数字光纤传输系统课程设计
課程設計
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電子與信息工程學院
通信工程系
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目錄
THE DIGITAL OPTICAL FIBER TRANSMISSION SYSTEM----------- 3 1. 引言------------------------------------------------- 4 1.1 設計背景------------------------------------------- 4 1.2 光纖通信技術--------------------------------------- 4 1.2.1 光纖通信概念 ------------------------------------ 4 1.2.2 光纖通信發展 ------------------------------------ 4 1.3 數字光纖傳輸的優點--------------------------------- 5
1.4 光纖通信技術的發展前景----------------------------- 6
2.數字光纖傳輸系統設計---------------------------------- 7 2.1數字光纖傳輸的兩種體制------------------------------ 7 2.1.1準同步數字系列PDH ------------------------------- 8
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2.1.2準同步數字系列SDH ------------------------------- 8 2.2 整體設計------------------------------------------ 10 2.3 光發射機------------------------------------------ 11 2.
3.1 光源 ------------------------------------------- 11 2.3.2 調制電路和控制電路 ----------------------------- 11 2.3.3 線路編碼電路 ----------------------------------- 12 2.4 光接收機------------------------------------------ 13 2.
4.1 光檢測器 --------------------------------------- 13 2.4.2 放大器 ----------------------------------------- 14
2.4.3 均衡和再生 ------------------------------------- 14
3.數字光纖傳輸系統分析--------------------------------- 14 3.1性能指標 ------------------------------------------ 14 3.2系統設計分析--------------------------------------- 15 3.2.1中繼距離受損耗的限制---------------------------- 15 3.2.2中繼距離受色散(帶寬)的限制---------------------- 16
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4．總結------------------------------------------------ 16
摘要：
隨著數字技術和光纖通信技術各自的進步，以及社會對于光纖集成網絡以實現資源共享的要求日益增長，數據與光纖通信技術也已緊密地結合起來，成為了社會的強大物質技術基礎。現代社會，數字光纖通信已經越來越多地應用到了社會各個領域中。
光纖通信系統最重要的部分是光發射機、信道和光接受機三個模塊。通過各種光電設備連接成SDH 同步數字序列的數字光纖傳輸系統，最后在分析指標與設計性能方面驗證了系統的合理性。
關鍵詞：光纖通信技術、數字光纖傳輸系統、SDH同步數字序列、性能指標
The digital optical fiber transmission system Abstract:
With the development of digital technology and optical
fiber communication technology and their progress, and the
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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
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1. 引言
1.1 設計背景
光纖通信技術光纖通信自從問世以來，給整個通信領域帶來了一場革命，它使高速率、大容量的通信成為可能。光纖通信由于具有損耗低、傳輸頻帶寬容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優點而備受業內人士的青睞，發展非常迅速。
