光技術(shù)和光纖通信1章ppt課件.ppt

光技術(shù)與光纖通信 第一章概述 光纖通信 1 課程計劃 一 目的通信事業(yè)發(fā)展快 人才缺乏 新技術(shù)有許多待開發(fā)的領(lǐng)域目前信息中的82 是通過光纖傳輸二 特點盡可能新 專 實用重在器件 系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò) 跟蹤新技術(shù) 2 三 教材及主要參考書教材 劉增基 周洋溢 胡遼林 周綺麗 光纖通信 M 第一版 西安 西安電子科技大學出版社 2001 8參考書 1 顧婉儀 李國瑞 光纖通信系統(tǒng) 北京 北京郵電大學出版社 1999 11 2 楊祥林 光纖通信系統(tǒng) 北京 國防工業(yè)出版社 2000 1 3 胡先志 鄒林森 劉有信 光纜及工程應(yīng)用 北京 人民郵電出版社 1998 11 4 紀越峰 顧婉儀 李國瑞 光纜通信系統(tǒng) 北京 人民郵電出版社 1994 5 解金山 陳寶珍 光纖數(shù)字通信系統(tǒng) 修訂版 北京 電子工業(yè)出版社 2002 10 6 韋樂平 光同步數(shù)字傳輸網(wǎng) 北京 人民郵電出版社 1993 3 7 原榮 光纖通信網(wǎng)絡(luò) 北京 電子工業(yè)出版社 2000 8 張勁松 陶智勇 韻湘 光波分復用技術(shù) 北京 北京郵電大學出版社 2002 6 9 紀越峰等 現(xiàn)代通信技術(shù) 北京 北京郵電大學出版社 2002 3 10 吳承志 徐敏毅 光接入網(wǎng)工程 北京 人民郵電出版社 1998 5 11 湖北武漢眾友公司 云南大學信息學院 光技術(shù)與光纖通信實驗指導書 2005 9 12 美 RajivRemaswami KumarN Sivarajan著 樂孜純譯 光網(wǎng)絡(luò) 上卷 光纖通信技術(shù)與系統(tǒng) 光網(wǎng)絡(luò) 下卷 組網(wǎng)技術(shù)分析 北京 機械工業(yè)出版社 2004 9 13 美 UylessBlack著 黃照祥 雷蕾 梁莊譯 李玲審 光網(wǎng)絡(luò) 第三代傳送系統(tǒng) 北京 機械工業(yè)出版社 2003 4 14 張寶富 全光網(wǎng)絡(luò) 北京 人民郵電出版社 2002 1 4 四 實驗1 光纖實驗箱 可完成25個各種實驗2 一個簡易的小型音頻光纖通信系統(tǒng)五 學時及考試安排每周3學時 講授18周 共計54學時 扣除五一節(jié)放假3學時 考試2學時 實際講授時間48學時 其中還需安排實驗12學時 期中考試時間 第九周4月24日期末考試時間 7月10日六 學完后水平了解基本原理和一些實際的東西 5 光技術(shù)與光纖通信 第一章概述第二章光纖與光纜第三章通信用光器件第四章光纖通信系統(tǒng)第五章光纖通信中的高新技術(shù) 6 第一章概述 1 1光纖通信的發(fā)展與現(xiàn)狀 1 2光纖通信的特點 1 3光纖通信系統(tǒng)的組成及分類 1 4國家 十五 863計劃光纖通信技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略與實施策略 7 1 1光纖通信的發(fā)展與現(xiàn)狀 一 光通信的發(fā)展史二 先進國家光纖通信的發(fā)展三 我國光纖通信事業(yè)的發(fā)展四 云南省光纖通信事業(yè)發(fā)展五 光纖通信的發(fā)展趨勢 8 一 光通信的發(fā)展史 光通信 利用光進行信息傳輸?shù)囊环N通信方式 光通信的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個發(fā)展階段可視通信激光大氣通信光纖通信 