光通信系统中的FEC技术的应用分析3
光通信系统中的FEC技术的应用分析
（重庆邮电大学光电工程学院重庆400065）
摘要：前向纠错编码在光通信系统中有着极高的应用。文章首先介绍了前向纠错编码技术及其在光通信系统中的应用，然后描述了ITU-T 6.709中定义的FEC帧的具体格式，数学推导了FEC编码给带来的误码率改善，并列出了具体的计算结果。最过通过实测几种BCH码纠错性能的仿真，给出了BCH 码型在特定信噪比下误码性能改善。
关键词:信道编码技术；前向纠错；编码增益；误码率；
Analysis and Application of Optical Communication System in FEC
Technology
（The Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing 400065）Abstract：Forward error correction coding in the optical communication system has a high application. This article first introduces the forward error correction coding technology and its application in optical commu- nication system, and then describes the specific format defined in ITU-T 6.709 FEC frames, mathematics FEC coding bring error rate improvement was deduced, and lists the concrete computation. The error correct ing performance measured through simulation of several kinds of BCH codes, BCH codes are given to im- prove the performance of bit error in a particular type of signal to noise ratio.
Key words:Channel coding technology; forward error correction; coding gain;The bit error rate;
0.引言
前向纠错编码（FEC）技术通过在传输码列中加入冗余纠错码，在一定条件下，通过解码可以自动纠正传输误码，降低接收信号的误码率（BER）。在WDM系统中，衡量FEC纠错能力的指标称为“FEC编码增益”，该增益越强表示纠错性能越强。前向纠错(FEC)编码在光纤通信系统中的应用，重点解决了长距离或超长距离、大容量DWDM光纤通信系统的光纤色散、长距离传输引起的信号衰减、信道噪声以及一根光纤中多个波长之间的干扰使系统的性能大大下降等问题，有效提高了系统中信号的可靠性，延长了传输距离。前向纠错技术是指信号在被送入传输信道之前预先进行编码处理, 加入带有信号特征的冗码, 在接收端按照相应算法对接收信号进行解码, 从而找出传输过程中产生的错误码并将其纠正的技术。1.FEC的介绍
1.1 FEC简介
FEC方式是发送端的FEC编码器将待传输的业务信号编成具有一定纠错能力的码，接收端FEC译码器对接收的序列进行译码，若传输中产生的差错数目在其纠错能力范围之内时，译码器对差错进行定位并加以纠正。FEC方式的主要特点是：不需要反馈信道、译码延时固定,较适合于实时业务传输系统。具有FEC功能的光传输系统组成如图1所示。
图1具有FEC功能的光传输系统的组成
G.709中定义的FEC子帧结构如图2所示。l个FEC子帧由255 bit构成,其中l bit为开销位,238 bit为载荷,16 bit RS编码。
图2 FEC子帧结构
8个FEC子帧bit间插,构成一个FEC帧,即255字节。
64个FEC帧字节间插构成一个G. 975或G. 709帧。间插过程如图4所示,每个FEC帧的第1个字节作为G. 709帧的开销字节，从第2字节到第239字节(共238个字节)作为G. 709帧的载荷，而剩余的16字节RS编码作为G. 709帧的FEC 字节。
图3FEC帧结构
如图3 所示，一个FEC帧由4行4080列组成，在进行FEC时，通过字节间插将每行分成16个子行，如图1.2所示，每个子行为255个字节。每个FEC编/解码器处理一个子行，每个子行的前239个字节为信息字节，通过对前239个字节进行计算得到16个校验字节，即每个子行的第240到255字节。这样做能带来两个好处，首先，数据流的编码速率降低了，因为16个子行被分别编/解码，使得编解码芯片易于实现。第二，字节间插提高了系统抗突发误码的能力。字节间插与RS编码算法本身的纠错能力相结合，使得传输中连续的128个字节错误都能被纠正。
1.2 FEC的几种分类
1.2.1带内FEC
带内FEC 方案是ITU-T 在2000 年10 月通过的G.707 建议中提出的。所谓带内，是指将FEC 的冗余监督位置于SONET/SDH 原有帧格式开销中的未定义位上，无须增加额外的带宽，利用SDH 帧中的一部分开销字节装载FEC码的监督码元。因带内FEC是在不改变SONET/SDH 原有帧格式的基础上引入的，它能与不用FEC 的系统兼容。为了便于接收机区分发送端是否用了FEC，在开销中加了两比特的FEC 状态指示器（FSI），若FSI 为01，便表明用了FEC，若为00，则表示未用FEC。带内FEC的优点是不用改变SONET/SDH的帧格式，无须提高线路速率，但其纠错能力非常有限，己不能满足更高速率的远程网络的质量要求。
1.2.2带外FEC
所谓带外FEC，是指FEC为了实现纠错所增加的冗余校验位不是像带内FEC那样插入原有帧格式的空闲位中，而是在SDH层下面另外增加一个FEC层，专门用于FEC的处理。带外FEC 可以根据实际需要选择纠错容限，具有较大的灵活性与可扩展性，而且带外FEC 的编码冗余度大，纠错能力强，编码增益比带内FEC 高出2~3dB，插入的FEC 开销格式较灵活，并不局限于SDH帧格式，具有较强的适用性。
带外FEC 的缺点也很明显，即插入的额外开销会增加线路速率，相应的收发设备需进行匹配及一定的改动。目前带外FEC 编码得到众多设备厂商的支持，在高速长距离光传输系统中得到广泛应用，实际已经成为FEC 技术的首选方案。增强型FEC 技术（EFEC）和超强型FEC 技术（SFEC）均属于带外FEC。
1.2.3超级FEC(SFEC)
在DWDM系统中增加了光通道密度，在DWDM系统中，光信号的频谱展宽会使邻近信道的性能恶化。随着光通道密度的增加，这种恶化会更加严重。FEC的编码增益减轻了这种串扰的影响，从而增加了DWDM系统中的光通道密
