XXXX光纤通信系统设计C9
光纤通信原理第九章光纤通信系统设计-PPT课件
2.
为了在再生段上实现横向兼容性，与 过去的PDH体系不同，SDH体系和波分复 用系统有世界范围的标准光接口，这些光 接口标准是系统设计必须遵循的依据。
(1)
单信道光接口的位置如图9.9所示。
图9.9 光接口位置示意图
(2)
多信道光接口的位置如图 9.10 所示。
图9.10多信道系统各参考点位置
iso组织成立于1946年10月总部设于瑞士日内瓦有九十四个会员国组成137个国家或地区采用该组织标准最坏值设计法最坏值设计法最坏值设计法就是在设计再生段距离时所有参数包括光功率光谱范围光谱宽度接收机灵敏度光纤衰减系数接头与活动连接器插入损耗等参数均采用寿命期中允许的最坏值而不管其具体的分布如何
第九章 光纤通信系统设计
随着光纤放大器的大量实用，数字光 纤通信系统一般分为无光纤放大器系统和 有光纤放大器系统。
1.
在技术上，系统设计的主要问题是确 定中继距离，尤其对长途光纤通信系统， 中继距离的设计对系统的性能和经济效益 影响很大。工程上常用的设计方法主要有 三种：最坏值设计法、统计设计法和联合 设计法。
(1)
k=3时，对应三阶失真。
9.2.2
直接强度调制光纤电视传输系统的传 输距离绝大多数是损耗限制系统。根据发 射功率、接收机灵敏度、线路损耗和分光 器损耗可以计算出传输距离L：
L
P AiAd oP rM
（ 9.18 ）
式中：P0为光发送机发射光功率(dBm)，Pr
3.
(1)
定时抖动对网络的性能损伤表现在下
① 对数字编码的模拟信号，在解码后 数字流的随机相位抖动使恢复后的样值具 有不规则的相位，从而造成输出模拟信号 的失真，
② 在再生器中，定时的不规则性使有 效判决偏离接收眼图的中心，从而降低了 ③ 在SDH网中，像同步复用器等配有 缓存器的网络单元，过大的输入抖动会造 成缓存器的溢出或取空，从而产生滑动损 伤。
光纤通信系统的设计及实现
光纤通信系统的设计及实现光纤通信技术是一种较为先进的数据传输技术，其具有高速、稳定和可靠等诸多优点，被广泛应用于互联网、电视广播、电话和数据中心等领域。
本文将从光纤通信系统的设计和实现两个方面详细讨论光纤通信技术的基本原理、系统组成、参数选择和应用实例等相关内容。
一、光纤通信系统的基本原理光纤通信系统是基于光信号传输的一种通信方式，其基本原理是利用光的折射、反射和衍射等特性将光信号进行传输。
在光纤通信系统中，光源产生的信号被送至光纤中，并通过光纤进行光信号传播。
光信号到达光纤的末端后，再由光探测器将光信号转换为电信号送至接收端。
光纤通信系统中的光信号可以是LED或激光二极管等光源产生的单色光或多色光，其波长范围在600nm~1550nm之间。
光纤主要由芯层、包层和绝缘层等三部分构成。
其中，芯层的折射率高于包层，光信号在芯层中传输时会发生反射折射等现象，从而实现信号的传输。
光信号在传输过程中会产生各种损耗，如弯曲损耗、空气折射损耗、微弯损耗等，因此需要对光纤的长度、弯曲度、材料和参数等进行选择和设计。
二、光纤通信系统的系统组成光纤通信系统的主要组成部分包括光源、光纤、光探测器、前端调制电路、解调电路和转换电路等。
其中，光源产生的信号被送至光纤中，通过光纤传输至光探测器，并由后端电路进行处理与分析。
1. 光源光源是光纤通信系统中的核心组成部分，其产生的光信号的质量和稳定性直接影响到整个通信系统的性能和可靠性。
现代光纤通信系统中的光源主要有LED和激光二极管两种。
（1）LED光源：LED光源是一种常见的光源类型，其优点在于价格低廉、发光效率高、驱动电流小、寿命长等。
但是，LED光源的光强度低、色散大、光谱比较宽，因此仅适用于传输距离较短、带宽较窄的光纤通信系统。
