通信技术概论第六章光纤通信
合集下载
第6章数字光纤通信系统
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.1 复用原理介绍
•2、复用示意图
Multiplexor (MUX) Demultiplexor (DEMUX，or DMX)
Sometimes just called a MUX
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.1 复用原理介绍
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.2 准同步数字系列PDH
•4、PDH体制电接口和光接口的主要参
数 •对基群2.048Mb/s
•编码传号反转码
•Coded Mark Inversion
•E1
•E2
•E3
•E4
•CMI编码
•输入码字 编码结果
•0
01
•1
00/11交替
第6章数字光纤通信系统
•发送顺序
•采用指针技术是SDH的创新，结合虚容器(VC:Virtual Container)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。
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.3 同步数字系列SDH
•3、SDH复用结构
•SDH高速率等级有： • STM-4， STM-16， STM-64， STM-256 •相应速率为STM-1的4，16，64，256倍。
•时隙=8bit=前7bit(信息)+末位1bit(信令)
•一次群(基群)速率T1=193bit/125 µs=1.544Mb/s 第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.2 准同步数字系列PDH
•PDH-E基群帧结构
•6.1 两种传输体制
•6.1.1 复用原理介绍
•2、复用示意图
Multiplexor (MUX) Demultiplexor (DEMUX，or DMX)
Sometimes just called a MUX
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.1 复用原理介绍
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.2 准同步数字系列PDH
•4、PDH体制电接口和光接口的主要参
数 •对基群2.048Mb/s
•编码传号反转码
•Coded Mark Inversion
•E1
•E2
•E3
•E4
•CMI编码
•输入码字 编码结果
•0
01
•1
00/11交替
第6章数字光纤通信系统
•发送顺序
•采用指针技术是SDH的创新，结合虚容器(VC:Virtual Container)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。
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.3 同步数字系列SDH
•3、SDH复用结构
•SDH高速率等级有： • STM-4， STM-16， STM-64， STM-256 •相应速率为STM-1的4，16，64，256倍。
•时隙=8bit=前7bit(信息)+末位1bit(信令)
•一次群(基群)速率T1=193bit/125 µs=1.544Mb/s 第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.2 准同步数字系列PDH
•PDH-E基群帧结构
第六章 光纤通信系统工程设计
室内光 解决大型智能小区、 不适用于业务 缆工程 商务中心的通信方 量不大的地方 案
6.1 工程设计概述
6.1.2 光纤通信系统工程设计的特点 • 1.体现技术应用及创新水平 • 在通信网络规划阶段，设计单位既要考虑通信网 络的现状，又要考虑网络的未来发展方向。在做 初步设计时就要应用通信领域新的知识成果，采 用新技术、新设备、新工艺进行规划设计，为运 营商开发新的电信业务品种，提供新的服务奠定 技术基础。通信设计的创新不仅表现在新技术、 新工艺的应用上，而且在设计通信工程项目时打 破常规思维，进行思想创新，如将技术实现与环 境保护有机结合起来，避免通信设施或建筑对环 境造成破坏。
• • •Байду номын сангаас• • 知识点 (1)工程设计 (2)系统制式 (3)再生段计算 (4)光纤光缆选型
第六章 光纤通信系统工程设计
• 引导案例 • 如图6-1所示，是某通信运营商在全国敷设 的部分省际光缆干线网络示意图。图6-1表 明，该省际光缆干线网络有四个环网，分 别采用32×2.5 G DWDM、32×2.5 GSDH、 40×10 G WDM等高速光纤通信系统。
6.1 工程设计概述
• 试运行结束且具备了验收交付使用的条件，由主 管部门及时组织相关单位的工程技术人员对工程 进行系统验收，即按工验收。 • 系统验收是对光缆线路工程进行全血检查和指标 抽测的过程，验收合格后签发验收证书，表明工 程建设告一段落，正式投产交付使用。 • 【提示】对于中小型工程项目，可以视情况适当 简化手续，可以将工程初验与竣工验收合并进行。 • 综上所述，光纤通信系统工程建设程序，可以概 括为图6-2所示的流程。