度。因此随着WDM技术的日趋成熟，光纤通信系统对FEC码的纠错能力的要求越来越高，出现了级联码与迭代译码等技术结合的编译码方案称之为超级FEC方案。涉及的码型包括RS级联码、分组Turbo码、Goppa码等。在该方案中，采用迭代硬判决译码技术的级联码又称为第二代光纤通信FEC码，如RS级联码。而采用迭代软判决译码技术的FEC码则称为第三代光纤通信FEC码，如分组Turbo码等。由于SFEC的编译码中采用了交织及迭代译码技术，因而具有较长的延时。该方案主要应用于时延要求不严、编码增益要求特别高的光纤通信系统。若对编码增益要求不高、不想对现有的系统大的调整，带内FEC则是一种最佳的方案，可方便实现平滑升级。带外FEC具有灵活的开销，可用于需更高的编码增益的通信系统，但由于会改变调制速率，须根据码率对整个发送/接收设备作一定的更换。带内FEC适用于线路速率为10Gb/S的4路OC-48/STM-16或单路OC-192/STM-64信号，带外FEC则适合DWDM光传输网(OTN)2.5、10、40Gb/s速率以及海底光纤传输系统使用。
2.FEC在光通信系统中的应用
2.1波分设备
实际光通信系统中的波分设备如图4所示。
图4波分设备组成
在发送端，各种业务信号如SDH /SONET、ATM、IP等先经过FEC编码,再进入波分传输系统;在接收端，各种业务信号需经FEC解码再在各自线路中传送。
FEC编码是信道编码技术，可以有效地降低误码率。FEC编码可以允许系统工作在较高的误码率的情况下，也就是说,即使系统工作在较高的误码率的信道中，也能通过FEC技术达到一个较低的误码率水平。这无疑放宽了高速通信系统对各个器件性能的要求，从而降低了系统的造价。一般认为，当误码率为12-
10时，可以保证信号的正常传输和接收。由上图可知，若不使用FEC，要OSNR≥22 dB时才能保证<12-
10的误码率，而采用FEC后，OSNR只需≥15. 5 dB，就可以保证这一误码率。这意味着采用FEC后，信号在较恶劣的传输条件下仍能保证一定的传输质量。衡量FEC性能的指标是编码增益，它的定义为在满足一定误码率要求的情况下，采用或不采用编解码技术时接收机所需要的最小信噪比的差值。当误码率为12-
10时，FEC带来的编码增益约为6. 5 dB。编码增益越高，则在恶劣的传输条件下保证信号质量的能力越强。不同的编码方式，获得的编码增益也不同。
2.2 FEC对系统Q值得改善
FEC在光传送网络中可以采用适当的应用方式，理想的应用方式是高速光通信系统如码速为10Gb/S的SDH/SONET系统，采用带内纠错较为适当；而码速为2.5Gb/S的SDH/SONET系统，采用带外纠错较为适当。
FEC采用较为灵活的应用方式，可以简化系统实施成本，带内FEC典型应用为BCH-l、BCH-2、BCH-3；带外FEC典型应用为RS-l、RS-2、RS-3、RS-4、RS-5、RS-6、RS-7、RS-8。下面的图形为应用FEC和系统Q因子的关系示意图，图中的横轴是20log(Q)为单位，如图5和如图6分别对应带内和带外FEC。从图中显然可见，在系统Q因子改善方面，较高的误码纠错能力编码比较低的编码性能要优。但是，考虑到光通信系统的特征，突发连续较低3个误码概率占88%，连续较高4到99个误码概率仅占2%，所以，系统设计可以采用适当误码纠错能力的编码方式。
图5对应带外FEC
图6 对应带内FEC
G.975所提出的FEC方案，采用了独立的帧结构。经过推断可以看出，对于2.5Gbit/s系统来说，此时线路码速为 2.48832×256/236=2.699 Gbit/s，约为2.7Gbit/s。对于10Gbit/s系统来说，此时码速则约为10.08Gbit/s。
可知，这种带外运用方式虽然增加了码速，然而与带内FEC相比由于保持了SDH帧结构的独立性，其可靠性较高。
FEC编码是信道编码技术，可以有效地降低误码率。FEC编码可以允许系统工作在较高的误码率的情况下，也就是说,即使系统工作在较高的误码率的信道中，也能通过FEC技术达到一个较低的误码率水平。这无疑放宽了高速通信系统对各个器件性能的要求，从而降低了系统的造价。同时也提高了系统对色散、非线性调应、Q值和OSNR的容忍度，有利于信号高速率长距离地传输。
图7显示了FEC对OSNR容限的改善。
图7 FEC编码对OSNR容限的改善一般认为，当误码率为IOE-12时，可以保证信号的正常传输和接收。由上图可知，若不使用FEC，要OSNR>=22dB时才能保证
3. 带外FEC及其相关性能的分析
3.1 FEC性能分析
带外FEC采用RS(255,239)码,能纠正8个字节的随机错误和检测16个字节的随机错误。假设未采用FEC时系统的误码率为BERin,则每个字节的出错概率
:
设FEC纠错后系统误码率为
out
BER,每个字节出错概率为
255个字节中，0个字节误码概率为
n个字节误码概率为
由于FEC可以纠出8个字节错误,所以纠错后每字节出错概率为
式中,9p 为9个字节误码概率；10p 为10个
字节误码概率,纠错后
ue p 为9p 、10p 、…、255
p 之和。要精确地计算式(1)工作量巨大,我们可以首先计算
9p 、10p 的比值、10p 、11p 的比值,
试图发现某些特征来略去式(1)中微小的、次要的
量,从而简化计算过程。 来看看
9p 和10p 的关系
由于se p 《1,所以上式中的10p 《9p ,同理11
p 《
10p ,为了简化计算,得
表1列出了FEC 对系统误码率的改善。
表1 FEC 编码对系统误码率的改善
从表1的计算结果来看,FEC 编码对系统的误码率有很大的改善。在实际应用中,采用G.709FEC 编码后编码增益为5～6 dB 。
3.2 FEC 性能验证
单盘OSNR 与BER 关系的测试环境如图8所示。首先由HP9720A 光谱仪发出一宽谱光源,由于光谱仪发出的宽谱光源的光功率很低,故要先经过一段掺铒光纤放大器(EDFA)进行放大。通过调节光衰减器的衰减值,达到调节进入光耦合器的宽谱光源的光功率值。这里的宽谱光源相当于一个宽带光噪声源。
STM-64误码仪发出一个波长为1538.20 nm 、速率为10 Gbit/s 的SDH 光信号，经承载FEC 编解码芯片的单盘后与宽谱光源通过2∶1的光耦合器，再送入光滤波器，经FEC 解码后送入STM-64误码仪输入端。
图8 单盘OSNR 与BER 关系的测试环境
通过调节光衰减器,以制造不同的OSNR ，在STM-64误码仪上便可测得相应的误码率。在误码率为1e -12时，如图9所示，经实测，在打开FEC 功能时可以获得5.8 dB 的编码增益。
图9 测试常规FEC 芯片的编码增益
4. 几种BCH 码纠错性能仿真
对于( n, k )BCH 码，其理论纠错能力已经由研究人员给出：
m
out out m in in i
n in i in n
r i out P BER P BER P P
i n i n n i P /1/11
)1(1)1(1)1()!(!!
