传输网技术培训精.ppt

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1、传输网技术培训第1页，本讲稿共84页一、传输技术概述二、传输介质内容介绍内容介绍第2页，本讲稿共84页1、传输基本知识2、几种传输技术的介绍传输技术概述第3页，本讲稿共84页传输网又称为传送网。传送是从信息传递的功能过程来描述的；传输是从信息信号通过具体物理媒介传输的物理过程来描述。传送网指逻辑功能网络，是完成传送功能的手段；传输网具体指定实际设备组成的网络。实际上，传输网络就是由传输系统设备和具有全部或部分信道终结、复用、交叉连接和交换等功能的节点组成。传输基本知识第4页，本讲稿共84页模拟信号与数字信号信号波形的特征可用时间、幅度两个物理量来表示。在幅度上连续的信号是模拟信号，在幅度上不连

2、续的信号为数字信号。模拟信号数字化的三个步骤：抽样、量化、编码。奈奎斯抽样定理：f1 2B传输基本知识第5页，本讲稿共84页数字通信系统模型传输基本知识信源解码编码调制解调信道信宿噪声源发送信息发送信号接收信息接收信号第6页，本讲稿共84页传输系统分类：传输介质：有线（电缆、光缆）、无线（微波、卫星）信号的波形：模拟、数字信道的传输特性：基带、频带复用形式：频分、时分传输基本知识第7页，本讲稿共84页数字传输的指标（有效性指标）信道传输速率信道的传输速率通常以每秒所传输的信息量多少来衡量。单位为比特/秒（bit/s）。符号传输速率指没秒传输的码元数目，单位为波特。由于码元可以是多进制的。R=N

3、log2MN为符号传输速率，R为信道传输速率，M为进制数。传输基本知识第8页，本讲稿共84页误码由于传输过程中难免有噪声和干扰，所以在收端恢复的时候，对接受的信号误判（收端将1误判成0）。这样的误判就称为误码。误码率误码率=误码数/总码数传输基本知识第9页，本讲稿共84页传送网三层网络：电路层网络通道层网络传输媒质层网络传输基本知识第10页，本讲稿共84页网络的物理拓扑网络节点和传输线路的集合排列，也就是将维护和实际连接抽象为物理上连接性。基本物理拓扑类型线型、星型、树型、环型、网孔型。传输基本知识第11页，本讲稿共84页现在主要的传输技术一、PDH二、SDH三、WDM几种传输技术的介绍第12

4、页，本讲稿共84页PDH 介绍PDH:Plesiochronous Digital Hierarchy PDH:Plesiochronous Digital Hierarchy 准同步数字系列准同步数字系列在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列。这些数字信号在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列。这些数字信号流在数字交换设备之间传输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信流在数字交换设备之间传输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息传送的准确无误，这就叫做息传送的准确无误，这就叫做“同步同步”。采用准同步数字系列（采用准同步数字系列（PDHPDH）的系统，是在数字通信网的每

5、个节点的系统，是在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标上都分别设置高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别不能超过规差别。为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，所定的范围。因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，所以叫做以叫做“准同步准同步”。第13页，本讲稿共84页PDH 介绍PDH:Plesiochronous Digital Hiera

6、rchyPDH:Plesiochronous Digital Hierarchy准同步数字系列准同步数字系列第14页，本讲稿共84页PDH 介绍1 1、接口方面、接口方面 只有地区性的电接口规范，不存在世界性标准。只有地区性的电接口规范，不存在世界性标准。没有世界性标准的光接口规范。没有世界性标准的光接口规范。2 2、复用方式、复用方式 从高速信号中分从高速信号中分/插出低速信事情要一级一级的进行。插出低速信事情要一级一级的进行。由于低速信号分由于低速信号分/插到高速信号要通过层层的复用和解复用过程，这样就会使信插到高速信号要通过层层的复用和解复用过程，这样就会使信号在复用号在复用/解复用过程

7、中产生的损伤加大，使传输性能劣化，这也就是为什么解复用过程中产生的损伤加大，使传输性能劣化，这也就是为什么PDHPDH体制传输信号的速率没有更进一步提高的原因。体制传输信号的速率没有更进一步提高的原因。第15页，本讲稿共84页PDH 介绍2Mbit/s解解解复复复用用用复复复用用用140Mbit/s34Mbit/s8Mbit/s8Mbit/s34Mbit/s140Mbit/sPDH系列复用解复用过程图第16页，本讲稿共84页PDH 介绍3 3、运行维护方面、运行维护方面PDHPDH信号的帧结构里用于运行维护工作（信号的帧结构里用于运行维护工作（OAMOAM）的开销字节的开销字节不多，这对完成传

