光纤通信基础(2)

图1-4通信网的基本拓扑结构

图1-5通信网的其它拓扑结构

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五、 现代通信网的构成及发展

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(ｌｉｎｋ)，交换部分为网络的节点(ｎｏｄｅ)。随着通信技术的发展与用户需求日益多样化，现代通信网正处在变革与发展之中，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3层。

第一层：通信基础网 第二层：业务网 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。

1.通信基础网又可称为传送网。为简化描述，我们可将通信基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。

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3层：

第一层：传输媒介：目前主要有电缆、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交叉连接设备(ＤＸＣ)，其主要任务是实现基础网传输电路的电路调度、故障切换和

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分离业务。

２.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。

３.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。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

现代通信网的未来发展趋势可概括为“六化”，即通信技术数字化、通信业务综合化、网络互通融合化、通信网络宽带化、网络管理智能化和通信服务个人化。

六、 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，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，这种传输方式叫做有线传输。

常用的传输媒质目前主要有：

1.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行信息传播的一种无线通信手段。最初的微波通信系统都是模拟制式的，它与当时的同轴电缆载波传输系统同为通信网长途传输干线的重要传输手段，例如我国城市间的电视节目传输主要依靠的就是微波传输。微波通信的频率范围为 300MHz～1000GHz。微波按直线传播，若要进行远程通信，则需要在高山、铁塔或高层建筑物顶上安装微波转发设备进行中继通信。微波中继通信是一种重要的传输手段，它具有通信频 带宽、抗干扰性强、通信灵活性较大、设备体积小、经济可靠等优点。其传输距离可达几千公里主要用于长途通信、移动通信系统基站(BS)与移动交换中心(MSC)之间的信号传

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输及特殊地形的传播。

2.卫星 卫星通信是在微波中继通信的基础上发展起来的。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通信。卫星通信具有传输距离远、覆盖面积大、通信容量大、用途广、通信质量好、抗破坏能力强等优点。一颗通信卫星总通信容量可实现上万路双向电话和十几路彩色电视的传输。高轨道通信卫星是运行在赤道上空约 36000km 的同步卫星。位于印度洋、大西洋、太平洋上空的三颗同步卫星，基本可覆盖全球。低轨道通信卫星是运行在 500～1500km 上空的非同步卫星，一般采用多颗小型卫星组成一个星型网。若能做到在世界上任何地方的上空都能看到其中一颗卫星，则通过星际通信可覆盖全球。低轨道通信卫星主要用于移动通信和全球定位系统。

3.电缆 通信电缆主要包括双绞线电缆(对称电缆)同轴电缆等。对绞电缆(TwistedPairCable)是传统的话音通信媒质，使用最为广泛，是当前电信接入网的主体。在全球范围内，对绞电缆接入比例高达 94%，其通信业务正在向非话音业务方向发展。利用高速 Modem 上网，其速率可达 56kb/s，利用一线通 ISDN 方式上网，速率进一步上升到 128kb/s，而利用更新的 ADSL 方式，其下行速率为1.5—8Mb/s，作为新一代家庭网络应用方式，利用电话双绞线的 HomePAN 速率也可达 1—10Mb/s。因此，目前利用对绞电缆已形成了种类繁杂的各种宽带接入新方式，并且日趋普遍。公共电话网(PSTN)中实现话音通信的主要传输媒质就是通信电缆，电话通信线路广泛采用的是全塑通信电缆。

4.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 850nm、1310nm 和 1550nm 的三个传输窗口。光纤具有传输容量大、传输损耗低、

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抗电磁干扰能力强、易于敷设和资源丰富等众多优点，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传输的场合。

第二节 光纤通信的特点

光纤通信与电通信方式的主要差异有两点：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光波的光导纤维。半导体激光器的发光面积很小，它输出稳定而且方向性极好的激光，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。它是由直径大约只有0.1mm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，这是因为和其它通信手段相比，具有无以伦比的优越性而决定的。

1. 传输频带宽、通信容量大

理论讲，载波频率越高通信容量越大，因目前使用的光波频率比微波频率高103~104倍，所以通信容量约可增加103~104倍。一根仅有头发丝粗细的光纤可以同时传输 1000 亿个话路。虽然目前远远未达到如此高的传输容量，但用一根光纤同时传输24万个话路的试验已经取得成功，它比传统的明线、同轴电缆、微波等要高出几十乃至上千倍以上。

2. 传输损耗低

目前实用的光纤均为sio2(石英)系光纤，要减小光纤损耗，主要是靠提高玻璃纤维的纯度来达到，由于目前制成的sio2玻璃介质的纯净度极高，所以光纤的损耗极低。在光波长λ=1.55μm附近，衰减有最低点，可低至0.2dB/km，已接近理论极限值。

3. 不受电磁干扰

光纤由电绝缘的石英材料制成，绝缘性能好，不受各种电磁场的干扰和

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