1、第第2章章 有线传输技术有线传输技术5683 72 .5 光纤和光缆光纤和光缆2 .6 光端机光端机2.7 光放大器光放大器2 .8 光波分复用技术光波分复用技术返回上一页2. 1传输介质传输介质传输介质是连接通信设备，并为通信设备之间提供信息传输的物理通道，传输介质是连接通信设备，并为通信设备之间提供信息传输的物理通道，是信息传输的实际载体。从本质上讲，有线通信与无线通信中的信号传是信息传输的实际载体。从本质上讲，有线通信与无线通信中的信号传输，都是电磁波在不同介质中的传播过程，在这一过程中对电磁波频谱输，都是电磁波在不同介质中的传播过程，在这一过程中对电磁波频谱的使用从根本上决定了通信过程
2、的信息传输能力。理论上，任何频率的的使用从根本上决定了通信过程的信息传输能力。理论上，任何频率的信号都可以用作通信，但实际上，我们仍然是根据业务要求、传播特性信号都可以用作通信，但实际上，我们仍然是根据业务要求、传播特性等因索来有选择地使用电磁波的频段。本章将介绍双绞线、同轴电缆、等因索来有选择地使用电磁波的频段。本章将介绍双绞线、同轴电缆、光纤、光缆等常见的有线传输技术。光纤、光缆等常见的有线传输技术。2.1.1传输介质的分类传输介质的分类很多介质都可以作为通信中使用的传输介质，但这些介质本身有着不同很多介质都可以作为通信中使用的传输介质，但这些介质本身有着不同的属性，适用于不同的环境条件。
3、同时通信业务本身也会对传输介质的的属性，适用于不同的环境条件。同时通信业务本身也会对传输介质的使用提出不同的要求。使用提出不同的要求。下一页返回2. 1传输介质传输介质因此，在实际环境中存在着多种多样的传输介质，以下是因此，在实际环境中存在着多种多样的传输介质，以下是3类常见的传类常见的传输介质。输介质。(1)有线电缆有线电缆:通信中常见的有线电缆包括非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和通信中常见的有线电缆包括非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和同轴电缆等。有线电缆的优点是成本低、安装简单同轴电缆等。有线电缆的优点是成本低、安装简单;缺点是频谱有限，而缺点是频谱有限，而且安装之后不便移动。电缆是有线通信中且安装之
4、后不便移动。电缆是有线通信中(例如接入网络中例如接入网络中)最常见的传最常见的传输介质。另外一方面，使用无线介质的显著优点是建网快捷且移动性、输介质。另外一方面，使用无线介质的显著优点是建网快捷且移动性、支持好，其缺点是频谱宽度还要低于电缆。此外，使用无线介质的成本支持好，其缺点是频谱宽度还要低于电缆。此外，使用无线介质的成本有时要远高于使用有线介质。有时要远高于使用有线介质。 (2)无线介质无线介质:无线介质在使用中可以划分为可见光、微波、紫外、红外无线介质在使用中可以划分为可见光、微波、紫外、红外等频段。等频段。上一页 下一页返回2. 1传输介质传输介质虽然存在部分不授权就可以使用的频段，
5、如虽然存在部分不授权就可以使用的频段，如340433 MHz,2.4GHz等，等，但大多数无线频段是需要经过授权甚至是购买之后才可以使用的。例如，但大多数无线频段是需要经过授权甚至是购买之后才可以使用的。例如，在目前的第三代移动通信网络建设中，很多网络运营商花费了数百亿元在目前的第三代移动通信网络建设中，很多网络运营商花费了数百亿元来购买运营牌照，即是购买相应频段的使用权，而最终这些成本都是要来购买运营牌照，即是购买相应频段的使用权，而最终这些成本都是要由用户来承担的。由用户来承担的。 (3)光纤光纤:光纤也是一种有线介质，它可以提供高达太赫兹级别的带宽，光纤也是一种有线介质，它可以提供高达太
6、赫兹级别的带宽，而且误码率非常低，但缺点是安装复杂，需要专业的人员和专业的设备。而且误码率非常低，但缺点是安装复杂，需要专业的人员和专业的设备。目前，光纤主要应用于骨干网络中。目前，光纤主要应用于骨干网络中。表表2. 1给出了不同通信技术对电磁波频谱的使用，以及不同电磁波频谱给出了不同通信技术对电磁波频谱的使用，以及不同电磁波频谱所对应的传输介质和典型应用。所对应的传输介质和典型应用。上一页 下一页返回2. 1传输介质传输介质 2. 1. 2传输介质与传输技术的设计传输介质与传输技术的设计传输介质只有被相应的传输技术所使用，才能够体现为可供上层业务所传输介质只有被相应的传输技术所使用，才能够体
