传输的基础知识

传输的基础知识（精选6篇）

传输的基础知识 篇1

一、传输基础概述

1、电信网及其分类

电信网是为公众提供信息服务、完成信息传递和交换的通信网络。电信网所提供的信息服务就是通常所有的电信业务。

通常把电信网分为业务网、传输网和支撑网。业务网面向公众提供电信业务，传输网为业务网传送信号，支撑网支持业务网和传输网的正常运行，信令网、同步网和管理网并称电信三大支撑网络。

2、传输的概念与地位

通信的目的就是把信息从一个地点传递到另一个地点，而传输就是两点之间的桥梁和纽带，传输有单向传输（例如广播）和双向传输（例如通话）之分。如果要在多点间进行通信，则需要建设多点对多点的复杂的传输网络，现代的传输网常称作信息高速公路，为各种业务网提供传送通道。

传输网是所有业务网的基础，投入大，建设期长，可靠、安全、稳定是传输网追求的目标，传输网的建设必须以业务需求为导向，在进行科学合理的预测、规划指导下，适当超前建设。

在我国，传输网尚未独立运营，通常无直接产出，但除直接服务于相关业务网外，可以通过置换、出租等方式创造利润。

传输网服务于业务网，因此要建设好传输网，需要对服务对象有足够的了解，掌握业务网的各种需求及发展趋势。传输网早期的建设方式通常是针对于某单一业务网，服务对象比较单一，业务目标清晰，网络比较简单，如：GSM网传输网、PSTN传输网等，不过，为了整合资源、提高网络利用率、节省管理维护成本等，现在的越来越趋向于建设多业务综合传输平台，对规划设计提出了更高的要求。

3、传输网的网络拓扑

传输网由传输节点和节点之间的连接关系组成，通常存在多个节点，传输网内各节点之间的连接关系形成网络拓扑。

传输网的基本网络拓扑形式有5种：线形、星性、树形、环形、网孔形，不过，树形也可以看作是星形互连而成。

传输网的网络拓扑选择一般要考虑下列因素：

（1）

网络容量：指网络能够吞吐的通信业务量的总和；

（2）

网络可靠性：指网络能够可靠地运行的程度，它跟网络故障的发生概率、影响范围和程度、网络的自愈能力以及网络对不可自愈故障的修复能力等有关；网络故障的发生概率一般取决于设备制造、网络安装和网络管理维护水平，而与网络拓扑关系不大，网络故障的影响则与拓扑有直接关系。网络的自愈能力是指网络故障发生后，网络所具有的隔离故障、恢复通信业务以及故障修复后的恢复能力。网络对不可自愈故障的修复能力主要取决于网络维修人员的能力；

（3）

网络经济性：指构建网络的费用，与所使用的设备及数量、网络的可靠性设计、工程施工费用等有关。

3.1、线形网

线形网是用一条首尾不相接的线段将各个节点连接起来形成的网络。线形网的路由设置一般分为两种情况：有中心节点和无中心节点，中心节点可位于任一节点，有中心节点的线形网路由设置将物理上的线形网转变成了逻辑上的星形网。线形网一般采用1+1主备保护方式，对传输系统的发送器和接收器提供保护，线形网对线路和节点设备故障起不到保护作用。

线形网通常适用于各节点在地理位置上呈长条状分布的场合。

3.2、星形网

在构成星形网的多个节点中，有一个中心节点，其他节点和中心节点间以线段相连，而与其他节点之间没有直接的连接关系。星形网对传输系统也是实行主备保护方式。星形网的线路故障和外围节点失效都只影响一个外围节点，影响面较小，但中心节点失效会造成全网瘫痪。

线形网适用于要求有中心节点的多个节点组网。

3.3、环形网

用一条首尾相接的线段将各个节点连接起来，就形成一个环形网，可分为单向环和双向环，单向环任意两个节点之间的通信都要利用整个环的资源，而双向环的任一段弧线都可提供双向通信（通常，为了节省资源，选择短线）。单向环路上任一点故障都会导致全网瘫痪，一般采用备用环路方式（方向相反）。双向环路上某处故障只会造成部分通信中断，路由不经过该处的通信仍可照常进行。双向环的保护可采用环路备用和容量备用方式。

环形网的可靠性比线形网和星形网高，它不但可以保护收发信机故障，也可以保护线路故障和节点失效，是一种较为理想的网络保护方式。

3.4、网孔形网

用直线段将各个节点之间相互连接起来就形成网孔形网，理想的网孔形网中，每两个节点之间都有连接，一般的网孔形网中，各节点只与附近节点有连接关系，与远距离节点之间的通信通过其他节点转接。网孔形网结构复杂，成本高，但网络容量大，一般采用容量备用方式，环形网一般要有一半的容量备用，而网孔形网一般有15%～25%的容量备用就可以了。一旦网中发生故障造成某传输通道通信中断，网络管理系统可重新寻找一条路由替代原来的路由，重新恢复通信，动态寻找路由的方法一般有两种：集中控制法和分散控制法。另一种简单的路由重选方法是预置替代路由法。

4、传输基本概念

传输网由各种传输线路和传输设备组成，其中传输线路完成信号的传递，传输设备完成信号的处理。

通常按传输媒介将传输划分为：

l 有线传输：包括电缆（对称电缆、同轴电缆）、光纤光缆等；

l 无线传输：包括电磁波（长波、中波、短波、超短波和微波）、FSO等

（1）

对称电缆：

对称电缆由若干条纽绞成对或纽绞成组的绝缘导线构成缆芯，外面再包上护层组成，导线材料通常用铜，两根线相互绞合的称为对绞线或双绞线对，四根相互绞合的称为星绞线对。一般用于传输较窄频带的模拟信号或较低速率的数字信号，但随着数字处理技术的发展，高质量的对称电缆传输速率可达几Mb/s甚至几十Mb/s。

在对称电缆中相对称的两根线电流方向相反，产生的磁场相互抵消（磁力线方向），并且由于绞合不停地变换两根线的位置，这样，对于周围任意一点的场强，两根线所受的影响可以看成一致的，基于这种模式的电路称为平衡传输。如：RS485/422通信、音频对称电缆通信等。

