光纤通信设备知识
光纤通信原理及基础知识
t D • Δ PMD= pmd * LΛ0.5
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PMD Link
y=
1
n
n k 1
x
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• PMDQ :99.99% probability of 100000 y
光纤的基本参数
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
偏振模色散受限的最大理论传输距离
光纤的通信原理及基础知识
第一章 光纤通信的基本原理 第二章 光纤的基本结构和分类 第三章 光纤的基本参数 第四章 光纤的制造方法
第一章 光纤、光缆的基本知识
§1.1 光纤通信的基本原理
信号 处理
发送端
光波导
信号 处理
接收端
光纤通信的基本原理
频谱分配
电磁波谱
低频
高频
微波
直流电
LW MW KW UKW dm cm
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。
光纤的基本参数
参数典型值 光纤的光学及传输特性参数之一------
• 模场直径： • 衰减系数：
• 色散系数：
• 偏振模色散：
• 截止波长： • 弯曲损耗：
•1310nm: 8-10m; 1550nm: 9-11m
包层(SiO2+F )掺氟二氧化硅
125 µm
标准单模光纤
标准梯度折射率分布多模光纤
涂层(acrylic) 250 µm
涂层 250 µm
涂层
力学影响的防护
塑料光纤
涂层 1000 µm
光纤的基本结构和分类
光纤的分类
按材料分类：
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LED5）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。
光纤通信重要知识点总结
光纤通信重要知识点总结光纤通信是指利用光纤作为传输介质进行信息传输的通信方式。
光纤通信具有高带宽、长传输距离、低损耗和抗干扰等优点，因此在现代通信领域得到广泛应用。
下面是光纤通信的重要知识点总结：1.光纤的组成与结构：光纤主要由芯、包层和包衣组成。
芯是光信号传输的区域，通常由高折射率的材料制成；包层是用低折射率材料包围芯，起到光信号在纤芯内反射传播的作用；包衣是保护光纤的外层，通常由聚合物材料制成。
2.光纤的工作原理：光信号通过光纤的内部反射传播。
当光线从纤芯射入包层界面时，根据全反射原理，光线会完全反射回纤芯内部，从而沿着光纤传输。
通过控制入射角度和光纤材料的折射率可实现光信号的传输和传播。
3.光纤的传输特性：光纤具有高带宽、低损耗和低延迟等优点。
由于采用了光的传输方式，能够实现高速率的数据传输，大大提高了通信的速度和容量。
光纤的损耗非常低，可以在长距离范围内传输信号，而且几乎不受电磁干扰和信号衰减影响。
同时，光信号在光纤中的传输速度非常快，几乎接近光速，因此具有低延迟特性。
4.光纤通信系统的组成：光纤通信系统一般由光源、调制器、光纤传输介质、光解调器和接收器等组成。
光源可以是激光器或发光二极管等，用来产生光信号。
调制器用来将电信号转换成光信号，例如使用调制技术将数字信号转换成光脉冲信号。
光解调器则将光信号转换为电信号，通常使用光电二极管或光电探测器等光电转换器件。
接收器接收到光信号后进行信号处理和解码，将其转化为原始的电信号。
5.光纤通信的调制技术：光纤通信中常用的调制技术包括直接调制和外调制两种。
直接调制是通过改变激光器的电流或电压来实现光信号的调制，简单且成本低，但调制深度较浅。
外调制则是利用外部器件（如调制器）来对光信号进行调制，可以实现高深度的调制，但需要较复杂的设备和技术。
6.光纤通信网络的结构：光纤通信网络一般采用分布式结构或集中式结构。
分布式结构中，光纤纷纱采用星型或网状拓扑结构连接各个用户，每个用户都连接到一个光纤节点。
光纤通信重要知识点总结
光纤通信重要知识点总结一、概述当我们谈论信息传输的时候，光纤通信就像是连接你我他的重要纽带。
你可能会觉得光纤是一个离生活很远的概念，其实不然它在我们的日常生活中无处不在，为我们的互联网生活提供了高效快捷的服务。
接下来让我们一起了解下关于光纤通信的一些重要的知识点吧。
光纤通信简单来说，就是通过光的信号传输信息的方式。
在这个过程中，光纤就像是一条信息的高速公路，承载着各种数据在网络的各个角落自由穿梭。
它的重要性在于其传输速度快、距离远、稳定性高，为现代社会的通信需求提供了强大的支持。
