有线通信

第二章第二章 有线通信有线通信第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术第二节第二节 通信网的构成通信网的构成第三节第三节 脉冲编码调制技术脉冲编码调制技术第四节第四节 宽带接入网宽带接入网第五节第五节 光纤通信光纤通信第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术一、概述一、概述图21 电话交换机与用户话机相连的示意图第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术二、电话交换技术的发展二、电话交换技术的发展（一）人工电话交换（一）人工电话交换第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术（二）机电制自动电话交换（二）机电制自动电话交换（三）程控模拟电话交换（三）程控模拟电话交换第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术（四）全数字电话交换（四）全数字电话交换第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术三、电话交换机的基本任务和结构三、电话交换机的基本任务和结构（一）电话交换机的基本任务（一）电话交换机的基本任务图22 四种基本呼叫任务第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术（二）电话交换机的基本结构（二）电话交换机的基本结构图23 电话交换机基本结构第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术四、程控交换机四、程控交换机（一）程控交换机的基本结构（一）程控交换机的基本结构第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术（二）程控的控制方式（二）程控的控制方式1.1.集中控制集中控制2.2.分散控制分散控制3.3.全分散控制全分散控制重点重点1.集中控制集中控制 集中控制是整个交换机由一台计算机控制，为确保工作安全，使用中常采用两台计算机同步工作。优点：优点：它的程序是一个整体，调试修改较易实现。缺点：缺点：系统比较脆弱，一旦控制部件发生故障，就可能导致整个系统瘫痪，管理十分困难。第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术 分散控制是将全部通话接续分散成若干部分，各由一个负责呼叫处理的计算机（也称处理机）负责控制，而仍有一个计算机（主处理机）负责整个交换机的管理。优点：优点：故障影响的范围小；容易实现，降低了成本。2.分散控制分散控制缺点：缺点：主备机都发生故障时，仍将引起全局瘫痪。第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术3.全分散控制方式全分散控制方式取消了主处理机的分散控制方式。1)当增加容量、增加新性能时可以增加相应的微处理机，而不影响原有处理机的能力；2）能充分利用微电子技术的进步，方便地引进新元件和新技术；3）当发生故障时影响面小。优点优点:第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术（三）程控交换机的优点（三）程控交换机的优点1因采用程控而带来的优点因采用程控而带来的优点 (1)灵活性灵活性 (2)便于维护管理便于维护管理 (3)开放新业务开放新业务 2因采用时分、数字交换所带来的优点因采用时分、数字交换所带来的优点 (1)缩小了交换机的体积缩小了交换机的体积;(2)改变了音质音量改变了音质音量;(3)利于保密利于保密;(4)利于各类网络服务的实行。利于各类网络服务的实行。重点重点第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术（四）程控交换机的中继方式（四）程控交换机的中继方式1.全自动直拨中继方式全自动直拨中继方式2)DOD2+DID中继方式1)DOD1+DID中继方式DID全自动直拨呼入中继方式 (呼入话务量大于40erl)DOD1全自动直拨呼出中继方式 (呼出话务量大于40erl)DOD2半自动呼出中继方式 (呼出话务量小于40erl)爱尔兰（erl）爱尔兰是衡量话务量大小的一个指标，是根据话音信道的占空比来计算的。话务量就是一条电话线一个小时内被占用的时长。话务量公式为：A=C x tA是话务量，单位为erl（爱尔兰），C是呼叫次数，单位是个，t是每次呼叫平均占用时长，单位是小时。第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术5)混合中继方式2.