（2）

同轴电缆：

同轴电缆主要由若干个同轴对和护层组成，同轴对由内、外导体和中间的绝缘介质组成，导线材料通常用铜。由于同轴电缆外导体的屏蔽作用，当工作频率较高时，可以认为同轴电缆内的电磁场是封闭的，基本不引入外部噪声、干扰和串音，也没有辐射损耗，因此同轴电缆适用于高频信号的传输。但同轴回路的特性阻抗的不均匀影响传输质量，另外耗铜量大、施工复杂，建设期长。

（3）

光纤光缆：

光缆主要由缆芯、加强构件和护层组成。光缆中传送信号的是光纤，若干根光纤按照一定的方式组成缆芯。光纤由纤芯和包层组成，光纤和包层是折射率不同的光导纤维，利用光的全反射原理使光能够在纤芯中传播。

全反射是当光射到两种介质界面，只产生反射而不产生折射的现象。当光由光密介质射向光疏介质时，折射角将大于入射角。当入射角增大到某一数值时，折射角将达到90°，这时在光疏介质中将不出现折射光线，只要入射角大于上述数值（临界角）时，均不再存在折射现象，这就是全反射。所以产生全反射的条件是：①光必须由光密介质射向光疏介质；②入射角必须大于临界角。

光纤光缆的主要优点有：

ü

频带宽、传输速率高；

ü

传输距离长；

ü

重量轻、体积小、成本低；

ü

低衰减、低误码率；

ü

无电磁影响

（4）

无线传输：

无线传输是利用地球上层空间作为信号的传输信道，信号通过这个空间信道以电磁波方式传播。根据所利用电磁波的波长（或频率）的不同，无线传输信号可分为光（激光）和电（无线电）两种形式来传播，电信网主要利用无线电传输信号。无线电波根据波长可以细分为长波、中波、短波、超短波和微波（1m～1mm；300MHz～300GHz）等波段。不同波段的无线电波的传输特性和传输容量不同，电信传输网通常利用微波来实现长距离、大容量的传输。

（5）

FSO：

FSO（Free Space OpticalCommunication），即自由空间光通信，是光通信和无线通信结合的产物，是用小功率红外激光束在大气中传送光信号的通信系统，也可以理解为是以大气为介质的激光通信系统。

FSO有两种工作波长：850纳米和1550纳米。850纳米的设备相对便宜，一般应用在传输距离不太远的场合。1550纳米的设备价格要高一些，但在功率、传输距离和视觉安全方面有更好的表现。1550纳米的红外光波大部分都被角膜吸收，照射不到视网膜，因此，相关安全规定允许1550纳米波长设备的功率可以比850纳米的设备高2个等级。功率的增大，有利于增大传输距离和在一定程度上抵消恶劣气候给传输带来的影响。

FSO和光纤通信一样，具有频带宽的优势，能支持155Mbps－10Gbps的传输速率，传输距离可达2～4公里，但通常在1公里有稳定的传输效果。

由于激光具有直线性和窄波束的特点，FSO主要用于点对点视距传输。使用时，要求通信两点间必须无阻碍，任何对光束的遮挡都将对通信造成影响。同时，要求两端设备对准且固定牢稳，以保证对光信号的直接有效接收。

由于采用激光通信，信号方向性强，能量集中，不向空中其它方向产生辐射，因此，FSO系统不会同频干扰，即使链路交叉也不影响通信，因此，同一地点可以装多套FSO设备。

FSO是物理层传输设备，以光为传输媒介，任何传输协议均可容易地叠加上去，对语音、数据、图像等业务可以实现透明传送。FSO的优点还有传输保密性好，因为它的波束很窄且不可见，很难在空中发现其业务链路。同时，这些波束定向性强，是对准某一接收机的，如想截接，就要用另一部接收机在视距内对准发射机，还要知道如何接收信号，这是很难做到的。即使被截接，必然引起用户链路的中断而被发现。因此，FSO比其它无线系统要安全得多。

它无须频率资源申请，300GHz以上的电磁波频段的应用在全球都不受管制，可以免费使用。FSO的频段远在300GHz之上。FSO设备的大小仿如一部保安摄像机，可以轻而易举地安装在屋顶、屋内窗后和室外窗户边。

FSO也存在一些技术特性所决定的弱点：

由于光信号裸露在大气中进行传输，势必会受到气象条件的影响。风力和大气温度的梯度变化会产生气穴，气穴密度的变化将带来光折射率的变化，这会造成光束强度的瞬时突变，即所谓的“闪光”，影响FSO的通信质量。为消除闪光的影响，FSO用位于几个不同位置的激光发射器同时发送同样的信息。几台激光发射器安装在同一地点，彼此间相距200毫米。由于气穴体积非常小，因此几束平行的激光在行进当中不可能遇到完全相同的气穴，最后，总有一束激光束会被接收机正确收 到。把这种方法与在接收机中采用多个独立大口径透镜的方法相结合，实际抵抗气穴的效果会更好。

另一个严重降低FSO质量的因素是天气。下雪、下雨、雾都会影响FSO的通信质量。其中，雾对FSO的影响最大，这是由于FSO的波长接近雾粒，能量被吸收，同时，雾粒呈现出棱镜的作用，使激光产生衍射的结果。为了消除天气影响，一些公司研制了融合光和60GHz毫米波的无线通信系统HFR。FSO易受到大雾的影响，而60GHz的毫米波在下雨时会出现衰减现象，HFR系统融FSO和60GHz毫米波于一体，采用“RLC”方法，使两种技术互为补充、互为冗余、互相热备份，实现全天候无线通信。

影响FSO性能指标的另外两个因素是大风和地震。由于FSO系统的收发设备一般都安装在高楼之上，因此，大风引起建筑物的晃动或地震都会造成光路的偏移。目前已有“偏光法”和“动态跟踪法”两种手段用以解决这一问题。

