浅谈数字光纤通信系统

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：

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,

光纤通信的应用和未来发展

光纤通信技术的应用及发展趋势 【摘要】 在互联网技术高速发展以及通信需求不断增长的今天，对通信行业提出的服务要求也 越来越高，其中光纤通信技术在我国已经经历了超过30年的研究以及应用历程，该通信技术的诞生以及发展属于电信行业的一次革命性发展，这种通信技术能够优化信息传输质量，同时减少可能出现的串扰问题，可以获得非常理想的实用效果。现阶段，光纤通信技术的 应用范围越来越广泛，从电信通信行业逐渐推广应用到电视传输、军事、工业生产过程中 的现场监视、电力以及交通监控和有线电视网等领域。本文主要对光纤通信技术的实际应 用和未来发展趋势进行探讨，提出笔者的思考和建议，仅供参考。 【关键词】光纤通信技术；应用发展趋势 光纤通信技术应用方面主要有：将光波当做信息载体实现传播功能；将光纤当做延续 传播介质。现阶段，在信息通信来说，光纤通信属于第四代通信方式。具有的特点主要为：质量轻、传播速度快、损耗不大以及体积小，同时其传输频带非常宽，能够有效抵抗大多 数电磁干扰。其所具有的这些优势使光纤通信慢慢变成了社会主流。现在，我国大多数通 信领域都架设有光纤，同时相关业务依然在继续拓展，得到了越来越多生产以及服务领域 的认可。深入了解以及研究这种通信技术的具体应用，可以促进我国信息化的发展。 1光纤通信技术 所谓光纤通信，就是光导纤维通信，通过光导纤维来有效传输信号，从而达到信息传 递目的的通信方式，我们可以将这种光纤通信当做以光导纤维为媒介的一种光通信方法[1]。其中光纤主要组成部分有：涂层、纤芯以及包层，而内芯通常只有几十微米或者是几微米，其直径比发丝还小；包层就是中间层，利用纤芯以及包层具体折射率的差异，让光信号可 以在纤芯里面进行全反射，即传输光信号；其中涂层主要就是为了提升光纤所具有的韧性，从而保护光纤不受损害。光纤通信系统里面的光线并不是只有一根，而是由大量光纤一起 聚集成的光缆，这种由大量光纤构成的光缆之所以可以在单位时间里面传送庞大的信息， 主要是因为这种光缆的光波频率非常高，并且光纤传输频带非常宽，所以其传输容量相对 较大。这种光纤通信技术所具有的优点包括：体积比较小，重量非常轻，采用的金属材料 非常少，具有较强抗电磁干扰性能以及抗辐射性能，具有非常好的保密性，可以防窃听、 频带比较宽以及抗干扰性能很好，价格比较便宜等，同时其所采用的光线材料来源非常丰富，能够减少很多有色金属的应用，直径非常小，也不重。