8、输网的分层管理、性能监控、业务的实时不多，这对完成传输网的分层管理、性能监控、业务的实时调度、传输带宽的控制、告警的分析定位是很不利的。调度、传输带宽的控制、告警的分析定位是很不利的。4 4、没有统一的网管接口、没有统一的网管接口不利于统一维护。不利于统一维护。第17页，本讲稿共84页SDH 介绍SDH:Synchronous Digital HierarchySDH:Synchronous Digital Hierarchy同步数字体系同步数字体系1 1、接口方面、接口方面SDHSDH体制有一套标准的信息结构等级，即有一套标准的速体制有一套标准的信息结构等级，即有一套标准的速率等级。率等级。

9、基本的信号传输结构等级是同步传输模块基本的信号传输结构等级是同步传输模块STM-1STM-1，相应的相应的速率是速率是155155Mbit/sMbit/s。高等级的数字信号系列例如：高等级的数字信号系列例如：622622Mbit/sMbit/s（STM-4STM-4）、）、2.5Gbit/s2.5Gbit/s（STM-16STM-16）等，可通过等，可通过将低速率等级的信息模块（例如将低速率等级的信息模块（例如STM-1STM-1）通过字节间插同通过字节间插同步复接而成，复接的个数是步复接而成，复接的个数是4 4的倍数，例如：的倍数，例如：STM-4STM-44STM-14STM-1，STM-

10、16STM-164STM-44STM-4。第18页，本讲稿共84页SDH 介绍2 2、复用方式、复用方式 由于低速由于低速SDHSDH信号是以字节间插方式复用进高速信号是以字节间插方式复用进高速SDHSDH信号信号的帧结构中的，这样就使低速的帧结构中的，这样就使低速SDHSDH信号在高速信号在高速SDHSDH信号的帧中信号的帧中的位置是固定的、有规律性的，也就是说是可预见的。这样就能的位置是固定的、有规律性的，也就是说是可预见的。这样就能从高速从高速SDHSDH信号例如信号例如2.52.5Gbit/sGbit/s（STM-16STM-16）中直接分中直接分/插出低速插出低速SDHSDH信号例如

11、信号例如155155Mbit/sMbit/s（STM-1STM-1），），这样就简化了信号的复接和这样就简化了信号的复接和分接，使分接，使SDHSDH体制特别适合于高速大容量的光纤通信系统。体制特别适合于高速大容量的光纤通信系统。第19页，本讲稿共84页SDH 介绍3.3.运行维护方面运行维护方面SDHSDH信信号号的的帧帧结结构构中中安安排排了了丰丰富富的的用用于于运运行行维维护护（OAM OAM&P&P）功功能能的的开开销销字字节节（码码流流量量的的5%），使使网网络络的的监监控控管管理理功功能能智智能能化化大大大加强，也就是说维护的自动化程度大大加强。大加强，也就是说维护的自动化程度大大

12、加强。4.4.兼容性兼容性组网灵活、网络的生存性强：组网灵活、网络的生存性强：可组多种类型网络、具有自愈能力、可在线升级可组多种类型网络、具有自愈能力、可在线升级；SDHSDH有很强的兼容性，这也就意味着当组建有很强的兼容性，这也就意味着当组建SDHSDH传输网时，原有的传输网时，原有的PDHPDH传输网不会作废，两种传输网可以共同存在。传输网不会作废，两种传输网可以共同存在。第20页，本讲稿共84页SDH 介绍等级与速率：等级与速率：等 级STM-1STM-4STM-16STM-64 速率（Mb/s）155.520 622.080 2488.320 9953.280 含2M数量 63 252

13、 1008 4032第21页，本讲稿共84页SDH 介绍STM-NSTM-N的帧结构由的帧结构由3 3部分组成：部分组成：段开销，包括再生段开销（段开销，包括再生段开销（RSOHRSOH）和复用段开销（和复用段开销（MSOHMSOH）；）；管理单元指针（管理单元指针（AU-PTRAU-PTR）；）；信息净负荷（信息净负荷（payloadpayload）。）。9270N个字节RSOHAU-PTRMSOH9N1349payload261N5第22页，本讲稿共84页SDH 介绍1 1、信息净负荷、信息净负荷-payloadpayloadSTM-NSTM-N帧帧中中放放置置各各种种负负荷荷的的地地方方

14、。各各种种有有效效信信息息，如如2 2M M、34M34M、140M140M打打包包成成信信息息包包后后，放放于于其中。然后由其中。然后由STM-NSTM-N信号承载，在信号承载，在SDHSDH网上传输。网上传输。2 2、段开销、段开销-SOHSOH完完成成对对STM-NSTM-N整整体体信信号号流流的的监监控控。即即对对STM-NSTM-N“车车厢厢”中中所所有有“货货物物包包”进进行行整整体体上上的的性能监控。性能监控。再生段开销（再生段开销（RSOHRSOH）：）：对对STM-NSTM-N整体信号进行监控。整体信号进行监控。复用段开销（复用段开销（MSOHMSOH）：）：对对STM-NS