FSO技术早在20世纪80年代就开始用于军方，但近年才被重视和商用。在国内，电信、移动、网通和联通也都有少量的应用。

传输的基础知识 篇2

随着社会的发展, 各种信息技术和计算机技术的广泛应用, 人们对于通信的水平和质量的要求也越来越高, 传统的通信设备和通信技术已经无法满足人们的需求, 这种情况下, 光纤通信作为一种光信号的传输方式应运而生。就目前来看, 我国对于光纤通信的研究已经取得了一定的成就, 综合了光学、微电子学、信号与系统以及机械、计算机等多方面的知识和技术, 实现了单信道光纤通信系统的独立设计。下面笔者将结合自己的工作经验和专业知识, 对光纤的一些基本知识进行分析, 以便使大家对光纤通信技术有一个更加全面的了解。

2 光纤的分类

2.1 光纤的概念

所谓光纤, 就是指在通信中应用的光导体的纤维, 英文名称是ticalFiber。光纤的基本材料是石英玻璃, 也就是说将石英玻璃加工成非常细的纤维状的物质来实现对光的信号的传导, 目前随着光纤技术的发展, 也出现了塑料材料的纤维质, 一般来说, 光纤的规格为直径9-50微米。目前我们在通信系统中所使用的光纤通信由三部分组成, 即纤芯、包层和涂敷层, 下面逐一进行介绍。首先, 纤芯的位置在光纤的最中心, 一般情况下直径在4~50微米左右, 现在应用中的光纤的纤芯的基本成分为石英玻璃和塑料纤维, 另外为了实现更好的稳定性, 还会掺有若干的添加剂, 如五氧化二磷等, 这些添加剂的最主要的作用在于能够有效的提高纤芯对光的折射率。其次, 包层是包裹于纤芯周围的物质, 一般来说其直径为12.5微米, 从成分上看, 包层的主要构成为纯度极高的二氧化硅, 但是同样的, 也会掺杂少许的添加剂, 如三氧化二硼, 这些添加剂的目的在于降低包层的折射率, 也就是说阻断纤芯的光折射的外漏, 实现相对封闭的光折射。再次, 涂覆层位于光纤的最外层, 涂覆层根据具体的材料的不同, 还可以详细的划分为一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层三种。其中一次涂覆层的成分主要是常见的有机硅或者普通的橡胶材料;而缓冲层的主要成分为油膏;最外层的二次涂覆层的材料一般为聚丙烯等。涂覆层的最主要的作用在于能够保护光纤, 使其不受外界自然环境的侵袭。

2.2 光纤的分类。

在分析光纤的过程中, 可以根据不同的标准将其进行分类, 一般来说, 如果按照光纤的制造材料的不同, 可以将其分为光石英类和多组分玻璃类, 以及塑料包层石英芯类、全塑料类、氟化物类;而如果按照光纤的信号传输方式的不同, 可以将其分为多模类、单模类;如果按照光纤的波长进行分类, 可以将其分为短波长类、长波长类以及超长波长类;如果按照光纤的传输窗口的不同, 可以将其分为常规型单模类、色散位移型单模类;如果按照折射率的不同, 可以将其分为阶跃类和渐变型类。由于在现代通信中, 单模光纤和多模光纤是最常见的分类形式, 所以下文中笔者重点对这两类进行分析。a.单模光纤:单模光纤的最大的特点就是纤芯非常细, 一般来说其直径在9或10微米左右, 这种特点使得在信号传输的过程中, 其只能接收到单一模式的信号, 所以应用缺陷在于模式受限, 但是从实际的应用中来看, 这种单模光纤具有较大的信号传输容量, 也就是说可以实现较高的频率的信号传输, 这个特点使其具有更强的稳定性, 因此在实际的应用中更加适合于长距离的信号传输。b.多模光纤:多模光纤的同单模光纤的最大的区别在于其能够实现多个模式的信号传输, 也就是是在应用的过程中, 可以同时传输多个不同模式的光。所以从直径上看, 该种光纤比单模光纤要粗很多, 一般在50或62.5微米左右, 因为要为多个不同种类的光提供通道。另外, 从其模间色散上看, 表现为也要大于单模光纤, 这个特点使得其频率受到一定的限制, 因为我们知道在信号传输的过程中, 模间色散越大, 频率越低。基于多模光纤的这个特点, 在实际的应用中, 其更加适合于短距离的通信, 一般在几公里之内的信号传输效果较好。在对单模光纤和多模光纤进行区分的过程中, 可以通过对其直径的判断来得出, 因为通过上文中的对比分析我们可以看到, 单模光纤要比多模光纤细的多。另外, 从颜色上看, 一般情况下单模光纤用黄色表示, 而多模光纤用橙色或者黑色表示。

3 光纤的衰减

在实际的应用过程中, 难免会出现信号传输障碍, 这种情况我们统称为光纤的衰减, 而导致这种衰减的原因也是多种多样的, 下面笔者将逐一进行分析:首先, 本征:即光纤的固有损耗, 包括:瑞利散射, 固有吸收等。其次, 杂质:光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光, 造成的损失。再次, 不均匀:光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。其四, 弯曲:光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉, 造成的损耗。其五, 挤压:光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。最后, 对接:光纤对接时产生的损耗, 如:不同轴 (单模光纤同轴度要求小于0.81μm) , 端面与轴心不垂直, 端面不平, 对接心径不匹配和熔接质量差等。前三个因素是由光纤自身因素和生产工艺造成, 很难克服。后三个因素则主要是在使用中, 因人为因素造成。所以, 光纤在使用时, 要避免过度弯曲和绕环;在熔接时, 要尽量保证切割端面的平整, 这样可降低光在传输过程中, 人为因素造成的衰减。另外, 光纤跳线使用后, 也必须用保护套将光纤接头保护起来, 否则灰尘和油污会损害光纤的藕合, 造成信号急剧衰减。

