通信系統(tǒng)第4章光纖通信系統(tǒng).ppt

《通信系統(tǒng)第4章光纖通信系統(tǒng).ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《通信系統(tǒng)第4章光纖通信系統(tǒng).ppt（321頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第4章光纖通信系統(tǒng),制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,2,本章內(nèi)容：4.1光纖通信概述4.2光纖和光纜4.3光纖傳輸設(shè)備4.4光纖通信網(wǎng)絡(luò)4.5光纖通信的新發(fā)展,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,3,4.1光纖通信概述,我國(guó)古代使用的烽火臺(tái)就是大氣光通信的最好例子。后來(lái)的手旗、燈光甚至交通紅綠燈等均可劃入光通信的范疇。望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)，又極大地延長(zhǎng)了這種目視光通信的距離。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,4,1880年，美國(guó)人貝爾(Bell)發(fā)明了用光波作載波傳送話音的“光電話”。這種光電話利用太陽(yáng)光或弧光燈作光源，通過(guò)透鏡把光束聚焦在送話器前的振動(dòng)鏡片上，使光強(qiáng)度隨話音的變化而變化，實(shí)現(xiàn)話音對(duì)光強(qiáng)度的調(diào)制。在接收端，用拋物面反射鏡把從大氣傳來(lái)的光束反射到硅光電池上，使光信號(hào)變換為電流，傳送到受話器。它證明了用光波作為載波傳送信息的可行性。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,5,貝爾電話系統(tǒng),制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,6,貝爾光電話和烽火報(bào)警一樣，都是利用大氣作為光通道，這種光波傳播易受氣候的影響，在大霧天氣，它的可見(jiàn)度距離很短，遇到下雨下雪天也有影響。1966年英籍華人高琨博士提出光導(dǎo)纖維的概念在全世界范圍內(nèi)掀起了發(fā)展光纖通信的高潮。利用光導(dǎo)纖維作為光的傳輸媒介的光纖通信,其發(fā)展只有近四十年的歷史。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,7,隨著技術(shù)的進(jìn)步和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)的形成，光纖價(jià)格不斷下降，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大：從初期的市話局間中繼到長(zhǎng)途干線進(jìn)一步延伸到用戶(hù)接入網(wǎng)，從數(shù)字電話到有線電視(CATV)，從單一類(lèi)型信息的傳輸?shù)蕉喾N業(yè)務(wù)的傳輸。目前光纖已成為信息寬帶傳輸?shù)闹饕劫|(zhì)，光纖通信系統(tǒng)將成為未來(lái)國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施的支柱。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,8,光纖通信系統(tǒng)是以光導(dǎo)纖維和激光技術(shù)、光電集成技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的通信系統(tǒng)，它具有頻帶寬、重量輕、體積小、節(jié)省能源，主要用于大容量國(guó)際、國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途通信干線，也用于短局間中繼。我國(guó)今后不再敷設(shè)新的長(zhǎng)途電纜線路，而全部采用光纜。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,9,光纖通信的發(fā)展可分為以下幾代進(jìn)程:第一代光纖通信系統(tǒng)，是以1973～1976年的850nm波長(zhǎng)的多模光纖通信系統(tǒng)為代表。第二代光纖通信系統(tǒng)，是20世紀(jì)70年代末,80年代初的多模和單模光纖通信系統(tǒng)。第三代光纖通信系統(tǒng)，是20世紀(jì)80年代中期以后的長(zhǎng)波長(zhǎng)單模光纖通信系統(tǒng)。第四代光纖通信系統(tǒng)，是指進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后的同步數(shù)字體系光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,10,從通信網(wǎng)的發(fā)展來(lái)看第一代為純電信網(wǎng)第二代通信網(wǎng)僅僅是用光纖代替銅線，使通信網(wǎng)的性能得到了某種改善，而網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涔羌芑旧鲜侵暗哪Ｊ?，光波通信的潛力尚未完全發(fā)揮。第三代通信網(wǎng)為全光通信網(wǎng)。1990年后，隨著光纖與光波電子技術(shù)的發(fā)展，新穎光纖與半導(dǎo)體功能光器件相繼問(wèn)世，掀起了發(fā)展全光通信網(wǎng)的潮流。這種通信網(wǎng)中，不僅用光波系統(tǒng)傳輸信號(hào)，交換、復(fù)用、控制與路由選擇等亦全部在光域完成，由此構(gòu)建真正的光波通信網(wǎng)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,11,5.1.1光纖通信的基本概念,光纖通信是以光波為載頻，以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的通信方式。即利用光導(dǎo)纖維傳輸攜帶信息的光波信號(hào)的通信方式。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,12,光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)送機(jī)、光纖、光中繼器和光接收機(jī)組成。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,13,光纖通信首先要在信源將欲傳送的電話、電報(bào)、圖像和數(shù)據(jù)等信號(hào)進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換，即把電信號(hào)先變成光信號(hào)。將電信號(hào)送至光發(fā)送機(jī)，對(duì)光源的光載波進(jìn)行調(diào)制。再經(jīng)由光纖（包括在本地進(jìn)行光交換）傳輸?shù)叫潘?，信宿必須將接收到的光信?hào)作與發(fā)信端相反的變換，即進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換變成電信號(hào)，從而完成一次光纖通信的全過(guò)程。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,14,,光纖通信系統(tǒng)的組成,對(duì)于長(zhǎng)距離的光纖通信系統(tǒng)，每隔一定距離需要接入光中繼器。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,15,實(shí)用的光纖通信系統(tǒng)一般都是雙向的，每一端都有光發(fā)送機(jī)、光接收機(jī)和電發(fā)送機(jī)、電接收機(jī)并且每一端的光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)做在一起，稱(chēng)為光端機(jī)，電發(fā)送機(jī)和電接收機(jī)組合起來(lái)稱(chēng)為電端機(jī)。同樣，中繼器也有正反兩個(gè)方向。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,16,光纖通信也可分為模擬通信和數(shù)字通信兩種。模擬光通信中的光信號(hào)強(qiáng)度隨電信號(hào)的變化而線性變化，通俗地講，就是光線有“明”“暗”之分。數(shù)字光通信中的光信號(hào)與數(shù)字電信號(hào)相似，只有兩種狀態(tài)：“亮”和“滅”。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,17,在實(shí)際應(yīng)用中，作為一個(gè)完整的光纖通信系統(tǒng)，還應(yīng)包括光中繼器、監(jiān)控系統(tǒng)、脈沖復(fù)接和脈沖分離系統(tǒng)、告警系統(tǒng)以及電源系統(tǒng)等。還需使用光連接器、光衰減器、光分路器、光耦合器、光分波器、光濾波器、光開(kāi)關(guān)等。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,18,縱觀影響當(dāng)今電信業(yè)的主要技術(shù)，很少有像光纖和光波傳輸系統(tǒng)那樣能引發(fā)如此劇烈的變革。