7、现为可供上层业务所使用的信道，由于传输介质是与传输技术紧密结合的，因此，设计传输使用的信道，由于传输介质是与传输技术紧密结合的，因此，设计传输技术就必须考虑并充分利用传输介质本身固有的特点，传输介质的各种技术就必须考虑并充分利用传输介质本身固有的特点，传输介质的各种特征对设计传输技术会有不同的影响，以下分别说明。特征对设计传输技术会有不同的影响，以下分别说明。 (1)带宽带宽:也就是可供使用的频谱宽度。高带宽的传输介质可以承载较高也就是可供使用的频谱宽度。高带宽的传输介质可以承载较高的比特率，例如光纤。如果传输介质的带宽会受到其他因素的影响而改的比特率，例如光纤。如果传输介质的带宽会受到其他因
8、素的影响而改变，那么还必须针对这些情况，设计不同的传输技术。变，那么还必须针对这些情况，设计不同的传输技术。 (2)误码率误码率:高误码率的传输环境下，肯定会要求使用更为复杂、更为有高误码率的传输环境下，肯定会要求使用更为复杂、更为有效的检纠错技术。效的检纠错技术。上一页 下一页返回2. 1传输介质传输介质 (3)信号的传输距离信号的传输距离:不同的传输介质对信号传输具有不同的衰减，当有不同的传输介质对信号传输具有不同的衰减，当有用信号的强度衰减至一定水平之下时，就必须以某种形式进行信号的再用信号的强度衰减至一定水平之下时，就必须以某种形式进行信号的再生与放大，以保证接收端的正常工作。光纤通信
9、中的光中继器、微波通生与放大，以保证接收端的正常工作。光纤通信中的光中继器、微波通信中的中继站，都是为了完成这一目的而设立的。信中的中继站，都是为了完成这一目的而设立的。(4)安全安全:不同的传输介质有不同的安全等级，通信中的加密和认证都是不同的传输介质有不同的安全等级，通信中的加密和认证都是必不可少的，但不同复杂度的加密与认证技术在传输代价、时间代价等必不可少的，但不同复杂度的加密与认证技术在传输代价、时间代价等方面有很大差异，因此必须为各种传输介质选用最为合适的安全保证技方面有很大差异，因此必须为各种传输介质选用最为合适的安全保证技术。术。需要说明的是，以上几方面的影响不是独立存在的，它们
10、经常互相作用。需要说明的是，以上几方面的影响不是独立存在的，它们经常互相作用。例如，更可靠的检纠错技术会占用更多的比特位，因此也就会减少可供例如，更可靠的检纠错技术会占用更多的比特位，因此也就会减少可供有用信号使用的带宽。因此，在设计传输技术时必须综合考虑各种因索有用信号使用的带宽。因此，在设计传输技术时必须综合考虑各种因索的影响，实用的传输技术常常是考虑各种因索影响的折中体现。的影响，实用的传输技术常常是考虑各种因索影响的折中体现。上一页返回2. 2双绞线概述双绞线概述2. 2. 1双绞线的结构双绞线的结构双绞线是由一对带有绝缘层的铜线，以螺旋的方式缠绕在一起所构成的。双绞线是由一对带有绝缘
11、层的铜线，以螺旋的方式缠绕在一起所构成的。通常的双绞线电缆是由一对或多对这样的双绞线对所组成的，如通常的双绞线电缆是由一对或多对这样的双绞线对所组成的，如图图2. 1所示。绝缘材料使两根线中的金属导体不会因为互碰而导致电路短路。所示。绝缘材料使两根线中的金属导体不会因为互碰而导致电路短路。双绞线通常用于传输平衡信号，也就是说，在两条导线上同时传输信号，双绞线通常用于传输平衡信号，也就是说，在两条导线上同时传输信号，它们分别携带的信号的相位相差它们分别携带的信号的相位相差1800。外界的电磁干扰给两条导线带来。外界的电磁干扰给两条导线带来的影响将相互抵消，从而使信号不至于迅速衰减。螺旋状的结构也
12、有助的影响将相互抵消，从而使信号不至于迅速衰减。螺旋状的结构也有助于抵消电流流经导线过程中有可能增大的电容。而如果是两根平行的导于抵消电流流经导线过程中有可能增大的电容。而如果是两根平行的导线就会形成一副天线，不存在这种抵消效应。多对双绞线通常被捆扎起线就会形成一副天线，不存在这种抵消效应。多对双绞线通常被捆扎起来，并外敷保护层。这样，成捆的电缆就可以被掩埋起来。来，并外敷保护层。这样，成捆的电缆就可以被掩埋起来。下一页返回2. 2双绞线概述双绞线概述与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，
13、但价格较为低廉。很长一段时间以来，双绞线一方面均受到一定限制，但价格较为低廉。很长一段时间以来，双绞线一直被广泛用于电话通信以及局域网建设中，是综合布线工程中最常用的直被广泛用于电话通信以及局域网建设中，是综合布线工程中最常用的一种传输介质。一种传输介质。虽然双绞线主要是用来传输模拟声虽然双绞线主要是用来传输模拟声b信息的，但同样适用于数字信号的信息的，但同样适用于数字信号的传输，特传输，特!1适用于较短距离的信息传输。但是在传输期间，信号的衰减适用于较短距离的信息传输。但是在传输期间，信号的衰减比较大，并且产生波形畸变。采用双绞线的局域网的带宽取决于所用导比较大，并且产生波形畸变。采用双绞线