浅谈光纤通信技术的发展及其应用

浅谈光纤通信技术的发展及其应用 发表时间：2016-11-02T16:56:20.480Z 来源：《基层建设》2016年14期作者：张运器 [导读] 摘要：随着社会的发展和时代的进步，我国的综合国力逐渐增强，人们对通信的技术和质量也有了更高的要求。 广州市奇成通信技术服务有限公司 摘要：随着社会的发展和时代的进步，我国的综合国力逐渐增强，人们对通信的技术和质量也有了更高的要求。光纤通信作为新兴技术被广泛的应用在各国各行业的科技领域中，尤其是在电信网络中起着不可忽视的作用，在我国的通信行业中，光纤通信技术占据着主要的作用。光纤通信技术不仅能在通信主干路中得到应用，还能在电力通信的控制系统中得到应用，对工业进行控制和检测，为通信行业带来了很大的积极作用，为通信行业的发展和进步奠定了基础。 关键词：光纤通信技术；发展趋势；通信行业；应用 虽然光纤通信技术被广泛的应用在各国的通信行业中，但是光纤通信技术的使用历史并不是很长，早在二十世纪就有科学家对光纤通信进行了探索，但由于极高的造价导致研究不得不中断。光纤通信技术使通信行业得到了前所未有的发展，现阶段光纤通信的技术取得了得到了很大的提高，不断得到补充的新技术使我国通信行业的能力得到了极大的提高，使全国的大部分地区都实现了光纤通信技术的应用。只有良好的利用光纤通信，不断的提高光纤通信的技术才能使我国的通信行业得到长足的发展。 一、光纤通信的特点 光纤通信能够获得广泛的应用和发展主要是因为其具有多方面的特点，从而得到了更多人们和行业的重视。第一，光纤通信拥有很宽的传输频带，使通信的容量大大增加。和铜线、电缆等传输方式相比，光纤通信的带宽很大，现阶段我国还使用了密集波分复用的技术，此技术也使光纤的传输容量得到了极大提高。第二，拥有较长的中继距离，光纤通信的损耗很小，这个特点在传统的微波传输中难以得到体现。在较长的传输线路中，能够有效的将中继站数量控制在最小，使传输的成本得以降低。第三，拥有较好的保密性能并伴有强大的抗干扰能力。在进行光纤传输时，光波导结构会使光信号得到很好的限制，即使在特殊的地区渗漏的光波量也极小，使信号得到更好的保护。第四，光纤通信具有极高的传输质量。在外界环境等因素改变时，光纤通信不会受其影响，拥有很强的适应能力，使传输的信号以高质量被传输到需要的地方。第五，有效的节约了成本。制作光纤的原材料是石英玻璃，基础材料则为二氧化硅，这种原材料的价格较低，我国拥有丰富的原材料，使用这种材料能有效的节约金属的使用量，有效的节约了成本。第六，使用较灵活。光纤拥有很轻的重量，而且规格比较小，在进行光纤维护和施工时，传输和铺设都及其方便，并且能够在水底和架空时进行铺设。 二、光纤通信技术的发展 （一）由光入网的发展趋势 在我国光纤通信技术的发展过程中，由光入网一直是一个难题的，但在今后的光纤通信技术发展正，由光入网是其必须实现的发展趋势。通过技术的发展，由光入网趋势将在我国光纤通信技术中得以实现，将会成为网络中不可缺少的一项环节，由光入网将使通信行业实现网络化和智能化。另外，我国还有很多使用铜线进行通信的现象，铜线和光纤相比还存在很大的技术反差。在这种现在存在的同时，接入网络就显得尤为重要，是我国通信行业得到真正发展的一个非常重要的节点。通过实现光纤的接入网能使存在的问题得以解决。除了这种情况以外，还要适当的使各地的节点和与网络结构的适应度得到减少，这样能在一定程度上扩大覆盖率，从而使故障率和维修产生的费用都得到相应的减少。 （二）光纤通信技术的新一代光纤 由于社会的不断进步和发展，各行业都得到了不同程度的提高，业务量等数据都在不断的增长。电信网络也跟随着这一形式向下一个光纤通信技术的方向不断努力，这一新技术要遵循着可持续发展的目标。要想真正实现新一代的光纤技术就要拥有超大容量的光缆，光缆的组成为逛到纤维。大容量的光缆和传统的光缆相比具有很多的优点，不仅能够适应网络业务的超长距离，还要拥有良好的稳定性。根据这种要求，我国通信行业的技术人员已经研发出了新型的光纤，光纤具有不同的型号，例如，G.655光纤和全波光纤等。这样的光纤能够适合干线网和城域网的不同需要，根据不同需要制定不同的光纤，更有效的促进了其传输质量和速度，使光纤通信技术得到了真正的提高和发展。 （三）实现波分复用系统 在我国的通信行业中，传统的手段是利用电分复用系统对信号进行传输，随着时代的进步，这种传统的方法已经不能适应人们的需求，逐渐的对电分复用系统进行取代，波分复用系统将会得到人们的广泛应用。虽然波分复用系统得到了应用，但还是存在很多的问题。在进行200纳米光纤进行宽带传输时，利用率会极其低，使用了波分复用系统能有效的解决此类问题的发生，它能将很多个不同的波长使用同一时间进行同时传输，这样就使传输的容量得到提高。实现波分复用系统的优点具体表现在以下几个方面：第一，波分复用能有效的对信号功率和徐律进行脱钩处理，使通信不再受到传统关节点的影响。第二，波分复用系统能和光纤进行配合使用，从而使光纤的传输效率得到很大的提高，增加了资源的利用率。第三，运用波分复用系统能够节省大量的光纤，同时也使通信所产生的成本得到了减少。 三、光纤通信技术的应用 （一）光纤通信技术在电力通信行业中的应用 电力通信主要是要实现电网的商业化、现代化和自动化，电力通信是安全系统和自动化系统进行稳定工作的基础和前提，电力通信能够实现电力市场的现代化管理和运营商业化，为电力市场提供了很多的技术保障和支持。光纤通信技术在电力通信领域有着很大的应用，起初只是提供了传统的管道、架空和地埋等技术方法，对普通的电缆进行铺设这样能使电信部门的光纤通信网络逐渐实现系统化。随着光纤技术的不断进步和发展，光纤通信能够实现信号的大容量传输且损耗非常小，根据这种特点被电力通信部门应用，并受到了业界的一直好评。 （二）光纤通信技术在智能交通领域的应用 交通管理在我国越来越受到重视，智能交通的目的就是将交通管理和运营等方面的工作进行信息化管理，其核心的内容则是信息采集、信息的传输和信息的处理，通过对信息的综合运用能使交通系统实现准确且高效的运输管理体制。在智能交通中应用光纤通信技术主要是实现收费联网和监控等各录像数据和信息的传递，使交通系统更加稳定的运行，为公路等交通的安全和通常奠定了基础，进一步促进

