光纤通信-
光纤通信技术概述
光纤通信技术概述
光纤通信技术是利用光纤作为传输介质，通过光信号的传输和调制来实现高速、长距离、大容量的信息传输。
光纤通信技术主要包括三个主要部分：光源、光纤和光接收器。
光源是产生光信号的装置，常见的光源包括激光器和发光二极管（LED）。
激光器具有高亮度、窄谱宽、方向性好等特点，适用于长距离通信。
而LED则具有低成本、大发光角度等特点，适用于短距离通信。
光纤是光信号的传输介质，由光纤芯和包层组成。
光纤芯是光信号传输的核心部分，通常由高纯度的二氧化硅制成，具有较高的折射率。
包层是光纤芯的外层，由低折射率的材料制成，用于保护光纤芯并使光信号在光纤内部反射传输。
光接收器是将光信号转换为电信号的装置，主要由光电二极管和放大电路组成。
光电二极管能将光信号转换为电流信号，然后经过放大电路进行放大和处理，最终得到可用于数据处理的电信号。
光纤通信技术具有以下优点：传输速度快、带宽大、传输距离远、抗干扰能力强、安全性高等。
因此，在现代通信领域得到广泛应用，包括互联网、电视、电话等各个方面。
光纤通信名词解释
光纤通信，是指将要传送的语音、图像和数据信号等调制在光载波上，以光纤作为传输媒介的通信方式1.本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。
2.弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗。
3.挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。
4.杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。
5.不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。
6.对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm)，端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。
7.多模光纤：中心玻璃芯教粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。
但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。
例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。
因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。
8.单模光纤：中心玻璃芯教细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。
因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好9.常规型光纤：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300μm。
10.色散位移型光纤：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300μm和1550μm。
11.突变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。
其成本低，模间色散高。
适用于短途低速通讯，如：工控。
但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用突变型。
12.渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。
13.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。
光纤通信基本概念
光纤通信基本概念
光纤通信基本概念：
①介质特性光纤由高纯度二氧化硅拉制而成中心为纤芯外围包裹着折射率略低的包层二者共同构成光波导结构；
②工作原理基于全反射原理当光线从高折射率介质射向低折射率介质且入射角大于临界角时会在界面处反射；
③光源选择通常采用发光二极管或激光器作为光源前者成本低廉但相干性较差后者则相反适用于长距离传输；
④调制技术将待发送信息加载到光载波上最简单直接的方式是强度调制即根据信号变化改变光源输出功率；
⑤传输损耗尽管光纤损耗远低于铜线但仍然存在主要有吸收散射两种类型其中弯曲辐射连接不良也会造成额外损失；
⑥中继放大每隔一段距离需插入光电转换器将信号恢复成电信号放大后再变回光信号继续向前传播；
⑦接收解调终端设备通过光电探测器将接收到的微弱光信号还原成原始电信号再经解调滤波送入计算机处理；
⑧多路复用为了提高带宽利用率通常采用波分复用技术即在同一根光纤中同时传输多个不同波长的光信号；
⑨应用领域凭借其大容量远距离抗干扰等优点广泛应用于长途干线城域网数据中心互联家庭宽带接入；
⑩安全防护由于光信号无法被普通窃听器材截获因此天然具备较高安全性但仍需注意物理层面的防护；
⑪发展现状近年来随着光纤预制棒拉丝技术不断进步单模光纤已成为主流并且向着更高性能方向发展；