在光纖通信中，作為載波的光波頻率比電波頻率高得多，而作為傳輸介質(zhì)光纖又比銅軸電纜或波導(dǎo)管的損耗低很多，因此相對(duì)電纜通信或微波通信，光纖通信具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,19,4.1.2光纖通信的特點(diǎn),1.傳輸頻帶寬，通信容量大采用波分復(fù)用(WDM)或光頻分復(fù)用(OFDM)是增加光纖通信系統(tǒng)傳輸容量最有效的方法。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,20,2.損耗很小，中繼距離長(zhǎng)用做光纖的二氧化硅玻璃介質(zhì)的純凈度增高，光纖的損耗降低。因此，中繼距離可以很長(zhǎng)，這樣可在通信線路中減少中繼站的數(shù)量，以降低成本并提高通信質(zhì)量。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,21,3.抗電磁干擾能力強(qiáng)光纖是由純度較高的電絕緣玻璃材料（二氧化硅）制成的，是不導(dǎo)電和無(wú)電感的，在有強(qiáng)烈電磁干擾的地區(qū)和場(chǎng)合中使用，光纖也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓、電流，光纖通信線路不受各種電磁場(chǎng)的干擾和閃電雷擊的損壞。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,22,4.不產(chǎn)生串話、保密性強(qiáng)光在光纖中傳播時(shí)，幾乎不向外輻射。光泄漏非常微弱，即使在彎曲地段也無(wú)法竊聽(tīng)。因此在同一光纜中，數(shù)根光纖之間不會(huì)相互干擾，即不會(huì)產(chǎn)生串話，也難以竊聽(tīng)，所以光纖通信和其它通信方式相比有更好的保密性。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,23,5.線徑細(xì)、重量輕光纖的直徑很小，只有125?m左右，因此制成光纜后，直徑要比相同容量的電纜小得多，而且重量也輕。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,24,6.資源豐富、節(jié)約有色金屬和原材料電纜是由銅、鋁、鉛等金屬材料制成的，而光纖的原材料是石英，在地球上資源豐富，而且用很少的原材料就可以拉制很長(zhǎng)的光纖。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,25,7.容易均衡在電通信中，信號(hào)的各頻率成分的幅度變化是不相等的，頻率越低，幅度的變化越?。活l率越高，其幅度變化則越大。這對(duì)信號(hào)的接收極為不利，為使各頻率成分都受到相同幅度的放大處理，就必須采用幅度均衡。對(duì)光纖通信系統(tǒng)則不同，在光纖通信的運(yùn)用頻帶內(nèi)，光纖對(duì)每一頻率的損耗是相等的，一般情況下，不需要在中繼站和接收端采取幅度均衡措施。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,26,8.抗化學(xué)腐蝕、使用壽命長(zhǎng)石英材料具有一定的抗化學(xué)腐蝕能力。比由銅或鋁組成的電纜抗腐蝕和氧化能力強(qiáng)，絕緣性能好，適用于強(qiáng)電系統(tǒng)，使用壽命長(zhǎng)，一般認(rèn)為光纜的壽命為20～30年。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,27,9.光纖接頭不放電、不產(chǎn)生電火花進(jìn)水和受潮對(duì)金屬導(dǎo)線意味著接地和短路。光纖是由玻璃制成，光纖不產(chǎn)生放電，也不存在發(fā)生火花的危險(xiǎn)，所以安全性好。它適用于礦井下、軍火倉(cāng)庫(kù)、石油化工等易燃易爆的環(huán)境中，它是比較理想的防爆型傳輸線路。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,28,光纖通信存在一些缺點(diǎn)，如：需要光/電和電/光變換部分；光直接放大難；電力傳輸困難；光纖質(zhì)地脆、機(jī)械強(qiáng)度低，彎曲半徑不宜太小；要求比較好的切斷、連接技術(shù)；分路、耦合比較麻煩等。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,29,4.2光纖和光纜,光纖通信中采用的傳輸媒介是光纖（OpticalFiber，OF）。光纖是通信的物理基礎(chǔ)，是一種能夠?qū)Ч獾耐该鞑ＡЫz。光纖與加強(qiáng)元件、外護(hù)層等組合而成光纜。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,30,4.2.1光纖結(jié)構(gòu)和類(lèi)型,1.光纖的結(jié)構(gòu)光纖就是用來(lái)導(dǎo)光的透明介質(zhì)纖維，光纖是由中心的纖芯(折射率n1)和外圍的包層(折射率n2)同軸組成的圓柱形細(xì)絲。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,31,實(shí)用的光纖結(jié)構(gòu)為自?xún)?nèi)向外為纖芯、包層及涂覆層。纖芯和包層合起來(lái)構(gòu)成裸光纖，光纖的光學(xué)及傳輸特性主要由它決定。涂覆層包括一次涂覆層，緩沖層和二次涂覆層，作用是保護(hù)光纖不受水汽侵蝕和機(jī)械擦傷，同時(shí)又增加了光纖的機(jī)械強(qiáng)度與可彎曲性，起著延長(zhǎng)光纖壽命的作用。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,32,光纖的結(jié)構(gòu),制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,33,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,34,纖芯的折射率比包層稍高，損耗比包層更低，光能量主要在纖芯內(nèi)傳輸。包層為光的傳輸提供反射面和光隔離，并起一定的機(jī)械保護(hù)作用。設(shè)纖芯和包層的折射率分別為n1和n2，光能量在光纖中傳輸?shù)谋匾獥l件是n1>n2。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,35,光纖結(jié)構(gòu),制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,36,2.光纖的分類(lèi)按光纖剖面折射率分布分類(lèi)：(1)階躍光纖（又稱(chēng)為均勻光纖）纖芯和包層的折射率在邊界處呈階梯型變化的光纖。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,37,(2)漸變型光纖（又稱(chēng)為非均勻光纖）纖芯折射率n1隨著半徑加大而逐漸減小，折射率分布曲線為拋物線。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,38,(3)三角形光纖纖芯折射率分布曲線為三角形。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,39,光纖折射率分布曲線,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,40,按傳導(dǎo)模的數(shù)目分類(lèi)：傳導(dǎo)模指能夠在光纖中遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膫鞑ツＪ健?1)多模光纖當(dāng)纖芯的幾何尺寸（直徑一般為50μm）遠(yuǎn)大于光波波長(zhǎng)(如1.55μm)時(shí)，光纖剖面折射率分布為漸變型，外徑125μm。光纖傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)存在著幾十種乃至幾百種傳輸模式，稱(chēng)為多模光纖。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,41,(2)單模光纖當(dāng)纖芯的幾何尺寸較?。ㄒ话銥?μm～10μm），與光波長(zhǎng)在同一數(shù)量級(jí)，這時(shí)，光纖只允許一種模式（基模）在其中傳播，其余的高次模全部截止，這樣的光纖稱(chēng)為單模光纖。單模光纖的折射率分布多呈階躍性。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,42,多模光纖,單模光纖,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,43,光在階躍折射率多模光纖中的傳播,光在漸變折射率多模光纖中的傳播,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,44,按光纖套塑結(jié)構(gòu)分類(lèi)(1)緊套光纖就是在一次涂覆的光纖上再緊緊地套上一層尼龍或聚乙烯等塑料套管，光纖在套管內(nèi)不能自由活動(dòng)。(2)松套光纖就是在光纖涂覆層外面再套上一層塑料套管，光纖可以在套管中自由活動(dòng)。若一根管內(nèi)有多根光纖，稱(chēng)為松套光纖束。