15、TM-N中的某个中的某个STM-1STM-1信号进行监控。信号进行监控。3 3、管理单元指针、管理单元指针-AU-PTRAU-PTR定定位位低低速速信信号号在在STM-NSTM-N帧帧中中（净净负负荷荷）的的位位置置，使使低低速速信信号号在在高高速速信信号号中中的的位位置可欲知，方便低速信号的上下。置可欲知，方便低速信号的上下。第23页，本讲稿共84页SDH 介绍STM-NAUGAU-4VC-4AU-3VC-3TUG-3TUG-2TU-3TU-2TU-12TU-11VC-3VC-2VC-12VC-11C-4C-3C-2C-12C-11N111333477139264kbit/s44736kbi

16、t/s34368kbit/s6312kbit/s2048kbit/s1544kbit/s指针处理复用定位校准映射G.709G.709复用映射结构复用映射结构第24页，本讲稿共84页SDH 介绍STM-NAUGAU-4VC-4TUG-3TUG-2TU-3TU-12VC-3VC-12C-4C-3C-12N11337139264kbit/s34368kbit/s2048kbit/s指针处理复用定位校准映射我国的我国的SDHSDH基本复用映射结构基本复用映射结构 第25页，本讲稿共84页SDH 介绍SDHSDH设备的逻辑组成设备的逻辑组成TMTM终端复用器终端复用器ADMADM分分/插复用器插复用器R

17、EGREG再生中继器再生中继器DXCDXC数字交叉连接设备数字交叉连接设备第26页，本讲稿共84页SDH 介绍TMTM终端复用器终端复用器它的作用是将支路端口的低速信号复用到线路端口的高速信号它的作用是将支路端口的低速信号复用到线路端口的高速信号STM-NSTM-N中，中，或从或从STM-NSTM-N的信号中分出低速支路信号。的信号中分出低速支路信号。TMWSTM-NSTM-M140Mbit/s2Mbit/s34Mbit/s注：MN第27页，本讲稿共84页SDH 介绍ADMADM分分/插复用器插复用器 ADMADM的作用是将低速支路信号交叉复用进东或西向线路上去，或从东或的作用是将低速支路信号

18、交叉复用进东或西向线路上去，或从东或西侧线路端口收的线路信号中拆分出低速支路信号。西侧线路端口收的线路信号中拆分出低速支路信号。另外，还可将东另外，还可将东/西向线路侧的西向线路侧的STM-NSTM-N信号进行交叉连接。信号进行交叉连接。STM-NSTM-NSTM-M注：MNwe34Mbit/s140Mbit/sADM2Mbit/s第28页，本讲稿共84页SDH 介绍REGREG再生中继器再生中继器 光传输网的再生中继器有两种，一种是纯光的再生中继器，主要进行光功率放大光传输网的再生中继器有两种，一种是纯光的再生中继器，主要进行光功率放大以延长光传输距离；另一种是用于脉冲再生整形的电再生中继器

19、，主要通过光以延长光传输距离；另一种是用于脉冲再生整形的电再生中继器，主要通过光/电变换、电信号抽样、判决、再生整形、电电变换、电信号抽样、判决、再生整形、电/光变换，以达到不积累线路噪声，光变换，以达到不积累线路噪声，保证线路上传送信号波形的完好性。保证线路上传送信号波形的完好性。STM-NSTM-NweREG第29页，本讲稿共84页SDH 介绍DXCDXC数字交叉连接设备数字交叉连接设备DXCDXC可将输入的可将输入的m m路路STM-NSTM-N信号交叉连接到输出的信号交叉连接到输出的n n路路STM-NSTM-N信号上，上图信号上，上图表示有表示有m m条入光纤和条入光纤和n n条出光

20、纤。条出光纤。DXCDXC的核心是交叉连接，功能强的的核心是交叉连接，功能强的DXCDXC能完成高速（例能完成高速（例STM-16STM-16）信号在交叉矩阵内的低级别交叉（例如信号在交叉矩阵内的低级别交叉（例如VC12VC12级别的交叉）。级别的交叉）。DXCmn等效为入线：m出线：n第30页，本讲稿共84页SDH 介绍 SDH网络拓扑网络拓扑线形网线形网TMADMADMTMREG树形网树形网TMADMADMTMREGADMTM第31页，本讲稿共84页SDH 介绍环形网环形网ADMADMADMADM第32页，本讲稿共84页SDH 介绍枢纽网枢纽网TMDXCADMTMREGADMTMTMADM