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-重要知识点总结

光纤通信重要知识点总结 第一章 1.任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输距离。通信系统的传输容量取决于对载波调制的频带宽度，载波频率越高,频带宽度越宽。 2.光纤：由绝缘的石英（SiO２）材料制成的,通过提高材料纯度和改进制造工艺,可以在宽波长范围内获得很小的损耗。 ３.光纤通信系统的基本组成：以光纤为传输媒介、光波为载波的通信系统,主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。光纤通信系统既可传输数字信号也可传输模拟信号。输入到光发射机的带有信息的电信号,通过调制转换为光信号。光载波经过光纤线路传输到接收端，再由光接收机把光信号转换为电信号。系统中光发送机的作用是将电信号转换为光信号,并将生成的光信号注入光纤。光发送机一般由驱动电路、光源和调制器构成，如果是直接强度调制，可以省去调制器。 光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。它一般由光电检测器和解调器组成。光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介，将光信号由一处送到另一处。中继器分为电中继器和光中继器（光放大器）两种，其主要作用就是延长光信号的传输距离。为提高传输质量,通常把模拟基带信号转换为频率调制、脉冲频率调制或脉冲宽度调制信号,最后把这种已调信号输入光发射机。还可以采用频分复用技术，用来自不同信息源的视频模拟基带信号（或数字基带信号）分别调制指定的不同频率的射频电波，然后把多个这种带有信息的RＦ信号组合成多路宽带信号，最后输入光发射机,由光载波进行传输。在这个过程中，受调制的RF 电波称为副载波，这种采用频分复用的多路电视传输技术，称为副载波复用技术。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LD，则LD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”。光波经低衰耗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。这样就完成了一次通信的全过程。 4.光纤通信的优点:1通信容量大,一根仅头发丝粗细的光纤可同时传输1000亿个话路2中继距离长，光纤具有极低的衰耗系数，配以适当的光发送与光接收设备,可使其中继距离达数百千米以上,因此光纤通信特别适用于长途一、二级干线通信。３.保密性能好4．适应能力强５.体积小、重量轻、便于施工维护６.原材料资源丰富，节约有色金属和能源,潜在价格低廉，制造石英光纤的原材料是二氧化硅（砂子），而砂子在自然界中几乎是取之不尽、用之不竭的 5.光发射机：功能是把输入的电信号转换为光信号,并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。光发射机由光源、驱动器和调制器组成。光源是光发射机的核心。光发射机的性能基本上取决于光源的特性,对光源的要求是输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率和波长稳定，器件寿命长。 6.实现光源调制的方法:直接调制和外调制。直接调制是用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流,使输出光随电信号变化而实现的。这种方案技术简单，成本较低，容易实现,但调制速率受激光器的频率特性所限制。外调制是把激光的产生和调制分开,用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本较高，因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使用。 6.光纤线路:光纤线路的功能是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变(失真）和衰减传输到光接收机。光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。光纤是光纤线路的主体，接头和连接器是不可缺少