14、的局域网的带宽取决于所用导线的质量及传输技术。线的质量及传输技术。2. 2. 2双绞线的特征双绞线的特征对于各种类型双绞线，区分和评价的特征主要包括对于各种类型双绞线，区分和评价的特征主要包括:导线直径、含铜量、导线直径、含铜量、导线单位长度绕数、屏蔽措施等。导线单位长度绕数、屏蔽措施等。上一页 下一页返回2. 2双绞线概述双绞线概述这些因索的综合作用决定了双绞线的传输速率和传输距离。这些因索的综合作用决定了双绞线的传输速率和传输距离。 (1)导线直径导线直径:即铜导线的直径，一般直径越大，传输能力越强。即铜导线的直径，一般直径越大，传输能力越强。 (2)含铜量含铜量:直观的表现就是导线的柔软
15、程度，越柔软的导线含铜量越高，直观的表现就是导线的柔软程度，越柔软的导线含铜量越高，传输能力越强。传输能力越强。(3)导线单位长度绕数导线单位长度绕数:表示了导线螺旋缠绕的紧密程度，单位长度内的表示了导线螺旋缠绕的紧密程度，单位长度内的绕数越多，对干扰的抵消作用就越强。绕数越多，对干扰的抵消作用就越强。(4)屏蔽措施屏蔽措施:屏蔽措施越好，抗干扰的能力就越强。根据双绞线是否带屏蔽措施越好，抗干扰的能力就越强。根据双绞线是否带有金属封条的屏蔽层可以把双绞线分为非屏蔽双绞线有金属封条的屏蔽层可以把双绞线分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞和屏蔽双绞线线(STP)，如，如图图2. 2所示。所示。上一
16、页 下一页返回2. 2双绞线概述双绞线概述理论上，屏蔽双绞线的传输性能更好，但在实际的使用中，屏蔽双绞线理论上，屏蔽双绞线的传输性能更好，但在实际的使用中，屏蔽双绞线对于工程安装的要求较高，而且如果金属屏蔽层的接地不好，有些条件对于工程安装的要求较高，而且如果金属屏蔽层的接地不好，有些条件下其性能甚至还不如非屏蔽双绞线。因此，被广泛使用的实际上是非屏下其性能甚至还不如非屏蔽双绞线。因此，被广泛使用的实际上是非屏蔽双绞线。蔽双绞线。2. 2. 3双绞线的分类双绞线的分类双绞线传输模拟信号的带宽可以达到双绞线传输模拟信号的带宽可以达到250 kHz，而传输数字信号的数据，而传输数字信号的数据速率随
17、距离的变化而不同。美国电子工业协会速率随距离的变化而不同。美国电子工业协会/美国电信工业协会美国电信工业协会(EIA/TIA)为双绞线电缆定义了不同的规格型号，根据双绞线所支持的传为双绞线电缆定义了不同的规格型号，根据双绞线所支持的传输速率，主要可以分为以下几类。输速率，主要可以分为以下几类。(1)一类线一类线:由两对双绞线组成的非屏蔽双绞线。其频谱范围窄，主要用由两对双绞线组成的非屏蔽双绞线。其频谱范围窄，主要用于传输语音，而较少用于数据传输，最高只能支持于传输语音，而较少用于数据传输，最高只能支持20 kb/s的数据速率。的数据速率。上一页 下一页返回2. 2双绞线概述双绞线概述(2)二类
18、线二类线:由四对双绞线组成的非屏蔽双绞线，主要用于语音传输和最由四对双绞线组成的非屏蔽双绞线，主要用于语音传输和最高可达高可达4 Mb/s的数据传输。的数据传输。 (3)三类线三类线:由四对双绞线组成的非屏蔽双绞线，主要用于语音传输和最由四对双绞线组成的非屏蔽双绞线，主要用于语音传输和最高可达高可达10 Mb/的数据传输。的数据传输。10 base-T的以太网，即是采用三类线。的以太网，即是采用三类线。(4)四类线四类线:由四对双绞线组成的非屏蔽双绞线，用于语音传输和最高可由四对双绞线组成的非屏蔽双绞线，用于语音传输和最高可达达16 Mb/s的数据传输。的数据传输。(5)五类线五类线:由四对双
19、绞线组成的非屏蔽双绞线。该类电缆增加了绕线密由四对双绞线组成的非屏蔽双绞线。该类电缆增加了绕线密度，用于语音传输和高于度，用于语音传输和高于100 Mb/s的数据传输。它主要用于百兆以太网，的数据传输。它主要用于百兆以太网，如用在如用在100 base-T的以太网中。的以太网中。上一页 下一页返回2. 2双绞线概述双绞线概述(6)超五类线超五类线:由四对双绞线组成的非屏蔽双绞线。与五类线相比，超五由四对双绞线组成的非屏蔽双绞线。与五类线相比，超五类线所使用的铜导线质量更高、单位长度绕数也更多，因而衰减更小、类线所使用的铜导线质量更高、单位长度绕数也更多，因而衰减更小、信号串扰更小，具有更小的时