半自动中继方式半自动中继方式1)单向中继(DOD2+BID)方式2)双向中继(DOD2+BID)方式3)部分双向中继(DOD2+BID)方式4)人工中继方式BID半自动呼入中继方式第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术五、五、CTI技术技术 CTI（computer-telephony integration），即计算机电话集成计算机电话集成。不是两种技术在物理上的综合，而是指通过软件、硬件接口及控制设备把电话通信和计算机信息处理集成在一起，以实现对话音、传真和数据通信的相互控制和综合应用，旨在把电话通信功能和计算机的数据处理功能融合在一起，以便提供增值通信能力的一种技术。第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术CTI的应用：的应用：最初起源于odem或传真卡与PC相连；IP 电话、IP传真等。交互式语音应答、呼叫中心、综合信息处理等；第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术CTI的功能：的功能：完成交换机和计算机都单独无发完成的工作。可以由应用开发商进一步完成更专门的工作。完成更智能化的交换，完成除交换外的各种特定工作。第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术六、主要的交换方式六、主要的交换方式（一）电路交换（一）电路交换 电路交换是指两个用户在相互通信时使用一条实际的物理链路，在通信过程中自始至终使用该条链路进行信息传输，同时不允许其他用户终端设备共享该链路的通信方式。电话交换电话交换第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术电路交换的特点电路交换的特点在通信开始时要首先建立连接。一个连接在通信期间始终占用该电路，即使该连接在某个时刻没有信息传送，该电路也不能被其他连接使用，电路利用率低。交换机对传输的信息不作处理，对交换机的处理要求简单，但对传输中出现的错误不能纠正。一旦连接建立以后，信息在系统中的传输时延基本上是一个恒定值。第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术（二）分组交换（二）分组交换 分组交换是数据通信的一种交换方式。它利用存储转发的方式进行交换。分组交换机首先对从终端设备送来的数据报文进行接收、存储，而后将报文划分为一定长度的分组，并以分组为单位进行传输和交换。第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术分组交换的特点分组交换的特点优点：采用统计复用方式，电路利用率较高缺点：有产生附加的随机时延和丢失数据 的可能第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术分组交换的方式分组交换的方式1.虚电路方式虚电路方式2.数据报方式数据报方式 两个用户在进行通信之前要通过网络建立逻辑上的连接。独立地传送每一个数据分组。第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术（三）（三）ATM交换交换 ATM(Asynchronous Transfer Mode），即异步异步传送模式，又叫异步转移模式。有别于:ATM(Automatic Teller Machine）自动柜员机.信元信元是ATM中传输信息的基本单位，实质上类似于分组交换中的分组，但它又区别于分组。传送模式指的是在电信网中传输、复用和交换的方式。TDM与STMATM交换 异步异步是指属于同一用户的信元信元不一定按固定的时间间隔周期性地出现。vATM信元是固定长度的分组，共有53个字节，分为2个部分。前面5个字节为信头，主要完成寻址的功能；后面的48个字节为信息段，用来装载来自不同用户，不同业务的信息。vATM交换机之间的链路具有极高的速率。基本的ATM链路速率为155Mbps。ATM 网络图网络图 第一节第一节 电话交换机技术电话交换机技术ATM交换的特点交换的特点 ATM交换虽然类似于分组交换，但ATM交换结构和电路交换又有一定相似之处，故可以说ATM交换采纳了分组交换和电路交换的长处。(四四)其它交换技术其它交换技术vIP交换：应用于宽带业务。交换：应用于宽带业务。v光交换：光交换机，不需要进行电光交换：光交换机，不需要进行电/光、光、光光/电转换。电转换。v软交换：软交换：NGN(下一代网络下一代网络)第二节第二节 通信网的构成通信网的构成一、通信系统的组成一、通信系统的组成 通信系统的定义通信系统的定义 所谓通信系统就是用电信号（或）光信号传递信息的系统。