21、TMTM第33页，本讲稿共84页SDH 介绍网状网网状网ADMADMADMADM第34页，本讲稿共84页SDH 介绍SDHSDH时钟时钟SDHSDH网元时钟源的种类网元时钟源的种类外部时钟源外部时钟源由外部提供时钟输入。由外部提供时钟输入。线路时钟源线路时钟源从从STM-NSTM-N线路信号中提取时钟输入。线路信号中提取时钟输入。支路时钟源支路时钟源从从PDHPDH支路信号中提取，不过该时钟一般不用，因为支路信号中提取，不过该时钟一般不用，因为SDH/PDHSDH/PDH网边界处的指针调整会影响时钟质量。网边界处的指针调整会影响时钟质量。设备内置时钟源设备内置时钟源由设备内部提供时钟。由设备内

22、部提供时钟。第35页，本讲稿共84页SDH 介绍误码性能误码性能误误码码是是指指经经接接收收、判判决决、再再生生后后，数数字字码码流流中中的的某某些些比比特特发发生生了了差差错错，使使传输的信息质量产生损伤。传输的信息质量产生损伤。抖动漂移性能抖动漂移性能抖动和漂移与系统的定时特性有关。定时抖动（抖动）是指数字信号抖动和漂移与系统的定时特性有关。定时抖动（抖动）是指数字信号的特定时刻（例如最佳抽样时刻）相对其理想时间位置的短时间偏离。的特定时刻（例如最佳抽样时刻）相对其理想时间位置的短时间偏离。所谓短时间偏离是指变化频率高于所谓短时间偏离是指变化频率高于1010HzHz的相位变化。而漂移指数字

23、信号的特的相位变化。而漂移指数字信号的特定时刻相对其理想时间位置的长时间的偏离，所谓长时间是指变化频率低于定时刻相对其理想时间位置的长时间的偏离，所谓长时间是指变化频率低于1010HzHz的的相位变化。相位变化。第36页，本讲稿共84页WDM 介绍把不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传送把不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传送(如每个波承载如每个波承载一种一种TDM 电信号）的方式统称为波分复用。电信号）的方式统称为波分复用。第37页，本讲稿共84页WDM 介绍光光通通信信是是目目前前发发展展最最快快的的领领域域。商商用用DWDM系系统统最最大大容容量量为为320 Gb/s、1.6Tb/s

24、。实实验验室室进进行行了大容量了大容量DWDM的试验。的试验。光光交交叉叉连连接接与与波波长长路路由由器器已已经经问问世世；数数据据与与光光的的结结合合，未未来来的的网网络络可可能能将将是是把把IP/ATM交交换换机机直直接接接接至至光光传传送送网网上上；向光组网的转变是宽带革命的核心向光组网的转变是宽带革命的核心。城城域域DWDM已已经经开开始始应应用用；DWDM系系统统已已从从42.5Gb/s 向向3210Gb/s、1.6Tb/s系统过渡。系统过渡。运运营营商商：中中国国电电信信、中中国国移移动动、联联通通、网通、铁通等。网通、铁通等。DWDM技术发展背景第38页，本讲稿共84页WDM 介

25、绍采用采用SDM，铺设多芯新光缆铺设多芯新光缆(需考虑时间与成本需考虑时间与成本)使用更高比特率使用更高比特率TDM。STM-1-STM-64波分复用（波分复用（WDM）技术已经成熟，技术已经成熟，成为很好的扩容成为很好的扩容 方式方式第39页，本讲稿共84页WDM 介绍什么是波分复用？高速路加油站巡逻车第40页，本讲稿共84页WDM 介绍DWDM产品的演变32103210Gb/sGb/s322.5322.5Gb/sGb/s162.5162.5Gb/sGb/s42.542.5Gb/sGb/s1601016010Gb/sGb/s第41页，本讲稿共84页WDM 介绍DWDM的优点的优点光纤的容量是

26、极其巨大的，而传统的光纤通信系统都是在光纤的容量是极其巨大的，而传统的光纤通信系统都是在一根光纤中传输一路光信号，这样的方法实际上只使用了一根光纤中传输一路光信号，这样的方法实际上只使用了光纤丰富带宽的很少一部分。为了充分利用光纤的巨大带光纤丰富带宽的很少一部分。为了充分利用光纤的巨大带宽资源，增加光纤的传输容量，以密集宽资源，增加光纤的传输容量，以密集WDM（DWDM）技技术为核心的新一代的光纤通信技术已经产生。术为核心的新一代的光纤通信技术已经产生。第42页，本讲稿共84页WDM 介绍1、超大容量目前使用的普通光纤可传输的带宽是很宽的，但其利用率还很低。使目前使用的普通光纤可传输的带宽是很