它就像我们生活中的一道桥梁，让我们的通话、视频聊天或者浏览网页都能流畅进行。
听起来很有趣对吧？接下来我们会深入了解它的工作原理和特点等内容。
1. 光纤通信概述及其在现代社会的重要性嘿，朋友们你们是否知道我们如今依赖的互联网、电视信号和电话通讯背后，其实有一个神奇的科技力量在支撑，那就是光纤通信。
光纤通信就像是信息时代的超级高速公路，负责把我们的数字世界连接在一起。
那么什么是光纤通信呢？简单来说光纤通信就是通过光信号在光纤中传输信息的一种方式。
接下来我们来聊聊它在现代社会的重要性。
想象一下如果没有光纤通信，我们的世界会是什么样？可能我们无法随时随地与朋友视频聊天，无法在家观看世界各地的新闻和娱乐节目，甚至无法享受在线购物的便利。
光纤通信已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分，它的重要性体现在以下几个方面：首先光纤通信提供了超高速的数据传输速度，这对于大数据处理、云计算、在线视频会议等应用至关重要。
想象一下医生通过光纤网络进行远程手术指导，或者学生们通过网络进行实时的互动学习，这都是光纤通信技术带来的变革。
其次光纤通信具有极高的稳定性和可靠性，在数字化时代，信息的连续性和准确性至关重要。
光纤由于其物理特性，能够抵抗电磁干扰和天气影响，保证了通信的稳定性和可靠性。
光纤通信的带宽大，容量大。
这意味着它可以同时处理大量的数据和信息，支持更多的用户和设备接入网络。
(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。
光纤通信 知识点总结
光纤通信知识点总结引言光纤通信是一种通过光纤传输光信号的通信技术，它使用光纤作为传输媒质，通过光的反射、折射和传播来实现信息的传输。
光纤通信具有带宽大、传输速度快、抗干扰性强、安全可靠等优点，因此在现代通信中得到了广泛的应用。
本文将对光纤通信的相关知识点进行总结，包括光纤通信的基本原理、组成结构、传输特点、光纤通信系统的组成和工作原理、光纤通信的发展趋势等内容。
一、光纤通信的基本原理1. 光的特性光波是一种电磁波，具有波粒二象性，既可以表现为波动又可以表现为微粒。
光波的主要特性包括波长、频率、相速度、群速度等。
2. 光纤的基本原理光纤是一种通过光的全反射来传输光信号的一种传输媒质。
它的基本结构是由一根纤维芯和包覆在外的包层组成，通过这样的结构使得光信号可以沿着光纤的传输方向不断进行反射和传播。
二、光纤通信的组成结构1. 光纤的结构光纤由芯和包层构成，芯是由单质或复合材料制成，包层是由低折射率的材料构成，使得光可以在芯和包层的界面上发生全反射。
2. 光纤的连接器连接器是光纤通信中的重要部分，它用于将光纤连接在一起，保证光信号的传输质量。
3. 光纤的光源和接收器光源是产生光波的设备，用于向光纤中输入光信号；接收器是用于接收光纤传输过来的光信号，并将其转换为电信号。
三、光纤通信的传输特点1. 带宽大光纤通信的带宽远远大于传统的铜线通信，可以传输更多的信息。
2. 传输距离远光纤通信的传输距离远远大于铜线通信，可以满足更长距离的通信需求。
3. 传输速度快光纤通信的传输速度远远快于铜线通信，可以实现更快的数据传输。
4. 抗干扰性强光纤通信的信号传输过程中不受电磁干扰，抗干扰性能强。
5. 安全可靠光纤信号传输过程中不会泄露电磁波，安全可靠。
四、光纤通信系统的组成和工作原理1. 光纤通信系统的组成光纤通信系统由光源、光纤、接收器、调制解调器、复用器、解复用器等组成。
2. 光纤通信系统的工作原理光源产生光信号，光信号经过调制解调器进行调制，然后通过光纤进行传输，接收器接收光信号并将其转换为电信号，经过复用器和解复用器将多个信号合并或分解，最终传输到目标设备。
光纤知识点
光纤知识点
光纤是一种用于传输光信号的细长、柔韧的材料。
它通常由硅或玻璃制成，具有很高的折射率，能够有效地导引光线。
光纤的主要特点是高带宽和低损耗。
相比于传统的电缆，光纤能够传输更多的数据量，并且信号在传输过程中的衰减较小。
这意味着我们可以更远距离地传输光信号，而不会丧失信号质量。
光纤的结构分为内芯和包层两部分。
内芯是光信号传输的核心区域，而包层则是将光信号束缚在内芯内，防止信号泄露和损耗。
光纤的直径非常细小，通常只有几微米到几十微米。
光纤的传输原理是基于全内反射。
当光线从高折射率的内芯射入低折射率的包层时，它会在两者之间不断反射，从而沿光纤传输。
这种全内反射的现象保证了光线一直保持在光纤内部而不会泄露出去。
光纤广泛应用于通信领域。
光纤通信系统通过将光信号转换为电信号，传输到目标地点后再将其转换回光信号，实现光信号的远距离传输。
由于光纤的高带宽特性，光纤通信系统能够支持高速、大容量的数据传输。