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,45,緊套光纖松套光纖,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,46,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,47,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,48,套塑光纖結(jié)構(gòu),制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,49,按傳輸波長(zhǎng)分類(lèi)(1)短波長(zhǎng)光纖波長(zhǎng)為0.85μm（0.8μm～0.9μm）(2)長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖波長(zhǎng)為1.3μm～1.6μm，主要有1.31μm、1.55μm。還有超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,50,按光纖材料不同(1)石英光纖(2)氟化物光纖(3)全塑光纖現(xiàn)在實(shí)用的石英光纖通常有以下三種：階躍型多模光纖、漸變型多模光纖和階躍型單模光纖。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,51,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,52,4.2.2光纖的導(dǎo)光原理,光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的，其傳播速度為v=c/n式中：c＝2.997105km/s，是光在真空中的傳播速度；n是介質(zhì)的折射率(空氣的折射率為1.00027，近似為1；玻璃的折射率為1.5左右)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,53,引用幾何光學(xué)中的折射和反射原理解釋光在光纖中的傳播現(xiàn)象。1.光的折射和全反射當(dāng)一條光線照射到兩種介質(zhì)相接的邊界時(shí)，入射光線分成兩束：反射光線折射光線。并服從光的反射和折射定律。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,54,反射定律：反射光線位于入射光線和法線所決定的平面內(nèi)，反射光線和入射光線處于法線的兩側(cè)，并且反射角等于入射角，即：θ3＝θ1。折射定律：折射光線位于入射光線和法線所決定的平面內(nèi)，折射光線和入射光線位于法線的兩側(cè)，且滿(mǎn)足：n1sinθ1=n2sinθ2可見(jiàn)，當(dāng)n1>n2時(shí)，折射角大于入射角θ2>θ1。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,55,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,56,當(dāng)入射角θ1增大到某一值θc時(shí)，可使折射角θ2=90，這時(shí)的入射角稱(chēng)為臨界角。如果入射角大于臨界角，光線將全部反射回光密媒介，成為全反射。光纖就是利用光的這種全反射特性導(dǎo)光的。全反射是一種重要的物理現(xiàn)象，當(dāng)光波從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，且入射角?1大于臨界角?c，光線將全部反射回去，產(chǎn)生全反射。即全反射必須滿(mǎn)足：n1>n2，θc<θ1<90。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,57,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,58,全反射是光信號(hào)在光纖中傳播的必要條件。,全反射過(guò)程,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,59,2.光纖的導(dǎo)光原理(1)階躍型光纖的導(dǎo)光原理光線入射在纖芯與包層界面上會(huì)發(fā)生全反射，當(dāng)全反射的光線再次入射到纖芯與包層的分界面時(shí)，它被再次全反射回纖芯中，這樣所有滿(mǎn)足θ1＞θc的光線都會(huì)被限制在纖芯中而向前傳輸，這就是光纖傳光的基本原理。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,60,光的折射和光的反射,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,61,從幾何光學(xué)角度看，并不是所有從空氣射向光纖端面的光都能在光纖中滿(mǎn)足全反射條件而傳播。只有位于入射光線與光纖軸線夾角為ф0（數(shù)值孔徑角或叫臨界接收角）的圓錐體之內(nèi)的那些光線，才能在光纖內(nèi)滿(mǎn)足全反射條件被光纖捕捉而形成傳導(dǎo)模。位于這個(gè)圓錐體之外的光線，盡管也能入射到光纖中，但不能在光纖中形成全反射而傳播，只能折射到光纖的包層形成輻射模，射入到空氣中。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,62,空氣折射率n0m，一般n=m+1。這樣，變換之后，碼組的比特?cái)?shù)比變換前大，即輸入碼字共有2m種，輸出碼字可能組成2n種，使變換后的碼流有了“富余”（冗余）。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,213,插入比特碼將信碼流中每m比特劃分為一組，然后在這組的末尾一位之后插入1個(gè)比特碼。由于插入的比特碼的功能不同，這種碼型又可分為：mB1P——插入的是奇偶校驗(yàn)碼mB1C——插入的是補(bǔ)碼mB1H——插入的是混合碼,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,214,常用的線路編碼,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,215,4.3.5光中繼機(jī),1.光中繼機(jī)的作用光纖通信利用光纖傳輸信號(hào)。光信號(hào)在傳輸過(guò)程會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：（1）光纖損耗使光信號(hào)的幅度衰減，限制了光信號(hào)的傳輸距離；（2）光纖的色散特性使光信號(hào)波形失真，造成噪聲和誤碼率增加。這些不但限制了光信號(hào)的傳輸距離，也限制了光纖的傳輸容量。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,216,為了增加光纖的通信距離和通信容量，就必須在光纖傳輸線路中每隔一定距離設(shè)置一個(gè)中繼器。以補(bǔ)償光信號(hào)的衰減和對(duì)畸變信號(hào)進(jìn)行整形，然后繼續(xù)向終端傳送。中繼器的功能主要有：（1）補(bǔ)償衰減的光信號(hào)；（2）對(duì)失真的信號(hào)波形進(jìn)行整形（恢復(fù)信號(hào)的原形）。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,217,通常有兩種中繼方法：一種是傳統(tǒng)方法，采用光-電-光轉(zhuǎn)換方式，亦稱(chēng)光電光混合中繼器，是間接光中繼器；另一種采用光放大器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行直接放大的中繼器。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,218,2.光中繼機(jī)的基本組成和工作原理傳統(tǒng)的光中繼器不能對(duì)光信號(hào)直接進(jìn)行放大，而是采用光—電—光的轉(zhuǎn)換方式，即先將從光纖線路傳輸?shù)囊阉p光信號(hào)用光電檢測(cè)器接收，經(jīng)放大和再生恢復(fù)原來(lái)的數(shù)字電信號(hào)，再對(duì)光源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生光信號(hào)送入光纖。這種光纖通信系統(tǒng)中，光中繼器作為一種系統(tǒng)的基本單元，除了沒(méi)有接口碼型轉(zhuǎn)換和控制部分外，在原理、組成元件與主要特性方面與光接收機(jī)與光發(fā)射機(jī)相同。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,219,數(shù)字光中繼機(jī),制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,220,光纖數(shù)字通信系統(tǒng),在光纖線路中，光信號(hào)的傳輸是雙向的，中繼站對(duì)每個(gè)傳輸方向都必須有中繼。在光中繼機(jī)中有兩套收、發(fā)設(shè)備。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,221,4.3.6監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)控系統(tǒng)的基本概念監(jiān)控是對(duì)組成光纖通信線路的各種設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。