光缆线路维护及技术

1、1,通信光缆线路施工通信光缆线路施工 与运行维护专项技术与运行维护专项技术二零一三年十月二零一三年十月2 近年来，伴随通信事业的飞速发展，光缆线路设备量日益剧增。为近年来，伴随通信事业的飞速发展，光缆线路设备量日益剧增。为满足通信传输容量增长的需求和用户对通信的高质量要求，工业和信息满足通信传输容量增长的需求和用户对通信的高质量要求，工业和信息化部对光缆线路工程安装与维护质量提出了新的要求，通信运营商对工化部对光缆线路工程安装与维护质量提出了新的要求，通信运营商对工程安装和运维质量制定新的指标。为此，这次组织从事线路安装、维护程安装和运维质量制定新的指标。为此，这次组织从事线路安装、维护人员对

2、通信光缆线路安装与维护技术进行系统的培训，是引导推进光纤人员对通信光缆线路安装与维护技术进行系统的培训，是引导推进光纤通信网络建设及运维质量，提高通信网络建设施工与运维人员的素质和通信网络建设及运维质量，提高通信网络建设施工与运维人员的素质和水平，其目的在于规范通信领域线路工程安装质量与维护标准，更好地水平，其目的在于规范通信领域线路工程安装质量与维护标准，更好地为通信运营提供优质的网络服务。由于线路专业知识结构庞杂，线路专为通信运营提供优质的网络服务。由于线路专业知识结构庞杂，线路专业技术都呈现放射状而放射到其他领域。作为线路维护人员，不仅要懂业技术都呈现放射状而放射到其他领域。作为线路维护

3、人员，不仅要懂得线路维护行业、本岗位的专业技能和知识，还要懂得作为社会人所应得线路维护行业、本岗位的专业技能和知识，还要懂得作为社会人所应具备的其他知识和技能，使自己成为复合型人才。具备的其他知识和技能，使自己成为复合型人才。 序序 言言3 当前，新的通信技术在不断更新，通信工程、维护质量标准逐年提高，当前，新的通信技术在不断更新，通信工程、维护质量标准逐年提高，而成本在不断压缩。如何保障通信工程、维护队伍的新鲜活力？这就要求而成本在不断压缩。如何保障通信工程、维护队伍的新鲜活力？这就要求我们要有计划对通信施工及维护人员进行业务提升培训，加强对通信施工我们要有计划对通信施工及维护人员进行业务提

4、升培训，加强对通信施工及维护人员在学习力、知识力和技能水平提升的训练，使通信施工及维护及维护人员在学习力、知识力和技能水平提升的训练，使通信施工及维护人员自身的知识、技能、素质逐步适应新维护标准和通信生产发展的需要。人员自身的知识、技能、素质逐步适应新维护标准和通信生产发展的需要。 培训培训, ,一是直接提高管理者能力水平和员工技能；二是为企业提供新的一是直接提高管理者能力水平和员工技能；二是为企业提供新的工作思路、知识、信息、技能。是增长员工才干和敬业、创新精神的根本工作思路、知识、信息、技能。是增长员工才干和敬业、创新精神的根本途径和极好方式，是最为重要的人力资源开发，是比物质资本投资更重

5、要途径和极好方式，是最为重要的人力资源开发，是比物质资本投资更重要的人力资本投资。的人力资本投资。 此次，培训内容基本按照此次，培训内容基本按照“理论联系实际、学用一致、按需施教、讲理论联系实际、学用一致、按需施教、讲求实效求实效”的原则，从而有效的促进维护人员职业化所需要的综合素质和能的原则，从而有效的促进维护人员职业化所需要的综合素质和能力的全面提高。力的全面提高。 4通信光缆线路运行维护当前存在的问题通信光缆线路运行维护当前存在的问题 1. 1.维护管理思路和市场经济维护管理思路和市场经济的发展存在差距，并且相对滞的发展存在差距，并且相对滞后后( (代维的机制、标准、方法及代维的机制、标

6、准、方法及步骤没有完善，步骤没有完善，代维代维的市场需要的市场需要差异化管理）；差异化管理）；5.5.通信基本建设设计和施工管理不够合理；通信基本建设设计和施工管理不够合理； 2. 2.基础维护手段达不到通信网络基础维护手段达不到通信网络的维护要求（全电网络：面向技术和的维护要求（全电网络：面向技术和设备；光电、全光网络：面向网络设备；光电、全光网络：面向网络稳定，面向客户稳定，面向客户需求，和外部环需求，和外部环境境外力影响）；外力影响）； 3. 3.维护从业人员上升过快，维护从业人员上升过快，缺少上岗培训，基础业务素质缺少上岗培训，基础业务素质偏低，造成通信网维护质量不偏低，造成通信网维护

7、质量不高；高； 4. 4.通信设备基础资通信设备基础资料，资源管理不完善；料，资源管理不完善；5知识面广；知识面广； 知识点较多；知识点较多； 知识难度低；熟练掌握困难。知识难度低；熟练掌握困难。知识点高；知识抽象；知识点高；知识抽象； 光缆接续、测试与割接需要专业培训。光缆接续、测试与割接需要专业培训。 建立：建立： 有效机制，完善标准，先进方法，优化步骤。有效机制，完善标准，先进方法，优化步骤。日常维护：善于观察，善于发现，善于思考，善于甄别。日常维护：善于观察，善于发现，善于思考，善于甄别。宣传联系：提高智商，发展情商。宣传联系：提高智商，发展情商。外力防护：防范措施到位，防止故障扩大化