在現代社會，光纖通信越來越多地與另一種通信方式—數字通信聯系在了一起，二者一同成為辦公自動化，局域網辦公，網絡資源共享，社區網絡通信甚至是建設信息高速公路的核心技術。這兩種技術也成了當下的熱門研究課題。
1.2 光纖通信技術
1.2.1 光纖通信概念
所謂光纖通信，就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波以達到通信之目的。要使光波成為攜帶信息的載體，必須對之進行調制，在接收端再把信息從光波中檢測出來。然而，對光波進行調制與解調，由于目前技術水平所限，目前大都采用強度調制與直接檢波方式。又因為目前的光源器件與光接收器件的非線性比較嚴重，所以對光器件的線性度要求比較低的數字光纖通信在光纖通信中占據主要位置。
數字光纖通信系統基本上由光發送機、光纖與光接收機組成。
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發送端的電端機把信息（如話音）進行模/數轉換，用轉換后的數字
信號去調制發送機中的光源器件(LED)，則LED 就會發出攜帶信息的光波。即當數字信號為“1”時，光源器件發送一個“傳號”光脈沖；當數字信號為“0”時，光源器件發送一個“空號”（不發光）。光波經光纖傳輸后到達接收端。在接收端，光接收機把數字信號從光波中檢測出來送給電端機，而電端機再進行數/模轉換，恢復成原來的信息。就這樣完成了一次通信的全過程。
1.2.2 光纖通信發展
通信向大容量，長距離的方向發展已經是必然的發展趨勢，在社會的進步與發展，以及人們日益增長的物質與文化需求下。由于光波具有極高的頻率（大約3 億兆赫茲），也就是說是具有極高的寬帶從而可以容納巨大的通信信息，所以用光波作為載體來進行通信一直是人們幾百年來追求的目標所在。
在60年代中期以前，光圈波導、氣體透鏡波導、空心金屬波導管等，作為傳送光波的媒體以實現通信，因衰耗過大或者造價昂貴而無法實現。
1966年7月，華裔學者高錕在PIEE 雜志上發表的文章《用于光頻的光纖表面波導》，從理論上分析證明了用光纖以實現光通信的可能性，并設計了通信用階躍光纖。并科學預言了制造通信用的超低耗光纖的可能性，原材料提純，加適當摻雜劑，光纖衰耗系數降低到20dB/km 以下，被譽為光纖通信的里程碑。
1970年美國康寧玻璃公司，用改進型化學相沉積法制造出世界
上第一根超低耗光纖，成為光纖通信發展的導火索。證明了用當時
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的科學技術與工藝方法制造通信用的超低耗光纖是完全有可能的，是光通信研究的重大實質性突破。
自1970年以后，從光纖的衰耗看：從70年的20 dB/km降至90年的0.14dB/km，這個數值已經接近石英光纖的理論衰耗極限值
0.1dB/km。
從光器件看：1970年，美國貝爾實驗室研制出世界上第一只在室溫下連續波工作的砷化鎵鋁半導體激光器，為光纖通信找到了合適的光源器件。后來逐漸發展到異質結條形激光器、分布反饋式單縱模激光器（DFB）以及多量子阱激光器（MQW）。光接收器件從硅PIN 光二極管發展到雪崩光二極管APD。
從光纖通信系統看：從小容量到大容量、從短距離到長距離、從低水平到高水平、從舊體制（PDH）到新體制（SDH）的迅猛發展。
1976年，世界上第一個實用化光纖通信系統。碼率為45 Mb/s，中繼距離為10 km。
1980 年，多模光纖通信系統商用化（140Mb/s），并著手單模光纖通信系統的現場試驗工作。
1990 年，單模光纖通信系統進入商用化階段（565 Mb/s），并著手進行零色散移位光纖和波分復用及相干通信的現場試驗，而且陸續制定數字同步體系（SDH）的技術標準。
1993年，SDH 產品開始商用化622Mb/s ，1995年，2.5Gb/s SDH 商用化，1996年，10Gb/s SDH商用化，1997年波分復用技術（WDM）的20Gb/s 、40Gb/s SDH 試驗取得突破。
此外，在光孤子通信、超長波長通信和相干光通信方面也正在
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取得巨大進展。總之，短短不到三十年的時間，但光纖通信技術卻取得了極其驚人的進展。因此，光纖通信技術并未停滯不前，而是向更高水平、更高階段方向發展。
1.3 數字光纖傳輸的優點
光通信與電通信相比，具有無以倫比的優越性。
1. 通信容量大
一根光纖同時傳輸24 萬個話路的試驗已經取得成功，它比傳統的明線、同軸電纜、微波等要高出幾十乃至上千倍以上。一根光纖的傳輸容量如此巨大，而一根光纜中可以包括幾十根甚至上千根光纖，再加上波分復用技術，其通信容量之大就更加驚人了。
2. 中繼距離長
石英光纖具有極低的衰耗系數0.19dB/km 以下，若配以適當的光發送與光接收設備，可使其中繼距離達數百公里以上。傳統的電纜、微波等根本無法與之相比的。因此光纖通信特別適用于長途一、二級干線通信。此外，已在進行的光孤子通信試驗，全球無中繼的光纖通信目的能實現。
3. 保密性能好
光波在光纖中傳輸時只在纖芯進行，基本上沒有光“泄露”，因此其保密性能極好。
4. 適應能力強
不怕外界強電磁場的干擾、耐腐蝕，可撓性強大于一定彎曲半徑其性能不受影響。
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5. 體積小、重量輕、便于施工維護