監(jiān)控系統(tǒng)可以自動(dòng)地對(duì)通信線路的傳輸質(zhì)量和各種組成設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過(guò)打印設(shè)備告訴值守人員，當(dāng)有故障時(shí)能自動(dòng)告警，自動(dòng)地用備用設(shè)備進(jìn)行倒換(包括以備用系統(tǒng)替代有故障的主用系統(tǒng))。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,222,監(jiān)控系統(tǒng)包括了遙測(cè)、遙信和遙控的內(nèi)容。這種系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)距離干線通信、有較多中繼站時(shí)尤為重要。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,223,對(duì)光纖通信進(jìn)行監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容有：(1)誤碼率是否滿(mǎn)足指標(biāo)要求；(2)各個(gè)中繼器是否有故障；(3)接收光功率是否滿(mǎn)足指標(biāo)要求；(4)光源的壽命；(5)電源是否有故障；(6)環(huán)境的溫度、濕度是否在要求的范圍內(nèi)，包括火災(zāi)告警等。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,224,2.監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成為了實(shí)現(xiàn)高效的自動(dòng)監(jiān)控，一般都采用集中監(jiān)控方式。通常將某一通信中心的端局稱(chēng)為主監(jiān)控局，其它的一些端局可作為輔監(jiān)控局，而中間的若干個(gè)中繼站稱(chēng)為被控站。主控局、輔控局和被控中繼站均裝有由微處理機(jī)組成的監(jiān)控設(shè)備。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,225,由主、輔監(jiān)控站的監(jiān)控微機(jī)與被控中繼站的監(jiān)控微機(jī)組成的微機(jī)通信網(wǎng)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,226,監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)功能不同大致有三種組成方式：(1)在一個(gè)數(shù)字段內(nèi)對(duì)光傳輸設(shè)備和PCM復(fù)用設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控；(2)在具有多個(gè)方向傳輸?shù)慕K端站內(nèi)，對(duì)多個(gè)方向進(jìn)行監(jiān)控；(3)對(duì)跨越數(shù)字段的設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,227,3.監(jiān)控信息的傳輸方式各站的監(jiān)控信息需要有一定的信道來(lái)傳輸，監(jiān)控信息是利用指令線和監(jiān)視線來(lái)傳輸?shù)?。用?lái)傳輸監(jiān)視和控制的信道稱(chēng)為監(jiān)控對(duì)講信道，即實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)—計(jì)算機(jī)對(duì)話或人—機(jī)對(duì)話。實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信號(hào)傳輸?shù)姆绞接袃纱箢?lèi)：利用光纜中加金屬導(dǎo)線來(lái)傳輸監(jiān)控信號(hào)；由光纖來(lái)傳輸監(jiān)控信號(hào)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,228,光纖通信線路本身來(lái)傳送監(jiān)控信息方法：時(shí)分復(fù)用法——利用插入比特法把監(jiān)控等信息按時(shí)分復(fù)用方式插入主信號(hào)碼流進(jìn)行傳輸。頻分復(fù)用法——由于光纖通信的主信號(hào)速率很高，而監(jiān)控、公務(wù)等輔助信號(hào)的速率低得多，兩者在頻譜上是分開(kāi)的，因此可以利用頻分復(fù)用進(jìn)行傳輸。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,229,以主信號(hào)作為載波，將監(jiān)控等信息對(duì)主信號(hào)進(jìn)行頂端調(diào)幅后一起傳輸。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,230,4.4光纖通信網(wǎng)絡(luò),通信網(wǎng)總的發(fā)展趨勢(shì)是數(shù)字化、綜合化和寬帶化。與光纖通信關(guān)系最為密切的是寬帶化，由于光纖通信技術(shù)的成就，特別是密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)的發(fā)展，使得網(wǎng)絡(luò)的傳輸帶寬大大增加。光纖的傳輸容量是銅線的一萬(wàn)至十萬(wàn)倍。因此寬帶化意味著光纖將成為主要的傳輸媒質(zhì)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,231,光纖可以傳輸數(shù)字信號(hào)，也可以傳輸模擬信號(hào)。光纖在通信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)，以及在其它數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，都得到了廣泛應(yīng)用。光纖寬帶干線傳送網(wǎng)和接入網(wǎng)發(fā)展迅速，是當(dāng)前研究開(kāi)發(fā)應(yīng)用的主要目標(biāo)。光纖通信的各種應(yīng)用可概括如下：①通信網(wǎng)②構(gòu)成因特網(wǎng)的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)③有線電視網(wǎng)的干線和分配網(wǎng)④綜合業(yè)務(wù)光纖接入網(wǎng),制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,232,寬帶綜合業(yè)務(wù)光纖接入系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),,,,,,,,,,,ATM,,,,Internet骨干網(wǎng),,,,DDN/FR,,,,PSTN/ISDN,,,,,TV,,,,,,,,業(yè)務(wù)分配節(jié)點(diǎn),(COT),,,,,,,,,,,業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)（RT）,,,,,,,,,,,,,網(wǎng)管,,,SNMP,,,,,,與電信網(wǎng)管中心相連,,,Q3,,,,,100/1000M,,E1/BRA/PRA,,155M,622MSDH,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,233,作為校園網(wǎng)的骨干傳輸網(wǎng),制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,234,4.4.1光纖通信網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi),1.按主要性能分類(lèi)網(wǎng)的最大覆蓋范圍分類(lèi)從通信業(yè)務(wù)種類(lèi)分類(lèi)按網(wǎng)的數(shù)據(jù)速率(或頻帶)分類(lèi)2.按技術(shù)特征分類(lèi)3.按技術(shù)體制分類(lèi),制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,235,4.4.2光纖用戶(hù)接入網(wǎng),1.發(fā)展光纖用戶(hù)接入網(wǎng)的必要性和可行性接入網(wǎng)(AccessNetwork)是指本地交換機(jī)(或其它業(yè)務(wù)提供點(diǎn)，如有線電視中心等)與最終用戶(hù)端設(shè)備之間的連接網(wǎng)絡(luò)，又稱(chēng)用戶(hù)環(huán)路。由終端局到用戶(hù)之間的所有線路和設(shè)備構(gòu)成。負(fù)責(zé)將電信業(yè)務(wù)透明地傳送到用戶(hù)。沒(méi)有接入網(wǎng)的寬帶化就談不上整個(gè)通信網(wǎng)的寬帶化。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,236,接入網(wǎng)在電信網(wǎng)中的位置,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,237,光纖接入網(wǎng)（OAN）是共享相同網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口，且由光接入傳輸系統(tǒng)支持的一系列接入鏈路。