光纤通信与移动通信系统

实习报告课程名称通信系统认知实习实习题目移动通信与光纤通信专业班级学号学生姓名实习成绩指导教师年月日2一、实习题目通信系统认知实习二、实习任务与要求1、熟悉移动通信的原理，了解TD-SCDMA无线网络控制器：ZXTRRNC（V3.0）的组成和基本工作方式。2、熟悉光纤通信的原理，了解多功能城域光传送设备：ZXMPS320的组成和基本工作方式。三、实习具体实施情况（附上图表、原始数据等）I、移动通信原理部分：（一）移动通信理论及设备（中兴ZXTRRNC）1.移动通信传播媒介的特点移动通信常常在快速移动中进行：引起多普勒频移、产生随机调频、使得电波传播特性发生快速的随机起伏2.无线电波的传播特性无线电波在自由空间传播时，其单位面积中的能量会因为扩散而减少。这种减少称为自由空间的传播损耗Ls。3实际的无线信道衰落因子可表示为3.阴影衰落阴影衰落又称慢衰落，一般表示为传播距离的m次幂和表示阴影损耗的正态对数分量的乘积。移动用户和基站之间的距离为r时，传播路径损耗和阴影衰落可以表示为：式中，表示由于阴影产生的对数损耗，服从零均值和标准偏差的对数正态分布。上式用dB表示为：4.时延扩展测试数据表明，不同环境下，平均时延扩展是不一样的。典型环境时延扩展由下表显示。时间ttt4由表中的实测数据可以看出，市区的传输时延比郊区的长。在市区4km长的传播路径上，相对于包络最高值-30dB处所测的时延可达12us（美国城市）。在没有采用分集接收或均衡等抗衰落等措施时，要求比特率小于83Kb/s，否则引起码间串扰。6.相干带宽与时延扩展有关的一个重要概念是相干带宽。相干带宽表征的是信号中两个频率分量基本相关的频率间隔。也就是说，衰落信号中的两个频率分量，当其间隔小于相干带宽时，它们是相关的，其衰落具有一致性；当其间隔大于相干带宽时，它们不相关，其衰落不具有相关性。在实际应用中，常用最大时延Tm的倒数来规定相干带宽，即根据衰落与频率的关系，可将衰落分为两种，频率选择性衰落和非频率选择性衰落，后者又称平坦衰落。对于移动信道来说，当信号的带宽小于相干带宽时，发生非频率选择性衰落，当信号的带宽大于相干带宽时，发生频率选择性衰落。7.多径传播信道的信号衰落在多径传播信道中，假设：有N个多径信道，它们彼此相互独立且没有一个信道的信号占支配地位；没有直射波信号，仅有许多反射波信号，接收到的信号包络的衰落变化服从瑞利（Rayleigh）分布。当接收到较强的直射波信号且它占有支配地位时，接收信号包络的衰落服从莱斯（Rician）分布。在多径传播信道中，多径效应引起时间上的时延扩展，多普勒效应引起多普勒频展。8.多普勒（Doppler）频谱当移动体以速度v移动时，引起多普勒（Doppler）频率漂移。多普勒频移表示为5II、移动通信设备实习部分：中兴TD-SCDMA无线网络控制器：ZXTRRNC（V3.0）ZXTRRNC（V3.0）是中兴通讯根据3GPPR4版本协议研发的TD-SCDMA无线网络控制器，该设备提供协议所规定的各种功能，提供一系列标准的接口，支持与不同厂家的CN，RNC或者NodeB互连。RNC的控制面和用户面都采用分布式（用户量上升后可以通过增加单板实现容量线性增长）的设计，整个系统没有集中处理的瓶颈，控制面和用户面处理资源可以根据容量的增长需求线性扩展。ZXTRRNC单资源框最大可支持7.5万话音用户和7.5万分组域用户，以及最大支持3750爱尔兰话务量或225Mbps数据吞吐量。整个系统可以通过机框和机架的进一步扩展，达到最大100万用户的容量。6接入单元（APBE、IMAB、SDTB单板）„接入单元为ZXTRRNC系统提供Iu，Iub和Iur接口的STM-1、E1和IP的接入功能„APBE单板，提供4个STM-1接入，支持622M交换容量。负责完成RNC系统STM-1物理接口的AAL2和AAL5的终结，实现ATM的OAM功能，完成SSCOP和SSCF的处理„IMAB与SDTB板一起使用。