光纤网络基本常识

1、内容提要内容提要 预备知识预备知识 光纤材料常识光纤材料常识 光纤网络常用设备光纤网络常用设备 数字传输系统数字传输系统CM(Pulse Code Modulation ), T1, E1 SONET(同步光纤网同步光纤网) 和和SDH（同步数字系（同步数字系列）列）回答是肯定的，光纤通讯网络是以激光为载体，以光纤为物理传输信道的通讯网络。光纤通信系统的构成：、光纤、光发送机（光源）和光接收机。光源是光波产生的根源。光纤是传输光波的导体。 光发送机的功能是产生光束,将电信号转变成光信号,再把光信号导入光纤。 光接收机的功能负责接收从光纤上传输的光信号,并将它转变成电信号,经解码后再作相应处理。

2、关键词：激光 光纤 光能转弯吗？光能转弯吗？1.激光的发现： 1916年爱因斯坦提出的受激辐射概念是其重要的理论基础, 此后，量子力学的建立和发展使人们对物质的微观结构及运动规律有了更深入的认识，微观粒子的能级分布、跃迁和光子辐射等问题也得到了更有力的证明，这也在客观上更加完善了爱因斯坦的受激辐射理论，为激光器的产生进一步奠定了理论基础, 1954年，前面提到的美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器, 只产生了1.25厘米波长的微波, 1960年，美国物理学家西奥多梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里，勉强赢得了这场世界范围内的研制竞赛。他用一个高强闪光灯管来刺激在红宝石水晶里的铬

3、原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使这一点达到比太阳还高的温度, 1962年，有三组科学家几乎同时发明了半导体激光器。光能转弯吗？光能转弯吗？2. 光纤的发明者高锟 1966年，高锟就取得了光纤物理学上的突破性成果，他发表了“光通讯”基础理论，提出以一条比头发丝还要细的光纤代替体积庞大的千百万条铜线，用以传送容量几近无限的信息，他计算出如何使光在光导纤维中进行远距离传输，当时被人笑称为“痴人说梦”。 获2009年诺贝尔物理学奖的一半. 1976年，美国贝尔研究所在亚特兰大建成第一条光纤通信实验系统，中国于1978年自行研制出通信光缆，采用的是多模光纤，缆心结构为层绞

4、式。曾先后在上海、北京、武汉等地开展了现场试验。后不久便在市内电话网内作为局间中继线试用. 1984年以后，逐渐用于长途线路，并开始采用单模光纤 ，光纤通讯比铜缆通讯具有更大的传输容量，中继段距离长、体积小，重量轻，无电磁干扰，保密性好，可节约大量的有色金属。光能转弯吗？光能转弯吗？1.时分多路复用：时分多路复用：当信道达到的数据传输率大于各路信号的数据传输率总和时，可以将使用信道的时间分成一个个的时间片（时隙），按一定规则将这些时间片分配给各路信号，每一路信号只能在自己的时间片内独占信道进行传输，所以信号之间不会互相干扰。2.频分多路复用：频分多路复用：当信道带宽大于各路信号的总带宽时，可以

5、将信道分割成若干个子信道，每个子信道用来传输一路信号。或者说是将频率划分成不同的频率段，不同路的信号在不同的频段内传送，各个频段之间不会相互影响，所以不同路的信号可以同时传送。这就是频分多路复用（FDM）。3.码分多址（码分多址（CDMA）：）：这种技术多用于移动通信，不同的移动台（或手机）可以使用同一个频率，但是每个移动台（或手机）都被分配带有一个独特的“码序列”，该序列码与所有别的“码序列”都不相同，所以各个用户相互之间也没有干扰。因为是靠不同的“码序列”来区分不同的移动台（或手机），所以叫做“码分多址”（CDMA）技术。预备知识预备知识预备知识预备知识波分多路：波分多路：在一根光纤中传输

