光纤通信基础

光纤通信基础

光纤通信是以光波为信号载体，以光导玻璃纤维为传输媒质的一种通信方式，在现代通信网中起着举足轻重的作用。

光纤与以往的铜导线相比，具有损耗低、频带宽、无电磁感应等传输特点，因此，人们希望将光纤作为灵活性强且经济的优质传输介质，广泛地应用于数字传输方式和图像通信方式中。这两种通信方式在今后电话业务的发展中是不可缺少的。

光纤和以往的铜导线相比有本质的区别，因此，在传输理论、制造技术、连接方法、测试方法等方面，基本上都不能采用铜质电缆的理论和方法。

光纤通信具有一系列优异的特性，因此，光纤通信技术在80年代初投入商用以来发展速度之快，应用面之广是通信史上罕见的。可以说这种新兴技术，是世界新技术革命的重要标志，又是未来信息社会中各种信息网的主要传输工具。

第一节 现代通信网络

一、 通信系统的基本组成

通信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。通信系统可以概括为一个统一的模型，如图 1-1 所示。这一模型包括有：信源、变换器、信道、噪声源、反变换器和信宿6个部分。模型中各部分的功能如下：

(1)信源：是指发出信息的信息源，或者说是信息的发出者。 (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道上传

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输的信号。

(3)信道：信道是信号传输媒介的总称。 (4)反变换器：反变换器是变换器的逆变换。 (5)信宿：是指信息传送的终点，也就是信息接收者。

(6)噪声源：噪声源并不是一个人为实现的实体，但在实际通信系统中又是客观存在的。

以上所述的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另外一个通信系统完成相反方向的信息传递工作。而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，使它们能协同工作，即形成通信网。

信源变换器信道反变换器信宿噪声源

图 1-1 通信系统基本构成模型

二、 通信系统的一般结构

实际通信系统的一般结构如图 1-2。图中的话机、移动台等是用户终端设备。它的作用是将话音信号转换成电信号，或者进行反变换。交换设备的作用除了实现局内用户间的信号交换，还能同其它局的用户实现连接或转接。多路复用设备的作用是实现多路信号的汇接(复用)，可采用频分、时分、码分多址形式的复用，用以提高信道的传输容量。传输终端设备(如地球站、微波设备、终端增音设备等)的主要作用是将待传输的信号转换成适合信道传输的信号，或进行反变换等。电缆、光缆、微波、卫星是不同形式的传输媒质或信号载体。当通信系统采用电缆作传输媒质时，此时传输终端设备为电缆传输终端设备，相应的通信系统为电缆通信系统。若采用光缆作传输媒

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质时，此时的传输终端设备就为光端机，相应的通信系统就称为光纤通信系统，或称为光缆传输系统。若采用微波作载体，用微波中继站作信号转接，此时传输终端设备就是微波端站，相应的通信系统就称为微波通信系统。若仍采用微波作载体，用卫星作中继站，此时传输终端设备是卫星地面站(地球站)，相应的通信系统就称为卫星通信系统。

图 1-2 实际通信系统的一般结构

由此可见，无论是电缆通信系统、光纤 (缆)通信系统，还是微波通信系统、卫星通信系统，它们的基本结构形式都很类似。不同通信系统之间的差异仅在于电信号载体、传输媒质和传输终端设备不同。

三、 通信网的构成和分类

通信网是由一定数量的节点(Node)和连接节点的传输链路(Link)组成，以实现两个或多个规定点之间信息传输的通信体系。

1.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终端设

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备、传输系统、交换系统三大部分组成。如 图1-3所示。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、路由方案、编号方案、资费制度与质量标准等，这些均属于软件。

图1-3 通信网构成示意图

2.通信网的分类

按电信业务的种类分为：电话网、数据通信网、图像通 信网、有线电视网等。

按服务区域范围分为：本地电信网、长途电信网、移动通信网、国际电信网等。

按传输媒介种类分为：架空明线网、电缆通信网、光缆通信网、卫星通信网、用户光纤网、等。

按交换方式分为：电路交换网、分组交换网等。

按结构形式分为：网状网、星形网、环形网、栅格网、总线网等。 按信息信号形式分为：模拟通信网、数字通信网、数字/模拟混合网等。 按信息传递方式分为：同步转移模式(STM)的综合业务数字网(ISDN)和异步转移模式(ATM) 的宽带综合业务数字网(B-ISDN)等。

四、 通信网的基本拓扑结构

通信网的基本拓扑结构，有的称物理结构，基本可分为三类：星形、总线形和环形。如图 1-4 所示。

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1.星型网 其形状似星因此而得名，也可以看作是中心向四周辐射，又称辐射形。中心局(站)到四周各局(站)都有直达路由，电路利用率高，但周围各局(站)之间没有直达路，必须经过中心站转接，若中心站故障，有可能引起整个网通信中断。同时业务量大时，无法迅速疏导。

2.总线形网 各局(站)都挂在中心局发出的总线上，这种结构的网便于管理适于广播式的分配业务，中心局之外的各站间通信比较困难。

3.环形网 中心局与各站串成环形，这种网的传输线路最短，生存能力强，但在各局业务量大时，需要的线路传输带宽(或传输速率)比星形网高得多。

总线形和环形网在计算机通信中应用较多，在这种网中一般传输速率较高。它要求各节点和总线终端节点有较强的信息识别和处理能力。

除了图1－4的基本拓扑结构外，还有链形拓扑和栅格拓扑等，如图1－5所示。在不同的应用条件下将选择合适的拓扑结构，并在上述拓扑结构的基础上组合、演变成新的拓扑结构。

（b）总线型中心局

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