采用 哪种方式？9光缆是否代替金属电缆？10.架空明线的传输方式是否还可以在当今开发44原 版 教 学 配 套 课 件