4 光纤的连接

光纤的连接方法大致可分为:永久性连接、应急连接、活动连接。

4.1 永久性光纤连接 (又叫热熔) 。

这种连接是用放电的方法将连根光纤的连接点熔化并连接在一起。一般用在长途接续、永久或半永久固定连接。其主要特点是连接衰减在所有的连接方法中最低, 典型值为0.01~0.03d B/点。但连接时, 需要专用设备 (熔接机) 和专业人员进行操作, 而且连接点也需要专用容器保护起来。

4.2 应急连接 (又叫) 冷熔。

应急连接主要是用机械和化学的方法, 将两根光纤固定并粘接在一起。这种方法的主要特点是连接迅速可靠, 连接典型衰减为0.1~0.3d B/点。但连接点长期使用会不稳定, 衰减也会大幅度增加, 所以只能短时间内应急用。

4.3 成端活动连接。

成端活动连接是利用各种光纤连接器件 (插头和插座) , 将站点与站点或站点与光缆连接起来的一种方法。这种方法灵活、简单、方便、可靠, 多用在前端机房内的网络布线中。其典型衰减为1d B/接头。

5 光纤的检测

光纤检测的主要目的是保证系统连接的质量, 减少故障因素以及故障时找出光纤的故障点。检测方法很多, 主要分为人工简易测量和精密仪器测量。

5.1 人工简易测量:

这种方法一般用于快速检测光纤的通断和施工时用来分辨所做的光纤。它是用一个简易光源从光纤的一端打入可见光, 从另一端观察哪一根发光来实现。这种方法虽然简便, 但它不能定量测量光纤的衰减和光纤的断点。

5.2 精密仪器测量:

使用光功率计或光时域反射图示仪 (OTDR) 对光纤进行定量测量, 可测出光纤的衰减和接头的衰减和光纤大致的断点位置。这种测量, 可用来定量分析光纤网络出现故障的原因或对光纤产品进行评价。

结束语

感知与传输铺就物联网基础 篇3

前期文章中把物联网产业链分为DCM三个大业务层面,同时DCM也是一个物联网系统的典型技术架构。本期介绍DCM三层架构的感知层(Device)和传输层(Connect)。

传感器可“大”可“小”

感知层由传感器和部分与传感器连成一体的传感网(无源传感器)组成,处于三层架构的最底层,这也是物联网最基础的联接和管理对象。 最广义来说,传感器是把各种非电量转换成电量的装置,非电量可以是物理量、化学量、生物量等等。

一说到传感器,可能大家就会往小的方面想,如上几期提到的“电子尘埃”。在物联网的大概念下,一个泛在的物联网系统,随着参照物的不同,传感器可以是一个“大”的“智能物件”,它可以是一个机器人、一台机床、一列火车,甚至是一个卫星或太空探测器。这也是为什么在DCM划分中用“Device”(设备或装置)来描述物联网底层的原因,笔者认为,这样描述更符合物联网目前的战略地位。

传统的、狭义的传感器种类已有很多,而且有多种分类方法,例如,可分为有源和无源两大类。有源传感器将非电量转换为电能量,无源程序传感器不起能量转换作用,只是将被测非电量转换为电参数的量。每一类传感器又可做进一步细分,如图1所示的生物传感器、纳米传感器的细分。物联网关注传感器的实际应用,下面是我们按应用方式进行的分类。

形形色色的传感器

生物传感器: 对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测,涉及的是生物物质,主要用于临床诊断检查、治疗时实施监控、发酵工业、食品工业、环境和机器人等。

汽车传感器: 它把汽车运行中各种工况信息,如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等,转化成电信号输给计算机,测量温度、压力、流量、位置、气体浓度、速度、光亮度、干湿度、距离等。

液位传感器: 利用流体静力学原理测量液位,是压力传感器的一项重要应用,适用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。

速度传感器: 是一种将非电量(如速度、压力)的变化转变为电量变化的传感器,适应于速度监测。

加速度传感器: 是一种能够测量加速力的电子设备,可应用在控制、手柄振动和摇晃、仪器仪表、汽车制动启动检测、地震检测、报警系统、玩具、结构物、环境监视、工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析,以及鼠标,高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。

核辐射传感器: 利用放射性同位素来进行测量的传感器,适用于核辐射监测。

振动传感器: 是一种目前广泛应用的报警检测传感器,它内部用压电陶瓷片加弹簧重锤结构检测振动信号,用于机动车、保险柜、库房门窗等场合的防盗装置中。

湿度传感器: 分为电阻式和电容式两种,产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后,元件的阻抗、介质常数发生很大的变化,从而制成湿敏元件,适用于湿度监测。

磁敏传感器: 利用磁场作为媒介可以检测很多物理量的传感器,测量位移、振动、力、转速、加速度、流量、电流、电功率等。

气敏传感器: 是一种检测特定气体的传感器,适用于一氧化碳气体、瓦斯气体、煤气、氟利昂(R11、R12)、呼气中乙醇、人体口腔口臭的检测等。

力敏传感器: 是用来检测气体、固体、液体等物质间相互作用力的传感器,适用于力度监测。

位置传感器: 用来测量机器人自身位置的传感器,适用于机器人控制系统。

光敏传感器: 是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器,适用于对光的探测; 还可以作为探测元件组成其他传感器,对许多非电量进行检测。

光纤传感器: 是将来自光源的光经过光纤送入调制器,使待测参数与进入调制区的光相互作用后,导致光的光学性质发生变化,称为被调制的信号光,再经过光纤送入光探测器,经解调后,获得被测参数,适用于对磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流和应变等物理量的测量。

纳米传感器: 运用纳米技术制造的传感器,应用领域为生物、化学、机械、航空、军事等。

压力传感器: 是工业实践中最为常用的一种传感器,广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

位移传感器: 又称为线性传感器,它分为电感式位移传感器、电容式位移传感器、光电式位移传感器、超声波式位移传感器、霍尔式位移传感器,主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制。

激光传感器: 利用激光技术进行测量的传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。

MEMS传感器: 包含硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。

半导体传感器: 利用半导体材料的各种物理、化学和生物学特性制成的传感器,适用于工业自动化、遥测、工业机器人、家用电器、环境污染监测、医疗保健、医药工程和生物工程。

