光纖通信系統(tǒng)概述

光纖通信系統(tǒng)概述第1頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日教學內容第一講光纖通信系統(tǒng)概述第二講光纖和光纜第三講光纖通信器件第四講光源和光發(fā)射機第五講光探測和光接收機第六講光放大器第七講光傳輸系統(tǒng)第八講系統(tǒng)設計

第2頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日第一章概述1.1光纖通信技術發(fā)展1.1.1光纖通信史回顧

第3頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日古老的光通信設備---烽火臺光通信是利用光波作為載波來傳遞信息的。廣義地說，用光傳遞信息并不是什么新鮮的事。早在公元兩千多年以前，我們的祖先就在都城和邊境堆起一些高高的土丘，遇到敵人入侵，就在這些土丘上燃起煙火傳遞受到入侵的信息，各地諸侯看見煙火就立刻領兵來救援。其中還有著名的“周幽王烽火戲諸侯”的故事。這種土丘就叫烽火臺，它就是一種古老的光通信設備。第4頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日1.1.1光纖通信史回顧

----古老的光通信利用“光”的問題：向四面八方散射時，光強減弱和不能通過障礙物的問題上世紀六十年代初，光通信僅僅作為一種信號燈使用，如:

馬路上的紅綠燈 機場上的跑道標志燈 航標燈等等。第5頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日高錕提出光纖通信上世紀六十年代中期，光通信的應用發(fā)生了根本的變化。而且這種變化還是由于一位中國人引起的，他就是高錕！1966年，英籍華人、年輕工程師高錕發(fā)表了關于通信傳輸新介質的論文：他指出利用光導纖維進行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g途徑，從而奠定了光纖通信的基礎。第6頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日高錕----光纖通信發(fā)明家（左）

1998年在英國接受IEE(國際電氣工程師學會

)授予的獎章第7頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日高錕提出光纖通信在高錕早期的實驗中，光纖的損耗約為3000dB/km，他指出這么大的損耗不是石英纖維本身的固有特性，而是由于材料中的雜質離子的吸收產(chǎn)生的。高錕指出，如果把材料中金屬離子含量的比重降低到106以下，光纖損耗就可以減小到10dB/km。再通過改進制造工藝，提高材料的均勻性，可進一步把光纖的損耗減少到幾dB/km。這種想法很快就變成了現(xiàn)實。第8頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日網(wǎng)絡歷史光網(wǎng)絡----電網(wǎng)絡雖然光網(wǎng)絡的發(fā)展與電網(wǎng)絡的發(fā)展相對獨立，但卻又互相滲透，相互依存。由于技術的限制，目前即使是光網(wǎng)絡，也是由光纖鏈路和電節(jié)點構成的網(wǎng)絡。第9頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日1最早的光電報

2電報

3電話

4光電話

5光纖

6光源

7光纖通信沿著電網(wǎng)絡發(fā)展和光網(wǎng)絡發(fā)展兩根主線回顧一下人類通信的發(fā)展史，以更好地理解目前的網(wǎng)絡狀況。第10頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日1最早的光電報實際上，光網(wǎng)絡的歷史要早于電網(wǎng)絡。最早的光電報實驗:

1791年，法國人ClaudeChappe將一塊兩面分別刷成黑白兩種顏色的木板不停地翻動，用了約四分鐘的時間將一條包含有九個法文單詞的信息傳遞給他在10英里（1英里=1.61公里）之外的兄弟。他的兄弟利用望遠鏡和一個表達信息的密碼本，將該信息接收了下來。第11頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日最早的光電報

在這之后的約90年間，光電報不斷被改進成為一個完整的通信系統(tǒng)。限制性：1依賴于天氣

2光電報的操作者必須受過專門的訓練，熟知龐大的密碼本的內容.