9 1 可視通信 古代的烽火臺 煙火傳遞單個信息18世紀末信號燈 船艦使用的燈塔 旗語等近代戰(zhàn)爭中的信號彈 抗戰(zhàn)時期的消息樹等1792年用中繼器使機械代碼信息傳送100km 有效速率小于1b s之后很長一段時間電取代了光 10 電通信 19世紀30年代 電報 莫爾斯代碼 傳輸速率3 10b s 中繼可達1000km1866年 第一條越洋電報電纜系統(tǒng)投入運營1876年 發(fā)明了電話 電信號通過連續(xù)變化電流的模擬形式傳輸1940年 第一代同軸電纜系統(tǒng)投入使用 3MHz系統(tǒng) 可傳300路音頻信號或1路視頻信號 但當頻率超過100MHz時 電纜損耗迅速增加1948年 4GHz的微波系統(tǒng)投入運營 利用1 10GHz的電磁載波及相關(guān)調(diào)制技術(shù)傳遞信號 可工作于100Mb s1975年最先進同軸系統(tǒng)投入運營 速率可達274Mb s 中繼約1km到70年代 電通信獲得的最大BL不超過100 Mb s km 11 2 激光大氣通信 60年代初 人們利用二氧化碳激光器進行激光大氣通信實驗由于其傳輸介質(zhì)是地球周圍的大氣層 而大氣層又存在著對光的嚴重吸收 散射作用和天氣變化影響等缺點 使得激光大氣通信在通信距離 穩(wěn)定性 可靠性方面受到嚴重影響60年代中期一度振興的激光大氣通信研究處于停滯狀態(tài) 12 3 光纖通信 光纖 Fibre 光導纖維的簡稱光纖通信 以光波為載波 以光導纖維為傳輸媒質(zhì)的一種通信方式 容量 頻率f 光波光波是人們最熟悉的電磁波 其波長在微米級 頻率為1014Hz 紫外光 可見光 紅外光屬于光波的范疇 13 電磁波波段劃分和常用傳輸媒質(zhì) 1 14 電磁波波段劃分和常用傳輸媒質(zhì) 2 15 紅外光 波長 0 75 m紫外光 波長 0 4 m可見光 0 4 m 0 75 m 其波長范圍能被人眼感覺到目前光纖通信使用的波長范圍是在近紅外區(qū)內(nèi) 即波長 為 0 8 1 8 m頻率f為 3 75 1 67 1014Hz可分為短波長段 0 85 m 長波長段 1 31 m和1 55 m這是目前所采用的三個通信窗口 16 光纖通信的問世 有兩大難題 1 光源2 傳光媒質(zhì)第一個難題 光源很多 需相干光源 且工作穩(wěn)定到1960年美國人Maiman發(fā)明了第一臺紅寶石激光器 但工作時間不長 17 激光特點 1 能量高度集中2 頻率單一3 方向性好4 相干性好 頻率 相位 偏振方向 傳播方向一致 18 第二個難題 傳輸媒質(zhì) 1 1950年 光在光纖中傳輸問題開始了理論研究1951年 發(fā)明了醫(yī)用光導纖維 但損耗太大60年代 提出許多方法 用氣體透鏡系列進行光限制傳輸1966年 英籍華人高琨 K C Kao 博士提出 電沿著導線傳輸 光也能沿著線傳 可利用SiO2石英玻璃制成低損耗光纖的設(shè)想 他揭示了低損耗光纖的可能性 使光通信的研究工作又獲得了生機 此時期光纖雜質(zhì)太高 其損耗超過了1000dB km 19 第二個難題 傳輸媒質(zhì) 3 1970年 美國康寧公司研究出損耗為20dB km的光纖 在1 m附近波長使光纖進行遠距離傳輸成為可能同時 在1970年美國AT T公司發(fā)明了半導體激光器 GaAlAs 體積小 可在室溫下連續(xù)工作 正好適應(yīng)了這一要求1970年被稱為光纖通信的元年 高琨被稱為光纖之父 20 光纖通信發(fā)展可粗略分三個階段 1966 1976年 從基礎(chǔ)研究到商業(yè)應(yīng)用的開發(fā)時期1976 1986年 以提高傳輸速率和增加傳輸距離為研究目標和大力推廣應(yīng)用的大發(fā)展時期1986 1996以超大容量超長距離為目標 