（2）激光二极管光源：激光二极管光源由于其高发射功率、高光强度、小线宽、高调制速度等优点。
因此，其适用范围更广，可应用于带宽较宽、传输距离较远的光纤通信系统中。
光纤通信系统的设计与实现
光纤通信系统的设计与实现第一章介绍随着科技的不断进步，网络技术也在不断地发展壮大。
而在这个网络技术的背后，一个名为光纤通信系统的技术已然成为了网络通信系统中的重要部分。
光纤通信系统的出现不仅可以大大提高网络速度，同时也可以增加网络传输的稳定性和安全性。
本文将会详细介绍光纤通信系统的设计与实现过程。
第二章光纤通信系统的概述光纤通信是通过光纤将信号传输到目的地，利用光的无线电波特性传递信号的一种通信方式。
其基本原理是通过将数字信号或模拟信号转化成光信号，利用光信号在所传输的光纤中进行传输，通过接收端将光信号重新转化为数字信号或模拟信号。
光纤通信技术具有以下优点：1. 带宽大，信息传输速度快。
2. 信号传输距离远，可达数十到数百公里，而且不会线路接口等原因导致信号失真。
3. 具有一定的安全性。
4. 可以适用于各种环境要求，包括高温、高湿、高压等。
5. 具有较高的可靠性，信号的传输不易受到自然干扰的影响。
6. 光纤通信技术的使用成本较低。
第三章光纤通信系统的设计光纤通信系统的设计包括以下几个方面：1. 光纤通信系统的结构设计光纤通信系统主要包括传输系统、传输媒介、光源、检测器和处理单元等构成。
2. 光纤通信系统的光源设计光纤通信系统中光源的设计是至关重要的，其作用是将电信号转化为光信号并进行传输。
常用的光源有半导体激光器、LED发光二极管等。
3. 光纤通信系统的光纤设计光纤通信系统中光纤的设计也是至关重要的，光纤的设计不仅需考虑光的传输特性，还需考虑光纤的损耗、带宽等因素。
常用的光纤有单模光纤和多模光纤。
4. 光纤通信系统的检测器设计光纤通信系统中检测器的设计主要是将光信号转化为电信号，以便于进行数字或模拟信号的处理和传输。
常用的光检测器有PIN光检测器和光电二极管。
第四章光纤通信系统的实现光纤通信系统的实现主要包含以下步骤：1. 光信号的发射和接收：通过光源将电信号转化为光信号，通过光纤传输到接收端后，再通过检测器将光信号转化为电信号。
光纤通信系统的设计
光纤通信系统设计所谓光纤通信系统，就是将从光源、光检测器、光放大器等有源器件到连接器、隔离器等无源器件通过光纤组合形成具有完整通信功能的系统。
光纤通信系统就传送的信号可以分为模拟光纤系统和数字光纤系统。
模拟光纤系统目前一般只应用于传送广播式的视频信号，最主要的应用是广电的HFC 网。
其他场合一般采用数字光纤系统，它具有传输距离长，传输质量高，噪声不累积等模拟光纤系统无法比拟的特点。
光纤通信系统的设计包括两方面的内容：工程设计和系统设计。
工程设计的主要任务是工程建设中的详细经费预算，设备、线路的具体工程安装细节。
主要内容包括对近期及远期通信业务量的预测；光缆线路路由的选择及确定；光缆线路铺设方式的选择；光缆接续及接头保护措施；光缆线路的防护要求；中继站站址的选择以及建筑方式；光缆线路施工中的注意事项。
系统设计的任务遵循建议规范，采用较为先进成熟的技术，综合考虑系统经济成本，合理选用器件和设备，明确系统的全部技术参数，完成实用系统的集成。
虽然光纤通信系统的形式多样，但在设计时，不管是否有有成熟的标准可循，以下几点是必须考虑的：①传输距离。
②数据速率或信道带宽。
③误码率（数字系统）或载噪比和非线性失真（模拟系统）。
下面分别介绍模拟光纤系统和数字光纤系统的设计。
模拟光纤通信系统多采用副载波复用技术，主要指标有：载噪比CNR(Carrier Noise Ratio)、组合二阶互调失真CSO(Composite Second Order Intermodulation)和组合三阶差拍失真CTB(Composite Triple Beat)。