8、。外力防护：防范措施到位，防止故障扩大化。1.1.通信线路知识特点通信线路知识特点2. 2. 光纤、光缆知识特点光纤、光缆知识特点3.3.光缆线路维护工作基本点光缆线路维护工作基本点6第一部分第一部分 -综述综述 第二部分第二部分 -光纤光纤和光缆和光缆 第三部分第三部分 -通信通信光缆线路的建设程光缆线路的建设程序及施工准备序及施工准备 第四部分第四部分-光缆线光缆线路的敷设安装与防路的敷设安装与防护护 培训内容培训内容第五部分第五部分-光缆接光缆接续与监测续与监测 第六部分第六部分-光缆线光缆线路工程检测与竣工路工程检测与竣工验收验收第七部分第七部分-光缆线光缆线路的维护路的维护 第八部分

9、第八部分-光缆线光缆线路技术维修基本技路技术维修基本技能能7第一部分第一部分 综述综述光纤通信的发展历史和现状光纤通信的发展历史和现状1现代通信网络现代通信网络2光纤通信的特点有哪些光纤通信的特点有哪些3光纤通信系统光纤通信系统45无源光网络无源光网络(PON)(PON)8光纤通信发展的历史和现状光纤通信发展的历史和现状 光纤通信，是指一种利用光纤通信，是指一种利用光光与与光纤光纤传递信息的一种方式。属于有线传递信息的一种方式。属于有线通信的一种。光经过通信的一种。光经过调制调制后便能携带信息。自后便能携带信息。自19801980年代起，光纤通信系年代起，光纤通信系统对于统对于电信工业电信工业

10、产生了革命性的作用，同时也在产生了革命性的作用，同时也在数字时代数字时代里扮演非常重里扮演非常重要的角色。光纤通信具有传输容量大，保密性好等许多优点。光纤通信要的角色。光纤通信具有传输容量大，保密性好等许多优点。光纤通信现在已经成为当今最主要的现在已经成为当今最主要的有线通信有线通信方式。将需传送的信息在方式。将需传送的信息在发送端发送端输输入到入到发送机发送机中，将信息叠加或调制到作为信息信号载体的载波上，然后中，将信息叠加或调制到作为信息信号载体的载波上，然后将已调制的载波通过传输媒质传送到远处的将已调制的载波通过传输媒质传送到远处的接收端接收端，由，由接收机接收机解调出原解调出原来的信息

11、。来的信息。 利用光纤做为通信之用通常应具备下列几个基本条件：利用光纤做为通信之用通常应具备下列几个基本条件： 1.1.以以发射器发射器产生光信号。产生光信号。 2.2.以以光纤光纤传递光信号，同时必须确保光信号在光纤中不会衰减或是传递光信号，同时必须确保光信号在光纤中不会衰减或是严重变形。严重变形。 3.3.以以接收器接收器接收光信号，并且转换成电信号。接收光信号，并且转换成电信号。9 古代希腊的一位吹玻璃工匠观察到，光可以从玻璃棒的一端传输到另古代希腊的一位吹玻璃工匠观察到，光可以从玻璃棒的一端传输到另一端。一端。19301930年，有人拉出了石英细丝，人们就把它称为光导纤维，简称年，有人

12、拉出了石英细丝，人们就把它称为光导纤维，简称光纤或光波导，并论述了它传光的原理。接着，这种玻璃丝存一些光学光纤或光波导，并论述了它传光的原理。接着，这种玻璃丝存一些光学机械设备和医疗设备机械设备和医疗设备( (如胃镜如胃镜) )中得到应用。中得到应用。 光纤是现代通信网中传输信息的主要媒质。光纤通信作为一项新兴光纤是现代通信网中传输信息的主要媒质。光纤通信作为一项新兴的通信技术，从一开始就显示出无比的优越性，引起人们的极大兴趣和的通信技术，从一开始就显示出无比的优越性，引起人们的极大兴趣和关注；在短短的四十几年中，获得了迅速的发展。光纤通信之所以能够关注；在短短的四十几年中，获得了迅速的发展。

13、光纤通信之所以能够成功，主要得益于超纯石英玻璃纤维和半导体激光器的研制成功。早在成功，主要得益于超纯石英玻璃纤维和半导体激光器的研制成功。早在19661966年，英籍华人高锟他大胆地提出了人们应该能够发送高速信息光脉年，英籍华人高锟他大胆地提出了人们应该能够发送高速信息光脉冲到一根纤细的玻璃中的概念，并且做了一系列实验，证明这是可以实冲到一根纤细的玻璃中的概念，并且做了一系列实验，证明这是可以实现的。接着，现的。接着，19701970年美国康宁公司生产出了低损耗光纤，光纤损耗从当年美国康宁公司生产出了低损耗光纤，光纤损耗从当时的每千米几千时的每千米几千dBdB下降到下降到20 dB20 dB，

14、GaAlAsGaAlAs半导体激光器也在同年实现了半导体激光器也在同年实现了室温下连续工作，从而揭开了光纤通信的序幕。室温下连续工作，从而揭开了光纤通信的序幕。10 在高锟早期的实验中，光纤的损耗约为在高锟早期的实验中，光纤的损耗约为3000dB3000dBkmkm，而光源也是性能，而光源也是性能并不优良的发光二极管。今天，小于并不优良的发光二极管。今天，小于0.4dB0.4dBkmkm的光纤己被广泛安装使用，的光纤己被广泛安装使用，而调制速率超过每秒上千兆比特的近红外半导体激光器也已商品化。而调制速率超过每秒上千兆比特的近红外半导体激光器也已商品化。 低损耗光纤和连续振荡半导体激光器的研制成