每个IMAB板实现30个IMA组的分组能力，实现线速的ATMAAL2和AAL5的分段与重组SAR，实现ATM的OAM功能，完成SSCOP和SSCF的处理„每个SDTB板提供一个155M的STM-1接口，在传输侧复用为63路E1接口接入单元（APBE、IMAB、SDTB单板）„接入单元为ZXTRRNC系统提供Iu，Iub和Iur接口的STM-1、E1和IP的接入功能„APBE单板，提供4个STM-1接入，支持622M交换容量。负责完成RNC系统STM-1物理接口的AAL2和AAL5的终结，实现ATM的OAM功能，完成SSCOP和SSCF的处理„IMAB与SDTB板一起使用。每个IMAB板实现30个IMA组的分组能力，实现线速的ATMAAL2和AAL5的分段与重组SAR，实现ATM的OAM功能，完成SSCOP和SSCF的处理„每个SDTB板提供一个155M的STM-1接口，在传输侧复用为63路E1接口交换单元„主要为系统控制管理、业务处理板间通信以及多个接入单元之间业务流连接等提供大容量的、无阻塞的交换功能。交换单元由两级交换子系统组成。（二）光纤通信原理及设备（ZXMPS320）I、光纤通信原理部分：一、光纤的分类：按照制造光纤所用的材料分：可以分为石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤。7其中，塑料光纤是用高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）制成的。它的特点是制造成本低廉，相对来说芯径较大，与光源的耦合效率高，耦合进光纤的光功率大，使用方便。但由于损耗较大，带宽较小，这种光纤只适用于短距离低速率通信，如短距离计算机局域网链路、船舶内通信等。目前通信中普遍使用的是石英系光纤。二、光纤通信的优点具有传输频带宽、通信容量大传输衰减小，距离远信号串扰小，传输质量高抗电磁干扰，保密性好光纤尺寸小，质量轻便于运输和敷设耐化学腐蚀，适用于特殊环境原料资源丰富节约有色金属三、光纤通信需要什么光源光源是光纤通信系统的关键器件，它产生光通信系统所需要的光载波，其特性的好坏直接影响光纤通信系统的性能。实用光纤通信系统对光源有以下要求。（1）合适的发光波长光源的发光波长必须在光纤的低损耗区，包括0.85μm、1.31μm和1.55μm波长窗口。也就是说，光源的发光波长应与光纤的工作窗口相一致。在目前的光通信系统中作为第一窗口的0.85μm短波长窗口已基本不用了，1.31μm的第二窗口正在大量应用，并且光纤通信系统正在逐渐向1.55μm的第三窗口转移。（2）足够的输出功率光源的输出功率必须足够大，光源输出功率的大小直接影响光通信系统的中继距离。光源的输出功率越大，系统的中继距离就越长。但这个结论是有条件的，即如果光源的输出功率太大，使光纤工作于非线性状态，则是光纤通信系统不允许的。当然，目前的问题不是光纤的功率太大，而是不够。因此，还应努力提高光源输入光纤的光功率，以增大中继距离。一般光源的输出功率大于lmW。实际应用中，一般都以对数来表示光功率的大小，把lmW的光功率记作0dBm。（3）可靠性高，寿命长光源的工作寿命长，通信才可靠。目前通信工程要求光源平均工作寿命约100年，一般不允许中断通信。设一个通信系统中有10个光源，假如其中一个光源发生故障，会使整个系8统中断工作。从故障的概率来说，该系统发生中断通信故障的时间间隔为10万小时（10年左右）。这是实用通信工程对元器件的要求。（4）输出效率高输出光功率与所消耗的直流电功率的比值叫做输出效率。要求输出效率尽量高，即耗电尽量省，而且要在低电压下工作。这样，对无人中继站的供电就较方便了。目前输出效率的标准是大于10％，将来希望达到50％。5）光谱宽度窄光谱宽度是光源的发光波长范围。人们希望光波也能够和无线电波一样，只在一个频率振荡。实际上这很难做到，只能要求光谱尽量短。光源的光谱宽度直接影响到系统的传输带宽，它与光纤的色散效应相结合，就产生了噪声，影响系统的传输容量和中继距离。