20、延误差，在使用四对双绞线同时用于传输信号串扰更小，具有更小的时延误差，在使用四对双绞线同时用于传输的情况下，可以用于的情况下，可以用于1 000 base-T的千兆以太网。的千兆以太网。 (7)六类线、七类线六类线、七类线:作为传输能力更强的双绞线，它们的标准还处于进作为传输能力更强的双绞线，它们的标准还处于进一步的发展之中。一步的发展之中。以最常见的三类线和五类线为例，它们之所以具有不同的传输能力，差以最常见的三类线和五类线为例，它们之所以具有不同的传输能力，差别主要在于导线单位长度绕数和屏蔽材料。与三类线相比，五类线的单别主要在于导线单位长度绕数和屏蔽材料。与三类线相比，五类线的单位长度绕
21、数更多，同时也采用了更好的屏蔽材料。位长度绕数更多，同时也采用了更好的屏蔽材料。上一页 下一页返回2. 2双绞线概述双绞线概述2. 2. 4双绞线的特点双绞线的特点双绞线具有以下的优点双绞线具有以下的优点:(1)低成本，易于安装。相对于各种同轴电缆，双绞线是比较容易制作的，低成本，易于安装。相对于各种同轴电缆，双绞线是比较容易制作的，它的材料成本与安装成本也都比较低，这使得双绞线得到了广泛的应用。它的材料成本与安装成本也都比较低，这使得双绞线得到了广泛的应用。(2)应用广泛。目前在世界范围内已经安装了大量的双绞线，绝大多数以应用广泛。目前在世界范围内已经安装了大量的双绞线，绝大多数以太网线和用
22、户电话线都是双绞线，这对于接入网的建设产生了巨大的影太网线和用户电话线都是双绞线，这对于接入网的建设产生了巨大的影响，因为短时间内全部替换这些双绞线的可能性几乎是不存在的。响，因为短时间内全部替换这些双绞线的可能性几乎是不存在的。同时双绞线还具有很多的缺点同时双绞线还具有很多的缺点:(1 )带宽有限。由于材料与本身结构的特点，双绞线的频带宽度是有限带宽有限。由于材料与本身结构的特点，双绞线的频带宽度是有限的。例如，在千兆以太网中就不得不使用四对导线同时进行传输，此时的。例如，在千兆以太网中就不得不使用四对导线同时进行传输，此时单对导线已无法满足要求。单对导线已无法满足要求。上一页 下一页返回2
23、. 2双绞线概述双绞线概述(2)信号传输距离短。双绞线的传输距离只能达到信号传输距离短。双绞线的传输距离只能达到1 000 m左右，这对于左右，这对于很多应用场合的布线存在着比较大的限制，而且传输距离的增长往往伴很多应用场合的布线存在着比较大的限制，而且传输距离的增长往往伴随着传输性能的下降。随着传输性能的下降。 (3)抗干扰能力不强。双绞线对于外部干扰很敏感，特抗干扰能力不强。双绞线对于外部干扰很敏感，特!1是外来的电磁是外来的电磁干扰，而且湿气、腐蚀以及相邻的其他电缆等这些环境因索都会对双绞干扰，而且湿气、腐蚀以及相邻的其他电缆等这些环境因索都会对双绞线产生干扰。在实际的布线中双绞线一般不
24、应与电源线平行布置，否则线产生干扰。在实际的布线中双绞线一般不应与电源线平行布置，否则就会引人干扰就会引人干扰;而且对于需要埋人建筑物的双绞线，还应套人其他防腐防而且对于需要埋人建筑物的双绞线，还应套人其他防腐防潮的管材中，以消除湿气的影响。潮的管材中，以消除湿气的影响。2. 2. 5双绞线的应用双绞线的应用(1) ISDN。窄带。窄带ISDN中的基本速率接口中的基本速率接口(YRI)和基群速率接口和基群速率接口(PRI)常使常使用双绞线作为传输介质。用双绞线作为传输介质。上一页 下一页返回2. 2双绞线概述双绞线概述BRI:提供提供2B+D (2 X 64 kb/s+16 kb/s)共共12
25、2 kb/s的接入速率的接入速率;PRI:提供提供3013+D (30 X 64 kb/s+16 kb/s)共约共约2 Mb/s的接入速率。的接入速率。ISDN用于接入网时常采用用于接入网时常采用YRI接口，此时就可以直接利用原先的电话线接口，此时就可以直接利用原先的电话线路作为接入线路。路作为接入线路。(2) xDSL。基于数字用户线路。基于数字用户线路(DSL)技术存在着多种接入网的解决方案，技术存在着多种接入网的解决方案，如如ADSL,SDSL , VDSL等，它们共同的特点是通过使用调制和编码技术等，它们共同的特点是通过使用调制和编码技术在双绞线上实现了数字传输，达到了较高的接入速率。