--=--=-??-?=
-+=∑
式中，P in 为线路输入误码率，即未采用 FEC
时的误码率，P out 为线路输出误码率，即采用 FEC 后的误码率，BER in 为系统输入误码率，BER out 为系统输出误码率，m 是系统进制数，r 为 BCH 码能纠正的最大错误数。对于二进制 BCH 码，有 P in =BER in ，P out =BER out ；对于非二进制 BCH 码，则需要根据码字的进制数，按式(1)中的公式计算相应的BER in 和BER out 。
下面利用Matlab/Simulink 对( n, k )BCH 码和RS 码在BPSK 调制的 AWGN 信道中的纠错性能进行仿真。仿真的码型RS(255，239)，本原多项式为1)(2
348++++=x x x x x p ；RS(1023,1007)本原多项式为1)(3
10
++=x x x p ；BCH （511，493），本原多项式为=)(x p 149++x x ；BCH （63,51），本原多项式为1)(6++=x x x p 。.误码性能如图10 所示：
图10 相关 BCH 码型误码性能曲线
在图 10 中，曲线 BCH （63,51）为 BCH （63,51）码在 BPSK 调制，AWGN 信道中的误码性能曲线，仿真信噪比为3dB-6.8dB ，步长为 0.1dB 。曲线 BCH （511,493）为 BCH （511,4930）码在 BPSK 调制，AWGN 信道中的误码率性能曲线，仿真的信噪比为 5dB-7.5dB ，步长为 0.1dB 。曲线 RS （255,239）为 RS （255,239）码在 BPSK 调制，AWGN 信道中的误码性能曲线，仿真信噪比为 3-7dB ，步长为0.1dB 。曲线 RS （1023,1007）为 RS （1023,1007）码在 BPSK 调制，AWGN 信道中的误码率性能曲线，仿真信噪比为 6-8dB ，步长为 0.1dB 。曲线 UFEC 表示为采用 FEC 技术时，信息序列在 BPSK 调制，AWGN 信道中的误码性能曲线，仿真信噪比为 3-8dB ，步长 0.1dB 。所有仿真的总比特数均大于 10
10。
从图中可以看出，二进制 BCH 码（63,51）与（511,493）误码性能曲线变化比较平缓，即随着信噪比的提高，误码性能改善的程度增加比较慢，其中（63,51）码误码改善性能在仿真的信噪比区间中优于（511,493）码。RS （255,239）码和RS （1023,1007）码的误码性能曲线具有“瀑布性”，其中信噪比大于 5.2dB 时，RS （255,239）码的误码改善性能随着信噪比的增加而迅速增加；而当信噪比大于6.7dB 时，RS （1023,1007）码的误码改善性能随着信噪比的增加而迅速增加。这说明当信噪比大于某个值时，仿真中采用的 RS 码误码改善性能比二进制 BCH 码好，这种RS 取自)2(m
GF 域，纠错性能更强有关。当信噪比小于 5dB 时，只有 BCH （63,51）码会带来一定的误码改善。
（1
）
可以通过表2来反映图10 中BCH 码型在特定信噪比下误码性能改善程度，通过表3反映图10中RS 码型在特定信噪比下误码性能改善程度，具体改善程度用误码改善增益衡量：
表2 相关BCH 码型的误码改善程度
表3相关RS 码型的误码改善程度
通过表2和表3可以看出，RS 码在特定的信噪比区间误码改善程度增加较快，RS （255,239）码增加较快的信噪比区间为5.5-7dB，RS（1023,1007）码的增加较快的信噪比区间为7-8dB。
5.结束语
如今实际应用的SDH光通信系统中，普遍应用了FEC编码解码技术。在一些超长距离传输系统中，除了使用FEC编码技术之外，发送模块采用了RZ码，传输线路使用拉曼放大器以减小非线性效应，接收端进行电色散补偿，这些措施都能帮助我们获得更好的信号质量。FEC编码技术是实现长距离高速光纤通信的关键技术。FEC编码所获得的编码增益可用于：改善现有光纤链路的性能，提高抗干扰能力，降低误码率；可增大两中继站之间的传输距离，实现长距离或超长距离的无中继传输；在同样误码率的条件下可提高传输速率，增大系统的容量；在实现同等误码率和相同传输距离的条件下可减少发射功率或根据运维需要调整各设备的功率分配。光纤通信将朝着更高速率、更长距离和更高容量的方向不断发展，对通信质量的要求也越来越高，因此研究具有更强纠错性能的超强FEC技术仍将是光通信技术人永恒的追求。因此，随着各项新技术的出现以及人们对通信速率、通信距离要求的不断提高，FEC技术已在高速光通信中得到了广泛的应用。
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光纤通信技术习题及答案12
光纤通信概论 一、单项选择题 1、光纤通信指的就是: A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。 2 光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的: A 近红外区 B 可见光区 C 远红外区 D 近紫外区 3 目前光纤通信所用光波的波长范围就是: A 0、4～2、0 B 0、4～1、8 C 0、4～1、5 D 0、8～1、6 4 目前光纤通信所用光波的波长有三个,它们就是: A 0、85、1、20、1、80 ; B 0、80、1、51、1、80 ; C 0、85、1、31、1、55 ; D 0、80、1、20、1、70。 6 下面说法正确的就是: A 光纤的传输频带极宽,通信容量很大;
B 光纤的尺寸很小,所以通信容量不大; C 为了提高光纤的通信容量,应加大光纤的尺寸; D 由于光纤的芯径很细,所以无中继传输距离短。 二、简述题 1、什么就是光纤通信？ 2、光纤的主要作用就是什么？ 3、与电缆或微波等电通信方式相比,光纤通信有何优点？ 4、光纤通信所用光波的波长范围就是多少？ 5、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别就是多少？ 光纤传输特性测量 一、单项选择题 1 光纤的损耗与色散属于: A 光纤的结构特性; B 光纤的传输特性; C 光纤的光学特性; D 光纤的模式特性。 2 光纤的衰减指的就是: A 由于群速度不同而引起光纤中光功率的减少; B 由于工作波长不同而引起光纤中光功率的减少; C光信号沿光纤传输时,光功率的损耗; D 由于光纤材料的固有吸收而引起光纤中光功率的减少。
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移动通信现状及技术发展展望 信息来源：中 国电信业分类：电信通 信 发布时间：2005 年12月8日 目前世界电信业的技术发展进 入了新的发展阶段，出现融合、调整、变革的新趋势。尤其是3G、NGN和宽带技术的发展和应用，已经成为今后一段时期的全球发展热点。 可以预见，“十一五”期间，我国电信市场规模还将继续稳步扩大，人们对通信的依赖和需求程度也将不断提高。国民经济的稳步持续发展、社会信息化进程的不断推进、用户消费能力的提高，都将进一步刺激电信市场需求的增长。那么，各项通信技术在未来的五年里将会出现怎样的 发展态势？《中国电信业》杂志发表中国移动通信集团公司副总工程师真才基的署名文章，对“十一五”期间电信技术的发展走向进行全面 深入的分析和预测。真才基全球移动通信发展回顾全球移动通信发展虽然只有短短20年的时间，但它已经创造了人类历史上伟大的奇迹，截至2005年6月份全球移动用户已经达到19亿。目前，在移动通信领域有一些
