数字光纤传输系统课程设计
课程设计
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指导教师：
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电子与信息工程学院
通信工程系
THE DIGITAL OPTICAL FIBER TRANSMISSION SYSTEM -------------------------------------- 3 1. 引言---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4
1.1 设计背景--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4
1.2 光纤通信技术 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.
2.1 光纤通信概念 --------------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.2.2 光纤通信发展 --------------------------------------------------------------------------------------------- 4
1.3 数字光纤传输的优点----------------------------------------------------------------------------------------- 5
1.4 光纤通信技术的发展前景 ---------------------------------------------------------------------------------- 6
2.数字光纤传输系统设计 ----------------------------------------------------------------------------------- 7
2.1数字光纤传输的两种体制 ----------------------------------------------------------------------------------- 7 2.1.1准同步数字系列PDH ------------------------------------------------------------------------------------ 8 2.1.2准同步数字系列SDH ------------------------------------------------------------------------------------ 8
2.2 整体设计------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10
2.3 光发射机------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 2.
3.1 光源 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 2.3.2 调制电路和控制电路 --------------------------------------------------------------------------------- 11 2.3.3 线路编码电路 ------------------------------------------------------------------------------------------- 12 2.4 光接收机------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 2.
4.1 光检测器-------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 2.4.2 放大器----------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 2.4.3 均衡和再生 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 14
3.数字光纤传输系统分析 --------------------------------------------------------------------------------- 14
3.1性能指标-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14
3.2系统设计分析 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 15 3.2.1中继距离受损耗的限制 ------------------------------------------------------------------------------- 15 3.2.2中继距离受色散(带宽)的限制----------------------------------------------------------------------- 16 4．总结------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16
随着数字技术和光纤通信技术各自的进步，以及社会对于光纤集成网络以实现资源共享的要求日益增长，数据与光纤通信技术也已紧密地结合起来，成为了社会的强大物质技术基础。现代社会，数字光纤通信已经越来越多地应用到了社会各个领域中。
光纤通信系统最重要的部分是光发射机、信道和光接受机三个模块。通过各种光电设备连接成SDH 同步数字序列的数字光纤传输系统，最后在分析指标与设计性能方面验证了系统的合理性。
关键词：光纤通信技术、数字光纤传输系统、SDH同步数字序列、性能指标
The digital optical fiber transmission system
Abstract:
With the development of digital technology and optical fiber communication technology and their progress, and the society for optical integrated network to realize resource sharing requirements increasing, data and optical fiber communication technology has been closely combined, become society's powerful corporeal technology base. In modern society, digital optical fiber communication has been increasingly applied to all areas of society.
Optical fiber communication system is the most important part of the optical transmitter, channel and optical receiver module three. Through a variety of optoelectronic devices connected to SDH synchronous digital series digital optical fiber transmission system, in the final analysis indexes and design performance with respect to verify the rationality of the system.
Key words: optical fiber communication technology, digital optical fiber transmission system, SDH synchronous digital sequence, performance index
1. 引言
1.1 设计背景
光纤通信技术光纤通信自从问世以来，给整个通信领域带来了一场革命，它使高速率、大容量的通信成为可能。光纤通信由于具有损耗低、传输频带宽容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点而备受业内人士的青睐，发展非常迅速。
在现代社会，光纤通信越来越多地与另一种通信方式—数字通信联系在了一起，二者一同成为办公自动化，局域网办公，网络资源共享，社区网络通信甚至是建设信息高速公路的核心技术。这两种技术也成了当下的热门研究课题。
