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1、通信基礎知識 制 作 李 浩 翔 學習目的本課程的任務主要是建立通信系統的概念，了解通信技術的基本知識、基本原理，為進一步從事通信方面的專業(yè)工作打下基礎。 課程內容簡介 一 通信技術概述 二 桂東電力通信網內傳輸設備及設施介紹 三 SDH，PCM各板塊基本作用及告警燈情況 四 通信維護常用設備的使用 五 通信設施的日常維護及常見簡單故障處理 一 通信技術概述1.1 通信發(fā)展概述1.2 通信基本概念1.3 通信系統的基本組成1.4 通信系統分類及通信方式1.5 通信系統的主要性能指標 1.1 通信發(fā)展概述 自從人類存在開始，通信就已經存在，通信的目的一直沒有發(fā)生過改變，變化的只是通信的方式。 一

2、. 通信的概念 通信是指通過某種媒質進行的信息傳遞和信息交換。 什么是信息？對于信息的定義非常多，在中國國家標準GB4894-85中關于信息的定義是：信息是物質存在的一種方式、形態(tài)或運動狀態(tài)，也是事物的一種普遍屬性，一般指數據、消息中所包含的意義， 可以使消息中所描述事件的不定性減少。 1.1 通信發(fā)展概述 什么是媒質？媒質即“介質”，當一種物質存在于另一種物質內部時，后者就是前者的介質。在通信中所指的媒質是能傳輸信息的渠道。如有線介質、無線介質。其中銅介質、光纖介質等屬于有線介質，而空氣則屬于無線介質。 1.1 通信發(fā)展概述二. 通信發(fā)展歷史 人類的通信從遠古時代就已經開始。人與人之間的語言

3、、肢體交流就是最早出現的通信。 通信的發(fā)展歷史則可以分為古代通信和近現代通信。 在中國古代，飛鴿傳書，烽火傳信，利用驛站的郵驛系統等都是屬于常見的通信方式。 1.1 通信發(fā)展概述信鴿 烽火臺 1.1 通信發(fā)展概述古驛站遺址 驛 使 壁 畫 1.1 通信發(fā)展概述 國外古代常見的通信方式包括燈塔、通信塔、旗語等。 【燈塔】 燈塔起源于古埃及的信號烽火。世界上最早的燈塔建于公元前7世紀，位于達尼爾海峽的巴巴角上。公元前280年，古埃及人在埃及亞歷山大城對面的法羅斯島上修筑燈塔，高達85米，日夜燃燒木材，以火焰和煙柱作為助航的標志。法羅斯燈塔被譽為古代世界七大奇觀之一。 1.1 通信發(fā)展概述 【旗語】

4、 1777年，英國的美洲艦隊司令上將印了一本信號手冊，成為第一個編寫信號書的人。后來海軍上將波帕姆爵士用一些旗子作速記字母，創(chuàng)立了一套完整的旗語字母。 1817年，英國海軍馬利埃特上校編出第一本國際承認的信號碼。舫海信號旗共有40面，包括26面字母旗，10面數字旗，3面代用旗和1面回答旗。旗的形狀各異：有燕尾形、長方形、梯形、三角形等。旗的顏色和圖案也各不相同。 1.1 通信發(fā)展概述亞歷山大燈塔復原圖 旗語 1.1 通信發(fā)展概述近現代的通信發(fā)展歷史，大致可以分為兩個階段。第一階段是電通信階段，第二階段是電子信息通信階段。第一階段的通信技術包括1876年貝爾發(fā)明電話機，1937年莫爾斯發(fā)明電報機

5、，并設計莫爾斯電報碼。1895年，馬可尼和波波夫發(fā)明無線電設備，從而開創(chuàng)了無線電通信發(fā)展的道路。 1.1 通信發(fā)展概述 老式電話 電報機 1.1 通信發(fā)展概述 1978年底，美國貝爾試驗室研制成功先進移動電話系統(AMPS)，建成了蜂窩狀移動通信網，20 世紀80 年代中期，歐洲和日本也紛紛建立了自己的蜂窩移動通信網絡，主要包括英國的ETACS 系統、北歐的NMT-450 系統、日本的NTT/JTACS/NTACS 系統等。這些系統被稱為第一代蜂窩移動通信系統或1G 系統。 1.1 通信發(fā)展概述 1992 年，歐洲開始鋪設全球第一個數字蜂窩移動通信網絡GSM（Global System Mob