它由一個(gè)光線路終端（OLT），至少一個(gè)光分配網(wǎng)（ODN）、至少一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）、適配設(shè)施（AF）以及系統(tǒng)管理單元組成。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,238,光纖接入網(wǎng)的參考配置,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,239,光線路終端OLT的作用是為光纖接入網(wǎng)OAN提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與本地交換機(jī)之間的接口，完成電/光轉(zhuǎn)換，并經(jīng)一個(gè)或多個(gè)光分配網(wǎng)ODN與用戶(hù)側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU通信。光分配網(wǎng)ODN的功能是完成光信號(hào)功率的分配。光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的作用是提供遠(yuǎn)端用戶(hù)側(cè)接口，完成光/電轉(zhuǎn)換。適配設(shè)施AF為ONU和用戶(hù)設(shè)備提供適配功能。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,240,2.光纖接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型、星型、環(huán)型等。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,241,3.光纖接入網(wǎng)的基本形式根據(jù)ONU的位置不同，光接入網(wǎng)有3種最典型的應(yīng)用類(lèi)型：光纖到路邊(FTTC)光纖到大樓(FTTB)光纖到家(FTTH)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,242,光纖用戶(hù)環(huán)路的形式,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,243,光纖到路邊(FTTC)FTTC結(jié)構(gòu)主要用于為住宅用戶(hù)提供服務(wù)。一般采用雙星形結(jié)構(gòu)，光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)設(shè)置在路邊，從ONU中出來(lái)用同軸電纜傳送視像業(yè)務(wù)，雙絞線傳送普通電話業(yè)務(wù)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,244,(2)光纖到大樓(FTTB)FTTB結(jié)構(gòu)是指其ONU設(shè)置在大樓內(nèi)的配線箱處，由垂直分布雙絞線連接到各個(gè)用戶(hù)。主要用于綜合性大樓、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育及大型娛樂(lè)場(chǎng)所，為大、中型企事業(yè)單位及商業(yè)用戶(hù)服務(wù)，提供高速數(shù)據(jù)、電子商務(wù)、可視圖文等寬帶業(yè)務(wù)。FTTB實(shí)際上是FTTC的一種變形。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,245,(3)光纖到家庭(FTTH)。FTTH結(jié)構(gòu)是將ONU設(shè)置在用戶(hù)住宅內(nèi)，光纖線路自始至終分別連接到每個(gè)用戶(hù)，因此是一種基于點(diǎn)到點(diǎn)的寬帶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以為每個(gè)用戶(hù)提供足夠?qū)挼念l帶，可傳高速數(shù)據(jù)乃至高清晰度電視。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,246,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,247,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,248,4.無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)和有源光網(wǎng)絡(luò)(AON)是根據(jù)傳輸設(shè)備是否含有源設(shè)備區(qū)分的。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)在OLT和ONU之間沒(méi)有任何有源電子設(shè)備的光接入網(wǎng)稱(chēng)為無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON)。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)采用光分路器分路。PON對(duì)各種業(yè)務(wù)是透明的，易于升級(jí)擴(kuò)容，便于維護(hù)管理，缺點(diǎn)是OLT和ONU之間的距離和容量受到限制。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,249,無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)由端局和電視節(jié)目中心通過(guò)光纖和光分路器直接分送到用戶(hù)。其下行業(yè)務(wù)由光功率分配器以廣播方式發(fā)送給用戶(hù)，在靠近用戶(hù)接口處的過(guò)濾器讓每個(gè)用戶(hù)接收發(fā)給它的信號(hào)。在上行方向，用戶(hù)業(yè)務(wù)是在預(yù)定的時(shí)間發(fā)送，目的是讓它們分時(shí)地發(fā)送光信號(hào)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,250,PON基本應(yīng)用類(lèi)型,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,251,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,252,一個(gè)光線路終端（OLT）一般能帶500個(gè)用戶(hù)，一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）可帶4、16、32、64個(gè)用戶(hù)。PON的組網(wǎng)有總線結(jié)構(gòu)、樹(shù)形結(jié)構(gòu)、星形結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,253,其中，SP是光分支器,無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng),制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,254,PON可支持的業(yè)務(wù)：2.048Mbit/s以下速率的窄帶業(yè)務(wù)，基本業(yè)務(wù)有下面7種：普通電話業(yè)務(wù)（POTS）、租用線、分組數(shù)據(jù)、ISDN基本速率接入（BRA）、ISDN基群速率接入（PRA）、n64kbit/s和2.048Mbit/s（成幀和不成幀）。寬帶業(yè)務(wù)，諸如單向廣播式業(yè)務(wù)（如CATV業(yè)務(wù)）、雙向交互式業(yè)務(wù)（如視頻點(diǎn)播VOD或數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)）和模擬廣播業(yè)務(wù)等。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,255,PON分為：窄帶PON和寬帶PON。支持ATM業(yè)務(wù)的寬帶PON叫APON。APON實(shí)現(xiàn)用戶(hù)與PSTN/ISDN窄帶業(yè)務(wù)，B-ISDN寬帶業(yè)務(wù)，非ATM業(yè)務(wù)(即數(shù)字視頻付費(fèi)業(yè)務(wù)和Internet的IP業(yè)務(wù))等四個(gè)主要類(lèi)型業(yè)務(wù)結(jié)點(diǎn)之一的連接。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,256,,UNI:用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)接口SNI:業(yè)務(wù)結(jié)點(diǎn)接口APON模型結(jié)構(gòu),制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,257,MUX:復(fù)用器;VOD:視頻點(diǎn)播一個(gè)APON系統(tǒng)結(jié)構(gòu),制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,258,有源光網(wǎng)絡(luò)(AON)在OLT和ONU之間有有源電子設(shè)備的光接入網(wǎng)稱(chēng)為有源光網(wǎng)絡(luò)（AON)。有源光網(wǎng)絡(luò)采用電復(fù)用器分路。