27、宽的，但其利用率还很低。使用用DWDM技术可以使一根光纤的传输容量比单波长传输容量技术可以使一根光纤的传输容量比单波长传输容量增加几倍、几十倍乃至几百倍。最近日本增加几倍、几十倍乃至几百倍。最近日本NEC公司已经在实验公司已经在实验室实现了室实现了13220Gbit/s的的DWDM系统，传输距离系统，传输距离120km。该系统该系统总带宽为总带宽为35nm（从从1529nm1564nm)，信道间隔信道间隔33GHz，可以传可以传4000万路电话。万路电话。第43页，本讲稿共84页WDM 介绍2.对数据率“透明”由于DWDM系统按光波长的不同进行复用和解复用，而与信号的速率和电调制方式无关，即对

28、数据是“透明”的。因此可以传输特性完全不同的信号，完成各种电信号的综合和分离，包括数字信号和模拟信号，以及PDH信号和SDH信号的综合和分离。第44页，本讲稿共84页WDM 介绍3.系统升级时能最大限度地保护已有投资在网络扩充和发展中，无需对光缆线路进行改造，只需更换光发射机和光接收机即可实现，是理想的扩容手段，也是引入宽带业务（例如CATV、HDTV和B-ISDN等）的方便手段，而且利用增加一个附加波长即可引入任意想要的新业务或新容量。第45页，本讲稿共84页WDM 介绍4.高度的组网灵活性、经济性和可靠性利用DWDM技术构成的新型通信网络比用传统的电时分复用技术组成的网络结构要大大简化，而

29、且网络层次分明，各种业务的调度只需调整相应光信号的波长即可实现。由于网络结构简化、层次分明以及业务调度方便，由此而带来的网络的灵活性、经济性和可靠性是显而易见的。第46页，本讲稿共84页WDM 介绍5.可兼容全光交换可以预见，在未来可望实现的全光网络中，各种电信业务的上/下、交叉连接等都是在光上通过对光信号波长的改变和调整来实现的。因此，DWDM技术将是实现全光网的关键技术之一，而且DWDM系统能与未来的全光网兼容，将来可能会在已经建成的DWDM系统的基础上实现透明的、具有高度生存性的全光网络。第47页，本讲稿共84页WDM 介绍DWDM的应用的应用开开放放式式 D-WDM系系统统 在在终终端

30、端复复用用设设备备中中，具具备备光光接接口口变变换换功功能能；可可以以和和任任何何厂厂家家的的 SDH 设备互连通。设备互连通。集集成成式式 D-WDM系系统统 在在终终端端复复用用设设备备中中不不具具备备光光接接口口变变换换功功能能；SDH 设设备备中中的的光光发发送送单单元元性性能能必必须须满满足足D-WDM系系统统的的要要求求(波波长长精精度度、啁啁啾啾、光光谱谱特特性性、光光功功率率等等)。第48页，本讲稿共84页传输媒介传输媒介1、同轴电缆、同轴电缆2、光纤、光纤第49页，本讲稿共84页同轴电缆同轴电缆同轴电缆的结构同轴电缆的结构 射频同轴电缆由内导体、绝缘介质、外导体（屏蔽层）和护

31、套射频同轴电缆由内导体、绝缘介质、外导体（屏蔽层）和护套4 4部分组成。部分组成。第50页，本讲稿共84页同轴电缆同轴电缆内导体内导体 内导体通常由一根实心导体构成，利用高频信号的集肤效内导体通常由一根实心导体构成，利用高频信号的集肤效应，可采用空铜管，也可用镀铜铝棒，对不需供电的用户网采应，可采用空铜管，也可用镀铜铝棒，对不需供电的用户网采用铜包钢线，对于需要供电的分配网或主干线建议采用铜包铝用铜包钢线，对于需要供电的分配网或主干线建议采用铜包铝线，这样既能保证电缆的传输性能，又可以满足供电及机械性线，这样既能保证电缆的传输性能，又可以满足供电及机械性能的要求，减轻了电缆的重量，也降低了电缆

32、的造价。能的要求，减轻了电缆的重量，也降低了电缆的造价。第51页，本讲稿共84页同轴电缆同轴电缆绝缘介质绝缘介质 绝缘介质可以采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯绝缘介质可以采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯（PVCPVC）和氟塑料等，常用的绝缘介质是损耗小、工艺性能好和氟塑料等，常用的绝缘介质是损耗小、工艺性能好的聚乙烯。的聚乙烯。第52页，本讲稿共84页同轴电缆同轴电缆外导体外导体 同轴电缆的外导体有双重作用，它既作为传输回路的一同轴电缆的外导体有双重作用，它既作为传输回路的一根导线，又具有屏蔽作用根导线，又具有屏蔽作用.第53页，本讲稿共84页同轴电缆同轴电缆护套护套 室外电缆宜用具有优良气候特性的黑