⑫未来趋势展望未来光纤通信将朝着超高速超大容量方向迈进同时与无线传感网物联网等新兴领域深度融合。
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。
光纤通信名词解释
光纤通信名词解释
光纤通信，也称为光纤通讯，是一种利用光与光纤传递资讯的方式，属于有线通信的一种。
光经过调变（modulation）后便能携带资讯，然后通过光纤传送至目的地。
光纤通信因其传输频带宽、容量大、损耗低、不受电磁干扰等优点而成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。
光纤即为光导纤维的简称，光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。
从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。
光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。
传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。
光纤通信的例子
光纤通信的例子光纤通信是一种利用光的传输媒介进行信息传输的技术，具有高速、高带宽、低延迟等优点，被广泛应用于现代通信领域。
下面将从不同角度列举光纤通信的十个例子。
1. 光纤通信在互联网中的应用光纤通信是互联网的基础设施之一，通过光纤传输数据可以实现高速、稳定的互联网连接。
用户可以通过光纤接入网络，在家里或办公室里享受高速的互联网服务。
2. 光纤通信在电信网络中的应用光纤通信在电信网络中被广泛应用，可以实现电话、宽带、电视等多种业务的传输。
用户可以通过光纤接入电信网络，实现高质量的通信服务。
3. 光纤通信在数据中心中的应用大型数据中心使用光纤通信来连接服务器、存储设备等设备，实现高速、可靠的数据传输。
光纤通信可以满足数据中心对带宽和速度的要求，保证数据中心的正常运行。
4. 光纤通信在医疗领域中的应用光纤通信在医疗领域中被广泛应用，可以实现医学图像的传输、远程医疗的实现等。
光纤通信可以保证医疗数据的高速、高质量传输，提高医疗服务的效率和质量。
5. 光纤通信在安防监控中的应用安防监控系统中使用光纤通信可以实现视频数据的传输和监控设备的联网。
光纤通信可以保证视频数据的高清晰、高稳定传输，提高安防监控的效果和效率。
6. 光纤通信在交通运输中的应用光纤通信在交通运输领域中被广泛应用，可以实现交通信号的传输、智能交通系统的建设等。
光纤通信可以提供高速、可靠的传输服务，提高交通运输的效率和安全性。
7. 光纤通信在金融领域中的应用金融领域对数据传输的速度和安全性要求很高，光纤通信可以满足这些要求。
金融机构可以使用光纤通信建立高速、安全的网络连接，实现交易数据的快速传输和保护。
8. 光纤通信在教育领域中的应用光纤通信在教育领域中被广泛应用，可以实现远程教育、网络教室等教育模式。
光纤通信可以提供高速、稳定的网络连接，为学生和教师提供更好的教育资源。
9. 光纤通信在广播电视中的应用光纤通信在广播电视领域中可以实现高清晰、高质量的音视频传输。
光纤通信的概念
光纤通信的概念随着信息技术的快速发展，人们对于通信的需求也越来越高。
而光纤通信作为一种高速、稳定、可靠的通信方式，已经成为了现代通信领域的重要组成部分。
本文将从光纤通信的概念、原理、应用、发展等方面进行阐述。
一、光纤通信的概念光纤通信是一种利用光纤作为传输介质，将信息以光信号的形式传输的通信方式。
光纤通信的本质是将信息信号转换成光信号，然后通过光纤进行传输，最后再将光信号转换成信息信号。
光纤通信的优点在于传输速度快、传输距离远、传输质量高、抗干扰能力强等。
二、光纤通信的原理光纤通信的核心在于光纤的传输原理。
光纤通信采用的是全内反射原理，即当光线从一种密度较高的介质射向密度较低的介质时，光线会被全部反射回来。
在光纤中，光线被反射的次数越多，传输距离就越远，传输质量也就越好。
因此，光纤通信的传输质量与光纤的品质和制作工艺有着密切的关系。
三、光纤通信的应用光纤通信的应用非常广泛，涉及到电信、网络、广播电视、医疗、工业、军事等多个领域。
其中，电信领域是光纤通信的主要应用领域，包括电话、宽带、移动通信等。
网络领域也是光纤通信的重要应用领域，包括数据中心、云计算、物联网等。
广播电视领域则是光纤通信的新兴应用领域，通过光纤的高速传输和高清画质，可以实现更加高效、精准的广播电视服务。
四、光纤通信的发展随着信息技术的不断发展，光纤通信也在不断的发展和完善。
首先，光纤通信的传输速度和传输距离不断提高，传输速度已经达到了数十个Gbps，传输距离也已经超过了数百公里。
其次，光纤通信的应用领域不断扩展，应用范围不断拓宽。
最后，光纤通信的技术不断革新，新型光纤材料和制作工艺不断涌现，使得光纤通信的质量和性能不断提高。
总之，光纤通信作为一种高速、稳定、可靠的通信方式，已经成为了现代通信领域的重要组成部分。
随着信息技术的不断发展，光纤通信的应用前景将会更加广阔，也将会为人们的生活和工作带来更多的便利和效益。
光纤通信技术
光的全反射与光纤的导光原理
光的全反射