通信系统的分类通信系统的分类按通信业务分类按通信业务分类:电话、电报、传真、数据通信等按传输的信号形式分类按传输的信号形式分类:模拟通信系统和数字通信系统第二节第二节 通信网的构成通信网的构成一、通信系统的组成一、通信系统的组成 通信系统的组成模型通信系统的组成模型消息消息信号信号信号信号消息消息重点重点第二节第二节 通信网的构成通信网的构成二、通信网的概念及构成要素二、通信网的概念及构成要素 通信网通信网是由一定数量的节点（包括终端是由一定数量的节点（包括终端设备和交换设备）和连接节点的传输链路有设备和交换设备）和连接节点的传输链路有机的组合在一起，以实现两个或多个规定点机的组合在一起，以实现两个或多个规定点间信息传输的通信体系。间信息传输的通信体系。(一一)通信网的概念通信网的概念第二节第二节 通信网的构成通信网的构成二、通信网的概念及构成要素二、通信网的概念及构成要素(二二)通信网的构成要素通信网的构成要素硬件：硬件：终端设备、传输系统和转接交换系统软件：软件：通信网为能更好地完成信息传递和转 接交换所必需的一整套的协议、标准1终端设备终端设备 是通信网最外围的设备，是用户与通信网之间的接口设备。除对应于模型中信源和信宿外，还包括了一部分变换和反变换装置。第二节第二节 通信网的构成通信网的构成 第一第一是把待传送的信息和信道上传送的信号之间相互转换。第二第二是要求有一定的信号处理功能，使之能与信道匹配。第三第三是是产生和识别网内所需的信令信号或规约，以便相互联系和应答。终端设备功能终端设备功能第二节第二节 通信网的构成通信网的构成 传输链路传输链路 是网络节点的连接媒介，是信息和信号的传输通路。它除对应于通信系统模型中的信道部分外，也还包括一部分变换和反变换装置。第二节第二节 通信网的构成通信网的构成交换设备交换设备是构成通信网的核心要素。其功能是完成接入交换节点链路的汇集、转接和分配，实现一个用户和另一个或多个用户终端之间路由选择的连接。第二节第二节 通信网的构成通信网的构成三、三、通信网的分类通信网的分类通通信信网网的的分分类类按业务种类分：按业务种类分：电话网、电报网、传真网、广播电视网、数据网按所传输的信号形式分：按所传输的信号形式分：模拟网、数字网按服务范围分：按服务范围分：市内网、长途网、国际网按营运方式分：按营运方式分：公用网、专用网按组网方式分按组网方式分:移动通信网、卫星通信网第二节第二节 通信网的构成通信网的构成四、通信网的基本结构形式四、通信网的基本结构形式重点重点v通信网的基本结构形式通信网的基本结构形式1、网型网网型网：网内任何两个节点之间均有线路相连。网内任何两个节点之间均有线路相连。为节省线路，业务量少的节点之间取消直为节省线路，业务量少的节点之间取消直达线路，形成达线路，形成网孔形网网孔形网。v通信网的基本结构形式通信网的基本结构形式2、星型网星型网也称辐射网，它将一个节点作为辐射点，也称辐射网，它将一个节点作为辐射点，该点作为转接交换中心，其余节点间的相互通该点作为转接交换中心，其余节点间的相互通信都要经过位于该节点的交换设备。信都要经过位于该节点的交换设备。v通信网的基本结构形式通信网的基本结构形式3、复合型网复合型网由网形网和星形网复合而成。根据网中的由网形网和星形网复合而成。根据网中的需要，以星形网为基础，业务量较大的转接需要，以星形网为基础，业务量较大的转接交换中心区间采用网形结构。交换中心区间采用网形结构。v通信网的基本结构形式通信网的基本结构形式4、总线型网总线型网所有节点都连接在一个公共传输通道上，所有节点都连接在一个公共传输通道上，这条通道称为总线。这条通道称为总线。v通信网的基本结构形式通信网的基本结构形式5、环型网环型网结构简单，实现容易。可以采用自愈环对结构简单，实现容易。可以采用自愈环对网路进行自动保护，稳定性比较高。网路进行自动保护，稳定性比较高。v通信网的基本结构形式通信网的基本结构形式6、树型网、树型网节点按层次进行连接，信息交换主要在上、节点按层次进行连接，信息交换主要在上、下节点之间进行。主要用于用户接入网或用下节点之间进行。主要用于用户接入网或用户线路网中。户线路网中。1、接通的任意性与快速性接通的任意性与快速性接通的接通的任意性任意性是指网内的一个用户应能接是指网内的一个用户应能接通网内任一其他用户；通网内任一其他用户；快速性快速性是指任意两个用是指任意两个用户能及时地接通。户能及时地接通。影响接通的任意性与快速性的主要因素是影响接通的任意性与快速性的主要因素是通信网的拓扑结构、网路资源、可靠性。通信网的拓扑结构、网路资源、可靠性。五、通信网的质量要求五、通信网的质量要求v通信网的质量要求通信网的质量要求2、信息传输的透明性与传输质量的一致性信息传输的透明性与传输质量的一致性信息传输的透明性信息传输的透明性是指在规定业务范围内是指在规定业务范围内的信息都可以在网内传输，对用户不加任何限的信息都可以在网内传输，对用户不加任何限制；制；传输质量的一致性传输质量的一致性是指网内任何两个用户是指网内任何两个用户通信时，应具有相同或相仿的传输质量，而与通信时，应具有相同或相仿的传输质量，而与用户之间的距离、环境和所处地区无关。