光纜的敷設方式方便靈活，既可以直埋、管道敷設，又可以水底和架空。
6. 原材料來源豐富，潛在價格低廉
制造石英光纖的最基本原材料是二氧化硅，即砂子是取之不盡、用之不竭的。因此其潛在價格是十分低廉的。
1.4 光纖通信技術的發展前景
光纖通信雖然僅有近三十年的時間，但光纖通信的技術無論是光纖制造技術還是光電器件的制造技術，以及光纖通信系統水平都取得驚人的進展，已經成為現代通信最主要的傳輸手段。光纖的衰耗從20dB/km到現在低于0.14dB/km，已十分接近石英光纖理論衰耗極限0.1dB /km,光纖的帶寬也從10MHZ·km 發展到1000GHZ·km 以上。光源器件從結構十分簡單、GaAs 激光器發展到分布反饋式和多量子阱的單縱模激光器。光纖通信系統的水平的提高，從1976年的45Mb/S發展到10Gb/S。1985年的多模，1990年單模光纖商用化，而現在技術更加先進的SDH 光纖通信已經席卷世界各地。
但是，光纖通信的潛力是巨大的，目前的光纖通信應用水平是其能力的1～2％左右。因此光纖通信技術并未停滯不前，而是向更高水平、更高層次的方向發展。
1. 波分復用技術（WDM）
用一根光纖同時傳輸幾種不同波長的光波以達到擴大通信容量的目的。在系統的發送端，分系統發出不同波長的光波λ1、λ2、
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λ3、λ4，由合波器合成一束光波進入光纖傳輸，在接收端分波器把幾種光波分開，分別輸入到各個分系統的光接收機。波分復用的關鍵技術是合波器與分波器。
2. 相干光通信
目前光纖通信都是采用強度調制與直接檢波的工作方式，光源器件的調制速率、光接收機的靈敏度受到局限難以提高，適應不了超大容量、超長距離通信的要求。所謂相干光通信，就是在發端由激光器發出譜線極窄、頻率穩定、相位恒定的相干光，并用先進的調制方法如FSK、ASK 和PSK 對之進行調制。在收端，把由光纖傳輸來的相干光載波與本振光源發出的相干光，經光耦合器后加到光混頻器上進行混頻與差頻，然后把差頻后的中頻光信號進行放大、檢波。相干光通信的關鍵技術是光源器件、光波的匹配。
3. 超長波長光纖通信
石英光纖的衰耗已接近理論值，無潛力可挖。研究發現，氟化物光纖在波長3.4 微米處的衰耗理論值，可低達0.001dB/km;而金屬鹵化物光纖的衰耗理論值可低達0.01～0.00001dB/km，若光纖衰耗小于0.001dB/km，中繼距離可達三萬多公里，那么實現全球無中繼的光纖通信就會成為現實。
4. 光集成技術
和電子技術中的集成電路相類似，微型光學元件如光源器件、光檢測器件、光透鏡、光濾波器、光柵等集成在芯片上，構成復雜性能的光器件；還和集成電路等電子元件集成在一起形成光電部件如光發送機與光接收機等。采用光集成技術，設備的體積、重量大
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大減少，提高了穩定性與可靠性。
5. 光孤子通信
通信容量越大，要求光脈沖越窄，如2.5Gb/s 系統的光脈沖寬度約為400ps。窄光脈沖經光纖傳輸后因色散使脈沖展寬引起碼間干擾，因此脈沖展寬一直制約大容量、長距離傳輸。研究發現，當注入光強密度足夠大時會引起光脈沖變窄的現象，其光脈沖寬度可低達幾個ps，即所謂光孤子脈沖。因此用孤子脈沖可以實現超大容量的光纖通信。
2.數字光纖傳輸系統設計
2.1數字光纖傳輸的兩種體制
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)，隨著光纖通信技術和網絡的發展，PDH遇到了許多困難，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準同步數字系列PDH
兩種基礎速率：24路64kbps組成1.544 Mb/s為第一級(一次群，或稱基群)基礎速率，采用的國家有北美和日本；以2.048 Mb/s為第一級(一次群)基礎速率32路64kbps，歐洲各國和中國。
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對于以2.048 Mb/s 為基礎速率的制式，各次群的話路數按4倍遞
增，速率的關系略大于4倍。對于以1.544 Mb/s 為基礎速率的制式，在3次群以上，日本和北美各國又不相同， 看起來很雜亂。PDH 各次群比特率相對于其標準值有一個規定的容差，而且是異源的，通常采用正碼速調整方法實現準同步復用。1次群至4次群接口比特率早在1976年就實現了標準化，并得到各國廣泛采用。 PDH 主要適用于中、低速率點對點的傳輸。
在這種形勢下，現有PDH 的許多缺點也逐漸暴露出來，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準同步數字系列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。
圖2-1 SDH傳輸網的典型拓撲結構
SDH終端的主要功能是，復接/分接和提供業務適配，主要由TM 設備完成。
ADM是一種特殊的復用器，它利用分接功能將輸入信號所承載的信息分成兩部分：一部分直接轉發，另一部分卸下給本地用戶然后信息又通過復接功能將轉，發部分和本地上送的部分合成輸出DXC類似于交換機，它一般有多個輸入和多個輸出，通過適當配置可提供不同的端到端連接。
