光纤通信课设

题目：FTTX光纤接入网的

设计

班级：通信14-4班

姓名：

学号：

指导教师：徐维

成绩：

电子与信息工程学院

摘要 (1)

1 宽带网接入技术简介 (2)

1.1ADSL接入方式 (2)

1.2FTTX+LAN接入方式 (2)

1.3HFC接入方式 (3)

1.4无线接入技术 (4)

2 建设FTTX+LAN接入网的必要性 (4)

2.1业务需求 (4)

2.2国家的规定 (5)

3 FTTX+LAN接入技术介绍 (5)

3.1FTTX+LAN概述 (5)

3.2FTTX+LAN特点 (5)

3.3FTTX划分 (6)

3.3.1 FTTC (7)

3.3.2 FTTB (7)

3.3.3 FTTH (7)

3.3.4 FTTP (7)

3.3.5 FTTZ (8)

3.4LAN介绍 (8)

3.4.1 LAN特点 (8)

4 FTTX+LAN宽带接入网设计 (9)

4.1楼层平面与光纤接入设计图 (9)

4.2材料与设备 (10)

4.3损耗的评估预算 (11)

5 心得体会 (12)

参考文献 (12)

摘要

由于以太网成熟的技术和广泛的应用,以太网无源光接入网已经成为接入网技术中的最新发展态势。基于以太网的无源光网络GPON是一个点到多点的光接入网,具有很高的性价比.能为用户提供可靠的数据、话音和视频业务,其带宽远大于现有的其他接入网技术,是新一代宽带光接入网技术的最好选择，给人们的生活带来了翻天覆地的变化。而且这种趋势不仅仅体现在技术的更新上，更重要的是体现在人们的思维习惯上，它正逐渐成为人们最基本的需求而体现在生活的各个层面上。过去在设计大楼内部的数据系统时会使用各种不同的传输线缆、信息插座以及插头。例如：用户电话交换机通常使用双绞线，局域网络LAN则可能使用双绞线或同轴电缆。这些不同的系统使用不同的线缆来构成各自的传输网络。而这些不同的信息插座、插头及配线架之间无法互相兼容，相互之间达不到共用的目的。小区FTTX+LAN 宽带接入网设计是为了顺应发展需求而特别设计的一套宽带系统。对于智能化建筑来说，它就如体内的神经，采用了一系列高质量的标准材料，以模块化的组合方式为智能化建筑的系统集成提供了物理介质。在本文中我将对学校尔雅教学楼东侧和南侧进行FTTX无源光接入网设计。我将楼体进行整体的测量、设计并计算出我所需的材料总数，画出工程图，以实现光纤入户、满足用户网络需求的目的。

关键词 FTTX、LAN、宽带接入技术、光纤。

1 宽带网接入技术简介

从接入方式可简单地分为适用于窄带业务的接入网技术和适用于宽带业务的接入网技术。从用户入网方式角度来，Internet接入技术可以分为有线接入和无线接入两大类。无线接入技术分固定接入技术和移动接入技术。

1.1 ADSL接入方式

ADSL 接入技术方式可直接利用现有的电话线路，通过ADSL MODEM 进行数字信息传输。ADSL用频分复用或回馈抑制在电话线中创建多个信道。ADSL复用下传信道、双工化，将信道分块、给每块加上错误码，然后发送数据，接收端根据误码和块长纠错。因此，凡是安装了电信电话的用户都具备安装ADSL的基本条件，只要当地电信局开通ADSL宽带服务，安装时用户需拥有一台ADSL MODEM通常由电信提供。ADSL 的最大理论上行速率可达到1Mbps，下行速率可达8Mbps。电信ADSL 优点是工作稳定，出故障的几率较小。

1.2 FTTX+LAN接入方式

FTTX+LAN技术是一种利用光纤加五类网络线方式实现的宽带接入方案。FTTX+LAN(光纤+局域网) 是一种利用光纤+五类线方式实现"千兆到小区、百兆到大楼、十兆到家庭"的宽带接入方案。小区内的交换机和局端交换机以光纤相连。小区内采用综合布线，用户上网速率可达10M/100Mbps。网络具有可扩展性强、投资规模小等优点。另有光纤到办公室、光纤到户、

光纤到桌面等多种接入方式满足不同用户的需求。FTTX+LAN方式采用星型网络拓扑，用户可以共享带宽。适用于住宅小区、智能大厦、现代写字楼等地点。光纤用户网是用户接入网技术的发展方向是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体的接入网。用户网光纤化有很多方案，有光纤到路边（FTTC―Fiber To The Curb）、光纤到小区（FTTZ―Fiber To The Zone）、光纤到大楼（FTTB―Fiber To The Building）、光纤到家庭(光纤到户)（FTTH―Fiber To The Home）、光纤到桌面（FTTD―Fiber To The Desktop）、光纤到所在地（FTTP―fiber to the premise）它包括FTTB(fiber to the building)、FTTC(fiber to the curb)以及狭义的FTTH。另外也不可忽略的光纤到办公室（FTTO―Fiber To The Office）此即FTTX。

1.3 HFC 接入方式

HFC即Hybrid Fiber Coaxial的缩写，是光纤和同轴电缆相结合的混合网络。HFC通常由光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络三部分组成，从有线电视台出来的节目信号先变成光信号在干线上传输，到用户区域后把光信号转换成电信号，经分配器分配后通过同轴电缆送到用户。它与早期CATV 同轴电缆网络的不同之处主要在于:在干线上用光纤传输光信号,在前端需完成电—光转换，进入用户区后要完成光—电转换。HFC的主要特点是:传输容量大、易实现双向传输。同传统的CATV网络相比，其网络拓扑结构也有些不同：第一、光纤干线采用星形或环状结构；第二、支线和配线网络的同轴电缆部分采用树状或总线式结构；第三、整个网络按照光结点划分成一个服务区。这种网络结构可满足为用户提供多种业务服务的要求。

1.4 无线接入技术

无线接入可分为移动接入与固定接入两种。其中移动接入又可分为高速和低速两种。高速移动接入一般可用蜂窝系统、卫星移动通信系统、集群系统等。低速接入系统可用PGN的微小区和毫微小区，如CDMA的WILL、PACS、PHS等。固定接入是从交换节点到固定用户终端采用无线接入。它实际上是PSTN ISDN网的无线延伸。其目标是为用户提供透明的PSTN ISDN业务。固定无线接入系统的终端不含或仅含有限的移动性。接入方式有微波一点多址、蜂窝区移动接入的固定应用、无线用户环路及卫星VSAT 网等。固定无线接入系统以提供窄带业务为主，基本上是电话业务。主要的宽带固定无线接入技术有3类，即已经投入使用的多路多点分配业务MMDS、直播卫星系统DBS以及正在做现场试验的本地多点分配业务LMDS。前两者已为入熟知，而LMDS则是刚刚兴起，近来才逐渐成为热点的新兴宽带无线接入技术。但LMDS只能视距传输，为了避免阻挡，枢纽站可能不得不设置在高于地面15~20m处，这在有些环境下应用不利。

2 建设FTTX+LAN接入网的必要性

2.1 业务需求

随着社会信息化的飞速发展和商业的激烈竞争，利用网络获取信息或进行网上交易、宣传互联等的用户数量已经今非昔比，用户期待着高速度、多功能、服务完善的宽带网络运营商。

2.2 国家的规定

工信部规定新建小区必须光纤入户，同时具备接入多家运营商的能力。业内人士认为，工信部的这条规定加速了光纤入户进程，并大幅提高了光纤宽带的国内普及率。光纤入户强制规定在工信部正式公布的《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范》和《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程施工及验收规范》两项国家标准中，工信部在这两项标准中对光纤入户的实施情况做出了强制性规定。其中包括：在公用电信网已实现光纤传输的县级及以上城区、新建住宅区和住宅建筑的通信设施应采用光纤到户方式建设。住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计必须满足多家电信业务经营者平等接入、用户可自由选择电信业务经营者的要求。新建住宅区和住宅建筑内的地下通信管道、配线管网、电信间、设备间等通信设施必须与住宅区及住宅建筑同步建设、同步验收。

3 FTTX+LAN接入技术介绍

3.1 FTTX+LAN概述

FTTX(Fiber To The X：光线接入)是新一代的光纤用户接入网，用于连接电信运营商和终端用户。FTTX的网络可以是有源光纤网络，也可以是无源光网络。用于有源光纤网络的成本相对较高，实际上在用户接入网中应用很少，所以目前通常所指的FFTX网络应用的都是无源光纤网络。

