CN204761435U

CN204761435U - 基于用户终端通信的光纤传输教学与训练系统

Info

Publication number: CN204761435U
Application number: CN201520526082.3U
Authority: CN
Inventors: 王龙; 王振亮; 谷平反; 赵晨曦; 梁国茂; 王倩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-20
Filing date: 2015-07-20
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2025-07-20

Abstract

本实用新型公开了一种基于用户终端通信的光纤传输教学与训练系统，涉及光纤通信和电子应用技术领域。本实用新型A/B端的摄像头、话筒、电话、计算机采集的信号经光纤传输一体机A/B的对应区域完成编码和电-光转换，信号经光分路器传往业务传输测试区测试并在光缆成端区注入光缆，A/B端信号传输至B/A端后经光缆成端区、业务传输测试区后由光纤传输一体机B/A进行光-电转换和解码，输出给终端设备。该系统模拟了视频、语音、数据通信业务的光纤传输系统组网及测试环境，还可模拟常见的光纤传输故障，适用于职业技术教育院校光纤通信的教学演示和学员实践操作技能训练，促进理论讲授为主的传统教学模式向贴近实战的“教、学、练、考”式新型教学模式转变。

Description

基于用户终端通信的光纤传输教学与训练系统

技术领域

本实用新型涉及光纤通信和电子应用技术领域，尤其是一种基于用户终端通信的光纤传输教学与训练系统。

背景技术

随着光纤通信技术的不断发展，光纤通信已成为现代通信的主流方式，通信终端和光纤传输设备的使用与维护、光纤通信系统的组网、光纤传输线路的维护与抢修成为职业技术教育院校教学和训练过程中不容忽视的重点和难点内容。

在职业技术教育院校教学过程中，光纤通信相关课程的教学多以理论讲授为主，围绕各分立设备进行使用方法的训练，普遍存在理论知识学习偏多，设备使用和维护能力偏弱，对于训练效果缺乏客观系统的评测方法等现实问题，学员学习热情不高，训练效率较低。为使学员更好的理解各通信终端设备和光纤传输设备的工作原理，熟悉其工作特性，掌握其使用和维护方法，促进教学和训练贴近设备、贴近实战，需模拟常用光纤通信系统的真实环境，确保学员理论联系实际，将所学知识内化为实践操作经验和岗位任职技能。

另一方面，为提高学员光纤传输线路及设备维护与抢修技能，学会使用专业仪表进行常见故障的测查和抢修，现实教学和训练过程中，多简单将故障现象的语言描述与测试仪表使用方法教学相结合，学员在训练过程中学用分离，积累经验较少。所以，为确保学员真正掌握光纤传输系统中常见的故障和测查与抢修方法，需要一个能灵活设置多种通信故障，并真实显现故障现象和修复效果的模拟训练系统。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于教学演示和技能训练的基于用户终端通信的光纤传输教学与训练系统，能确保学员理论与实践紧密结合。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种基于用户终端通信的光纤传输教学与训练系统，包括A、B两个用户终端，每一终端均包括机柜及安装在机柜内的通信终端设备区、光纤传输设备区、业务传输测试区、光缆成端区、测试设备存储区和用于两端通信的传输光缆；光纤传输设备区安装光纤传输一体机；业务传输测试区安装业务传输测试板；A/B两端的通信终端设备区的终端设备采集的信号由光缆传至B/A端光缆成端区后，使用光纤跳线连接至光纤传输测试区的输入接口，完成测试后由输出接口继续传输至光纤传输一体机B/A完成信号的光-电转换和解码，并输出给相应的终端设备。

所述的光纤传输一体机A/B包括语音传输区、视频传输区、数据传输区和综合业务传输区，语音传输区采用RJ45接口，包括两个语音对讲输入/输出接口和两个电话输入/输出接口；视频传输区采用BNC接口，用于四路视频传输；数据传输区采用RJ45接口进行四路以太网业务传输；综合业务传输区包括语音对讲、电话、以太网和视频业务各一路，每一传输区分别配置状态指示模块和FC接口，可独立进行工作。

所述的业务传输测试区包括语音业务传输测试区、视频业务传输测试区、数据业务传输测试区、综合业务传输测试区和光源区，光源采用稳定光源，每一测试区包括输入/输出FC、SC和ST接口，每一区的三个输入接口采用光分路器与光纤传输一体机相应业务区的FC接口连接；光纤传输一体机各区的传输链路经光分路器和测试区后变为一分三光纤链路组，其中一路为标准光纤链路，为光纤通信系统提供正常的测试环境，另两路模拟故障线路，使教学中更方便的演示不同故障现象和测试过程，对学员的故障测查和抢修技能进行训练和考核。