气压传感器: 用于测量气体的绝对压强,适用于与气体压强相关的物理实验, 也可以在生物和化学实验中测量干燥、无腐蚀性的气体压强。

红外线传感器: 利用红外线的物理性质来进行测量的传感器,常用于无接触温度测量、气体成分分析和无损探伤,应用在医学、军事、空间技术和环境工程等。

超声波传感器: 是利用超声波的特性研制而成的传感器,广泛应用在工业、国防、生物医学等。

遥感传感器: 是测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具,用在地表物质探测、遥感飞机上或是人造卫星上。

高度传感器: 其原理是测得滑臂与基准线夹角的大小来换算出相应的熨平板高度,用于高度测量。

地磅传感器: 是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置,用于称重。

图像传感器: 是利用光电器件的光电转换功能,将其感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号“图像”的一种功能器件,广泛用于自动控制和自动测量,尤其是适用于图像识别技术。

厚度传感器: 测量材料及其表面镀层厚度的传感器,用于厚度测量。

微波传感器: 是利用微波特性来检测一些物理量的器件,广泛用于工业,交通及民用装置中。

视觉传感器: 能从一整幅图像捕获光线数以千计的像素,工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。

空气流量传感器: 是测定吸入发动机的空气流量的传感器,适用于汽车发动机。

化学传感器: 对各种化学物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器,适用于矿产资源的探测、气象观测和遥测、工业自动化、医学上远距离诊断和实时监测、农业上生鲜保存和鱼群探测、防盗、安全报警和节能等。

传感器核心

在于联网应用

2009年中国传感器市场研究报告指出,据不完全统计,目前我国已有1688家企事业单位从事传感器的研制、生产和应用,其中从事MEMS(因为在iPhone和Wii等产品中的成功使用而受到广泛关注和大力发展)研制生产的企业已经有50多家。我国的传感器同国外水平相比,新品研制仍落后国际水平5～10年,而规模生产技术则落后10～15年。

传感器解决的是“上行”的感知和监测问题,要实现控制,还需要“下行”的执行器(如阀门等)来实现完整的“管控一体化”。 执行器也是目前物联网讨论中往往被忽视的一环,它的原理和分类和传感器基本类似,这里不再细述。

传统的传感器(包括执行器)是物联网产业的一个关注点,但笔者认为物联网的核心还是“联网”和应用,传感器是“点”的问题,不是“面”的问题,我们在传统传感器领域的落后状况对我国在物联网领域力争世界产业发展制高点的努力不会起决定性的制约作用。

传感网研究人群一般把传感网和传感器都当做感知层来对待。传感网既然是“网”,本应该属于传输层,但有一些和传感器合为一体的传感网应该属于感知层,因此笔者认为传感网介于传输层和感知层之间。图2所示的ESN(Environmental Sensor Networks,环境传感网)、OSN(Object SensorNetworks,物体传感网),以及前文中提到的VSN、BSN都属于“二合一”的感知层。此外,RFID其实也是传感器和传感网“二合一”的技术和应用。

剖析传输层

上期文章在谈到DCM划分时曾经提到过传输层主要分有线和无线两种通信方式,目前业界在谈论物联网时,往往对无线通信方式谈得很多,RFID、传感网、3G等都属于无线通信范畴,尤其是大家对3G技术寄予厚望 。笔者认为,目前两种通信方式对物联网产业来说可能处于同等重要、互相补充的作用,例如,工业化和信息化“两化融合”业务中大部分还是有线通信,智能楼宇等领域也还是以有线通信为主。

勿庸置疑,有线通信将来会成为物联网产业发展的主要支撑,但无线通信技术也是不可或缺的。下面我们对两种技术的应用范围做了一些归类整理,也许会对大家在物联网实际应用中考虑该选择哪种技术时有所帮助。

物联网之有线通信传输层

有线通信技术可分为短距离的现场总线(Field Bus,也包括PLC电力线载波等技术)和中、长距离(WAN)的广域网络(包括PSTN、ADSL和HFC数字电视Cable等)两大类。

关于现场总线的特点和应用范围,见表1。

由于现场总线种类繁多,已存在巨大的部署量,难以通过一个通用网络协议标准化,在工业信息化、楼宇自控等行业应用中,一般需要物联网软件、中间件(如同方的ezM2M物联网业务基础中间件)通过软件总线(如MQ,ESB等)加适配器(Adaptor)的方式实现高效率的互联互通。

现有的电信网、有线电视网和计算机网是物联网业务可以利用的中、长距离有线网络。还有一些和这三大网络规模相当的未公开的覆盖全国的专网,如公安系统的专网,据说国家电网的专网比有线电视网规模还要大。

有线广域网在物联网应用中的一个劣势就是众所周知的IP地址不够的问题,在IPv6未全面实施之前,这个问题将制约有线网在物联网业务中的使用。而无线广域网可以通过发SIM卡(电话ID号码)的方式解决每个智能物件对应一个ID(号码)的问题。尽管如此,中国电信、歌华有线等以有线网络为主的营运商也都有宏大的物联网业务计划,例如在智能家庭网关(Home Gateway)领域,歌华有线凭借机顶盒的部署基础占据一定优势。

物联网之无线通信传输层

和有线通信一样,无线通信也可分为长距离的无线广域网(WWAN)和中、短距离的无线局域网(WLAN),但无线网络中还有一种超短距离的WPAN(无线个人网,Wireless Personal Area Networks)类别。

传感网主要由WLAN或WPAN技术作为支撑,结合传感器。 “传感器”和“传感网”二合一的RFID的传输部分也是属于WPAN或WLAN。表2汇总了主流WLAN和WPAN协议的特点和用途介绍。

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传输的基础知识 篇4

无线话音数据综合传输系统是集现代电子技术、话音处理技术、宽带无线网络技术与一体，专门用于话音数据传输的产品。它可以通过无线宽带网络，实现网内普通电话间的互通，具有系统稳定、配置灵活、安装简便、功能齐全、扩展性强、易于维护升级等特点，广泛应用于厂矿企业、公安、交通、部队、商场、海关等部门。