除了通信领域，光纤还在医疗、传感和工业等领域有广泛应用。
在医疗领域，光纤可用作内窥镜，用于检测人体内部的疾病；在传感领域，光纤传感器可以测量温度、压力和应变等物理量；在工业领域，光纤可以用于激光切割和焊接。
总结而言，光纤是一种高效的光信号传输媒介，具有高带宽、低损耗和广泛的应用领域。
随着技术的不断发展，光纤将在未来的通信和科技领域继续发挥重要作用。
光纤通信原理及基础知识
光纤通信原理及基础知识光纤通信是一种利用光信号传输信息的通信技术。
它基于光波在光纤中的传输，具有高带宽、低损耗、抗干扰等优点，因此在现代通信领域得到广泛应用。
下面将介绍光纤通信的原理和一些基础知识。
1.光纤通信原理光纤通信的原理基于光的全内反射。
光纤是由一个或多个折射率不同的材料构成，光信号通过光纤中的光核进行传输。
当光信号从一个折射率较高的材料传到折射率较低的材料时，会发生全内反射，光信号会在光纤中沿着光核一直传输。
光纤通信系统主要包括光源、光纤和光接收器三个部分。
光源产生光信号并将其注入光纤中，光纤将光信号传输到目标位置，光接收器将光信号转化为电信号进行处理。
这样就完成了光纤通信的整个过程。
2.光纤类型根据应用场景和使用材料的不同，光纤可以分为多种类型。
常见的光纤类型有单模光纤和多模光纤。
单模光纤（Single-Mode Fiber，SMF）是一种具有较小光纤芯径的光纤，适用于远距离传输。
它可以在光纤中传输一个光模式，具有较低的传输损耗和较小的色散效应。
单模光纤主要用于长距离通信和数据传输。
多模光纤（Multi-Mode Fiber，MMF）是一种具有较大光纤芯径的光纤，适用于短距离传输。
多模光纤可以在光纤中传输多个光模式，但由于折射率不同，不同光模式的传输速度会有差异。
多模光纤主要用于局域网、数据中心等短距离通信场景。
3.光纤连接方式光纤连接主要有两种方式：直连和连接器。
直连是将两根光纤通过激光焊接技术直接连接起来。
直连具有较低的插损和回波损耗，但连接时需要专业操作，一旦连接失败将无法更换。
连接器是将光纤端面抛光并用连接器将两根光纤连接在一起。
连接器具有灵活性，连接和更换方便，但具有一定的插损和回波损耗。
4.光纤通信的关键参数光纤通信中，有几个重要的参数需要关注。
带宽是指光纤传输信号的频率范围。
带宽越大，传输速率越高。
损耗是光信号在光纤中传输时丢失的能量。
损耗越小，信号传输的距离越远。
色散是指光信号在光纤中传输时信号传播速度与光波长之间的关系。
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光接口的标准化
标准电接口互通
厂商A
厂商B
专用的PDH光信号
厂商B
2Mbit/s或34Mbit/s
PDH
PDH网络接口的电接口是标准的，光接口没有标准化；SDH的 网络接口对光接口也制订了标准，使得不同厂家的设备在光纤上能 够互通。
PDH的缺点
3、 采用准同步复用技术、按位 复接，使上下业务困难。
PDH中分插支路信号的过 程
PDH是逐级复接
140/34Mbit/s 光信号 光
/ 电 解 复 用
34/140Mbit/s
复 电 / 用 光
光信号
34/8Mbit/ s
解 复 用 解 复 用
8/34Mbit/s
复
复
用
8/2Mbit/s
2/8Mbit/s
用
2Mbit/s
PDH的缺点
从图中看出，在将140Mbit/s信号分/插 出2Mbit/s信号过程中使用了大量的背 靠背设备，需要经过逐次复接和分接 过程。不仅增加了设备的体积、成本、 功耗，还增加了设备的复杂性，降低 了设备的可靠性。
155Mbit/s 光接口
ADM
155Mbit/s 光接口
2Mbit/s 电信号
SDH的优点
4、网管能力强大 SDH信号的帧结构中安排了丰富的 用于运行维护OAM功能的开销字节， 使网络的监控功能大大加强，也就是 说维护的自动化程度大大加强。
SDH的优点
5、具有多种网络拓扑结构，灵活性强、 具有网络自愈功能。 网络自愈是指当业务信道损坏，导致 业务中断时网络会自动将业务切换到 备用业务信道，使业务能在较短的时 间（ITU-T规定为50ms）以内得以恢 复正常传输。
2、无标准光接口
PDH中设备各厂家各自采用自行开发的线路码
型，典型的例子是mBnB码其中mB为信息码，nB 是冗余码，冗余码的作用是实现设备对线路传输 性能的监控功能，由于冗余码的接入使同一速率 等级上光接口的信号速率大于电接口的标准信号 速率，不仅增加了发光器的光功率代价，而且由 于各厂家在进行线路编码时，为完成不同的线路 监控功能，在信息码后加上不同的冗余码，导致 不同厂家同一速率等级的光接口码型和速率也不 一样，致使不同厂家的设备无法实现横向兼容.