6、不同波长的激光波，提高带宽4 4基带传输：基带传输：单一信道传输5 5宽带传输：宽带传输：多信道传输6 6带宽：带宽：（1 1）模拟线路的带宽：）模拟线路的带宽：通信线路允许通过的信号频带范围（或通频带），单位为HZ, KHZ, MHZ.（2 2）数字线路的带宽：）数字线路的带宽：传送数字信号的速率，亦称吞吐量，单位为b(bit)/s, kb/s,Mb/s,Gb/s,Tb/s, k=1000,M=1000k, G=1000M, T=1000G.（计算机网络（第四版） 谢希仁 编著 P16）预备知识预备知识 电话网的组成电话网的组成 1.电话机到电话局之间的电话线叫用户线2.电话局之间的连接叫中

7、继线3.电话机，用户线，电话局里的交换机，和中继线，构成了电话网4.用户线，和中继线，统称叫传输线预备知识预备知识预备知识预备知识 手机通讯网的组成手机通讯网的组成 1.只有传输线，才构成了现代通信系统的高科技竞争。并且带动整个人类社会的 进步和发展。2.移动通信（手机）是对用户线的重大变革，将金属双绞线，变为无线。3.移动通信里，将电话局叫做基站。基站与总站之间的传输，还叫中继线。总站叫移动交换机，实质上，还是交换机。二.光纤材料常识l光纤材料常识跳线 带 2 连接头的一段线缆，例如带2 RJ45 的网线就是铜缆跳线；光纤耦合器 耦合器（又称适配器, 法兰盘）：连接两根带头的光纤； ST光纤

8、耦合器: 为圆头，卡口。一般监控系统使用的光端机采用ST光接口 二.光纤材料常识SC光纤耦合器: 用于传输网络信号的光收发器采用SC光接口，为方口，卡口 双工双工SC光纤耦合器光纤耦合器(法兰盘法兰盘)LC光纤耦合器光纤耦合器 为小方口为小方口二.光纤材料常识FC光纤耦合器 用于有线电视或电信网络的光发射机和接收机，为圆口圆口，螺丝口螺丝口。 FC光纤耦合器光纤耦合器 二.光纤材料常识二.光纤材料常识光纤跳线光纤跳线上图是LC到LC的，LC就是路由器常用的SFPST-SC光纤跳线 二.光纤材料常识光纤跳线光纤跳线SC-SC光纤跳线SC-LC光纤跳线 黄色的光纤跳线是单模光纤跳线，橙色的光纤跳线

9、是多模光纤跳线！黄色的光纤跳线是单模光纤跳线，橙色的光纤跳线是多模光纤跳线！光纤跳线使用后一定要用保护套将光纤接头保护起来，灰尘和油污会光纤跳线使用后一定要用保护套将光纤接头保护起来，灰尘和油污会损害光纤的耦合！损害光纤的耦合！二.光纤材料常识光纤管理光纤管理 光纤配线架:用于室内光纤网络配线系统。ODF（Optical Distribution Frame）光纤配线架 光纤配线架（ODF）用于光纤通信系统中局端主干光缆的成端和分配，可方便地实现光纤线路的连接、分配和调度。二.光纤材料常识光缆和光缆的施工要求光缆和光缆的施工要求 这根光纤裸纤分为四层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为50或62.

10、5m），中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125m），再外层是铠甲，最外层是橡胶或树脂涂层，两根钢丝是加强抗拉。4.光纤管理光纤管理 光纤配线架:用于室内光纤网络配线系统。5. 光缆的施工要求光缆的施工要求一般光缆厂出厂的长度是2公里光纤电缆铺设不应绞结； 光纤电缆弯角时，其曲律半径应大于； 其转弯半径要大于光缆自身直径的20倍 光纤裸露在室外的部分应加保护钢管，钢管应 牢固地固定在墙壁上； 光纤穿在地下管道中时，应加管； 光缆室内走线应安装在线槽内； 光纤铺设应有胀缩余量，并且余量要适当，不可拉得太紧或太松。 二.光纤材料常识三、光纤网络常用设备测量设备测量设备OTDR (Optical