一．应用领域

® 中小型办公场所的内部电话系统

® 小区内部的电话系统

® 远程监控区域的通信联络或声音监测记录

由于系统采用无线传输，特别适用于不便进行布线的环境，

也适用于临时性网络系统的组建，例如工作场所不固定的野外考察、军事指挥所、电视转播车等，既可以进行高速数据传输，又可以同时进行电话通信。

二．系统硬件配置和组网

系统包括硬件设备和控制软件，配置灵活。硬件设备由机箱和功能插件组成，用户根据需要选择传输4或8路产品时，直接插入具有相应功能的插件即可。机箱包含宽带无线传输插件，用户可以选择2 Mbps 或11Mbps的插件。

系统控制软件主要负责管理网内用户间的呼叫，支持MGCP、H.323等控制协议。控制软件安装在网络中心的呼叫管理服务器（Call Agent）上，可为每个话音用户配置号码和接口类型。

系统采用基于TCP/IP协议的LAN形式组网，容易与无线或有线LAN网络连接，充分利用现有网络的资源实现话音传输功能。还可通过硬件接口与PSTN连接，实现与公用电话网的互连。

传输的基础知识 篇5

当今社会是信息社会, 高度发达的信息社会要求通信网能提供多种多样的业务, 通过通信网来进行传输、交换、处理的信息量将不断增大, 这就需要现代化的通信网向数字化、综合化和智能化方向发展。传输系统是通信网的重要组成部分, 传输系统的好坏直接制约着通信网的发展。目前传统的PDH传输体制的传输网, 其复用的方式并不能满足信号大容量传输的要求。同步数字系列 (SDH) 传输体制是由PDH传输体制进化而来的, 因此SDH具有PDH传输体制所无可比拟的优点, 按SDH组建的网是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络, 它采用全球统一的接口已实现设备多厂家环境的兼容, 在全程全网范围实现全效的协调一致的管理和操作, 实现灵活的组网与业务调度, 实现网络自愈功能, 提高网络资源利用率, 由于维护功能的加强大大降低了设备的运行维护费用。

2 SDH传输技术

2.1 SDH的速率等级

SDH是在SONET的基础上建立起来的一种新的技术体制, 它规定了在网络节点接口上的所有速率等级, 而对支路信号的速率没有规定。因此, SDH可以提供不同速率的传输通道。

SDH的特点之一是它所使用的信息结构等级为STM-N同步传输模块, 其中最基本、最重要的组成模块是STM-1, 其速率为1552.520Mbit/s, 更高等级的STM-N信号是将STM-1按同步复用、字节复接后的结果, 目前SDH只能支持一定的N值, 即N为1、4、16、64。SDH相邻模块间的速率成整数倍关系, 是同步复用关系, 所以称为同步数字系列。

2.2 STM-1的帧结构及开销字节

(1) STM-1的帧结构

SDH网的一个重要功能是对支路信号进行同步的数字复用、交叉连接和交换, 同时它也希望支路信号在一帧内的分布是均匀、有规律的, 以便接入和取出。为了适应这些需求, STM-1的帧结构采用一种以字节为基础矩形块状帧结构, 如图1所示。

STM-1帧由9行、270列组成, 每列宽一个字节, 每字节8比特, 帧长为125s, 前9列为开销字节, 第10列为VC-4的通道开销, 其余260列为有效净负荷区。传输时, 按从左到右、从上到下的顺序进行。

从其帧结构看出, STM-1帧结构分为段开销 (SOH) 、通道开销 (POH) 、管理单元指针 (AU PTR) 和净负荷4个装有不同用途信息比特的区域。除净负荷区域用做装载准同步数字序列或其他数字信源信号外, 其他区域用来支持系统的管理和维护功能。

(2) 开销字节

开销字节的功能是完成对SDH信号提供层层细化的监控管理, 监控分为段层监控、通道层监控。段层监控分为再生段层和复用段层的监控, 通道层监控分为高阶和低阶通道层监控。

(1) 段开销

段开销是指STM帧结构中为了保证信息净负荷正常传送所需的附加字节, 主要是供网络运行、管理和维护使用的字节, 其结构如图2所示。段开销分为再生段开销 (RSOH) 和复用段开销 (MSOH) 。RSOH作为再生设备间操作、管理、维护和配置 (OAMP) 数据的传输通道, MSOH作为复用设备间OAMP数据的传输通道。

(2) 通道开销POH

在STM-1中, 每个虚容器都由容器及相关的通道开销组成。通道开销提供与各类虚容器相关的通道的管理和维护信息, 收端通过对POH的解读, 可以了解容器C中的数据是否得到正确的传输, 双向通道对端的收信误码情况、工作状态等。

(3) 指针

指针是SDH复用方式和PDH复用方式的重要差别之一, 能克服PDH中需要逐级分接的缺点。在SDH中有两种级别的指针, 第一种是管理单元 (AU) 指针, 另外一种是支路单元 (TU) 指针。

指针的作用是定位, 也就是以附加于虚容器 (VC) 上的TU指针 (或AU指针) 指示和确定低阶VC帧的起点在TU净负荷中 (或高阶VC帧的起点在AU净负荷中) 的位置, 因此能实现从STM-N信号中直接下低速支路信号的功能。

2.3 SDH的复用原理

SDH能够兼容各种类型的数字信号并统一到STM-N中传送, 其复用结构见图3。SDH的复用一般有两步:第一步是将各种不同速率的信号复用到STM-1;第二步是由STM-1复用到STM-N, 由于STM-1和STM-N的速率成整数倍关系, 因此采用同步复用即可。