上一页
返回
第六章 光纤通信系统工程设计
• 问题引领 (1)光纤通信系统工程设计包含了哪些内容? (2)光纤通信系统工程设计的主要步骤是什么? (3)光纤通信系统工程设计工作该如何进行? 目前，在我国的通信网中，无论是骨干网， 还是本地网，光纤通信系统都是首选，因 此掌握光纤通信系统工程设计的基本知识 和技能，是十分必要的。
概论：光纤通信技术
概论：光纤通信技术
3
1.1、光纤通信－基本概念
• 光纤通信：
– 利用光波为载波、以光导纤维作为传输 媒质的通信方式
• 载波：
– 位于电磁波谱的近红外区，范围为 1014～1015Hz
• 特点
– 潜在通信容量极大,带宽近1015Hz
概论：光纤通信技术
4
1.2、光纤通信—诞生历史
最早的光通信：
用于传递信息的烽火台
光通信的基本要素：
光源 —— 烽火
发送 —— 点火或燃烟
接收 —— 人的眼睛
传播媒介 —— 大气
传送信息 —— 有无敌情
协议 —— 有信号则救援
概论：光纤通信技术
5
贝尔的光电话原Hale Waihona Puke 示意图：贝 尔弧光灯
送 话 器
受话器
抛 物 面 镜 光探测器
概论：光纤通信技术
6
1.2、光纤通信—诞生历史
由于19世纪先后发明了电报、电话 等电信设备，使光通信方法受到冷 落。虽然人们意识到如果采用光波 作为载波，通信容量可望提高几个 数 量 级 ， 但 直 到 20 世 纪 50 年 代 末 仍然找不到通信所必须的相干光源 和合适的传输介质。
受激辐射式光频放大器
知识产权：古尔德 (激光一词的始创者)
汤 司（书面工作早于前者）
梅 曼（激光发明权无可争议）
激光器的发明是20世纪科学技术的一 项重大成就，它使人们终于有能力驾驭尺 度极小、数量极大、运动极混乱的分子和
原子的发光过程 概论：光纤通信技术
12
通信光纤
• 一个意外发现
希腊的一位制玻璃 工人意外地发现，光能 毫无散射地从玻璃棒的 一端传到另一端。这已 经初步揭示了光在玻璃上的传播规 律。
光纤通信概论课件
感谢您的观看
THANKS
光纤放大技术
总结词
简化网络结构
详细描述
光纤放大技术简化了网络结构，减少了中继 站的数量，降低了网络的复杂性和成本。这 有助于提高网络的可靠性和可维护性，降低 运营和维护成本。
光纤放大技术
总结词
推动光网络发展
详细描述
光纤放大技术是推动光网络发展的重要支撑 技术之一。它促进了光网络的规模应用和发 展，使得光网络成为现代通信网络的主流技
光的衍射
光波在传播过程中遇到障碍物或孔隙时，会绕过障碍物或孔隙继续传播的现象。 衍射是光波的波动性的另一重要表现，它也是光学仪器和光通信中常用的技术手 段。
光的全反射
• 光的全反射：当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大 于某一临界角，光波将在界面上完全反射回光密介质，而不能 进入光疏介质的现象。全反射是光纤通信中的重要原理之一， 它使得光波能够在光纤中实现低损耗、长距离的传输。
光纤通信面临的挑战
技术成熟度
虽然光纤通信技术已经取得了长 足的进步，但在一些特殊环境和 应用场景中，技术成熟度仍需进
一步提高。
成本与投资
光纤通信系统的建设和维护成本较 高，需要大量的资金投入，同时也 需要探索更加有效的商业模式。
网络安全与隐私
随着光纤通信网络的普及，网络安 全和隐私保护问题也日益突出，需 要加强技术和管理措施，保障网络 的安全和用户的隐私。
军事领域
光纤通信在军事领域中具有保 密性好、抗电磁干扰等优点， 广泛应用于军事通信。
企业和校园网络
光纤通信也广泛应用于企业和 校园网络的建设，提供高速、 稳定的数据传输服务。
02
光纤通信系统组成
光源和光发送机
光源
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
光纤通信6第六章光纤通信系统与工程
28
第6章 光纤通信系统与工程
对光纤线路码型的要求
① 易于从信号码流中提取时钟分量。要求减少码流 中长连“0’和长连“1”个数； ② 码流中直流分量较稳定，以利于接收端的判决。 要求码流中“0’’、“‘l”分布均匀；
③ 要求码型有一定规律性，便于对终端站和各中继
站进行不间断业务的误码检测。
29
第6章 光纤通信系统与工程
11
第6章 光纤通信系统与工程
3.两种数字体系
系 列 码率（Mb/s) 话路数 北美 日本 体 制
PDH
一次群 1.544 24 二次群 6.312 × 4=96 三次群 32.064(日) 44.736(美) × 5=480(日) × 7=672(美) 34.368 × 4=480 四次群 97.728 271.176 × 3=1440 × 3=4032 五次群 397.2 × 4=5760
为了建立世界性的统一标准， ITU－T完成了有关SDH的31个标准：
比特率、网络节点接口、复用结构、复用设备、网络管理、线路系统和 光接口、SDH信息模型、网络结构和抖动性能、误码性能、网络保护结构
等
在世界范围内就SDH的基本软硬件问题也达成了一致协议。
16
第6章 光纤通信系统与工程
4.光中继器 在光纤通信线路上，光纤的吸收和散射导致光信号衰减， 光纤的色散将使光脉冲信号畸变，导致信息传输质量降低，误 码率增高，限制了通信距离。
6
第6章 光纤通信系统与工程
2. PCM端机 实现模拟信号到数字信号