11、Time Domain Deftectometer ) 光时域反射仪光时域反射仪 使用光功率计或光时域反射图示仪(OTDR)对光纤进行定量测量，可测出光纤的衰减和接头的衰减，甚至可测出光纤的断点位置。这种测量可用来定量分析光纤网络出现故障的原因和对光纤网络产品进行评价。 作用：作用： 1.测量光纤长度； 2. 测量光纤接头损耗；3. 测量测定光纤的断点或固障点；4. 测量光纤损耗。工作原理就类似于一个雷达。它先对光纤发出一个信号，然后观察从某一点上返回来的是什么信息（回波）。这个过程会重复地进行，然后将这些结果进行平均并以轨迹的形式来显示，这个轨迹就描绘了在整段光纤内信号的强弱（或光纤的状态）

12、。三、光纤网络常用设备作用：作用： 1.测量光纤长度； 2. 测量光纤接头损耗；3. 测量测定光纤的断点或固障点；4. 测量光纤损耗。工作原理就类似于一个雷达。它先对光纤发出一个信号，然后观察从某一点上返回来的是什么信息（回波）。这个过程会重复地进行，然后将这些结果进行平均并以轨迹的形式来显示，这个轨迹就描绘了在整段光纤内信号的强弱（或光纤的状态）。 OTDR测试是通过发射光脉冲到光纤内，然后在OTDR端口接收返回的信息来进行。当光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质、连接器、接合点、弯曲或其它类似的事件而产生散射、反射。其中一部分的散射和反射就会返回到OTDR中。返回的有用信息由OTDR

13、的探测器来测量，它们就作为光纤内不同位置上的时间或曲线片断。三、光纤网络常用设备OTDR参数说明：（1） 折射率 N： 影响测度纤长的因素之一，N越大，所能测度纤长越短，反之N越小，所能测试纤长越长。（2） 光脉冲宽度T: T越大，则所能测试纤长越长，但盲区会随之增大，清晰度也会下降。所以测试短距离用小脉宽档，测试长距离用大脉宽档。（3） 波长 ：若系统运营时采用1310NM波长，测试1550NM波长，则所测损耗值偏小。所以应用合适的波长进行测试。（4） 模式：线路为单模，而用多模光源来测量，则所测长度正确，但损耗值不对。（5）量程：若量程不合适，会不利于观测，还会出现二次反射峰，所以量程一般

14、为光纤的3/2或2倍。光纤测试时禁止将光纤对着人的眼睛！光纤测试时禁止将光纤对着人的眼睛！ 三、光纤网络常用设备2GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的缩写，是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活，在市场上占有较大的市场分额。3光端机：用于传输不同路数的音视频和数据的成对使用设备，分模拟、数字光端机 4模拟光端机：在光纤中传输的信号是模拟光信号，价格便宜，比较常用。 5数字光端机：在光纤中传输的信号是数字光信好，价格较高，图像清晰，性能稳

15、定。 6光收发器：用于传输网络信号的设备，使用单纤/双纤，10M、100M和1000M带宽。三、光纤网络常用设备7. 电发射端机：主要任务是PCM编码和信号的多路复用。 在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲“0”码和“1”码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulse code modulation），即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。多路复用是指将多路信号组合在一条物理信道上进行传输，到接收端再用专门的设备将各路信号分离出来，多路复用可以极大地提高通信线路的利用率。

16、光纤衰减器光纤衰减器:用于对输入光功率的衰减，避免了由于输入光功率超强而使光接收机产生的失真。光分路器光分路器:适用于将一根光纤信号分解为多路光信号输出光波分复用器光波分复用器:用于光路中不同波长的光的分离或混合。四数字传输系统 PCM(Pulse Code Modulation ), T1, E1 现在的数字传输系统，都是采用脉码调制PCM(Pulse Code Modulation ) 1. PCM的来历：的来历：为了使电话局之间一条中继线不是传送一路电话而是传输N 路电话 一个话路的模拟信号，经模数变换后，就成为8000脉冲信号/s ，8 bit 码元/脉冲，1 话路PCM 信号速率=8