当光线从一种介质射入另一种介质时，如果入射角大于某一临界角，光波将在第二种介质表面发生全 反射，即所有的光线都将被反射回第一种介质，而不会进入第二种介质。全反射是光纤导光的物理基 础。
光纤的导光原理
光线在光纤中传播时，由于光的全反射作用，光波被限制在光纤的纤芯中传播，从而实现光的定向传 输。光纤的导光原理是光纤通信中的核心技术之一。
光子集成电路与光子晶体光纤
总结词
光子集成电路和光子晶体光纤是光纤通信技术的两个重 要发展方向。
详细描述
光子集成电路是一种集成了多种光器件的光子回路，具 有高度集成、低能耗、高速传输等优点。而光子晶体光 纤则是一种新型的光纤结构，具有高非线性、高色散等 特性，为光通信带来了新的可能性。
光纤网络的可靠性、稳定性与安全性
光检测器与光接收机
光检测器
光检测器是光纤通信系统的接收端，用于将光信号转换为电信号。常用的光检 测器有光电二极管和雪崩光电二极管。
光接收机
光接收机是将光信号转换为电信号的设备，它包括光检测器、信号处理电路和 放大器等。
光纤与光缆
光纤
光纤是光纤通信系统的传输介质，用于传输光信号。光纤由纤芯和包层组成，纤 芯负责传输光信号，包层则起到保护和折射的作用。
物联网与智能交通
实时数据传输
光纤通信技术能够为智能 交通系统提供实时、可靠 的数据传输服务，支持交 通流量的监控和调度。
车辆安全与控制
光纤通信技术可以用于实 现车辆之间的信息交互， 提高车辆行驶的安全性和 控制精度。
智能停车系统
光纤通信技术可以支持智 能停车系统的建设，实现 车位信息的实时更新和车 辆快速定位。
光纤通信技术的发展历程
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5.1.2 同步数字系列SDH
1. SDH传输网
SDH不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之间的网 络传输。
图5.1示出SDH传输网的拓扑结构。
SDH传输网由SDH终接设备(或称SDH终端复用器TM)、 分插复用设备ADM、数字交叉连接设备DXC等网络单元以及 连接它们的(光纤)物理链路构成。
TM
段又由若干个再生段(Section)串接而成。
E1
通道
线路
再生中继器
线路Leabharlann E1 通道……终接设备 E3
TM
终接设备 ADM/DXC
再生段
Section 再生段
终接设备 ADM/DXC 再生段
终接设备 E3 TM
复接段(Line)
传输通道(Path)
图 5.3 (a) 传输通道的结构传输通道连接模型
SDH传输网的分层结构
96 ch
480ch 1440ch 5760ch 23040ch
4 6.312 96 ch
7 44.736 672ch
6 274 . 176 4032 ch
12 564 . 992 8064 ch
9 432 6048 ch
2 1 . 13 Gb / s 16128
4 2 . 4 Gb / s 32256 ch
第 5 章 数字光纤通信系统
5.1 5.2 5.3 系统的设计
返回主目录
5.1
光纤大容量数字传输目前都采用同步时分复用(TDM)技术。 复用又分为若干等级，先后有两种传输体制：
• 准同步数字系列(PDH) • 同步数字系列(SDH)
随着光纤通信技术和网络的发展，PDH遇到了许多困难。
美国提出了同步光纤网(SONET)。
Path Line Section Photonic
Section Photonic
Path Line Section Photonic
再生中继器
图 5.3 (b) 传输通道的结构分层结构
与PDH相比，SDH
(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。
把139.264 Mb/s的信号装入容器C-4，经速率适配处理后， 输出信号速率为149.760 Mb/s; 在虚容器VC-4内加上通道开销 POH( 每帧9 Byte, 相应 于 0.576 Mb/s) 后 ，输 出 信 号速 率 为 150.336 Mb/s；
×3
AU-3
指针处理
复用 定位校准 映射
VC-4
×3
×1
TUG-3
TU-3
×7 VC-3
×7
×1
TUG-2
TU-2
×3 ×4 TU-12
TU-11
VC-3
VC-2 VC-12 VC-11
C-4 139264kb/s
44736 kb/s C-3 34368kb/s C-2 6312kb/s C-12 2048kb/s C-11 1544kb/s
SDH采用载荷指针技术 结合了正码速调整法和固定位置映射法的优点，付出的代 价是要对指针进行处理。
图 5.6 示出载荷包络与STM-1帧的一段关系与指针所起的 作用。通过指针的值，接收端就可以确定载荷的起始位置。
ITUT规定了SDH的一般复用映射结构。 所谓映射结构， 是指把支路信号适配装入虚容器的过程， 其实质是使支路信号与传送的载荷同步。
(3) 管理单元指针(AU PTR)。管理单元指针是一种指示符， 主要用于指示Payload第一个字节在帧内的准确位置(相对于指针 位置的偏移量)。
采用指针技术是SDH的创新，结合虚容器(VC)的概念， 解决 了低速信号复接成高速信号时，由于小的频率误差所造成的载荷 相对位置漂移的问题。
3.