33、色聚乙烯，室内用室外电缆宜用具有优良气候特性的黑色聚乙烯，室内用户电缆从美观考虑则宜采用浅色的聚乙烯。户电缆从美观考虑则宜采用浅色的聚乙烯。第54页，本讲稿共84页同轴电缆同轴电缆同轴电缆的命名通常由同轴电缆的命名通常由4 4部分组成：第一部分用英文字部分组成：第一部分用英文字母，分别代表电缆的代号、芯线绝缘材料、护套材料和母，分别代表电缆的代号、芯线绝缘材料、护套材料和派生特性（见表派生特性（见表2 2），第二、三、四部分均用数字表示，），第二、三、四部分均用数字表示，分别代表电缆的特性阻抗（分别代表电缆的特性阻抗（）、）、芯线绝缘外径（芯线绝缘外径（mmmm）和和结构序号，例如结构序号，例

34、如“SYV-75-2-1SYV-75-2-1”的含义是：该电缆为同轴射的含义是：该电缆为同轴射频电缆，芯线绝缘材料为聚乙烯，护套材料为聚氯乙烯，电缆的频电缆，芯线绝缘材料为聚乙烯，护套材料为聚氯乙烯，电缆的特性阻抗为特性阻抗为75 75，芯线绝缘外径为芯线绝缘外径为2 2 mmmm，结构序号为结构序号为1 1 第55页，本讲稿共84页光纤光纤光通信的发展历史光纤的类型第56页，本讲稿共84页光通信的发展历史光纤通信是七十年代发展起来的一门新兴技术。光纤通信是七十年代发展起来的一门新兴技术。光纤是光导纤维光纤是光导纤维的简称。它是由玻璃材料的简称。它是由玻璃材料(SiO2)SiO2)抽丝而成的一

35、种光传输媒体。抽丝而成的一种光传输媒体。以光波传送信息，以光纤为传输介质的通信方式称为光纤通以光波传送信息，以光纤为传输介质的通信方式称为光纤通信。信。第57页，本讲稿共84页光通信的发展历史用光来传送信息，可能是人类最早应用的一种远距离通信手段。用光来传送信息，可能是人类最早应用的一种远距离通信手段。人类学会取火和使用工具的同时就有了利用光的通信。开始，人们用人类学会取火和使用工具的同时就有了利用光的通信。开始，人们用点火的方法使同伴在黑夜中知道自己的位置，后来发展到利用烽火来传点火的方法使同伴在黑夜中知道自己的位置，后来发展到利用烽火来传送简单的信息。古代的送简单的信息。古代的“烽火台烽火

36、台”是大家都知道的古老的光通信手段。是大家都知道的古老的光通信手段。后来人们又联想到利用后来人们又联想到利用“有光有光“和和“无光无光”的两种状态，来传的两种状态，来传送更多的信息。例如用灯的亮和灭，可以发出各种信号。这种通送更多的信息。例如用灯的亮和灭，可以发出各种信号。这种通信方式至今仍在船舶上使用信方式至今仍在船舶上使用。第58页，本讲稿共84页光通信的发展历史利用光来传送电话也有利用光来传送电话也有100100多年的历史了。以发明电话而著名的贝多年的历史了。以发明电话而著名的贝尔，在尔，在18761876年发明了电话之后，就想到利用光来通电话的问题。年发明了电话之后，就想到利用光来通电

37、话的问题。18801880年，贝尔制作了一台叫做年，贝尔制作了一台叫做“光电话光电话”的装置，利用太阳光作的装置，利用太阳光作光源，用硒晶体作为接收光信号的器件，进行了实验，达到了能与光源，用硒晶体作为接收光信号的器件，进行了实验，达到了能与最远相距最远相距213213米的人通话。贝尔本人认为：在他的发明中，光电话是米的人通话。贝尔本人认为：在他的发明中，光电话是最伟大的发明。最伟大的发明。第59页，本讲稿共84页光通信的发展历史利用光在大气中传送信息方便简单，所以人们开始研究的光通信都是这利用光在大气中传送信息方便简单，所以人们开始研究的光通信都是这种方式。但是光在大气中的传送要受到气象条件

38、的很大限制，遇到下雨、种方式。但是光在大气中的传送要受到气象条件的很大限制，遇到下雨、下雪、阴天、下雾等情况，由于能见度大大降低，使信号传输受到很大阻下雪、阴天、下雾等情况，由于能见度大大降低，使信号传输受到很大阻碍。碍。此外，太阳光、灯光等普通的光源，都不适合作为通信的光源，此外，太阳光、灯光等普通的光源，都不适合作为通信的光源，因为从通信技术上看，这些光都是带有因为从通信技术上看，这些光都是带有“噪声噪声”的光。的光。第60页，本讲稿共84页光通信的发展历史由于这些光的频率不稳定、光的性质是复杂的。因此，真要用光来通信，由于这些光的频率不稳定、光的性质是复杂的。因此，真要用光来通信，必须要