因此，光電報并沒有進入并改變普通市民的生活，最終于1881年被廢棄。第12頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日2電報在歐洲人致力于改進光電報的同時，美國畫家莫爾斯卻在研究能夠用電來傳遞信息的辦法，并在1844年發(fā)明了真正意義上的電報。在以后的幾十年間，電報成為人們進行信息交流的最主要的手段。第13頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日3電話文字信息-------話音信號

1876年，貝爾發(fā)明了電話。從此，人類用電進行通信的歷史翻開了新的一頁。第14頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日電話（后話）

20世紀初期關鍵技術：絕緣金屬地線和銅絲拉制技術的發(fā)明解決問題：噪聲和串擾問題電話線路更便宜，電話已經(jīng)成為一種技術，并遍及美國.

20世紀30年代

電報與電話在美國人生活中的地位完全顛倒了過來，電話系統(tǒng)代替了電報系統(tǒng)。

20世紀60年代末電話機開始進入美國百姓家庭。第15頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日4光電話1880年，曾經(jīng)發(fā)明了電話的貝爾又發(fā)明了光電話：他利用太陽光來傳送話音。陽光被聚焦到一個反射鏡上，當有聲波傳到反射鏡表面時，反射鏡就會振動，導致反射光變化，這就相當于發(fā)射機通過反射光將聲波信號發(fā)射出去；在接收端，一個硒片被用來接收陽光，并將聲波重現(xiàn)出來。貝爾的光電話應該說是現(xiàn)代自由空間光通信的雛形。第16頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日4光電話貝爾的光電話與前面的光電報有相似的缺點：系統(tǒng)工作依賴于天氣條件，并且傳輸距離很短。第17頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日5光纖1951年，荷蘭科學家AbrahamCornelisSebastianVanHeel證明玻璃纖維的外涂敷層有助于將光保持在纖維內部。后來的光纖結構就是在此基礎上發(fā)展起來的。但是，當時光纖的損耗非常大，為1dB/m。光纖的應用基本上局限于醫(yī)學領域。第18頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日光纖的進展情況1970年 光纖研制取得了重大突破，美國康寧公司按照高錕的思路，生產(chǎn)出了損耗為20dB/km

的石英光纖1972年 該公司生產(chǎn)的多模光纖損耗已下降到

4dB/km1973年 美國貝爾（Bell）實驗室生產(chǎn)的光纖損耗為2.5dB/km1974年已下降到1.1dB/km1976日本NTT公司已減小到0.47dB/km80年代初 單模光纖在波長1550nm的損耗已降到

0.2dB/km，接近了石英光纖的理論損耗極限。第19頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日6光源---半導體激光器也發(fā)明了作為光纖通信用的光源，半導體激光器也發(fā)明了，并取得了實質性的進展。1973年半導體激光器的壽命是7000小時1977年貝爾實驗室已達到10萬小時，完全滿足實用化的要求。1979美國ATT公司和日本NTT公司又研制成功了長波長（1550nm）連續(xù)振蕩半導體激光器。低損耗光纖和連續(xù)振蕩半導體激光器的研制成功，是光纖通信發(fā)展的重要里程碑。第20頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日激光和光纖的出現(xiàn)——光纖通信發(fā)展的前提★激光：無線電通信-----無線電波作為相干光頻電磁波；光通信-----激光。激光像普通無線電波一樣，可以進行調制和解調，可以把各種信號載到光波上發(fā)射出去而實現(xiàn)光通信?！锕饫w：激光通信的主要障礙是氣候因素的影響和大氣層內信號的衰減。光導纖維的出現(xiàn)，使人們成功地解決了激光大氣傳輸問題，使激光通信走上了穩(wěn)步發(fā)展階段。

第21頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日7光纖通信現(xiàn)代意義上的光通信一直要等到20世紀60年代有了強度很高、譜線很窄的光源和傳輸損耗很小的光纖以后才發(fā)展起來。第22頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日光纖通信光纖技術在網(wǎng)絡通信上應用的第一個例子：