15、功，是光纤通信发展低损耗光纤和连续振荡半导体激光器的研制成功，是光纤通信发展的重要里程碑。的重要里程碑。 2020世纪世纪9090年代，掺铒光纤放大器年代，掺铒光纤放大器(EDFA)(EDFA)的应用迅速得到了普及，用它的应用迅速得到了普及，用它可替代光一电一光再生中继器，同时可对多个可替代光一电一光再生中继器，同时可对多个155nm155nm波段的光信号进行放波段的光信号进行放大，从而使波分复用大，从而使波分复用(wDM(wDM) )系统得到普及。系统得到普及。 进入进入2121世纪以来，由于多种先进的调制技术、超强世纪以来，由于多种先进的调制技术、超强FECFEC纠错技术、电纠错技术、电子

16、色散补偿技术和偏振复用相干检测等一系列新技术的突破和成熟，以子色散补偿技术和偏振复用相干检测等一系列新技术的突破和成熟，以及有源和无源器件集成模块的大量问世，出现了以及有源和无源器件集成模块的大量问世，出现了以40Gb40Gbs s和和100Gb100Gbs s为为基础的基础的WDMWDM系统的应用。下一代高速相干光通信系统的目标是每信道的传系统的应用。下一代高速相干光通信系统的目标是每信道的传输速率超过输速率超过100Gb100Gbs s。 11现代通信网络现代通信网络 1. 1.通信系统的基本组成通信系统的基本组成 实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统。以实现信息传递

17、所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统。以基本的点对点通信为例，通信系统的基本的点对点通信为例，通信系统的的基本形式是在信源与信宿之间建立的基本形式是在信源与信宿之间建立一个传输（转移）信息的通道（信道），实现信息的传输。一个传输（转移）信息的通道（信道），实现信息的传输。（通常也称为（通常也称为一般模型）如图所示。一般模型）如图所示。 信息信息信号信号信号信号信息信息信源变换器信道交换设备信道反变换器信宿干扰源基本通信系统模型基本通信系统模型 信息：包括声音、图形、图像、文字等，信号：随信息做相应变化信息：包括声音、图形、图像、文字等，信号：随信息做相应变化的电压或电流（也可以是光）

18、。的电压或电流（也可以是光）。 基本通信系统模型中各部分的功能如下：基本通信系统模型中各部分的功能如下： （1 1）信源：是指发出信息的信息源，或者说是信息的发出者。）信源：是指发出信息的信息源，或者说是信息的发出者。12 （2 2）变换器：变换器的功能是把信源发出的信息变换成适合在信）变换器：变换器的功能是把信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。道上传输的信号。 （3 3）信道：信道是信号传输媒介的总称。）信道：信道是信号传输媒介的总称。 （4 4）反变换器：反变换器是变换器的逆变换。）反变换器：反变换器是变换器的逆变换。 （5 5）信宿：是指信息传送的终点，也就是信息接收者。）信宿：

19、是指信息传送的终点，也就是信息接收者。 （6 6）噪声源：噪声源并不是一个人为实现的实体，但在实际通信）噪声源：噪声源并不是一个人为实现的实体，但在实际通信系统中又是客观存在的。系统中又是客观存在的。 现代通信系统主要借助电磁波在自由空间的传播或在导引媒体中现代通信系统主要借助电磁波在自由空间的传播或在导引媒体中的传输机理来实现，前者称为的传输机理来实现，前者称为无线通信无线通信系统，后者称为有线通信系统。系统，后者称为有线通信系统。当电磁波的波长达到光波范围时，这样的当电磁波的波长达到光波范围时，这样的通信通信系统特称为光通信系统，系统特称为光通信系统，由于由于光的导引媒体光的导引媒体采用特

20、制的玻璃纤维，因此有线光通信系统又称采用特制的玻璃纤维，因此有线光通信系统又称光光纤通信系统纤通信系统。 13 由于人们对通信的容量要求越来越高由于人们对通信的容量要求越来越高, ,对通信的业务要求越来越多对通信的业务要求越来越多样化样化, ,所以通信系统正迅速向着宽带化方向发展，而光纤通信系统将在所以通信系统正迅速向着宽带化方向发展，而光纤通信系统将在通信网中发挥越来越重要的作用。通信网中发挥越来越重要的作用。 通信系统只能实现两个用户间的单向通信通信系统只能实现两个用户间的单向通信, ,要实现双向通信还需要要实现双向通信还需要另外一个通信系统完成相反方向的信息传递工作。而另外一个通信系统完

21、成相反方向的信息传递工作。而要实现多个用户要实现多个用户间的通信，则需要将多个通信系统有机地组成一个整体间的通信，则需要将多个通信系统有机地组成一个整体, ,使它们能协同使它们能协同工作，即形成通信网。工作，即形成通信网。 通信网的构成和分类通信网的构成和分类 通信网的构成通信网的构成 一个完整的通信网包括硬件和软件。通信网的硬件通常是由用户一个完整的通信网包括硬件和软件。通信网的硬件通常是由用户终端设备、传输系统、交换系统三大部分组成。为了使全网协调合理终端设备、传输系统、交换系统三大部分组成。为了使全网协调合理地工作，还要有各种规定，如信令方案、各种协议、网路结构、路由地工作，还要有各种规

22、定，如信令方案、各种协议、网路结构、路由方案、编号方案、资费制度与质量标准等，这些均属于软件。方案、编号方案、资费制度与质量标准等，这些均属于软件。14 基于通信网的基本结构，可以得出构成通信网的基本要素是终端设基于通信网的基本结构，可以得出构成通信网的基本要素是终端设备、传输链路、转接交换设备及接入部分。备、传输链路、转接交换设备及接入部分。 终端设备是通信网中的源点和终点，它除对应于信源和信宿之外，终端设备是通信网中的源点和终点，它除对应于信源和信宿之外，还包括了一部分变换和反变换装置。不同的通信业务，对应有不同的终还包括了一部分变换和反变换装置。不同的通信业务，对应有不同的终端设备。如：