用户之间的距离、环境和所处地区无关。v通信网的质量要求通信网的质量要求3、网路的可靠性与经济合理性网路的可靠性与经济合理性可靠性可靠性是指在概率的意义上，使平均故障是指在概率的意义上，使平均故障间隔时间达到要求；间隔时间达到要求；经济合理性经济合理性是指在满足通是指在满足通信需要的基础上，尽量节约建设费用和维护费信需要的基础上，尽量节约建设费用和维护费用。用。可靠性必须与经济合理性结合起来，应根可靠性必须与经济合理性结合起来，应根据实际需要在可靠性与经济性之间取得折衷和据实际需要在可靠性与经济性之间取得折衷和平衡平衡。v通信网的质量要求通信网的质量要求4、适应通信新业务和新技术的发展适应通信新业务和新技术的发展通信网的组网结构、信令方式、编码计划、通信网的组网结构、信令方式、编码计划、计费方式、网管模式等方面要能灵活适应不断计费方式、网管模式等方面要能灵活适应不断发展的通信技术和许多未知的业务应用发展的通信技术和许多未知的业务应用。1、本地网、本地网由一个由一个长途编号区长途编号区内的若干市话端局和市话内的若干市话端局和市话汇接局、局间中继线、长市中继线、用户接入设汇接局、局间中继线、长市中继线、用户接入设备以及用户终端设备组成的电话网，主要用于完备以及用户终端设备组成的电话网，主要用于完成本地电话通信。成本地电话通信。属于长途网中的一个长途编号区，仅有一个属于长途网中的一个长途编号区，仅有一个长途区号，本区内用户相互呼叫时只拨长途区号，本区内用户相互呼叫时只拨7位位(或或8位位)用户号码。用户号码。六、电话通信网六、电话通信网v电话网的等级结构电话网的等级结构2、国内长途网国内长途网由各个国家地理范围内的由各个国家地理范围内的长途汇接局长途汇接局和和长长途端局途端局以及它们之间的国内长途中继线路、国以及它们之间的国内长途中继线路、国内内长途交换局长途交换局到国际长途局的长途中继线路组到国际长途局的长途中继线路组成，主要负责国内长途通信。成，主要负责国内长途通信。要求设备性能更稳定可靠，全国要有统一要求设备性能更稳定可靠，全国要有统一的网络组织、编号计划、信令系统等。的网络组织、编号计划、信令系统等。v电话网的等级结构电话网的等级结构3、国际长途网国际长途网由分布在全球不同地理位置的国际交由分布在全球不同地理位置的国际交换中心以及它们之间的国际长途中继线换中心以及它们之间的国际长途中继线路组成，范围覆盖全球，负责全球的国路组成，范围覆盖全球，负责全球的国际通信。际通信。分为三级国际交换中心：分为三级国际交换中心：国际中心局国际中心局CT1(洲洲)国际汇接局国际汇接局CT2(若干小国或一个大若干小国或一个大国国)国际接入局国际接入局CT3(各国内各国内)v电话网的编号计划电话网的编号计划1、编号原则：编号原则：唯一性、规律性、稳定性、唯一性、规律性、稳定性、预见性、规范性、经济性预见性、规范性、经济性2、本地网编号本地网编号本地端局号本地端局号+用户号用户号3、长途编号长途编号长途字冠长途字冠+长途区号长途区号+本地号码本地号码4、国际电话编号国际电话编号国际长途字冠国际长途字冠+国家号码国家号码+国内号国内号码码v我国长途电话网我国长途电话网C1、C2、C3是是长途汇接局长途汇接局，负责疏通所辖区域内的转接负责疏通所辖区域内的转接长途话务。长途话务。C4为为长途终端局长途终端局，是连接本，是连接本地端局的长途交换中心。地端局的长途交换中心。C5是是本地端局本地端局或或汇接局汇接局，负，负责完成本地通话的接续及转责完成本地通话的接续及转接，是连接本地用户和端局接，是连接本地用户和端局的本地交换中心。的本地交换中心。v我国长途电话网发展趋势我国长途电话网发展趋势v电话网的发展方向电话网的发展方向1、数字化、数字化2、综合化、综合化3、宽带化、宽带化4、智能化、智能化5、个人化、个人化第二节第二节 通信网的构成通信网的构成七、通信媒体七、通信媒体 通信媒体又称传输媒介，它是通信传输系统中发方与收方之间的物理路径，也是通信系统的重要组成部分之一。重点重点七、通信媒体七、通信媒体第二节第二节 通信网的构成通信网的构成（一）明线（一）明线对话音信号衰耗小但易受气候和外界磁 场的影响传输频带窄、话路少 特点：特点：七、通信媒体七、通信媒体第二节第二节 通信网的构成通信网的构成（二）双绞线（二）双绞线特点：特点：因拧在一起可以减少 对外部干扰和串音的敏感 价格较便宜、使用方 便、安装容易 七、通信媒体七、通信媒体第二节第二节 通信网的构成通信网的构成（三）同轴电缆（三）同轴电缆特点：特点：寿命长通信容量大质量稳定外界干扰小可靠性高维护便利 七、通信媒体七、通信媒体第二节第二节 通信网的构成通信网的构成（四）波导（四）波导 波导是由一个中空的金属管构成的传输线，其横截面可以是矩形、椭圆形或圆形。