3 SDH传输技术在广东省广播电视微波电路的应用

3.1 SDH传输系统的构成

采用SDH传输技术的SDH传输网是由一些SDH网络单元组成的, 在光纤、微波或卫星上进行同步信息传送。广东省数字微波电路是在原有广东省广播电视模拟微波电路的基础上, 扩容改造为SDH数字微波传输网。扩容改造后的SDH数字微波干线传输网以广州为中心, 由西线、北线、东线3条向外辐射线。SDH传输网的复用设备采用上海贝尔阿尔卡特公司1660SM和1662SMC型产品。

图4为广州—高榜山部分站电路传输系统, 传输网上各线路均从广州站开始, 以 (3+1) ×155Mb/s波道容量安排主业务。

主业务信道=1*ROMAN I (3×45Mb/s) 用于传送电视和广播节目, 以广州站为中心, 下行传送24套电视和24套立体声广播, 地方站解码电视和立体声广播节目。上行安排各站向广州中心站的回传电视节目。

主业务信道Ⅱ (63×2Mb/s) 用于传送话音、数据、会议电视信号。利用2Mb/s通道, 在广州站与地级市站、技术中心和广电局之间组成会议电视专用网, 在广州站与地级市站之间组成广电系统内部话音、数据交换网, 并分别作为省广电局电话网和计算机局域网的子网接入广电局。

主业务信道Ⅲ (2×45Mb/s+21×2Mb/s) 用于高清晰度电视 (HDTV) 和其它综合开发业务信号。在相邻微波站间安排2×45Mb/s信道, 用于高清晰度电视信号或其它视音频信号的传送。利用2Mb/s通道, 开发综合业务。

3.2 系统的特点

(1) 面向未来的网络升级能力

具有良好的升级扩展能力以满足未来网络发展的需求, 最大程度地保障用户的现有投资。1660SM还可以在不加任何修改的情况下分别用作阿尔卡特大型交叉连接系统1641SX (4/3/1交叉机, 最大交叉连接能力为960个等效STM-1) 的输入输出单元。

(2) 全新一代的节点系统设计思路, 灵活配置, 功能强大

采用节点体系结构, 有别于传统的SDH复用器结构, 其先进的背板设计使设备, 不分群路和支路, 只按业务速率区分不同的业务端口板。同时可以支持不同的网络拓扑结构。

(3) 强大的交叉连接能力

设备体系结构可以提供强大的交叉能力, 同时支持多环汇聚和SDH、ATM、IP全交叉连接。

(4) 强大的统一网络管理能力

所有系统都可以被阿尔卡特强大的传输网管系统1353NM (网元层管理系统) 和1354RM (子网络层管理系统) 统一管理, 操作者可以真正实现端到端的多业务点击配置、故障定位、性能监控和网络管理, 从而实现全网统一集中管理和控制。

3.3 故障案例分析

(1) 故障一

故障现象:徐闻站复用设备发生同步时钟源信号丢失告警, 设备使用的时钟信号倒换至备用时钟源, 信号传输正常。

故障分析:初步判断可能是徐闻站的时钟信号设备发生故障, 更换时钟信号设备故障依旧;插拔复用设备的时钟处理板, 信号丢失告警变为帧丢失, 故障依然无法排除;经分析, 由于复用设备的时钟处理板故障, 导致无法处理输入该板的时钟信号, 引起设备告警。

故障处理:更换复用设备时钟处理板, 设备告警消除。

(2) 故障二

故障现象:广州站复用设备出现服务信号失败、时钟信号源丢失和频率偏移告警, 下传和接收回传信号中断。

故障分析:初步判断为广州站时钟信号设备故障, 更换时钟信号后故障依旧;经分析, 由于复用设备的交叉矩阵板故障, 导致设备提取同步时钟信号失败, 引起信号中断。

故障处理:更换复用设备的交叉矩阵板, 信号恢复正常。

4 总结

SDH技术的一系列优点使其非常适合传输广播电视信号。该技术较好的时钟同步性能、抖动性能和网络同步性能确保广播电视的信号质量。随着广播电视传输网络建设的不断发展, SDH技术在广播电视领域中已经获得广泛的应用, 同时SDH技术的应用也大大推动广播电视网络建设事业的发展。

摘要：本文介绍了SDH传输技术的发展及其在广电传输网中的应用, 并结合广东省广播电视微波电路实际情况, 对SDH传输技术的应用和故障案例进行了分析。

关键词：SDH传输技术,帧结构,开销字节,复用结构

参考文献

[1]姚冬萍, 黄清, 赵红礼.数字微波通信.清华大学出版社, 2004.

[2]SDH和WDM光传输技术.华为技术与产品丛书.

传输的基础知识 篇6

[关键词]光纤 传输网 优良性能

[中图分类号][TN913.7] [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0208-01

1 概述

光纤作为宽带接入一种主流的方式，有着通信容量大、中继距离长、保密性能好、适应能力强、体积小重量轻、原材料来源广价格低廉等的优点，光纤宽带的普及也是大势所趋。

传输网的发展经历了三个阶段：又绞线阶段、电缆与双绞线相结合阶段以及光纤传输阶段。在双绞线阶段时期，语音不能同大规模数据通信混用也适应这样的数据通信；而在电缆与双绞线相结合的阶段，传输网能够进行大量数据与视频的传输需求，但同时也需要更多的接入设备，因而成本相对提高许多，另外这种网络由于不容易扩展，因此难以得到发展；进入到光纤阶段后，传输网的各个相应附属设备趋于完善，数据处理能力、扩展性也相应提高，促使传输网展成为综合通信网络。

2 光纤与传输网

2.1 光纤简介

光纤即光导纤维，它是一种用玻璃或塑料制成的纤维，光在其中通过全反射原理以传信息。光纤是一种光传导工具，光在光导纤维的传输时损耗比较低，而电在金属导线传导的损耗相对较大多，因而光纤很适合被用作长距离的信息传输。

光纤一般分为三层：芯径一般为50μm或62.5μm的中心高折射率玻璃芯，中间层为通常直径为125μm的低折射率硅玻璃包层，最外层是树脂涂层以加强防护；一般内层与中间层的折射率不同，通常内芯的折射率比外层玻璃大1%，根据光的折射和全反射原理可知，在这种情况下，光可在内芯全部反射，几乎不会有损耗。