AON的傳輸距離和容量大大增加，易于擴(kuò)展帶寬，運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的靈活性大，不足之處是有源設(shè)備需要供電、機(jī)房等。如果綜合使用兩種網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，就能接入不同容量的用戶(hù)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,259,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,260,通常有源光網(wǎng)絡(luò)采用星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它將一些網(wǎng)絡(luò)管理功能(如倒換結(jié)口、寬帶管理)和高速?gòu)?fù)分接功能在遠(yuǎn)端終端中完成，端局和遠(yuǎn)端間通過(guò)光纖通信系統(tǒng)傳輸，然后再?gòu)倪h(yuǎn)端將信號(hào)分配給用戶(hù)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,261,光纖接入網(wǎng)的參考配置,光分配網(wǎng)絡(luò)，由無(wú)源光器件組成。,光遠(yuǎn)程終端，由光有源設(shè)備組成。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,262,ODN:光分配網(wǎng)絡(luò)，是OLT和ONU之間的光傳輸媒質(zhì)，由無(wú)源光器件組成。ODT:光遠(yuǎn)程終端，由光有源設(shè)備組成。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)采用光分路器分路，有源光網(wǎng)絡(luò)采用電復(fù)用器分路。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,263,4.混合光纖/同軸電纜（HFC）接入網(wǎng)HFC(HybridFiberCoax)接入網(wǎng)是傳輸介質(zhì)采用光纖和同軸電纜混合組成的接入網(wǎng)。HFC網(wǎng)的基本原理是在雙向光纖CATV網(wǎng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)光纖的寬頻帶特性，用空余的頻帶來(lái)傳輸話音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或個(gè)人信息，以充分利用光纖的頻譜資源。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,264,在光纖節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換后由同軸電纜分配到每個(gè)用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)接口單元NIU。,由前端出來(lái)的視頻業(yè)務(wù)信號(hào)和由電信部門(mén)中心局出來(lái)的電信業(yè)務(wù)信號(hào)在主數(shù)字終端(HDT)處混合在一起，調(diào)制到各自的傳輸頻帶上。,通過(guò)光纖傳輸?shù)焦饫w節(jié)點(diǎn),每個(gè)光纖節(jié)點(diǎn)能夠服務(wù)的用戶(hù)數(shù)大約500個(gè)左右。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,265,HFC系統(tǒng)的頻譜安排：HFC系統(tǒng)有750MHz系統(tǒng)，也有1000MHz系統(tǒng)，其頻率資源采用低分割分配方案，將下行和上行的各種業(yè)務(wù)信息劃分到不同的頻段。通常安排5~40MHz為上行通道，50～790MHz(或1000MHz)為下行通道。,790,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,266,雙向HFC網(wǎng)絡(luò),上行通道,下行通道,HFC要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，關(guān)鍵是通過(guò)電纜調(diào)制解調(diào)器(CableModem)實(shí)現(xiàn)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,267,HFC頻帶分配,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,268,4.5光纖通信的新發(fā)展,光纖通信發(fā)展的目標(biāo)是提高通信能力和通信質(zhì)量，降低價(jià)格，滿(mǎn)足社會(huì)需要。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，光纖通信成為一個(gè)發(fā)展迅速、技術(shù)更新快、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的領(lǐng)域。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,269,4.5.1光放大器,光放大器有半導(dǎo)體光放大器和光纖放大器兩種類(lèi)型。光纖放大器的性能與光偏振方向無(wú)關(guān)，器件與光纖的耦合損耗很小，因而得到廣泛應(yīng)用。光纖放大器的實(shí)質(zhì)是：把工作物質(zhì)制作成光纖形狀的固體激光器，所以也稱(chēng)為光纖激光器。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,270,20世紀(jì)80年代末期，波長(zhǎng)為1.55μm的摻鉺(Er)光纖放大器(EDFA：ErbiumDopedFiberAmplifier)研制成功并投入實(shí)用，把光纖通信技術(shù)水平推向一個(gè)新高度，成為光纖通信發(fā)展史上一個(gè)重要的里程碑。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,271,1.摻鉺(Er)光纖放大器（EDFA）的構(gòu)成和工作原理?yè)姐s光纖(EDF)和高功率泵浦光源是關(guān)鍵器件，把泵浦光與信號(hào)光耦合在一起的波分復(fù)用器和置于兩端防止光反射的光隔離器也是不可缺少的。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,272,光纖放大器的原理示意圖,防止光反射,把泵浦光與信號(hào)光耦合在一起,防止光反射,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,273,光纖放大器的結(jié)構(gòu),,,,監(jiān)視和,告警電路,,泵浦監(jiān)視,和控制電路,,泵浦,LD,,P,D,探測(cè)器,,泵浦,LD,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,輸入隔離器,輸入,WDM,輸出耦合器,輸出隔離器,輸出,WDM,摻鉺,光纖,,,熱沉,,光輸入,＋5V,0V,－5V,電源,監(jiān)視,,激光器驅(qū)動(dòng)輸入,,光輸出,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,274,摻鉺(Er)光纖設(shè)計(jì)高增益摻鉺光纖(EDF)是實(shí)現(xiàn)光纖放大器的技術(shù)關(guān)鍵。EDF的增益取決于Er3+的濃度、光纖長(zhǎng)度和直徑以及泵浦光功率等多種因素。泵浦光源對(duì)泵浦光源的基本要求是大功率和長(zhǎng)壽命。波長(zhǎng)為980nm的泵浦光轉(zhuǎn)換效率更高，達(dá)10dB/mW，而且噪聲較低，是未來(lái)發(fā)展的方向。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,275,波分復(fù)用器對(duì)波分復(fù)用器的基本要求是：插入損耗小。光隔離器起防止光反射，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作和減小噪聲的作用。對(duì)光隔離器的基本要求是：插入損耗小，反射損耗大。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,276,2.摻鉺光纖放大器的優(yōu)點(diǎn)工作波長(zhǎng)正好落在光纖通信最佳波段(1500～1600nm)；主體是一段光纖(EDF)，與傳輸光纖的耦合損耗很小，可達(dá)0.1dB。噪聲指數(shù)小，一般為4～7dB；用于多信道傳輸時(shí)，隔離度大，無(wú)串?dāng)_，適用于波分復(fù)用系統(tǒng)。增益高，約為30～40dB;飽和輸出光功率大，約為10～15dBm；增益特性與光偏振狀態(tài)無(wú)關(guān)。頻帶寬，在1550nm窗口，頻帶寬度為20～40nm，可進(jìn)行多信道傳輸，有利于增加傳輸容量。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,277,3.