1975年，英格蘭的某一地區(qū)的警察部門的通信系統(tǒng)因雷電襲擊而遭受到嚴重破壞。為了避免再受雷電打擊和電力浪涌的影響，一位警官建議當?shù)貥藴孰娫捄碗娎|公司把該部門的通信系統(tǒng)用光纖連接起來。該光纖通信系統(tǒng)的成功工作，給了世人一個巨大的鼓舞。從此，世界各地不斷地投資改進光纖技術。光纖通信開始了大發(fā)展的時代。第23頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日光纖通信光纖通信技術比電通信技術有優(yōu)越性:1、帶寬更寬2、容量更大3、傳輸距離更長4、抗電磁干擾5、尺寸小6、重量輕致使電信部門首先采用這種新技術更新已有的電纜傳輸系統(tǒng)，并建立了許多新的光纖線路。第24頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日光纖通信在1980年以前，美國和英國的電話公司已經(jīng)在大西洋底敷設了7條連接歐美大陸的同軸電纜用以兩個大陸間的電話通信。

1988年，他們敷設的第8條連接歐美大陸的大西洋海底通信線路不再是同軸電纜而是光纜，這條光纜能夠同時傳送40000路電話。很快，這樣一條線路的通信容量也不能滿足需要，第2條、第3條光纜又相繼被沉入大西洋洋底，擔當起歐美大陸通信線路的重任。同樣，在太平洋及其他大陸或國家，也發(fā)生著類似的事情。第25頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日光纖通信

早期的光纖通信系統(tǒng)應用于脈碼調制語音通信系統(tǒng)和圖像的模擬傳輸；隨后光纖通信系統(tǒng)則用于PCM語音通信和圖像的數(shù)字傳輸、長途干線傳輸及CATV系統(tǒng)。現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng)對現(xiàn)有的點到點的傳統(tǒng)的光纖通信系統(tǒng)提速，采用WDM技術實現(xiàn)高速、大容量的光網(wǎng)絡、電節(jié)點的通信網(wǎng)絡。而未來的光通信技術將朝著采用光節(jié)點、具有光交換功能的全光網(wǎng)絡發(fā)展。第26頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日光纖通信光纖已經(jīng)在電話通信網(wǎng)中占據(jù)了重要的地位。光纖技術的優(yōu)點不僅被電信公司所利用，而且也被有線電視公司及計算機網(wǎng)絡運營商們所利用。第27頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日現(xiàn)已安裝使用的光纖通信系統(tǒng)，光纖長度有的很短，只有幾米長(計算機內部或機房內)；有的又很長，如連接洲與洲之間的海底光纜。上世紀70年代以來，光纖通信的發(fā)展速度之快令人震驚，可以說沒有任何一種通信方式可與之相比擬。光纖通信已變成所有通信系統(tǒng)的最佳技術選擇。第28頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日世界光纖產(chǎn)值從96年92億美元到2002年預計198億美元，每6年翻一番現(xiàn)在世界上光纖生產(chǎn)速度為3200km/小時，即每天生產(chǎn)的光纖可繞地球兩周目前光纖產(chǎn)量每年遞增20~25%目前光纜產(chǎn)值按應用分類為：本地通信51.25%，LAN等20.82%，干線15.81%，CATV（75歐姆的同軸電纜）8.6%，其它3.5%

世界光纖通信發(fā)展情況

第29頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日數(shù)據(jù)業(yè)務爆炸式增長，

光通信是唯一的出路世界上所有新建的干線通信系統(tǒng)均采用光纖。由于波分復用技術和光纖技術的突飛猛進，現(xiàn)在一根光纖上的傳輸容量每9~12個月就翻一番。5Gb/s系統(tǒng)已在橫跨太平洋的海底光纜系統(tǒng)(TPC-5/6)中使用。波分復用(WDM)系統(tǒng)也在海底光纜系統(tǒng)上使用。2002年阿爾卡特在C波段和L波段成功地進行了10.2Tb/s(25642.7Gb/s)距離為3100km的傳輸試驗。第30頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日

通信和計算機技術的發(fā)展，出乎許多人的預料。電子傳輸設備速度的高速增加只有光纖線路的容量才能滿足。 硅數(shù)字器件速度充其量可達到1~2Gb/s，而鎵砷器件的速度是硅器件的2~5倍。10Gb/s的高速集成電路已經(jīng)開發(fā)出來，200Gb/s的晶體管和40Gb/s的集成電路也已逐漸成熟。