SDH的定义及优点
SDH-同步数字体系，是由一些基本的 网络单元组成，可在光纤上进行同步 信息传输、复用、分插、交叉连接的 传输网络。
SDH的优点
1、具有全世界统一的帧结构和速 率等级结构，使国际互通容易。
基本的信号传输结构等级是同步传输模块-STM-1，相应的速率是155Mbit/s，高等级 的数字信号系列，例如622Mbit/s（STM-4 是将4个 STM-1个通过字节间插同步复接而 成。SDH的速率等级如下： STM-1：155Mbit/s STM-4：622Mbit/s STM-16：2.5Gbit/s
准同步数字系列(PDH)
日本系列 北美系列 欧洲系列
400Mb/s
×4
565Mb/s 274Mb/s
×4 ×6
100Mb/s
×3
139Mb/s
×4
45Mb/s
×7
32Mb/s
×5
34Mb/s
×4
6.3Mb/s
×4
6.3Mb/s
×4
8Mb/s
×4
1.5Mb/s
1.5Mb/s
2 Mb/s
PDH的缺点
可使PDH低速支路信号在STM-N帧中的位置也是 可预见的，于是可以从STM-N信号中直接分/插出 低速支路信号。节省了大量的复接/分接设备（背 靠背设备），增加了可靠性，减少了信号损伤、 设备成本功耗、复杂性等，使业务的上下更加简 便。
SDH中分插支路信号的过程
SDH是一步到位，用SDH设备组网简单经济
谢谢！
SDH的优点
2、具有世界统一性标准光接口 SDH信号的线路编码仅对信号进行扰 码，不再进行冗余码的插入，SDH采 用的光线路码型为加扰的NRZ码。 标准光接口互通
厂商B
统一的SDH-N光信号
厂商A
SDH的优点
3、采用同步复用、（字节间插方式） 使上下业务简单。 由于采用了同步复用方式和灵活的映射结构，
பைடு நூலகம்
SDH的缺点
2、指针调整机理复杂 SDH中采用指针技术，指针的作用就 是时刻指示低速信号的位置，以便在 拆包时能正确地拆分出所需的低速信 号，保证了SDH从高速信号中直接下 低速信号的功能的实现。但是指针功 能的实现增加了系统的复杂性，最重 要的是使系统产生定时抖动。
SDH的缺点
3、大量的软件使用对系统安 全的影响。
1986年CCITT开始审议SONET标准，并于1988年通过了第一
批SDH建议。
SDH传输体制的产生
SDH-同步数字体系，是在传统的 传输体制PDH存在很多缺陷，不 能满足大容量通信的要求才产生的。
PDH的缺点
1、两种基群制式（PCM30/32和
PCM24路）三种地区性差别给国 际互通带来困难。
PDH的缺点
4、网管能力弱 PDH信号的帧结构里用于运行维护 工作OAM的开销字节不多，要通过增 加冗余编码来完成线路性能监控功能。
PDH的缺点 点到点的结构，缺乏灵活性。
PDH的组网是一种点到点结构，网 络的保护能力弱。 美国贝尔通信研究所首先提出了用一 整套分等级的标准数字传递结构组成 的同步网络（SONET）体制，CCITT 于1988年接受了SONET概念，并重命 名为同步数字体系SDH，使其成为不 仅适用于光纤传输，也适用于微波和
第一讲 SDH概 述
主要内容
PDH的缺点 SDH的优点 SDH的缺点
SDH的发展背景
1937年，英国人里夫斯发明了PCM，1947年发表了报告， 1957年进入商用，1965年美国人制定了标准。
1966年英籍华人高锟提出用石英玻璃制成光纤来传输电信号。
1970年美国康宁公司研制成功传输损耗为20dB/km的光纤， 1977年光纤通信首次在美国获得商用。 1984年美国贝尔实验室首先开始同步光网络（SONET） 的研究。
SDH的优点
6、兼容性 SDH有很强的兼容性（前向兼容性和 后向兼容性），不仅传送PDH业、异 步转移模式的信号ATM、IP、以太网 等信号均可通过SDH网络传送。
1.3 SDH的缺点
1、频带利用率低 SDH的STM-1信号可复用进63个 2Mbit/s或3个34Mbit/s（相当于 48×2Mbit/s）或1个140Mbit/s的PDH 信号，而PDH140Mbit/s可容纳64个 2Mbit/s。