（6）聚光性好要求光源发光尽量集中，会聚到一点，尽可能多地把光送进光纤，即耦合效率高。这样进入光纤的功率大，系统中继距离就可增加。（7）调制方便调制即是把话音等信息附载在光波上。如何高效地用电信号来调制光波是决定系统成败的关键。（8）价格低廉光纤通信系统在价格上低于其他现用系统，这与光源的可靠性和批量生产性直接相关。光源应该价格低廉，能批量生产，同时体积小、重量轻，便于在各种场合应用。四、光纤导光原理当光纤端面入射角in≤0时，光纤可以传光；当光纤端面入射角in＞0时，光纤不能传光。0称为光纤端面临界入射角，它与光纤端面上入射点位置无关。9五、SDHSDH:Synchronousdigitalhierarchy光同步数字传送网SDH是一个将复接、线路传输、交叉连接及交换功能融为一体的，并由统一的网管系统进行管理的综合业务传送网络六、SDH速率、帧结构SDH具有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-1、STM-4、STM-16和STM-64，并具有页状矩形帧结构七、开销功能SDH体系正是使用了丰富的开销来完成OAM功能的。SDH共有以下四种开销：再生段开销（RSOH）：用于各个REG之间的管理；复用段开销（MSOH）：用于各个复用器之间的管理；高阶通道开销（HPOH）；用于各个高阶虚容器之间的管理；低阶通道开销（LPOH）：用于各个低阶虚容器之间的管理。八、网络拓扑结构线形网、树形网、环形网、网状网、枢纽网九、自愈保护非全反射光全反射光临界光锥包层(n2)纤芯(n1＞n2)c等级STM-1STM-4STM-16STM-64速率（Mbit/s）155.520622.0802488.3209953.28010II、光纤通信设备部分：多功能城域光传送设备：ZXMPS320ZXMPS320新一代紧凑的标准型STM——1/STM-4级别综合业务传送平台，是多功能城域光传送设备，适工作原理：并发优收二根光纤：工作光纤S，保护光纤P正常时：信号AC在发端A同时馈入S与P光纤（并发），沿二条路径到达C：S:A-B-C，P:A-D-C收端(优收)，正常情况下选收S光纤上业务：A-B-C同理，信号CA：S:C-D-A，P:C-B-A收端选用S:C-D-ADAC发CA收AC收CA发ACBSP故障时：如B、C间的光缆被切断。AC业务：在C节点由于来自S光纤的AC信号A-B-C丢失，所以接收倒换开关转向来自P光纤，即接收信号：A-D-CCA业务信号仍按原路径传送。AC发CA收AC收CA发ACBDSP倒换11合系统容量较大、多种业务同时存在的场合，主要完成STM-1（155520kb/s）和STM-4（622080kb/s）速率的光纤传输和PDH低速率的接入。1、系统组成机架尺寸（高×宽×深，单位：mm）：（2000或2200或2600）×（600）×（300）。子架。设备子架外形图如图5-39所示。ZXMPS320系统子架符合19in机架标准，机箱的尺寸为：482.8mm×285.1mm×199.6mm(长×宽×高)。机械结构包括机箱、单板。机箱可插入各种类型的单板。2、功能描述（1）电源板电源板主要提供各单板的工作电源即二次电源，一块电源板相当于一个小功率的DC/DC变换器，能为ZXMPS320设备内的各个单板提供其运行所需的+3.3V，+5V，-5V和-48V直流电源。为满足不同的供电环境，ZXMPS320提供了PWA和PWB两种电源板，分别适用于一次电源为-48V和+24V的情况。为提高系统供电的可靠性，ZXMPS320设备支持电源板的热备份工作方式（2）网元控制处理板（NCP）NCP是一种智能型的管理控制处理单元，内嵌实时多任务操作系统，实现ITU-TG.783建议规定的同步设备管理功能（SEMF）和消息通信功能（MCF）。（3）系统时钟板（SCB）SCB的主要功能是为SDH网元提供符合ITU-TG.813规范的时钟信号和系统帧头，同时也提供系统