1.2 光纤通信技术
1.2.1 光纤通信概念
所谓光纤通信，就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信之目的。要使光波成为携带信息的载体，必须对之进行调制，在接收端再把信息从光波中检测出来。然而，对光波进行调制与解调，由于目前技术水平所限，目前大都采用强度调制与直接检波方式。又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重，所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。
数字光纤通信系统基本上由光发送机、光纤与光接收机组成。发送端的电端机把信息（如话音）进行模/数转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件(LED)，则LED 就会发出携带信息的光波。即当数字信号为“1”时，光源器件发送一个“传号”光脉冲；当数字信号为“0”时，光源器件发送一个“空号”（不发光）。光波经光纤传输后到达接收端。在接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来送给电端机，而电端机再进行数/模转换，恢复成原来的信息。就这样完成了一次通信的全过程。
1.2.2 光纤通信发展
通信向大容量，长距离的方向发展已经是必然的发展趋势，在社会的进步与发展，以及人们日益增长的物质与文化需求下。由于光波具有极高的频率（大约3 亿兆赫兹），也就是说是具有极高的宽带从而可以容纳巨大的通信信息，所以用光波作为载体来进行通信一直是人们几百年来追求的目标所在。
在60年代中期以前，光圈波导、气体透镜波导、空心金属波导管等，作为传送光波的媒体以实现通信，因衰耗过大或者造价昂贵而无法实现。
1966年7月，华裔学者高锟在PIEE 杂志上发表的文章《用于光频的光纤表面波导》，
从理论上分析证明了用光纤以实现光通信的可能性，并设计了通信用阶跃光纤。并科学预言了制造通信用的超低耗光纤的可能性，原材料提纯，加适当掺杂剂，光纤衰耗系数降低到20dB/km 以下，被誉为光纤通信的里程碑。
1970年美国康宁玻璃公司，用改进型化学相沉积法制造出世界上第一根超低耗光纤，成为光纤通信发展的导火索。证明了用当时的科学技术与工艺方法制造通信用的超低耗光纤是完全有可能的，是光通信研究的重大实质性突破。
自1970年以后，从光纤的衰耗看：从70年的20 dB/km降至90年的0.14dB/km，这个数值已经接近石英光纤的理论衰耗极限值0.1dB/km。
从光器件看：1970年，美国贝尔实验室研制出世界上第一只在室温下连续波工作的砷化镓铝半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源器件。后来逐渐发展到异质结条形激光器、分布反馈式单纵模激光器（DFB）以及多量子阱激光器（MQW）。光接收器件从硅PIN 光二极管发展到雪崩光二极管APD。
从光纤通信系统看：从小容量到大容量、从短距离到长距离、从低水平到高水平、从旧体制（PDH）到新体制（SDH）的迅猛发展。
1976年，世界上第一个实用化光纤通信系统。码率为45 Mb/s，中继距离为10 km。
1980 年，多模光纤通信系统商用化（140Mb/s），并着手单模光纤通信系统的现场试验工作。
1990 年，单模光纤通信系统进入商用化阶段（565 Mb/s），并着手进行零色散移位光纤和波分复用及相干通信的现场试验，而且陆续制定数字同步体系（SDH）的技术标准。
1993年，SDH 产品开始商用化622Mb/s ，1995年，2.5Gb/s SDH 商用化，1996年，10Gb/s SDH商用化，1997年波分复用技术（WDM）的20Gb/s 、40Gb/s SDH 试验取得突破。
此外，在光孤子通信、超长波长通信和相干光通信方面也正在取得巨大进展。总之，短短不到三十年的时间，但光纤通信技术却取得了极其惊人的进展。因此，光纤通信技术并未停滞不前，而是向更高水平、更高阶段方向发展。
1.3 数字光纤传输的优点
光通信与电通信相比，具有无以伦比的优越性。
1. 通信容量大
一根光纤同时传输24 万个话路的试验已经取得成功，它比传统的明线、同轴电缆、微波等要高出几十乃至上千倍以上。一根光纤的传输容量如此巨大，而一根光缆中可以包括几十根甚至上千根光纤，再加上波分复用技术，其通信容量之大就更加惊人了。
2. 中继距离长
石英光纤具有极低的衰耗系数0.19dB/km 以下，若配以适当的光发送与光接收设备，可使其中继距离达数百公里以上。传统的电缆、微波等根本无法与之相比的。因此光纤通信特别适用于长途一、二级干线通信。此外，已在进行的光孤子通信试验，全球无中继的光纤通信目的能实现。
3. 保密性能好
光波在光纤中传输时只在纤芯进行，基本上没有光“泄露”，因此其保密性能极好。
4. 适应能力强
不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀，可挠性强大于一定弯曲半径其性能不受影响。
5. 体积小、重量轻、便于施工维护
光缆的敷设方式方便灵活，既可以直埋、管道敷设，又可以水底和架空。
6. 原材料来源丰富，潜在价格低廉
制造石英光纤的最基本原材料是二氧化硅，即砂子是取之不尽、用之不竭的。因此其潜在价格是十分低廉的。
1.4 光纤通信技术的发展前景
光纤通信虽然仅有近三十年的时间，但光纤通信的技术无论是光纤制造技术还是光电器件的制造技术，以及光纤通信系统水平都取得惊人的进展，已经成为现代通信最主要的传输手段。光纤的衰耗从20dB/km到现在低于0.14dB/km，已十分接近石英光纤理论衰耗极限0.1dB /km,光纤的带宽也从10MHZ·km 发展到1000GHZ·km 以上。光源器件从结构十分简单、GaAs 激光器发展到分布反馈式和多量子阱的单纵模激光器。光纤通信系统的水平的提高，从1976年的45Mb/S发展到10Gb/S。1985年的多模，1990年单模光纤商用化，而现在技术更加先进的SDH 光纤通信已经席卷世界各地。
但是，光纤通信的潜力是巨大的，目前的光纤通信应用水平是其能力的1～2％左右。因此光纤通信技术并未停滞不前，而是向更高水平、更高层次的方向发展。
1. 波分复用技术（WDM）
用一根光纤同时传输几种不同波长的光波以达到扩大通信容量的目的。在系统的发送端，分系统发出不同波长的光波λ1、λ2、λ3、λ4，由合波器合成一束光波进入光纤传输，在接收端分波器把几种光波分开，分别输入到各个分系统的光接收机。波分复用的关键技术是合波器与分波器。
2. 相干光通信
目前光纤通信都是采用强度调制与直接检波的工作方式，光源器件的调制速率、光接收机的灵敏度受到局限难以提高，适应不了超大容量、超长距离通信的要求。所谓相干光通信，就是在发端由激光器发出谱线极窄、频率稳定、相位恒定的相干光，并用先进的调制方法如FSK、ASK 和PSK 对之进行调制。在收端，把由光纤传输来的相干光载波与本振光源发出的相干光，经光耦合器后加到光混频器上进行混频与差频，然后把差频后的中频光信号进行放大、检波。相干光通信的关键技术是光源器件、光波的匹配。
3. 超长波长光纤通信
石英光纤的衰耗已接近理论值，无潜力可挖。研究发现，氟化物光纤在波长3.4 微米处的衰耗理论值，可低达0.001dB/km;而金属卤化物光纤的衰耗理论值可低达0.01～
0.00001dB/km，若光纤衰耗小于0.001dB/km，中继距离可达三万多公里，那么实现全球无中继的光纤通信就会成为现实。
4. 光集成技术
和电子技术中的集成电路相类似，微型光学元件如光源器件、光检测器件、光透镜、光滤波器、光栅等集成在芯片上，构成复杂性能的光器件；还和集成电路等电子元件集成在一起形成光电部件如光发送机与光接收机等。采用光集成技术，设备的体积、重量大大减少，提高了稳定性与可靠性。
5. 光孤子通信
通信容量越大，要求光脉冲越窄，如2.5Gb/s 系统的光脉冲宽度约为400ps。窄光脉冲经光纤传输后因色散使脉冲展宽引起码间干扰，因此脉冲展宽一直制约大容量、长距离传输。研究发现，当注入光强密度足够大时会引起光脉冲变窄的现象，其光脉冲宽度可低达几个ps，即所谓光孤子脉冲。因此用孤子脉冲可以实现超大容量的光纤通信。
2.数字光纤传输系统设计
2.1数字光纤传输的两种体制
光纤大容量数字传输目前都采用同步时分复用(TDM)技术。复用又分为若干等级，先后有两种传输体制：准同步数字系列(PDH)，同步数字系列(SDH)，随着光纤通信技术和网络的发展，PDH遇到了许多困难，美国提出了同步光纤网(SONET)，1988年，ITU-T(原CCITT) 提出了被称为同步数字系列(SDH)的规范建议。SDH解决了PDH存在的问题，是一种比较完善的传输体制，现已得到大量应用。
2.1.1准同步数字系列PDH
两种基础速率：24路64kbps组成1.544 Mb/s为第一级(一次群，或称基群)基础速率，采用的国家有北美和日本；以2.048 Mb/s为第一级(一次群)基础速率32路64kbps，欧洲各国和中国。