3.2 FTTX+LAN特点

（1）高速传输

用户上网速率目前为10Mbps，以后可根据用户需要升级。

（2）网络可靠、稳定

楼道交换机和小区中心交换机、小区中心交换机和局端交换机之间通过光纤相连。网络稳定性高、可靠性强。

（3）用户投资少、价格便宜

用户只需要一台带有网络接口卡NIC的PC机即可上网。

（4）安装方便

小区、大厦、写字楼内采用综合布线，用户端采用五类网络线方式接入，即插即用。

（5）应用广泛

通过FTTX+LAN方式可以实现高速上网、远程办公、VOD点播、VPN 等多种业务。

3.3 FTTX划分

FTTX技术主要用于接入网络光纤化。范围从区域电信机房的局端设备到用户终端设备，局端设备为光线路终端（Optical Line Terminal; OLT）、用户端设备为光网络单元(Optical Network Unit; ONU)或光网络终端（Optical Network Terminal; ONT）。根据光纤到用户的距离来分类，可分成光纤到交换箱（Fiber To The Cabinet; FTTCab）、光纤到路边（Fiber To The Curb; FTTC）、光纤到大楼（Fiber To The Building; FTTB）及光纤到户（Fiber To The Home; FTTH）等4种服务形态。美国运营商Verizon将FTTB及FTTH合称光纤到驻地（Fiber To The Premise; FTTP）。上述服务可统称FTTX。

3.3.1 FTTC

FTTC为目前最主要的服务形式。主要是为住宅区的用户作服务，将ONU设备放置于路边机箱，利用ONU出来的同轴电缆传送CATV信号或双绞线传送电话及上网服务。

3.3.2 FTTB

FTTB依服务对象区分有两种：一种是公寓大厦的用户服务；另一种是商业大楼的公司行号服务。两种皆将ONU设置在大楼的地下室配线箱处。只是公寓大厦的ONU是FTTC的延伸，而商业大楼是为了中大型企业单位，必须提高传输的速率以提供高速的数据、电子商务、视频会议等宽带服务。

3.3.3 FTTH

至于FTTH，ITU认为从光纤端头的光电转换器或称为媒体转换器（MC），到用户桌面不超过100米的情况才是FTTH。FTTH将光纤的距离延伸到终端用户家里，使得家庭内能提供各种不同的宽带服务。如VOD、在家购物、在家上课等，提供更多的商机。若搭配WLAN技术，将宽带与移动结合则可以达到未来宽带数字家庭的远景。

3.3.4 FTTP

FTTP(fiber to the premise)光纤到用户所在地。FTTP将光缆一直扩展到家庭或企业。由于光纤可提供比最后一公里使用的双绞线或同轴电缆更多的带宽，因此运营商利用它来提供语音、视频和数据服务。FTTP具有25M到50Mbps或更高的速度。相比之下，其他类型的宽带服务的最大速度约为5M

到6Mbps。此外FTTP还支持全对称服务。

3.3.5 FTTZ

FTTZ(Fiber To The Zone)是指光纤到小区。FTTX技术主要用于接入网络光纤化，范围从区域电信机房的局端设备到用户终端设备。局端设备为光线路终端（Optical Line Terminal; OLT）、用户端设备为光网络单元(Optical Network Unit; ONU)或光网络终端（Optical Network Terminal; ONT）。

3.4 LAN介绍

局域网（Local Area Network:LAN）是在一个局部的地理范围内，如一个学校、工厂和机关内。一般是方圆几千米以内，将各种计算机、外部设备和数据库等互相联接起来组成的计算机通信网。它可以通过数据通信网或专用数据电路，与远方的局域网、数据库或处理中心相连接，构成一个较大范围的信息处理系统。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、扫描仪共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网严格意义上是封闭型的，它可以由办公室内几台甚至上千上万台计算机组成。

3.4.1 LAN特点

局域网一般为一个部门或单位所有。建网、维护以及扩展等较容易，系统灵活性高。其主要特点是:

1）覆盖的地理范围较小，只在一个相对独立的局部范围内联。如一座或集中的建筑群内。

2）使用专门铺设的传输介质进行联网，数据传输速率高

（10Mb/s-10Gb/s）。

3）通信延迟时间短、可靠性较高。

4）局域网可以支持多种传输介质。

4 FTTX+LAN宽带接入网设计4.1 楼层平面与光纤接入设计图

图1 楼层平面图概览

通过反复比较，综合考虑价格、布线等因数，本设计将102教师休息室修改设计为机房，由于教室及教师休息室总共有8间房，因此采用1:8分光器，由机房从天花板布线到达各房间。

图2 光纤分配接入设计图

4.2 材料与设备

综合考虑价格与设备性能等因数，本设计所采用的材料及设备统计如下：

表1 材料（设备）用量及工程造价统计表

序号项目

名称

主材

规格

损耗

（dB）

单

位

数

量

单价

（元）

小计

（元）

1 分光器诺可信（Nokoxin）

1:8插片式

10.5/个个 1 41 41 2 ONU 华为HS8545M

GPON ONU

0.5/个个8 180 1440

3 配线光缆奥威尔（OWIRE）0.36/km 米1000 63 630 5 冷接子中性SC光纤冷接子0.2/个个8 1.45 11.6

4 交换机

华三

H3C-SOHO-S1224 24

口千兆交换机

- 个 1 660 660

6 施工费- - - - - 400

7 合计- - - - - 3182.6 4.3 损耗的评估预算

按照楼层机房光交换机发出的光功率为-3dbm，ONU最小可接收光功率为-25dbm，所以损耗上限为：

OLT发送光功率-ONU接受光功率=-3dBm（-25）dBm=22dB 因此本设计中的损耗最大不能超过22dB, 光传输通道损耗（dB）＝光纤总长度×光纤平均损耗+光纤熔接接头损耗×熔接接头数+活动连接器损耗×活动连接器数+光分路器损耗+光纤富余度=16.46dB.小于损耗上限22dB,所以本设计的光通路可满足对所有房间的光信号覆盖。

5 心得体会

通过上面的论述我们可以看到小区FTTX+LAN宽带接入网设计较好地解决了传统宽带接入的许多问题。能够构建一个完整、先进、可靠的小区宽带。小区FTTX+LAN宽带接入网设计是为了顺应发展需求而特别设计的一套宽带系统。对于智能化建筑来说，就如体内的神经，它采用了一系列高质量的标准材料，以模块化的组合方式为智能化建筑的系统集成提供了物理介质。由此可见，小区FTTX+LAN宽带接入网可以更好地使整个小区宽带系统运行。所以小区FTTX+LAN宽带接入网系统设计必须达到完整、高标准和高性能。并且有很强的开放性、灵活性和扩展性，因此满足小区宽带网网的各种需求。在这段时间里面我学到了很多在课本上学不到的知识，也遇到了很多在学习的过程中遇不到的问题。做课设的过程中遇到很多困难，查阅了很多书本材料，但这也让我学到了除教科书以外的知识，加大了我的知识面。对于即将步入社会的我来说，掌握更多的专业知识，是我在社会站住脚的基础，为以后的工作做好准备。

参考文献

[1]薛晓明著.《移动通信技术》.人民邮电出版社

[2]王庆、胡卫著.《光纤接入网规划设计手册》.人民邮电出版社

[3]闫阔、张鹏著.《FTTX PON 技术与应用》.人民邮电出版社

光纤通信原理与技术课程教学大纲

《光纤通信原理与技术》课程教学大纲英文名称：Fiber Communication Principle and its Application 学时：51 学分：3 开课学期：第7学期一、课程性质与任务通过讲授光纤通信技术的基础知识，使学生了解掌握光纤通信的基本特点，学习光纤通信系统的三个重要组成部分：光源（光发射机）、光纤（光缆）和光检测器（光接收机）。通过本课程的学习，学生将掌握光纤通信的基本原理、光纤通信系统的组成和系统设计的基本方法，了解光纤通信的未来与发展，为今后的工程应用和研究生阶段的学习打下基础。二、课程教学的基本要求要求通过课堂认真听讲和实验课，以及课下自学，基本掌握光纤通信的基础理论知识和应用概况，熟悉光纤通信在电信、通信中的应用，为今后的工作打下坚实的理论基础。三、课程内容第一章光通信发展史及其优点（1学时）第二章光纤的传输特性（2学时）第三章影响光纤传输特性的一些物理因素（5学时）第四章光纤通信系统和网络中的光无源器件（9学时）第五章光纤通信技术中的光有源器件（3学时）第六章光纤通信技术中使用的光放大器（4学时）第七章光纤传输系统（4学时）第八章光纤网络介绍（6学时）第九章光纤通信原理与技术实验（17课时）四、教学重点、难点本课程的教学重点是光电信息技术物理基础、电光信息转换、光电信息转换，光电信息技术应用，光电新产品开发举例。本课程的教学难点是光电信息技术物理基础。