17、 x8000脉冲信号/s=64 kb/s，为了有效地利用传输线路，通常总是将n个话路的PCM 信号用时分多路TDM 的方法装成幀，再往线路上一幀接一幀地传输，2. E1: 欧洲标准，欧洲和中国采用一个时分复用幀划分为32个相等的时间段，其中30个的时间段传送30个话路，2个的时间段传送信令，传送 8 bit /时间段,32 X 8bit /时间段=256 bit /时间段, 传送8000 幀/ s, 用BNC 电缆传送信号。四数字传输系统 PCM(Pulse Code Modulation ), T1, E1故E1 的一次群（基群）=8000 幀/ s X 256 bit = 2.048 Mb

18、 /s, 二次群 ：4个E1可以复接成1个8M叫2次群，也叫E2三次群：4个E2可以复接成1个34M（？） 叫3次群。也叫E3。PDH体制：体制：准同步体制，有多少E1 最简单的光端机有4个E1口，俗称小8M 30个模拟电话可以复接成1个2M叫E1 4个E1可以复接成1个8M叫2次群，也叫E2 4个E2可以复接成1个34M叫3次群。也叫E3 4个E3复接成1个140M，叫4次群。也叫E4 这种体制叫PDH，称作准同步体制准同步体制。 四数字传输系统 PCM(Pulse Code Modulation ), T1, E1 SDH体制体制 SDH体制是新体制，刚刚诞生10年，最小容量的SDH是15

19、5Mb/s叫STM-1，有63个E1。 4个STM-1复接成1个STM-4，也叫622, 4个STM-4复接成1个STM-16，叫2.5G 4个STM-16复接成1个STM-64，叫10G 可见SDH光端机是大容量光端机. 155,和622是SDH体制里应用最多的光端机。 四数字传输系统 PCM(Pulse Code Modulation ), T1, E1以太网接口以太网接口 一般的光端机没有以太网接口, 带以太网接口的光端机是近2年市场的新需要 用1个E1信道可以传10M以太网信号 用4个E1信道可以传100M以太网信号3.T1：美洲标准，美国和日本采用T1系统共有24个话路，采样脉冲用

20、7 bit 编码 / 话路，再加上1 bit 信令码元，故 8 bit 编码 / 话路，幀同步码是在24路的编码后加上1 bit, 故 8 bit X 24话路+1 bit=192+1=193 bit/幀,所以T1的一次群=193 bit/幀X 8000 幀/ s = 1.544 Mb /s.（计算机网络（第四版）（计算机网络（第四版） 谢希仁谢希仁 编著编著 P53） 五SONET(同步光纤网) 和SDH（同步数字系列）1. E1 系统和系统和T1系统存在的问题和解决方案系统存在的问题和解决方案 E1 系统和T1系统存在速率标准不统一，将对高次群的数字传输造成很大的困难，又不是同步传输，难以

21、解决高速数据传输时收方发方时钟同步的问题。 美国在1988 年提出了一个数字传输标准 - SONET(同步光纤网)：整个的同步网络的时钟都来自一个非常精确的主时钟，定义了同步传输的线路等级结构，其传输速率以51.84Mb / s为基础，对应于T3/ E3 的传输速率，此速率对电信号称为 第一级同步传送信号，即 STS 1, 对光信号则称为 第一级光载波，即第一级光载波，即 OC - 1，现已定义了从OC-1/ STS-1 到OC-192 /STS-192 的标准。 国际电联（ITU - T） 以美国标准 SONET 为基础，制订出国际标准同步数字系列同步数字系列SDH，其基本速率为155.52