23、电话业务的终端设备就是电话机；数据业务的终端设备就端设备。如：电话业务的终端设备就是电话机；数据业务的终端设备就是数据终端。是数据终端。 传输链路是网络节点的连接媒介，是信息和信号的传输通路。它除传输链路是网络节点的连接媒介，是信息和信号的传输通路。它除对应于信道部分外，还包括一部分变换和反变换装置，如明线传输、载对应于信道部分外，还包括一部分变换和反变换装置，如明线传输、载波传输系统、数字微波传输系统、光纤传输系统及卫星传输系统等，都波传输系统、数字微波传输系统、光纤传输系统及卫星传输系统等，都可作为通信网传输链路的实现方式。可作为通信网传输链路的实现方式。 转接交换设备是现代通信网的核心。

24、它的基本功能是完成接入交换转接交换设备是现代通信网的核心。它的基本功能是完成接入交换节点链路的汇集，转接接续和分配。目前主要采用的是接续通话电路的节点链路的汇集，转接接续和分配。目前主要采用的是接续通话电路的电路交换方式，还有类似电报传送的报文交换方式，以及分组交换方式。电路交换方式，还有类似电报传送的报文交换方式，以及分组交换方式。 接入部分是业务节点接口和用户网络接口之间的传送实体，通过标接入部分是业务节点接口和用户网络接口之间的传送实体，通过标准接口将用户接入到业务节点。准接口将用户接入到业务节点。15实际通信网的构成如下图实际通信网的构成如下图: :用户终端设备用户终端设备交换系统交换

25、系统传输系统传输系统 通信网的分类通信网的分类 通信网的划分方法很多，可按用途来划分，也可按传输信号的特征来划通信网的划分方法很多，可按用途来划分，也可按传输信号的特征来划分等等。按照所能实现的业务种类，通信网可以划分为电话通信网、数据通分等等。按照所能实现的业务种类，通信网可以划分为电话通信网、数据通信网以及广播电视网等；按照网络所服务的范围，通信网可以划分为本地网、信网以及广播电视网等；按照网络所服务的范围，通信网可以划分为本地网、长途网及国际网等。长途网及国际网等。16 通信网的基本拓扑结构通信网的基本拓扑结构 网络的物理拓扑泛指网络的形状，即网络结点和传输线路的几何排列，网络的物理拓扑

26、泛指网络的形状，即网络结点和传输线路的几何排列，它反映了物理上的连接性。它反映了物理上的连接性。 除了最简单的点到点的物理拓扑外，网络物理拓扑一般有除了最简单的点到点的物理拓扑外，网络物理拓扑一般有5 5种类型，如种类型，如线形线形 、星形、星形 、树形、树形 、环形、网孔形。、环形、网孔形。网络的物理拓扑：线形网络的物理拓扑：线形(a) 1. 1. 线形线形 将通信网的所有站点串联起来，并使将通信网的所有站点串联起来，并使首末两个点开放，首末两个点开放， 就形成了线形拓扑。在就形成了线形拓扑。在这种拓扑结构中，要使两个非相邻点之间这种拓扑结构中，要使两个非相邻点之间完成连接，完成连接， 其间

27、的所有点都必须完成连接其间的所有点都必须完成连接功能。这是功能。这是SDHSDH早期应用的比较经济的网络早期应用的比较经济的网络拓扑形式，首末两端使用拓扑形式，首末两端使用终端复用器终端复用器(TM)(TM)，中间各点使用中间各点使用分插复用器分插复用器(ADM)(ADM)。17 2. 2. 星形星形 当通信网的所有点中有一个特殊的点与当通信网的所有点中有一个特殊的点与其余点以辐射的形式直接相连，而其余点其余点以辐射的形式直接相连，而其余点之间相互不能直接相连时，就形成了星形之间相互不能直接相连时，就形成了星形拓扑，又称拓扑，又称枢纽形拓扑。枢纽形拓扑。在这种拓扑结构在这种拓扑结构中，除了特殊

28、点外的任意两点间的连接都中，除了特殊点外的任意两点间的连接都是通过特殊点进行的，特殊点为经过的信是通过特殊点进行的，特殊点为经过的信息流进行路由选择并完成连接功能。这种息流进行路由选择并完成连接功能。这种网络拓扑可以将特殊点网络拓扑可以将特殊点( (枢纽站枢纽站) )的多个光的多个光纤终端综合成一个，具有灵活的带宽管理，纤终端综合成一个，具有灵活的带宽管理， 能节省投资和运营成本，但是在特殊点存能节省投资和运营成本，但是在特殊点存在失效问题和瓶颈问题。在失效问题和瓶颈问题。(b)网络的物理拓扑：星形网络的物理拓扑：星形18 3. 3. 树形树形 将点到点拓扑单元的末端点连接到几个将点到点拓扑单

29、元的末端点连接到几个特殊点就形成特殊点就形成树形拓扑。树形拓扑可以看成树形拓扑。树形拓扑可以看成是线形是线形拓扑和星形拓扑的结合。拓扑和星形拓扑的结合。这种拓扑结这种拓扑结构在特殊点也存在瓶颈问题和光功率预算限构在特殊点也存在瓶颈问题和光功率预算限制问题，特别适用于广播式业务，制问题，特别适用于广播式业务， 但不适但不适用于提供双向通信业务。用于提供双向通信业务。 4. 4. 环形环形 将通信网的所有站点串联起来首尾相连，将通信网的所有站点串联起来首尾相连，而且没有任何点开放，就形成了环形网。将而且没有任何点开放，就形成了环形网。将线形结构的两个首尾开放点相连就变成了环线形结构的两个首尾开放点