五、教学时数分配教学时数51学时，其中理论讲授34学时，实践教学17学时。（教学时数具体见附表1和实践教学具体安排见附表2）六、教学方式理论授课以多媒体和模型教学为主，必要时开展演示性实验。七、本课程与其它课程的关系 1.本课程必要的先修课程《光学》、《电动力学》、《量子力学》等课程 2.本课程的后续课程《激光技术》和《光纤通信原理实验》以及就业实习。八、考核方式考核方式：考查具体有三种。根据大多数学生学习情况和学生兴趣而定其中一种。第一种是采用期末考试与平时成绩相结合的方式进行综合评定。对于理论和常识部分采用闭卷考试，期末考试成绩占总成绩的55％，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15％；第二种是采用课程设计（含市场调查报告）和平时成绩相结合的方式，课程设计占总成绩的55%，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。第三种是采用课程论文（含市场调查报告）和平时成绩相结合的方式，课程论文占总成绩的55%，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。九、教材及教学参考书 1.主教材《光纤通信原理与技术》，吴德明编著，科学出版社，第二版，2010年9月 2.参考书（1）《光纤通信原理与仿真》，郭建强、高晓蓉、王泽勇编著，西南交通大学出版社，第一版，2013年5月（2）《光通信原理与技术》，朱勇、王江平、卢麟，科学出版社，第二版，2011年8月

光纤通信实验教案

光纤通信实验 [目的要求] 1. 熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及基本特性曲线的测试方法 2．了解音频信号光纤传输系统的结构及主要部件的选配原则 3．学习分析集成运放电路的基本方法 4．训练音频信号光纤传输系统的调试技术 [仪器设备] 1．YOF—B型音频信号光纤传输技术实验仪； 2．示波器。 [实验原理] 一．系统的组成图1示出了一个音频信号光强调制光纤传输系统的结构原理图，它主要包括由LED及其调制、驱动电路组成的光信号发送器、传输光纤和由光电转换、I—V 变换及功放电路组成的光信号接收器三个部分。光源器件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1.5μｍ附近，本实验采用中心波长0.85μｍ附近的GaAs半导体发光二极管作光源器件、峰值响应波长为0.8～

0.9μｍ的硅光二极管（SPD）作光电检测元件。为了避免或减少谐波失真，要求整个传输系统的频带宽度能够覆盖被传信号的频谱范围，对于语音信号，其频谱在300～3400Hz的范围内。由于光导纤维对光信号具有很宽的频带，故在音频范围内，整个系统的频带宽度主要决定于发送端调制放大电路和接收端功放电路的幅频特性。二、光导纤维的结构及传光原理衡量光导纤维性能好坏有两个重要指标：一是看它传输信息的距离能有多远，二是看它携带信息的容量能有多大，前者决定于光纤的损耗特性，后者决定于基带频率特性。经过人们对光纤材料的提纯，目前已使光纤的损耗容易做到1dB/Km以下。光纤的损耗与工作波长有关，所以在工作波长的选用上，应尽量选用低损耗的工作波长，光纤通讯最早是用短波长0.85μｍ，近来发展至用1.3～1.55μｍ范围的波长，因为在这一波长范围内光纤不仅损耗低，而且“色散”也小。光纤的基带频率特性主要决定于光纤的模式性质、材料色散和波导色散。光纤按其模式性质通常可以分成两大类：（1）单模光纤；（2）多模光纤。无论单模或多模光纤，其结构均由纤芯和包层两部分组成。纤芯的折射率较包层折射率大，对于单模光纤，纤芯直径只有5～10μｍ，在一定条件下，只允许一种电磁场形态的光波在纤芯内传播，多模光纤的纤芯直径为50μｍ或62.5μｍ，允许多种电磁场形态的光波传播；以上两种光纤的包层直径均为125μｍ。按其折射率沿光纤截面的径向分布状况又分成阶跃型和渐变型两种光纤，对于阶跃型光纤，在纤芯和包层中折射率均为常数，但纤芯折射率n1略大于包层折射率n2。所以对于阶跃型多模光纤，可用几何光学的全反射理论解释它的导光原理。在渐变型光纤中，纤芯折射率随离开光纤轴线距离的增加而逐渐减小，直到在纤芯—包层界面处减到某一值后在包层的范围内折射率保持这一值不变，根据光射线在非均匀介质中的传播理论[1]分析可知：经光源耦合到渐变型光纤中的某些光射线，在纤芯内是沿周期性地弯向光纤轴线的曲线传播。三、半导体发光二极管结构、工作原理、特性及驱动、调制电路光纤通讯系统中对光源器件在发光波长、电光效率、工作寿命、光谱宽度和调制性能等许多方面均有特殊要求。所以不是所有光源器件都能胜任光纤通讯任

光纤通信基础知识

光纤通信基础知识基本光纤通信系统最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。其中数据源包括所有的信号源，它们是话音、图象、数据等业务经过信源编码所得到的信号；光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波窗口有0.85、1.31和1.55。光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器EDFA等；而光学接收机则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。下面是光通信系统图。光通信系统图数字光纤通信系统光纤传输系统是数字通信的理想通道。与模拟通信相比较，数字通信有很多的优点，灵敏度高、传输质量好。因此，大容量长距离的光纤通信系统大多采用数字传输方式。电发射端机主要任务是PCM编码和信号的多路复用。多路复用是指将多路信号组合在一条物理信道上进行传输，到接收端再用专门的设备将各路信号分离出来，多路复用可以极大地提高通信线路的利用率。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（pulsecodemodulation），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。

抽样是指从原始的时间和幅度连续的模拟信号中离散地抽取一部分样值，变换成时间和幅度都是离散的数字信号的过程。抽样所得的信号幅度是无限多的，让这些幅度无限多的连续样值信号通过一个量化器，四舍五入，使这些幅度变为有限的M种（M为整数），这就是量化。由于在量化的过程中幅度取了整数，所以量化后的信号与抽样信号之间有一个差值（称为量化误差），使接收端的信号与原信号间有一定的误差，这种误差表现为接收噪声，称为量化噪声。码位数M越多，分级就越细，误差越小，量化噪声也越小。编码是指按照一定的规则将抽样所得的M种信号用一组二进制或者其它进制的数来表示，每种信号都可以由N个2二进制数来表示，M和N满足M=2N。例如如果量化后的幅值有8种，则编码时每个幅值都需要用3个二进制的序列来表示。需要注意的是，此处的编码仅指信源编码，这和后面提到的信道编码是有所区别的。现以话音为例来说明这个过程。我们知道话音的频率范围是300～3,400Hz，在抽样的时候，要遵循所谓的奈奎斯特抽样率，实际中按8,000Hz的速率进行抽样。为了保证通话的质量，在长途干线话路中采用的是8位码（28=256个码组）。这样量化值有256种，每一种量化值都需要用8位二进制码编码，那么每一个话路的话音信号速率为8×8＝64kbps。奈奎斯特抽样定理：要从抽样信号中无失真地恢复原信号，抽样频率应大于2倍信号最高频率。多路复用技术包括：频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）、波分多路复用（WDM）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）。时分多路复用：当信道达到的数据传输率大于各路信号的数据传输率总和时，可以将使用信道的时间分成一个个的时间片（时隙），按一定规则将这些时间片分配给各路信号，每一路信号只能在自己的时间片内独占信道进行传输，所以信号之间不会互相干扰。频分多路复用：当信道带宽大于各路信号的总带宽时，可以将信道分割成若干个子信道，每个子信道用来传输一路信号。或者说是将频率划分成不同的频率段，不同路的信号在不同的频段