26、但这些在双绞线上实现了数字传输，达到了较高的接入速率。但这些DSL技术技术又在通信距离、是否对称传输、最高速率、使用双绞线对数等很多方面又在通信距离、是否对称传输、最高速率、使用双绞线对数等很多方面存在着不同。根据本地网络状况、带宽需求、用户使用习惯等不同，它存在着不同。根据本地网络状况、带宽需求、用户使用习惯等不同，它们有着不同的应用场合。们有着不同的应用场合。上一页 下一页返回2. 2双绞线概述双绞线概述目前在我国，非对称数字用户线路目前在我国，非对称数字用户线路(ADSL)技术被大规模地用于接入网络技术被大规模地用于接入网络建设中。在我国的电话网络中，特别是公共电话网络用户线路的布线中建
27、设中。在我国的电话网络中，特别是公共电话网络用户线路的布线中还存在着大量的平行线，在电话通信中使用平行线代替双绞线的影响不还存在着大量的平行线，在电话通信中使用平行线代替双绞线的影响不大，但当利用这样的接入线路作大，但当利用这样的接入线路作ADSL接入时，就会产生较大的影响。接入时，就会产生较大的影响。ADSL下行的最大速率可以达到下行的最大速率可以达到8 Mb/s，而采用平行线替代双绞线一般，而采用平行线替代双绞线一般只能达到数百千比特每秒的下行速率。只能达到数百千比特每秒的下行速率。(3)以太网。目前十兆以太网。目前十兆/百兆百兆/千兆以太网的主要传输介质都是双绞线，其千兆以太网的主要传输
28、介质都是双绞线，其中，十兆或百兆以太网使用了中，十兆或百兆以太网使用了2对双绞线，千兆以太网使用了生对双绞对双绞线，千兆以太网使用了生对双绞线，一般的以太网线都包含生对双绞线。部分以太网线也采用平行线或线，一般的以太网线都包含生对双绞线。部分以太网线也采用平行线或同轴电缆作为传输介质。同轴电缆作为传输介质。上一页返回2. 3同轴电缆的概述同轴电缆的概述2.3.1同轴电缆的概述同轴电缆的概述同轴电缆由中心的铜质或铝质的导体、中间的绝缘塑料层、金属屏蔽层同轴电缆由中心的铜质或铝质的导体、中间的绝缘塑料层、金属屏蔽层以及主要起保护作用的外套层组成，如以及主要起保护作用的外套层组成，如图图2. 3所示
29、。其中，同轴电缆的所示。其中，同轴电缆的铜导体要比双绞线中的铜导体更粗，而接地的金属屏蔽层则可以有效地铜导体要比双绞线中的铜导体更粗，而接地的金属屏蔽层则可以有效地提高抗干扰性能。因此，同轴电缆具有比双绞线更高的传输带宽。提高抗干扰性能。因此，同轴电缆具有比双绞线更高的传输带宽。 同轴电缆中的屏蔽层可以是铜质网状的，也可以是铝质薄膜状的，它的同轴电缆中的屏蔽层可以是铜质网状的，也可以是铝质薄膜状的，它的另外一个作用是防止寻找食物的啮齿类动物破坏裸线。绝缘塑料层和外另外一个作用是防止寻找食物的啮齿类动物破坏裸线。绝缘塑料层和外套层均可以有不同的形状、结构和强度，这一般取决于电缆使用时的安套层均可
30、以有不同的形状、结构和强度，这一般取决于电缆使用时的安装条件和使用环境等因素。例如，应用于室外环境的架空电缆由于会工装条件和使用环境等因素。例如，应用于室外环境的架空电缆由于会工作于强风以及雨雪等恶劣环境，因此需要强度较高的外套层。作于强风以及雨雪等恶劣环境，因此需要强度较高的外套层。下一页返回2. 3同轴电缆的概述同轴电缆的概述同轴电缆的传输特性优于双绞线，这主要是缘于同轴电缆使用更粗的铜同轴电缆的传输特性优于双绞线，这主要是缘于同轴电缆使用更粗的铜导体和更好的屏蔽层。更粗的铜导体可以提供更宽的频谱，一般可达数导体和更好的屏蔽层。更粗的铜导体可以提供更宽的频谱，一般可达数百兆赫兹。另外信号传
31、输时的衰减更小，也可以提供更长的传输距离。百兆赫兹。另外信号传输时的衰减更小，也可以提供更长的传输距离。普通的非屏蔽双绞线是没有接地屏蔽的，因此同轴电缆的误码率大大优普通的非屏蔽双绞线是没有接地屏蔽的，因此同轴电缆的误码率大大优于双绞线，可以达到于双绞线，可以达到10-的水平。同轴电缆的这种结构，使它具有高带的水平。同轴电缆的这种结构，使它具有高带宽和极好的噪声抑制特性。实际应用中，同轴电缆的可用带宽取决于电宽和极好的噪声抑制特性。实际应用中，同轴电缆的可用带宽取决于电缆长度。缆长度。1 km的电缆最高可以达到的电缆最高可以达到12 Gb/s的数据传输速率。也可以的数据传输速率。也可以使用更长
32、的电缆，但是传输速率就要降低或需要使用信号放大器。使用更长的电缆，但是传输速率就要降低或需要使用信号放大器。常见的同轴电缆有两种常见的同轴电缆有两种:一种是一种是5 0 阻抗的同轴电缆，用于数字传输，阻抗的同轴电缆，用于数字传输，由于多用于基带传输，也叫基带同轴电缆由于多用于基带传输，也叫基带同轴电缆;另一种是另一种是7 5 阻抗的同轴电阻抗的同轴电缆，用于模拟传输，也被称为宽带同轴电缆。缆，用于模拟传输，也被称为宽带同轴电缆。上一页 下一页返回2. 3同轴电缆的概述同轴电缆的概述宽带同轴电缆在使用中其带宽可以被划分成几个范围。通常每一个频率宽带同轴电缆在使用中其带宽可以被划分成几个范围。通常