第31頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日

在交換技術方面，電路交換逐漸被具有路由器功能的分組交換所取代，最后的發(fā)展趨勢是實現(xiàn)光交換和電信網(wǎng)絡的全光化。 由于光電技術的發(fā)展和逐漸成熟，世界光纖市場和光電器件市場大幅增長，而市場價格卻急劇下降。光纖通信產(chǎn)業(yè)方興未艾，其旺盛的生命力令人振奮。第32頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日1.1.2光纖通信的特（優(yōu)）點1.頻帶寬、傳輸容量大第33頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日在光纖通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波頻率高得多，而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜損耗低得多，因此相對于電纜或微波通信，光纖通信具有許多獨特的優(yōu)點。電纜基本上只適用于數(shù)據(jù)速率較低的LAN，距離較長的高速局域網(wǎng)（100Mb/s）和城域網(wǎng)（MAN）必須采用光纖。第34頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日

光纖在1280nm~1620nm的近紅外波段，具有6個傳輸窗口，采用密集波分復用技術，這6個窗口從理論上講可以提供多達10000個信道。

過去，通信線路是信號傳輸?shù)募夹g瓶頸，但是自從使用光纜后，這個問題就不復存在了。第35頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日全波光纖第36頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日光纖的傳輸帶寬當前運用的單模石英光纖，如G.652C，G.652D，已經(jīng)基本消除氫損，它們的傳輸帶寬，可以從1260nm到1675nm，共有415nm寬度。一般把這415nm寬度劃分成O、E、S、C、L、U六個波段，具體劃分方法如下；

初始(O)波段1260nm-1360nm

擴展(E)波段1360nm-1460nm

短(S)波段1460nm-1530nm

常規(guī)(C)波段1530nm-1565nm

長(L)波段1565nm-1625nm

超常(U)波段1625nm-1675nm

當前各國光纖通信大都運用在C與L波段，而且僅使用其中的一小部分，還有大部分頻率未曾使用。第37頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日光多路傳輸技術光多路傳輸技術是充分挖掘光纖帶寬潛力、擴大通信容量的技術之一。采用多路傳輸技術可以充分利用光纖帶寬，給通信帶來巨大的經(jīng)濟效益。目前研究開發(fā)的光復用技術有WDM、OTDM和OCDM。目前OTDM（光時分復用