电子与通信工程前沿技术系列讲座结课论文

电子与通信工程前沿技术系列讲座结课论文姓名：XXX 学号：XXXXXX 院系：XXXXXX 指导老师：XXXXXX 电子与通信工程前沿技术系列讲座结课论文第一讲先进信号处理理论及在无线通信、多媒体等领域中的应用这次报告主要讲了四方面的内容：分数阶傅里叶变换、压缩感知理论框架、无线通信系统信号处理领域和多媒体信号与信息处理领域。陈老师结合分数阶傅里叶变换理论及压缩感知理论，介绍了这些先进信号处理理论的发展研究状况，并通过实例给出了相关理论在无线通信和多媒体领域中的应用研究。接着，他讲述了自己主持的国家自然科学基金以及郑州大学与北京理工大学等院校联合在研的国家自然科学基金重点项目的研究进展。第二讲未来通信技术——认知无线电与协作通信穆晓敏讲课的主要内容有：当前频谱利用现状、静态频谱分配的瓶颈及解决方案以及当前遇到的问题，同时还向我们介绍了互联网+、智慧城市、人工智能（AI)、工业4.0、

DT时代等相关内容。认知无线电技术已经向“网络与系统”的框架转变，为增强认知能力、降低认知成本，协作手段成为必然。物理层链路技术面临进一步提升性能的“瓶颈”，通过不同网络元素间的多维度协作提高系统整体性能是下一阶段移动通信系统增强的主要途径。在这一过程中，对环境背景信息和用户业务特征的广泛感知是智能化协作与联合资源管理的重要基础。认知无线电与多维度协作通信的结合将成为技术发展的必然趋势。第三讲智能可穿戴设备概念、基于纺织纤维的可穿戴式产品文老师主要向我们介绍了智能可穿戴设备的概念以及文老师所创建公司研发的基于纺织纤维的可穿戴产品。智能可穿戴设备是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出可以穿戴的设备的总称，如眼镜、手套、手表、服饰及鞋等。最早的可穿戴设备用于军事、户外运动、人体检测等。苹果手表、微软手环和谷歌眼镜是当前最热门的智能穿戴设备，国内也涌现出大量的可穿戴智能设备厂商，像小米手环等。在不久的将来，智能可穿戴设备将成为人体的一部分，就像皮肤、手臂一样。在更远的未来，手机可能只需向人体植入芯片，而Siri将能直接通过对话帮你打电话，帮你订餐馆，了解你的一切隐私，跟你的亲密程度甚至超过你的家人——可能谷歌眼镜和苹果手表都不再是植入人体的芯片了，他们已经成为人体基因的一部分，可以参与人类的繁衍和进化。第四讲嵌入式系统的开发

《光纤通信》教学大纲

《光纤通信》教学大纲一、课程描述光纤通信是20世纪70年代开始发展起来的一种通信新技术。80年代以后，随着我国通信技术的迅速发展，光纤通信有了长足的发展，成为社会信息基础设施中不可缺少的一部分，广泛应用于各个领域。《光纤通信》是结合光纤通信的发展，系统地介绍光纤通信系统的基本原理、基本概念、基本技术和基本分析设计方法，全面反映全光通信技术概貌的课程，为学生学习后续的光纤通信设备、光缆线路工程、综合布线工程、宽带接入技术及现代通信技术等通信专业课程奠定基础。《光纤通信》是通信工程专业的一门专业任选课，包括光纤通信传输理论，光纤与光缆，光源与光发送机，光检测器与光接收机，无源光器件与集成光路，光纤系统中的信号传输和光纤通信系统等内容。先修课程是通信原理、信号与系统、高频电路。二、课程目标 1、使学生掌握光纤通信的基本概念和基本原理，理解光发射机和光接收机的基本理论和特性。 2、理解和掌握光纤通信系统的构成、性能指标及光纤通信新技术。三、课程内容和教学要求这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下：知道——是指对这门学科的基本知识、基本理论的认知。理解——是指运用已了解的基本原理说明、解释一些现象。掌握——是指利用掌握的理论知识对一些较复杂的功能线路进行解释，说明其工作过程，估计有关参数。学会——是指在利用仪表和工具完成对某些功能线路的设计、组装、参数测量，并根据理论知识计算相关参数，理论与实验作比较。能识别操作中的一般差错。教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。

本标准中打“*”号的内容可作为自学，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。教学内容及教学要求表

(完整版)光纤通信基本知识

一、光纤通信的基本知识（一）光纤通信的概念 1870年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理，他做了一个简单的实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。结果使观众们大吃一惊。人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了。这些现象引起了丁达尔的注意，经过他的研究，发现这是由于全反射的作用，由于水等介质密度由于比周围的物质（如空气）大，即光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回水中。表面上看，光好像在水流中弯曲前进。后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝──玻璃纤维，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。由于这种纤维能够用来传输光线，所以称它为光导纤维。（视频）光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。（视频）（二）光纤通信的发展

光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有一二十年，已经历三代：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。中国光纤通信已进入实用阶段。（三）光纤通信的优缺点 1、光纤通信的优点现代通信网的三大支柱是光纤通信、卫星通信和无线电通信，而其中光纤通信是主体，这是因为光纤通信本身具有许多突出的优点： ①频带宽，通信容量大。光纤可利用的带宽约为50000GHz，1987年投入使用的1.7Gb/s光纤通信系统，一对光纤能同时传输24192路电话，2.4Gb/s系统，能同时传输30000多路电话。频带宽，对于传输各种宽频带信息具有十分重要的意义，否则，无法满足未来宽带综合业务数字网(B-ISDN)发展的需要。 ②损耗低，中继距离长。目前实用石英光纤的损耗可低于0.2dB/km，比其它任何传输介质的损耗都低，若将来采用非石英系极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降至10-9dB/km。由于光纤的损耗低，所以能实现中继距离长，由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多

(整理)光纤通信原理及基础知识

偏振模色散受限的最大理论传输距离 B 当比特率大于10Gbs 偏振模色散必须考虑降低光纤偏振模色散值改进光纤的几何形状导致裸纤的旋转 10 PMD ps4 km 25 Gbs 10 Gbs 40 Gbs 30 180km llkm lkm 10 1600 km 100 km 6km 05 6400 km 400 km 25km 02 40000 km 2500 km 156km 光纤的光学及传输特性参数之一------偏振模色散受限的最大理论传输距离光纤的基本参数固有和非固有的偏振模色散原因包层中心为椭圆包层偏心进入气体侧压涂层椭圆涂层偏心非固有原因侧压弯曲扭曲光纤的光学及传输特性参数之一------偏振模色散光纤的基本参数定义光纤作为单模光纤工作的最短波长工作波长超过此波长时只能传输基模此时光纤为单模光纤工作波长低于此波长时除基模外高次模也可传输此时光纤为多模光纤光纤的光学及传输特性参数之一------截止波长光纤的基本参数弯曲损耗宏观弯曲损耗是指光纤在以远远大于光纤外径的曲率半径弯曲时所引入的附加损耗微观弯曲损耗是指光纤受到不均匀应力的作用光纤轴产生的微小不规则弯曲所引入的附加损耗光纤的光学及传输特性参数之一------弯曲损耗光纤的基本参数衰减系数色散系数截止波长弯曲损耗 1310nm波长处036dBkm 1550nm 波长处022dBkm 1310nm波长处 0ps nmkm 1550nm波长处19ps nmkm cc1260nm 以75mm为直径松绕100圈1550nm波长处附加衰减005dB