33、每一个频率范围都携带着各自的编码信息，这样就可以在一根电缆上同时复用地传范围都携带着各自的编码信息，这样就可以在一根电缆上同时复用地传输多个数据流。同轴电缆的常见规格如输多个数据流。同轴电缆的常见规格如表表2. 2所示。所示。2.3.2同轴电缆的特点同轴电缆的特点(1)可用频带宽。同轴电缆可供传输的频谱宽度最高可达吉赫兹，比双绞可用频带宽。同轴电缆可供传输的频谱宽度最高可达吉赫兹，比双绞线更适于提供视频或是宽带接入业务，也可以采用调制和复用技术来支线更适于提供视频或是宽带接入业务，也可以采用调制和复用技术来支持多信道传输。持多信道传输。 (2)抗干扰能力强。误码率低，但这会受到屏蔽层接地质量的
34、影响。抗干扰能力强。误码率低，但这会受到屏蔽层接地质量的影响。上一页 下一页返回2. 3同轴电缆的概述同轴电缆的概述(3)性能价格比高。虽然同轴电缆的成本要高于双绞线，但是它也有着明性能价格比高。虽然同轴电缆的成本要高于双绞线，但是它也有着明显优于双绞线的传输性能，而且绝对成本并不很高，因此其性能价格比显优于双绞线的传输性能，而且绝对成本并不很高，因此其性能价格比还是比较理想的。还是比较理想的。 (4)安装较复杂。同轴电缆和双绞线一样，线缆都是制作好的，我们使安装较复杂。同轴电缆和双绞线一样，线缆都是制作好的，我们使用时需要的是截取相应的长度并与相应的连接件相连。在这一环节中，用时需要的是截取
35、相应的长度并与相应的连接件相连。在这一环节中，由于同轴电缆的铜导体较粗，因此一般需要通过焊接与连接件相连。其由于同轴电缆的铜导体较粗，因此一般需要通过焊接与连接件相连。其安装比双绞线更为复杂。安装比双绞线更为复杂。2.3.3同轴电缆的应用同轴电缆的应用同轴电缆以其良好的性能在很多方面得到了应用。同轴电缆以其良好的性能在很多方面得到了应用。上一页 下一页返回2. 3同轴电缆的概述同轴电缆的概述(1)局域网。目前仍有相当数量的以太网采用同轴电缆作为传输介质，当局域网。目前仍有相当数量的以太网采用同轴电缆作为传输介质，当用于用于10 Mb/、以太网时，传输距离可以达到、以太网时，传输距离可以达到1
36、000 m。很多生产年份较。很多生产年份较旱的网卡均同时提供连接同轴电缆和双绞线的两种接口。旱的网卡均同时提供连接同轴电缆和双绞线的两种接口。(2)局间中继线路。同轴电缆也被广泛地用于电话通信网中局端设备之间局间中继线路。同轴电缆也被广泛地用于电话通信网中局端设备之间的连接，特别是作为的连接，特别是作为PCM EI链路的传输介质。链路的传输介质。(3)有线电视有线电视(CATV)系统的信号线。直接与用户电视机相连的电视电缆系统的信号线。直接与用户电视机相连的电视电缆多是采用同轴电缆。这一电缆一般既可以用于模拟传输，也可以用于数多是采用同轴电缆。这一电缆一般既可以用于模拟传输，也可以用于数字传输
37、。在传输电视信号时一般是利用调制和频分复用技术将声音和视字传输。在传输电视信号时一般是利用调制和频分复用技术将声音和视频信号在不同的信道上分别传送。频信号在不同的信道上分别传送。上一页 下一页返回2. 3同轴电缆的概述同轴电缆的概述(2)射频信号线。同轴电缆也经常在通信设备中被用作射频信号线，例如射频信号线。同轴电缆也经常在通信设备中被用作射频信号线，例如基站设备中功率放大器与天线之间的连接线。相对于用作基带信号传输基站设备中功率放大器与天线之间的连接线。相对于用作基带信号传输的同轴电缆的同轴电缆(如以太网线如以太网线)，用于射频信号传输的同轴电缆对于屏蔽层接，用于射频信号传输的同轴电缆对于屏
38、蔽层接地的要求更为严格。地的要求更为严格。上一页返回2. 4光纤通信系统概述光纤通信系统概述从本节开始，系统介绍光纤通信技术方面的基本概念、原理及系统。主从本节开始，系统介绍光纤通信技术方面的基本概念、原理及系统。主要包括光纤通信的基本模型及其特点、光纤的传输特性、常用的光器件、要包括光纤通信的基本模型及其特点、光纤的传输特性、常用的光器件、光放大器、光纤通信系统、光放大器、光纤通信系统、WDM,SDH传输网络等。通过学习相关章节传输网络等。通过学习相关章节的内容，读者对光纤通信的发展和现状、基本原理、特性、组成以及今的内容，读者对光纤通信的发展和现状、基本原理、特性、组成以及今后的发展方向有