对于以2.048 Mb/s为基础速率的制式，各次群的话路数按4倍递增，速率的关系略大于4倍。对于以1.544 Mb/s为基础速率的制式，在3次群以上，日本和北美各国又不相同，看起来很杂乱。PDH各次群比特率相对于其标准值有一个规定的容差，而且是异源的，通常采用正码速调整方法实现准同步复用。1次群至4次群接口比特率早在1976年就实现了标准化，并得到各国广泛采用。PDH主要适用于中、低速率点对点的传输。
在这种形势下，现有PDH的许多缺点也逐渐暴露出来，主要有：
(1) 北美、西欧和亚洲所采用的三种数字系列互不兼容。(2) 各种复用系列都有其相应的帧结构，没有足够的开销比特，使网络设计缺乏灵活性。(3) 复接/分接设备结构复杂，上下话路价格昂贵。
2.1.2准同步数字系列SDH
同步数字系列SDH传输网不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之间的网络传输。SDH传输网由SDH终接设备(或称SDH终端复用器TM)、分插复用设备ADM、数字交叉连接设备DXC等网络单元以及连接它们的(光纤)物理链路构成。图5.1示出SDH传输网的拓扑结构。
图2-1 SDH传输网的典型拓扑结构
SDH终端的主要功能是，复接/分接和提供业务适配，主要由TM设备完成。
ADM是一种特殊的复用器，它利用分接功能将输入信号所承载的信息分成两部分：一部分直接转发，另一部分卸下给本地用户然后信息又通过复接功能将转，发部分和本地上送的部分合成输出
DXC类似于交换机，它一般有多个输入和多个输出，通过适当配置可提供不同的端到端连接。
SDH传输网的连接模型，通过DXC的交叉连接作用，在SDH传输网内可提供许多条传输通道，每条通道都有相似的结构，每个通道(Path)由一个或多个复接段(Line)构成，而每一复接段又由若干个再生段(Section)串接而成。
与PDH相比，SDH具有下列特点：
(1) SDH采用世界上统一的标准传输速率等级。最低的等级也就是最基本的模块称为STM-1，传输速率为155.520 Mb/s；4个STM-1 同步复接组成STM-4，传输速率为622.080 Mb/s；16个STM-1 组成STM-16, 传输速率为2488.320 Mb/s，以此类推。
(2) SDH各网元光接口有严格规范。因此，光接口成为开放接口，利于建世界统一的通信网络。标准光接口综合进各种不同的网络单元，简化硬件，降低成本。
(3) 在SDH帧结构中，开销比特用于网络运行维护和管理，便于性能监测、故障检测和定位、故障报告等管理功能。
(4) 数字同步复用技术，最小复用单位为字节，不必进行码速调整，简化复接分接实
现设备，低速信号复接成高速信号，高速信号分出低速信号，不必逐级进行。
(5) 数字交叉连接设备DXC对各种端口速率可控的连接配置，对网络资源自动化的调度和管理，提高资源利用率，增强了网络的抗毁性和可靠性。
SDH采用了DXC后，大大提高了网络的灵活性及对各种业务量变化的适应能力，使现代通信网络提高到一个崭新的水平。
2.2 整体设计
本系统主要由三部分组成：光发射机、传输光纤和光接收机。其电/光和光/电变换的基本方式是直接强度调制和直接检波。实现过程如下：输入电信号是数字信号；调制器将电信号转换成适合驱动光源器件的电流信号并用来驱动光源器件，对光源器件进行直接强度调制，完成电/光变换的功能；光源输出的光信号直接耦合到传输光纤中，经一定长度的光纤传输后送达接收端；在接收端，光电检测器对输入的光信号进行直接检波，将光信号转换成相应的电信号，再经过放大恢复等处理过程，以弥补线路传输过程中带来的信号损伤（如损耗、波形畸变），最后输出和原始输入信号相一致的电信号，从而完成整个传送过程。
系统框图如图3.1所示。
图2-2 光纤通信系统模型
光发端机将电信号直接调制至光载波上去，采用强度调制（IM）；光接收机完成光信号的解调，采用直接检测（DD），属于非相干解调。光载波由半导体光源产生，由半导体光检测器将光信号转换成电信号从而达到传输信号的目的。
系统传输部分的原理框图如图2.2 所示。
图2-3 传输原理框图
2.3 光发射机
数字光发射机的功能是把电端机输出的数字基带信号转换为光信号，并用耦合技术有效注入光纤线路。主要有光源和电路两部分。光源是实现电/光转换的关键器件，在很大程度上决定着光发射机的性能。
图2-4 数字光发射机方框图
2.3.1 光源
对光源的要求如下：
（1）发射的光波长应和光纤低损耗“窗口”一致，即中心波长应在0.85um，1.31um，1.55um附近。单色性好。
（2）电/光转换效率高，在低驱动电流下，有够大稳定的输出光功率，且线性良好。
（3）允许的调制速率要高或相应速度要快。
（4）温度特性好，可靠性高，寿命长
目前，有半导体激光器（LD）和发光二极管（LED）可满足不同场合的要求。
2.3.2 调制电路和控制电路
直接光强调制的数字光发射机主要电路有调制电路、控制电路和线路编码电路。选用的LD作为光源，所以还需要偏置电路。对调制电路和控制电路的要求如下：（1）输出光脉冲的通断比（全“1”码平均光功率和全“0”码平均光功率的比值，
或消光比的倒数）应大于10，以保证足够的光接收信噪比。
（2）输出光脉冲的宽度远大于电光延迟，光脉冲的上升、下降、开通延迟应足够短，以便在高速率调制下，输出的光脉冲准确再现输入电脉冲的波形。
（3）对激光器应施加足够的偏置电流，以便抑制在较高速率调制下可能出现的张弛震荡，保证发射机正常工作。
（4）采用自动功率控制和自动温度控制，以保证输出光功率有足够可靠稳定性。
2.3.3 线路编码电路
线路编码必要性，是因为电端机输出的数字信号是适合电缆传输的双极性码，而光源不能发射负脉冲，所以要变换为适合于光纤传输的单极性码。
数字光纤通信系统常用的线路码型有：扰码、mBnB码和插入码。本设计采用的是mBnB 码型。其编码规则如下表所示：
表2-1 3B4B码编码规则
3B4B编码电路的主要作用是将送来的串行数据流以3bit为一组，转换成4bit为组的码
示出了编码电路原理框图即可实现。
流，并以串行形式送出。图2.4
如图2.5所示为相应的译码原理框图可以实现译码。
图2-6 3B4B码译码框图
2.4 光接收机
直接强度调制、直接检测方式的数字光接收机方框图示于图3.6，主要包括光检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟提取电路、取样判决器以及自动增益控制（AGC）
图2-7 数字光接收机框图
2.4.1 光检测器
光检测器是光接收机实现光/电转换的关键器件，其性能特别是响应度和噪声直接影响光接收机的灵敏度。对光检测器的要求如下：
（1）波长响应要和光纤低损耗窗口（0.85um、1.31um和1.55um）兼容；
（2）响应度要高，在一定的接收光功率下，能产生最大的光电流；
（3）噪声要尽可能低，能接受极微弱的光信号；
（4）性能稳定，可靠性高，寿命长，功耗和体积小。
目前，适合于光纤通信系统应用的光检测器有PIN光电二极管和雪崩二极管（APD）。
2.4.2 放大器
前置放大器应是低噪声放大器，它的噪声对光接收机的灵敏度影响很大。
主放大器一般是多级放大器，它的作用是提供足够的增益，并通过它实现自动增益控制（AGC ），以使输入光信号在一定范围内变化时，输出电信号保持恒定。
2.4.3 均衡和再生
均衡的目的是对经光纤传输、光/电转换和放大后已产生畸变（失真）的电信号进行补偿，使输出信号的波形适合于判决，以消除码间干扰，减小误码率。
再生电路包括判决电路和时钟提取电路，从放大器输出的信号与噪声混合的波形中提取码元时钟，并逐个地堆码元进行取样判决，以得到原发送的码流。
3.数字光纤传输系统分析
3.1性能指标
ITUT 建议数字传输参考模型，称假设参考连接(HRX) 最长的HRX 是根据ISDN 的性能和64 kb/s 信号的全数字连接考虑。假设两用户的通信要经过全线路和各种串联设备组成数字网，任何总性能逐级分配后应符合用户要求。最长的HRX 为27 500 km, 由各级交换中心和许多假设参考数字链路(HRDL)组成标准数字HRX 的总性能指标按比例分配给HRDL ，建议HRDL 长2500 km, 由于各国国情不同，采用HRDL 长度不同HRDL 由许多假设参考数字段(HRDS)组成，用于长途传输HRDS 长280 km, 用于市话HRDS 长50 km 。我国长途传输的HRDS 长420 km(一级干线)和280 km(二级干线)两种。参考数字段的性能指标从假设参考数字链路的指标分配中得到，并再分配给线路和设备。
图3-1标准数字假设参考连接HRX
误码率(BER)衡量数字光纤通信系统传输质量优劣指标，反映数字传输过程中信息受损程度。 BER 是传输码流中出现误码的概率，对信息影响度取决于编码，如PCM 。故障
T 参考点
T 参考点
LE 本地交换PC
一级中心
SC 二级中心TC 三级中心ISC
国际交换中心
数字链路数字交换