39、解决两个最根本性问题：必须要解决两个最根本性问题：一是必须有能稳定传送光的介质；另一个问题是必须要找到理想的光源。一是必须有能稳定传送光的介质；另一个问题是必须要找到理想的光源。长期以来，由于这两项关键技术没有得到解决，光通信就一直裹足不长期以来，由于这两项关键技术没有得到解决，光通信就一直裹足不前前。第61页，本讲稿共84页光通信的发展历史19601960年，美国人梅曼发明了红宝石激光器，从此人们便可获得频率稳定年，美国人梅曼发明了红宝石激光器，从此人们便可获得频率稳定的光源。研究现代化光通信的时代也从此开始。的光源。研究现代化光通信的时代也从此开始。这种光的频率比已经广泛应用的微波（频率约

40、为这种光的频率比已经广泛应用的微波（频率约为1010兆赫）的频率兆赫）的频率高高1 1万倍。万倍。因此，用这种光来传送信息从理论上来说，通信的容量可以比因此，用这种光来传送信息从理论上来说，通信的容量可以比微波通信的容量也大微波通信的容量也大1 1万倍！因此，激光器的发明对光通信的研万倍！因此，激光器的发明对光通信的研究工作产生了重大的影响。但是最初发明的激光器在室温下不能究工作产生了重大的影响。但是最初发明的激光器在室温下不能连续工作，因此，还不可能在通信中获得实际应用连续工作，因此，还不可能在通信中获得实际应用.第62页，本讲稿共84页光通信的发展历史在光的传输介质方面，人们发现了透明度很

41、高的石英玻璃丝可以在光的传输介质方面，人们发现了透明度很高的石英玻璃丝可以传光。但初期的光纤，光在其中传输时损耗很大。光的损耗程度是传光。但初期的光纤，光在其中传输时损耗很大。光的损耗程度是用每千米的分贝为单位来衡量的。用每千米的分贝为单位来衡量的。20分贝千米表示光传送一千米已损耗到只剩分贝千米表示光传送一千米已损耗到只剩1的程度。当时的光的程度。当时的光纤每千米的损耗大约在纤每千米的损耗大约在1000分贝左右，分贝左右，这样大的损耗，想要用来通信是不可能的。它只能在内窥镜等装置上这样大的损耗，想要用来通信是不可能的。它只能在内窥镜等装置上用作传光的介质。用作传光的介质。第63页，本讲稿共8

42、4页光通信的发展历史激光器和光纤的发明，使人们看到了光通信的曙光。而要实现激光器和光纤的发明，使人们看到了光通信的曙光。而要实现光纤通信，还需要在激光器和光纤的性能上有重大的突破。光纤通信，还需要在激光器和光纤的性能上有重大的突破。但是在这两方面的突破遇到了许多困难，尤其是光纤的损耗要达到可用但是在这两方面的突破遇到了许多困难，尤其是光纤的损耗要达到可用于通信的要求，从每千米损耗于通信的要求，从每千米损耗10001000分贝降低到分贝降低到2020分贝似乎不太可能，以致分贝似乎不太可能，以致很多科学家对实现光纤通信失去了信心。很多科学家对实现光纤通信失去了信心。第64页，本讲稿共84页光通信的

43、发展历史1966年年7月，英国标准电信研究所的英籍华人高锟博士，就光纤月，英国标准电信研究所的英籍华人高锟博士，就光纤传输的前景发表了有重大意义的论文，论述了造成光纤损耗的主要传输的前景发表了有重大意义的论文，论述了造成光纤损耗的主要原因，并从理论上分析：原因，并从理论上分析：如果能去除玻璃上的杂质，就有可能使光的传输损耗大大降低，如果能去除玻璃上的杂质，就有可能使光的传输损耗大大降低，可降低到每千米可降低到每千米20分贝左右。这篇论文使许多国家的科学家受到分贝左右。这篇论文使许多国家的科学家受到鼓舞，加强了为实现低损耗光纤而努力的信心。鼓舞，加强了为实现低损耗光纤而努力的信心。第65页，本讲

44、稿共84页光通信的发展历史1970年，美国康宁公司的三名科研人员马瑞尔、卡普隆、凯克成功地年，美国康宁公司的三名科研人员马瑞尔、卡普隆、凯克成功地制成了传输损耗每千米只有制成了传输损耗每千米只有20分贝的光纤。分贝的光纤。这是什么概念呢？用它和玻璃的透明程度比较，光透过玻璃功率损耗一半这是什么概念呢？用它和玻璃的透明程度比较，光透过玻璃功率损耗一半的长度分别是：的长度分别是：普通玻璃为几厘米、高级光学玻璃最多也只有几米，而通过每千米损耗普通玻璃为几厘米、高级光学玻璃最多也只有几米，而通过每千米损耗为为20分贝的光纤的长度可达分贝的光纤的长度可达150米。米。这就是说，光纤的透明程度已经比玻璃高