6、ile），由于其優(yōu)良的性能，GSM 在全球范圍內迅速擴張，GSM 用戶數一度超過全球蜂窩系統用戶總數的70%。此后，美國的DAMPS 和日本的JDC 等2G 系統也相繼投入使用。1993 年，美國推出了IS-95 CDMA系統。 1995年ITU 將第三代移動通信系統或3G 系統命名為國際移動電信2000（IMT-2000）。具體3G技術包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三種系統，2008年中國正式頒發(fā)3G運營牌照。 2012年1月18日下午5時，國際電信聯盟在2012年無線電通信全會全體會議上，正式審議通過將LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced(

7、802.16m)技術規(guī)范確立為IMT-Advanced(俗稱 “4G”)國際標準，中國主導制定的TD-LTE-Advanced和FDD-LTE-Advance同時并列成為4G國際標準。2013年12月4日下午，工業(yè)和信息化部正式發(fā)放4G牌照，宣告我國通信行業(yè)進入4G時代。 1.1 通信發(fā)展概述【程控交換技術發(fā)展歷史】 1878年就出現了人工交換機，它是借助話務員進行話務接續(xù)。 1893年步進制的交換機問世，它標志著交換技術從人工時代邁入機電交換時代。這種交換機屬于“直接控制”方式，即用戶可以通過話機撥號脈沖直接控制步進接續(xù)器做升降和旋轉動作。從而自動完成用戶間的接續(xù)。 1938年縱橫制(cro

8、ss bar)交換機被發(fā)明，相對于步進制交換機，提高了可靠性和接續(xù)速度；提高了靈活性和控制效率,加快了速度。由于縱橫制交換機具有一系列優(yōu)點,因而它在電話交換發(fā)展上占有重要的地位,得到了廣泛的應用。 1.1 通信發(fā)展概述人工交換機 步進制交換機 縱橫制交換機 1.1 通信發(fā)展概述交換機原理 1.2 通信基本概念調制解調基本概念 調制（Modulation） 將基帶數字信號的波形變換為適合于模擬信道傳輸的模擬信號波形。（將數字信號轉換成模擬信號） 解調（Demodulation） 將由調制器變換過的模擬信號波形恢復成原來的基帶數字信號波形。（將模擬信號轉換成數字信號） 基本調制方法： 調幅，調頻，

9、調相 1.2 通信基本概念 信號類型 通信是通過某種媒質進行信息傳遞。 “信號”是信息的表現形式，“信息”則是信號的具體內容。通信的實質是信號通過某種媒質進行傳遞。 信號分為模擬信號與數字信號兩類。 1模擬信號 模擬信號是指幅值連續(xù)、時間上也是連續(xù)的信號。其特點是幅度連續(xù) （連續(xù)的含義是在某一取值范圍內可以取無限多個數值）。如常見的正弦波信號。 2. 數 字 信 號 數 字 信 號 是 指 幅 值 和 時 間 兩 個 方 面 都 離 散 的 信 號 。 其 特 點 是 幅 值 離 散 （ 離散 的 含 義 是 在 某 一 取 值 范 圍 內 可 以 取 有 限 多 個 數 值 ） 。 如 常

10、見 的 脈 沖 信 號 t數字信號信號強度 1.2 通信基本概念模擬信號如何傳輸？近距離傳輸： 直接傳輸 (如：MP3播放器 耳機 )遠距離傳輸： 通過載波來傳輸模擬信號(如：廣播電臺收音機)什么是載波？ 研究發(fā)現，高頻振蕩的正弦波信號在長距離通信中能夠比其他信號傳送得更遠。因此若把高頻振蕩的正弦波信號作為攜帶信息的載波，把模擬信號放在(調制在)載波上傳輸，則可比直接傳輸遠得多。 1.2 通信基本概念 模 擬 信 號 的 調 制 ：調幅(AM)調頻(FM) 調相(PM)載波信號(高頻正弦波)調制信號(連續(xù)信號) 1.2 通信基本概念 數 字 信 號 如 何 傳 輸 ？ 遠 距 離 傳 輸 方