所述的光缆成端区采用机柜式十二口光缆终端盒，依次为语音业务成端区、视频业务成端区、数据业务成端区和综合业务成端区，每一成端区分别包括FC、SC和ST三种法兰接口，使用光纤跳线连接业务传输测试区的输出接口和光缆成端区的光缆终端盒实现业务传输的路由选择。

A端和B端的两光缆成端区之间采用一根普通六芯单模室外光缆和三根两芯单模野战光缆进行连接。

所述通信终端设备区包括摄像头、话筒、电话、计算机、功放、交换机，实现视频、语音对讲、电话和数据信号的采集与显示，可用万用表、示波器直接对通信终端设备的输入/输出接口测试。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

一是集语音、视频和数据业务于一体，构建了常用通信业务组网及测试环境，模拟了常用的通信终端设备、光纤传输设备以及传输线缆和各类光无源器件，各设备和器件的性能直接显现为相应业务的传输效果，使用该系统进行教学和实操训练能使学员更好地掌握光纤通信系统组网、终端和传输设备调试、光无源器件使用与维护技能。

二是促进了综合布线及光纤传输线路施工技能的教学与训练实战化，通过光时域反射仪、光功率计等专业仪表的测试结果与A、B两端各业务的传输效果，综合评判学员的布线和施工技能，实现"教、学、练、考"四位一体化教学，有效提高教学和训练标准，促进“理论教学实物化，操作训练实战化”。

三是提供了光纤通信系统测试与维护所需的各类仪表，通过对终端及传输设备输入/输出信号测试的教学与训练，能使学员更好的掌握各类仪表的使用及测试结果分析方法，同时加深学员对各设备性能参数和工作特性的理解，为设备的维护和检修奠定基础。

四是A、B两端测试区之间通过物理模拟，为学员提供了光纤线路测试环境，同时还可在这段传输线路中模拟多种常见的光纤通信故障，使用该系统进行教学演示和实训，能真实显现各类通信故障现象和修复效果，使学员直观的学习常见故障的现象、原因和排除方法。

整个教学与训练系统模拟了两用户终端之间语音、视频和数据业务通信的主要设备和完整线路，可以让学员直观了解光纤通信系统并提供各种设备和线路的测试与维护环境，帮助学员理解和掌握光纤通信系统各设备的使用、维护和修复方法，以及光纤传输线路的故障测查和抢修技能。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中光纤传输一体机面板示意图；

图3是本实用新型中业务传输测试区面板示意图；

图4是本实用新型中光缆成端区面板示意图；

图中：100、机柜；101、通信终端设备区；102、话筒；103和104、电话；105、功放；106、计算机；107、摄像头；108、交换机；109、光纤传输设备区；110、光纤传输一体机；111、光分路器；112、业务传输测试区；113、业务传输测试板；114、光缆成端区；115、光缆终端盒；116、测试设备存储区；117、万用表；118、光功率计；119、OTDR或光时域反射仪；201和202、语音对讲输入/输出接口；203和204、电话输入/输出接口；205、211、217和223、状态指示区；207-210、视频输入接口；213-216、以太网数据输入/输出接口；206、212、218和224、FC接口；219、语音对讲输入/输出接口；220、备用电话输入/输出接口；221、备用以太网数据输入/输出接口；222、视频输出接口；301-324、输入/输出测试接口；325、光源；326、开关；401-403、语音业务成端区；404-406、视频业务成端区；407-409、数据业务成端区；410-412、综合业务成端区。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型涉及一种用于职业技术教育院校光纤通信课程教学演示和学员实践操作技能训练的光纤传输教学与训练系统，其主要应用于《光纤通信原理》、《光纤通信设备》和《线缆工程》等课程的演示教学及光纤通信系统组网、维护管理和故障抢修技能的训练。

如图1所示，A/B两个终端均包括机柜100及安装在机柜100内的通信终端设备区101、光纤传输设备区109、业务传输测试区112、光缆成端区114、测试设备存储区116及用于两端通信的传输光缆。通信终端设备区101包括会议用的话筒102、电话103和104、功放105、计算机106、摄像头107和电话交换机108；光纤传输设备区109安装光纤传输一体机110；业务传输测试区112安装业务传输测试板113；光缆成端区114为十二口机架式光缆终端盒115；测试设备存储区116主要放置光纤通信系统常用的测试仪表，包括万用表117、光功率计118和光时域反射仪119，光时域反射仪119也即OTDR。

