通信网络基础知识
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Transponder（光转发器）
Transponder除了具有光电变换功能外，还集成了很多的信号处理功能，如：MUX/DEMUX、CDR、功 能控制、性能量采集及监控等功能。常见的Transponder有：200/300pin，XENPAK，以及X2
所谓的非对称模块主要是指发射和接收的速率不一样，比如发射1.25G，接收155M。
（1）IP城域网建设的总体框架
IP用户
管支 理撑
IP业务层面 IP层面
TDM 业务层面
其它类 业务层面 （ATM）
网 络 互
层层
传输层面（骨干、边缘、接入）
联 层
面面
面
物理层面（局、所、管线）
(1) 物理层面：包括局、所的建设、光缆管 道的铺设；
(2) 传输层面：传输组网方式，包括骨干层、 边缘层的组网方式及用户接入方式；
通信网络基础知识
同轴电缆
同轴电缆：以硬铜线为芯，外包一层用密织的网状导体环绕的绝缘材料。网状 导体外又覆盖一层保护性材料。用于数字传输。 特性：（1）高带宽；
（2）极好的噪声抑制。 同轴电缆的带宽取决于电缆长度。 线缆中间还须要使用中继器.
应用：（1）有线电视； （2）某些局域网。
图1 同轴缆结构
一、光纤的结构及性能指标
光纤
1.光纤的结构
• 1)光纤的定义
光纤：即用玻璃制成光导纤维，是一种的细小、柔韧并 能传输光信号的介质。
2)光纤的结构
光纤典型的结构是多层同轴圆柱体. 自内向外为:纤芯、 包层和涂敷层。
3).光纤的工作原理
• (1).光的全反射
图4 许可角示意图
许可角：许可角是指特定的光纤能接受光信号作为其入射角信号的角度。 如图
光模块应用领域：
光模块广泛应用于光纤收发器、PDH光端机、协议转换器、视频光端机、以太网光纤交换机等领域。 其主要作用就是将通信设备传过来的电信号转换成光信号再通过光纤传输，最后通过光接收器将光信 号转换成电信号，光模块在其中起着一个中介过渡的作用。
光器件分类：
按结构，可分为：TO器件（TOSA，ROSA，BOSA）；DIP（或Butterfly）器件；表面贴装 （surface mount）器件。 TOSA器件：光发射器件； ROSA器件：光接收器件； BOSA器件：光收发一体器件。
单模光纤中光的传输如图9所示：
图9 单模光纤
2.多模光纤(MMF：Multi Mode Fibre)中光的传输如图10：
图 10多模光纤
光收发一体模块定义
光收发一体模块由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发
射• 和接收两部分。发射部分是：输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理
后驱动半导体激光器（LD）或发光二极管（LED）发射出相应速率的调制光 信号，其内部带有光功率自动控制电路，使输出的光信号功率保持稳定。接收 部分是：一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号。经前置 放大器后输出相应码率的电信号，输出的信号一般为PECL电平。同时在输入 光功率小于一定值后会输出一个告警信号。
单纤与双纤的区别：
单纤模块：接收和发送的数据在一根光纤上传输；双纤模块：接收和发送分别在两根光纤上传输。
单纤模块可以节省一半的光缆资源，即在一芯光纤上实现数据的收发，在光纤资源紧张的地方十
分适用；双纤模块需要占用两根光纤，一根用于发送（TX），一根用于接收（RX）。 单纤模块普遍的波长分别为1310nm和1550nm，配对使用，即一端为1310nm波长，另一端为