(完整word版)通信工程专业前沿讲座感想

专业前沿讲座听后感前沿讲座这个课程感受颇多，带我们了解了一些从无到有的东西，也给了我们知道未来的发展方向，老师的丰富经历一举一动深深吸引着我，对我这个即将做到工作岗位ieshangde人来说，老师的亲身经历是一笔宝贵的财富通信工程专业是IT领域的关键学科，移动通信、光纤通信、因特网使人们传递和获得信息达到了前所未有的便捷。本专业本着加强基础、跟踪前沿、注重能力，培养具有扎实的理论基础和开拓创新精神，能够在通信技术、通信系统和通信网络等方面，从事研究、设计、运营、开发的高级专门人才。从20 世纪90年代初以来，全球向信息密集的工作方式和生活方式的转变，推动了光纤行业的发展。在此之前，数据处理资源的性能开始有可能实现各种各样的应用，而所需成本对大众市场很有吸引力。在很大程度上能使现代大规模数字通信网络得以实现并产生对其需求的分布式计算资源这一概念并没有促成数据传输技术方面直接并行的构建。因此，除了一些值得注意的特例之外，与其说各种应用可能受计算资源缺乏的限制，倒不如说受输入输出的束缚。这个显著特点与以前几十年计算资源的速度缓慢和价格昂贵形成了鲜明对比。以前几十年的数据密度比较稀疏，应用领域也在很大程度上局限于由一个或仅仅几个CPU和数据存储器支持的LAN（局域网）。在近10年内，数据客户的数量急速增长。从模拟方式到占主流通信模式的数字传输方式的转变将历来孤立而又不相关的系统转变为可能共享同一网络的"服务"。因此，譬如说，有线电视服务提供商可以通过传统的线路末端的电器，如电视机、电脑、手机提供视频服务、互联网服务和电话服务。这些电器在某种程度上起着专用数据终端设备的作用。甚至各类终端设备之间的差别也开始变得模糊不清，因为任何人都可用当今一代手机读电子邮件、拍照和打电话。最终用户现在能够在任何时间，从几乎任何地方使用各种服务。在用户只访问的数据只有一部分来自PAN（个人网）或LAN数据存储器的情况下，越来越大的数据流必须经由基于光纤的公用网。

光纤通信原理期末复习题

1.1966年由英籍华人高锟和霍克哈姆提出可以使用光纤作为传输介质。 2.在光电二极管中只有入射波长λ< λ（>,<或=）的光入 c 射才能产生光电效应，所以 λ称为截止波长。 c 3.分析光纤中光的传输特性时有两种理论：射线光学理论和波动光学理论。 4.光纤与光纤的连接方法有两大类：一类是活动连接，另一类是固定连接。 5.单模传输条件是归一化参量满足归一化频率 V≤2.405 。 6.LED和LD在结构上的最大差异是：LD具有谐振腔。 7.光发送机主要由光源、驱动电路和辅助电路组成。 8.接收机中存在的噪声源可分为两类：散粒噪声和热噪声。 9.光放大器是基于受激辐射原理，实现入射光信号放大的一种器件，其机制与激光器完全相同。 10.是无源器件的输入和输出端口之间的光功率之比。 A 插入损耗 B回波损耗 C反射系数 D偏振相关损耗 11.指利用高速光开关把多路光信号在时域里复用到一路上的技术。[ B ] A 光波分复用技术 B 光时分复用技术 C 光频分复用技术 D 码分复用技术 12.若输入光发射机的信号全为“0”时，输出光发射机的平均光功率为 P；输入信号全为“1”时，输出的平均光功率为 P，则消光比EXT的表达式是。[ C ] 1

A 0110lg P P B 00110lg P P P + C 1010lg P P D 10110lg P P P + 13. 波分复用光纤通信系统在发射端，N 个光发射机分别发射。 [ D ] A N 个相同波长的光信号，经过光波分复用器WDM 合到一起，耦合进单根光纤中传输 B N 个不同波长的光信号，经过光波分复用器WDM 变为波长相同的光信号，耦合进单根光纤中传输 C N 个相同波长的光信号，经过光波分复用器WDM 变为波长不同的光信号，耦合进单根光纤中传输 D N 个不同波长的光信号，经过光波分复用器WDM 合到一起，耦合进单根光纤中传输 14. 决定了光纤放大器所能放大的波长。 [ C ] A 光纤传导模式 B 光纤的衰减 C 掺杂到纤芯中的稀土离子的特性 D 光纤纤芯的直径 15. STM-4的速率约为 Mb/s 。 [ B ] A STM-1 155 B STM-4 622 C STM-16 2488 D STM-16 9953 16. 当使用雪崩光电二极管时，由于倍增过程的随机特性所产生的附加噪声，称为。[ ] A 散粒噪声 B 暗电流噪声 C 量子噪声 D APD 倍增噪声 19. 掺铒光纤放大器中泵浦光源的作用是。[ ] A 叠加加强信号光 B 叠加削弱信号光 C 使掺铒光纤处于粒子数反转分布状态 D 对信号光进行调制

光纤通信电子教案

教师备课基本要求 1、备课是教学的基本环节，任课教师在备课过程中应根据教学大纲，结合教材特点，针对授课对象的具体情况，认真组织教学容。 2、认真钻研教材，广泛参阅文献资料，抓住基本概念、基本理论、基本技能和每个章节的基本要求，确定教学重点和难点，科学、合理地安排教学容。 3、不断更新和充实教学容，注意结合社会实际，反映本学科发展的科学技术新成就，并能体现自己的相关研究成果和学术观点。 4、注重从学生实际出发，科学、合理设计各种教学方法、手段和板书，充分体现以学生为中心，启发学生思考，引导学生掌握学习方法。 5、教学安排及学时分配应与教学日历同步，合理、得当。 6、每次教案应包括教学目的、教学重点、教学难点、教学过程、教学方法和适量的作业布置等项目，并向学生推介的必要参考书目。 7、无论是手写教案还是电子教案均按规定格式编写。 8、教学文件齐全，整体教案应包括“备课基本要求、教学大纲、教学日历、授课表、学生平时考核表、教案”，且按此顺序进行装订。

课程名称光纤通信使用教材光纤通信技术主编学康人民邮电出版时间2008年5月专业班级0712401~02 授课时数总64 课时;理论: 48课时;实践: 16课时;其他: 课时; 授课教师授课时间2009年至2010年学年度第二学期主要参考文献 1.宝富等编《光纤通信》电子科技大学2007年 2.[美]Djafar K.Mynbaev编《光纤通信技术》机械工业2002年 3.吴彦文等编《光网络的生存性技术》邮电大学2002年 4.增基等编《光纤通信》电子科技大学2005年

教师备课纸第1次课题1、光纤通信概述目的要求 1.了解光纤通信发展的历史 2.了解光纤通信的优点及应用 3.掌握光纤通信系统的基本组成 4.了解光纤通信的发展现状及展望教学重点 1.光纤通信系统的一般组成 2.光端机、光纤链路的基本功能教学难点光纤通信系统的组成与功能教学课时2 教学方法讲授法、演示法、讨论法教学容和步骤《光纤通信》课程容介绍、专业学习方法、参考资料介绍第1章概论第2章光纤和光缆第3章通信用光器件第4章光端机第5章数字光纤通信系统第6章模拟光纤通信系统第7章光纤通信新技术第8章光纤通信网络

光纤通信教案

课程教案（2015—2016学年第二学期）课程名称：光纤通信授课学时： 44学时授课班级：电子信息工程13级任课教师：

教案（首页）

第2章光纤与光缆（一）教学内容：基本光学定律和定义，光纤模式和结构，光纤波导传输的基本原理，圆波导的模式理论，单模光纤的基本原理，光纤材料和制造基本原理。重点：光纤模式和结构，光纤波导传输的基本原理，单模光纤的基本原理，光纤材料和制造基本原理。难点：圆波导的模式理论（四）概述对光纤的结构和分类做简单介绍,对光纤的导光原理采用射线法和标量近似解法进行重点分析。对单模光纤的结构特点、主模及单模传输条件进行讨论。介绍光纤的传输特性及特殊光纤。

教学环节教学过程引言本章课程的讲授在整个通信技术的发展中传输介质始终是人们需要不断研究和改进的课题，光通信从19世纪前就已得到应用，但由于没有找到合适的传输介质，使得光通信无法充分发挥其优点。1966年英籍华人科学家C.K.Kao发表论文提出可以利用纯度极高的石英玻璃作为传输煤质来传送光信号，从而拉开了光纤通信技术飞速发展的序幕（C.K.Kao博士也因此成就获得2009年Nobel物理学奖）。近半个世纪来，人们对光纤的结构、制造工艺不断改善，使得光纤的传输性能越来越优良，光纤已经成为现代长途干线网络信息传输的首选传输介质。本章将对光纤进行详细的讨论，使学生对光纤通信课程建立较好的基本理解。在讲授基本内容之前请学生回答自己对实际生活中所接触的光纤光缆的认识和理解，大家在什么地方用过光纤呢？家里或宿舍上网时信息是通过什么进行传输或如何进行传输的呢？通过提问对学生进行较好的引导，让学生上课时很快提高兴趣。 2.1 光纤的结构和分类 2.1.1 光纤的结构光纤有不同的结构形式。目前，通信用的光纤绝大多数是用石英材料做成的横截面很小的双层同心玻璃体，外层玻璃的折射率比内层稍低。折射率高的中心部分叫做纤芯，其折射率为，直径为2a；折射率低的外围部分称为包层，其折射率为，直径为2b。让学生自行思考为何要采用这种结构？提问！强调纤芯和包层的折射率很接近、差值不能太大。采用芯包结构的目的：（1）进行全反射，减小散射损耗。（2）增加纤芯的机械强度。（3）保护纤芯不受外界的污染。 1 n 2 n