全面深入開展新技術(shù)研究的時期 21 三個階段的系統(tǒng)比較 22 二 先進國家光纖通信的發(fā)展 世界上已形成北美 西歐和遠東三個光纖通信發(fā)達地區(qū) 代表國家為 美國 英國和日本美國78年建成第一條市話光纖 82年建成第一條長途 到1993年止 已建成通信系統(tǒng)200多個 光纖總長達27萬km以上美國有五大光纖工程 東部走廊 東部和西部干線 大西洋和太平洋洲際海底干線 23 先進國家光纖通信的發(fā)展 1 全長達3400km橫貫日本南北的大干線法國比亞里茨的 光纖城 等世界主要電信產(chǎn)品供應(yīng)商 如 Lucent Nortol Alcatel NEC Siemens Macosi Fujitsu等都把光纖通信放在相當重要位置 投入大量人力 資金進行研究開發(fā) 并分別取得重大進展 創(chuàng)造了一個個新的世界記錄 許多原以家電產(chǎn)品為主聞名的廠商如 Toshiba Sony或計算機廠商Cisco Canon 3M也紛紛加入光纖通信的行列 成果斐然 24 先進國家光纖通信的發(fā)展 2 世界先進國家提出FTTx戰(zhàn)略 即 光纖到路邊 FTTC 大樓 FTTB 辦公室 FTTO 小區(qū) FTTZ 用戶 FTTH 等世界上最大的三個長途電信公司 美國的AT T MCI SPRINT公司 光纖化程度已分別高達100 88 和100 25 26 三 我國光纖通信事業(yè)的發(fā)展 我國的光通信起步較早 70年代初就開始了大氣傳輸光通信的研究 隨之又進行光纖和光電器件的研究 自1977年初 研制出第一根石英光纖起 跨過一道道難關(guān) 取得一個又一個零的突破 如今回顧起來 所經(jīng)歷的 里程碑 依然歷歷在目 1977年 武漢郵電科學研究院研制出中國第一根階躍折射率分布多模光纖 其在0 85 m的衰減系數(shù)為300dB km 長度為17m 研制出Si APD 1978年 階躍光纖的衰減降至5dB km 研制出短波長多模梯度光纖 即G 651光纖 研制出GaAs LD 1979年 研制出多模長波長光纖 衰減為1dB km 建成5 7km 8Mbit s光通信系統(tǒng)試驗段 27 我國光纖通信事業(yè)的發(fā)展 1 1980年 1300nm窗口衰減降至0 48dB km 1550nm窗口衰減為0 29dB km 研制出短波長用的GaAlAs LD 1981年 研制出長波長用的InGaAsP LD和PIN探測器 多模光纖活動連接器進入實用 研制出34Mbit s光傳輸設(shè)備 1982年 研制成功長波長用的激光器組件和探測器組件 PIN FET 研制出光合波分波器 光耦合器 光衰減器 濾光器等無源器件 研制出140Mbit s光傳輸設(shè)備 1984年 武漢 天津34Mbit s市話中繼光傳輸系統(tǒng)工程建成 多模 28 我國光纖通信事業(yè)的發(fā)展 2 1985年 研制出1300nm單模光纖 衰減達0 40dB km 1986年 研制出動態(tài)單縱模激光器 1987年底 建成了第一個國產(chǎn)的長途光通信系統(tǒng) 由武漢至荊州 全長約250km 傳輸34Mb s信號1988年 全長245km的武漢 荊州 沙市34Mbit s多模光纜通信系統(tǒng)工程通過郵電部鑒定驗收 揚州 高郵34Mbit s單模光纜通信系統(tǒng)工程通過郵電部鑒定驗收 1989年 漢陽 漢南140Mbit s單模光傳輸系統(tǒng)工程通過郵電部鑒定驗收 29 我國光纖通信事業(yè)的發(fā)展 3 1990年 研制出G 652標準單模光纖 最小衰減達0 35dB km 到1992年降至0 26dB km 成功地研制出1550nm分布反饋激光器 DFB LD 1991年 