39、一个较为全面的认识。后的发展方向有一个较为全面的认识。2. 4. 1光波的波段划分光波的波段划分光波是电磁波，其波长在微米级，频率为光波是电磁波，其波长在微米级，频率为10121016G Hz数量级。光波数量级。光波范围包括红外线、可见光、紫外线，其波长范围为范围包括红外线、可见光、紫外线，其波长范围为3006 X 10 -3m。可见光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的连续光波组成，其中可见光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的连续光波组成，其中红光的波长最长，紫光的波长最短。波长再短就是红光的波长最长，紫光的波长最短。波长再短就是X射线、射线、射线了。射线了。下一页返回2. 4光纤通信
40、系统概述光纤通信系统概述光纤通信的波谱在光纤通信的波谱在1.67X10143.75X1014 Hz范围内，即波长在范围内，即波长在0. 8 1. 8 m范围内，属于红外波段，将范围内，属于红外波段，将0. 8 0. 9 m称为短波长，称为短波长，1. 01. 8 m称为长波长，称为长波长，2. 0 m以上称为超长波长，其在电磁波波谱中的位置如以上称为超长波长，其在电磁波波谱中的位置如图图2.4所示。目前光纤通信使用的波长选择在两个波段的低损耗点，即短所示。目前光纤通信使用的波长选择在两个波段的低损耗点，即短波长波段的波长波段的0. 85 pm，长波长波段的，长波长波段的1. 31 m和和1.
41、55m，这是目前所，这是目前所采用的采用的3个通信窗口。个通信窗口。2. 4. 2光纤通信的发展和现状光纤通信的发展和现状早期的光通信，如用烽火台的狼烟传递简短的消息，如早期的光通信，如用烽火台的狼烟传递简短的消息，如图图2.5所示，贝尔所示，贝尔的光电话利用光来传递语音信号，如的光电话利用光来传递语音信号，如图图2. 6所示。它们只能传送简单的所示。它们只能传送简单的信息，且距离短、可靠性低，究其原因是没有低损耗的传输介质和高质信息，且距离短、可靠性低，究其原因是没有低损耗的传输介质和高质量的通信光源。量的通信光源。上一页 下一页返回2. 4光纤通信系统概述光纤通信系统概述1966年英籍华人
42、高馄博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有年英籍华人高馄博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，作为通信媒质。从此，开创了光纤通信包层材料的石英玻璃光学纤维，作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。领域的研究工作。1977年美国在芝加哥相距年美国在芝加哥相距7 000米的两电话局之间，米的两电话局之间，首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。使用首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。使用0. 85微米波段的多模微米波段的多模光纤的通信系统为第一代光纤通信系统。光纤的通信系统为第一代光纤通信系统。1981年又实现了两电话局间使年又实现了两电话局间
43、使用用1. 3微米多模光纤的通信系统，为第二代光纤通信系统。微米多模光纤的通信系统，为第二代光纤通信系统。1982年实现年实现了使用了使用1. 3微米单模光纤的通信系统，即第三代光纤通信系统。微米单模光纤的通信系统，即第三代光纤通信系统。20世纪世纪80年代中后期又实现了年代中后期又实现了1. 55微米单模光纤通信系统，即第四代光纤通信微米单模光纤通信系统，即第四代光纤通信系统。用光波分复用提高速率、用光波放大增长传输距离的系统，为第系统。用光波分复用提高速率、用光波放大增长传输距离的系统，为第五代光纤通信系统。新系统中，相干光纤通信系统，已达现场实验水平，五代光纤通信系统。新系统中，相干光纤
44、通信系统，已达现场实验水平，已经得到应用。已经得到应用。图图2. 7中左边为高馄先生。中左边为高馄先生。上一页 下一页返回2. 4光纤通信系统概述光纤通信系统概述 光纤通信是以光波为载体，以光纤为传输介质的一种通信方式。光纤通光纤通信是以光波为载体，以光纤为传输介质的一种通信方式。光纤通信系统首先要在发射端将需传送的电话、电报、图像和数据等信号进行信系统首先要在发射端将需传送的电话、电报、图像和数据等信号进行电光转换，即将电信号变成光信号，再经光纤传输到接收端，接收端将电光转换，即将电信号变成光信号，再经光纤传输到接收端，接收端将接收到的光信号转变成电信号，最后还原成消息。由于光纤通信具有传接