专题讲座——光纤通信概述(DOC)

专题讲座光纤通信概述余振新 ☆在我们谈及通信之前，明确一下天天都会接触到的一些名词术语：消息：表述某一已经发生的事件。消息是需要载体的：文字、符号、数据、图案------”离散消息” 语音、动画------------------------”连续消息“ 信息：是事物存在状态和方式的反映，是指消息中所包含的有意义的内容，能触及人们认识性的思维活动。信号：是消息的物质载体。可以是声光电热机械形式的。消息就寄托在信号的某种参量上（V,I,W,T）信道：信号传输的通道。可以是铜线、光纤、大气、水底。通信：不同单元之间交换和传递消息的活动过程。通信的本质是传递信息。信号则是信息的载体。通信的整个过程是依赖信号往返传递来实现的。通信系统：传递信息所需的一切技术设备的总和。

要明白：光通信是建立在电通信基礎上的。只是在通信过程中，把电信号转換成光信号，利用光纤网络传递出去，到了目的地后，再把光信号变換回电信号。所以，在学习光通信之前，必须对电通信有足够的了解。通信系统概述通信系统有各种各样的分类方式：诸如按信号特征分类：模拟通信系统；按调制特征分类：调幅、调频、调相、脉冲编码；按物理特征分类：语音通信、图像通信、数据通信；按传输媒体分类：有线、无线方式（最常用、最易被理解和接受）有线通信系统——电缆（明线、同轴）；光纤光缆（单模、多模）；无线通信系统——微波、卫星、移动通信。电缆通信系统：（1）基础语音通信---最简单、最基础、最经典的通话方式；（2）高频（载波）通信系统----单路语音频带规定为0.3—3.4KHz。

载波线路采用调幅或调频；明线信道带宽限制f<200KHz.故频分复用上限只到150Hz。（3）同轴电缆高频（载波）通信系统---- 同轴电缆采用四种传输频谱： ①2.6MHz，由10个60路群组成，总复用话路为600路，线路传输频带为60—2540KHz； ②4MHz，由16个60路群组成，总复用话路为960路，线路传输频带为60—4000KHz； ③6MHz，由24个60路群组成， ④12MHz，由15个60路群和6个300路群组成，最大复用话路达2700路，线路传输频带为312—12388KHz；（4）长途电信（铜）网

光纤通信原理题库1

一填空题 1光波属于电磁波范畴,包括、和。 2.目前实用通信光纤的基础材料是。 3.目前光纤通信采用比较多的系统形式是的光纤数字通信系统。 4.光发射机的主要作用是耦合进光纤。 5.光接收机的主要作用是将光纤送过来的光信号转换成电信号。 6.目前光纤通信的实用工作波长在近红外区，即波长区，对应频率。 7.目前光纤通信的三个实用窗口为、及。 8.在传播方向上既无电场分量也无磁场分量，称为。 9.在传播方向上有磁场分量但无电场分量，称为。 10.在传播方向上有电场分量但无磁场分量，称为。 11.光纤损耗的单位是。 12.单位长度光纤传输带宽的单位是。 13.光接收机中的重要部件是能够完成光/电转换任务的光电检测器，目前主要采用和。 14.光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用或。 15.光纤纤芯的折射率n1包层折射率n2。 16.按照光纤横截面折射率分布不同来划分，光纤可分为和。 17.按照纤芯中传输模式的多少来划分，光纤可分为和。 18.单模光纤的纤芯直径约为。 19.多模光纤的纤芯直径约为。 20.光缆的结构可分为、和三大部分。 21.影响光纤最大传输距离的主要因素是光纤的和。 22.光纤损耗包括：光纤的损耗，光纤与的耦合损耗，光纤之间的损耗等。 23.色散的大小用来表示。 24.色散的程度用时延差来表示，时延差越大，色散就会。 25.时延差的单位是。 26.单模光纤中的色散不存在，只有和。 27.光纤通信系统中，性能和性能是传输性能中的两个主要指标。 28.抖动的程度原则上可以用、、来表示，现在多数情况是用。 29.抖动容限可分为容限和容限。 30.掺铒光纤放大器的英文缩写是。 31.渐变型光纤由于芯子中的折射指数n1是随半径r变化的，因此子午线是。 32.渐变型光纤靠原理将子午线限制在芯子中，沿轴线传输。 33.弱导波光纤中的光线几乎与光纤轴。 34.弱导波光纤中的光波是近似的。 35.在阶跃型光纤中，不论是子午线还是斜射线，都是根据原理，使光波在芯子和包层的界面上全反射，而把光波限制在中向前传播的。 36.导波传输常数的变化范围。 37.当时，电磁场能量不能有效地封闭在纤芯中，而向包层辐射，这种状态称为导波的临界状态。

光纤通信知识点归纳

第1章概述 1、光纤通信的基本概念：利用光导纤维传输光波信号的通信方式。光纤通信工作波长在于近红外区：0.8～1.8μm的波长区，对应频率: 167～375THz。对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工作波长，即0.85μm、1.31μm及1.55μm。 2、光纤通信系统的基本组成：（P2图1-3）目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD）的光纤数字通信系统。该系统主要由光发射机、光纤、光接收机以及长途干线上必须设置的光中继器组成。 1）在点对点的光纤通信系统中，信号的传输过程：由电发射机输出的脉码调制信号送入光接收机，光接收机将电信号转换成光信号耦合进光纤，光接收机将光纤送过来的光信号转换成电信号，然后经过对电信号的处理以后，使其恢复为原来的脉码调制信号送入电接收机，最后由信息宿恢复用户信息。 2）光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管（LD)。 3）光接收机中的重要部件是能够完成光-电转换的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。特性参数：灵敏度 4）一般地，大容量、长距离光纤传输: 单模光纤+半导体激光器LD 小容量、短距离光纤传输: 多模光纤+半导体发光二极管LED 5）光纤线路系统：功能：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。组成：光纤、光纤接头和光纤连接器要求：较小的损耗和色散参数 3、光纤通信的特点：优点：（1），传输频带宽，通信容量大。（2）传输损耗小，中继距离长：石英光纤损耗低达0.19 dB/km，用光纤比用同轴电缆或波导管的中继距离长得多。（3）保密性能好：光波仅在光纤芯区传输，基本无泄露。（4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成，不受电磁场干扰。（5）体积小、重量轻。（6）原材料来源丰富、价格低廉。缺点：1）不能远距离传输；2）传输过程易发生色散。 4、（1）光纤通信在通信网中的未来发展趋势：GFP、ASON、全光网（?波分复用技术（WDM）?相干光通信?超长波长光纤通信?光集成技术息源电发射机光发射机光接收机电接收机信息宿光纤线路接收发射电信号输入光信号输出光信号输入电信号输出

光纤通信基础知识.docx

1 ?光纤通信概论 L1光纤通信概论光纤通信：以光作为信息载体，利用光纤传输携带信息的光波，以达到通信之目的。数字光纤通信系统的基本组成：光发送机、光接收机、光纤。典型的数字光纤通信系统方框图：数字光纤通信系统发送端的电端机把信息（如话音）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,输出发出携带信息的光波。光波经光纤传输后到达接收端，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。携带信息的光波：数字信号为T”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”（不发光）。 1.2光纤通信优点 1）、通信容量大一根光纤同时传输24万个话路，比传统的明线、同轴电缆、微波等要高出几十乃至上千倍。波分复用技术的采用，把一根光纤当作几根、几十根光纤使用, 通信容量近乎无限。 2）、中继距离长光纤具有极低的衰耗系数，目前商用化石英光纤已达0.19dB/km 以下，配以适当的光发送与光接收设备，中继距离达数百公里以上，特别适用于长途一、二级干线通信。光纤通信基础电端机（A/D ）匚n 中继器电端机（D/A ）模拟信号模拟倍号光发送机匚^光接收机