研制出G 653色散位移光纖 最小衰減達0 22dB km 研制出565Mbit s光傳輸設(shè)備 合肥 蕪湖140Mbit s單模光傳輸系統(tǒng)工程通過國家鑒定驗收 這是第一條全國產(chǎn)化的長途直埋單模光纖光纜線路 全長150km左右 光纜首次從水下跨越長江 1992年 研制出摻鉺光纖EDF 研制出可調(diào)諧DFB LD和泵浦源LD FC PC陶瓷單模光纖活動連接器通過郵電部鑒定 30 我國光纖通信事業(yè)的發(fā)展 4 1993年 在摻鉺光纖放大器的研究上取得突破性進展 小信號增益達25dB 上海 無錫565Mbit s單模光傳輸系統(tǒng)工程通過郵電部鑒定驗收 該工程的建成 在國內(nèi)外產(chǎn)生了重大影響 1995年 研制出STM 1 STM 4SDH設(shè)備 1996年 研制出STM 16SDH設(shè)備 1997年 研制出G 655非零色散位移光纖 研制出應(yīng)變多量子阱DFB激光器 STM 1 STM 4收 發(fā)模塊和STM 16接收模塊 1997年 成都 攀枝花622Mbit sSDH光傳輸工程通過郵電部鑒定驗收 咸寧622Mbit sSDH雙自愈環(huán)互連系統(tǒng)工程通過建設(shè)部門初驗 31 我國光纖通信事業(yè)的發(fā)展 5 1997年 武漢郵電科學研究院將自行研制出的622Mbit s和2 5Gbit s光纖通信系統(tǒng)分別安裝到湖北的咸寧至通城 海南的?？谥寥齺嗊M行現(xiàn)場試驗 1998年 海口 三亞2 5Gbit s光傳輸系統(tǒng)工程通過郵電部鑒定驗收 該工程全長322km 僅在萬寧設(shè)一個中繼站 ?？?萬寧的中繼距離為172km 僅在發(fā)送機中使用一個EDFA就實現(xiàn)了這一超長中繼 研制出OADM OXC樣機 1999年 8 2 5Gbit sDWDM系統(tǒng)通過國家驗收 研制出STM 64SDH設(shè)備 IPoverSDH的建議被ITU T確認 32 我國光纖通信事業(yè)的發(fā)展 6 八五期間 只要用于干線線路 均用光纖 建起了除拉薩 臺灣外22條大干線 光纜總長度達10萬公里 基本建成了除拉薩外覆蓋省會城市和沿海開發(fā)城市的光纜干線網(wǎng)九五期間 到2000年建設(shè)以光纜為主體的長途干線網(wǎng) 新建省際省內(nèi)光纜干線10萬公里 到1998年 基礎(chǔ)網(wǎng)建設(shè)取得重大成果 八縱八橫 干線光纜傳輸網(wǎng)全部建成 九五 干線光纜計劃提前2年完成 33 我國光纖通信事業(yè)的發(fā)展 7 僅1998年 全年新建成13條長途光纜干線 完成了14條長途光纜干線的擴容工程 全國電信光纜總長達100萬公里 現(xiàn)在 一個覆蓋全國以光纜為主 衛(wèi)星和數(shù)字微波為輔 集數(shù)字化傳輸 程控化交換為一體的通信網(wǎng)絡(luò)已基本建成 34 我國光纖通信事業(yè)的發(fā)展 8 中國光通信技術(shù)的發(fā)展 經(jīng)歷了許多曲折和困難 有研發(fā)初期的技術(shù)封鎖 基礎(chǔ)和配套工業(yè)設(shè)施跟不上 資金投入的不足 人才資源缺乏等 但我國光通信界的同行們?yōu)榘l(fā)展自己的民族光通信事業(yè) 克服了重重困難 掌握了光纖 器件 系統(tǒng)等各方面的關(guān)鍵技術(shù) 逐漸走進了國際光通信的先進行列 特別是在主要技術(shù)上 都有自己的特色和創(chuàng)新 如1B1H的光線路碼型 自己特色的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng) 能構(gòu)成自愈環(huán)的PDH設(shè)備 