摻鉺光纖放大器的應(yīng)用摻鉺光纖放大器EDFA的應(yīng)用，歸納起來(lái)主要分為三種形式：中繼放大器（LA：LineAmplifier）在光纖線路上每隔一定的距離設(shè)置一個(gè)光纖放大器，以延長(zhǎng)干線網(wǎng)的傳輸距離）,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,278,前置放大器（PA：Preamplifier)置于光接收機(jī)的前面，放大非常微弱的光信號(hào)，以改善接收靈敏度。作為前置放大器，對(duì)噪聲要求非?？量?。后置放大器（BA：BoosterAmplifier)置于光發(fā)射機(jī)的后面，以提高發(fā)射機(jī)功率。對(duì)后置放大器噪聲要求不高，而飽和輸出光功率是主要參數(shù)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,279,光纖放大器的應(yīng)用形式前置放大器和后置放大器,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,280,4.5.2相干光通信,1.相干光通信的基本原理所謂相干光，就是兩個(gè)激光器產(chǎn)生的光場(chǎng)具有空間疊加、相互干涉性質(zhì)的激光。實(shí)現(xiàn)相干光通信，關(guān)鍵是要有頻率穩(wěn)定、相位和偏振方向可以控制的窄線譜激光器。即相干光光源是譜線寬度很窄的激光。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,281,目前，大多數(shù)光纖通信系統(tǒng)都采用非相干光的強(qiáng)度調(diào)制——直接檢測(cè)（IM-DD）方式。也就是把光作為載波，發(fā)送時(shí)讓信號(hào)對(duì)光載波進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，接收時(shí)對(duì)光載波直接進(jìn)行包絡(luò)檢測(cè)，恢復(fù)發(fā)送端的信號(hào)，完成通信。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,282,相干光通信，像傳統(tǒng)的無(wú)線電和微波通信一樣，在發(fā)射端對(duì)光載波進(jìn)行幅度、頻率或相位調(diào)制，即光信號(hào)是以調(diào)幅、調(diào)頻或調(diào)相的方式被調(diào)制(設(shè)調(diào)制頻率為fs)到光載波上；當(dāng)該信號(hào)傳輸?shù)浇邮斩藭r(shí)，首先與頻率為fL本振光信號(hào)進(jìn)行相干混合，然后由光電檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，這樣獲得了中頻頻率為fIF=fs-fL的輸出電信號(hào)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,283,相干檢測(cè)原理,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,284,與強(qiáng)度調(diào)制—直接檢測(cè)IM-DD方式相比，相干光通信主要差別是光接收機(jī)中增加了外差接收需要的本機(jī)振蕩光源（簡(jiǎn)稱(chēng)本振光源）和光混頻器。本振光源與光信號(hào)在混頻器混合，經(jīng)光檢波后產(chǎn)生電中頻信號(hào)，再經(jīng)電解調(diào)就可得到發(fā)送的原數(shù)字信息。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,285,相干光通信系統(tǒng)原理,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,286,接收端采用的相干檢測(cè)技術(shù)分為：零差檢測(cè)(fL=fS)或外差檢測(cè)(fL≠fS)。采用相干檢測(cè)，可以更充分利用光纖帶寬。在光頻分復(fù)用(OFDM)中，信道頻率間隔可以達(dá)到10GHz以下，因而大幅度增加了傳輸容量。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,287,2.優(yōu)點(diǎn)接收靈敏度高。頻率選擇性好。可以延長(zhǎng)系統(tǒng)距離?？梢源蠓忍岣咄ㄐ湃萘俊?制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,288,5.5.3多信道光纖通信系統(tǒng),多信道光纖通信系統(tǒng)是利用復(fù)用技術(shù)，在同一根光纖上傳輸多條信道，提供了充分利用極大光纖容量的通信方式。多信道復(fù)用技術(shù)有：光波分復(fù)用(WDM)光頻分復(fù)用(OFDM)光時(shí)分復(fù)用(OTDM)副載波復(fù)用(SCM),制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,289,1.光波分復(fù)用(WDM)光波分復(fù)用是將兩種或多種不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器(合波器)匯合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中傳輸；在接收端經(jīng)分波器將各種波長(zhǎng)的光載波分離后由光接收機(jī)作相應(yīng)的處理而恢復(fù)原信號(hào)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,290,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,291,合波器和分波器,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,292,WDM系統(tǒng)有單纖雙向波分復(fù)用系統(tǒng)和雙纖單向波分復(fù)用系統(tǒng)單纖雙向波分復(fù)用系統(tǒng)，它只用一根光纖，多個(gè)波長(zhǎng)的信號(hào)可以在兩個(gè)方向上同時(shí)傳播，兩個(gè)方向的光信號(hào)應(yīng)安排在不同波長(zhǎng)上。雙纖單向波分復(fù)用系統(tǒng)，是用一對(duì)光纖，在每一根光纖中光單向傳輸。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,293,雙纖單向WDM傳輸,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,294,單纖雙向WDM傳輸,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,295,WDM技術(shù)的主要特點(diǎn)充分利用光纖的巨大帶寬資源同時(shí)傳輸多種不同類(lèi)型的信號(hào)實(shí)現(xiàn)單根光纖雙向傳輸多種應(yīng)用形式節(jié)約線路投資,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,296,實(shí)際WDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),中繼放大器,,后置放大器,,前置放大器,,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,297,波分復(fù)用技術(shù)一般又有波分復(fù)用(WDM)，密集波分復(fù)用(DWDM)和光頻分復(fù)用(OFDM)之分。一般的看法是光載波復(fù)用數(shù)小于8波，信道間隔大于3.2nm的系統(tǒng)為WDM。而光載波復(fù)用數(shù)大于8波，信道間隔小于3.2nm的系統(tǒng)稱(chēng)為DWDM。波分復(fù)用的密集程度與其他電通信的頻分復(fù)用密集程度相當(dāng)時(shí)，就稱(chēng)為OFDM。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,298,WDM系統(tǒng)的構(gòu)成及頻譜示意圖,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,299,雙纖單向傳輸?shù)腄WDM系統(tǒng),制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,300,單纖雙向傳輸?shù)腄WDM系統(tǒng),制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,301,2.光頻分復(fù)用(OFDM)也是利用不同的光載波傳輸信息。當(dāng)光波分復(fù)用的光載波間隔密集到更適于用頻率來(lái)衡量時(shí)稱(chēng)為光頻分復(fù)用(OFDM)。在發(fā)送端，將各支路信息以適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方法調(diào)制在各個(gè)光載頻上，經(jīng)合波器將FDM信號(hào)耦合到一根光纖中傳輸；在接收端，依靠調(diào)諧器件或光功率耦合器或光濾波器將各種光載波信號(hào)分開(kāi)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,302,3.