特点：特点：微波频率上衰减很小，常用作微波发送机和微波天线之间的有效连接。七、通信媒体七、通信媒体第二节第二节 通信网的构成通信网的构成（五）光纤（五）光纤 光纤是一根很细的、可弯曲的、能传导光束的介质。传输原理传输原理:利用光导纤维传递光脉冲来完成通信。详见详见 第五节第五节 光纤通信光纤通信（六）微波无线电（六）微波无线电七、通信媒体七、通信媒体第二节第二节 通信网的构成通信网的构成一种主要的长距离传送介质。跨越自然障碍和阻隔的能力强，最适合于 移动通信。成本低、中继距离远、传输质量比较稳定。会引起较高的误码率，保密性不如电缆与光纤通信好。特点特点：（七（七）卫星通信）卫星通信七、通信媒体七、通信媒体第二节第二节 通信网的构成通信网的构成微波中继站特点：特点：频带宽(GHZ段)通信容量大 误码率低 通信质量高 覆盖面广 第三节第三节 脉冲编码调制技术脉冲编码调制技术一、一、脉冲编码调制脉冲编码调制 对其进行传输、交换的一种通信手段。脉冲编码调制，也叫PCM技术，是Pulse CodeMudulation 的英文缩写，它是通过对模拟模拟信号进行一定的变换处理，使之成为相应的数字数字信号，并B信道部分：对传输过程中因干扰而失真的PCM信号进行修正。C接收端：进行数模变换，将PCM信号变换为话音信号。A发送端：进行模数变换，使话音信号变为PCM信号。话话音音信信号号抽样量化编码再生中继低通解码再生话话音音信信号号发送端接收端信道PCM信号PCM信号图214 PCM通信系统简单方框图(一一)抽抽 样样对模拟信号在时间上时间上进行离散化处理的过程。1.抽样的过程抽样的过程：由一个受周期性开关信号控制的 抽样门来完成抽抽 样样 门门0tU(t)话音信号话音信号 0tu(t)样值样值序列序列 2.2.抽样定理：抽样定理：对于一个时间上连续的函数f(t)，其最高频 率为fm，若以时间间隔Ts小于或等于1/2fm的 开关信号对其进行抽样,则f(t)可以用抽样后的函 数 fs(t)=f(nTs)来唯一表示。重点重点(二二)量化量化对模拟信号在幅度上幅度上进行离散化的过程。1.1.均匀量化均匀量化 将样值幅度的变化范围划分成若干个小间隔，每个小间隔叫做一个量化级，在量化级均相等时进行的量化称为均匀量化。目的：目的：是将幅度连续的样值序列，通过近似的办法变换为幅度离散的样值序列，进而变换成有限的二进制数字信号。量化分为均匀量化和非均匀量化重点重点-01234123-1-2-3-1-2-30.51.52.50.51.52.5-0.5-1.5-2.5-0.5-1.5-2.5均匀量化示意图-4+u()Us()量化值与抽样后的样值一般不相等，两者间有一定差值，这个差值叫做量化误差。量化误差好象在模拟信号样值上叠加了一个额外的噪声，所以称它为量化噪声。均匀量化缺点均匀量化缺点:量化误差与信号电平有关，输入的样值信号电平高时，输出量化误差就小，信号的信噪比就大，反之，则下降。量化区：emax(t)2emax(t)过载区：2量化误差量化误差：2.2.非均匀量化非均匀量化：特点特点：信号幅度小时，其量化分级间隔小，其量化误差也小，信号幅度大时，其量化分级也大，量化误差也大。非均匀量化的实现方法实现方法：采用压缩、扩张的方法。根据抽样值幅度的大小，采用不同的量化间隔对抽样值进行的量化。非线性 压 缩均匀量化 编 码解码非线性 扩 张非均匀量化发端收端信道 (a)非均匀量化方框图（b)压缩特性xy101（c)扩张特性xy10113折线压缩特性0111/21/41/81/161/321/641/1324/86/82/81/83/85/87/8 为降低误差，将每段折线再分成十六等份（三）编码和解码（三）编码和解码 将抽样并量化的值变换成一组二进制码元的过程叫编码，将一组二进制码元还原成相应幅度量化值的过程叫解码。13折线编码的方法码元的组成：a1 a2 a3 a4 a5a6a7a8极性码段落码段内码极性码：表示信号的正负。段落码：表示信号处于13折线中的哪一段折线内。段内码：表示信号处于该段折线中16等份中的哪一份。（四）低通平滑（四）低通平滑 目的：过滤掉抽样频率。（一）时分多路复用（一）时分多路复用 多路复用多路复用：就是为了提高信道利用率，使多个信号沿同一信道传输而互相不干扰。1时分多路复用时分多路复用 时分多路复用就是各路信号在同一信道上占用不同的时间间隙进行通信。二、时分多路复用及二、时分多路复用及PCM30/32PCM30/32系统系统2 2时分多路复用系统的基本工作过程时分多路复用系统的基本工作过程（二）PCM30/32PCM30/32系统系统 时分多路复用的分割方式：时分多路复用的分割方式：是以时隙时隙来进行分割的，即通过时间分割来实现多路复用。PCM30/32PCM30/32系统的意思：系统的意思：是在一帧帧之中，也就是把 k1 旋转一周的时间，分为32个路时隙，其中有30个路时隙用来传送30路话音信号，一个路时隙用来传送帧同步码帧同步码，另一个路时隙用来传送信令码。