后两项指标针对多路信道复用的使用情况。
对于模拟的HFC网的设计，主要需要考虑系统的CNR、CTB、CSO指标，其传输距离主要受限于链路的损耗。
在模拟的HFC网中，EDFA的引入可以延长传输距离且对CTB和CSO等非线性指标没有多大的影响，但对CNR影响较大，在系统设计时重点考虑。
光纤通信系统的设计
光纤通信系统的设计一、引言光纤通信系统是一种通过光纤传输光信号进行信息传输的通信系统。
相比传统的铜线传输方式，光纤通信系统具有更大的带宽和更低的信号衰减，能够传输更高速率的数据。
本文将详细介绍光纤通信系统的设计，包括光纤选材、光纤连接、光纤传输和光纤接收等方面。
二、光纤选材在设计光纤通信系统之前，首先要选择合适的光纤材料。
常见的光纤材料有多模光纤和单模光纤。
多模光纤适用于短距离传输，信号传输速率较低；而单模光纤适用于长距离传输，信号传输速率较高。
因此，根据实际需求选择合适的光纤材料。
三、光纤连接光纤连接是指将两根或多根光纤进行连接，使光信号可以在它们之间传输。
光纤连接的质量对通信系统的性能有很大影响。
在进行光纤连接时，需要注意以下几点：1.清洁：光纤连接口必须保持干净，以避免光信号被杂散光干扰。
在接插件时，需要使用清洁棉签或洁净纸巾清洁连接口。
2.对准：将两根光纤的连接口对准，确保连接无误。
3.固定：连接好的光纤需要固定，以避免松动或断开。
可以使用光纤盒或光纤固定器进行固定。
四、光纤传输光纤传输是指光信号在光纤中的传输过程。
光纤传输需要考虑以下几个因素：1.光衰减：光信号在传输过程中会发生衰减。
因此，在光纤传输中需要采取措施来补偿光衰减，以保证信号的传输质量。
2.光发射：光信号在光纤传输之前需要经过光发射器的处理。
光发射器通常由激光二极管组成，它将电信号转换为光信号并输出到光纤中。
3.光检测：光信号在光纤传输结束后，需要经过光接收器进行光检测和解码。
光接收器通常由光电二极管组成，它将光信号转换为电信号并输出到接收设备中。
五、光纤接收光纤接收是指光信号从光纤中传输到接收设备的过程。
在进行光纤接收时，需要注意以下几点：1.光接收器：选择合适的光接收器对光信号进行接收。
不同类型的光纤通信系统可能需要不同类型的光接收器。
2.信号放大：由于光信号在传输过程中会发生衰减，因此可能需要使用信号放大器增强信号强度，保证信号的传输质量。
光纤通信系统的设计与实现
光纤通信系统的设计与实现光纤通信系统是现代通信领域中广泛应用的一种通信技术，它利用光信号在光纤中传输信息。
本文将从光纤通信系统的设计和实现角度来探讨该技术的相关内容。
一、光纤通信系统的基本原理光纤通信系统的基本原理是将光信号转换为电信号，然后通过光纤进行传输，并再次将电信号转换为光信号进行接收。
整个系统由三个主要部分组成：光源、传输介质（光纤）和光探测器。
光源产生光信号，经过光纤传输后，光探测器将光信号转换为电信号。
二、光纤通信系统的设计要素1. 光纤选择：在设计光纤通信系统时，需要选择适合的光纤类型，包括单模光纤和多模光纤。
单模光纤适用于较长距离的传输，而多模光纤适用于短距离传输。
2. 接口设计：光纤通信系统的接口设计包括光纤与光纤之间的连接方式，以及光纤与设备之间的连接方式。
常用的光纤连接器有FC、SC、LC等。
3. 传输功率控制：在光纤通信系统的设计中，需要对光源的输出功率进行控制，以确保信号传输的稳定性和可靠性。
三、光纤通信系统的实现步骤1. 系统设计：在光纤通信系统的实现过程中，首先需要进行系统的整体设计，包括确定传输距离、数据传输速率、系统容量等参数。