11、法 通 過 載 波 來 傳 輸 數 字 信 號 (頻 帶 傳 輸 ) 近 距 離 傳 輸 方 法 基 帶 傳 輸 近 距 離 傳 輸 時 ： 不 加 處 理 直 接 進 行 （ 如 ： USB連 接 ） 較 長 距 離 傳 輸 ： 需 作 碼 型 轉 換 （ 如 ： 以 太 網 中 傳 輸 數 字 信 號 ） 雙絞線計算機計算機NRZ 碼曼徹斯特編碼碼型變換器碼型變換器曼徹斯特編碼NRZ 碼（網卡）（網卡） 1.2 通信基本概念幅移鍵控頻移鍵控 調制信號 (兩個狀態(tài)) 相移鍵控 1.3 通信系統的基本組成 通信一般是雙向進行的，收發(fā)雙方都需要調制器與解調器，它們通常做在一起，稱為調制解調器(M

12、ODEM)信 道信源(宿)信宿(源)調制后的載波 信號調制后的載波 信號調制(解調)器(調制)解調器載波載波信源信號通過調制器 調整載波的某個參數(幅度、頻率或相位)到達目的地后，使用解調器把載波所攜帶的信號檢測出來，恢復為原始信號的形式經過調制后的載波信號，攜帶著被傳輸的信號在信道中進行長距離傳輸 1.3 通信系統的基本組成通信系統的一般模型 1.2 通信基本概念模擬通信系統模型 1.3 通信系統的基本組成 數 字 通 信 系 統 是 利 用 數 字 信 號 來 傳 遞 信 息 的 通 信 系 統 。 數 字 通 信 系 統 可 進 一 步細 分 為 數 字 頻 帶 傳 輸 通 信 系 統

13、和 數 字 基 帶 傳 輸 通 信 系 統 。 1.3 通信系統的基本組成 數字通信更能適應現代社會對通信技術越來越高的要求，數字通信技術已成為當代通信技術的主流。與模擬通信相比，它有如下優(yōu)點： 1、抗干擾、抗噪聲性能好 2、差錯可控數字信號在傳輸過程中出現的錯誤（差錯），可通過糾錯編碼技術來控制。 3、易加密 數字信號與模擬信號相比，容易加密和解密。因此，數字通信保密性好。 4、數字通信設備和模擬通信設備相比，設計和制造更容易，體積更小，重量更輕。 5、數字信號可以通過信源編碼進行壓縮，以減少冗余度，提高信道利用率。 6、易于與現代技術相結合。 1.4 通信系統分類及通信方式 1.4 通信系

14、統分類及通信方式 1.4 通信系統分類及通信方式 1、按信息傳輸的方向與時間關系劃分通信方式 對于點對點之間的通信，按信息傳送的方向與時間關系，通信方式可分為單工通信、半雙工通信及全雙工通信三種。 單工通信是指信息只能單方向進行傳輸的一種通信工作方式。單工通信的例子很多，如廣播、遙控、無線尋呼等。這里，信號只從廣播發(fā)射臺、遙控器和無線尋呼中心分別傳到收音機、遙控對象和 BP 機上。 半雙工通信方式是指通信雙方都能收發(fā)信息，但不能同時進行收和發(fā)的工作方式。例如無線對講機、收發(fā)報機等都是這種通信方式。 1.4 通信系統分類及通信方式 全雙工通信是指通信雙方可同時進行雙向傳輸信息的工作方式。例如普通

15、電話、計算機通信網絡等采用的就是全雙工通信方式。 1.5 通信系統的主要性能指標 設計和評價一個通信系統，往往要涉及到許多性能指標，如系統的有效性、可靠性、適應性、經濟性及使用維護方便性等。這些指標可從各個方面評價通信系統的性能，但從研究信息傳輸方面考慮，通信的有效性和可靠性是通信系統中最主要的性能指標。 有效性，是指消息傳輸的“速度”問題， 可靠性主要是指消息傳輸的“質量”問題 1.5 通信系統的主要性能指標 模擬通信系統的主要性能指標 模擬通信系統的有效性指標用所傳信號的有效傳輸帶寬來表征。當信道容許傳輸帶寬一定，而進行多路頻分復用時，每路信號所需的有效帶寬越窄，信道內復用的路數就越多。顯