）和OCDM（光碼分復用

）均不成熟。

第38頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日WDM和常規(guī)的光通信系統(tǒng)的比較第39頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日2.損耗小、中繼距離長電纜的損耗明顯大于光纖，有的甚至大幾個數(shù)量級。因此，電纜只能用于網(wǎng)徑不大的LAN，網(wǎng)徑較大的LAN以及MAN只能使用光纖。采用分布式喇曼放大技術，已使32波長40Gb/sWDM系統(tǒng)的無中繼距離達到250km。第40頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日3.重量輕、體積小第41頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日由于電纜體積和重量較大，安裝時還必須慎重處理接地和屏蔽問題。在空間狹小的場合，如艦船和飛機中，這個弱點更顯突出。然而，光纖重量很輕，直徑很小，即使做成光纜，在芯數(shù)相同的條件下，其重量還是比電纜輕得多，體積也小得多。通信設備的重量和體積對許多領域特別是軍事、航空和宇宙飛船等方面的應用，具有特別重要的意義。在飛機上用光纖代替電纜，不僅降低了通信設備的成本，提高了通信的質量，而且降低了飛機的制造成本。分析表明，每降低12kg，飛機制造成本就減少27萬美元。第42頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日4.抗電磁干擾性能好光纖由電絕緣的石英材料制成，光纖通信線路不受各種電磁場的干擾和閃電雷擊的損壞。所以無金屬加強筋光纜非常適合于存在強電磁場干擾的高壓電力線路周圍、油田、煤礦和化工等易燃易爆環(huán)境中使用。而電纜系統(tǒng)，在使用中至少可能遇到幾種直接的電氣危害: (1)因電纜和部件上累積的靜電放電; (2)耦合到電纜系統(tǒng)上的高頻電磁場; (3)部件和接地點間的電位差。 這些危害可能導致LAN部件甚至聯(lián)網(wǎng)計算機的損壞。在我國，已有不少LAN遭到雷擊導致計算機和LAN部件損壞的情況。第43頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日5.泄漏小、保密性好在現(xiàn)代社會中，不但國家的政治、軍事和經(jīng)濟情報需要保密，企業(yè)的經(jīng)濟和技術情報也已成為競爭對手的竊取目標。因此，通信系統(tǒng)保密性能是用戶往往必須考慮的一個問題?，F(xiàn)代偵聽技術已能做到在離同軸電纜幾公里以外的地方竊聽電纜中傳輸?shù)男盘?，可是對光纜卻困難得多。因此，要求保密性高的網(wǎng)絡不能使用電纜。在光纖中傳輸?shù)墓庑孤┓浅Ｎ⑷?，即使在彎曲地段也無法竊聽。沒有專用的特殊工具，光纖不能分接，因此信息在光纖中傳輸非常安全，對軍事、政治和經(jīng)濟都有重要的意義。第44頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日6．節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用制造同軸電纜和波導管的金屬材料，在地球上的儲量是有限的；而制造光纖的石英（SiO2）在地球上是取之不盡的。第45頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日結論總之，由于通信用光纖都用石英玻璃和塑料制成，是極好的電絕緣體，而且光信號在光纜中傳輸時不產(chǎn)生泄漏，所以不存在電氣危害、電磁干擾、接地、屏蔽和保密性差等問題。再加上傳輸特性好的優(yōu)點，使光纖成為迄今為止最好的信息傳輸媒質。因此，在短短的三十幾年中，獲得了迅速的發(fā)展，不管是在干線網(wǎng)上，還是在接入網(wǎng)上。第46頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日1.1.3光纖通信系統(tǒng)

光纖通信概念：通信是各種形式信息的有效傳遞，為了實現(xiàn)這一目的，需要相應的技術設備和傳輸介質。

我們以調幅廣播為例，話音信號經(jīng)過話筒后轉變?yōu)殡娦盘?，然后借助于頻率范圍是526.5~1605.5kHz的載波，將信號“裝載”到載波上通過發(fā)射天線發(fā)送出去，在接收端由接收天線再將其“卸載”下來，這個過程稱為信號的調制和解調。調幅廣播的傳輸介質是大氣信道。

第47頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日載波信號調制信號

調制后波形解調后波形AM信號的調制與解調

第48頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日

而光纖通信則是用光作為信息的載體，以光纖作為傳輸介質的一種通信方式。它首先要在發(fā)射端將需傳送的電話、電報、圖像和數(shù)據(jù)等信號進行光電轉換，即將電信號變成光信號，再經(jīng)光纖傳輸?shù)浇邮斩?，接收端將接收到的光信號轉變成電信號，最后還原成消息。第49頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日光纖通信系統(tǒng)用來連接一些節(jié)點，這些節(jié)點通?？赡苁墙粨Q機、終端、計算機、工作站等。光纖通信系統(tǒng)可分為三類：點對點系統(tǒng)、一點對多點系統(tǒng)以及網(wǎng)絡。在點對點系統(tǒng)中，可能是單向的，也可能是雙向的。在一點對多點(設有N個工作站)的系統(tǒng)中，其中站1可發(fā)送信息到所有其他N1個站，也可以接收其它各站發(fā)送來的信息，但其他各站之間不能相互通信。該系統(tǒng)的一個特殊情況是廣播網(wǎng)絡，即一個站可發(fā)送信息到所有其他N1個站。點對點系統(tǒng)和一點對多點系統(tǒng)僅僅是網(wǎng)絡的特例。在網(wǎng)絡中，每個站可以與其他任一個站進行通信，而絕不僅僅是一個站只能與另外N1個站通信。Ⅰ光纖通信系統(tǒng)結構分類