2. 光源选择与配置：根据系统设计的需求，选择适当的光源，例如激光器或发光二极管，并进行相应的配置。
3. 光纤选择与连接：选择适合的光纤类型，并进行光纤之间的连接。
连接时需要注意选择合适的光纤连接器，并保证连接的牢固性和稳定性。
4. 光信号调制与解调：根据传输的数据类型和速率，对光信号进行调制和解调处理。
常见的调制方式有振幅调制、频率调制和相位调制等。
5. 光信号传输：通过光纤进行光信号的传输。
在传输过程中，需要注意光纤的损耗和干扰等问题，确保信号能够稳定地传输到接收端。
6. 光信号接收与解码：接收端对传输过来的光信号进行接收和解码处理，将光信号转换为可读取的电信号。
四、光纤通信系统的应用领域光纤通信系统广泛应用于各个领域，包括互联网、通信网络、广播电视、医疗设备等。
光纤通信系统及设计
光纤通信系统及设计一、引言光纤通信是一种利用光纤传输信息的通信方式。
与传统的电信号传输相比，光纤通信具有高速率、大带宽、低延迟等优点，已经成为现代通信领域的重要技术。
本文将介绍光纤通信系统的基本原理、组成部分以及设计考虑的几个关键因素。
二、光纤通信系统的基本原理三、光纤通信系统的组成部分1.光源：主要有激光器和发光二极管两种。
激光器具有高亮度、狭窄带宽和高稳定性的特点，适用于长距离传输；而发光二极管具有低成本、高发光效率的特点，适用于短距离传输。
2.调制器：用于将要传输的信息转换成光脉冲。
调制器根据调制方式的不同可以分为直接调制和外调制两种。
直接调制是利用光源的直接电调制功能来实现信息的转换；外调制是通过外部信号调制光源来间接实现信息转换。
3.放大器：用于放大由光源发出的光信号，以保证信号能够在传输过程中不被衰减。
4.光纤传输介质：光纤是光信号传输的关键环节，分为单模光纤和多模光纤两种。
单模光纤适用于长距离传输，具有更小的传输损耗和更高的带宽；而多模光纤适用于短距离传输，成本更低。
5.接收器：将接收到的光信号转换为电信号，以便进一步处理和解码。
四、光纤通信系统设计的考虑因素在进行光纤通信系统设计时，需要考虑以下几个关键因素。
1.传输距离：传输距离决定了光纤通信系统所需的信号强度和传输损耗。
对于长距离传输，需要使用较强的光源和放大器；而短距离传输则可以使用较弱的光源和放大器。
2.带宽需求：不同的应用领域对带宽的需求也不同。
高带宽需求的应用，需要使用更高频率的光源和调制器。
3.抗干扰能力：光纤通信系统应具备一定的抗干扰能力，以保证信号的稳定传输。
可采取的措施包括使用低噪声的光源、加强信号调制、增强接收器的灵敏度等。
4.可靠性和可维护性：光纤通信系统需要具备良好的可靠性和可维护性。
可通过设置冗余传输路径、备用设备、定期维护等方式来提高系统的可靠性和可维护性。
五、结论光纤通信是一种高效、可靠的通信方式，已经被广泛应用于现代通信领域。
光纤通信系统课程设计
光纤通信系统课程设计本文旨在介绍光纤通信系统课程设计的内容和相关知识。
光纤通信系统是指利用光纤作为传输介质进行通信的系统。
相比传统的铜线和无线通信方式，光纤通信具有更高的频带宽度、更强的抗干扰能力、更小的传输损耗等优点，因此在现代通信领域得到了广泛应用。
设计目标本次光纤通信系统课程设计的目标是设计并搭建一套基于光纤传输技术的通信系统，实现数字信号的编码、解码和传输。
具体任务包括以下几个方面：1.了解光纤通信的原理和基本概念，掌握光纤的光学性质和传输特性；2.设计数字信号调制和解调电路，并进行仿真验证；3.了解光纤通信系统中的信号损耗和噪声特点，掌握衰减和增益控制的方法；4.设计并搭建光纤通信系统实验平台，进行实验测试。
光纤通信基础知识光纤的光学性质光纤是一种内部光线反射的光学器件。
在光纤中，光线会被反射多次来保持其传输方向。
