高速公路通信系统设备选用

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,高速公路通信系统设备选用,根据高速公路通信系统的组成，分光纤数字传输系统、程控数字交换系统、紧急电话系统、数据图像传输系统、移动通信系统、其它辅助系统来学习典型通信系统设备选用和集成。,通过对某案例,京沪高速公路通信系统的学习，进一步掌握设备选用和集成方法。,按照高速公路通信系统设备选用和集成方法，完成了成乐路通信系统改建工程设计，注意按照工程施工规范的要求进行施工。,教学内容,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,光端机,所谓光端机是光纤通信系统中的光纤传输终端设,备。光端机包括光发送机和光接收机。框图如图,光发送机的主要作用,是将电端机送来的数字基带电信号变换为光信号，并藕合进光纤线路中进行传输。,光接收机的主要作用,是将光纤传输微弱的光信号变换为电信号，并对电信号进行放大、整形、再生输人到电接收端机。,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,光发射机,1,、数字光发射机,的,功能,:,电端机输出的数字基带,电,信号转换为,光,信号；,用耦合技术,注入,光纤线路；,用数字电信号对光源进行,调制。,2,、调制方式：直接调制和外调制。,受调制的光源特性参数有：功率、 幅度、频率和相位，,广泛应用的是直接光强,(,功率,),调制。,光通信设备介绍,4.3.1,典型通信系统设备选用和集成,(a) LED,数字调制原理；,(b) LD,的数字调制原理,当激光器的驱动电流大于阈值电流,Ith,时，输出光功率,P,和驱动电流,I,基本上是,线性关系。,输出,光功率,和,输入电流,成正比，输出光信号反映输入电信号。,光通信设备介绍,4.3.1,典型通信系统设备选用和集成,3,、光发射机基本组成,数字光发射机的方框图如图所示，主要有,光源,和,电路,两部分。,光源,是实现电,/,光转换的关键器件，在很大程度上决定着光发射机的性能。,电路,的设计应以,光源,为依据，使,输出光信号,准确反映,输入电信号。,光通信设备介绍,4.3.1,典型通信系统设备选用和集成,输入接口,线路编码,调制电路,光源,控制电路,电信号输入,光信号输出,图 数字光发射机方框图,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,1,）光源,对通信用光源的要求如下,：,发射的光波长应和光纤低损耗“窗口”一致，即中心波长应在,0.85,m,、,1.31,m,和,1.55,m,附近。光谱单色性要好， 即谱线宽度要窄， 以减小光纤色散对带宽的限制。,电,/,光转换效率,要高，即要求在足够低的驱动电流下， 有足够大而稳定的输出光功率，且线性良好。发射光束的,方向性要好,，以利于提高光源与光纤之间的,耦合效率,。 ,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,允许的,调制速率要高或响应速度要快， 以满足系统的大传输容量的要求。 ,器件应能在常温下以连续波方式工作， 要求温度 稳定性好， 可靠性高，寿命长。,此外，要求器件体积小，重量轻，安装使用方,便，价格便宜。,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,2,） 调制电路和控制电路,直接光强调制的数字光发射机主要电路有：,调制电路、控制电路和线路编码电路,。,3,）线路编码电路,电端机输出的数字信号是适合电缆传输的双极性码，而光源不能发射负脉冲， 要变换为适合于光纤传输的,单极性码。,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,光接收机,1,、光接收机基本组成,直接强度调制、直接检测方式的数字光接收机方框图示于图。 主要包括：,光检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、 时钟提取电路、取样判决器以及自动增益控制,(AGC),电路。,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,1,） 光检测器,光检测器是光接收机实现光,/,电转换的关键器件，其性能特别是响应度和噪声直接影响光接收机的灵敏度。 