排除后,在连续10 s 时间内，BER 优于1×10-3，为“可用时间”。对于64 kb/s 的数字信号， BER=1×10-3，相应于每秒有64个误码。统计劣化占可用百分数衡量系统误码率性能指标。
对三种误码率参数和指标说明如下：劣化分(DM) 误码率为1×10-6时，感觉不到干扰的影响，选为BERth 。 SES 由于某些系统会出现短时间内大误码率的情况，严重影响通话质量选择监测时间TL 为1个月，取样时间T0为1 s 。定义误码率劣于 1×10-3的秒钟数为严重误码秒(SES)。HRX 指标要求严重误码秒占可用秒的百分数小于0.2%。误码秒(ES) 选择监测时间TL 为1个月，取样时间T0为1s ， 误码率门限值BERth=0。不出现任何误码的秒数称为无误码秒(EFS)， 指标要求无误码秒占可用秒的百分数大于92%。
可靠性表示方法，可靠性R 和故障率υ，平均故障间隔时间MTBF ，可用率A 和失效率PF ，MTTR 平均故障修复时间(不可用时间)。
3.2系统设计分析
数字光纤通信系统而言，系统设计任务是:传输距离和传输容量(话路数或比特率)、分布要求，按照标准和当前设备技术水平，经过综合考虑和计算。选最佳路由和局站设置、 传输体制和传输速率以及光纤光缆和光端机的基本参数和性能指标，以使系统的实施达到最佳的性能价格比。
技术上，系统设计的主问题是确定中继距离，尤其对长途光纤通信系统，中继距离设计是否合理，对系统的性能和经济效益影响很大。
3.2.1中继距离受损耗的限制
图3-2数字光纤线路系统(a) 无中继器；(b) 一个中继器
Pt 为平均发射光功率(dBm)，Pr 为接收灵敏度(dBm)，αc 为连接器损耗(dB/对)， Me 为系统余量(dB)，αf 为光纤损耗系数(dB/km), αs 为每km 光纤平均接头损耗(dB/km), αm 为每km 光纤线路损耗余量(dB/km), L 为中继距离(km)。
(a)
(b)
m
s
f
e
c
r t M
p p L α
α
α
α
++---≤
2
3.2.2中继距离受色散(带宽)的限制
系统的传输速率较高，光纤线路色散较大，中继距离主要受色散(带宽)的限制。 对于数字光纤线路系统而言，色散增大，意味着数字脉冲展宽增加，因而在接收端要发生码间干扰，使接收灵敏度降低， 或误码率增大。严重时无法通过均衡来补偿
g(t)=exp(-t*t/(2σσ))
Δτf=0.44/B B=B1/Lγ B=(0.83～0.56)fb
L=［（1.21～1.78）Ｂ1/f b ］1/γ
L γ
f b =(1.21～1.78)B 1
从损耗限制和色散限制两个计算结果中，选取较短的距离，作为中继距离计算的最终结果。
4．总结
介绍了光纤通信技术的产生、发展历程、研究现状以及应用越来越广泛的新技术，展望了光纤通信技术的发展趋势。了解了光纤通信的基础知识并在之上研究制作了数字光纤通信传输系统，详细地研究了光纤通信系统的工作原理，和完成光纤传输的各部分组成的模块光电器件，具体分析了各个器件的工作功能和实现原理，很深刻的对光网络的认识，对于以后的光网络发展充满期待，其光系统的发展潜力无穷等待着我们去挖掘，本次课程设计非常感谢任课的李新春老师与指导老师郭伟给予的帮助与指导。
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光纤通信课程设计
《光纤通信》课程设计 学院： 姓名： 班级： 学号： 指导老师： 高速光纤通信中的偏振模色散及其补偿技术 目录
1．引言 (03) 2．光纤中偏振模色散的定义 (03) 3．偏振模色散的测量方法 (05) 4．偏振模色散的补偿技术 (05) 4.1光补偿方案之一 (05) 4.2光补偿方案之二 (05) 4.3电补偿方案之一 (06) 4.4电补偿方案之二 (06) 5．偏振模色散的研究动态 (07) 6．结束语 (08) 摘要偏振模色散已成为当前发展下一代高速长距离光纤传输系统的主要限制因素。 介绍了偏振模色散的概念、描述方法以及测试和补偿技术。根据国外的研究情况和我国的具 体实情,指出研究偏振模色散的测试和补偿技术对提高高速光纤通信技术的水平具有重大意 义。最后在此基础上提出了开展相关研究的建议。 关键词高速光纤通信，偏振模色散，补偿技术 1．引言 当代社会是信息化的社会，用户对通信容量的需求日益增加。在这种需求的推动下， 作为现代长途干线通信主体的光纤通信一直在朝着高速率、大容量和长距离的方向发展。在 单信道速率不断提升的同时，密集波分复用技术(DWDM)也已日趋成熟并商用化。 从技术的角度来看，限制高速率信号长距离传输的因素主要包括光纤衰减、非线性和 色散。掺铒光纤放大器(EDFA)的研制成功，使光纤衰减对系统的传输距离不再起主要限制作 用。而非线性效应和色散对系统传输的影响随着非零色散位移光纤（NZDSF）的引入也逐渐 减小和消除。随着单信道传输速率的提高和模拟信号传输带宽的增加，原来在光纤通信系统 中不太被关注的偏振模色散(PMD)问题近来变得十分突出。与光纤非线性和色散一样，PMD 能损害系统的传输性能，限制系统的传输速率和距离，并被认为是限制高速光纤通信系统传 输容量和距离的最终因素。正是由于PMD对高速大容量光纤通信系统有着不可忽视的影响， 所以
数字光纤通信系统及其设计教学文案
数字光纤通信系统及 其设计
数字光纤通信系统及其设计 摘要 当今世界，计算机与通信技术高度结合，光纤通信有了长足发展。纵观当今电信的主要技术，光纤和光波的变革极大的提高着信息的传输容量。进入1993年以后，我国光纤通信已处于持续大发展时期。其特征是大量新技术，特别是网络技术、高速介质接入网(HMAV)、光时分复用接入(OTMMA)和波分复用接入(WDMA)、光孤子(soliton)、掺铒光纤放大器(EDFA)、SDH产品等开始实用化并开展大量、深入的研究工作。面对光纤通信技术的普遍应用，了解光纤通信系统组成及其系统参数的测量技术现状，无论是对光纤通信的业主、经销商，还是对光纤通信的广大用户都是重要的。 本论文主要介绍数字光纤通信系统基本组成，含义及其特点，阐述数字光信通信系统的设计方法。针对WDM+EPFA数字光纤链路系统进行具体设计。关键字; 数字光纤通信系统掺铒光纤放大器(EDFA) 波分复用（WDM）Digital optical communications system and its design Abstrac In today's world, the combination of computer and communication technology, the height of optical fiber communication with rapid development. In today's main technology of telecommunications, optical fiber and light changes greatly improves the information transmission capacity. Since 1993, China into a continuous fiber communication has great development period. Its characteristic is a new technology, in particular network technology, high-speed medium access (HMAV), light time multiplex access (OTMMA) and WDM access (WDMA), optical solitons (soliton), erbium doped fiber amplifier (EDFA), SDH products began to practical and large,
光纤数字传输系统
第1题 SDH的净负荷矩阵开始的第一行第一列起始位置为（） A.1，9×N B.1，10×N C.1，9×（N+1） D.1，270×N 答案:B 您的答案：B 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 第2题 SDH的段开销的列数为（） A.（1~9）×N B.（1~10）×N C.（1~12）×N D.（1~15）×N 答案:A 您的答案：A 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 第3题 SDH的再生段开销的起止行、列序号为（） A.1~3，（1~9）×N B.1~5，（1~10）×N C.7~3，（1~12）×N D.5~9，（1~9）×N 答案:D 您的答案：A 题目分数：3 此题得分：0.0 批注： 第4题 SDH同步数字传输系统中STM-1等级代表的传输速率为（） A.155.080Mbps B.155.520Mbps C.622.080Mbps