• CDMA2000技术提供了多种带宽范围的选 择来支持从与TIA／ EIA-95-B兼容的 9.6Kbps到大于2Mbps的数据业务（包括电 路和分组数据业务），允许运营商在很多 方面实现最大的灵活性。CDMA2000的信 令标准时IS-2000，信令既支持TIA／EIA95-B的信令和呼叫模式，也支持扩展的 CDMA2000上层结构支持的宽范围的先进 业务。该系统可以提供综合的业务，并伴 有一套完善的多业务同时运作的模式。新 一代CDMA2000技术提供了业内最高水平 的无线频谱利用率，可以在现有CDMA数字 无线网络上有效地翻番语音容量，并为用 户提供高速、永不断线的互联网连接。
(8) 支撑层面：信令、同步；
(9) 管理层面：各种网元的管理和用户管 理：
(10) 网络互联层面：和其他运营商之间 的网络互联互通。
知识回顾 Knowledge Review
2.光纤的性能指标
主要性能指标：衰减(传输损耗)、许可角、数值孔径、 色散、光纤模式。
图5 NA值高低的区别。
数值孔径NA：表示一根特定的光纤网线容纳光信号能力。 如图5
三、 光纤的分类
按照模数分：单模、多模； 按照折射率分布分：跳变式光纤 、渐变式光纤
1. 单模/多模（SMF：Single Mode Fibre）
网络拓扑
• 网络拓扑(Network Topology)结构是指用传 输介质互连各种设备的物理布局。指构成 网络的成员间特定的物理的即真实的、或 者逻辑的即虚拟的排列方式。如果两个网 络的连接结构相同我们就说它们的网络拓 扑相同，尽管它们各自内部的物理接线、 节点间距离可能会有不同。
1. 宽带IP城域网的 网络总体框架和结构层次
(3) IP传输层面：IP路由选择、基于传输的 技术选择等：
(4) IP业务层面：171、IP Phone、Web呼 叫中心等；
(5) IP用户： 拨号用户、专线用户及信息 源接入；
(6) TDM业务层面：DDN、PSTN等传统 业务网的建设；
(7) 其他类业务层面：如ATM、会议电视 网、多媒体呼叫中心等：
1550nm波长，既可以发送，也可以接收；而双纤模块都是统一波长，即发送和接收都是使用同一个 波长。（注：单纤双向与双纤双向的主要区别在于传输与接收波长是否一致，单线双向要求波长不一
致，双纤双向要求波长一致）。
15
单纤光接口常采用SC接口，双纤光接口常采用FC接口。
移动通信的三大制式
• 目前世界上存在的主要有三大制式。一是 欧洲和日本流行的WCDMA，二是美国流行 的CDMA2000，这两种制式分别由第二代 制式GSM和CDMA IS--95发展而来。三是 我国自主提出的一种新制式TD—SCDMA。
传输的传输。 使用有限电视电缆进行模拟信号传输的同轴电缆系统。
3宽带系统与基带系统的区别：覆盖的区域广。
3同轴电缆的主要特性
1)物理特性 2)传输特性 3)连接性 4)地域范围 5)抗干扰性 6)相对价格
双绞线
硬介质 传输介质
光纤 双绞线 同轴电缆
STP UTP
地面微波 软介质
卫星通信
T568A标准
T568B标准
以太网供电系统（POE）
• POE供电系统的组成 在PoE系统中，提供电源的设备被称为供电设备
PSE(Power Sourcing Equipment)，而使用电源的设备称为受电设备 PD(Powered Device)。PSE负责将电源注入以太网线，并实施功率的规划和管 理。可以采用两种类型的PSE：一种为“Endpoint PSE”，另一种为“Midspan PSE”。Endpoint PSE就是支持PoE的以太网交换机、路由器、集线器或 其它网络交换设备。mid-span PSE是用来将以太网供电功能添加到现有网络 的一种设备。它专门用于电源管理，并通常和交换机放在一起，和交换机一 样也有多路输入输出RJ-45端口，对应每路的两个RJ-45插孔，一个用短线连 接至不具有以太网供电功能的网络交换设备，作为数据输入口；而另一个连 接到支持802.3af供电的远端用电设备(PD)，作为数据/电源双用的RJ-45输出 口。mid-span设备通常通过未使用的4/5和7/8线对来承载供电，剩下的部分 预留给数据传输。电源在机箱内被注入网线而信号未作任何调整。PD则有多 种形式，如IP电话机、网络摄影机、无线桥接器、收银机、安全存取与监测 系统等。实际上，任何需要数据连接并能在13W或更低功率下工作的设备都可 无需AC电源或电池供电，仅从RJ-45插座就能够得到相应的电力。