3）、保密性能好。 4）、抗干扰能力强光波在光纤中传输时只在其芯区进行，不存在传统的电磁波辐射，因此其保密性能极好，同时也不怕外界强电磁场的干扰，抗干扰能力强。 5）、便于施工和维护体积小、重量轻。光缆的敷设方式方便灵活，既可以直埋、管道敷设，又可以水底和架空。 2光纤与光缆 2」光纤的构造光纤呈圆柱形是由单根玻璃纤维、紧靠纤心的包层、一次涂履层以及套塑保护层组成。 2.2光纤的导光原理光是一种频率很高的电磁波，而光纤本身是一种介质波导。我们从几何光学的角度来简单讨论光纤的导光原理全反射原理：光线在均匀介质中是以肓线传播的，但在两种不同介质的分界面会产生反射和折射现象，如图所示:

光纤通信考试知识点

※二知识点小结 1、光纤由那几层构成,各层的主要作用是什么？光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝..纤芯的折射率比包层稍高,损耗比包层更低,光能量主要在纤芯内传输.包层为光的传输提供反射面和光隔离,并起一定的机械保护作用. 2、光纤是怎样分类的？按折射率—突变型多模光纤、渐变性多模光纤、单模光纤；按材料—石英系光纤、石英芯塑料包层光纤、多成分玻璃纤维、塑料光纤 3、什么叫光纤损耗？造成光纤损耗的原因是什么？硅光纤的光谱衰减曲线表明存在三个低损耗窗口，这三个窗口分别是多少。传输过程中光信号幅度的减小。原因：吸收、散射、弯曲损耗，吸收损耗是由于SiO2材料引起的固有吸收和杂质引起的吸收产生的，散射损耗主要是由材料微观度不均匀引起的锐利散射和光线结构缺陷引起散射产生的。0.85um 、1.31um 、1.55um 附近时光纤传输损耗较小或最小的波长“窗口”相应损耗为2—3dB/km,0.5dB/km,0,2dB/km 。 4、什么是色散？色散对光信号有什么影响？单模光纤中有哪几种色散？多模光纤中有哪几种色散？单模光纤的零色散波长在什么位置？色散位移光纤是采用什么原理制成的？色散：（模式、材料、波导色散）在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。影响：模拟调制中限制带宽，若是数字脉冲信号将使脉冲展宽，限制系统传输速率。单模:色度色散、偏振模色散。多模：模内、模间色散。1.31um 。 5、目前光纤通信为什么采用以下三个作波长：λ0=0.85μm,λ2=1.31μm,λ3=1.55μm ？这是光纤的三个低损耗窗口 6、光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展？长波长、单模光纤比短波、多模光纤具有更好的传输特性。一：单模光纤没有色散模式，不同成分光经过单模光纤的传播时间不同的程度显著限于经过多模光纤的传输时间；二：由光纤损耗和波长的关系曲线可知，随着波长增大，损耗呈下降趋势，且在1.55um 处有最低值，而且1.31um 和1.55um 处的色散很小，故目前长距离光纤通信一般都工作在1.55um 处。 7、光能量在光纤中传输的必要条件. 纤芯折射率大于包层折射率。 8、突变多模光纤数值孔径的概念及计算. 突变型多模光纤相对折射率差（纤芯和包层折射率分别为n1和n2）定义：n=(n1-n2)/n1 数值孔径221 2 1 sin 2C NA n n n θ==-≈?, 时间延迟11111 sec (1)2 n l n L n L c c c θτθ==≈+,最大入射角(θ=θc)和最小入射角(θ=0)的光线之间时间延迟差近似为22111()22c n L L L NA n c n c c τθ?==≈? 9、弱导波光纤的概念. 纤芯折射率为n1保持不变，到包层突然变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a=50~80 μm ，光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大。带宽只有10~20 MHz ·km ，一般用于小容量（8 Mb/s 以下）短距离（几km 以内）系统。 12、渐变型多模光纤自聚焦效应的产生机理. 自聚焦效应：不同入射角相应的光线,虽然经历的路程不同,但是最终都会聚在P 点上,这种现象称为自聚焦效应. 14、突变光纤和平方律渐变光纤传输模数量的计算.传输模数2222 1()() 222g g V M a k n g g =?=++ 对于突变型光纤,g →∞,M=V 2/2；对于平方律渐变型光纤,g=2,M=V 2/4 15、单模传输条件为22122 2.405 a V n n πλ =-≤ 截止波长 221222.405 c a n n πλ≥-, 归一化频率 2212 2a V n n πλ =- 16、归一化双折射B:()x y ββββββ -?== , 拍长：两正交偏振模的相位差达到2π的光纤长度2/b L πβ=?. 17、三种色散的定义. 色散是在光纤中传输的光信号由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应.色散的种类：1模式色散：是由于不同模式的时间延迟不同而产生的,它取决于光纤的折射率分布,并和光纤材料折射率的波长特性有关.2材料色散：是由于光纤的折射率随波长而改变,以及模式内部不同波长成分的光(实际光源不是纯单色光),其时间延迟不同而产生的.这种色散取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度.3波导色散：是由于波导结构参数与波长有关而产生的,它取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差 18、光纤色散的表示,时域和频域的表达式的关系. 频域：色散限制了传输信号的带宽；色散通常用3dB 光带宽 =>f3db 时域：色散引起脉冲展宽.脉冲展宽Δτ表示二者的关系通过推导可得： =441/Δτ （MHZ ）式中：Δτ为信号通过光纤产生的脉冲展宽,单位为ns ；用脉冲展宽表示时,光纤色散可以写成Δτ=(Δτ2n+Δτ2m+Δτ2w)1/2.Δτn 模式色散；Δτm 材料色散；Δτw 波导色散,所引起的脉冲展宽的均方根值. 19、光纤损耗产生的机理. 1)吸收损耗(a)本征吸收（固有吸收）：电子跃迁吸收（紫外吸收）分子共振吸收（红外吸收）(b)杂质吸收 (2)散射损耗：由于光纤中介质的不均匀性而使光向各个方向散射开而引起的损耗.（a ）线性散射：瑞利散射,波导散射(b)非线性散射：受激拉曼散射和受激布里渊散射 (3)弯曲损耗：由光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射 20、非零色散光纤. 光纤在1.55μm 有微量色散 21、光缆缆芯的结构类型. 缆芯通常包括被覆光纤(或称芯线)和加强件两部分.被覆光纤是光缆的核心,决定着光缆的传输特性.加强件起着承受光缆拉力的作用,通常处在缆芯中心,有时配置在护套中.四种基本类型：层绞式、骨架式、中心束管式、带状式 22、光纤特性参数的测量方法. 损耗测量：一种是测量通过光纤的传输光功率,称剪断法和插入法；另一种是测量光纤的后向散射光功率,称后向散射法. 带宽测量：时域法又称脉冲法；频域法又称扫频法. 光纤色散测量有相移法、脉冲时延法和干涉法等.相移法是测量单模光纤色散的基准方法. ※第三章知识点小结 1、光与物质作用时有受激吸收,自发辐射,受激辐射三个物理过程. 2、受激辐射光的频率、相位、偏振态和传播方向与入射光相同，这种光称为相干光。自发辐射光是由大量不同激发态的电子自发跃迁产生的，其频率和方向分布在一定范围内，相位和偏振态是混乱的，这种光称为非相干光。 2、半导体激光器的主要由哪三个部分组成？有源层；限制层；基片 3、电子吸收或辐射光子所要满足的波尔条件.E2-E1=h f 12 式中，h=6.628×10-34J ·s ，为普朗克常数，f 12为吸收或辐射的光子频率。 4、什么是粒子数反转分布？设在单位物质中，处于低能级E1和处于高能级E2(E2>E1)的原子数分别为N1和N2。受激吸收和受激辐射的速率分别比例于N1和N2，且比例系数(吸收和辐射的概率)相等。N2>N1的分布，和正常状态(N1>N2)的分布相反，所以称为粒子(电子)数反转分布。 