趋势已经发生或者是正在发生，总结起来有以下的几个趋势和特点：1、移动通信在通信市场中的主体地位进一步加强移动话音业务超过固定，差距逐步拉大，异质竞争明显，主要体现在两个方面：从用户数看，2002年底，全球移动用户数已经超过了固定用户数(中国则是2003年进入这个拐点)。截至2004年5月，近100个国家的移动用户数已经超过固定用户数，这一趋势仍在继续。移动超过固定，实质上反映了人类对移动性和个性化的需求在急剧上升。未来，移动通信将成为人们最主要的通信方式。从收入看，全球移动电话收入已经接近固定电话收入，有可能在2004年或者2005年超过固定电话收入。移动电话的资费与固定电话资费越来越靠近，同时移动通信的“个人化”，使得移动话音对固定话音的分流作用更加凸现。 2、GSM体系依旧占据主导地位近3年来全球GSM的主流地位愈加凸显出来，与CDMA相比，市场优势更加明显。截至2004年年底，全球GSM /WCDMA体系的占75.14%，而CDMA体系在全球移动市场的份额为13.91%，因此GSM/WCDMA用户
《光纤通信》试题选择题练习
要自信，绝对的自信，无条件的自信，时刻自信，即使在错的时候！！！ 《光纤通信》选择题练 习公布 精选精炼+课后精讲（QQ在线讲解） 张延锋 2014/8/1 忍人之所不能忍，方能为人知所不能为！！！
选择题练习 1. 目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是 A.0.85 μm, 1.27 μm, 1.31 μm B.0.85 μm, 1.27 μm, 1.55 μm C.0.85 μm, 1.31 μm, 1.55 μm D.1.05 μm, 1.31 μm, 1.27 μm 2．在阶跃型光纤中，传输模式的传输条件为 A.V＞0 B.V＞Vc C.V＞2.40483 D.V＜Vc 3．在阶跃型光纤中，当模式处于截止的临界状态时，其特性参数 A.W＝0 B.β＝0 C.V＝0 D.U＝0 4. 下列不属于影响光电二极管响应时间的因素是 A.零场区光生载流子的扩散时间 B.有场区光生载流子的漂移时间 C.RC时间常数 D.器件内部发生受激辐射的时间 5．通常，影响光接收机灵敏度的主要因素是 A．光纤色散B．噪声C．光纤衰减D．光缆线路长度6．目前实用光纤通信系统普遍采用的调制─检测方式是 A. 相位调制—相干检测 B. 直接调制—相干检测 C. 频率调制—直接检测 D. 直接调制—直接检测7．下列属于掺铒光纤放大器泵浦光源的典型工作波长是 A.1550 nm B.1310 nm C.980 nm D.850 nm 8．下列属于描述光电检测器光电转换效率的物理量是 A. 响应度 B. 灵敏度 C. 消光比 D. 增益 9．下列属于有源光器件的是 A.光定向耦合器 B.半导体激光器 C. 光纤连接器 D. 光隔离器 10．在下列的传输码型中，不属于插入比特码的是 A. mB1P B. 4B1H C. 5B6B D. mB1C 11. 在激光器中，光的放大是通过 A．粒子数反转分布的激活物质来实现的B．光学谐振腔来实现的C．泵浦光源来实现的D．外加直流来实现的12. 下列哪一项不是要求光接收机有动态接收范围的原因? A．光纤的损耗可能发生变化 B．光源的输出功率可能发生变化 C．系统可能传输多种业务 D．光接收机可能工作在不同系统中 13. 光纤通信中光需要从光纤的主传输信道中取出一部分作为测试用时，需用 A．光衰减器B．光耦合器C．光隔离器D．光纤连接器14. 使用连接器进行光纤连接时，如果接头不连续时将会造成 A．光功率无法传输 B．光功率的菲涅耳反射
光通信中的重要技术及发展趋势
光通信中的重要技术及发展趋势 [摘要] 随着信息化社会的到来,通信技术也得到了日新月异的发展。在过去的几年中,人们对传输速率的要求越来越高,使用高速率数据传输的用户数量每年都在递增,而光通信技术在过去几年中也有了长足的发展,光纤通信凭借其传输高速率的数据,成为广域通信网的骨干网络,如今在广域通信网中绝大部分是通过光纤传输的。本文主要讨论在光通信中的主要技术以及未来光通信的几个发展趋势。 [关键词] 光通信光接入光交换全光网无线光通信 随着用户对接入带宽要求的日益增加以及三网融合后对数字高清信号的传送,对运营商接入侧及骨干核心传输有了更高的要求,而光通信在其中起了举足轻重的作用,光通信技术的发展决定了电信业的未来方向,近几年,不论在接入层以及核心层,光通信技术都有了长足的发展。 1.在接入层: 1.1无源光网络(PON) 无源光网络主要用于解决宽带最终用户接入终端局的问题,由于这种接入技术使得接入网的局端(OLT)与用户(ONU)之间只需光纤、光分路器等光无源器件,不需租用机房和配备电源,因此被称为无源光网络。无源光网络以其容量大、传输距离长、较低成本、全业务支持等优势成为热门技术。目前已经逐步商用化的无源光网络主要有TDM-PON(APON、EPON、GPON)和WDM-PON。 无论是核心网、传输网还是接入网,其发展的首要因素就是业务,是终端用户的需求。从业务发展现状来看,高带宽的消耗业务逐步涌现,带宽提速成为迫切需求,而PON以其容量大、传输距离长、较低成本、全业务支持等优势成为宽带接入的热点,它在提供业务组合的同时,实现了高可靠性和高性能,已经成为了下一代光接入网的发展方向。 1.2无线光通信技术 从光纤骨干网到用户之间的”最后一英里”,如果铺设光缆,不仅花费大而且耗时;许多无线通信技术可以解决”最后一英里”的问题,但是这些技术需要向无线电管理委员会申请频率执照,不仅要使用户支付大量的频率占用费,而且申请也要花费数月的时间。无线光通信因为无需频率申请,机型小方便架设,能够简单的解决最后一英里的问题,为宽带接入的快速部署提供一种灵活的解决方案。 无线光通信系统是以大气作为传输媒质来进行光信号的传送的。只要在收发两个端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的光发射功率,就可以进行通信。一个无线光通信系统包括三个基本部分:发射机、信道和接收机。在点对点传输的
基于锁相环技术的光纤通信实验系统
基于锁相环技术的光纤通信实验系统 □韩磊高明 【内容摘要】本文提出一个用CMOS锁相环CD4046电路等器件构成光纤通信实验系统，并具体介绍了系统组成，演示了现代光通信的基本工作过程、功能测试。利用这套光纤通信系统的雏形装置，触摸到最新科技发展的脉搏。 【关键词】光纤通信；实验系统；锁相环CD4046；实践教学 【作者单位】韩磊，高明；江海职业技术学院 高职院校培养的是高素质技能型人才，掌握光通信应用技术，已经成为电子通信、光电专业学生应具备的素质和能力。本文介绍的光纤通信实验系统，演示了当代光通信的工作过程，拓宽了学生的知识面，开阔了学生的视野，对于提高学习兴趣和积极性起到了重要的作用，同时对引导学生迅速进入工程应用的前沿领域有着良好的导向作用。 光电技术专业实验教学担负着将发展中的现代技术及时引入教学中的使命。为了能够使用光通信系统在实验室里观察到光通信的工作过程，利用锁相环（PLL）技术设计制作一套光纤通信实验系统。这套为光纤通信的雏形装置，是利用激光光束通过光纤传送语音信息的传输实验装置，具有电路简单、工作稳定可靠、直观性强、成本低廉、通信质量好的特点。 一、实验光纤通信系统的组成及电路设计 实验装置主要设计思路是以通信原始模式为基础（信源?信道?信宿三大模块），在此基础之上在收发端分别加上发光调制装置和接收（光信号）解调装置，同时利用光传输介质（以光纤为主）进行信息的传送，这样设计此光纤通信实验装置的模块方案基本完成。主要包括由半导体发光二极管LED及其调制，驱动电路组成的光信号发送器、传输光纤和由光敏晶体三极管3DU5，装换电路及功率放大电路组成的光信号接收器三个部分组成。 实验系统中发送器和接收器的信号发送和接收主要利用锁相环（PLL）技术构成。锁相环（PLL）技术是能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路。其主要功能是为无线电发射中使频率较为稳定的一种方法，主要有VCO（压控振荡器）、PD（鉴相器）和LF（环路滤波器）三部分组成。