• TD-SCDMA标准是中国电信技术研究院所 提出的。1999年6月29日，中国原邮电部电 信科学技术研究院（现大唐电信科技股份 有限公司）向ITU提出了该标准。该标准将 智能天线、同步CDMA和软件无线电 （SDR）等技术融于其中。作为具有中国 独立知识产权的新技术，将成为在中国地 区和WCDMA、CDMA2000同时采用的3G 标准。该方案的主要技术集中在大唐公司 手中，它的设计参照了TDD(时分双工)在不 成对的频带上的时域模式。
• Fiberpon目前提供100M到10全系列光收发模块，用户可根据自己的网络需求选
择所需要的。
• 目前常规通用的光模块主要包括：光发送器，光接收器，Transceiver（光收发
一体模块）以及Transponder（光转发器）。
• Transceiver（光收发一体模块）
Transceiver的主要功能是实现光电/电光变换，包括光功率控制、调制发送，信号探测、IV转换以及限幅 放大判决再生功能，此外还有些防伪信息查询、TX-disable等功能，常见的有：SIP9、SFF、SFP、 GBIC、XFP等。
(2)绝缘材料:主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯（PVC）和氟 塑料等，常用的绝缘介质是损耗小、工艺性能好的聚乙烯。
绝缘的形式可分为:实芯绝缘、半空气绝缘、空气绝缘三钟。 (3)屏蔽层:可分为密集形的和网状的。 (4)塑料外皮:聚乙烯、聚氯乙烯。
2).同轴电缆的性能指标
主要电气参数：⑴ 特性阻抗；
⑵ 衰减；
WCDMA采用的是直接序列扩频码分多址 （DS-CDMA）、频分双工（FDD）方式， 码片速率为3.84Mcps，载波带宽为5MHz基 于Release 99/Release 4版本，可在5MHz 的带宽内，提供最高384kbps的用户数据传 输速率。W-CDMA能够支持移动/手提设备 之间的语音、图象、数据以及视频通信， 速率可达2Mb/s（对于局域网而言）或者 384Kb/s（对于宽带网而言）。输入信号先 被数字化，然后在一个较宽的频谱范围内 以编码的扩频模式进行传输。
⑶ 传播速度；
⑷ 直流回路电阻。
主要物理参数：⑴ 中心导体直径； ⑵ 屏蔽层的内外径；
⑶ 外部隔离材料的材质⑷ 最小弯曲半径。
2.同轴电缆的分类
按传输的信号分类: 1)基带同轴电缆
屏蔽线是用铜做网状的,特征阻抗是50 Ω,用于数字传输。
2)宽带同轴电缆 屏蔽线是用 铝冲压的,特征阻抗是75 Ω,用于模拟信号或数字
1.同轴电缆的结构及性能指标
1)同轴电缆的结构 (1)内芯:内芯通常由一根实心导体构成，也可采用空铜管或双
金属线或镀铜铝棒，对不需供电的用户网采用铜包钢线，对于需 要供电的分配网或主干线建议采用铜包铝线，这样既能保证电缆 的传输性能，又可以满足供电及机械性能的要求，减轻了电缆的 重量，也降低了电缆的造价。
Transponder除了具有光电变换功能外，还集成了很多的信号处理功能，如：MUX/DEMUX、CDR、功 能控制、性能量采集及监控等功能。常见的Transponder有：200/300pin，XENPAK，以及X2
所谓的非对称模块主要是指发射和接收的速率不一样，比如发射1.25G，接收155M。
（1）IP城域网建设的总体框架
IP用户
管支 理撑
IP业务层面 IP层面
TDM 业务层面
其它类 业务层面 （ATM）
网 络 互
层层
传输层面（骨干、边缘、接入）
联 层
面面
面
物理层面（局、所、管线）
(1) 物理层面：包括局、所的建设、光缆管 道的铺设；
(2) 传输层面：传输组网方式，包括骨干层、 边缘层的组网方式及用户接入方式；
通信网络基础知识
同轴电缆
同轴电缆：以硬铜线为芯，外包一层用密织的网状导体环绕的绝缘材料。网状 导体外又覆盖一层保护性材料。用于数字传输。 特性：（1）高带宽；
（2）极好的噪声抑制。 同轴电缆的带宽取决于电缆长度。 线缆中间还须要使用中继器.