光纤传输的优点：

1960年，美国科学家Maiman发明了世界上第一台激光器，激光从此成为良好的通信光源；其后二十多年，人们终于制成了低损耗的光传输介质——光纤，从而奠定了光通讯的基石，光纤也推动了光通讯、传输网的飞速发展。

光纤于传输网具有很多突出的优点，下面将介绍其中最突出的几点：

1）频带宽；频带的宽窄代表传输容量的大小，光纤的频带比VHF频段高出一百多万倍；尽管不同频率的光在光纤中传输也会出现相应的损耗，从而影响频带宽度，即使如此光纤的最低损耗区的频带宽度也可达30000GHz；而得用先进的相干光通信技术可以在30000GHz频宽内加载2000个光载波，再进行波分复用，光纤就可以容纳上百万个频道。

2）损耗低；与电缆传输相比光导纤维的损耗则要小得多，数据表明，光纤传输比同轴电缆传输的其功率损耗小一亿倍，因此信息在光纤中能传输更远的距离；另外，光纤传输在全部有线电视频道内的损耗相同，不需要引入均衡器像电缆中传输那样进行均衡；其次是温度的变化不会影响到光纤传输的损耗，因而当环境温度发生变化时干线电平的波动也不会到影响。

3）重量轻；光纤的芯线直径一般为4到10微米之间，就算在加上防水层、加强筋、护套等之后，由4～48根光纤所组成的光缆的直径也还不到13毫米，而标准的同轴电缆的直径为47毫米，因而玻璃纤维的光纤比起金属电缆线的重量更加轻。

4）抗干扰能力强；由于石英是构成光纤的基本成分，具有只传光不导电的特性，而且光信号在其中传输时也不会受到电磁场的干扰，因此信号在光纤中传输不易被窃听，利于信息安全。

5）保真度高；信号在光纤中传输，只要激光器的线性好，就可高保真地传输电视信号；另外光在光纤中传输不需要用中继放大，也就不会因此而引起非线性失真。

6）可靠性强；由于光纤系统所用到的设备相对少，前面提交到不会像在电缆系统中那样用到几十个放大器，设备少也就会相应地减少损耗与误差的出现，因此其可靠性更高，光纤设备可无故障工作达50万～75万小时，而光纤系统中寿命最短的光发射机——激光器的最低寿命也可达10万小时以上。

7）成本低；有论理认为光纤传输信息的带宽每6个月增加1倍，但其价格降低1倍。与电缆原材料——铜不同的是，石英来源十分丰富，光纤的造价也会随着技术的进步会进一步降低而不会像铜一样上涨；这也是光纤传输的极大优势。

2.2 光纤对传输网的作用

电话系统是由光缆和先进的超级计算机交换系统所组成，它已经同全国电话网相连；因而可以利用电话网络来建设“信息高速公路”；光缆系统是“信息高速公路”的骨干，光缆由细长的玻璃纤维构成的，数字化信息在其中以激光脉冲形式进行传输，而在同轴电缆中传输的形式则为无线电波。由于激光脉冲波长比无线电波的波长短，因而光纤线路具有更大的信息容量。

在当今社会中，光纤系统已广泛应用于数字电视、语音和互联网信息的传输中，光纤已成为商用、工业等多个领域的地面传输标准；军事与防御领域又进步推动了光纤大范围更新换代的重要动力。

2.3 光纤网

光纤传输系统一般由光发送机即光源、传输介质、光接收机即检测器组成。当光纤传输用于计算机网络通信时，光源和检测器的工作一般都由光纤收发器完成，光纤收发器的作用是将双绞线所传输的信号转换成使其能够通过光纤传输的光信号，是一种用来实现双绞线与光纤连接的设备，光纤收发器是双向的，也能将光信号转换能够在双绞线中传输的信号。

当光纤用于普通的视、音频、数据等传输时，光源和检测器的工作则一般是由光端机来完成，光端机负责将多个为E1的中继线路数据传输标准的信号转变成光信号并进行传输，光端机的主要用于实现电到光以及光到电的转换；光端机按其转换信号的类别分为模拟式和数字式光端机。

光纤传输系统也按传输信号的类别分为数字传输系统和模拟传输系统；后者是将光强加以模拟调制，将输入信号转变为振幅、频率或相位的连续变化的传输信号；而数字传输系统则是把输入信号转变成“1”，“O”的脉冲信号，并将其作为传输信号进行传输，最后在接受端将其还原成原信号。光纤传输系统也其它方式分为：单模光纤、多模光纤；缓变型多模光纤、缓变增强型多模光纤和缓变型单模光纤；阶跃型光纤、梯度型光纤、环形光纤等。

由上面介绍可知，光纤传输系统不仅可用来传输模拟信号，也可用来传输数字信号，也可以进行视频传输。

任何事物都有它双面性，光纤传输网也存在一些的安全隐患，如：弱光攻击、强光攻击等，因机电需要针对不层次的不同问题采取不同的对策加以防范，因而需要增加网络运营成，需要在成本与安全之间寻找到平衡，针对不同用途的光纤传输网采用不同的安全策略和标准。

3 结束语

目前，我国已经形成了相对较完善的光纤通信体系，涵盖了光器件、光模块、光纤、光缆、光传输设备等多个领域，另一方面移动互联网、三网融合等新型信息动技术发展应用也推动了光纤传输系统的发展。光纤传输系统经过了30多年的发展，在扩大网络传输容量方面起到了不可替代的作用。

本文通过对光纤对传输网发展作用、光纤网系统以及光纤的进行了一个系统而细致的介绍，并客观地分析了光纤网所存在的不足；另外也分析了光纤作为传输介质的优势以及这些其方式无法达到优点使得光纤对传输网的发展的起到了不可替代的巨大推动作用。

参考文献

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[4]曹琦，浅析光纤通信技术的发展趋势，中国集体经济，2009

[5]李振德，由俊玺，光通信的发展趋势与市场，黑龙江科技信息，2009