压控振荡器给出一个信号，一部分作为输出，另一部分通过分频与鉴相器所产生的本振信号作相位比较，为了保持频率不变，就要求相位差不发生改变，如果有相位差的变化，则鉴相器的电压输出端的电压发生变化，去控制VCO（压控振荡器）直到相位差恢复，最终达到锁频的目的。 现在常使用集成电路的锁相环，CD4046是通用的CMO S锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽（为3V 18V），输入阻抗高（约100MΩ），动态功耗小，在中心频率f 0为10kHz，下功耗仅为600μW，属微功耗器件，采用16脚双列直插式。CD4046锁相环采用的是RC型压控振荡器，当PLL对跟踪的输入信号的频率宽度有要求时还需要外接电阻R2使用。 对于光纤通信设备中光发送器件和光接收器件的选择，一般情况下一端发射装置使用发光二极管（LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲，而光纤在传输信号的过程中有一定的损耗，这就要求光源和光宿的参数要符合光纤传输的最低损耗。所以为了获得最佳的传输效果，光源LED的发光中心波长必须在传输光纤呈现低损耗的0．85μm、1．3μm或1．6μm红外光附近，而光电检测（接收端）器件的峰值波长也应与该波长接近。本实验装置中光发送端采用发光中心波长为0．85μm 附近的GaAs（砷化镓）半导体发光二极管作为光源，光接收端则采用峰值响应波长为0．8 0．9μm的光敏晶体三极 三、结语 经过单因素实验，确定出影响豆粉营养型面包制作的各因素最佳水平为：豆粉与奶粉的比例1：1，水添加量48%，酵母添加量1%，糖添加量18%。 【参考文献】 1．王恕，王显伦，胡运生．小麦粉大豆粉搭配的研究［J］．郑州粮食学院学报，19942．李利民，郑学玲，姚惠源．面粉中的碳水化合物在面包烘焙中的作用［J］．粮食与饲料工业，2000 3．李硕碧，高翔．小麦高分子量谷蛋白亚基与加工品质［M］．北京：中国农业出版社，2001 4．Fleming S E，Sosulski F W．Breadmaking Properties of Flour Concentrated Plant Proteins［J］．Cereal Chemistry，1977 5．董海州，郭承东．全脂大豆粉对面包品质的影响［J］．食品工业科技，1998 · 07 ·
《光纤通信技术》复习题答案
《光纤通信技术》复习题 一．基本概念 1．什么样的电磁波叫做“光”？目前的光纤通信用的是什么光？波长是多少？ 答：光是一种电磁波，光频为10E14HZ量级，波长为μm 量级。可见光大约指0.4μm ~0.76μm 波长范围的电磁波。光通信采用的波长0.85μm、1.31μm和1.55μm。即在电磁波近红外区段。 2．光纤通信的特点？ 答：一、传输频带宽，通信容量大 二、传输损耗低，中继距离长 三、不怕电磁干扰 四、保密性好，无串音干扰 五、光纤尺寸小,重量轻,利于敷设和运输 六、节约有色金属和原材料 七、抗腐蚀性能好 3．光纤的NA和LNA各是什么意义？什么是光线模式的分立性？ 答：入射最大角称为孔径角，其正弦值称为光纤的数值孔径。数值孔径表示光纤采光能力的大小。 在光纤端面上芯区各点处允许光线射入并形成导模的能力是不一样的，折射率越大的位置接收入射光的能力越强。为了定量描述光纤端面各点位接受入射光的能力，取各点位激发最高次导模的光线入射角度为局部孔径角θ’C (r) ，并定义角的正弦值为该点位的局部数值孔径LNA。 光是有一定波长的，将光线分解为沿轴向和径向的两个分量，传输光波长λ也被分为λZ和λr。沿径向传输的光波分量是在相对的芯/包层界面间（有限空间）往返传输，根据波形可以稳定存在的条件——空间长度等于半波长的整数倍，而空间长度已由光纤结构所确定，所以径向波长分量λr不能随意了，从而导致它们夹角不能随意也即不能连续变化，即光线模式的分立性。 4．什么是光纤的色散？光纤的色散分为哪几种？在单模光纤中有哪些色散？ 答：脉冲信号在光纤中传输时被展宽的现象叫光纤的色散。分为模间色散和模内色散。模内色散又分为材料色散和波导色散。多模光纤：模式色散和材料色散；单模光纤：材料色散和波导色散。 5．归一化频率V和截止频率VC各如何定义？有何区别和联系？ 答：归一化频率见书28页，截止频率见27页。实际光纤中能够传输的导模模式必须满足V>Vc。
光纤通信系统实验指导书
光纤通信系统实验指导书 光纤通信系统实验指导书 桂林电子科技大学信息科技学院 二零零九年三月 目录 实验一数字光纤传输测试系统实验 (2) 实验二SDH点对点组网2M配置实验 (9)
实验三SDH 链型组网配置实验 (17) 实验四SDH 环形组网配置实验 (27) 实验一数字光纤传输测试系统实验 概述 光纤通信是利用光波作为载波，以光纤作为传输媒质实现信息传输，是一种最新的通信技术。 光纤是光导纤维的简称。光纤通信是以光波为载频，以光导纤维为传输媒质
的一种通信方式。光纤通信使用的波长在近红外区，即波长800～1800nm，可分为短波长波段（850nm）和长波长波段（1310nm和1550nm），这是目前所采用的三个通信窗口。 通信发展过程是以不断提高载频频率来扩大通信容量，光是一种频率极高的电磁波（3×1014HZ），因此用光作载波进行通信容量极大，是过去通信方式的千百倍，具有极大的吸引力，是通信发展的必然方向。 光纤通信有许多优点：首先它有极宽的频带。目前我国已完成了10Gbps的光纤通信系统，这意味着在125um的光纤中可以传输大约11万路电话。其次，光纤的传输损耗很小，传统的同轴电缆损耗约在5dB/Km以上，站间距离不足10Km；而工作在1.55um的光纤最低已达到0.2dB/Km的损耗，站间无中继传输可达100Km以上。另外，光纤通信还具有抗电磁干扰、抗腐蚀、抗辐射等特点，它 。 在地球上有取之不尽，用之不竭的光纤原材料—SiO 2 光纤通信可用于市话中继线，长途干线通信，高质量彩色电视传输，交通监控指挥，光纤局域网，有线电视网和共用天线（CATV）系统。 波分复用技术（WDM）的出现，使光纤传输技术向更高的领域发展，实现信息宽带、高速传输。 光纤通信将会在光同步数字体系（SDH）、相干光通信、光纤宽带综合业务数字网（B—ISDN）、用户光纤网、ATM及全光通信有进一步发展。 光纤通信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：输入电信号既可以是模拟信号（如视频信号、电话语音信号、正弦波或三角波信号），也可以是数字信号（如计算机数据、PCM编码信号、数字信号源信号）；调制器将输入的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，再经过放大恢复等电信号处理过程，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。 根据所使用的光波长、传输信号形式、传输光纤类型和光接收方式的不同，光纤通信系统可分成：
移动通信技术的现状与发展
移动通信技术的现状与发展-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
下一代互联网技术大作业 题目移动通信技术的现状与发展 姓名 专业网络工程 班级 1402班 学号