45、出了几百倍！在当时，这就是说，光纤的透明程度已经比玻璃高出了几百倍！在当时，制成损耗如此之低的光纤可以说是惊人之举，这标志着光纤用于制成损耗如此之低的光纤可以说是惊人之举，这标志着光纤用于通信有了现实的可能性。通信有了现实的可能性。第66页，本讲稿共84页光通信的发展历史恰好也是这一年，美国贝尔研究所成功地研制出能在室温下连恰好也是这一年，美国贝尔研究所成功地研制出能在室温下连续工作的半导体激光器续工作的半导体激光器:它只有米粒那么大，发光面积很小，发出的光是一种极细的光线，它只有米粒那么大，发光面积很小，发出的光是一种极细的光线，频率稳定而且方向性很好，射入光纤后能封闭在光纤中进行传播，频率

46、稳定而且方向性很好，射入光纤后能封闭在光纤中进行传播，因而它就成为光通信的理想光源因而它就成为光通信的理想光源.第67页，本讲稿共84页光通信的发展历史1970年的上述两项重大突破，使光通信的实现有了光明的前景。这时的年的上述两项重大突破，使光通信的实现有了光明的前景。这时的光通信，实际上指的就是光纤通信。光纤通信立即受到了各国的高度重视，光通信，实际上指的就是光纤通信。光纤通信立即受到了各国的高度重视，一些国家竞相开展研究工作。一些国家竞相开展研究工作。一方面对低损耗光纤、常温下连续工作的激光器的应用继续进行研究，一方面对低损耗光纤、常温下连续工作的激光器的应用继续进行研究，另一方面也对光纤

47、通信系统的实际应用进行研究和现场实验。另一方面也对光纤通信系统的实际应用进行研究和现场实验。第68页，本讲稿共84页光通信的发展历史1974年达到了每千米损耗年达到了每千米损耗1分贝的水平分贝的水平;1979年达到了每千米只有年达到了每千米只有0.2分贝损耗的分贝损耗的 程度程度;即已经降低到石英光纤在理论上最低损耗极限，相当于在空气中即已经降低到石英光纤在理论上最低损耗极限，相当于在空气中的能见度为的能见度为100千米的程度千米的程度。第69页，本讲稿共84页光通信的发展历史19701970年制成了在常温下能连续工作的激光器。说起来是能在常温下连续年制成了在常温下能连续工作的激光器。说起来是

48、能在常温下连续工作，但这种激光器的寿命很短，连续工作只有几秒钟，寿命长的也不过工作，但这种激光器的寿命很短，连续工作只有几秒钟，寿命长的也不过几个小时，要想在通信中实际应用还不可能。可见，研究激光器的寿命已几个小时，要想在通信中实际应用还不可能。可见，研究激光器的寿命已成为当时最重要的课题。成为当时最重要的课题。到到19771977年，已研制成功了能连续工作几万小时、在实用环境中年，已研制成功了能连续工作几万小时、在实用环境中工作工作1010年的长寿命的激光器年的长寿命的激光器。第70页，本讲稿共84页光通信的发展历史1977年在美国芝加哥和圣塔摩尼卡之间首次建成商用的光纤通信系统。它年在美国

49、芝加哥和圣塔摩尼卡之间首次建成商用的光纤通信系统。它使许多人惊奇地看到，就是两根和头发丝差不多粗细的玻璃丝（直径使许多人惊奇地看到，就是两根和头发丝差不多粗细的玻璃丝（直径0.1毫毫米左右），竟然能同时开通米左右），竟然能同时开通8000路电话！这一成果震惊了全世界。路电话！这一成果震惊了全世界。到到1990年，短短十几年中，光纤通信已经经历了几次更新换代，年，短短十几年中，光纤通信已经经历了几次更新换代，其中主要是其中主要是 由多模光纤过渡到单模光纤；由多模光纤过渡到单模光纤；由短波长（由短波长（0.85微米微米)过渡到长波长（过渡到长波长（1.31微米）。微米）。信息传输的容量和速率大大提

50、高。信息传输的容量和速率大大提高。第71页，本讲稿共84页光通信的发展历史这种光纤的直径大约为这种光纤的直径大约为0.10.1毫米，与头发丝的粗细差不多，射入毫米，与头发丝的粗细差不多，射入这种光纤的光在传输时有多种不同的传输模式，所以叫做多模光这种光纤的光在传输时有多种不同的传输模式，所以叫做多模光纤。纤。不同模式的传输速度不同，使传输的频带变窄，载送的信息量也不同模式的传输速度不同，使传输的频带变窄，载送的信息量也相对少些相对少些.第72页，本讲稿共84页光通信的发展历史到到80年代后期，在通信系统中改用单模光纤。这种光纤中，只传输一种年代后期，在通信系统中改用单模光纤。这种光纤中，只传输