30、相连就变成了环形网。在环形网中，要完成两个非相邻点之形网。在环形网中，要完成两个非相邻点之间的连接，间的连接， 这两点之间的所有点都必须完这两点之间的所有点都必须完成连接功能。环形网的最大优点是具有很高成连接功能。环形网的最大优点是具有很高的网络生存性，因而在的网络生存性，因而在SDHSDH网中受到特别的网中受到特别的重视。重视。(c)网络的物理拓扑：树形网络的物理拓扑：树形(d)网络的物理拓扑：环形网络的物理拓扑：环形19 5. 5. 网孔形网孔形 当通信网的许多点直接互连时就形成了网孔当通信网的许多点直接互连时就形成了网孔形拓扑。形拓扑。 如果所有的点都直接互连时就称为理如果所有的点都直接

31、互连时就称为理想的网孔形。在非理想的网孔形中，没有直接想的网孔形。在非理想的网孔形中，没有直接相连的两个点之间需要经由其它点的转接功能相连的两个点之间需要经由其它点的转接功能才能实现连接。网孔形的优点是不存在如星形才能实现连接。网孔形的优点是不存在如星形拓扑那样的瓶颈问题和失效问题，两点间有多拓扑那样的瓶颈问题和失效问题，两点间有多种路由可选；缺点是结构复杂、成本较高。种路由可选；缺点是结构复杂、成本较高。网络的物理拓扑：网孔形网络的物理拓扑：网孔形(e) 上述的拓扑结构都有各自的特点，在网中都有不同程度的应用。网络上述的拓扑结构都有各自的特点，在网中都有不同程度的应用。网络拓扑的选择要考虑的

32、因素很多，如网络的生存性是否高，网络配置是否容拓扑的选择要考虑的因素很多，如网络的生存性是否高，网络配置是否容易，网络结构是否适于引进新业务等。易，网络结构是否适于引进新业务等。 一个实际网络的不同部分适宜采用的拓扑结构也有可能不同，例如本一个实际网络的不同部分适宜采用的拓扑结构也有可能不同，例如本地网适宜采用环形和星形拓扑结构，有时也可用线形拓扑，市内局间中继地网适宜采用环形和星形拓扑结构，有时也可用线形拓扑，市内局间中继网适宜采用环形和线形拓扑，而长途网可能采用网孔形拓扑。网适宜采用环形和线形拓扑，而长途网可能采用网孔形拓扑。20 现代通信网的发展现代通信网的发展 传统通信系统由传输、交换

33、、终端三大部分组成。其中传输与传统通信系统由传输、交换、终端三大部分组成。其中传输与交换部分组成通信网络，传输部分为网络的链路交换部分组成通信网络，传输部分为网络的链路(Link)(Link)，交换部分，交换部分为网络的节点（为网络的节点（NodeNode）。随着通信技术的发展与用户需求日益多样）。随着通信技术的发展与用户需求日益多样化，化，现代通信网现代通信网正处在变革与发展之中，正处在变革与发展之中，网络类型及所提供的业务网络类型及所提供的业务种类不断增加和更新，形成了复杂的通信网络体系。为了更清晰地种类不断增加和更新，形成了复杂的通信网络体系。为了更清晰地描述现代通信网络结构，在此引入了

34、网络分层的概念，现代通信网描述现代通信网络结构，在此引入了网络分层的概念，现代通信网可以分为可以分为3 3层：层： 第一层：通信基础网第一层：通信基础网 第二层：业务网第二层：业务网 第三层：应用层第三层：应用层 为了支持各层网络的有效运行和管理，还需要有支撑网（信令为了支持各层网络的有效运行和管理，还需要有支撑网（信令网、同步网、电信管理网）的介入，这些支撑网可以为通信网的某网、同步网、电信管理网）的介入，这些支撑网可以为通信网的某一层或多层服务。一层或多层服务。21 通信基础网又可称为传送网。通信基础网又可称为传送网。为简化描述，我们可将通信基为简化描述，我们可将通信基础网简单看成是一个以

35、光纤、微波接力、卫星传输为主的传输网络。础网简单看成是一个以光纤、微波接力、卫星传输为主的传输网络。在这个传输网络的基础上，根据业务节点设备类型的不同，可以构在这个传输网络的基础上，根据业务节点设备类型的不同，可以构建成不同类型的业务网。通信基础网的带宽正在不断拓宽，将逐步建成不同类型的业务网。通信基础网的带宽正在不断拓宽，将逐步成为未来信息高速公路的传输平台。成为未来信息高速公路的传输平台。 对通信基础网的描述同样引入了网络分层概念，通信基础网也对通信基础网的描述同样引入了网络分层概念，通信基础网也可以分为可以分为3 3层：层： 第一层：传输媒介：目前主要有微波、通信卫星、光纤等。第一层：传

36、输媒介：目前主要有微波、通信卫星、光纤等。 第二层：传输系统：包括传输设备和传输复用设备。携带信息第二层：传输系统：包括传输设备和传输复用设备。携带信息的基带信号一般不能直接加到传输媒介上进行传输的基带信号一般不能直接加到传输媒介上进行传输, ,需要有传输设备需要有传输设备将它们转换为适合在传输媒介上进行传输的信号。将它们转换为适合在传输媒介上进行传输的信号。 第三层：传送网节点设备：网络节点设备主要为配线架和数字第三层：传送网节点设备：网络节点设备主要为配线架和数字交叉连接设备交叉连接设备( () )、光交叉连接设备、光交叉连接设备(O(O),),其主要任务是实其主要任务是实现基础网传输电路