16、然，信道復用的程度越高，信號傳輸的有效性就越好。信號的有效傳輸帶寬與系統采用的調制方法有關。同樣的信號用不同的方法調制得到的有效傳輸帶寬是不一樣的。 模擬通信系統的可靠性指標用整個通信系統的輸出信噪比來衡量。信噪比是信號的平均功率S與噪聲的平均功率N之比。信噪比越高，說明噪聲對信號的影響越小。顯然，信噪比越高，通信質量就越好。通常電話要求信噪比為2040dB（分貝），而電視則要求40dB（分貝）以上。 1.5 通信系統的主要性能指標 數字通信系統的主要性能指標 數字通信系統的有效性指標用傳輸速率和頻帶利用率來表征。 傳輸速率 傳輸速率有兩種表示方法：碼元傳輸速率RB和信息傳輸速率Rb 。 碼元

17、傳輸速率RB簡稱傳碼率，又稱符號速率等。它表示單位時間內傳輸碼元的數目，單位是波特（Baud），記為B。 信息傳輸速率Rb簡稱傳信率，又稱比特率等。它是指系統每秒鐘傳送的信息量，單位是比特/秒，常用符號“bit/s”表示。 碼元：它是指在數字信道中傳送數字信號的一個波形符號，它可能是二進制的也可能是多機制的。 1.5 通信系統的主要性能指標 數字通信系統的有效性指標用誤碼率誤信率來表征。 誤 碼 率 （ SER： symbol error rate） 是 衡 量 數 據 在 規(guī) 定 時 間 內 數 據 傳 輸 精 確 性的 指 標 。 誤 碼 率 =傳 輸 中 的 誤 碼 /所 傳 輸 的 總

18、 碼 數 *100%。 誤 信 率 ， 又 稱 誤 比 特 率 ， 是 指 錯 誤 接 受 的 信 息 量 在 傳 送 信 息 總 量 中 所 占 的 比 例 ，或 者 說 ， 它 是 碼 元 的 信 息 量 在 傳 輸 系 統 中 被 丟 失 的 概 率 。 對 于 二 進 制 而 言 ， 誤 比 特 率 等 于 誤 碼 率 。 二 桂東電力網內通信設備及設施 電力線載波機 電力線載波通信是電力系統特有的一種通信手段，世界上幾乎所有國家都在采用。 它與一次電網同步施工，不需要單獨架設傳輸線路，充分利用電網資源，經濟實用；電力線載波以電力線為載體，不易受自然災害和外力破壞，即使信號傳輸相發(fā)生短

19、路或斷路等故障，高頻信號仍可通過其他相的耦合信號進行傳輸，可靠性極高；電力線載波通過電力線路連接各發(fā)電廠和變電站，且具有復用功能，在傳送話音的通道上，還可交替復用或同時復用繼電保護和遠動信號，在實際應用中，電力線載波機復用繼電保護信號是最為典型的一種應用方式。 二 桂東電力網內通信設備及設施 光端機（SDH） 光端機容量較大，一般是16E1到4032E1。SDH是一種將復接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統一網管系統操作的綜合信息傳送網絡，是美國貝爾通信技術研究所提出來的同步光網絡（SONET）。國際電報電話咨詢委員會（CCITT）（現ITU-T）于1988年接受了SONET 概念并重新命名

20、為SDH，使其成為不僅適用于光纖也適用于微波和衛(wèi)星傳輸的通用技術體制。它可實現網絡有效管理、實時業(yè)務監(jiān)控、動態(tài)網絡維護、不同廠商設備間的互通等多項功能，能大大提高網絡資源利用率、降低管理及維護費用、實現靈活可靠和高效的網絡運行與維護，因此是當今世界信息領域在傳輸技術方面的發(fā)展和應用的熱點。 PCM PCM原理 數字信號是對連續(xù)變化的模擬信號進行抽樣、量化和編碼產生的，稱為PCM（pulse code modulation），即脈沖編碼調制。這種電的數字信號稱為數字基帶信號，由PCM電端機產生?，F在的數字傳輸系統都是采用脈碼調制（Pulse-code modulation）體制。PCM最初并非傳