1. 移动通信技术的概念及相关知识 1.1 移动通信的基本概念 移动通信是指通信中的移动一方通过无线的方式在移动状态下进行的通信，这种通信方式可以借助于有线通信网，通过通信网实现与世界上任何国家任何地方任何人进行通信，因此，从某种程度上说，移动通信是无线通信和有线通信的结合。移动通信的发展先后经历了第一代蜂窝模拟通信，第二代蜂窝数字通信，以及未来的第三代多媒体传输、无线Internet等宽带通信，它的最终目标是实现任何人在任何时间任何地点以任何方式与任何人进行信息传输的个人通信。 1.2移动通信的发展 目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段，并且正朝着个人通信这一更高级阶段发展。未来移动通信的目标是，能在任何时间、任何地点、向任何人提供快速可靠的通信服务。1978年底，美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统（AMPS），建成了蜂窝状模拟移动通信网，大大提高了系统容量。与此同时，其它发达国家也相继开发出蜂窝式公共移动通信网。这一阶段的特点是蜂窝移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展,这个系统一般被当作是第一代移动通信系统。 从20世纪80年代中期开始，数字移动通信系统进入发展和成熟时期。蜂窝模拟网的容量已不能满足日益增长的移动用户的需求。80年代中期，欧洲首先推出了全球移动通信系统（GSM：Global System for Mobile）。随后美国和日本也相继指定了各自的数字移动通信体制。20世纪90年代初，美国Qualcomm 公司推出了窄带码分多址（CDMA：Code-Division Multiple Access）蜂窝移动通信系统，这是移动通信系统中具有重要意义的事件。从此，码分多址这种新的无线接入技术在移动通信领域占有了越来越重要的地位。些目前正在广泛使用的数字移动通信系统是第二代移动通信系统。
光纤通信技术的发展与应用
光纤通信技术的发展与应用 一、光纤通信的应用背景 通信产业是伴随着人类社会的发展而发展的。追溯光通信的发展起源，早在三千多年前，我国就利用烽火台火光传递信息，这是一种视觉光通信。随后，在1880年贝尔发明了光电话，但是它们所传输的信息容量小，距离短，可靠性低，设备笨重，究其原因是由于采用太阳光等普通光源。之后伴随着激光的发现，1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。 二、光纤通信的技术原理 光纤即光导纤维，光纤通信是指利用光波作为载波，以光纤作为传输介质将要传输的信号从一处传至另一处的通信方式。其中，光纤由纤芯、包层和涂层组成。纤芯是一种玻璃材质，以微米为单位，一般几或几十微米，比发丝还细。由多根光纤组成组成的称之为光缆。中间层称为包层，根据纤芯和包层的折射率不同从而实现光信号传输过程中在纤芯内的全反射，实现信号的传输。涂层就是保护层，可以增加光纤的韧性以保护光纤。
光纤通信系统的基本组成部分有光发信机、光纤线路、光收信机、中继器及无源器件组成。光发信机的作用是将要传输的信号变成可以在光纤上传输的光信号，然后通过光纤线路实现信号的远距离传输，光纤线路在终端把信号耦合到收信端的光检测器上，通过光收信端把变化后的光信号再转换为电信号，并通过光放大器将这微弱的电信号放大到足够的电平，最终送达到接收端的电端完成信号的输送。中继器在这一过程中的作用是补偿光信号在光纤传输过程中受到的衰减，并对波形失真的脉冲进行校正。无源器件的作用则是完成光纤之间、光纤与光端机之间的连接及耦合。其原理图如图1所示： 通过信号的这一传输过程可以看出，信号在传输过程中其形式主要实现了两次转换，第一次即把电信号变成可在光纤中传输的光信号，第二次即把光信号在接收端还原成电信号。此外，在发信端还需首先把要传输的信号如语音信号变成可传输的电信号。 三、光纤通信的特点 1.抗干扰能力强。光纤的主要构成材料是石英，石英属绝缘材料的范畴，绝缘性好，有很强的抗腐蚀性。而且在实际应用过程中它受电流的影响非常小，因此抗电磁干扰的能力很强，可以不受外部环境的影响，也不受人为架设的电缆等的干扰。这一特性相比于普通无线
《光纤通信技术》试题.doc
2014-2015年度《光纤通信技术》期末考试试题 1 .用图示的方法介绍现代数字光纤通信系统构成，并简述各主 要部分的功能？（10分） 1、答：X 光发送机 0 ?---------------------------- □----------------------------- □ （1）光发送机功能：将数字或者模拟电信号加载到光波上，并耦合进光纤中进行传输（2）光放大器功能：补偿光信号在通路中的传输衰减，增大系统的传输距离 （3）光接收机功能：将光信号转换回电信号，恢复光载波所携带的原信号 2 .用图示的方法介绍光发射机的构成，并简要说明各部分的功 能？简单阐述直接调制和外调制的区别？（10分） 3.请用图示的方法简述光纤的构成，比较单模与多模光纤的区另 U?光纤数值孔径是衡量光纤什么的特性物理量？对于光纤
输入信号光 掺钳光纤 光隔离器. + 八 光隔离器光滤波器！ Z\ 输出 !信号光 通信系统而言，是否光纤数值孔径越大越好？（10分） 4.由于光纤本身导致通信系统性能下降的因素有哪些？如何克 服？（10分） 5.用图示的方法说明掺钥光纤放大器EDFA的工作原理和构成, 各 部分的作用是什么？掺钳光纤放大器级联后增益不平坦情 况恶化，列举两种解决方法？（10分） 1.掺钳光纤放大器主要由一段掺钳光纤，泵浦光源，光隔离器，光耦合器构成5'。采用掺 银单模光纤作为增益物质，在泵浦光激发下产生粒子数反转，在信号光诱导下实现受激辐射放大；2'泵浦光和信号光一起由光耦合器注入光纤：2'光隔离器的作用是只允许光单向传输，用于隔离反馈光信号，提高性能。2， 滤波器均衡技术：采用透射谱与掺杂光纤增益谱反对称的滤波器使增益平坦° 2' 增益钳制技术:监测放大器的输入光功率，根据其大小调整泵浦源功率,从而实现增益钳制，是目前最成熟的方法° 2 6 .请简要阐述波分复用技术的工作原理，并用图示的方法说明？ （10 分） 7.简述受激布里渊散射与受激拉曼散射的概念？它们有什么区 另U? （io分） 8.请说出五种你所了解的无源光器件的名称，并简述其用途？ 光耦合器
光通信技术实验报告
光通信技术实验报告 实验一光通讯系统WDM系统设计 实验目的 1.熟悉Optisystem实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光纤通信系统。 2.使用OptiSystem模拟仿真WDM系统的各项性能参数，并进行分析。 实验原理 光波分复用系统简介 光波分复用是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原，这种复用技术不仅适用于单模或多模光纤通信系统，同时也适用于单向或双向传输。 波分复用系统的工作波长可以从0.8μm到1.7μm，由此可见，它可以适用于所有低衰减、低色散窗口，这样可以充分利用现有的光纤通信线路，提高通信能力，满足急剧增长的业务需求。 WDM光通信结构组成 1)滤波器：在WDM系统中进行信道选择，只让特定波长的光通过，并组织其他光波长 通过。可调谐光滤波器能从众多的波长中选出某个波长让其通过。在WDM系统的光接收机中，为了选择所需的波长，一般都需依赖于其前端的可调谐滤波器。要求其有宽的谱宽以传输需要的全部信号谱成分，且带宽要窄以减小信道间隔。 2)复用器/解复用器（MUX/DEMUX）：将多个光波长信号耦合到一路信道中，或使混合 的信号分离成单个波长供光接收机处理。一般，复用/解复用器都可以进行互易，其结构基本是相同的。实际上即是一种波长路由器，使某个波长从指定的输入端口到一个指定的输出端口。 实验软件介绍 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS和MANS都使用。一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，OptiSystem具有强大的模拟环境和真实的
移动通信技术的发展现状分析_柴远波