对光检测器的要求如下： ,波长响应要和光纤低损耗窗口,(0.85,m,、,1.31m,和,1.55,m,),兼容；,响应度要高， 在一定的接收光功率下， 能产生最大的光电流；,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,噪声要尽可能低， 能接收极微弱的光信号；,性能稳定， 可靠性高， 寿命长， 功耗体积小。, 目前， 适合于光纤通信系统应用的光检测器有,PIN,光电二极管和雪崩光电二极管,(APD),。,光通信设备介绍,4.3.1,典型通信系统设备选用和集成,2,）放大器,前置放大器应是低噪声放大器，它的噪声对光接收机的灵敏度影响很大。,前放的噪声取决于放大器的类型，目前有三种类型的前放可供选择。,主放大器,一般是多级放大器，它的作用是：,提供足够的增益 ；,并通过它实现自动增益控制,(AGC),，使输入光信号在一定范围内变化时， 输出电信号保持恒定。,主放大器和,AGC,决定着光接收机的动态范围。 ,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,3,）均衡和再生,均衡的目的：,对经光纤传输、光,/,电转换和放大后已产生畸变,(,失真,),的电信号进行补偿；,使输出信号的波形适合于判决，以消除码间干扰，减小误码率。 ,再生电路包括：,判决电路和时钟提取电路,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,2,、 光电集成接收机,图中除光检测器以外的所有元件都是标准的电子器件， 很容易用标准的集成电路,(IC),技术将它们集成在同一芯片上。,不论是硅,(,Si,),还是砷化镓,(,GaAs)IC,技术都能够使集成电路的工作带宽超过,2 GHz,，甚至达到,10 GHz,。 ,为了适合高传输速率的需求，人们一直在努力开发单片光接收机，即用“光电集成电路,(OEIC),技术”在同一芯片上集成包括光检测器在内的全部元件。,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,无源光器件,在光纤通信的传输系统中，在传输线路中还需要,各种辅助器件以实现光纤与光纤之间或光纤与光端机,之间的连接、耦合、合分路、线路倒换以及保护等多,种功能。,主要的无源器件有光纤连接器、光缆连接器、光纤,耦合器、光开关、光复用器,(,合波器和分波器,),、光分路,器、光隔离器、光衰耗器、光滤波器等等,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,（,1,）光纤连接器,光纤连接器又叫光纤活动连接器。这是用于连接,两根光纤或光缆形成连续光通路的可以可拆卸重复使,用的光,“,无源器件,”,，被广泛应用在光纤传输线路、光,纤配线架和光纤测试仪器、仪表中，也是目前使用数,量最多的光无源器件。,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,光纤连接器特性的参数主要是,：插入损耗、回波损耗、重复性和互换性等。,插入损耗：,即连接损耗，是指光纤中的光信号通过光纤连接器，其输出光功率与输入光功率的比的分贝数 。,回波损耗,：指在光纤连接处，后向反射光功率与输入光功率的比的分贝数。回波损耗越大越好,重复性和互换性 ：,重复性是指光纤连接器多次插拨后插入损耗的变化，用分贝,(dB),表示。互换性是指连接器各部件互换时插入损耗的变化，也用分贝,(dB),表示。,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,（,2,）耦合器件,光耦合器是一种用于传送和分配光信号的无源器,件。通常，光耦合器在光纤局域网、光纤有线电视,网、干涉型光纤传感器和某些测量仪表中有广泛的应,用。,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,耦合器特性的主要参数是：,插入损耗、功率耦合系数、,分光比和隔离度。,插入损耗：,是指某一输出端口的光功率与全部输入光功,率的比的分贝数 。,隔离度：,是指光耦合器的某一光路对其他光路中的光信,号的隔离能力。,分光比：,为耦合器各输出端口输出功率与总输出功率的,比值，,.,功率耦合系数：,为耦合器输出功率与输入光功率之比,.,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,光波分复用器（,WDM,）,是对光波波长进行分离与合成,的光无源器件。