D.622.520Mbps 答案:B 您的答案：B 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 第5题 在我国采用的SDH复用结构中，如果按2.048Mb/s信号直接映射入VC-12的方式，一个VC-4中最多可以传输2.048Mb/s信号的路数为（） A.30 B.32 C.63 D.64 答案:C 您的答案：C 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 第6题 将模拟信号变成离散信号的环节是（） A.采集 B.变换 C.抽样 D.量化 答案:C 您的答案：C 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 第7题 对信号进行解码的是（） A.发信机 B.收信机 C.信源 D.信元 答案:B 您的答案：
题目分数：3 此题得分：0.0 批注： 第8题 对信号进行编码的是（） A.发信机 B.收信机 C.信源 D.信元 答案:A 您的答案：A 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 第9题 SDH光纤传送网是一个灵活的、兼容的、可靠的、可以实行集中智能化管理的网络。SDH的本质是（） A.采用标准的光接口 B.一种新设备同步复用设备 C.一种新的大容量高速光纤传输系统 D.一种新的网络技术同步传输体系 答案:D 您的答案：D 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 第10题 SDH的矩形块状帧结构的规模为（） A.9，261×N B.9，270×N C.9，300×N D.9，600×N 答案:B 您的答案：B 题目分数：3 此题得分：3.0 批注：
光纤通信课程设计
湖南工业大学 课程设计 资料袋 计算机与通信学院（系、部）2013 ~ 2014 学年第 2 学期课程名称数字光纤通信指导教师刘丰年职称副教授学生姓名专业班级学号 题目图像、声音的光纤传输系统 成绩起止日期2014 年05月16 日～2014年05月22 日 目录清单
湖南工业大学 课程设计任务书 2013—2014学年第2学期 计算机与通信学院通信工程专业班级课程名称：数字光纤通信 设计题目：图像、声音的光纤传输系统 完成期限：自 2014 年 5 月 16日至 2014 年5月22 日共 1 周 指导教师（签字）：年月日 系（教研室）主任（签字）：年月日
数字光纤通信 设计说明书 声音、图像光纤传输系统 起止日期： 2014年 05 月 16 日至 2014年 05 月 22 日 学生姓名 班级 学号 成绩 指导教师(签字) 计算机与通信学院 2014年 05 月 22 日
指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日
图像、声音光纤传输系统 一、设计原理 1、GT-RC-II 型光纤通信实验系统简介： （1）、电源模块：提供实验箱各模块电源。 （2）、1310nm光发送模块：实现模拟信号、数字信号在1310nm光发送机中的光传输及自动光功率控制功能（采用电路来实现）。 (3) 1550nm光发送模块：实现模拟信号、数字信号在1550nm光发送机中的光传输及自动光功率控制功能（采用专用芯片来实现）。 (4) 1310nm光接收模块：实现1310nm光纤传输信号的接收，实现接收信号光电转换，滤波及放大，将其恢复为标准的电脉冲数据信号。 （5）1550nm光接收模块：实现1550nm光纤传输信号的接收，实现接收信号光电转换，滤波及放大，将其恢复为标准的电脉冲数据信号。 实验系统主要由光发模块、光收模块、光无源器件和辅助通信模块等组成。光发端机完成将电信号直接调制至光载波上去，采用强度调制（IM）；光接收机完成光信号的解调，采用直接检测（DD），属于非相干解调。光载波由半导体光源产生，由半导体光检测器将光信号转换成电信号从而达到传输信号的目的。 2、模拟光纤通信系统的结构 模拟基带直接光强调制(DIM)光纤传输系统由光发射机(光源通常为发光二极管)、光纤线路和光接收机(光检测器)组成，这种系统的方框图如图1所示。 图1 模拟光纤通信系统由以下五个部分组成: （1）光发送机：光发送机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调
光纤数字传输系统性能测试
1前言 本实验指导书为 《数字传输技术 （A）《光纤通信系统》 》 《光纤通信测量技术》 《光同步传输技术》课程的实验用书，其有关内容也可以配合《数字传输技术（A）《光纤通信系统》 》 《光纤通信测量技术》 《光同步传输技术》等课程教材使 用。 本实验指导书用于光纤数字传输系统性能测试和光纤传输网络的设备与网 络管理操作几方面的必做实验，主要是光纤数字线路系统传输性能测试、SDH 设备认识和 SDH 网络管理系统及操作。其中光纤数字线路系统传输性能测试是最基本的实验项目。 光纤数字线路系统包括光端机、光中继机和光纤线路等，其性能参数包括设 备和系统光接口参数和电接口传输性能，光接口参数主要是光设备光接口参数、光通道（光纤线路）传输特性，电接口传输性能主要包括误码性能、定时性能和可用性等，需要测试的项目较多，涉及多种测试仪表和测试方法。本指导书重点介绍光纤线路接续和接续损耗的监测、光纤衰减测试实验、光接口参数测试和光纤数字传输系统的传输性能测试实验。 选做实验的指导书另行编写。 目录 1实验一光纤接续和监测 2实验二光纤衰减测试 3实验三光接口参数测试 5实验四电接口传输性能测试 10实验五 SDH 设备认识 17实验六 SDH 网络管理系统及操作 19 3 实验一
光纤的接续和监测 一．试验目的 掌握光纤接续原理 掌握光纤接续损耗的测试原理 学习使用熔接机和了解光纤接续过程 二．试验原理 光纤接续的常用方法有热熔法和冷接法等，热熔法的主要步骤如下：连接光 纤端面的制备，端面的定位和对准，熔接。 光纤接续损耗 As 的定义为 As = ?10 lg 式中 pr pt （dB） pt 为发射光纤发出的光功率，W pr 为接收光纤接收的光功率，W 监测光纤接续损耗的方法有多种，如：光时域反射计(OTDR)监测和四功率法测 试等，目前都采用光时域反射计监测法，其测试系统原理土如图 1.1 所示。 OTDR 发射光纤 接收光纤 图 1.1 光纤接续损耗的监测 测试时 OTDR 发出测试光脉冲，并测得连接光纤的背向色散曲线如图 1.2 所示，根据所得曲线设置五个测试点（即采用五点法）即得到接续损耗值。 三．试验仪器和设备 A 1.TYPE35SE 光纤熔接机， 1 台 2.光时域反射计， 3.光纤， 四．测试步骤
《光纤通信》课程设计
《光纤通信》课程设计报告 设计名称：光纤中光孤子传输特性 专业：08光信息科学与技术 成员姓名：张XX、胡X、 成员学号： 指导老师：李X
光纤中光孤子传输特性 光孤子理论的出现，对于现代通信技术的发展起到了里程碑的作用。因为现代通信技术的发展一直朝着两个方向的努力：一是大容量的传输，二是延长中继距离。光孤子传输不变形的特点决定了他在通信领域的应用前景。普通的光纤通信必须每隔几十千米设立一个中继站，经对信号的脉冲整形放大误码检查后再发射出去，而用光孤子通信则可不设中继站，只要对光纤损耗进行增益补偿，即可把光信号无畸变的传输到很远的地方。 光孤子形成的机理 光孤子是光纤中两种最基本的物理现象，即群速度色散和SPM 共同的作用形成的。光纤中的强度引起的折射率非线性ＳＰＭ效应（光学柯尔效应），在反常区导致的光脉冲压缩可以抵消ＧＶＤ效应形成的光脉冲展宽，从而保持光脉冲传输过程中的形状不变。光孤子的形成机理是光纤中群速度色散和自相位调制效应在反常区的精确平衡。二而光纤耗损造成的脉冲能量的损失，则用每一段传输距离后的光放大器来补偿，保持其非线性效应作用的存在。 光孤子传输 １．系统的构成 将光孤子作为信息的载波可实现光孤子通信，其传输系统如下图： 图 光纤孤子传输系统的基本构成 该系统由5个基本功能组成： １．光孤子发送终端（TX ） ２．光孤子接受终端（RX ） ３．光孤子传输光纤（STF ） ４．光孤子能量补偿放大器（ＯＡ，ＯＡ１－ＯＡｎ） ５．光孤子传输控制装置（ＴＣＳ） 图中ＳＳ为光孤子源，ＭＯＤ为光调制器，ＴＳ为测试设备。 系统中的ＴＸ由超短脉冲半导体或掺饵光纤激光器，光调制器，信息源和光纤功率放大器构成，用于产生光孤子脉冲信号；ＲＸ由宽带光接收机或频谱分析仪，误码仪与条纹相机构成，用于测试系统的传输特性或通信能力；ＳＴＦ由普通单模光纤或色散位移光纤ＤＳＦ构成，OA1--ＯＡｎ由ＥＤＦＡ或ＳＯＡ组成，ＴＣＳ由导频滤波器，强度或相位调制器，非线性元件和色散补偿光纤等组成，设置在沿传输系统不同的区域，用于克服或降低由放大器放大带来的放大自 ｓｓ ｍｏｄ ＯＡ ＯＡ1 STF ＯＡ2 STF STF TCS ＯＡn STF TS TX RX
毕业设计100光纤通信+课程设计报告