这种反射方式是由光纤内核的折射率高于光纤套层的折射率造成的。
光纤的传输特性光纤的传输特性主要包括信号损耗、色散、衍射等。
其中，信号损耗是指信号在光纤传输过程中衰减的现象。
为了解决信号损耗这个问题，我们需要采取增益控制和衰减控制等方法。
光纤通信系统的原理光纤通信系统主要由三部分组成：光源、传输介质和光探测器。
光源产生的光信号经过光纤传输后，到达接收端的光探测器。
光信号在传输过程中会受到损耗和干扰，因此需要采取各种措施来保证信号的质量。
数字信号调制和解调电路的设计数字信号调制和解调是光纤通信系统的核心部分。
在这个部分中，我们需要通过数字信号调制电路将数字信号转换成模拟信号，然后通过光纤传输。
在接收端，通过解调电路将模拟信号还原成数字信号。
数字信号调制电路数字信号调制电路的任务是将数字信号转换成模拟信号。
最常用的数字信号调制方式是脉冲幅度调制（PAM）、脉冲编码调制（PCM）和调幅度移键（ASK）。
数字信号解调电路数字信号解调电路的任务是将模拟信号还原成数字信号。
最常见的数字信号解调方式是脉冲幅度解调（PAM）、脉冲编码解调（PCM）和数字信号解调（ASK）。
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主要包括以下四个方面： 了解我国长途电信网的构成，使长途光缆干线
符合其要求 。 对长途光纤数字通信系统进行总体设计。 提出长途光纤系统的性能规范。 对一个光中继器段内的系统进行细致的分析和
周密的设计。
9.1.1总体规划
系统构成 长途光纤通信系统由PCM和数字
复用设备及光纤数字线路系统组成。
（1）传输功率衰减的考虑 中继段光链路的传输功率计算是依据系统设备
和光纤的相关参数而定的，其中继距离不仅要考 虑实际的功率衰减情况，还应该留出一定的富余 量，以保证由于其它因素使系统性能下降时，系 统仍能正常工作。
根据图9-1-2，由传输功率法来确定的最大中继段长 度为：
Lmax
PT
PR
M e 2 Ac 2 Ad Af As M c
9．1．2光中继段的系统设计
光中继段内的系统设计可分成两个步骤：
√第一：设计方案。 根据CCITT建议和国家标准以及系统的组成情况，
对各个部分进行初步设计，提出设计方案，包括系统 由哪些部分组成，各部分应备的性能参数。 √第二：对系统进行预算。
包括损耗预算和色散预算两个部分，以确定所设计 的系统是否能正常工作。
路由选择
√一般要求线路路由以近直为主，不要绕道、减 少转接，以便节省工程投资和提高干线电路的 传输质量；
√应该考虑一级、二级干线的结合，以便增加工 程的经济效益和避免同一路由上干线与省内建 设线路重复，同时也有助于区间通信的疏通和 便于系统的运行维护。
系统容量选择
工程初期设计的系统容量等级要按工 程投产后3~5年的传输容量确定。根据我 国“国际”规定：一级干线以四次群 （1920话路）为基础，二级干线以三次 （480话路）为基础。
系统工作波长区选择
在长途干线系统中，采用系统工作波长为1.31
um为宜。（长波长区域内光纤衰减和色散都 较小，目前1.55 um的光源器件价格较贵）：
√当传输速率在140Mb/s及以下时，工作波长区 范围是1.280~1.335 um。
√当传输速率为4×140Mb/s时，工作波长区范围 是1.285~1.330um。
√统计法是根据各参数的统计分布函数来计算， 需要大量的基础数据；
√半统计法是利用统计法确定部分系统参数。
一．设计方案
光中继段内的系统构成如图：
T’ TX
C1 S
Mc
R C2
Me
OF N
N OF
T RX
9-1-2 长途光中断段内系统 示意图
图9-1-2中： T′T：符合CCITT建议的光端机和数字复用设备