37、的电路调度、故障切换和分离业务。现基础网传输电路的电路调度、故障切换和分离业务。22 业务网是向用户提供诸如电话、数据、图像等各种电信业务的网络。业务网是向用户提供诸如电话、数据、图像等各种电信业务的网络。业务网包括电话网、数据网、智能网、移动通信网等。业务网包括电话网、数据网、智能网、移动通信网等。 支撑网是使业务网正常运转，增强网络功能，提高全网服务质量，支撑网是使业务网正常运转，增强网络功能，提高全网服务质量，以满足用户需求的网络。以满足用户需求的网络。在各个支撑网中传送相应的控制、检测信号。在各个支撑网中传送相应的控制、检测信号。支撑网包括信令网、同步网和电信管理网。支撑网包括信令网、

38、同步网和电信管理网。 现代通信网的未来发展趋势可概括为现代通信网的未来发展趋势可概括为“六化六化”，即，即通信技术数字化、通信技术数字化、通信业务综合化、网络互通融合化、通信网络宽带化、网络管理智能化通信业务综合化、网络互通融合化、通信网络宽带化、网络管理智能化和通信服务个人化。和通信服务个人化。 现代通信传输技术现代通信传输技术 信息需要在一定的物理媒质中传播，我们将这种物理媒质称为传输媒信息需要在一定的物理媒质中传播，我们将这种物理媒质称为传输媒质。传输媒质是传递信号的通道，提供两地之间的传输通路。传输从大质。传输媒质是传递信号的通道，提供两地之间的传输通路。传输从大的分类上来区分有两种，

39、一种是电磁信号在自由空间中传输，这种传输的分类上来区分有两种，一种是电磁信号在自由空间中传输，这种传输方式叫做无线传输；另一种是电磁信号在某种传输线上传输，这种传输方式叫做无线传输；另一种是电磁信号在某种传输线上传输，这种传输方式叫做有线传输。方式叫做有线传输。23 常用的传输媒质目前主要有：常用的传输媒质目前主要有： 微波微波 微波通信技术问世已半个多世纪，它是在微波频段通过地面视距进微波通信技术问世已半个多世纪，它是在微波频段通过地面视距进行信息传播的一种无线通信手段。行信息传播的一种无线通信手段。 卫星卫星 卫星通信是在微波中继通信的基础上发展起来的。卫星通信是在微波中继通信的基础上发展

40、起来的。它是利用人造地它是利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波，从而实现两个或多个地面站之间的球卫星作为中继站来转发无线电波，从而实现两个或多个地面站之间的通信。通信。 （3 3）光纤）光纤 光纤是光导纤维的简称。光纤通信是以激光为载波，以光纤为传输光纤是光导纤维的简称。光纤通信是以激光为载波，以光纤为传输媒质的一种通信方式。媒质的一种通信方式。光波的波长为微米级，紫外线、可见光、红外线光波的波长为微米级，紫外线、可见光、红外线属于光波范围。目前光纤通信使用的波长多为近红外区内，属于光波范围。目前光纤通信使用的波长多为近红外区内，即波长为即波长为 850nm850nm、1310nm 131

41、0nm 和和 1550nm 1550nm 的三个传输窗口。光纤具有传输容量大、传的三个传输窗口。光纤具有传输容量大、传输损耗低、抗电磁干扰能力强、易于敷设和资源丰富等众多优点，输损耗低、抗电磁干扰能力强、易于敷设和资源丰富等众多优点，可广可广泛用于越洋通信、长途干线通信、市话通信和计算机网络等许多需要数泛用于越洋通信、长途干线通信、市话通信和计算机网络等许多需要数据传输的场合。据传输的场合。24 7. 7. 三代通信网络介绍三代通信网络介绍 通信网络的发展已经历了两代，第一代网络节点用电缆互连在一起，通信网络的发展已经历了两代，第一代网络节点用电缆互连在一起，其中电缆是一种窄带线路，它的容量有

42、限，这是全电网络。用部分光其中电缆是一种窄带线路，它的容量有限，这是全电网络。用部分光缆取代电缆构成的网络，这是现在正被广泛使用的第二代网络，因节缆取代电缆构成的网络，这是现在正被广泛使用的第二代网络，因节点内仍是对电信号进行交换，所以称为电光网络。所有节点被不间断点内仍是对电信号进行交换，所以称为电光网络。所有节点被不间断的光缆连接起来，节点内只对光信号进行交换，这就是未来的第三代的光缆连接起来，节点内只对光信号进行交换，这就是未来的第三代网络，即全光网络。全光网络是光在传输、放大、中继、光存储、上网络，即全光网络。全光网络是光在传输、放大、中继、光存储、上下话路、分组交换、复用和解复用过程

43、中完全是在光频范围内进行处下话路、分组交换、复用和解复用过程中完全是在光频范围内进行处理的网络，目前部分功能已实现全光处理。理的网络，目前部分功能已实现全光处理。25 第一代网络是电缆传输的低速以太网、信令环和信令总线；第二代第一代网络是电缆传输的低速以太网、信令环和信令总线；第二代网络是光纤传输的网络是光纤传输的SDHSDH网；第三代网络就是未来的全光网络。网；第三代网络就是未来的全光网络。WDMWDM技术加技术加上全光节点技术才是全光网络。全光网络最重要的优点是它的开放性。上全光节点技术才是全光网络。全光网络最重要的优点是它的开放性。全光网络本质上是完全透明的，即对不同速率、协议、调制频率