课程设计报告 课程名称光纤通信 课题名称通信系统综合实验 一、设计内容与设计要求 1、设计内容 1）多路数据＋多路电话光纤综合传输系统的实现 2）多路数据＋多计算机＋单路图像/语音全双工光纤综合传输系统的实现3）*多路计算机＋双路图像/语音全双工光纤综合传输系统的实现 2、设计目的 掌握变速率时分复用的原理、实现方法； 学习并掌握计算机RS232通信技术； 掌握时分复用技术和波分复用技术的灵活搭配使用； 实现数字和语音同时通信。 3、实验仪器与设备 1.光纤通信实验系统2台。 2.示波器1台。 3.波分复用器2个。 4.电话2部。 I
5.FC/FC光纤跳线2根。 6.计算机若干台串口通信电缆若干根。 7.1310nm/1550nm波长波分复用器2个。 8.摄像头1个。 9.监视器1个（或用电话代替）。 4、设计原理 《多路数据＋多路电话光纤综合传输系统》综合了固定速率时分复用、解固定速率时分复用、PCM编译码、波分复用等几个子系统，具体的实验原理可以参看《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十一、实验二十四、实验二十五、实验二十的方法； 《多路数据＋多计算机＋单路图像图像/语音全双工光纤综合传输系统》拟实现模拟图像、数据在同一光纤中传输。即在光纤中同时传输数字数据和模拟信号。一种解决方案综合了《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十六、实验二十七、实验十六的知识； 《多路计算机＋双路图像/语音全双工光纤综合传输系统》综合了固定速率时分复用、解固定速率时分复用、变速率时分复用、解变速率时分复用、位时钟提取（数字锁相环DPLL）原理及实现五个实验，具体的实验原理可以参看《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十一、实验二十三、实验二十四、实验二十五、实验二十六、实验二十七。 5、设计要求 掌握结构化系统设计的主体思想，以自下而上逐步完善的方法实现指定的通信系统功能，并按要求测试相关参数、波形等实验数据，以积累一些典型的通信子系统的功能、性能、参数等知识以及系统集成的知识。 (1)在规定的时间内以小组为单位完成相关的系统功能实现、数据测试和记录并进行适当的分析。 (2)按本任务书的要求，编写《课程设计报告》（Word文档格式）。并用A4纸打印并装订； II
第五章数字光纤通信系统的设计
第五章数字光纤通信系统的设计 （2学时） 一、教学目的及要求： 使学生了解整个数字光纤通信系统在整体进行设计时应考虑的因素和设计时使用的主要方法。 二、教学重点及难点： 本章重点：掌握损耗限制系统和色散限制系统中再生中继距离的设计方法。 本章难点：中继距离与系统传输速率的关系。 三、教学手段： 板书与多媒体课件演示相结合 四、教学方法： 课堂讲解、提问 五、作业： 课外作业： 5-1 5-2 5-5 六、参考资料： 《光纤通信》刘增基第五章。 《光纤通信》杨祥林第八章 七、教学内容与教学设计：
第五章数字光纤通信系统的设计 对数字光纤通信系统而言，系统设计的主要任 务是，根据用户对传输距离和传输容量(话路数或 比特率)及其分布的要求，按照国家相关的技术标准 和当前设备的技术水平，经过综合考虑和反复计算， 选择最佳路由和局站设置、传输体制和传输速率以 及光纤光缆和光端机的基本参数和性能指标，以使 系统的实施达到最佳的性能价格比。 在技术上，系统设计的主要问题是确定中继距 离，尤其对长途光纤通信系统，中继距离设计是否 合理，对系统的性能和经济效益影响很大。 中继距离的设计有三种方法：最坏情况法(参数 完全已知)、统计法(所有参数都是统计定义)和半 统计法(只有某些参数是统计定义)。 5.1 中继距离受损耗的限制 下图示出了无中继器和中间有一个中继器的数 字光纤线路系统的示意图。 数字光纤线路系统 (a)无中继器； (b) 一个中继器 如果系统传输速率较低，光纤损耗系数较大， 中继距离主要受光纤线路损耗的限制。在这种情况 下，要求S和R两点之间光纤线路总损耗必须不超 过系统的总功率衰减，即 [板书] [板书] [板书] [多媒体课件] 96分钟
高速公路光纤数字传输系统的检测
高速公路光纤数字传输系统的检测 高速公路通信系统是高速公路现代化管理的支撑系统,其主要由以下几部分构成:光纤数字传输系统、程控数字交换系统、紧急电话系统、移动通信系统以及通信电源系统。对其定期检测确保系统的正常运行很有必要,本文主要针对高速公路光纤数字传输系统各参数的检测做一下介绍。 标签：高速公路光纤数字传输检测 0 引言 光纤数字传输系统是为高速公路提供话务通信(业务电话、数字用户电话、收费热线电话),它还为监控,收费系统的数据、传真、图像等非话业务提供传输通道。一旦传输系统出现问题,后果不堪设想,将严重影响高速公路的正常运营管理,因此有必要对光纤数字传输系统进行定期的测试,及时发现系统存在的问题,确保系统的正常运行和消除潜在的风险。根据高速公路业务接入特点,目前单条高速公路内部一般采用SDH与综合业务接入网相结合的光纤数字传输系统。基于高速公路传输的业务量和设备成本两点考虑,多数选用STM-16及STM-16以下的传输速率等级。系统一般在通信分中心设置一套光纤线路终端(OLT),其余通信站各设置一套光网络单元(ONU),通过接入网系统为全线提供大容量数字通路、2M数字通路、音频/数据通路等多种数字信道和接口,实现数据的上传及管理数据的下达;通信中心还设一套光传输本地网管终端,实现对SDH设备的维护管理。根据省交通集团制定的企业标准《高速公路机电工程养护质量检验评定标准》,光纤数字传输系统定期检测项目包括:系统接收光功率、平均发送光功率、2M传输通道误码指标、自动保护倒换功能、安全管理功能、公务电话功能等。下面就对这几个项目的检测进行一一介绍。 1 系统实际接收光功率和平均发送光功率的测试 对于任何光纤传输系统的安装、运行和维护,光功率测量必不可少。光功率的测量所采用的仪器是光功率计。测量光口的收发光功率时,应注意选择对应测试波长,光纤数字传输系统光纤的工作波长一般为:1310nm和1550nm,测量光功率时需按照实际测量对象即光发射机光信号的工作波长选择光功率波长。根据光口的接头类型选择相应的尾纤接头,然后用尾纤把光口和光功率计如图1、图2那样连接起来,等光功率计上的数值稳定后读出该值即为光口的接收光功率值或平均发送光功率值。光功率的严格测试应该是用图案发生器发送规定的伪随机序列码至被测设备,然后用光功率计测试接收光功率,我们的日常维护检测是近似测试,接收光功率一般在接收灵敏度和接收过载点之间。 光功率测量中的注意点:①测试前应该仔细地用酒精棉球或者镜头纸充分清洗光连接器(如尾纤头、法兰盘)的表面。②如果尾纤已经上ODF架,测试应该在ODF架一侧进行,以免由于多次插拔设备的光口,造成光连接头损坏和被污染。③固定光纤的放置状态,避免震动,减少光功率检测的不确定值。
数字光纤通信系统及其设计
` 数字光纤通信系统及其设计 摘要 当今世界，计算机与通信技术高度结合，光纤通信有了长足发展。纵观当今电信的主要技术，光纤和光波的变革极大的提高着信息的传输容量。进入1993年以后，我国光纤通信已处于持续大发展时期。其特征是大量新技术，特别是网络技术、高速介质接入网(HMAV)、光时分复用接入(OTMMA)和波分复用接入(WDMA)、光孤子(soliton)、掺铒光纤放大器(EDFA)、 SDH产品等开始实用化并开展大量、深入的研究工作。面对光纤通信技术的普遍应用，了解光纤通信系统组成及其系统参数的测量技术现状，无论是对光纤通信的业主、经销商，还是对光纤通信的广大用户都是重要的。 本论文主要介绍数字光纤通信系统基本组成，含义及其特点，阐述数字光信通信系统的设计方法。针对WDM+EPFA数字光纤链路系统进行具体设计。 关键字; 数字光纤通信系统掺铒光纤放大器(EDFA) 波分复用（WDM） Digital optical communications system and its design ] Abstrac In today's world, the combination of computer and communication technology, the height of optical fiber communication with rapid development. In today's main technology of telecommunications, optical fiber and light changes greatly improves the information transmission capacity. Since 1993, China into a continuous fiber communication has great development period. Its characteristic is a new technology, in particular network technology, high-speed medium access (HMAV), light time multiplex access (OTMMA) and WDM access (WDMA), optical solitons (soliton), erbium doped fiber amplifier (EDFA), SDH products began to