21、輸計算機數據用的，而是使交換機之間有一條中繼線不是只傳送一條電話信號。 PCM設備 30路PCM設備已被廣泛應用于各行各業(yè)，其中PCM設備接口類型有很多，比較常用的有：環(huán)路中繼接口（FXO接交換機用戶線）；用戶線接口（FXS直接接電話機）；二線音頻接口；四線音頻接口；二線EM接口；四線EM接口；異步RS232/V.24接口；同步RS232；RS422接口；RS485接口；V.35接口(130*64K帶寬)；10Base_T接口(130*64K帶寬)；磁石電話 熱線（勤務）電話； G.703 64Kb/s 同向數據接口。 二 桂東電力網內通信設備及設施 常 見 設 施 阻 波 器 阻 波 器 是

22、 載 波 通 信 及 高 頻 保 護 不 可 缺 少 的 高 頻 通 信 元 件 ， 它 阻 止 高 頻 電 流 向 其他 分 支 泄 漏 ， 起 減 少 高 頻 能 量 損 耗 的 作 用 。 在 高 頻 保 護 中 ,當 線 路 故 障 時 ,高 頻信 號 消 失 ,高 頻 保 護 無 時 限 啟 動 ,立 即 切 除 故 障 。 結 合 濾 波 器 結 合 設 備 接 在 耦 合 電 容 器 的 低 電 壓 端 和 連 接 電 力 線 載 波 機 的 高 頻 電 纜 之 間 ； 或者 在 橋 路 情 況 下 ， 直 接 或 經 過 附 加 設 備 接 往 另 一 臺 結 合 設 備 。

23、高 頻 電 纜 高 頻 電 纜 是 用 于 傳 輸 高 頻 信 號 的 電 纜 。 OPGW（ 光 纖 復 合 架 空 地 線 ） OPGW光 纜 ， Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire（ 也 稱 光 纖 復 合架 空 地 線 ） 。 把 光 纖 放 置 在 架 空 高 壓 輸 電 線 的 地 線 中 ， 用 以 構 成 輸 電 線 路 上 的光 纖 通 信 網 ， 這 種 結 構 形 式 兼 具 地 線 與 通 信 雙 重 功 能 ， 一 般 稱 作 OPGW光 纜 。 ADSS光 纜 全 介 質 自 承 式 光 纜 ， 是 一 種 全

24、部 由 介 質 材 料 組 成 、 自 身 包 含 必 要 的 支 撐 系 統 、可 直 接 懸 掛 于 電 力 桿 塔 上 的 非 金 屬 光 纜 ， 主 要 用 于 架 空 高 壓 輸 電 系 統 的 通 信 路線 ， 也 可 用 于 雷 電 多 發(fā) 地 帶 、 大 跨 度 等 架 空 敷 設 環(huán) 境 下 的 通 信 線 路 。 ODF配 線 架 ODF(Optical Distribution Frame)光纖配線架是專為光纖通信機房設計的光纖配線設備，具有光纜固定和保護功能光纜終接功能、調線功能。 DDF配 線 架 （ 數 字 配 線 架 ） 數 字 配 線 架 又 稱 高 頻 配 線

25、 架 ， 以 系 統 為 單 位 ， 有 8系 統 ， 10系 統 ， 16系 統 ， 20系統 等 ， 在 數 字 通 信 中 越 來 越 有 優(yōu) 越 性 ， 它 能 使 數 字 通 信 設 備 的 數 字 碼 流 的 連 接成 為 一 個 整 體 ， 從 速 率 2 Mb/s 155 Mb/s信 號 的 輸 入 、 輸 出 都 可 終 接 在 DDF架 上 ，這 為 配 線 、 調 線 、 轉 接 、 擴 容 都 帶 來 很 大 的 靈 活 性 和 方 便 性 。 MDF配 線 架 總 配 線 架 簡 稱 MDF， 用 以 連 接 用 戶 線 、 中 繼 線 、 專 線 到 電 話 交 換 機 的 相 應 接 口點 ， 以 便 進 行 測 試 、 配 線 和 保 護 局 內 設 備 。