光纤器件及其在光纤通信中的应用解析

2光纤通信的发展和光纤器件的作用 20世纪90年代中期以来,密集波分复用器(DWDM和掺饵光纤放大器(EDFA技术的发展和成 熟以及因特网的社会需求热潮使世界光通信技术和 产业迅猛发展。但是,由于投资者对于光纤通信的过分偏爱和吹捧,以及网络热的迅速升温,导致1999年到2000年出现的光纤通信网络建设高潮和光纤器件 产业的繁荣景象迅速瓦解。目前,世界光纤器件市场面临的问题使人们对中国光纤器件产业的发展困惑 不解。其实,人类社会进人信息化和全球经济一体化后,信息交流已经成为社会发展的固有要求,作为信息交流基础之一的光纤通信在长途骨干网络建设高 潮之后,城域网、局域网及接入网的建设高潮一定会到来。本文试图从光纤器件在光纤通信中的作用说明光纤器件技术和产业发展的必然性,并概述光纤器件的现状和走向。 收稿日期:2003一03一04 光纤器件伴随着光纤通信的兴起和发展已经走 过几十年的历程。光纤器件不仅成为光纤网络建设的基石,而且,光纤器件技术的发展促成光纤通信容量的爆炸性增长及光纤通信技术和产业的迅猛发展。光纤器件技术的进一步发展和成熟还将会掀起光纤通 信技术和产业发展的新高潮。 22.1光纤器件是光纤通信网络建设的基石

光纤器件经过多年的发展,各种功能的光纤器件都应光纤线路或网络系统的需要而相继出现,门类和品种越来越繁杂。各种功能不同、特性各异的光纤器件在不断满足网络系统需求的同时也渐渐成熟起 来。网络发展的高层次需求的不断出现又不时向光纤器件提供更新的要求,促使光纤器件在功能和性能上不断发展。光纤器件在不断满足光纤通信在不同发展阶段的不同需求的同时也成为光纤通信网络建设不 可缺少的基本构件,成为光纤网络建设的基石。 2.2光纤通信技术和产业迅猛发展 从20世纪90年代中期以来,DWDM和EDFA技术迅速发展并成熟起来。DWDM带来光纤通信容量 的爆炸性增长,单根光纤的传输容量成倍、成十倍、成百倍地增长。EDFA不仅延长了光纤通信的距离,而 且大大降低了通信的成本。由于这二种技术的发展、成熟及社会需求的增加,使世界光通信技术和产业迅猛发展,掀起了光纤网络建设的高潮。这些充分说明光纤器件在光纤通信中的作用随着光纤通信事业的 发展越来越重要。光纤器件不仅在光纤通信网络建设 中必不可少,而且光纤器件的发展和成熟大大促进了 光纤通信技术的成熟和产业的发展。 2.3光纤网络建设的新高潮 光纤通信在20世纪90年代后期经历了爆炸性 的大发展后陷人低谷。光纤网络建设出现低谷的原因

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

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

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

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、

光纤通信技术的应用.

光纤通信技术的应用 光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有约20年，已经历3代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信。我国光纤通信已进入实用阶段。 光纤通信的诞生和发展是电信史上的重要革命，与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的技术。进入21世纪，由于因特网业务的迅速发展和多媒体应用的增长，对大容量（超高速和超长距离）光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。光纤通信与以往的电气通信相比，主要区别在于它有很多优点：传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，有利资源合理使用；绝缘、抗电磁干扰性能强；具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点。 其主要应用在以下几方面： 1.通信应用 信息化时代的人们离不开方便快捷的通讯，光纤通信多大量运用于因特网、有线电视和（视频）电话。与传统金属铜线相比，光纤讯号容易避免在传输过程中受到衰减、遭受干扰的影响，在远距离及大量传输信号的场合中，光纤优势更为显著。其次，它的传导性能良好，传输信息容量大，一条光纤通路可同时容纳多人通话，同时传送多套电视节目。光纤通信所具有的显著功能及独特优势，能够有助于电力系统的发展，我国许多地区的电力系统已经逐步由主干线向光纤过渡。目前，我国发展最为完善、规模最大的专用通信网就是电力系统的光纤通信网，其宽带、语音以及数据等一系列的电力生产和电信业务基本上都是利用光纤通信来进行承载。光纤通信技术在电力系统稳定和安全运行的保障方面，以及满足人们生活与生产方面有着重要的意义，因而受到了人们的热烈欢迎。 2.医学应用 光导纤维内窥镜可以导入心脏和脑室，测量心脏血压值，血液中所含的氧气的饱和度、体温等，光导纤维连接的激光手术刀已成功应用于医学，同样也可用作光敏法治愈癌症患者。利用光导纤维制成的内窥镜，可以帮助医生检查胃、食道等疾病。光导纤维胃镜是由上千根玻璃纤维