SDH傳輸網的連接模型，通過DXC的交叉連接作用，在SDH傳輸網內可提供許多條傳輸通道，每條通道都有相似的結構，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。
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與PDH相比，SDH具有下列特點：
(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各網元光接口有嚴格規范。因此，光接口成為開放接口，利于建世界統一的通信網絡。標準光接口綜合進各種不同的網絡單元，簡化硬件，降低成本。
(3) 在SDH幀結構中，開銷比特用于網絡運行維護和管理，便于性能監測、故障檢測和定位、故障報告等管理功能。
(4) 數字同步復用技術，最小復用單位為字節，不必進行碼速調整，簡化復接分接實現設備，低速信號復接成高速信號，高速信號分出低速信號，不必逐級進行。
(5) 数字交叉连接设备DXC對各種端口速率可控的連接配置，對網絡資源自動化的調度和管理，提高資源利用率，增強了網絡的抗毀性和可靠性。
SDH采用了DXC后，大大提高了網絡的靈活性及對各種業務量變化的適應能力，使現代通信網絡提高到一個嶄新的水平。
2.2 整體設計
本系統主要由三部分組成：光發射機、傳輸光纖和光接收機。其電/光和光/電變換的基本方式是直接強度調制和直接檢波。實現過程如下：輸入電信號是數字信號；調制器將電信號轉換成適合驅
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動光源器件的電流信號并用來驅動光源器件，對光源器件進行直接強度調制，完成電/光變換的功能；光源輸出的光信號直接耦合到傳輸光纖中，經一定長度的光纖傳輸后送達接收端；在接收端，光電檢測器對輸入的光信號進行直接檢波，將光信號轉換成相應的電信號，再經過放大恢復等處理過程，以彌補線路傳輸過程中帶來的信號損傷（如損耗、波形畸變），最后輸出和原始輸入信號相一致的電信號，從而完成整個傳送過程。
系統框圖如圖3.1所示。
圖2-2 光纖通信系統
光發端機將電信號直接調制至光載波上去，采用強度調制（IM）；光接收機完成光信號的解調，采用直接檢測（DD），屬于非相干解調。光載波由半導體光源產生，由半導體光檢測器將光信號轉換成電信號從而達到傳輸信號的目的。
系統傳輸部分的原理框圖如圖2.2 所示。
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圖2-3 傳輸原理框圖
2.3 光發射機
數字光發射機的功能是把電端機輸出的數字基帶信號轉換為光
信號，并用耦合技術有效注入光纖線路。主要有光源和電路兩部分。光源是實現電/光轉換的關鍵器件，在很大程度上決定著光發射機的性能。
圖2-4 數字光發射機方框圖
2.3.1 光源
對光源的要求如下：
（1） 發射的光波長應和光纖低損耗“窗口”一致，即中心波
長應在0.85um ，1.31um ，1.55um 附近。單色性好。
（2） 電/光轉換效率高，在低驅動電流下，有夠大穩定的輸出
光功率，且線性良好。
輸入線路調制光控制電信
光信號
（3）允許的調制速率要高或相應速度要快。
（4）溫度特性好，可靠性高，壽命長
目前，有半導體激光器（LD）和發光二極管（LED）可滿足不同場合的要求。
2.3.2 調制電路和控制電路
直接光強調制的數字光發射機主要電路有調制電路、控制電路和線路編碼電路。選用的LD作為光源，所以還需要偏置電路。對調制電路和控制電路的要求如下：
（1）輸出光脈沖的通斷比（全“1”碼平均光功率和全“0”碼平均光功率的比值，或消光比的倒數）應大于10，以保證足夠的光接收信噪比。
（2）輸出光脈沖的寬度遠大于電光延遲，光脈沖的上升、下降、開通延遲應足夠短，以便在高速率調制下，輸出的光脈沖準確再現輸入電脈沖的波形。
（3）對激光器應施加足夠的偏置電流，以便抑制在較高速率調制下可能出現的張弛震蕩，保證發射機正常工作。
（4）采用自動功率控制和自動溫度控制，以保證輸出光功率有足夠可靠穩定性。
2.3.3 線路編碼電路
線路編碼必要性，是因為電端機輸出的數字信號是適合電纜傳輸的雙極性碼，而光源不能發射負脈沖，所以要變換為適合于光纖
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傳輸的單極性碼。
數字光纖通信系統常用的線路碼型有：擾碼、mBnB碼和插入碼。本設計采用的是mBnB碼型。其編碼規則如下表所示：
表2-1 3B4B碼編碼規則
3B4B編碼電路的主要作用是將送來的串行數據流以3bit為一組，轉換成4bit為組的碼流，并以串行形式送出。圖2.4示出了編碼電路原理框圖即可實現。
圖2-5 3B4B碼編碼框圖
如圖2.5所示為相應的譯碼原理框圖可以實現譯碼。
圖2-6 3B4B碼譯碼框圖
2.4 光接收機
直接強度調制、直接檢測方式的數字光接收機方框圖示于圖3.6，主要包括光檢測器、前置放大器、主放大器、均衡器、時鐘提取電路、取樣判決器以及自動增益控制（AGC）
圖2-7 數字光接收機框圖
2.4.1 光檢測器
光檢測器是光接收機實現光/電轉換的關鍵器件，其性能特別是響應度和噪聲直接影響光接收機的靈敏度。對光檢測器的要求如下：（1）波長響應要和光纖低損耗窗口（0.85um、1.31um和1.55um）兼容；
（2）響應度要高，在一定的接收光功率下，能產生最大的光
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光纤通信系统与应用(胡庆)复习总结