数字光纤传输系统课程设计
课程设计 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩： 电子与信息工程学院 通信工程系
THE DIGITAL OPTICAL FIBER TRANSMISSION SYSTEM3 1. 引言4 1.1 设计背景4 1.2 光纤通信技术4 1.2.1 光纤通信概念4 1.2.2 光纤通信发展4 1.3 数字光纤传输的优点5 1.4 光纤通信技术的发展前景6 2.数字光纤传输系统设计7 2.1数字光纤传输的两种体制7 2.1.1准同步数字系列PDH8 2.1.2准同步数字系列SDH8 2.2 整体设计10 2.3 光发射机11 2.3.1 光源11 2.3.2 调制电路和控制电路11 2.3.3 线路编码电路12 2.4 光接收机13 2.4.1 光检测器13 2.4.2 放大器14 2.4.3 均衡和再生14 3.数字光纤传输系统分析14 3.1性能指标14 3.2系统设计分析15 3.2.1中继距离受损耗的限制15 3.2.2中继距离受色散(带宽)的限制16 4．总结16
随着数字技术和光纤通信技术各自的进步，以及社会对于光纤集成网络以实现资源共享的要求日益增长，数据与光纤通信技术也已紧密地结合起来，成为了社会的强大物质技术基础。现代社会，数字光纤通信已经越来越多地应用到了社会各个领域中。 光纤通信系统最重要的部分是光发射机、信道和光接受机三个模块。通过各种光电设备连接成SDH 同步数字序列的数字光纤传输系统，最后在分析指标与设计性能方面验证了系统的合理性。 关键词：光纤通信技术、数字光纤传输系统、SDH同步数字序列、性能指标 The digital optical fiber transmission system Abstract: With the development of digital technology and optical fiber munication technology and their progress, and the society for optical integrated network to realize resource sharing requirements increasing, data and optical fiber munication technology has been closely bined, bee society's powerful corporeal technology base. In modern society, digital optical fiber munication has been increasingly applied to all areas of society. Optical fiber munication system is the most important part of the optical transmitter, channel and optical receiver module three. Through a variety of optoelectronic devices connected to SDH synchronous digital series digital optical fiber transmission system, in the final analysis indexes and design performance with respect to verify the rationality of the system. Key words: optical fiber munication technology, digital optical fiber transmission system, SDH synchronous digital sequence, performance index
光通信课程设计
光通信技术课程设计 一、系统功能描述 此系统是一个通过红外通信进行简单信号传输的装置，分为发送和接收两部分。发送装置接有简易键盘，按下按键后，单片机采集信号处理后通过红外发送出去。接收装置收到信号后，进行解析，然后通过数码管显示出相应的码型。 二、系统所用元器件及设备 发送端： AT89C52×1、红外发射二极管×1、8050×1、按键开关×10、11.0592M晶振×1 电容：10μF×1、20pF×2 电阻：1k?×2、100?×1 接收端： 74LS273×1、AT89C52×1、按键开关×1、7段共阳极数码管×2、8550×2、11.0592M晶振×1、红外接收器SM0038×1 电容：10μF×2、20pF×2 电阻：100?×2、1k?×1、4.7k?×2 设备： 稳压电源5v 示波器 三、系统实现功能原理 发送端： 输入方式采用3×3阵列（9按键）键盘，一共6根信号线，接入单片机P1口。每个按键在单片机P1口上对应唯一8位2进制值。当按下键盘上的不同按键时，通过编码器产生与之相应的特定的二进制脉冲码信号。将此二进制脉冲码信号先调制在38KHz的载波上，经过放大后，激发红外发光二极管转发成波长940nm的红外线光传输出去。 接收端： 红外接收器采用一体化红外遥控接收器SM0038,红外线数字信号则经过红外接收器取出数字信号数据经单片机译码，最后送到显示电路。 主要芯片AT89C51： 引脚图： 功能介绍： AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K BYTES的可反复擦写的只
读程序存储器（PEROM）和128 BYTES的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。 AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和FLASH存储器结合在一起，特别是可反复擦写的FLASH存储器可有效地降低开发成本。 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 /ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可
数字光纤通信系统课程设计
~~~~~~学院课程设计报告 课程名称：通信系统课程设计 院部：电气与信息工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成时间：2010 年12 月31日 报告成绩：
高速数字光纤通信系统的设计
目录 (3) 摘要 (4) 关键词 (4) Abstract (5) 第一章数字光纤通信系统的整体设计 (6) 1.1数字光纤通信系统的简介 (6) 1.2 数字光纤通信系统的基本设计思想 (7) 1.3 数字光纤通信系统设计的方案分析 (7) 第二章数字光纤通信系统的具体设计 (8) 2.1 A—E的工程分站设计 (8) 2.2 系统部件的选择 (8) 2.2.1光源的选择 (8) 2.2.2光纤的选择 (8) 2.2.3光电检测器的选择 (9) 2.2.4光接口规范的选择 (9) 2.3 应用代码的选择 (9) 2.4 衰耗预算 (10) 2.4.1无光放大器系统的衰耗预算 (10) 2.4.2带光放大器系统的衰耗预算 (10) 2.5色散预算 (11) 2.5.1码间干扰与频率啁啾的功率代价 (11) 2.5.2色散相关参数的确定 (12) 2.5.3色散的具体计算 (12) 第三章数字光纤通信系统设计结果 (14) 总结 (16) 参考文献 (17)
当今世界，计算机与通信技术高度结合，光纤通信有了长足发展。纵观当今电信的主要技术，光纤和广波的变革极大的提高着信息的传输。进入1993年以后，我国光纤通信已处于持续大反战时期。其特征是大量新技术，特别是网络技术、高速介质接入网（HMAV）光时分复用接入（OTMMA）和波分复用接入（WDMA）、光孤子（solition）、掺铒光纤放大器（EDFA）、SDH产品等开发实用实用化开展大量、深入研究工作。同时，各种专用光纤系统组成及其系统参数测量技术现状，无论是对光纤通信的业主、经销商，还是对光纤通信的广大用户都是重要的。 20世纪70年代末，光纤通信开始进入实用化阶段，各种各样的光纤通信系统如雨后春笋在世界各地建立起来，逐渐成为电信传送网的主要传送手段。近几年来，光纤通信中的各种新技术，新系统也日新月异地发展着，在全球信息高速公路建设中扮演重要角色。 光纤通信是以光波为载波，光纤为传输媒介的通信方式。本次课程设计论文主要介绍光纤系统的基本组成，性能指标，还要对损耗和色散进行预算，用最坏值设计方法来设计高速数字光纤系统。 关键词：光纤通信系统、光纤、损耗、色散、光缆
数字光纤通信系统简介