通信工程毕业论文光纤通信技术的现状及发展趋势

光纤通信技术的现状及发展趋势 摘要:光缆通信在我国已有20多年的使用历史,这段历史也就是光通信技术的发展史和光纤光缆的发展史。光纤通信因其具有的损耗低、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,备受业内人士青睐,发展非常迅速。目前,光纤光缆已经进入了有线通信的各个领域,包括邮电通信、广播通信、电力通信、石油通信和军用通信等领域。本文主要综述我国光纤通信研究现状及其发展。 关键词:光纤通信核心网接入网光孤子通信全光网络 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 我国光纤光缆发展的现状 1.1 普通光纤 普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展,光中继距离和单一波长信道容量增大,G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化,表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。 1.2 核心网光缆 我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆,其中多模光纤已被淘汰,全部采用单模光纤,包括G.652光纤和G.655光纤。G.653光纤虽然在我国曾经采用过,但今后不会再发展。G.654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量,它

在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤,不采用光纤带。干线光缆主要用于室外,在这些光缆中,曾经使用过 的紧套层绞式和骨架式结构,目前已停止使用。 1.3 接入网光缆 接入网中的光缆距离短,分支多,分插频繁,为了增加网的容量,通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中,由于管道内径有限, 在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径 和重量,是很重要的。接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.C 低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用,目前在我国已有少量的使用。 1.4 室内光缆 室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。 并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆,笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内,布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内,主要由用户使用,因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。 1.5 电力线路中的通信光缆 光纤是介电质,光缆也可作成全介质,完全无金属。这样的全 介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设 的全介质光缆有两种结构:即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放,适应范围广,在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。国内已能生 产多种ADSS光缆满足市场需要。但在产品结构和性能方面,例如 大志数光缆结构、光缆蠕变和耐电弧性能等方面,还有待进一步完善。ADSS光缆在国内的近期需求量较大,是目前的一种热门产品。 2 光纤通信技术的发展趋势 对光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是