44、和制式全光网络本质上是完全透明的，即对不同速率、协议、调制频率和制式的信号同时兼容，并允许几代设备的信号同时兼容，并允许几代设备(PDH(PDHSDHSDHATMATM。) )共存，并共同使用共存，并共同使用同一个光纤基础设施。全光网络在结构上非常灵活，因此可以随时增加同一个光纤基础设施。全光网络在结构上非常灵活，因此可以随时增加一些新节点，包括增加一些无源分路合路器和短光纤，而不必安装另一些新节点，包括增加一些无源分路合路器和短光纤，而不必安装另外的切换节点或者长光缆。全光网络与电光网络的显著不同之处在于它外的切换节点或者长光缆。全光网络与电光网络的显著不同之处在于它具有最少量的电光和光电转

45、换。最重要的是没有一个节点为其他节具有最少量的电光和光电转换。最重要的是没有一个节点为其他节点传输和处理信息服务。但是由于技术上的原因，不可能完全是全光节点传输和处理信息服务。但是由于技术上的原因，不可能完全是全光节点，在多级全光中继放大后，也需要电中继放大级来滤除累积的噪声；点，在多级全光中继放大后，也需要电中继放大级来滤除累积的噪声；即使在全光节点内，也一时离不开电子电路控制。所以，即使在全光节点内，也一时离不开电子电路控制。所以，ITU-TITU-T称下一称下一代网络为光传送网代网络为光传送网(OTN)(OTN)，有时人们也称之为光互联网。，有时人们也称之为光互联网。26光纤通信的特点光

46、纤通信的特点 光纤通信的主要特点：一是用光波作为载波传输信号，即传输的是光光纤通信的主要特点：一是用光波作为载波传输信号，即传输的是光信号；二是用光导纤维构成的光缆作为传输线路，即以光纤作为媒质传信号；二是用光导纤维构成的光缆作为传输线路，即以光纤作为媒质传输手段。输手段。因此，在光纤通信中起主导作用的是产生光波的激光器和传输因此，在光纤通信中起主导作用的是产生光波的激光器和传输光波的光导纤维。激光可以运载巨大的信息量。光纤是一种介质光波导，光波的光导纤维。激光可以运载巨大的信息量。光纤是一种介质光波导，具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。它是由直径只有具有把光封闭在其中并沿轴向进行

47、传播的导波结构。它是由直径只有125125m m的细玻璃丝构成。的细玻璃丝构成。 光纤通信之所以能够飞速发展和受到人们的极大重视，这是因为和光纤通信之所以能够飞速发展和受到人们的极大重视，这是因为和其它通信手段相比，具有无以伦比的优越性而决定的。其它通信手段相比，具有无以伦比的优越性而决定的。光纤通信作为信光纤通信作为信息化的主要技术支柱之一，必将成为息化的主要技术支柱之一，必将成为2121世纪最重要的战略性产业。世纪最重要的战略性产业。 27 光纤通信技术光纤通信技术和和计算机技术计算机技术是信息化的两大核心支柱，计算机负责是信息化的两大核心支柱，计算机负责把信息数字化，输入网络中去；光纤则

48、是担负着信息传输的重任。当代把信息数字化，输入网络中去；光纤则是担负着信息传输的重任。当代社会和经济发展中，信息容量日益剧增，为提高信息的传输速度和容量，社会和经济发展中，信息容量日益剧增，为提高信息的传输速度和容量，光纤通信被广泛的应用于信息化的发展，成为继微电子技术之后信息领光纤通信被广泛的应用于信息化的发展，成为继微电子技术之后信息领域中的重要技术。域中的重要技术。 光纤通信的光纤通信的优点：优点： 传输频带宽、通信容量大；传输频带宽、通信容量大； 传输损耗低传输损耗低, ,中继距离长中继距离长； 不受电磁干扰；不受电磁干扰； (4)(4)线径细、重量轻线径细、重量轻; ; (5) (5

49、)资源丰富资源丰富; ; (6) (6)抗腐蚀抗腐蚀; ; (7) (7)安全保密。安全保密。28 存在着不足存在着不足 当然，在光纤通信中当然，在光纤通信中, ,同样也存在着很多不足。同样也存在着很多不足。 光纤性质脆，需要适当地涂敷加以保护。光纤性质脆，需要适当地涂敷加以保护。此外此外, ,为了保证能承受为了保证能承受一定的敷设张力，在光纤结构上也需要多加考虑。一定的敷设张力，在光纤结构上也需要多加考虑。 切断和连接光纤时，需要高精度的切断接续技术切断和连接光纤时，需要高精度的切断接续技术, ,这在电缆连接这在电缆连接时是不需要的。时是不需要的。 分路耦合不方便。分路耦合不方便。 光纤不能

50、输送中继器所需要的电能。光纤不能输送中继器所需要的电能。 弯曲半径不宜太小。弯曲半径不宜太小。 光纤通信尽管存在上述问题光纤通信尽管存在上述问题, ,但是随着技术的不断发展都使之得以但是随着技术的不断发展都使之得以解决解决, ,不影响光纤的广泛应用。不影响光纤的广泛应用。29 最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接收机最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。其中数据源包括所有的信号源，它们是话音、图象、数据等业务组成。其中数据源包括所有的信号源，它们是话音、图象、数据等业务经过信源编码所得到的信号；经过信源编码所得到的信号；光发送机光发送机和调制器则负责