1 1帧的结构帧的结构TS0 TS1 .TS15 TS16 TS17 TS31 偶帧TS0：传输帧同步码。奇帧TS0：传输帧失步警告码。TS1TS15：分别传输第1路至第15路话音信号。TS17TS31：分别传输第1路至第15路话音信号。TS16：用来传输信令码。在PCM30/32 系统中是以复帧为单位来研究的，每一个复帧包括16帧。F0 F15 1)在一个复帧的16个帧之中,F0帧的TS16时隙传送复帧同步码与复帧失步告警码。2）F0 F15帧的TS16时隙分别传送30个话路的信令码。3）为了保证收、发两端各路信令码在时间上严格同步，每个复帧需要送出一个复帧同步码，以保证复帧得到同步。2PCM30/32PCM30/32系统的总数码率系统的总数码率规定每一复帧的时间为2ms在PCM30/32 系统中，对话音抽样的频率 为8000Hz。总数码率：总数码率：800032 8=2048kbit/s=2.048Mbit/s重点重点第四节第四节 宽带接入网宽带接入网公公用用电电信信网网络络长途网长途网中继网中继网用户用户接入网接入网指长途端局以上部分。指长途端局与市局或市局之间的部分。指端局与用户之间的部分。核心网第四节第四节 宽带接入网宽带接入网接接入入网网有线接入网有线接入网无线接入网无线接入网铜线接入网铜线接入网高速数字用户线（高速数字用户线（HDSL)HDSL)非对称数字用户线（非对称数字用户线（ADSL)ADSL)甚高速数字用户线（甚高速数字用户线（VDSL)VDSL)光纤接入网光纤接入网光纤到路边光纤到路边（FTTC)光纤到大楼光纤到大楼（FTTB)光纤到办公室光纤到办公室（FTTO)光纤到用户光纤到用户（FTTH)光纤到居民区光纤到居民区（FTTZ)光纤到远端模块局光纤到远端模块局（FTTR)光纤同轴混合（光纤同轴混合（HFC)HFC)无线本地环路（无线本地环路（WLL)WLL)本地多路分配系统本地多路分配系统(LMDS)(LMDS)数字直播卫星接入数字直播卫星接入(DBS)(DBS)第四节第四节 宽带接入网宽带接入网一、铜线接入网一、铜线接入网 DSL（数字用户线）：（数字用户线）：是以双绞线铜缆即电话线为传输介质的点对点传输技术。XDSLHDSLADSLVDSL一、铜线接入网一、铜线接入网（一）高速数字用户线（一）高速数字用户线（HDSL)HDSL是XDSL技术中最成熟的一种，最早出现于20世纪80年代末，已经得到较为广泛的应用。HDSL的特点的特点：利用两对双绞线传输；支持N64Kb/s各种速率，最高可达E1(2M)速率；主要用于数字交换机的连接、高带宽视频会议、远程教学、蜂窝电话基站连接、专用网络建立等。一、铜线接入网一、铜线接入网（二）不对称数字用户线（二）不对称数字用户线（ADSL:Asymmetrical Digital Subscriber Line)ADSL 是XDSL系列中应用比较成熟的一种，是一种通过现有普通电话线为家庭、办公室提供宽带数据传输服务的技术。ADSL的技术特点的技术特点：1ADSL能够在现有的普通电话线上提供高达1.59.0Mb/s的高速下行速率，而上行速率为16kb/s1 Mb/s，传输距离达35km。重点重点用户通过ADSL接入宽带多媒体信息网和因特网，同时可以收看影视节目，举行一个视频会议，以很高的速率下载文件，还可以在这同一条电话线上使用电话而又不影响以上所说的其他活动。一、铜线接入网一、铜线接入网改进的ADSL具有速率自适应功能,保持始终接通。安装ADSL也极其方便快捷。ADSL可以与普通电话共存于一条电话线上互不影响ADSL的技术特点（续）的技术特点（续）：ADSL的应用的应用一、铜线接入网一、铜线接入网（三）甚高速数字用户线（三）甚高速数字用户线（HDSL)VDSL是在ADSL基础上发展起来的，它的传输速率之高是其他DSL技术所不能比拟的。VDSL的技术特点的技术特点：1VDSL下行速率的大小取决于传输线的长度，目前最大下行速率为5155 Mb/s，长度不超过300m，13 Mb/s以下的速率可传输距离为1.5km以上。一、铜线接入网一、铜线接入网VDSL的技术特点（续）的技术特点（续）：VDSL的上、下行速率是不对称的，上行速率一般可以选择为1.6 Mb/s、2.3 Mb/s、19.2 Mb/s或者等同于下行速率。VDSL能传输压缩的视频信号，由于该信号的实时性使它不适合采用在数据通信中普遍采用的连接或网络水平上的误差控制方案。VDSL系统能适用于不同数据速率的传输要求，并且能够自动识别新连接的用户和传输速率的变化。VDSL产品具有低廉的价格。一、铜线接入网一、铜线接入网VDSL的技术局限性的技术局限性：VDSL最大可传输距离未知。VDSL的服务环境尚不清楚。