第50頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日Ⅱ基于光纖系統(tǒng)的三大網(wǎng)絡由于歷史發(fā)展的局限，世界范圍內已經(jīng)形成了以同軸電纜、雙絞線等為主要傳輸介質的電話傳輸網(wǎng)、計算機網(wǎng)和有線電視（CATV）網(wǎng)，而且形成了“三網(wǎng)獨立”的局面。第51頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日光纖網(wǎng)絡在上述三種網(wǎng)絡中，很多地方采用了光纖技術，構成光纖網(wǎng)絡。因此，光纖網(wǎng)絡從功能上來講仍然可以按照電網(wǎng)絡的分類來劃分，即光纖計算機通信網(wǎng)、光纖電話網(wǎng)和光纖有線電視網(wǎng)等第52頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日光纖計算機通信網(wǎng)現(xiàn)代的計算機網(wǎng)絡是在遠程終端計算機系統(tǒng)的基礎上，通過公用電話網(wǎng)把計算機互連起來，并建立分層通信體系和相應的網(wǎng)絡通信協(xié)議，使計算機之間的通信可靠。第53頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日光纖計算機通信網(wǎng)用于計算機網(wǎng)絡設備之間的通信連接線有銅雙絞線、細同軸電纜、粗同軸電纜、光纜及微波、紅外線和激光、衛(wèi)星線路等無線傳輸媒體。以光纖光纜為傳輸介質的光網(wǎng)絡特別適于作為計算機網(wǎng)絡，這是因為要進行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號在發(fā)射端只需進行一次電/光轉換，在接收端進行一次光/電轉換就可以了。而在電話網(wǎng)中使用光網(wǎng)絡時，在進行電/光轉換之前必須先將模擬的話音信號轉換為數(shù)字信號，在接收端首先進行光/電轉換，然后再進行數(shù)/模轉換才能得到模擬的話音信號。目前，構建互聯(lián)網(wǎng)主要干線的高速通道使用的就是光纖。第54頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日網(wǎng)絡分類傳統(tǒng)上，以服務范圍把網(wǎng)絡分為三類:(1)光纖局域網(wǎng)LAN(LocalAreaNetwork)

，服務范圍2km，如以太網(wǎng)，信令環(huán)和信令總線;(2)光纖城域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetwork)，服務范圍100km，如電話本地交換網(wǎng)或者有線電視)分配系統(tǒng);(3)光纖廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)，服務范圍可達數(shù)千公里，如開放系統(tǒng)互連國際網(wǎng)絡等。第55頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日局域網(wǎng)局域網(wǎng)是連接一個較小區(qū)域內如一個辦公大樓，一個工廠，一個學校的用戶的網(wǎng)絡。例如，一所大學的計算中心房間里，計算機在這一局域網(wǎng)中，與房間中所有其他的計算機相連，也與整棟建筑內的辦公室的計算機相連。局域網(wǎng)中各個計算機間的連接一般是電纜，也有少數(shù)網(wǎng)絡用光纜連接。在LAN中使用光纖的最大動力是光纖的巨大帶寬，而不是比用銅纜能傳輸更遠的距離。第56頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日城域網(wǎng)城域網(wǎng)是為一個城市內的用戶或為一個大城市內某一個城區(qū)的用戶提供信息互連功能的網(wǎng)絡。為保證網(wǎng)絡運行的可靠性，MAN采用雙光纖環(huán)結構。第57頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)連接的是不同城市甚至不同的國家的用戶計算機。城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)可以通過公共電話交換網(wǎng)PSTN相連。第58頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日Ⅲ單信道光纖通信系統(tǒng)構成電信號輸入調制光源光放大器光檢測器信號恢復電信號輸出光發(fā)射機尾纖連接器光纖光纖接頭盒光耦合器其它設備光接收機光纖接頭盒連接器再生中繼器尾纖光纖光纖第59頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日光發(fā)射機的作用是把電信號轉變?yōu)楣庑盘栕⑷牍饫w傳輸。光接收機的作用是把經(jīng)光纖傳輸后的微弱光信號轉變?yōu)殡娦盘?，對其放大并解調出原基帶信號。光中繼器的作用是對經(jīng)光纖傳輸衰減后的信號進行放大。光中繼器有光-電-光中繼器和全光中繼器。簡化模型第60頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日光纖通信系統(tǒng)構成