22、 MB / S, 称为第一级同步传递模块，即 STM - 1, 相当于OC - 3/ STS - 3.五SONET(同步光纤网) 和SDH（同步数字系列）SDH为物理层技术，用来传输和复用，传输速率可高达10Gbps，是国际电联（ITU）标准。而SONET是美国标准委员会（ANSI）的标准，两者只是在复用机制上有所不同，而其余技术均相似。SDH PDH 传统的数字通信制式是异步（或称准同步）数字系异步（或称准同步）数字系（PDH）。所谓异步是指各级比特率相对其标称值有一个规定容限的偏差，而且是不同源的。在数字通信发展初期，异步数字系列起到很大作用，使数字复用设备能先于数字交换设备得到开发。但在

23、数字网技术迅速发展的今天，这种基于点对点的体制正暴露出一些固有的弱点。SDH的问世之所以被称为是通信传输体制上的重大变革，皆因其具有许多PDH所不及的优点。 五SONET(同步光纤网) 和SDH（同步数字系列）1、SDH拥有全世界统一的网络节点接口（NNI），是真正的数字传输体制上的国际性标准。 长期以来，世界各国数字通信设备基本上都采用准同步数字系列（PDH），但由于PCM基群复用设备所采用的编码律及复用路数不同，故形成了两种不同的地区性数字体两种不同的地区性数字体制标准制标准：一种是俄罗斯和欧洲系列（中国亦采用此系列），以2Mbits为基础；另一种是北美和日本系列，以1.5sMbits为基

24、础。由于这两种系列具有不同的比特率，因此，各个国家的设备只有通过光电转换变成标准电接口才能互通，在光路上则无法实现互相调配在光路上则无法实现互相调配。由于两大系列难以兼容，限制了联网应用的灵活性，增加了网络运营成本，故给国际间互通联网带来了困难，而且向更高群次发展在技术上也有更大难度。由于SDH有一套开放的标准化光接口，因而使现有准同步两大数字系列得以兼容，可以很方便地在光路上实现不同厂家新产品的互通，使信号传输、复用和交换过程得到简化，从而降低联网成本。五SONET(同步光纤网) 和SDH（同步数字系列）2、SDH拥有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块同步传送模块（STM），并采用步

25、复用方式，使得利用软件就可以从高速复用使得利用软件就可以从高速复用信号中一次分出（插入）低速支路信号信号中一次分出（插入）低速支路信号，不仅简化了上下话路的业务，也使交叉连接得以方便实现。 通常，电端机是光纤数字通信系统的终端设备，它由基群和复接设备组成。如4个基群可以复接成一个二次群，4个二次群可以复接成一个三次群，4个三次群可复接成一个四次群，4个四次群可以复接成一个五次群。反之，1个五次群可以分解成4个四次群，1个四次群可以分解成4个三次群，等等。在传统的异步数字系列PDH里，从高次群的信号从高次群的信号中难以直接分出低次群的信号中难以直接分出低次群的信号，必须采用逐级分接和复接的方法进

26、行，即将整个高速率信号一步一步地分解到所需的低速信号等级，然后再一步一步地复用至高速信号。五SONET(同步光纤网) 和SDH（同步数字系列）如：为了从四次群（140Mbit/s）高速码流中分出（插入）1个基群（2Mbit/s）支路信号，需要经过将四次分解成三次群、将三次群分解成二次群、将二次群分解成基群的三次分接和复接过程才能完成。而电信号的反复分接和复接，对全程全网的传输质量有明显的影响。在SDH光缆通信系统中，常规PDH系统的众多复用器和线路终端被综合在一个设备终端复用器（综合在一个设备终端复用器（TM）中）中，省去了全套背靠背的复用设备。其支路接口可以是2Mbit/s、 34Mbit/