光時(shí)分復(fù)用(OTDM)光時(shí)分復(fù)用(OTDM)是用多個(gè)電信道信號(hào)分別調(diào)制頻率相同但在時(shí)間上相互錯(cuò)開(kāi)的光脈沖載波，然后進(jìn)行光復(fù)用；接收端用OTDM解復(fù)用器在定時(shí)的控制下分出不同信道的光信號(hào)，然后分別解調(diào)，恢復(fù)出原各信道電信號(hào)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,303,OTDM方式的工作原理與電時(shí)分復(fù)用方式相似，即將光信號(hào)按照一定的幀結(jié)構(gòu)傳輸，將一幀光信號(hào)時(shí)間T劃分為n個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙為T(mén)/n，第1，2，…，n路的時(shí)隙依次排列，每個(gè)時(shí)隙只傳輸固定的信道。每個(gè)信道的時(shí)間位置可以通過(guò)延時(shí)器來(lái)調(diào)整。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,304,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,305,4.副載波復(fù)用(SCM)副載波復(fù)用是將所要傳輸?shù)男盘?hào)先用于調(diào)制一個(gè)射頻載波，再將射頻信號(hào)調(diào)制發(fā)射光源。（兩次調(diào)制）在接收端經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后恢復(fù)帶有信號(hào)的射頻波，再通過(guò)射頻波檢測(cè)還原成原信號(hào)。（兩次解調(diào)）,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,306,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,307,5.5.4光交換技術(shù),目前的通信網(wǎng)絡(luò)中，高速光纖通信系統(tǒng)僅僅充當(dāng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸手段，網(wǎng)絡(luò)中重要的交換功能還是采用電子交換技術(shù)。傳統(tǒng)的電子交換機(jī)的端口速率限制了光纖通信網(wǎng)絡(luò)速率的提高。要徹底解決高速光纖通信網(wǎng)存在的問(wèn)題，只有實(shí)現(xiàn)全光通信，而光交換是全光通信的關(guān)鍵技術(shù)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,308,1、空分光交換空分光交換的的功能是使光信號(hào)的傳輸通路在空間上發(fā)生改變。（１）空分交換的核心器件：光開(kāi)關(guān)。有電光型，聲光型，磁光型等多種類(lèi)型。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,309,（２）最基本的空分光交換模塊是22光交換模塊，有兩個(gè)輸入端，兩個(gè)輸出端，通過(guò)電壓控制改變輸出，可以實(shí)現(xiàn)平行連接和交叉連接。由16個(gè)12光開(kāi)關(guān)器件或4個(gè)22光交換單元組成的44交換單元。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,310,2、時(shí)分光交換時(shí)分光交換是以時(shí)分復(fù)用為基礎(chǔ)，用時(shí)隙互換原理實(shí)現(xiàn)交換功能的。（１）時(shí)分復(fù)用：把時(shí)間劃分成幀，每幀化成N個(gè)時(shí)隙，并分配給N路信號(hào)，再把N路信號(hào)復(fù)接到一條光纖上。在接收端用分接器恢復(fù)各路原始信號(hào)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,311,（２）時(shí)隙互換：把時(shí)分復(fù)用幀中各個(gè)時(shí)隙的信號(hào)互換位置。首先使復(fù)用信號(hào)經(jīng)過(guò)分接器，在同一時(shí)間內(nèi)，分接器每條出線上依次傳輸每一個(gè)時(shí)隙的信號(hào)；然后使這些信號(hào)分別經(jīng)過(guò)不同的光延遲器件，獲得不同的延遲時(shí)間；最后用復(fù)接器把這些信號(hào)重新組合起來(lái)。時(shí)分交換的空分等效,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,312,3、波分光交換波分光交換是以波分復(fù)用為基礎(chǔ)，采用波長(zhǎng)選擇或波長(zhǎng)變換的方法實(shí)現(xiàn)交換功能的。（１）波分復(fù)用：把N個(gè)波長(zhǎng)互不相同的信道復(fù)用在一起，就可以得到一個(gè)N路的波分復(fù)用信號(hào)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,313,（2）波長(zhǎng)互換：從波分復(fù)用信號(hào)中檢出所需波長(zhǎng)的信號(hào)，并把它調(diào)制到另一波長(zhǎng)上去。檢出信號(hào)的任務(wù)可以由具有波長(zhǎng)選擇功能的F-P濾波器或相干檢測(cè)器來(lái)完成。信號(hào)都是從某種多路復(fù)用信號(hào)開(kāi)始，先進(jìn)行分路，再進(jìn)行交換處理，最后進(jìn)行合路，輸出的還是一個(gè)多路復(fù)用信號(hào)。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,314,另一種交換結(jié)構(gòu)與上面介紹的相反，它是從各個(gè)單路的原始信號(hào)開(kāi)始，先用某種方法，如時(shí)分復(fù)用或波分復(fù)用，把它們復(fù)合在一起，構(gòu)成一個(gè)多路信號(hào)，然后再由各個(gè)輸出線上的處理部件從這個(gè)多路復(fù)用信號(hào)中選出各個(gè)單路信號(hào)來(lái)，從而完成處理。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,315,5.5.5光孤子通信系統(tǒng),光孤子(Soliton)是一種超短光脈沖，它在光纖中長(zhǎng)距離傳輸時(shí)能保持它的形狀（幅度和寬度）不變。利用光孤子作為載體的通信方式稱(chēng)為光孤子通信。光纖孤子通信是新一代高速長(zhǎng)距離(如海底通信)光纖通信系統(tǒng)的理想選擇。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,316,光孤子的形成是光纖的群速度色散（使脈沖展寬）和非線性效應(yīng)中的自相位調(diào)制（使波形中的較高頻率分量不斷積累、使波形變陡）兩種影響達(dá)到相互平衡的結(jié)果。（在高功率條件下，折射率n隨光強(qiáng)而變化，這種特性稱(chēng)為非線性效應(yīng)）光孤子現(xiàn)象就是利用隨光強(qiáng)而變化的自相位調(diào)制特性來(lái)補(bǔ)償光纖中的群速度色散，使光脈沖波形在傳輸過(guò)程中始終維持不變。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,317,基本孤子的傳輸波形,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,318,光孤子源產(chǎn)生一系列脈沖寬度很窄的光脈沖，即光孤子流，作為信息的載體進(jìn)入光調(diào)制器，使信息對(duì)光孤子流進(jìn)行調(diào)制。被調(diào)制的光孤子流經(jīng)摻鉺光纖放大器和光隔離器后，進(jìn)入光纖進(jìn)行傳輸。為克服光纖損耗引起的光孤子減弱，在光纖線路上周期地插入光纖放大器EDFA，向光孤子注入能量，以補(bǔ)償因光纖傳輸而引起的能量消耗，確保光孤子穩(wěn)定傳輸。在接收端，通過(guò)光檢測(cè)器和解調(diào)裝置，恢復(fù)光孤子所承載的信息。,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,319,制作：計(jì)算機(jī)學(xué)院邵黎,320,20世紀(jì)90年代前，孤子技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室完成的。1995年后開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和實(shí)用化研究?，F(xiàn)已經(jīng)日趨成熟并已引起工業(yè)界和電信運(yùn)營(yíng)商的高度重視，它將是下一代光纖通信的主流方式。光孤子通信的傳輸距離可達(dá)上萬(wàn)公里，甚至幾萬(wàn)公里，目前還處于試驗(yàn)階段。,媽媽新開(kāi)了個(gè)淘寶店，歡迎前來(lái)捧場(chǎng)媽媽的淘寶點(diǎn)開(kāi)了快半年了，主要賣(mài)的是毛絨玩具、坐墊、抱枕之類(lèi)的，但生意一直不是很好，感覺(jué)媽媽還是很用心的，花了不少功夫，但是就是沒(méi)有人氣，所以我也來(lái)出自己的一份力，幫忙宣傳一下。并且媽媽總是去五亭龍?zhí)糇詈玫耐婢哒怼l(fā)貨，質(zhì)量絕對(duì)有保證。另外我家就在揚(yáng)州五亭龍玩具城旁邊，貨源豐富，質(zhì)量可靠，價(jià)格便宜。歡迎大家來(lái)逛逛【揚(yáng)州五亭龍玩具總動(dòng)員】,個(gè)人小廣告：,