----光發(fā)射機作用光纖通信系統(tǒng)通常由光發(fā)射機、光纖、中繼器和光接收機組成。★光發(fā)射機的作用是把電信號轉變?yōu)楣庑盘栕⑷牍饫w傳輸，它通常由復用器、調制器和光源組成。復用器的作用是把多路信息信號復用為時分復用（TDM）信號或頻分復用（FDM）信號。調制器的作用是用復用信號直接調制（IM）激光器（LD）的光強，或通過外調制器調制LD的相位。光源是把電信號轉換為光信號，以便在光纖中傳輸。第61頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日光接收機和中繼器★光接收機的作用是把經(jīng)光纖傳輸后的微弱光信號轉變?yōu)殡娦盘?，對其放大并解調出原基帶信號。★光中繼器的作用是對經(jīng)光纖傳輸衰減后的信號進行放大。光中繼器有光-電-光中繼器和全光中繼器。如需對業(yè)務進行分出和插入，可使用光-電-光中繼器；如只要求對光信號進行放大，則可以使用光放大器。第62頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日光纖通信系統(tǒng)隨著多模光纖發(fā)展到單模光纖，多模激光器發(fā)展到單模激光器，從短波長系統(tǒng)發(fā)展到長波長系統(tǒng)，已經(jīng)歷了三代。圖1.1.3系統(tǒng)速率與無中繼距離關系第63頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日比特率比特率是指每秒傳送的比特(bit)數(shù)。單位為bps(BitPerSecond)，比特率越高，傳送的數(shù)據(jù)越大。

計算機中的信息都是二進制的0和1來表示，其中每一個0或1被稱作一個位，用小寫b表示，即bit（位）；大寫B(tài)表示byte,即字節(jié)，一個字節(jié)＝八個位，即1B＝8b。表示文件的大小單位，一般都使用字節(jié)（KB）來表示文件的大小。

Kbps：首先要了解的是，ps指的是/s，即每秒。Kbps指的是網(wǎng)絡速度，也就是每秒鐘傳送多少個千位的信息（K表示千位，Kb表示的是多少千個位），為了在直觀上顯得網(wǎng)絡的傳輸速度較快，一般公司都使用kb（千位）來表示，如果是KBps，則表示每秒傳送多少千字節(jié)。1KBps＝8Kbps。ADSL上網(wǎng)時的網(wǎng)速是512Kbps,如果轉換成字節(jié)，就是512/8＝64KBps(即64千字節(jié)每秒）。

在電信和計算中,比特率(有時書面bitrate)是位被傳送通過收音機或導線的速度。

第64頁，共75頁，2023年，2月20日，星期日三代光纖通信系統(tǒng)的特點上世紀七十年代，第一代光纖通信系統(tǒng)是使用漸變多模光纖的短波長（0.85m）系統(tǒng)，光源采用發(fā)光二極管(LED)，速率為34Mb/s或45Mb/s，無中距傳輸距離僅為（10~20）km。上世紀八十年代，第二代光纖通信系統(tǒng)使用單模光纖的1.3m（零色散波長）系統(tǒng)，工作波長已由短波長發(fā)展到長波長（1.31m和1.55m），光源使用多模激光器（LD），傳輸速率已提高到140Mb/s和565Mb/s，無中距傳輸距離已增加到（100~150）km。上世紀九十年代以來，第三代光纖通信系統(tǒng)使用1.55m（1.55μm的損耗為0.20dB/km，這是光纖的最低損耗

）的單模光纖，光源采用單頻DFB（分布反饋式）激光器和外調制技術