红色：重点、绿色：了解 第1章 1、光纤通信的基本概念：以光波为载频，用光纤作为传输介质的通信方式。光纤通信工作波长在于近红外区：0.85～2.00μm的波长区，对应频率: 167～375THz。 对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工作波长，即0.85μm、 1.31μm 1.55μm及 1.625μm 2、光纤通信系统的基本组成：P5 图1-3 目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD）的光纤数字通信系统。该系统主要由光发送设备（光发射机）、光纤传输线路、光接收设备（光接收机）、光中继器以及各种耦合器件组成。 各部件功能： 电发射机：对来自信源的信号进行模/数转换和多路复用处理； 光发送设备：实现电/光转换； 光接收机：实现光/电转换； 光中继器：将经过光纤长距离衰减和畸变后的微弱光信号放大、整形、再生成具有一定强度的光信号，继续送向前方，以保证良好的通信质量。 3、光纤通信的特点：（可参照P1、2） 优点：（1），传输容量大。（2）传输损耗小，中继距离长。 （3）保密性能好：光波仅在光纤芯区传输，基本无泄露。 （4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成，不受电磁场干扰。（5）体积小、重量轻。（6）原材料来源丰富、价格低廉。 缺点：1）弯曲半径不宜过小；2）不能远距离传输；3）传输过程易发生色散。 4、适用光纤：P11 G.652 和G.654：常规单模光纤，色散最小值在1310nm处，衰减最小值在1550nm 处。常见的结构有阶跃型和下凹型单模光纤。 G.653：色散位移光纤，色散最小值在1550nm处，衰减最小值在1550nm处。难 以克服FWM混频等非线性效应带来的影响。 G.655：非零色散光纤，色散在1310nm处较小，不为0；衰减最小值在1550nm 处。可以尽量克服FWM混频等非线性效应带来的影响。 补充：1、1966年7月，英籍华人（高锟）博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。 2、数字光纤通信系统有准同步数字体系（PDH）和同步数字体系（SDH）两种传输体制。
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：
外调制光纤通信系统设计
课程设计题目：外调制光纤通信系统设计 学院：信息科学与工程学院 年级专业：09级光电子1班 学号：xxxxxxxx 学生姓名：xxxxx 指导教师：xxx
一、设计要求 设计10Gpb速率的外调制光纤链路，保证链路能正常通信，误码率BER小于10-12，对应的品质因数Q大于7 二、设计技术参数 1）DFB-LD（SLM），光源中心波长λ0=1552.5nm（193.1Thz），谱线宽度Δλ=0.1 nm(12.5GHz) 2)光纤传输距离120km 3)光发射机发射光功率范围：10dBm～13dBm，可取10dBm 4)APD光接收机灵敏度范围：-25dBm～-9dBm ，可取-18dBm 5) G.652标准单模光纤，光纤的衰减系数α=0.2dB/km，色散系数D=17ps/nm/km 6) 色散补偿光纤衰减系数α=0.5dB/km, 色散系数D=-100ps/(nm.km) 7) 线路编码为NRZ 8) 连接器损耗α=1dB/个 二、设计要点 链路采用外调制的模式，系统通过电信号（NRZ码）控制光调制器产生光信号。产生的光信号通过光纤传输至信号接收端，经光电探测器转换为电信号，完成链路的传输。 衰减：在实际工作中，光纤有一个衰减系数，光信号会随着传输而衰减。为了使光信号传输到探测器时，信号的功率在光电探测器的灵敏度范围之内，链路设计放大模块将信号放大。 色散：不同频率的光波在光纤中传播的速度不同，频率较小的光传播速度快，频率较大的光传播速度慢。由于链路采用的光源激光器存在一定的带宽，因而光信号在传输过程中会产生色散，传输距离越长，色散现象越严重。针对色散问题，链路设计了色散补偿光纤来消除色散。 因此，设计链路所需要解决的主要问题是色散和衰减。通过改变色散光纤的长度和放大器的放大方法来消除传输中带来的色散问题和衰减问题。另外，在设计时，系统的噪声因素也应考虑在内。 三、链路设计 1.根据要求设计链路 通信链路由信号源、线路编码器、光源、连接器、光纤、必要补偿单元、连接器、光接收机组成。设计时，使用伪随机码发生器充当信号源，用连续波激光器和M-Z调制器组成外调制型光源，用1dB衰减器充当连接器，使用不同参数的光纤分别充当传输光纤和色散补偿光纤，使用7dB衰减器充当系统衰减富余量，使用眼图分析仪来观察链路传输的眼图、分析链路的误码率和品质因数。设计链路，初始时不添加色散光纤（色散光纤长度为0）和增益，检测系统的眼图和品质因数。如下图所示：
光纤通信系统与网络
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。
实验一光纤接续和监测 1 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