将低速支路信号复接为高速信号，通常有两种传统方法： 正码速调整法和固定位置映射法。
SDH采用了DXC后，大大提高了网络的灵活性及对各种业 务量变化的适应能力，使现代通信网络提高到一个崭新的水平。
PDH和SDH分插信号流程的比较
采用SDH分插复用器(ADM)，可以利用软件一次直接分出和
插入 2 Mb/s支路信号，十分简便。
光信号
140/34 Mb/s
PDH
34/140 Mb/s
光 /
1988年，ITU-T(原CCITT) 提出了被称为同步数字系列(SDH) 的规范建议。
SDH解决了PDH存在的问题，是一种比较完善的传输体制， 现已得到大量应用。这种传输体制不仅适用于光纤信道，也适用 于微波和卫星干线传输。
5.1.1 准同步数字系列PDH
准同步数字系列有两种基础速率：
• 以1.544 Mb/s为第一级(一次群，或称基群)基础速率， 采用的国家有北美各国和日本；
9字节开销
9行
AU PTR
261字节
图 5.6 载荷包络与SDH
…
SDH帧1
(125 s)
SDH帧2 (125 s)
载荷包络
这 种 结 构 可 以 把 目 前 PDH 的 绝 大 多 数 标 准 速 率 信 号 装 入 SDH帧。
图5.7示出SDH一般复用映射结构，图中C-n是标准容器， 用 来装载现有PDH的各支路信号， 并完成速率适配处理的功能。
图 5.7 SDH的一般复用映射结构
由于在传输过程中，不能绝对保证所有虚容器的起始相位 始终都能同步 ，所以要在VC 的前面加上管理 单 元指针 (AU PTR)， 以进行定位校准。
加入指针后组成的信息单元结构分为管理单元(AU)和支路 单元(TU)。
AU由高阶VC(如VC-4)加AU指针组成，TU由低阶VC加TU 指针组成。
• SDH终端的复接/分接功能主要由TM设备完成。
…
E STM-N
1
MUX
E
1
同步复接
E STM-N
1
DMX
E
1
同步分接
…
图5.2 SDH传输网络单元 (a) 终端复用器TM；
• ADM是一种特殊的复用器 它利用分接功能将输入信号所承载的信息分成两部分：
• 一部分直接转发 • 一部分卸下给本地用户然后信息又通过复接功能将转
• 1次群至4次群接口比特率早在1976年就实现了标准化，并 得到各国广泛采用。
• PDH主要适用于中、低速率点对点的传输。
在这种形势下，现有PDH的许多缺点也逐渐暴露出来，
(1) 北美、西欧和亚洲所采用的三种数字系列互不兼容。 (2) 各种复用系列都有其相应的帧结构，没有足够的开销 比特，使网络设计缺乏灵活性。 (3) 复接/分接设备结构复杂，上下话路价格昂贵。
正码速调整法的优点：容许被复接的支路信号有较大的频 率误差；缺点：复接与分接相当困难。
固定位置映射法是让低速支路信号在高速信号帧中占用固 定的位置。
这种方法的优点：复接和分接容易实现，但由于低速信号 可能是属于PDH的或由于SDH网络的故障，低速信号与高速信 号的相对相位不可能对准，并会随时间而变化。
(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，或从高速信号分出低速信号，不必逐级进行。
(5) 采用数字交叉连接设备DXC可以对各种端口速率进行 可控的连接配置，对网络资源进行自动化的调度和管理，既提 高了资源利用率，又增强了网络的抗毁性和可靠性。
•对于以2.048 Mb/s为基础速率的制式，各次群的话路数按4 倍递增，速率的关系略大于4倍。
•对于以1.544 Mb/s为基础速率的制式，在3次群以上，日本 和北美各国又不相同， 看起来很杂乱。
• PDH各次群比特率相对于其标准值有一个规定的容差，而 且是异源的，通常采用正码速调整方法实现准同步复用。
分接 1
1: m
n 1: m
…
交叉连接矩阵
复接 1
m:1
n m :1
配置管理 图5.2 (c) SDH传输网络单元数字交叉连接设备DXC
SDH传输网的连接模型
通过DXC的交叉连接作用，在SDH传输网内可提供许多条传 输通道，每条通道都有相似的结构，其连接模型如图5.3(a)。
每个通道(Path)由一个或多个复接段(Line)构成，而每一复接
在标准容器的基础上，加入少量通道开销(POH)字节，即组 成相应的虚容器VC。
VC的包络与网络同步，但其内部则可装载各种不同容量和 不同格式的支路信号。
引入虚容器的概念，使得不必了解支路信号的内容，便可以 对装载不同支路信号的VC进行同步复用、交叉连接和交换处理， 实现大容量传输。
×N
×1
STM-N AUG AU-4
(2) 信息载荷(Payload)。信息载荷域是SDH帧内用于承载 各种业务信息的部分。
在Payload中包含少量字节用于通道的运行、 维护和管理， 这些字节称为通道开销(POH)。
根据图5.3(a)的传输通道连接模型，段开销又细分为再生段 开销(SOH)和复接段开销(LOH)。前者占前3行，后者占5～9 行。
TU经均匀字节间插后，组成支路单元组(TUG)，然后组成 AU-3或AU-4。
3 个 AU-3 或 1 个 AU-4 组 成 管 理 单 元 组 (AUG) ， 加 上 段 开 销 SOH，便组成STM-1同步传输信号；N个STM-1 信号按字节同步 复接， 便组成STM-N。
举例：由PDH的4次群信号到SDH的STM-1的复接过程
…
1 2 SOH 3 4 AU-PTR 5
SOH