如图2所示，在实际制备过程中，为便于通过对照教学，加深学员对光纤传输设备工作原理、技术参数和信号输出特性的理解，更系统、便捷的进行各类光纤传输设备的使用与维护教学和训练，将常用的语音、视频、数据及综合业务光端机集成为光纤传输一体机。光纤传输一体机A/B安装在相应的光纤传输设备区109内，该光纤传输设备区109可分为语音传输区、视频传输区、数据传输区和综合业务传输区，语音传输区采用RJ45接口，包括两个语音对讲输入/输出接口201和202，以及两个电话输入/输出接口203和204；视频传输区采用BNC接口，用于四路视频信号传输；数据传输区采用RJ45接口，进行四路以太网业务传输；综合业务传输区包括语音对讲、电话、以太网和视频业务各一路，每一传输区分别配置状态指示模块和FC接口，可进行独立工作。A端的摄像头107、会议话筒102、电话103、计算机106分别连接A端光纤传输一体机110的视频传输区、语音传输区、数据传输区对应的接口完成信号的编码和电光转换，A端的功放101和计算机106连接综合业务传输区的语音对讲和视频输出接口，用于对B端通信终端设备所采集的语音对讲和视频信号的输出显示，B端的设备连接和信号传输与A端相同。

如图3所示，为便于进行光纤传输设备、光纤传输线路的测试及业务调度和通信故障模拟，设置业务传输测试区112。业务传输测试区112包括语音测试、视频测试、数据测试、综合业务测试和光源区。为便于光缆线路故障现象的演示，光源325采用632.8nm稳定光源及其开关326，每一业务测试区包括FC、SC、ST三种类型的输入/输出接口301-324，三个输入接口采用光分路器111与光纤传输一体机110的相应业务区FC光纤接口连接。光纤传输一体机110各业务区的传输链路经光分路器111和测试区后变为一分三光纤链路组，其中一路为标准光纤链路，为光纤通信系统提供正常的测试环境，另两路模拟故障线路，使教学中更方便的演示不同故障现象和测试过程。使用示波器、光功率计118对测试区的输入接口测试，可加深学员对光传输设备输出功率、输出信号波形的理解，提高其光传输设备检测和维护能力；使用稳定光源、光功率计、示波器和光时域反射仪等设备对测试区输出接口的测试，可加深学员对光纤传输链路损耗、色散、信号畸变特性的理解，提高其仪表使用和光纤链路测查能力。

如图4所示，在实际制备过程中，为达到更好的教学和训练效果，光缆成端区采用机柜式十二口光缆终端盒115，十二口光缆终端盒115依次划分为语音业务成端区401-403、视频业务成端区404-406、数据业务成端区407-409和综合业务成端区410-412；每一成端区包括FC、SC、ST三种法兰接口，使用光纤跳线连接业务传输测试区112的输出接口和光缆终端盒115实现业务传输的路由选择。A端和B端之间的光缆终端盒采用一根六芯单模室外光缆和三根双芯单模野战光缆连接。该区域可用于光缆成端的教学演示与学员实操技能训练，光缆成端质量可根据测试区接口的仪表测试结果和A、B两端间业务传输效果进行综合评判。

所述的系统A端和B端光缆成端区之间采用一根六芯室外光缆和三根两芯野战光缆进行连接，借助光纤熔接机、横纵向开缆刀、光纤切割刀等线路施工与维护设备，可开展室外光缆、野战光缆接续的教学与训练，光缆接续质量可根据测试区接口的仪表测试结果和A、B两端间业务传输效果进行综合评判。

两用户终端间光纤通信系统组网过程中，A端的话筒102、摄像头107、计算机106的网口依次连接光纤传输一体机A的语音对讲输入/输出接口201或202、任一视频输入接口207-210、任一以太网数据输入接口213-216，完成A端语音对讲、视频和数据信号的采集，A端的电话103和104接入交换机108任意两接口，在交换机108剩余接口中任选两个接入光纤传输一体机110的电话输入/输出接口203和204；A端计算机106的BNC接口和功放105依次连接光纤传输一体机A的视频输出接口222和语音对讲输入/输出接口219，完成B端终端设备所采集视频和语音对讲信号的输出；光纤传输一体机的220和221接口分别作为电话和以太网数据通信系统组网的备用接口，状态指示区205、211、217和223依次显示四个传输区域的工作状态。