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A s 的定义为 t r s p p A lg 10?= （dB ） 式中 p t 为发射光纤发出的光功率，W p r 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。 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 1.TYPE35SE 光纤熔接机， 1台 2.光时域反射计， 1台 3.光纤， 2盘，2Km/盘 四． 测试步骤
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
光纤通信系统总体设计的一些考虑
光纤通信系统总体设计的一些考虑 内蒙古铁通通信工程公司 师林 摘 要：当设计一个光纤通信系统（例如一个数字段）时，首先要弄清所设计系统的整体情况，它所处的地理位置，当前和未来3～5年内对容量的要求，ITU—T的各项建议及系统的各项性能指标，以及当前设备和技术的成熟程度等。在弄清楚情况的基础上，对下述问题进行具体的考虑和设计。 关键词：光纤通信系统，总体设计。 一、选择路由，设置局站 对于一个需要设计的系统，首先要在两个终端站之间选择最合理的路由、设置中继站（或转接站和分路站）。选择路由一般以直、近为依据，同时应考虑不同级别线路（例如一级干线和二级干线）的配合，以达到最高的线路利用效率和覆盖面积。 中间站的设置（中继站、转接站和分路站）既要考虑上下话路的需要，又要考虑信号放大再生的需要。由于光纤通道的衰减和色散使传输距离受限，需要在适当的距离上设置光再生器以恢复信号的幅度和波形，从而实现长距离传输的目的。 传统的O/E/O实再生器具有所谓的3R功能，即再整形（Reshaping）、再定时（Retiming）和再生（Regenerating）功能。这种再生器相当于光接收机和光发射机的组合，设备较复杂，成本很高，耗电也大。目前，在1.55μm波段运行的系统，已普遍采用掺铒光纤放大器（EDFA）代替传统的O/E/O再生器。虽然国际上也在研究具备3R功能的EDFA，但目前实用的EDFA只具备光放大的功能。因此，对高速率、长距离光纤通信系统，当使用级联EDFA时，须考虑对色散的补偿和对放大的自发辐射（ASE）噪声的抑制。 二、确定系统的制式、速率 20世纪90年代中期，SDH设备已经成熟并在通信网中大量使用，考虑到SDH设备良好的兼容性和组网的灵活性，新建设的长途干线和大城市的市话通信一般都应选择SDH设备，长途干线已采用STM－16、多路波分复用的2.5Gbit/s系统、甚至10Gbit/s系统。 对于农话线路，为了节省投资，也可采用速率为34Mbit/s，140 Mbit/s的PDH系统。 三、光纤选型 目前可选择的光纤类型有G.652光纤、G.653光纤、G.654光纤、G.655光纤及大有效面积光纤。G.652光纤是目前已大量敷设。在1.3μm波段性能最佳的单模光纤，该光纤设计简单、工艺成熟、成本底。但这种光纤工作在1.55μm波段时，有＋17ps/km﹒nm左右的色散， 109
光纤通信系统设计实例
光纤通信系统设计 1 概述 图 1.1 标准光纤通信系统架构 2 模拟系统设计 光纤系统中，各组件的累加损耗应足够低以符合探测器的阈值要求。模拟系统中，充足的功率意味着高SNR，另外，组件的组合应该提供足够的带宽以通过较高的调制频率，因此，应对单个器件的损耗和带宽进行分析，并计算整个系统的功率分配和带宽预算。 2.1 系统规格 2.1.1 初始方案 以设计简单的点对点视频系统为例，电视广播信号的带宽为6MHz，要求SNR为50dB。 表2.1 系统方案一：窄带宽和低功率 Carrier Source LED0.8-0.9um Information Channel MMF (SI or GRIN) Detector PIN-PD 表2.2 系统方案二：高带宽和高功率 Carrier Source LD 1.3um Information Channel SMF Detector APD 2.1.2 负载电阻计算 已知PIN-PD的电容和传输带宽，根据方程 求得负载电阻
取近似值，计算得为6.24MHz。 2.2 功率预算 2.2.1 平均光功率计算 标准的SNR方程是 由于使用PIN-PD作为光电探测器，假设系统是热噪声限系统，调制系数m为100%，SNR方程简化为 由于放大器噪声的存在，将实际温度T替换为等效噪声温度，假设环境温度T为300K，放大器噪声系数F为2，则，又已知PD响应率为，计算平均光功率P为 取P近似值为。 2.2.2 平均光电流计算 根据平均光功率P为，计算得PIN-PD的平均光电流，远大于暗电流（几个纳安），因此系统中暗电流的影响可以忽略，计算热噪声电流均方值 散粒噪声电流均方值 可以得到，热噪声功率是散粒噪声功率的近7倍，符合最开始采用热噪声限模型的假设。 预测平均光电流为时，并没有驱动探测器进入非线性区，最大饱和电流等于偏置电压与负载电阻的比值，使用5V偏压时，最大允许电流为（或），远远大于，系统不存在饱和问题。 2.2.3 详细方案 光源SE LED SI MMF
光纤通信系统与网络试卷及答案教学提纲
光纤通信系统与网络试卷及答案
浙江师范大学《光纤通信》考试卷 （2013----2014 学年第一学期） 考试形式闭卷使用学生 sample 考试时间120分钟出卷时间2013年12月27日 说明：考生应将全部答案都写在答题纸上，否则作无效处理。 一、选择题（10％） 1 半导体光源中，由以下哪个电路模块解决其对温度变化敏感的问题（B） A.APC B.ATC C.过流保护 D.时钟控制 2 ECL激光器是利用以下哪个器件对工作波长进行选择。（A） A.光栅 B.棱镜 C.透镜 D.波导 3 STM-16的标准速率为（C） A.155Mb/s B.622Mb/s C. 2.5Gb/s D.10Gb/s