浅谈数字光纤通信系统 摘要 当今世界，计算机与通信技术高度结合，光纤通信有了长足发展。纵观当今电信的主要技术，光纤和光波的变革极大的提高着信息的传输容量。因而传统的模拟信号的传输的信息容量已经远远不能满足当前生产生活的实际技术需求，从上世纪开始数字信号传输已经逐步取代模拟信号，成为当前电视、电话、网络中信息传输的主要方式。 本文就光纤通信网络中的数字光纤通信部分进行了简要的介绍以及分析，涉及数字光纤通信系统基本概念特点的解析，系统的组成结构，主要传输体制以及线路的编码方式。 关键字数字光纤通信系统准同步数字系列（PDH）同步数字系列（SDH）线路编码 内容 一．数字光纤通信系统概况 光纤是数字通信的理想的传输信道。与模拟通信相比，数字通信有许多优点，最主要的是数字系统可以恢复因传输损失导致的信号畸变，因而传输质量高。大容量长距离的光纤通信系统几乎都是采用数字传输方式。 在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲“0”码和“1”码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulse code modulation），即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。 二．数字光纤通信系统组成 数字光纤通信系统如图1所示，与模拟系统主要区别在于数字系统中有模数转换设备和数字复接设备，即为PCM端机。 1.模数转换设备。它将来自用户的模拟信号转换为对应的数字信号。数字 复接设备则将多路低速数字信号按待定的方式复接成一路高速数字信 号，以便在单根光纤中传输。 2.输入接口将来自PCM端机的数字基带信号适配成适合在光纤信道中传 输的形态。
武汉虹信数字光纤直放站简介教学提纲
武汉虹信数字光纤直 放站简介
数字光纤直放站介绍 数字光纤直放站是虹信公司适应市场需求研制的新型无线网络优化设备，具有以下特点： ?数字光纤直放站设备无设备噪声叠加，大大将低了噪声影响； ?具有良好的SNR信号质量，光传输影响小，设备具有较高稳定可靠； ?数字传输速率高，容量较大，投资效益高； ?具有时延调整，降低同扇区重叠覆盖难度； ?支持1×4（并）×4（串）组网，可根据需要进行一拖一或一拖多覆盖，组网灵活等特点。 数字光纤直放站应用示意图如图3所示。其中LIM（Local Interface Module）本地接口模块，为数字光纤站近端，RRH（Remote Radio Head）远端射频模块，为数字光纤站远端。 数字光纤直放站系统主要由直放站设备（Digital Optical Repeater）和操作维护中心（OMC）两部分构成，直放站完成无线信号透明传输的功能，OMC 主要完成对直放站等系统设备的监控功能。直放站和OMC之间的远程监控信道主要利用移动通信网络的短信或数传功能，其他方式如拨号、xDSL、Ethernet 等作为备选。直放站在无OMC连接的情况下可独立运行。 数字光纤直放站采用先进的数字信号处理技术和数字信号光纤传输技术，实现多载波移动通信信号的远距离传输和大容量、大动态范围的信号覆盖。数字光纤直放站由两种类型的设备构成，LIM（Local Interface Module，本地接口模块，简称近端）和RRH（Remote Radio Head，远端射频头，简称远端）。
数字光纤直放站的组网方式有星型结构、菊花链式结构、环型结构及混合式结构。 数字直放站主要技术指标： 序号项目指标 1 光波长1310nm，1550nm 2 光功率-3～0dBm 3 工作频率WCDMA 1920～1980MHz&2110～2170MHz TD-SCDMA 2010～2025MHz GSM 880～915MHz&925～960MHz GSMR 806～824MHz&851～866MHz 4 系统传输时延Max 10us 5 时延校正设置范围0～80us 6 时延校正步长2us 7 时延校正精度1us 8 最大增益50dB 9 增益调节范围0～30dB 10 增益调节步长1dB 11 带内波动Max 3dBp-p 12 噪声系数≤4dB 13 频率稳定度±0.01ppm 图1数字光纤直放站结构图
光纤通信原理与技术课程教学大纲
《光纤通信原理与技术》课程教学大纲 英文名称：Fiber Communication Principle and its Application 学时：51 学分：3 开课学期：第7学期 一、课程性质与任务 通过讲授光纤通信技术的基础知识，使学生了解掌握光纤通信的基本特点，学习光纤通信系统的三个重要组成部分：光源（光发射机）、光纤（光缆）和光检测器（光接收机）。通过本课程的学习，学生将掌握光纤通信的基本原理、光纤通信系统的组成和系统设计的基本方法，了解光纤通信的未来与发展，为今后的工程应用和研究生阶段的学习打下基础。 二、课程教学的基本要求 要求通过课堂认真听讲和实验课，以及课下自学，基本掌握光纤通信的基础理论知识和应用概况，熟悉光纤通信在电信、通信中的应用，为今后的工作打下坚实的理论基础。 三、课程内容 第一章光通信发展史及其优点（1学时） 第二章光纤的传输特性（2学时） 第三章影响光纤传输特性的一些物理因素（5学时） 第四章光纤通信系统和网络中的光无源器件（9学时） 第五章光纤通信技术中的光有源器件（3学时） 第六章光纤通信技术中使用的光放大器（4学时） 第七章光纤传输系统（4学时） 第八章光纤网络介绍（6学时） 第九章光纤通信原理与技术实验（17课时） 四、教学重点、难点 本课程的教学重点是光电信息技术物理基础、电光信息转换、光电信息转换，光电信息技术应用，光电新产品开发举例。本课程的教学难点是光电信息技术物理基础。
五、教学时数分配 教学时数51学时，其中理论讲授34学时，实践教学17学时。（教学时数具体见附表1和实践教学具体安排见附表2） 六、教学方式 理论授课以多媒体和模型教学为主，必要时开展演示性实验。 七、本课程与其它课程的关系 1.本课程必要的先修课程 《光学》、《电动力学》、《量子力学》等课程 2.本课程的后续课程 《激光技术》和《光纤通信原理实验》以及就业实习。 八、考核方式 考核方式：考查 具体有三种。根据大多数学生学习情况和学生兴趣而定其中一种。第一种是采用期末考试与平时成绩相结合的方式进行综合评定。对于理论和常识部分采用闭卷考试，期末考试成绩占总成绩的55％，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15％；第二种是采用课程设计（含市场调查报告）和平时成绩相结合的方式，课程设计占总成绩的55%，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。第三种是采用课程论文（含市场调查报告）和平时成绩相结合的方式，课程论文占总成绩的55%，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。 九、教材及教学参考书 1.主教材 《光纤通信原理与技术》，吴德明编著，科学出版社，第二版，2010年9月 2.参考书 （1）《光纤通信原理与仿真》，郭建强、高晓蓉、王泽勇编著，西南交通大学出版社，第一版，2013年5月 （2）《光通信原理与技术》，朱勇、王江平、卢麟，科学出版社，第二版，2011年8月
光纤通信系统第三版~沈建华~机械工业出版社
《光纤通信》作业（2016.1.30） 1.1 光纤通信有哪些特点？ 1、光纤通信的优点： （1）传输容量大。（2）传输损耗小，中继距离长。（3）信号泄漏小，性好。（4）节省有色金属。（5）抗电磁干扰性能好。（6）重量轻，可挠性好，敷设方便。 2、光纤通信的缺点： （1）抗拉强度低。（2）连接困难。（3）怕水。 1.2 简述光纤通信系统的主要组成部分。 光纤通信系统的主要组成部分为：（1）光纤光缆、（2）光源（光发送机）、（3）光检测器（光接收机）、（4）无源器件、（5）光放大器（光中继器）。 1.4为什么使用石英光纤的光纤通信系统中，工作波长只能选择850nm、1310nm、1550nm三种？ 由于目前使用的光纤均为石英光纤，而石英光纤的损耗——波长特性中有三个低损耗的波长区，即波长为850nm、1310nm、1550nm三个低损耗区。为此，光纤通信系统的工作波长只能是选择在这三个波长窗口。
2.1 光纤传输信号产生能量衰减的原因是什么？光纤的损耗系数对通信有什么影响？ 1、光纤产生能量衰减的原因包括：（1）吸收、（2）散射和（3）辐射。 2、光纤的损耗系数会导致信号功率损失，造成信号接收困难。 2.2 在一个光纤通信系统中，光源波长为1550nm，光波经过5km长的光纤线路传输后，其光功率下降了25%，则该光纤的损耗系数为多少？ 2.3 光脉冲在光纤中传输时，为什么会产生瑞利散射？瑞利散射损耗的大小与什么有关？ 瑞利散射是由于光纤部的密度不远匀引起的，从而使折射率沿纵向产生不均匀，其不均匀点的尺寸比光波波长还要小。光在光纤中传输时，遇到这些比波长小，带有随机起伏的不均匀物质时，改变了传输方向，产生了散射。 2、瑞利散射损耗的大小与成正比。