第28卷第6期 2009年12月Vol .28No .6Dec .200960 Journal of Sh andon g University of Scie nce and Tech nolo gy Nat ural Science 移动通信技术的发展现状分析 柴远波,戚建平 (解放军信息工程大学信息工程学院,河南郑州450002) 摘 要:当前,移动通信的技术特点体现为传输宽带化、业务多样化、体制并存化和网络泛在化。分析了宽带无线 移动技术的现状及其发展,讨论了3G 技术的后续演进L T E 及A IE 的主要特点和宽带无线移动接入技术W L A N 、 WiM AX 及M cWiL L 的发展趋势;比较了宽带无线移动技术与接入技术,指出二者之间的互补关系;最后,讨论了 商业运营的技术演进路线,给出了多种无线移动技术的比较和演进关系,分析讨论了网络融合、技术融合以及接入 综合技术,指出移动通信技术、无线接入技术与固定的宽带接入在技术上的融合是通信技术发展的必然。 关键词:移动通信;宽带无线接入;演进;网络融合 中图分类号:T N929.5 文献标志码:A 文章编号:1672-3767(2009)06-0060-05 On C urrent Developments of Mobile Communication Technologies C HAI Yuan -bo ,QI Jian -ping (Co lleg e of Info rmatio n Engineering ,PL A Info rmation Enginee ring U niversity ,Z hengzhou ,Hena n 450002,China ) A bstract :T his paper analy zed the technical dev elo pments o f the ex isting mobile communicatio ns ,whose technical fea tur es a re represented by the br oadband tr ansmissio n ,serv ice versatility ,multi -sy stem coe xistence and the v ast e xpansio n o f the netwo rks .It presented an analy sis o f the curre nt status and the developments of the broadband wireless and mobile technolog ies and de scribed its main features of the subsequent ev olution of LT E and A IE in 3G technologies .In addition ,the paper explored the deve lopment trends in the bro adband wirele ss and mo bile access technologies ,such as W LA N ,WiM AX a nd M cW iLL and co mpar ed the w ireless mobile techno lo gie s with access technologies .Fina lly ,it discussed the technolog ical ev olution roadmap for co mmercial operato rs ,came up with the co mpa rison o f wirele ss and mo bile technolog ies and evo lutio n relatio nships and ,analyzed the conve rgence of the net - w o rks ,the re lated techno lo gie s and the acce ss technologies .T he pape r points out that the co nv erg ence of the mobile co mmunication technologies ,the access technologies and the w ire line broadband access technologies is an irrev ersi - ble developme nt t rend . Key words :mo bile communicatio n ;broad -band wireless access ;ev olution ;conver gence o f the netw or ks 收稿日期:2009-04-14 基金项目:河南省杰出青年科学基金项目(074100510023)作者简介:柴远波(1965—),男,浙江江山人,教授,博士,主要从事移动与无线通信技术研究. 2009年1月7日,中华人民共和国工业和信息化部正式向中国移动、中国联通和中国电信三家运营商分别发放了TD -SCDMA 、WCDMA 和CDMA2000的3G 牌照,至此,国内3G 市场全面商用的大门终于开启。 移动通信技术于20世纪80年代开始商用,以传输语音信号为主,到了2002年,全球的移动用户已经超过固定电话用户,移动通信成为用户最大、使用最广泛的通信手段。此后,移动数据业务发展迅速,以无所不在和个人化服务为特征的移动通信已渗透到人们生活、工作、学习和娱乐的方方面面。无线移动通信产业凭借其强大的渗透性和带动性,成为带动国民经济其它产业形成和发展的先导产业。我国中长期科技发展规划已将“新一代宽带无线通信系统研究”正式列为十六个重点发展专项之一,无线通信技术正在向着宽带移动通信和宽带无线接入两个方向并行发展[1]。 1 无线移动通信技术发展趋势 无线移动通信技术的发展将促使移动通信与互联网在更高层次上结合与发展,代表信息技术宽带化、移DOI :10.16452/j .cn ki .sd kjzk .2009.06.016
光纤通信技术试题1及答案
一、填空题（20分) 1、目前光纤通信所用光波得光波波长范围为:0、８～1、8μm,属于电磁波谱中得近红外区。 2、光纤得典型结构就是多层同轴圆柱体，它由、与三部分组成. 3、光纤通信中常用得三个低损耗窗口得中心波长就是: , ，；最低损耗窗口得中心波长就是在: 。 4、光纤得色散分为色散色散与色散。 5、光与物质得粒子体系得相互作用主要有三个过程就是：，，；产生激光得最主要过程就是: 。６、光源得作用就是将变换为；光检测器得作用就是将转换为. 二、单项选择题(15分） 1光纤通信指得就是：［Ｂ] A以电波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介得通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介得通信方式。 2 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：［Ｂ］ -－－-A—V>2、40５——--—－B－V〈２、405-——－－-C- V＞3、832————－D- Ｖ〈3、832 3 使用连接器进行光纤连接时,如果接续点不连续，将会造成:[Ｃ］ A 光功率无法传输； B 光功率得菲涅耳反射; Ｃ光功率得散射损耗； D 光功率得一部分散射损耗，或以反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光得放大就是通过：［Ｃ] A 光学谐振腔来实现; B 泵浦光源来实现； C粒子数反转分布得激活物质来实现; D 外加直流来实现. ５掺铒光纤得激光特性：［B] A主要由起主介质作用得石英光纤决定; B 主要由掺铒元素决定; C 主要由泵浦光源决定; D 主要由入射光得工作波长决定. 三、（15分)如图所示,用射线理论分析子午光线在阶跃光纤中得传输原理.