其它XDSL：SDSL(单线路数字用户线）RADSL（速率自适应数字用户线）二、光纤接入网二、光纤接入网 所谓光纤接入网（所谓光纤接入网（OAN），是指采用光纤传输技术的接入网，泛指本地交换机或远端模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。交换局ONU用户设备同轴电缆和双绞线图223 光纤接入网示意图 重点重点特点：特点：1.带宽高。2.网络的可升级性能好。3.经验丰富。4.双向传输。5.接入简单，费用少。二、光纤接入网二、光纤接入网重点重点二、光纤接入网二、光纤接入网FTTC FTTB FTTH FTTO FTTZ FTTR三、光纤同轴混合（三、光纤同轴混合（HFC）HFC是对CATV的一种改造。干线部分：光纤 配线网部分：同轴电缆网HFC双向双向通信单向单向通信三、光纤同轴混合（三、光纤同轴混合（HFC）三、光纤同轴混合（三、光纤同轴混合（HFC）HFC优点：优点：容量大、灵活性强、扩展性好、性价比高HFC缺点：缺点：首先，需要一个改造的过程。其次，将数字信号转换为模拟方式传输，其传 输质量受到影响，而且频带利用率较低。最后，一旦出了问题，影响面很大。重点重点四、无线接入技术四、无线接入技术 无线接入技术是指接入网的某一部分或全部使用无线传输媒质，向用户提供固定和移动接入服务的技术。（一）无线本地环路（WLL）（二）本地多路分配业务接入（LMDS）（三）数字直播卫星接入（DBS）（一）无线本地环路（一）无线本地环路（WLL）四、无线接入技术四、无线接入技术无线本地环路结构无线本地环路结构蜂窝和无线本地环路的集成 四、无线接入技术四、无线接入技术（一）无线本地环路（一）无线本地环路（WLL）四、无线接入技术四、无线接入技术特点：特点：部署灵活 建网速度快 适应环境能力强 网络配置简单四、无线接入技术四、无线接入技术（二）（二）本地多路分配业务接入（本地多路分配业务接入（LMDS）LMDS无线接入系统的典型应用无线接入系统的典型应用四、无线接入技术四、无线接入技术（二）（二）本地多路分配业务接入（本地多路分配业务接入（LMDS）缺点：缺点：存在同信道干扰 覆盖区范围有限 易造成信号衰落快速、有弹性优点：优点：四、无线接入技术四、无线接入技术（三）数字直播卫星接入（三）数字直播卫星接入（DBS）DBS利用位于地球同步轨道的通信卫星将高速广播数据送到用户的接收天线，所以它一般也称为高轨卫星通信高轨卫星通信。特点：特点：通信距离远 费用与距离无关 覆盖面积大且不受地理条件限制 频带宽 容量大第五节第五节 光纤通信光纤通信 光纤通信光纤通信是以是以光波光波作为作为信息载体，以信息载体，以光纤作为传输光纤作为传输媒介的一种通媒介的一种通信方式。信方式。一、一、光纤通信的特点与应用光纤通信的特点与应用（一）光纤通信的特点（一）光纤通信的特点1通信容量大通信容量大中继距离长中继距离长保密性能好保密性能好抗电磁干扰能力强抗电磁干扰能力强体积小、重量轻、便于施工和维护体积小、重量轻、便于施工和维护原材料来源丰富，潜在价格低廉原材料来源丰富，潜在价格低廉重点重点光纤通信基本知识光纤通信发展阶段v1966年高琨指出了用光纤进行信息传输的可能性和技术途径；v第一阶段（19661976年），从基础研究到商业应用的开发时期，实现了短波长（0.85 m）低速率（45或34Mb/s）多模光纤通信系统，无中继距离约10km；v第二阶段（19761986年），大发展时期，光纤从多模发展到单模，工作波长从短波长发展到长波长（1.31和1.55 m）,实现了1.31m、传输速率140565Mb/s的单模光纤传输系统（PDH），其无中继距离为50100km；v第三阶段（1986年），全面深入开展新技术研究，实现了1.55 m单模光纤通信系统（SDH），速率达2.510Gb/s,无中继距离为100150km；1996年后，研发波分复用光纤通信系统，每波长传输速率10或40G及光波网络。112 2.12.1光纤光缆的结构光纤光缆的结构一、光纤的结构 一次涂覆层 套层一次涂覆层 包层 纤芯 套层光纤的结构示意图 纤芯 包层 113 2.22.2光纤的导光原理光纤的导光原理二、射线理论114 2.22.2光纤的导光原理光纤的导光原理二、射线理论光纤的传光原理构成光纤的材料是石英纤维（SiO2）;光纤由内芯和包层组成，芯的折射率略大于包层，利用光在内芯的折射或在芯与包层界面上的全反射实现光的传播。折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤跳变式光纤和渐变式光纤n1n2n1SIFGIF116 2.42.4单模光纤和多模光纤单模光纤和多模光纤 多模光纤和单模光纤是由光纤中传输的模式数决定的，判断一根光纤是不是单模传输，除了光纤自身的结构参数外，还与光纤中传输的光波长有关。1.通信网 2.构成因特网的计算机局域网和广域网 3.有线电视网的干线和分配网，工业电视系统，自动控制系统的数据传输。4.