,复用器,用在光纤通信系统的发送端，其作用是将不同频,率的光信号组合起来，送入一根光纤。,解复用器,用在接收端，其作用是将光纤送来的多路信号,按频率一一分开。,光通信设备介绍,1,典型通信系统设备选用和集成,（,3,）光衰减器,能够使传输线路中的光信号产生定量衰减的器件称,为光衰减器。,（,4,）光开关,光开关是使传输通路中的光路控制器件，起着控制光信号通、断或转换光路的作用。,一、光纤数字传输系统,采用,OptiX2500+(Metro3000),设备与,OptiX155/622H(Metro1000),设备联合组网，形成,1,个,2.5G,环和一个,155M,环，共同组成高速公路通信系统的基础承载网，实现交换机、接入网、宽带、数据业务的全数字化传输。此承载网由目前通信主流,MSTP,光网络设备组成，满足了通信系统后期扩容的需求。,1,典型通信系统设备选用和集成,二、程控数字交换系统,1.,数字程控交换机,2.,综合接入平台,三、紧急电话系统,根据,2005,年,10,月,27,日交通部对,公路工程技术标准,(JTGB01,2003),的局部修订，即将,“,公路两侧应设置紧急报警设施,”,的条款内容，改为,“,公路两侧应合理设置紧急报警设施,”,。本节不再介绍紧急电话系统的构建，改为在后续章节中详细介绍高速公路应急通信系统的构建。,1,典型通信系统设备选用和集成,四、数据图像传输系统,数据通信平台作为,TCP/IP,网络技术的模拟平台，由出口路由器、汇聚层,L3,交换机、接入层,L2,交换机组成，可以以光传输网络平台为承载网进行联合运行。目前可将宽带网作为模拟业务搭载在数据通信平台上，今后可通过对设备硬件及软件的扩展升级对,VoIP,、视频会议等业务进行模拟，还可以通过升级支持,IPv6,等先进技术。,视讯系统平台采用华为,ViewPoint8000,系列视讯系统，包括,GK,和软、硬终端设备建设视讯系统平台。,宽带网络平台分为三个层面：接入层、汇聚层和骨干层。,1,典型通信系统设备选用和集成,五、移动通信系统,该系统亦涵盖于高速公路应急通信系统中。,六、其它辅助系统,1.,电源、电池,2.,配线架,1,典型通信系统设备选用和集成,京沪高速公路全路铺设,20,芯光缆，采用同步光纤数字传输系统（,SDHSTM-1,）、光纤接入网系统会同程控数字交换系统形成一套综合业务通信系统。,通信系统为收费、监控提供的传输功能简述如下：,（,1,）监控数据传输,（,2,）监控图象传输,（,3,）收费数据传输,（,4,）收费图象传输,2,案例介绍,京沪高速公路通信系统,一、光纤数字传输系统,1.,干线网,2.,基层用户接入网,通信系统地址布设图、通信系统构成图,二、数字程控交换机系统（,SPC,）,1.,系统改造方案,2.,同步系统,3.,指令电话系统（,CTS,）,程控交换机网络结构图、乐山管理处程控数字交换机中继图、眉山通信分中心程控数字交换机中继图,3,成乐路通信系统改建工程设计,4.3.3,成乐路通信系统改建工程设计,三、紧急救援呼叫系统,四、数据图像传输通路,1.,监控数据、图像传输通路,监控数据传输通路图,2.,收费数据、图像传输通路,收费数据传输通路图、信道分配图,五、室外光缆,光缆配置图,3,成乐路通信系统改建工程设计,六、楼内电缆敷设,七、通信电源和接地,有人站通信电源系统图、有人站通信站配电房布局图、无人站通信电源系统图,八、工程施工规范,1.,电缆敷设的相关工程规范,2.,架内及架间电缆的布放及绑扎,布放工艺规范,绑扎工艺规范,4.3.3,成乐路通信系统改建工程设计,3.,配线架上电缆的布放、绑扎及卡线,布放工艺规范,绑扎工艺规范,接线工艺规范,4.,电源线布放、绑扎及连接,布放工艺规范,绑扎工艺规范,连接工艺规范,5.,地线的布放、绑扎及连接,绑扎工艺规范,连接规则及工艺规范,通过成乐高速公路通信系统改建，思考自愈网是如何构成的及其工作原理是什么？,根据高速公路通信系统的组成，分光纤数字传输系统、程控数字交换系统、紧急电话系统、数据图像传输系统、移动通信系统、其它辅助系统来学习典型通信系统设备选用和集成。,通过对某案例,京沪高速公路通信系统的学习，进一步掌握设备选用和集成方法。,按照高速公路通信系统设备选用和集成方法，完成了成乐路通信系统改建工程设计，注意按照工程施工规范的要求进行施工。,提问与思考,小结,