4.下列哪些指标是系统可靠性指标（D） A.HRDL B.HRDS C.BER D.MTTR 5如果原始码序列为100010001，采用3B1P奇校验进行编码，则变换后的码序列为（C） A.100101010010 B.100101000010 C.100001000010 D.1000100010 二、是非判断题(28％) 1.由于LED具有阈值电流，所以不适合模拟调制 2.光纤通信系统的带宽主要由其色散所限制 3.光纤通信系统所采用的波长的发展趋势是向短波方向转移的 4.激光是光纤通信系统所采用的主要光源 5.在通信中，我们通常使用弱导光纤 6.本征半导体中掺入施主杂质，称为N型半导体 7.光纤的数值孔径越大，集光能力越强，所以在通信中我们采用大数值孔 径光纤 8.在光纤中，比光波长大的多的粒子引起的散射称为瑞利散射 9.光电效应产生的条件是入射波长大于截止波长 10.SRS现象总是由于光信号和介质中的声子相作用产生 11.OXC节点和OADM节点是全光网中的核心节点
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
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
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
第6章 光纤通信系统的设计
第6章光纤通信系统的设计 在前面几章中，我们已经学习了光纤通信系统中基本元器件的功能，从光源、光检测器、光放大器等有源器件到连接器、隔离器等无源器件。在这章里我们将讨论如何将这些器件通过光纤组合形成具有完整通信功能的系统。光纤通信系统就其拓扑而言是多种多样的，有星形结构、环形结构、总线结构和树形结构等，其中最简单是点到点传输结构。从应用的技术来看，分光同步传输网、光纤用户网、复用技术、高速光纤通信系统、光孤子通信和光纤通信在计算机网络中的应用等等。从其地位来分，又有骨干网、城域网、局域网等。不同的应用环境和传输体系，对光纤通信系统设计的要求是不一样的，这里我们只研究简单系统的设计，即点到点传输的光纤通信系统。内容包括设计原则、数字和模拟通信系统的设计，最后给出了设计实例，以期读者对光纤通信方面的知识有一全面了解。 6.1 设计原则 6.1.1 工程设计与系统设计 光纤通信系统的设计包括两方面的内容：工程设计和系统设计。 工程设计的主要任务是工程建设中的详细经费概预算，设备、线路的具体工程安装细节。主要内容包括对近期及远期通信业务量的预测；光缆线路路由的选择及确定；光缆线路敷设方式的选择；光缆接续及接头保护措施；光缆线路的防护要求；中继站站址的选择以及建筑方式；光缆线路施工中的注意事项。设计过程大致可分为：项目的提出和可行性研究；设计任务书的下达；工程技术人员的现场勘察；初步设计；施工图设计；设计文件的会审；对施工现场的技术指导及对客户的回访等。 系统设计的任务遵循建议规范，采用较为先进成熟的技术，综合考虑系统经济成本，合理选用器件和设备，明确系统的全部技术参数，完成实用系统的合成。 6.1.2系统设计的内容 光纤通信系统的设计涉及到许多相互关联的变量，如光纤、光源和光检测器的工作特性、系统结构和传输体制等。 例如，目前在骨干网和城域网中普遍选择同步数字序列SDH(Synchronous Digital Hierarchy)作为系统制式，在设计SDH体制的光纤通信系统时，首先要掌握其标准和规范，SDH的传输速率分为STM-1(155.52Mb/s)、STM-4(622.08Mb/s)、STM-16(2.5Gb/s)和STM-64(10Gb/s)等四个级别。ITU-T对每个级别（STM-64正在研究中）所使用的工作波长范围、光纤通道特性、光发射机和接收机的特性都作了规定，并对其应用给出了分类代码，表6.1给出了STM-1标准光接口的主要指标，其中应用分类代码中的符号I表示距离不超过2km的局内应用，S表示距离在15km的局间短距离应用，L表示距离在40～80km的局间长距离应用，符号后的数字表示STM的速率等级和工作波长（1310nm）。 又例，对于局域网(LAN)的设计，IEEE、TIA/EIA等组织也有相关的标准，见表6.2，对数据速率、波长作了规定。表6.3表示了波长范围以及相应技术的要求。对于数据速率为10Mbit/s或100Mbit/s的LAN系统，其光缆的长度可以查阅IEEE802.3u和TIA/EIA568A标准。表6.4为其建议的最大光缆长度。 虽然光纤通信系统的形式多样，但在设计时，不管是否有有成熟的标准可循，以下几点是必须考虑的：①传输距离。②数据速率或信道带宽。③误码率（数字系统）或载噪比和非线性失真（模拟系统）。在作过相关的分析后，我们要决定：是采用多模光纤还是单模光纤，并涉及到纤芯尺寸、折射率剖面、带宽或色散、损耗、数值孔径或模场直径等参数的选取；是采用LED还是LD光源，涉及到波长、谱线宽度、输出功率、有效辐射区、发射方向图、发射模式数量等指标的确定；是采用PIN还是APD接收器，它涉及到响应度、工作波长、
光纤通信系统技术的发展与展望