综合业务光纤接入网一、一、光纤通信的特点与应用光纤通信的特点与应用（二）光纤通信的应用（二）光纤通信的应用重点重点二、二、光纤通信系统的组成光纤通信系统的组成光端机光端机电端机电端机中继器中继器光端机光端机电端机电端机光源光源光缆光缆光检测器光检测器光检测器光检测器光源光源光缆光缆（发）（发）（收）（收）二、二、光纤通信系统的组成光纤通信系统的组成（一）光发送机（一）光发送机光发送机的作用光发送机的作用将电端机送来的数字基带电信号变换为光信号，并耦合进光纤线路中进行传输。光发送机的主要指标光发送机的主要指标 平均发光功率:在正常条件下光发送机发送光源尾纤输出的平均光功率。平均发送光功率指标应是根据整个系统的经济性、稳定性、可维护性及光纤线路的长短等因素全面考虑，并不是越大越好。消光比:P(1)/P(0):消光比的定义为全“1”码平均发送光功率与全“0”码平均发送光功率之比。消光比直接影响光接收机的灵敏度。光谱特性:对于高速光纤通信系统，光源的光谱特性成为制约系统性能的至关重要的参数指标，它影响了系统的色散性能，重点重点3光发送机的要求光发送机的要求二、二、光纤通信系统的组成光纤通信系统的组成（一）光发送机（一）光发送机 有合适的输出光功率 一般在0.015 mW 稳定度要求在510%。有较好的消光比 调制特性要好 要求调制效率要高 调制频率要高 重点重点二、二、光纤通信系统的组成光纤通信系统的组成（二）光源（二）光源作用：作用：产生作为光载波的光信号，并作为信号 传输的载体携带信号在光纤传输线路中 传送。发射光波波长应位于光纤的三个低损耗窗口波段；体积小，与光纤之间有较高的耦合效率；可以进行光强度调制；可靠性高，工作寿命长，工作稳定性好；发射的光功率足够高，以便传输较远的距离；温度稳定性好。要求：要求：三个低损耗窗口三个低损耗窗口v光源光源：发光二极管（发光二极管（LED）：自发辐射，输出光功率小，谱宽，稳定，长寿命（107），价低，适用于小容量、短距离传输系统。激光二极管（激光二极管（LD）：受激辐射，输出光功率大，谱窄，波长稳定，长寿命（105至106），价高，适用于大容量、长距离传输系统。v光调制器光调制器：目前采用强度调制（由于光源频谱不纯，尚未实现相干光通信）；分内调制和外调制，对于数字调制，用光脉冲的有无代表数字信息（0和1）。二、二、光纤通信系统的组成光纤通信系统的组成（三）光接收机（三）光接收机光接收机的作用光接收机的作用 将经过光纤传输的微弱光信号转换成电信号，并放大、再生成原发射信号，输入到电接收端机。光接收机的主要指标光接收机的主要指标 光接收机的灵敏度光接收机的灵敏度 光接收机的动态范围光接收机的动态范围重点重点 光接收机的灵敏度是指在系统满足给定误码率指标的条件下，光接收机所需的最小平均接收光功率。接收机的动态范围是指在保证系统误码率指标的条件下，接收机的最大允许平均接收光功率Pmax与最小平均接收光功率Pmin之差。3光接收机的特性光接收机的特性（三）光接收机（三）光接收机二、二、光纤通信系统的组成光纤通信系统的组成 光接收机的噪声 光接收机的误码率 光接收机的抖动重点重点（四）光检测器（四）光检测器二、二、光纤通信系统的组成光纤通信系统的组成作用：作用：把光信号变为电信号把光信号变为电信号要求：要求：在系统的工作波长上要有足够高的响应度；有足够高的响应速度和足够的工作带宽；产生的附加噪声小；光电转换线性好，保真度高；工作稳定可靠，工作寿命长；体积小，使用简便。三、三、光纤通信的发展趋势光纤通信的发展趋势（一）复用技术（一）复用技术（TDM OTDM WDM）（二）相干光通信（二）相干光通信（三）超长波长光纤通信（三）超长波长光纤通信（四）光集成技术（四）光集成技术（五）光孤子通信（五）光孤子通信（六）实现超大容量通信的近期趋势（六）实现超大容量通信的近期趋势光放大技术光放大技术 色散补偿技术色散补偿技术 N11NNM耦 合 器（1）功能：组合组合来自不同光纤的光信号或 将光信号分离分离到不同的光纤中工作原理：分光纤型光纤型、微光学机械型、波导型。从性能和价格考虑，光纤型为最好。下面介绍光纤型耦合器的基本结光纤型耦合器的基本结构和工作原理构和工作原理。把两根或多根光纤排列，用熔拉双锥技术制作。在熔接区，光纤变细，相互靠近，发生了耦合。由于常规单模光纤中大约有20的光是靠包层传输的，光纤变细就有更多的能量分布于芯线外，加之光纤相互靠近，于是在耦合区就发生了不同程度的耦合。耦合区光纤通信基本知识光接收机v光检测器的功能：光信号的解调（O/E）v光检测器的类型：PIN光电二极管、雪崩光电二极管（APD）v光接收机的灵敏度取决于噪声特性（包括光检测器的噪声和电放大器的噪声）和误码率指标vAPD是有增益的光电二极管适用于灵敏度要求较高的场合，但需采用复杂的温度补偿电路，故成本高；在灵敏度要求不高的场合，宜采用PIN管。v光接收机中还有电的放大器、自动增益控制电路、均衡再生电路等。