自行設(shè)計的全套SDH專用芯片 在線升級的SDH設(shè)備 通過LAPS實現(xiàn)的IPoverSDH等 形成了自己的知識產(chǎn)權(quán) 為進一步發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ) 35 36 我國國際光纜的建設(shè) 自1988年第一條跨越大西洋的海底光纜建成以來 世界范圍內(nèi)建成的國際光纜系統(tǒng)已達幾十個 國際光纜網(wǎng)絡(luò) 特別是國際海纜 已成為國際間通信的主要媒介 中國電信自1989年開始參與國際光纜建設(shè) 先后建成了中日光纜 中韓光纜等國際光纜 并在全球十幾條海底光纜中參與投資建設(shè) 購買容量 37 我國國際光纜的建設(shè) 1 1 中日光纜 C JFOSC 2 中韓光纜 CKC 3 環(huán)球海底光纜 FLAG 4 亞歐陸地光纜 TAE 5 中國 東南亞陸地光纜 CSC 6 亞歐海底光纜系統(tǒng) SEA ME WE3 7 中美海底光纜系統(tǒng) China USCableNetwork 38 39 我國國際光纜的建設(shè) 2 中國電信還在APC APCN TPC 5 NPC TAT12 13等十幾條國際海纜中投資購買了容量 今后還將根據(jù)業(yè)務(wù)需求進一步增加投資購買容量 連接與我國沒有直達光纜的國家和地區(qū) 中國電信通達世界的國際光纜網(wǎng)絡(luò)將為其在21世紀的發(fā)展與競爭創(chuàng)造一個廣闊的舞臺 40 臺灣地震影響海底光纖 2006年12月26日晚20點25分 臺灣發(fā)生7 2級地震 使眾多路由經(jīng)過臺灣的海光纜系統(tǒng)陸續(xù)發(fā)生中斷 其中有亞太一號 亞太二號 中美 亞歐三號 Flag C2C等 中斷點在臺灣以南 公里的海域 造成我國大陸至臺灣地區(qū) 美國 歐洲等方向的通信線路大量中斷 有關(guān)地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)訪問質(zhì)量及話音 專線業(yè)務(wù)等受到一定影響 與中國電信相關(guān)的海纜中斷情況如下 中美海纜于12月26日20 25距離臺灣枋山登陸站9 7公里左右發(fā)生中斷 亞歐三號海纜于12月26日20 25距離臺灣枋山登陸站9 7公里左右發(fā)生中斷 41 臺灣地震影響海底光纖 亞太二號海纜S7于12月27日00 06距離臺灣淡水登陸站904公里左右發(fā)生中斷 亞太二號海纜S3于12月27日02 00距離崇明登陸站2100公里左右 靠近臺灣處 發(fā)生中斷 Flag光纜亞太系統(tǒng)于12月26日20 43在韓國到香港段中斷 Flag光纜亞歐段于12月27日04 56在香港到上海段中斷 以上情況使中國電信到北美 臺灣等方向的互聯(lián)網(wǎng)電路大量中斷 到歐洲 亞太等方向的專線 話音電路部分中斷 42 中美海底光纜示意圖 臺灣地震 43 中美光纜系統(tǒng)路由結(jié)構(gòu)示意圖 44 海底光纜的具體修復過程如下 1 機器人潛下水后 通過掃描檢測 找到破損海底光纜的精確位置 2 機器人將淺埋在泥中的海底光纜挖出 用電纜剪刀將其切斷 船上放下繩子 由機器人系在光纜一頭 然后將其拉出海面 同時 機器人在切斷處安置無線發(fā)射應(yīng)答器 3 用相同辦法將另一段光纜也拉出海面 和檢修電話線路一樣 船上的儀器分別接上光纜兩端 通過兩個方向的海底光纜登陸站 檢測出光纜受阻斷的部位究竟在哪一端 之后 收回較長一部分有阻斷部位的海底光纜 剪下 另一段裝上浮標 暫時任其漂在海上 45 海底光纜的具體修復過程如下 4 接下來靠人工將備用海底光纜接上中美海底光纜的兩個斷點 連接光纜接頭 