光纤通信系统技术的发展与展望 发表时间：2018-11-02T12:10:13.943Z 来源：《防护工程》2018年第15期作者：周中亮 [导读] 随着国家科学技术水平的提升，光纤通信领域的发展得到了不小的突破与创新，很多行业领域都会将光纤通信技术融入到实际工作中 周中亮 哈尔滨太平国际机场 摘要:随着国家科学技术水平的提升，光纤通信领域的发展得到了不小的突破与创新，很多行业领域都会将光纤通信技术融入到实际工作中，以此来为工作的顺利开展提供有利条件。近年来，很多科研团队也提高了对光纤通信系统技术的重视与研究，并对技术的应用原理和注意事项等内容进行了深入的研究，从而为日后技术应用价值的提升奠定良好基础。本篇文章就光纤通信系统技术的发展与展望进行简单论述，并提出一些观点，希望能对相关人士的研究有所帮助。 关键词:光纤；通信；技术；发展 光纤通信系统技术在现阶段国家建设与发展中扮演着非常重要的角色，与人们的生活与以及工作质量有着紧密的联系。在近几年的发展中，很多科研团队以及国家相关部门都提高了对此技术的重视与研究。一方面是由于光线通信系统技术具有一定的专业性与科学性，需要操作人员能够熟练掌握技术的操作原理和要点，以此来保证技术应用效果。另一方面是由于光线通信系统技术的发展趋势还需要进行进一步的探讨，明确其发展方向与目标才能为国家建设奠定良好的基础。 一、光纤通信系统技术的发展现状 光线通信是信息时代的产物，不仅对很多行业领域的发展有着重要影响，还间接的影响着国家经济发展水平。要想进一步提高光线通信系统技术的应用价值，那么相关科研团队就要对该技术的发展现状进行全面的了解与掌握。 1、光弧子载体方面 由于光弧子的超短光脉冲特点，以它作为载体的经过光纤长距离的运输后，波形和速度都可以较大程度保持不变，从而保证了零误码的情况。在很早以前就有实验研究了光弧子，随后又进行了一系列实验才说明了光弧子是可以作为运输载体的。由此，全世界的许多国家都积极展开了研究探讨，比如美国和日本进行了双信道波分复用弧子通信系统和直通光弧子通信系统的实验。光弧子具有容量大、抗干扰性强，适用于长距离运输的特点，将光纤通信技术发展推进了一步。 2、光波分复用技术方面 利用光波分复用技术可以使多束激光在一条光纤上传播多个不同波长的光波，让光纤通信具有更大的容量，改善了光纤传输量问题，得到了广泛的运用。特别是近几年，日本首先成功研发出世界最高容量的WDM系统，使得光波分复用系统得到传播，有效的克服了光纤通信发展过程中的困难，带来了巨大的经济效应。目前，还有将波分复用和光时分复用相结合，将多束激光再一次复分，从而更加大大提高传输容量。 3、光纤接入技术方面 进入信息时代，人们的通信数量和频率都日益增加，互联网、物联网等多媒体服务也有着更广泛的运用，这就需要宽带能力强的光纤接入。而其中，PON技术与多种技术相结合产生成本较低的EPON技术，依赖于以太网，作为最佳接入网。有了进一步的相结合后，EPON技术还可以扩展到更广阔的网络环境中，连接更多的设备，使光纤通信技术有了质的飞跃。 二、光纤通信系统技术的未来展望 就现阶段光纤通信系技术的发展情况开展，超高速传输系统领域以及光传送联网技术领域中会经常出现其身影。另外，光接入网技术也逐渐被融入到光纤通信系统技术中，不仅为其未来的发展带来了不小的机遇与挑战，还在很大程度上推进着光纤通信系统技术的可持续发展。 1、超高速系统的发展 目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。它的比较现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用(WDM)方式进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。 2、超大容量WDM系统的发展 采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用率低于1％，还有99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一级光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用的基本思路。基于WDM应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。 3、实现光联网的发展 上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光光联网既可以实现超大容量光网络和网络扩展性、重构性、透明性，又允许网络的节点数和业务量的不断增长、互连任何系统和不同制式的信号。 由于光联网具有潜在的巨大优势，美欧日等发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研，特别是美国国防部预研局(DARPA)资助了一系列光联网项目。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。建设一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络，不仅可以为未来的国家信息基础设施奠定一个坚实的物理基础。 4、新代光纤的发展 目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光(G.655光纤)和无水吸收峰光纤。其中，全波光纤将是以后开发的重点，也是现在研究的热点。从长远来看，BPON技术无可争议地将是未来宽带接入技术的发展方向，但从当前技术发展、成本及应用需求的实际状况看，它距离实现广泛应用于电信接入网络这一最终目标还会有一个较长的发展过程。