51、将信号转变成适和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波窗口有合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波窗口有0.85nm0.85nm、1.31nm1.31nm和和1.55nm1.55nm。光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器。光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器EDFAEDFA等；而光学等；而光学接收机则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到接收机则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。对应的话音、图象、数据等信息。 根据通信系统信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可以相应地把根据通信系统信道中传输

52、的是模拟信号还是数字信号，可以相应地把通信系统分成两类：通信系统分成两类：即模拟通信系统即模拟通信系统与数字通信系统。信道中传输模拟与数字通信系统。信道中传输模拟信号的系统称为模拟通信系统，传输数字信号的系统称为数字通信系统。信号的系统称为模拟通信系统，传输数字信号的系统称为数字通信系统。 应当指出，模拟通信与数字通信是按照信道中的信号而不是根据信源应当指出，模拟通信与数字通信是按照信道中的信号而不是根据信源输出的原始信号来划分的，因此数字通信系统也可以用来传送模拟的原输出的原始信号来划分的，因此数字通信系统也可以用来传送模拟的原始信号。始信号。光纤通信系统光纤通信系统30 光纤传输系统是数字

53、通信的理想通道。与光纤传输系统是数字通信的理想通道。与模拟通信模拟通信相比较，数字通相比较，数字通信有很多的优点，灵敏度高、传输质量好。因此，大容量长距离的光信有很多的优点，灵敏度高、传输质量好。因此，大容量长距离的光纤通信系统大多采用数字传输方式。纤通信系统大多采用数字传输方式。 数字通信具有如下的优点：数字通信具有如下的优点： 抗噪声性能好；抗噪声性能好；便于使用现代计算技术对所传输的信息进行处便于使用现代计算技术对所传输的信息进行处理；理；数字信号易于进行加密。有利于实现保密通信；数字信号易于进行加密。有利于实现保密通信；设备制造简设备制造简单。数字通信系统中用的大部分是数字电路。近年来

54、单。数字通信系统中用的大部分是数字电路。近年来, ,由于生产技术的由于生产技术的发展发展, ,几乎所有的数字电路都实现了集成化几乎所有的数字电路都实现了集成化, ,大规模集成电路已普遍应大规模集成电路已普遍应用。因而数字通信的设备容易做到体积小用。因而数字通信的设备容易做到体积小, ,功耗低，制造简单，可靠性功耗低，制造简单，可靠性高。高。 当然，数字通信也有一定的缺点当然，数字通信也有一定的缺点, ,即它所有的系统带宽要比模拟通即它所有的系统带宽要比模拟通信宽。以电话为例信宽。以电话为例, ,一路模拟电话通常只占一路模拟电话通常只占4 kHz4 kHz带宽带宽, ,但一路数字电话但一路数字电

55、话可能要占可能要占20-60 kHz20-60 kHz的带宽。的带宽。31 1.1.光纤通信系统构成光纤通信系统构成 光纤通信系统基本组成光纤通信系统基本组成 光纤通信系统是光波作载波光纤通信系统是光波作载波, ,以光纤作为传输线路的通信系统。目以光纤作为传输线路的通信系统。目前实用的光纤通信系统前实用的光纤通信系统, ,普通采用的是数字编码、强度调制普通采用的是数字编码、强度调制直接检直接检波通信系统。它由常规的电端机、光端机、光中继器及光纤传输线路波通信系统。它由常规的电端机、光端机、光中继器及光纤传输线路所组成所组成, ,如下图所示。该系统可分为三大部分：光发送、光传输和光接如下图所示。

56、该系统可分为三大部分：光发送、光传输和光接收，光发送完成电光转换任务，光传输部分的作用是把光信号从发送收，光发送完成电光转换任务，光传输部分的作用是把光信号从发送端传到接收端，光接收完成光电转换任务。端传到接收端，光接收完成光电转换任务。 强度在这里指导光强强度在这里指导光强, ,即单位面积上的光功率即单位面积上的光功率, ,强度调制是指用信号强度调制是指用信号去直接调制光源的光强去直接调制光源的光强, ,使之随信号电流成线性变化；直接检波是指信使之随信号电流成线性变化；直接检波是指信号直接在接收机的光频上检测为电信号号直接在接收机的光频上检测为电信号。32基本光纤通信系统原理图基本光纤通信系

57、统原理图33 下面简要地介绍各基本组成部分的工作情况：下面简要地介绍各基本组成部分的工作情况： （1 1）光发信机）光发信机 光发信机是实现电光发信机是实现电/ /光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。 （2 2）光收信机光收信机 光收信机是实现光光收信机是实现光/ /电转换的光端机。电转换的光端机。 它由它由光检测

58、器光检测器和光放大器组和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端机去。的电端机去。 （3 3）电端机）电端机 电端机是数字终端设备的简称，是组成光纤通信系统不可缺少的部电端机是数字终端设备的简称，是组成光纤通信系统不可缺少的部分。一般来说，电端机包括分。一般来说，电端机包括PCMPCM基群设备和高次群复用设备。基群设备和高次群复用设备。34 （4 4）光纤光纤或或光缆光

59、缆 光纤或光缆构成光的传输通路。其功能是将发信端发出的已调光信号，光纤或光缆构成光的传输通路。其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。传送信息任务。 （5 5）中继器中继器 中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉脉冲冲近行整形。近行整形。 （6 6）光纤连接器光纤

60、连接器、耦合器耦合器等无源器件等无源器件 由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的（如纤的拉制长度也是有限度的（如3Km)3Km)。因此一条光纤线路可能存在多根。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，光纤相连接的问题。于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。 35 （7 7）光源和光电检测器）光源和光电检测器 光源光源 在光纤通信系统