光纤通信技术的现状及前景
光纤通信技术的现状及前景 摘要：近年来，光纤通信技术得到了长足的发展，新技术不断涌现，这大幅提高了通信能力，并使光纤通信的应用范围不断扩大。 关键词：光纤通信传输发展 引言 光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的串绕非常小；光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听；光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。 自光纤通信问世以来，整个通信领域发生了革命性变化，它使高速率、大容量的通信成为可能。由于光纤通信具有损耗低、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。光纤通信系统的传输容量从1980～2000年2O年间增加了近10000倍，传输速度在过去的1O年中提高了约100倍。目前我国长途传输网的光纤化比例已超过80％，预计到2010年，全国光缆建设总长度将再增加约105km，并且将有11个大城市铺设10G以上的大容量光纤通信网络。 1.光纤通信技术的现状 光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。近年来，光纤通信技术得到了长足的发展，新技术不断涌现，这大幅提高了通信能力，并使光纤通信的应用范围不断扩大。 1.1波分复用技术 波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率或波长不同将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道。把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器(合波器)将不同规定波长的信号光载波合并起来送人l根光纤进行传输。在接收端，再用1个波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立(不考虑光纤非线性时)，从而在1根光纤中可实现多路光信号的复用传输。 DWDM系统除了波长数和传输容量不断增加外，光传输距离也从约600km大幅扩展至2000km 以上。 1.2 宽带放大器技术 进一步提高传输容量、增大光放大器带宽的方法有掺饵氟化物光纤放大器、碲化物光纤放大器、控制掺饵光纤放大器与普通的EDFA组合、拉曼光纤放大器。 1.3 色散补偿技术 对高速信道来说,在1 5 5 0 n m 波段约18p s ( mmok m) 的色散将导致冲展宽而引起误码, 限制高速信号长距离传输。对采用常规光纤的10Gb i t / s 系统来说,色散限制仅仅为5 0 k m。因此,长距离传输中必须采用色散补偿技术。 1.4 孤子WDM传输技术 超大容量传输系统中,色散是限制传输距离和容量的一个主要因素。在高速光纤通信系统中，使用孤子传输技术的好处是可以利用光纤本身的非线性来平衡光纤的色散,因而可以显著增加无中继传输距离。 1.5光纤接入技术 光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化，满足大众的需求，
光纤通信实验报告
OptiSystem实验 一、OptiSystem简介 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS 和MANS都适用。OptiSystem有一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，并具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展，从而成为一系列广泛使用的工具。全面的图形用户界面提供光子器件设计、器件模型和演示。丰富的有源和无源器件库，包括实际的、波长相关的参数。参数扫描和优化允许用户研究特定的器件技术参数对系统性能的影响。OptiSystem满足了急速发展的光子市场对于一个强有力而易于使用的光系统设计工具的需求，深受系统设计者、光通信工程师、研究人员的青睐。 OptiSystem软件允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析，从远距离通讯到MANS和LANS都适用。它可广泛应用下列场合： 1．物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计； 2．CATV或者TDM?WDM网络设计； 3．SONET?SDH的环形设计； 4．传输装置、信道、放大器和接收器的设计； 5．色散图设计； 6．不同接受模式下误码率（BER）和系统代价（Penalty）的评估； 7．放大系统的BER和连接预算计算。 实验1 OptiSystem快速入门：以“激光外调制”为例 一、实验目的 1、掌握软件的简单操作 2、了解软件的元件库 3、掌握建立新的project（新的工作界面） 4、掌握搭建系统：将元件从元件库中拖入project、连线、搭建系统 5、掌握设置参数 6、掌握软件的运行、观察结果、导出数据 二、实验过程 1.建立一个新文件。（File>New） 2.将光学器件从数据库里拖入主窗口进行布局. 3.光标移至有锁链图标出现时，进行连线。（如图1所示） 4．设置连续波激光器参数。 （1）点击frequency>mode, 出现下拉菜单，选中script。 （2）在value中输入数据并作评估。 （3）点击单位，选择“THZ”，点击OK 回主窗口。（如图2所示）
XXXX年光通信技术发展趋势和预测
我们对２011年光通信技术发展趋势和预测如下: ·光通讯行业更加精简，但是仍然期待着更完善的供应链 那些在经济低迷前期和中期合并的网络设备制造商将在２011年发挥明显的优势,因为届时越来越少的大型企业能够独自赢得网络业务的大单。预计２01１年,阿尔卡特-朗讯和华为将角逐第一的位置，而Ｃｉｅｎa凭借对北电网络光纤业务的收购将加速缩小与前者之间的差距，紧随其后。 预计201１年，网络设备制造商将控制其外包光元件供应商的数量，采取精简供应链的战略。因此,除非那些规模较小的元件供应商能提供独一无二且切合需求的产品,否则２０１１年对他们来说，将是比较困难的一年。 此外,光产品供应商在201１年将继续面对供应链中需求波动的挑战。所有供应商都将逐步认识到缩短回收时间、提高预测的精确度和落实库存保有战略需求的重要性。因此,即使面对持续大幅度的增长需求,供应链的改善将使大部分主要产品的交付时间缩短至一到两周的时间。 ·感知型网络即将登场 ２0１1年将研发出能促进网络传输层向前演进的组件和系统。研发这些新型光产品的最终目的是为了创建感知型的网络，它们拥有
灵活的光子层，能够有意识、完全无缝地应对不断变化的流量情况、新型应用或者突发的带宽波动。 目前行业里最热门的三大关键词——任何波长（ｃoｌｏrless)、任何方向（dｉrｅctionless)和任何竞争(cｏnｔeｎｔｉonless)——都是感知型网络的重要组成部分,它们所具备的特征赋予了任意类型的网络波长在任何方向都能达到任意目的地的能力。 目前，业界正在研发复杂的光学转换器件,来构建网络和节点架构,进而实现自动端到端波长、转发器和路由的灵活转换。这些新组件和体系架构将建立在波长选择开关(ＷSS)的基础上并完善WＳS，成为灵活光网络的核心结构单元。 此外，我们认为，功能集成式光电路板的受关注度将越来越高，因为它可以将更多的光功能和硬件集成到体积更小的产品中,而这一优势亦将促使网络设备生产商加速将其应用于各自的开发流程中。这种线路卡已被证明能通过子模块层面的集成提供显著的成本和密度优势。 我们预计，有望在2013—２014年间，实现现有网络向包含以上光元件的感知型网络演进。 ·传输更快速、更灵活
光通信各个章节测试题
1、光通信与光纤通信的含义一样吗？ A.光通信的范围大于光纤通信 B.两者完全一样 C.两者根本不是一回事 D.光纤通信的范围大于光通信 正确答案：A 2、早期光通信与现代意义的光纤通信最主要的区别主要是什么？ A.早期光通信传输内容（信息）无法量化、传输易受外部环境影响；现代意义光纤通信传输内容经过编码，可以可靠地进行长距离传输。 B.早期光通信是模拟的，现代意义的光纤通信是数字的。 C.早期光通信噪声大，现代意义的光纤通信噪声小。 D.早期光通信传输距离远，现代意义的光纤通信传输距离近。 正确答案：A 3、2009年，高琨因为光纤通信理论上的巨大贡献，获得了哪一项诺贝尔奖？ A.医学奖 B.化学奖 C.物理奖 D.数学奖 正确答案：C 4、按照光纤通信系统所使用的传输频段（信号波长）进行分类，以下哪一个不属于光纤通信系统？ A.超长波长系统。 B.短波长系统。 C.长波长系统。 D.射频波长系统。 正确答案：D 5、下面不属于光纤通信系统三个基本组成部分的是 A.光放大器 B.光发射机 C.光纤 D.光接收机 正确答案：A 1、光源的作用是：( ) A.产生输入光波信号 B.将电信号电流变换为光信号功率，即实现电-光转换 C.产生输入光功率 D.光波对电信号进行调制，使其载荷信息在光纤中传输 正确答案：B 解析：A、描述不够准确C、和选项A一样D、同选项A一样，不够准确完整 2、光电二极管的主要作用是：( ) A.将接收的光功率全部转换为电功率，即满足能量守恒定律 B.将接收的光信号功率转换为倍增电流，即实现信号的放大 C.将接收的光功率一部分转换为电功率，一部分转换为热量 D.将接收的光信号功率变换为电信号电流，即实现光-电转换