5、理解半导体激光产生激光的机理和过程. 半导体激光器工作原理:半导体激光器是向半导体PN 结注入电流，实现粒子数反转分布，产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡的。激光振荡的产生：粒子数反转分布（必要条件)激活物质置于光学谐振腔中，对光的频率和方向进行选择=连续的光放大和激光振荡输出过程：由于限制层的带隙比有源层宽，施加正向偏压后，P 层的空穴和N 层的电子注入有源层。P 层带隙宽，导带的能态比有源层高，对注入电子形成了势垒，注入到有源层的电子不可能扩散到P 层。同理，注入到有源层的空穴也不可能扩散到N 层。另一方面，有源层的折射率比限制层高，产生的激光被限制在有源区内 6、静态单纵模激光器. 驱动电流变大，纵模模数变小，谱线宽度变窄，当驱动电流足够大时，多纵模变为单纵模，这种激光器称为静态单纵模激光器 8、半导体激光器的温度特性. 激光器输出光功率随温度而变化有两方面（1）激光器的阈值电流Ith 随温度升高而增大（2）外微分量子效率ηd 随温度升高而减小。 9、DFB 激光器（分布反馈激光器）的优点. 1、单纵模激光器2、光谱宽度窄，波长稳定性好3.动态谱特性好，高速调制时也能保持单模特性4、线性好 10、LD 与LED 的主要区别。半导体激光二极管 (LD)发光二极管(LED) LD 发射的是受激辐射光，LED 发射的是自发辐射光，LED 的结构和LD 相似，大多是采用双异质结(DH)芯片，把有源层夹在P 型和N 型限制层中间，不同的是LED 不需要光学谐振腔，没有阈值。LED 通常和多模光纤耦合，用于1.3 μm(或0.85 μm)波长的小容量短距离系统。LD 通常和G.652或G.653规范的单模光纤耦合，用于1.3 μm 或1.55 μm 大容量长距离系统。 11、常用光电检测器的种类. PIN 光电二极管和雪崩光电二极管（APD ） 12、光电二极管的工作原理. 光电二极管(PD)把光信号转换为电信号的功能，是由半导体PN 结的光电效应实现的。 13、PIN 和APD 的主要特点. 由于PN 结耗尽层只有几微米，大部分入射光被中性区吸收，因而光电转换效率低，响应速度慢。为改善器件的特性，在PN 结中间设置一层掺杂浓度很低的本征半导体(称为I)，这种结构便是常用的PIN 光电二极管。随着反向偏压的增加，开始光电流基本保持不变。当反向偏压增加到一定数值时，光电流急剧增加，最后器件被击穿，这个电压称为击穿电压UB 。APD 就是根据这种特性设计的器件 14、为什么APD 管具有光生电流的内部放大作用？ 15、耦合器的功能. 把一个输入的光信号分配给多个输出，或把多个输入的光信号组合成一个输出。 16、光耦合器的结构种类. 类型：耦合器类型、T 形耦合器、星形耦合器、定向耦合器、波分复用器/解复用器基本结构的分类：光纤型、微器件型、波导型 17、什么是附加损耗？附加损耗Le 由散射、吸收和器件缺陷产生的损耗，是全部输入端的光功率总和Pit 和全部输出端的光功率总和Pot 的比值，用分贝表示1110lg 10lg N in it n e N ot on n P P L p P ==???? ??==?? ?????? ∑∑ 18、光隔离器的结构和工作原理. 隔离器就是一种非互易器件，其主要作用是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方向特别是反方向传输。偏振器--法拉弟旋转器--偏振器 19、什么是耦合比？耦合比CR 是一个指定输出端的光功率Poc 和全部输出端的光功率总和Pot 的比值 1 oc oc N ot on n P P CR P P == =∑ 光检测过程中都有哪些噪声？答：光检测器的噪声主要包括有光生信号电流和暗电流产生的散粒噪声以及负载电阻产生的热噪声。热噪声来源于电阻内部载流子的不规则运动。散粒噪声源于光子的吸收或者光生载流子的产生，具有随机起伏的特性。光生信号电流产生的散粒噪声，称为量子噪声，这种噪声的功率与信号电流成正比，因此不可能通过增加信号光功率提高信噪比。在没有外界入射光的作用下，光检测器中仍然存在少量载流子的随机运动，从而形成很弱的散粒噪声，成为暗电流噪声。所以在有信号光作用的时间内，主要考虑量子噪声和热噪声；而没有信号光的期间，主要考虑暗电流噪声和热噪声。 ※第四章知识点小结 1、数字光发射机的方框图. 2、光电延迟和张驰振荡. 输出光脉冲和注入电流脉冲之间存在一个初始延迟时间，称为电光延迟时间 td ，其数量级一般为 ns 。当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲会出现幅度逐渐衰减的振荡，称为张弛振荡，其振荡频率 fr(=ωr/2π)一般为 0.5~2 GHz 。 3、激光器为什么要采用自动温度控制？半导体光源的输出特性受温度影响很大，特别是长波长半导体激光器对温度更加敏感。为保证输出特性的稳定，对激光器进行温度控制是十分必要的。 4、数字光接收机的方框图. 5、光接收机对光检测器的要求. 对光检测器的基本要求如下:(1) 高的光电转换效率,即对某一波长入射光信号,能够得到尽可能大的光电流;(2) 附加噪声尽可能小;(3) 响应速度要快,线性好及频带宽;(4) 可靠性好,寿命长.在光纤通信中,满足上述要求的光检测器有两种半导体光电二极管:PIN 光电二极管和雪崩光电二极管(ADP). 6、什么是灵敏度？灵敏度是衡量光接收机性能的综合指标。灵敏度Pr 的定义是，在保证通信质量(限定误码率或信噪比)的条件下，光接收机所需的最小平均接收光功率〈P 〉min ，并以dBm 为单位。 3 min()Pr 10lg[ ]() 10P w dBm -<>=灵敏度表示光接收机调整到最佳状态时，能够接收微弱光信号的能力。 7、什么是误码和误码率？由于噪声的存在，放大器输出的是一个随机过程，其取样值是随机变量，因此在判决时可能发生误判，把发射的“0”码误判为“1”码，或把“1”码误判为“0”码。光接收机对码元误判的概率称为误码率 8、什么是动态范围？动态范围(DR)的定义是：在限定的误码率条件下，光接收机所能承受的最大平均接收光功率〈P 〉max 和所需最小平均接收光功率〈P 〉min 的比值，用dB 表示。max min 10lg () p DR dB p <>=<> 态范围是光接收机性能的另一个重要指标，它表示光接收机接收强光的能力 9、数字光纤通信对线路码型的要求. 数字光纤通信系统对线路码型的主要要求是保证传输的透明性，具体要求有： (1) 能限制信号带宽，减小功率谱中的高低频分量。这样就可以减小基线漂移、提高输出功率的稳定性和减小码间干扰，有利于提高光接收机的灵敏度。2) 能给光接收机提供足够的定时信息。因而应尽可能减少连“１”码和连“0”码的数目，使“1”码和“0”码的分布均匀保证定时信息丰富。 (3) 能提供一定的冗余码，用于平衡码流、误码监测和公务通信。但对高速光纤通信系统，应适当减少冗余码，以免占用过大的带宽。 10、数字光纤通信系统中常用的码型种类. mBnB 码：mBnB 码是把输入的二进制原始码流进行分组，每组有m 个二进制码，记为mB ，称为一个码字，然后把一个码字变换为n 个二进制码，记为nB ，并在同一个时隙内输出我国3次群和4次群光纤通信系统最常用的线路码型是5B6B 码 ※第五章知识点小结 1、SDH 的优点. (1) SDH 采用世界上统一的标准传输速率等级。最低的等级也就是最基本的模块称为STM-1，传输速率为155.520 Mb/s ； 4个STM-1 同步复接组成STM-4，传输速率为622.080 Mb/s ； 16个STM-1 组成STM-16, 传输速率为2488.320 Mb/s ，以此类推。 (2) SDH 各网络单元的光接口有严格的标准规范。因此，光接口成为开放型接口，这有利于建立世界统一的通信网络。标准的光接口综合进各种不同的网络单元，简化了硬件，降低了网络成本。 3) 在SDH 帧结构中，丰富的开销比特用于网络的运行、维护和管理，便于实现性能监测、故障检测和定位、故障报告等管理功能。(4) 采用数字同步复用技术，其最小的复用单位为字节，不必进行码速调整，简化了复接分接的实现设备，由低速信号复接成高速信号，或