45、收到的光信号转变成电信号，最后还原成消息。由于光纤通信具有传输频带宽、通信容量大、损耗低、不受电磁干扰等一系列优点，光纤通输频带宽、通信容量大、损耗低、不受电磁干扰等一系列优点，光纤通信技术近年来发展速度之快、应用范围之广是通信史上罕见的信技术近年来发展速度之快、应用范围之广是通信史上罕见的Al一以说一以说光纤通信技术是世界新技术革命的重要标志，是末来信息社会中各种信光纤通信技术是世界新技术革命的重要标志，是末来信息社会中各种信息网的主要传输工具。光纤通信以其独特的优越性，已经成为现代通信息网的主要传输工具。光纤通信以其独特的优越性，已经成为现代通信发展的主流方向之一，现在世界上大部分的通信业
46、务都是采用光纤通信发展的主流方向之一，现在世界上大部分的通信业务都是采用光纤通信方式传送的。光纤通信所能实现的功能旱已大大超过基于铜缆传输的系方式传送的。光纤通信所能实现的功能旱已大大超过基于铜缆传输的系统。统。上一页 下一页返回2. 4光纤通信系统概述光纤通信系统概述光纤通信与尚存的铜线应用以及正在快速增长的无线通信系统共同组成光纤通信与尚存的铜线应用以及正在快速增长的无线通信系统共同组成了信息传输基础架构。可以这样说，没有光纤通信，就没有因特网的规了信息传输基础架构。可以这样说，没有光纤通信，就没有因特网的规模化发展，现代信息社会的发展更不可能这样快速。模化发展，现代信息社会的发展更不可能
47、这样快速。 信息论认为，波长越短，载波频率越高，通信容量就越大。现在，各种信息论认为，波长越短，载波频率越高，通信容量就越大。现在，各种通信方式所用的电磁波频谱的分布情况为通信方式所用的电磁波频谱的分布情况为:无线电通信使用的电磁波频率无线电通信使用的电磁波频率范围是范围是3 kHz-300 MHz，微波通信使用的电磁波频率范围是，微波通信使用的电磁波频率范围是3300 GHz，光纤通信使用的电磁波频率范围是光纤通信使用的电磁波频率范围是150 000 THz。因此，仅就所用的电。因此，仅就所用的电磁波频率而言，光纤的通信容量是最大的。磁波频率而言，光纤的通信容量是最大的。光纤通信的发展可以粗
48、略地分为以下光纤通信的发展可以粗略地分为以下3个阶段。个阶段。第一阶段第一阶段(1966-1976年年)，这是从基础研究到商业应用的开发时期，这是从基础研究到商业应用的开发时期:上一页 下一页返回2. 4光纤通信系统概述光纤通信系统概述1960年，美国人梅曼年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激光器发明了第一台红宝石激光器;1970年，实现室温下连续运行的年，实现室温下连续运行的GaAs半导体激光器和光纤损耗降低至半导体激光器和光纤损耗降低至20 dB/ km,促进了光纤通信系统的大力发展。促进了光纤通信系统的大力发展。第二阶段第二阶段(1976-1986年年)，这是以提高传输速率
49、和增加传输距离为主要，这是以提高传输速率和增加传输距离为主要研究目标和大力推广应用的大发展时期研究目标和大力推广应用的大发展时期:1978年，第一代光通信系统投入使用，年，第一代光通信系统投入使用，0.8m波段，速率达波段，速率达100 Mb/s，中继距离为中继距离为10 km;1987年，第三代单模光纤系统商用化，年，第三代单模光纤系统商用化，1. 3 m波段，速率达波段，速率达1. 7 Gb/s，中继距离为中继距离为50 km;1985年，实验室实现第四代光通信系统，年，实验室实现第四代光通信系统，1. 55 m波段，速率达波段，速率达2. 4 Gb/s，中继距离为，中继距离为100 km
50、。上一页 下一页返回2. 4光纤通信系统概述光纤通信系统概述第三阶段第三阶段(1986-1996年年)，这是以超大容量超长距离为目标、全面深人，这是以超大容量超长距离为目标、全面深人开展新技术研究的时期开展新技术研究的时期:1990年，第五代光纤通信系统以频分复用倍增速率和使用光放大器增加年，第五代光纤通信系统以频分复用倍增速率和使用光放大器增加中继距离为标志，实现在中继距离为标志，实现在2. 5 Gb/s上传输上传输4 500 km和和10 Gb/s传输传输1 500 km。当前光纤已成为信息宽带传输的主要媒质，光纤通信系统已成为国家信当前光纤已成为信息宽带传输的主要媒质，光纤通信系统已成为