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。

光纤通信技术在电力通信中的应用

光纤通信技术在电力通信中的应用 发表时间：2018-10-19T09:30:27.377Z 来源：《电力设备》2018年第18期作者：李佳进 [导读] 摘要：随着经济和各行各业的快速发展，我国电力通信行业的发展提供了强大的动力支持，正是因为电力通讯行业需要源源不断的信息交流和信息更新，所以说光纤技术的发展为电力通信行业插上了腾飞的翅膀。 (国网福建龙岩市新罗区有限公司福建龙岩 364000) 摘要：随着经济和各行各业的快速发展，我国电力通信行业的发展提供了强大的动力支持，正是因为电力通讯行业需要源源不断的信息交流和信息更新，所以说光纤技术的发展为电力通信行业插上了腾飞的翅膀。电力通讯行业已经成为继石油，石化，中国电厂的第四大经济支柱行业。 关键词：光纤通信技术；电力通信；应用技术 引言 光纤通信技术在电力通信中的应用具有重要意义。本文首先对传统电力通信系统主要问题作出简要阐述，然后对光纤通信技术特点予以说明，明确光纤通信技术可以对传统电力通信系统问题予以有效解决，最后结合实例，探讨光纤通信技术在电力通信中的应用方法，希望对业内可以起到一定参考作用。 1光纤通信技术具备的优势 1.1安全性能高，重量轻 由于硅是世界上储存量最多的半导体材料，而二氧化硅材料是光纤管道中用的最多的材料，这种材料由于内部结构比较特殊，内部的疏松孔道较多，所以该类材料的质量十分轻，所以能够大大减少铺设管道的费用。另外二氧化硅材料的安全性能也非常高，不会产生爆炸也不容易燃烧，所以可以广泛用于各个场合。光纤中的内部容积一次性可以容纳几十条信号线路，能够大幅度提高信息传输的并行效果，从广度方面提高光纤传输速率。 1.2抗干扰能力强 光纤通信技术具有较强的抗干扰能力。众所周知，通信技术以电信号为主，在应用过程中，各类电磁干扰往往是不可避免的，如雷电干扰、太阳黑子活动干扰、电离层变化干扰等，此类干扰会影响信号的稳定传输，对通信设备正常使用造成影响。光纤本身制作材料为非金属材料玻璃纤维，和传统采用的铜缆线进行比较，可以发现光纤材料具有良好的绝缘性能，同时，光纤材料抗高温性、耐腐蚀性也更强。 1.3信息损耗低 在电力通信系统的运行中，对其传输信息的时效性要求和精准性要求相对较高，其传输信息包含话音信号、继电保护信号、电力负荷监测信息等，光纤通信技术具有信息损耗低的特点，我国幅员辽阔，为让电力通信网络覆盖全部区域，就需要克服多种地域位置造成的覆盖困难，如在部分偏远地区，如果采用铜线或是电缆来构建电力通信网络，就有可能让长距离传输目的难以得到满足，而在短距离传输过程中，可能会出现信号终端现象，会让建设中继站成本增加。 1.4传输距离长 对于传统的信号采集系统来说，携带信息的介质在运行一段时间后，功率和能量会极大衰弱，如果中途没有能量源对其进行充能，那么携带的信息会出现不同程度的失真现象。而对光纤技术来说，管道内部有防止信号透射的装置，载波能够在光纤中迅速反射不断前进，中途损失的能量却非常少，所以在光纤进行远距离传输的时候只需要将传输的管路维护完善即可。 2光纤通信在电力通信网中应用 2.1光纤复合相线的应用 光纤复合相线是一种融合了传统相线结构和光纤通信技术的新型技术，在具体应用过程中，主要是在过去的电力通信系统线路资源上，使用光纤技术对通信系统线路、频率以及电磁兼容性进行有效协调，进而让传统电力通信系统信息传输性能得到增强。作为一种较为新型的通信光缆，起初在150kV电力系统中得到了应用，后随着光线符合相线使用技术的进一步成熟，现阶段，在其他高压电力系统中也渐渐得到了广泛使用。在三相电力系统中，将其中一项替代为光线复合相线，可以让全新三相电力系统得以形成，进而让信息可传输数量得到增长，让信息传输质量得到提升，和另设通信线路相比，这种方法的投入成本相对较低。在具体施工中，需要利用光电子分离技术、光纤接续技术，以此来单独分离出相线光纤单元，在施工过程中，需要对接线盒予以独立设置。如在我国某地的新建35kV电网通信中，就采用了光纤复合相线技术，其光缆为16芯，在具体施工中，将OPPC光缆替代3根导线中的1根，对杆塔进行加固、加高及改造，解决了过去存在的110kV变电站与35kV变电站之间调度、通信及自动化问题。该工程之所以取得成功，主要是因为做好了五项基础工作：（1）需要依照系统对导线型号进行确定，依照参数接近原则对光缆型号进行选择，为让OPPC光缆和相邻导线弧垂张力特性维持一致，保证了其截面、直径、重量等相关参数与相邻导线接近，直流电阻和相邻导线接近；（2）需要利用OPPC专门的绝缘金具、预绞式电力金具与专用接头盒；（3）需要保证OPPC光缆悬垂线夹、耐张线夹以及终端接头盒等相关附件的绝缘性；（4）在施工过程中，需要将OPPC光缆留有一定余长，确保光纤不会出现挤压情况；（5）在光电绝缘连接中，需要使用专门的接头盒，需要使用专业技术，将全金属跳线接头盒安装在两个耐张绝缘子串间，相线导电面积需要小于有效金属导电面积。 2.2电力光纤通信网的组网技术 光纤通信技术在电力通信中进行应用过程中，在通信网组建过程中，主要以波分复用技术和同步数字技术为主要的组网技术。在波分复用技术具体应用时，一根光纤中可以囊括众多不同波长的光信号，而且在具体信号传输过程中，通过对光纤低损耗窗口以光波的波长作为依据进行具体划分，这样一个信道能够划分为若干个信道，光波视为信号载波，合并不同波长的信号，确保其复合到同一根光纤中，并进行信号传输。不同波长的信号当传输到信号接由端时再分开。采用波分复用技术主要是依据不同波长的载波信号的相互独立性，这样在一根光纤中就可以实现多路光信号的传输。这其中将两个方向的信号放在不同波长中进行传输，则实现了双向传输。在具体应用波分复用技术过程中，针对两个相邻波峰之间间隔的不同可以将其分为密集波分复用技术和粗波分复用技术。这其中密集波分复用技术作为新型网络构建的最佳手段，能够实现高容量信息的有效传输。而同步数字技术在具体应用过程中，不仅能够对数位信号提供一定的等级，而且利用复用和映射方法，能够实现同步数字技术的有效转化，实现了网络的同步传输，对提高网络速度和网络利用效率具有极为重要的意义。