应用：（1）有线电视； （2）某些局域网。
图1 同轴缆结构
一、光纤的结构及性能指标
光纤
1.光纤的结构
• 1)光纤的定义
光纤：即用玻璃制成光导纤维，是一种的细小、柔韧并 能传输光信号的介质。
2)光纤的结构
光纤典型的结构是多层同轴圆柱体. 自内向外为:纤芯、 包层和涂敷层。
3).光纤的工作原理
• (1).光的全反射
图4 许可角示意图
许可角：许可角是指特定的光纤能接受光信号作为其入射角信号的角度。 如图
光模块应用领域：
光模块广泛应用于光纤收发器、PDH光端机、协议转换器、视频光端机、以太网光纤交换机等领域。 其主要作用就是将通信设备传过来的电信号转换成光信号再通过光纤传输，最后通过光接收器将光信 号转换成电信号，光模块在其中起着一个中介过渡的作用。
光器件分类：
按结构，可分为：TO器件（TOSA，ROSA，BOSA）；DIP（或Butterfly）器件；表面贴装 （surface mount）器件。 TOSA器件：光发射器件； ROSA器件：光接收器件； BOSA器件：光收发一体器件。
单模光纤中光的传输如图9所示：
图9 单模光纤
2.多模光纤(MMF：Multi Mode Fibre)中光的传输如图10：
图 10多模光纤
光收发一体模块定义
光收发一体模块由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发
射• 和接收两部分。发射部分是：输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理
后驱动半导体激光器（LD）或发光二极管（LED）发射出相应速率的调制光 信号，其内部带有光功率自动控制电路，使输出的光信号功率保持稳定。接收 部分是：一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号。经前置 放大器后输出相应码率的电信号，输出的信号一般为PECL电平。同时在输入 光功率小于一定值后会输出一个告警信号。
单纤与双纤的区别：
单纤模块：接收和发送的数据在一根光纤上传输；双纤模块：接收和发送分别在两根光纤上传输。
单纤模块可以节省一半的光缆资源，即在一芯光纤上实现数据的收发，在光纤资源紧张的地方十
分适用；双纤模块需要占用两根光纤，一根用于发送（TX），一根用于接收（RX）。 单纤模块普遍的波长分别为1310nm和1550nm，配对使用，即一端为1310nm波长，另一端为
• CDMA2000技术提供了多种带宽范围的选 择来支持从与TIA／ EIA-95-B兼容的 9.6Kbps到大于2Mbps的数据业务（包括电 路和分组数据业务），允许运营商在很多 方面实现最大的灵活性。CDMA2000的信 令标准时IS-2000，信令既支持TIA／EIA95-B的信令和呼叫模式，也支持扩展的 CDMA2000上层结构支持的宽范围的先进 业务。该系统可以提供综合的业务，并伴 有一套完善的多业务同时运作的模式。新 一代CDMA2000技术提供了业内最高水平 的无线频谱利用率，可以在现有CDMA数字 无线网络上有效地翻番语音容量，并为用 户提供高速、永不断线的互联网连接。
(8) 支撑层面：信令、同步；
(9) 管理层面：各种网元的管理和用户管 理：
(10) 网络互联层面：和其他运营商之间 的网络互联互通。
知识回顾 Knowledge Review
2.光纤的性能指标
主要性能指标：衰减(传输损耗)、许可角、数值孔径、 色散、光纤模式。
图5 NA值高低的区别。
数值孔径NA：表示一根特定的光纤网线容纳光信号能力。 如图5
三、 光纤的分类
按照模数分：单模、多模； 按照折射率分布分：跳变式光纤 、渐变式光纤
1. 单模/多模（SMF：Single Mode Fibre）
网络拓扑
• 网络拓扑(Network Topology)结构是指用传 输介质互连各种设备的物理布局。指构成 网络的成员间特定的物理的即真实的、或 者逻辑的即虚拟的排列方式。如果两个网 络的连接结构相同我们就说它们的网络拓 扑相同，尽管它们各自内部的物理接线、 节点间距离可能会有不同。
1. 宽带IP城域网的 网络总体框架和结构层次
(3) IP传输层面：IP路由选择、基于传输的 技术选择等：
(4) IP业务层面：171、IP Phone、Web呼 叫中心等；
(5) IP用户： 拨号用户、专线用户及信息 源接入；
(6) TDM业务层面：DDN、PSTN等传统 业务网的建设；
(7) 其他类业务层面：如ATM、会议电视 网、多媒体呼叫中心等：
1550nm波长，既可以发送，也可以接收；而双纤模块都是统一波长，即发送和接收都是使用同一个 波长。（注：单纤双向与双纤双向的主要区别在于传输与接收波长是否一致，单线双向要求波长不一
致，双纤双向要求波长一致）。
15
单纤光接口常采用SC接口，双纤光接口常采用FC接口。
移动通信的三大制式