P0
Ps Pr M e 2 Ad P0 Af As M c
（9.1-1）
PT—发送平均光功率（dBm），对应于C1的前面 PR—接收机灵敏度（dBm）对应于C2的后面 Ps—入纤平均光功率（dBm）对应于C1后面的S点，
PS = PT －Ac 。 Pr—接收机Hale Waihona Puke 敏度（dBm）对应于C2前面的R点，
第九章 光纤数学通信系统的规划、设 计与施工
长途光纤数字通信系统的规划和设计 市内光纤数字通信系统的规划和设计 光纤数字通信系统的施工
9．1 长途光纤数字通信系统的规划和设计
长途光纤数字通信系统规划与设计的主要内容:
系统制式与传输媒介的选用及其技术要求 传输系统配置 辅助系统组成 施工与维护、经济预算 拟订通信系统的验收指标
二点说明： （1）由于长途兴缆系统和市内光缆系统在设计方法
上很多点是基本相同的，仅在一些重要参数的选 取上有所有不同，所以主要以长途系统为例来说 明光中继段的系统设计。
（2）对基本光中继段的设计有三套方案可供选择： √ 最坏情况设计法考虑了系统参数在最坏情况
下的保证值。是以牺牲中继段长度为代价换取系统 的性能要求，属于纯确定法；
的接口 TX：光端机或光中继器的光发射机。 RX：光端机或光中继器的光接收机。 S：紧靠在TX上光连接器C1后面的光纤点。
R：紧靠在RX上光连接器C2前面的光纤点。 C1，C2：光连接器。 N：光纤固定接头。 Me：设备富余度。 Mc：光纤线路富余数。 L：中继距离。
设计方案应以下二个方面考虑：
其 它 三 次 群
统
PCM和数字复用设备
9-1-1 典型长途光缆系统 示意图
接口4（4′）表示四次群光端机与四次群数字复用设备M4 的接口；
接口3（3′）表示四次群数字复用设备的支路与M3的 接口；
接口2（2′）表示三次群数字复用设备的支路与M2 的接口；
接口1（1′）表示二次群数字复用设备的支路与M1的 接口；
光纤类型选择
对于长途一级和二级干线都应用单模光纤。
单模光纤不仅在价格上已同多模光纤相近， 而且在性能上也远远优于多模光纤，对今后系 统的升级扩容比较简单，不用更换光缆线路。
传输码型选择
对长途一级干线光纤系统来说，由于区通信 没有或不突出，宜采用5B6B码。
对于兼有二级干线以及专用电信网的长途干线 光缆线路系统的传输码型除5B6B码外，还可采用 mB1H/1C码。
接口0（0′）表示一次群PCM复用设备的音频话路同 长途摸拟空分交换机的接口，或64Kb/s接口。
传输系统局站设置
传输系统设置的局站有终端站和中间站两大类。中间 站又派生出转接站、分路站和中继站。
终端站设在两个端局的机房内，它的组成部分可参看图91-1。
转接站以组织一级干线通信系统的电路转接为主，也承 担一级、二级干线传输系统电路的分路任务。
2048Kb/S
34368Kb/S
接口0 接口1 接口2
接口3
接口4
139264Kb/S
64Kb/S
8448Kb/S
一 次 群 二次群 三次群 四次群
PCM复 数字复 数字复 数字复 光
用设备 用设备 用设备 用设备
纤
数
1
1
1
1
字
线
30 4
4
4
路
系
其 它 话 路
程控交 换机或 其它一 次群
其 它 二 次 群
分路站以组织二级干线传输系统的电路分路 和转接为主。
分路站多设在承担县间交换中心或省内线路交 汇点的局站。县级传输系统的分路站设在需分转 电路的县城局站。
中继站又分为局所型中继站和地下型中继站两种。 局所型中继站采用机架式设备，安排在机房内。 地下型中继站采用箱式设备，多安装在地下小
孔式站内，或采取半直埋、全直埋的安装方式。 中继站的位置应按配置的中继段长度并结合供电 的地理环境条件来选定。