27、s、 140Mbit/s和155Mbit/s的任意组合。因而利用软件系统就可以很方便地从干路高速码率复用信号中一次性地分出（插入）低速码流支路，避免了需要对全部信号按部就班地进行解（复）用的做法，不仅使上下业务十分容易，而且可靠性也大大提高上下业务十分容易，而且可靠性也大大提高。五SONET(同步光纤网) 和SDH（同步数字系列）如果将线路沿途的再生中继器换成分插复用器，则在中途就可以任意分路和插入电路、速率也可以为2Mbit/s、34Mbit/s、 140Mbit/s和155Mbit/s的任意组合，从而使区间通信变得十分灵活方便。此外，利用SDH设备还可以对原有的光纤数字通信系统进行扩容。

28、3、SDH拥有丰富的开销比特（约占信号的5），以用于网络的运行、维护和管理。 SDH具有自愈保护功能，可大大提高网络的通信质量和应付紧急的能力。SDH网结构有很强的适应性，现有的准同步数字体系、同步数字体系和宽带综合业务数字网（BISDN）均可进入其帧结构。五SONET(同步光纤网) 和SDH（同步数字系列）五SONET(同步光纤网) 和SDH（同步数字系列）2.SDH 网络设备网络设备 SDH 由网元组成，在光纤上进行同步信号传输、复用、分插和交叉的网络， SDH设备主要有：同步终端复用器STM N，N=1，2，.,64(Synchronous Terminal Multiplexer)，分

29、插复用器ADM(Add/Drop Multiplexer)和同步交叉连接设备SDXC(Synchronous Digital Cross Connect) ，再生中继器。另外，还有网络管理系统设备NMS(Network Management System)。 同步终端复用器STM N，N=1，2，.,64,五SONET(同步光纤网) 和SDH（同步数字系列）（1）、同步终端复用器STM N，N=1，2，.,64,终端复用器是把多路低速信号复用成一路高速信号，或者反过来把一路高速信号分接成多路低速信号的设备。 五SONET(同步光纤网) 和SDH（同步数字系列）（2）、分插复用器ADM(Add/

30、Drop Multiplexer)分插复用器是在高速信号中分接（或插入）部分低速信号的设备。 五SONET(同步光纤网) 和SDH（同步数字系列）（3）同步交叉连接设备SDXC(Synchronous Digital Cross Connect)数字交叉连接设备是具有一个或多个信号端口，可以对任意端口之间的信号进行可控连接（包括再生）的设备，它具有复用、配线、保护/恢复、监控和网络管理等多项功能。五SONET(同步光纤网) 和SDH（同步数字系列） （4）再生中继器, 光信号的再生放大。再生器位于网络传输链路中途，是能够接收STM-N信号，并经过适当的处理，使信号按规定的幅度、波形和定时特性继

31、续向前传输的设备。 五SONET(同步光纤网) 和SDH（同步数字系列） (5) SDH 的基本组网 五SONET(同步光纤网) 和SDH（同步数字系列） (5) SDH 的基本组网 六、实际设备介绍 EB-SDH155 多业务型多业务型SDH光端机亿邦产品简介：光端机亿邦产品简介： EB-SDH155光端机是STM-1级别的单板型SDH（Synchronous Digital Hierarchy）光传输系统，技术性能完全符合ITU-T和中国SDH标准，具有集成度高、构造精巧、组网灵活、网络适应能力强等优点。设备提供A、B两个155.52Mb/s的光接口，支持32个E1支路的复用，具备ITU-T G.813标准的网元定时、VC-12交叉连接和通道保护功能。EB-SDH155可作为上下电路复用器 （ADM, Add-Drop-Multiplexer） 或终端复用器（TM, Terminal Multiplexer），用于组建点对点、链型和环形传输网络。 EB-SDH155系统的网元管理，是基于统一的网管平台，是依照ITU-T相关建议设计的网络管理软件，实现网络资源、设备配置、告警、性能和安全管理，可支持多个光路互不相连的子网的统一