• 目前世界上存在的主要有三大制式。一是 欧洲和日本流行的WCDMA，二是美国流行 的CDMA2000，这两种制式分别由第二代 制式GSM和CDMA IS--95发展而来。三是 我国自主提出的一种新制式TD—SCDMA。
传输的传输。 使用有限电视电缆进行模拟信号传输的同轴电缆系统。
3宽带系统与基带系统的区别：覆盖的区域广。
3同轴电缆的主要特性
1)物理特性 2)传输特性 3)连接性 4)地域范围 5)抗干扰性 6)相对价格
双绞线
硬介质 传输介质
光纤 双绞线 同轴电缆
STP UTP
地面微波 软介质
卫星通信
T568A标准
T568B标准
以太网供电系统（POE）
• POE供电系统的组成 在PoE系统中，提供电源的设备被称为供电设备
PSE(Power Sourcing Equipment)，而使用电源的设备称为受电设备 PD(Powered Device)。PSE负责将电源注入以太网线，并实施功率的规划和管 理。可以采用两种类型的PSE：一种为“Endpoint PSE”，另一种为“Midspan PSE”。Endpoint PSE就是支持PoE的以太网交换机、路由器、集线器或 其它网络交换设备。mid-span PSE是用来将以太网供电功能添加到现有网络 的一种设备。它专门用于电源管理，并通常和交换机放在一起，和交换机一 样也有多路输入输出RJ-45端口，对应每路的两个RJ-45插孔，一个用短线连 接至不具有以太网供电功能的网络交换设备，作为数据输入口；而另一个连 接到支持802.3af供电的远端用电设备(PD)，作为数据/电源双用的RJ-45输出 口。mid-span设备通常通过未使用的4/5和7/8线对来承载供电，剩下的部分 预留给数据传输。电源在机箱内被注入网线而信号未作任何调整。PD则有多 种形式，如IP电话机、网络摄影机、无线桥接器、收银机、安全存取与监测 系统等。实际上，任何需要数据连接并能在13W或更低功率下工作的设备都可 无需AC电源或电池供电，仅从RJ-45插座就能够得到相应的电力。
• TD-SCDMA标准是中国电信技术研究院所 提出的。1999年6月29日，中国原邮电部电 信科学技术研究院（现大唐电信科技股份 有限公司）向ITU提出了该标准。该标准将 智能天线、同步CDMA和软件无线电 （SDR）等技术融于其中。作为具有中国 独立知识产权的新技术，将成为在中国地 区和WCDMA、CDMA2000同时采用的3G 标准。该方案的主要技术集中在大唐公司 手中，它的设计参照了TDD(时分双工)在不 成对的频带上的时域模式。
• Fiberpon目前提供100M到10全系列光收发模块，用户可根据自己的网络需求选
择所需要的。
• 目前常规通用的光模块主要包括：光发送器，光接收器，Transceiver（光收发
一体模块）以及Transponder（光转发器）。
• Transceiver（光收发一体模块）
Transceiver的主要功能是实现光电/电光变换，包括光功率控制、调制发送，信号探测、IV转换以及限幅 放大判决再生功能，此外还有些防伪信息查询、TX-disable等功能，常见的有：SIP9、SFF、SFP、 GBIC、XFP等。
(2)绝缘材料:主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯（PVC）和氟 塑料等，常用的绝缘介质是损耗小、工艺性能好的聚乙烯。
绝缘的形式可分为:实芯绝缘、半空气绝缘、空气绝缘三钟。 (3)屏蔽层:可分为密集形的和网状的。 (4)塑料外皮:聚乙烯、聚氯乙烯。
2).同轴电缆的性能指标
主要电气参数：⑴ 特性阻抗；
⑵ 衰减；
WCDMA采用的是直接序列扩频码分多址 （DS-CDMA）、频分双工（FDD）方式， 码片速率为3.84Mcps，载波带宽为5MHz基 于Release 99/Release 4版本，可在5MHz 的带宽内，提供最高384kbps的用户数据传 输速率。W-CDMA能够支持移动/手提设备 之间的语音、图象、数据以及视频通信， 速率可达2Mb/s（对于局域网而言）或者 384Kb/s（对于宽带网而言）。输入信号先 被数字化，然后在一个较宽的频谱范围内 以编码的扩频模式进行传输。
⑶ 传播速度；
⑷ 直流回路电阻。
主要物理参数：⑴ 中心导体直径； ⑵ 屏蔽层的内外径；
⑶ 外部隔离材料的材质⑷ 最小弯曲半径。
2.同轴电缆的分类
按传输的信号分类: 1)基带同轴电缆
屏蔽线是用铜做网状的,特征阻抗是50 Ω,用于数字传输。
2)宽带同轴电缆 屏蔽线是用 铝冲压的,特征阻抗是75 Ω,用于模拟信号或数字
1.同轴电缆的结构及性能指标
1)同轴电缆的结构 (1)内芯:内芯通常由一根实心导体构成，也可采用空铜管或双
金属线或镀铜铝棒，对不需供电的用户网采用铜包钢线，对于需 要供电的分配网或主干线建议采用铜包铝线，这样既能保证电缆 的传输性能，又可以满足供电及机械性能的要求，减轻了电缆的 重量，也降低了电缆的造价。