可是個 技術(shù)含量 極高的活 非一般人能夠勝任 必須是經(jīng)過專門的嚴格訓練 并拿到國際有關(guān)組織的執(zhí)照后的人員 才能上崗操作 像這樣的 接頭工 上海電信方面目前只有三四名 5 備用海底光纜接上后 經(jīng)反復測試 通訊正常后 就拋入海水 這時 水下機器人又要 上陣 了 對修復的海底光纜進行 沖埋 即用高壓水槍將海底的淤泥沖出一條溝 將修復的海底光纜 安放 進去 46 四 云南省光纖通信事業(yè)發(fā)展 我省最早的光纖線路是1987年建成的市話 昆明 安寧 ?？?全長70多公里 最早的長途是1991年建成的昆明 玉溪 到93年時建成光纜總長約1萬公里 除怒江 迪慶外均被覆蓋 到1999年光纜通信線路3 2萬公里 我省省內(nèi)線路多為架空敷設(shè) 出省線路多為直埋 平均中繼約55km 設(shè)備有國產(chǎn) 也有進口 如重慶514廠光纖 美國AT T 日本富士通 法國賽特 意大利伊達泰爾等 47 云南省干線光纜網(wǎng)絡(luò)物理拓撲結(jié)構(gòu)示意圖 云南省二級干線光纜傳輸網(wǎng)32 10GDWDM系統(tǒng)采用環(huán)型組網(wǎng)結(jié)構(gòu) 全網(wǎng)由2個環(huán)組成 環(huán)一 昆明 祿豐 楚雄 南華 祥云 下關(guān) 永平 保山 昌寧 云縣 臨滄 永平2 景谷 普餌 思茅 通關(guān) 元江 化念 玉溪 昆明環(huán)二 昆明 尋甸 曲靖 陸良 師宗 設(shè)里 邱北 文山 蒙自 個舊 建水 玉溪 昆明 48 省二干拓撲圖 49 云南會議電視覆蓋所有縣市 云南省采用深圳市華為技術(shù)有限公司的ViewPoint會議電視系統(tǒng)組建的德洪 保山 怒江 迪慶 昭通 曲靖 紅河 文山 思茅 臨滄10個地州本地網(wǎng)會議電視系統(tǒng)于1998年12月26日通過初驗 至此 云南省會議電視已覆蓋全省所有縣市 50 五 光纖通信的發(fā)展趨勢 1 系統(tǒng)的高速化 網(wǎng)絡(luò)化2 光纖的長波長化3 光纜纖芯的高密化4 器件的集成化 51 1 2光纖通信的特點 一 傳輸頻帶寬 通信容量大 二 傳輸損耗低 無中繼距離長 且誤碼小 三 抗電磁干擾能力強 抗化學腐蝕四 光纖通信串話小 保密性強 使用安全 五 重量輕 體積小 便于運輸與敷設(shè) 六 節(jié)約有色金屬和能源 原材料資源豐富 52 光纖通信與其它通信的比較 53 系統(tǒng) 話路公里相對造價 54 光纜和電纜的重量和截面積比較 55 光纖通信的缺點 1 光纖彎曲半徑不宜過小2 光纖的切斷和連接操作技術(shù)要求十分嫻熟3 分路 耦合操作繁瑣但這些缺點 都已不同程度上得以克服 它們不影響光纖通信的實用 56 光纖與其它幾種電通信傳輸介質(zhì)的特性比較 57 光纖通信的應(yīng)用 1 1 通信網(wǎng) 包括全球通信網(wǎng) 如橫跨大西洋和太平洋的海底光纜和跨越歐亞大陸的洲際光纜干線 各國的公共電信網(wǎng) 如我國的國家一級干線 各省二級干線和縣以下的支線 各種專用通信網(wǎng) 如電力 鐵道 國防等部門的通信 指揮 調(diào)度 監(jiān)控的光纜系統(tǒng) 特殊通信手段 如石油 化工 煤礦等部門易燃易爆環(huán)境下使用的光纜 以及飛機 軍艦 潛艇 導彈和宇宙飛船的內(nèi)部光纜系統(tǒng) 58 光纖通信的應(yīng)用 2 2 構(gòu)成因特網(wǎng)的計算機局域網(wǎng)和廣域網(wǎng) 如光纖以太網(wǎng) 路由器之間的光纖高速鏈路 3 有線電視的干線和分配網(wǎng) 工業(yè)電視系統(tǒng) 如工廠 銀行 商場 交通和公安部門的監(jiān)控 