光纤传输一体机110的FC光纤接口206、212、218和224分别连接一分四光分路器111的输入接口，从各光分路器四路输出中任选三路接入业务传输测试区112的相应输入接口，各测试区输入与输出接口间通过跳线连接，其中一路用于通信业务的正常传输，另两路可用于通信故障的模拟。使用光功率计118、示波器直接对光纤传输一体机110的四个FC光纤接口测试，可帮助学员掌握不同业务光纤传输设备的输出光功率范围、信号波形；使用光功率计、示波器对业务传输测试区的输入接口测试，可加深学员对光分路器、法兰等无源器件引起的信号衰减和畸变的理解；使用光时域反射仪对测试区的输出接口测试，可培养学员光缆传输线路的测试、故障定位和故障分析能力。使用跳线连接632.8nm稳定光源和各输出测试接口，可演示光信号传输路由、线路中断和传输损耗增大等故障现象，除此以外，还可用于学员光缆成端、光缆接续质量的直观评定。

业务传输测试区112的输出接口与光缆终端盒115的十二个接口使用光纤跳线始终保持联通状态。光缆终端盒115及A、B两端间的室外光缆和野战光缆，可用于光缆线路施工过程中的光缆成端和光缆接续等内容的演示教学和实操技能训练，B端各设备的连接和使用方法与A端类似。

上述系统除了用于《光纤通信原理》、《光纤通信设备》等课程的教学演示和实践操作技能训练外，还可模拟以下光缆线路故障，通过故障现象剖析、测试和修复方法演示可提高学员的通信线路测试与故障抢修技能。

故障链路（1）：

模拟故障设置点：在系统B端光缆终端盒光纤熔接处，单模室外光缆蓝色纤芯和多模跳纤混熔。

检测方式：用光时域反射仪从A端业务传输测试区的输出接口测试，根据其后向散射曲线进行故障点定位和故障成因分析；使用示波器从B端业务传输测试区的输入接口测试，观察“眼图”，加深对通信系统损耗和波形畸变的理解。在此基础上拆开光缆终端盒，使用测试区的632.8nm红色稳定光源打光，根据光纤漏光情况进行确认和故障现象演示。

故障链路（2）：

模拟故障设置点：在连接A、B两端光缆的某个接头位置，光纤熔接时，纤芯横截面切割角度过大，导致接头位置损耗过大。

检测方式：用光时域反射仪从A端业务传输测试区的输出接口或B端业务传输测试区的输入接口测试，根据其后向散射曲线进行故障点定位和故障成因分析；使用示波器从B端业务传输测试区的输入接口测试，观察“眼图”，加深对通信系统损耗和波形畸变的理解。在此基础上拆开光缆接续盒，使用测试区的632.8nm红色稳定光源打光，根据接头漏光情况进行确认和故障现象演示。

故障链路（3）：

模拟故障设置点：在连接A、B两端光缆的某个接头位置，光纤熔接时，因未用酒精清洁光纤表面油膏导致光纤横截面受到污染，进而接头位置光纤损耗过大。

故障链路（4）：

模拟故障设置点：在连接A、B两端光缆的某个接头位置，光纤熔接点增强保护过程中，热缩套管加热后冷却不充分即用手拿，导致热缩套管中的光纤受力变形，进而接头附近光纤损耗过大。

故障链路（5）：

模拟故障设置点：在连接A、B两端光缆的某个接头盒中，余纤收容的盘绕半径过小，导致接头附近光纤损耗过大。

检测方式：用光时域反射仪从A端业务传输测试区的输出接口或B端业务传输测试区的输入接口测试，根据其后向散射曲线进行故障点定位和故障成因分析；使用示波器从B端业务传输测试区的输入接口测试，观察“眼图”，加深对通信系统损耗和波形畸变的理解。在此基础上拆开光缆接续盒，使用测试区的632.8nm红色稳定光源打光，根据余纤漏光情况进行确认和故障现象演示。

故障链路（6）：

模拟故障设置点：在连接A、B两端光缆的某个接头盒中，盘纤时某根光纤被折断，导致通信中断。

检测方式：用光时域反射仪从A端业务传输测试区的输出接口或B端业务传输测试区的输入接口测试，根据其后向散射曲线进行故障点定位和故障成因分析。在此基础上拆开光缆接续盒，使用测试区的632.8nm红色稳定光源打光，根据余纤漏光情况进行确认和故障现象演示。