自動控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸 4 綜合業(yè)務(wù)光纖接入網(wǎng) 分為有源接入網(wǎng)和無源接入網(wǎng) 可實現(xiàn)電話 數(shù)據(jù) 視頻 會議電視 可視電話等 多媒體業(yè)務(wù)綜合接入核心網(wǎng) 提供各種各樣的社區(qū)服務(wù) 59 1 3光纖通信系統(tǒng)的組成及分類 一 組成 60 組成光纖通信系統(tǒng)各部分的主要作用 1 電發(fā)射機 A D 合并多個用戶信號 進行復用 方法 脈沖編碼調(diào)制 PCM 方式 即進行抽樣 量化 編碼 抽樣頻率 2 f 模擬信號的頻帶寬度 2 光發(fā)射機 E O 將電發(fā)射機送來的電信號轉(zhuǎn)變成適合于光纖傳輸?shù)墓庑盘?并用耦合技術(shù)把光信號最大限度地注入光纖線路 3 光纖線路 把來自光發(fā)射機的光信號 以盡可能小的崎變 失真 和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C 4 光中繼器 也稱光放大器 對光纖傳送的光信號進行放大處理 61 組成光纖通信系統(tǒng)各部分的主要作用 5 光接收機 O E 將光纖傳送來的光信號轉(zhuǎn)變成電信號 送入電接收機進行信號處理 6 電接收機 D A 將信號送給各用戶 7 輔助系統(tǒng) 包括監(jiān)控管理系統(tǒng) 告警處理系統(tǒng) 電源供給系統(tǒng) 公務(wù)通信系統(tǒng) 區(qū)間通信系統(tǒng) 自動倒換系統(tǒng) 即輔助信號的傳輸方式的考慮等 8 備用系統(tǒng) 包括光端機 光纜 光中繼部分的備用系統(tǒng) 電端機一般無備用系統(tǒng) 62 光纖通信系統(tǒng)的分類 1 63 光纖通信系統(tǒng)的分類 2 64 數(shù)字與模擬光纖通信系統(tǒng)的比較 數(shù)字通信系統(tǒng)用參數(shù)取值離散的信號代表信息 強調(diào)的是信號和信息之間的一一對應(yīng)關(guān)系 模擬通信系統(tǒng)則用參數(shù)取值連續(xù)的信號代表信息 強調(diào)的是變換過程中信號和信息之間的線性關(guān)系 數(shù)字光纖系統(tǒng)比模擬光纖系統(tǒng)具有更多的優(yōu)點 也更能適應(yīng)社會對通信能力和通信質(zhì)量越來越高的要求 目前雖然數(shù)字通信幾乎完全代替模擬通信的趨勢 但模擬通信仍然有著重要的應(yīng)用 65 數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點 1 抗干擾能力強 傳輸質(zhì)量好 2 可以再生中繼 傳輸距離長 3 實用各種業(yè)務(wù)的傳輸 靈活性大 4 容易實現(xiàn)高強度的保密通信 5 數(shù)字通信系統(tǒng)大量采用數(shù)字電路 易于集成 從而實現(xiàn)小型化 微型化增強設(shè)備可靠性 有利于降低成本 66 數(shù)字通信系統(tǒng)的缺點 占用頻帶較寬 系統(tǒng)的頻帶利用率不高 例如一路模擬電話只占用4kHz的帶寬 而一路數(shù)字電話要占用20 64kHz的帶寬 數(shù)字通信系統(tǒng)的許多優(yōu)點是以犧牲頻帶為代價得到的 然而光纖通信的頻帶很寬 完全可以克服數(shù)字通信的缺點 67 模擬通信系統(tǒng)的優(yōu)缺點 優(yōu)點 模擬通信系統(tǒng)除占用頻帶較窄外 還有電路簡單 無需數(shù)字系統(tǒng)中的A D D A轉(zhuǎn)換 價格便宜等優(yōu)點 缺點 光電變換時噪聲大 有中間增音站將使噪聲積累 主要用于短距離傳輸線路 68 模擬通信系統(tǒng)應(yīng)用 電視傳輸 目前的電視傳輸 廣泛采用模擬通信系統(tǒng) 由于電視的數(shù)字化傳輸 要求較復雜的技術(shù) 特別是當今社會對電視頻道數(shù)目的要求日益增多 要傳輸幾十甚至上百路的電視 需要極復雜的編碼和解碼技術(shù) 設(shè)備價格昂貴 因此目前還不能普遍使用 采用副載波復用 SCM 模擬光纖通信系統(tǒng)傳輸多路電視 不失為一種明智的選擇 69 1 4國家 十五 863計劃光纖通信技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略與實施策略 一 光纖通信技術(shù)研究與發(fā)展的現(xiàn)狀二 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求與下一代光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢三 十五 863計劃光纖通信研究的總體目標與實施策略 70 一 光纖通信技術(shù)研究與發(fā)展的現(xiàn)狀 1 當前信息技術(shù)發(fā)展的潮流 數(shù)據(jù)化 寬帶化 綜合化已成為趨勢 2 傳輸與交換的融合 電路交換向分組交換的演進 網(wǎng)絡(luò)向更加寬帶化 智能化 集成化 兼容性 靈活性和高可靠性的方向發(fā)展已成必然 3 WDM具有大容量 透明性 可重構(gòu)性 易擴容性等優(yōu)異性能 近年來得到了極大的重視和飛速的發(fā)展 其相關(guān)的光器件 光系統(tǒng) 光網(wǎng)絡(luò)等方面的發(fā)展代表了光通信技術(shù)的發(fā)展方向 已成為國內(nèi)外在光纖通信領(lǐng)域內(nèi)的研究重點和應(yīng)用熱點 以美國 歐洲和日本為代表的許多發(fā)達國家和地區(qū)對此投入了大量的精力 分階段 有步驟地進行研究 現(xiàn)已取得了很大的進展和成就 71 國際上的研究水平 高速光傳輸方面 目前已實現(xiàn)了10 96Tb s 274波 40Gb s 的實驗系統(tǒng) 超長距離傳輸方面 已達到4000km無電中繼的技術(shù)水平 光網(wǎng)絡(luò)方面 光網(wǎng)技術(shù)合作計劃 ONTC 泛歐光網(wǎng)絡(luò) OPEN 光通信網(wǎng)管理 MOON 和 光城域通信網(wǎng)管理 MTON 等一系列光網(wǎng)絡(luò)研究項目相繼啟動 實施和完成 為下一代寬帶信息網(wǎng)絡(luò) 尤其是為承載未來IP業(yè)務(wù)的下一代光通信網(wǎng)絡(luò)奠定了良好的基礎(chǔ) 72 國內(nèi)的研究情況 目前已陸續(xù)完成了155Mb s 622Mb s 2 5Gb s 10Gb s的SDH系統(tǒng)8 2 5Gb s 16 10Gb s 32 10Gb s 160 10Gb s的WDM系統(tǒng)10Gb s 40Gb s的OTDM試驗系統(tǒng)寬帶接入系統(tǒng) 全光通信試驗網(wǎng) 自動交換光網(wǎng)絡(luò)試驗平臺等一系列項目自行研制成功的WDM光傳輸系統(tǒng)已在多省市提供運行和服務(wù) 各種光纖局域網(wǎng) 城域網(wǎng) 廣域網(wǎng)已得到廣泛應(yīng)用 73 我國已成為世界上為數(shù)不多的幾個掌握了全套SDH和WDM光通信系統(tǒng)系列產(chǎn)品技術(shù)的國家之一 在世界光通信系統(tǒng)和光網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)了一席之地 如 2001年完成的中