故障链路（7）：

模拟故障设置点：在连接A、B两端光缆的某个接头盒中，接头盒密封不严，被水浸泡后导致接头附近光纤损耗过大（模拟管道光缆人孔中接头被积水浸泡）。

故障链路（8）：

模拟故障设置点：在连接A、B两端光缆的某个接头盒中，金属加强件固定不实，在接头盒反复移动过程中，光纤损耗时大时小。（模拟架空光缆接头盒随风晃动）

故障链路（9）：

模拟故障设置点：在B端业务传输测试区连接输入和输出接口跳纤的某个接头端面受到磨损，导致光纤传输一体机B的接收功率过小。

检测方式：用光时域反射仪从A端业务传输测试区的输出接口测试，根据其后向散射曲线进行故障点定位和故障成因分析；使用示波器从B端业务传输测试区的输入接口测试，观察“眼图”，加深对通信系统损耗和波形畸变的理解。在此基础上使用A端测试区的632.8nm红色稳定光源打光，并使用性能良好的跳纤替代本跳纤，根据跳纤端面输出光斑的亮度和光功率计的测试结果进行故障确认和演示。

故障链路（10）：

模拟故障设置点：在A端业务传输测试区输入和输出接口间串接一可调光衰减器，调节链路衰减值直至通信业务中断，观察损耗对业务传输的影响。

检测方式：在B端业务传输测试区的输入接口，使用光功率计记录可调光衰减器每次调节后B端的接收功率，加深学员对传输损耗所引起的通信故障的理解。

Claims

1.一种基于用户终端通信的光纤传输教学与训练系统，其特征在于，包括A、B两个用户终端，每一终端均包括机柜（100）及安装在机柜（100）内的通信终端设备区（101）、光纤传输设备区（109）、业务传输测试区（112）、光缆成端区（114）、测试设备存储区（116）和用于两端通信的传输光缆；光纤传输设备区（109）安装光纤传输一体机（110）；业务传输测试区（112）安装业务传输测试板（113）；A/B两端的通信终端设备区（101）内的终端设备采集的信号由光缆传至B/A端光缆成端区（114）后，使用光纤跳线连接至业务传输测试区（112）的输入接口，完成测试后由输出接口继续传输至光纤传输一体机（110）B/A完成信号的光-电转换和解码，并输出至相应的终端设备。

2.根据权利要求1所述的基于用户终端通信的光纤传输教学与训练系统，其特征在于，所述的光纤传输一体机（110）A/B均包括语音传输区、视频传输区、数据传输区和综合业务传输区，语音传输区采用RJ45接口，包括两个语音对讲输入/输出接口（201）（202）和两个电话输入/输出接口（203）（204）；视频传输区采用BNC接口，用于四路视频传输；数据传输区采用RJ45接口进行四路以太网业务传输；综合业务传输区包括语音对讲、电话、以太网和视频业务各一路，每一传输区分别配置状态指示模块和FC接口，可独立进行工作。

3.根据权利要求1所述的基于用户终端通信的光纤传输教学与训练系统，其特征在于，所述的业务传输测试区（112）包括语音测试、视频测试、数据测试、综合业务测试和光源区,光源（325）采用稳定光源，每一测试区包括输入/输出FC、SC和ST接口，每一区的三个输入接口采用光分路器（111）与光纤传输一体机（110）相应业务区的FC接口连接；光纤传输一体机（110）各区的传输链路经光分路器（111）和测试区后变为一分三光纤链路组，其中一路为标准光纤链路，为光纤通信系统提供正常的测试环境，另两路模拟故障线路，使教学中更方便的演示不同故障现象和测试过程，对学员的故障测查和抢修技能进行训练和考核。

4.根据权利要求1所述的基于用户终端通信的光纤传输教学与训练系统，其特征在于，所述的光缆成端区（114）采用机柜式十二口光缆终端盒（115），依次为语音业务成端区、视频业务成端区、数据业务成端区和综合业务成端区，每一成端区分别包括FC、SC和ST三种法兰接口，使用光纤跳线连接业务传输测试区（112）的输出接口和光缆成端区（114）的光缆终端盒（115）实现业务传输的路由选择。

5.根据权利要求1所述的基于用户终端通信的光纤传输教学与训练系统，其特征在于，A端和B端的两光缆成端区（114）之间采用一根普通六芯单模室外光缆和三根两芯单模野战光缆进行连接。

6.根据权利要求1所述的基于用户终端通信的光纤传输教学与训练系统，其特征在于，所述通信终端设备区（101）包括话筒（102）、电话（103）和（104）、功放（105）、计算机（106）、摄像头（107）和交换机（108），实现视频、语音对讲、电话和数据信号的采集与显示，使用万用表（117）和示波器可直接对通信终端设备的输入/输出接口测试。