转换(A/D转换)，完成PCM
编码，并且按照时分复用 的方式把多路信号复接、
合群，从而输出高比特率
的数字信号。 PCM编码包括取样、量化、 编码三个步骤。 这个过程可以通过下图来 说明。
第6章 光纤通信系统与工程
对光纤线路码型的要求
① 易于从信号码流中提取时钟分量。要求减少码流 中长连“0’和长连“1”个数； ② 码流中直流分量较稳定，以利于接收端的判决。 要求码流中“0’’、“‘l”分布均匀；
③ 要求码型有一定规律性，便于对终端站和各中继
站进行不间断业务的误码检测。
29
第6章 光纤通信系统与工程
11
第6章 光纤通信系统与工程
3.两种数字体系
系 列 码率（Mb/s) 话路数 北美 日本 体 制
PDH
一次群 1.544 24 二次群 6.312 × 4=96 三次群 32.064(日) 44.736(美) × 5=480(日) × 7=672(美) 34.368 × 4=480 四次群 97.728 271.176 × 3=1440 × 3=4032 五次群 397.2 × 4=5760
为了建立世界性的统一标准， ITU－T完成了有关SDH的31个标准：
比特率、网络节点接口、复用结构、复用设备、网络管理、线路系统和 光接口、SDH信息模型、网络结构和抖动性能、误码性能、网络保护结构
等
在世界范围内就SDH的基本软硬件问题也达成了一致协议。
16
第6章 光纤通信系统与工程
4.光中继器 在光纤通信线路上，光纤的吸收和散射导致光信号衰减， 光纤的色散将使光脉冲信号畸变，导致信息传输质量降低，误 码率增高，限制了通信距离。
6
第6章 光纤通信系统与工程
2. PCM端机 实现模拟信号到数字信号
转换(A/D转换)，完成PCM
编码，并且按照时分复用 的方式把多路信号复接、
合群，从而输出高比特率
的数字信号。 PCM编码包括取样、量化、 编码三个步骤。 这个过程可以通过下图来 说明。
《光纤通信》课件
总结词
海底光缆通信系统是光纤通信的重要应用之 一，它实现了跨洋、跨国之间的高速、大系统利用光纤作为传输介质， 通过海底光缆将各个国家和地区连接起来， 实现了高速、大容量的信息传输。这种系统 广泛应用于国际通信、广播电视、金融交易 等领域，对于全球信息交流和经济发展具有 重要意义。
光纤通信系统组成
光发信机
将电信号转换为光信号，通过光纤传输。
光纤
传输光信号的介质，具有低损耗、高带宽等 特点。
光收信机
将光信号转换为电信号，实现信息的接收和 解调。
中继器
用于延长传输距离和提高信号质量，包括光 放大器、光检测器等组件。
02
光纤基础知识
光的本质与传播
光的波粒二象性
光既具有波动特性，又具有粒子 特性。在光纤通信中，利用光的 波动特性进行信息传输。
《光纤通信》课件
目录 Contents
• 光纤通信概述 • 光纤基础知识 • 光纤通信技术 • 光纤通信应用 • 光纤通信发展趋势与挑战 • 案例分析
01
光纤通信概述
光纤通信定义
01
光纤通信是一种利用光波在光纤 中传输信息的通信方式。它通过 光信号的调制和传输，实现信息 的传递和交换。
02
光纤通信具有传输容量大、传输 距离远、传输损耗低、抗电磁干 扰等优点，是现代通信网络的重 要组成部分。
光纤通信发展历程
1960年代
激光的发明为光纤通信奠定了 基础。
1970年代
低损耗石英光纤的研制成功， 为光纤通信的实用化创造了条 件。
1980年代
光纤通信进入实用化阶段，广 泛应用于电话、有线电视等领 域。
1990年代至今
光纤通信技术不断发展，传输 速率和传输距离不断提高，成 为现代通信网络的主流技术。
光纤通信概述(光纤通信课件)
光波是电磁波，光波范围包括红外线、可见光、紫外线， 其波长范围为：300μm～6×10−3μm。 可见光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的连续 光波组成，其波长范围为：760～390nm ，其中红光的 波长最长，紫光的波长最短。 波长大于760nm的电磁波属于红外线，它又可以划分为 近红外、中红外、远红外。
四、 光纤通信系统的组成
（三）光纤
光纤线路
的功能是把来自光发射机的光信号，以尽可能 小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机。光 纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。
四、 光纤通信系统的组成
（四）光接收机
光接收机
的作用是进行光/电转换，即将由光纤传来的 微弱光信号转换为电信号，经放大处理后，恢复 成发射前的电信号。 在接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来 送给电端机，由电端机解复用后再进行数/模转换， 恢复成原来的模拟信息。
一、光纤通信的发展史
（三）光纤通信发展的里程碑
高锟 华裔物理学家
生于中国上海，祖籍江苏金山（今上海市金山区）， 拥有英国、美国国籍并持中国香港居民身份，目前 在香港和美国加州山景城两地居住。高锟为光纤通 讯、电机工程专家，华文媒体誉之为“光纤之父”、 普世誉之为“光纤通讯之父”（Father of Fiber Optic Communications），曾任香港中文大学校长。 2009年，与威拉德·博伊尔和乔治·埃尔伍德·史密斯 共享诺贝尔物理学奖。
五、光纤通信的特点与应用
（二）光纤通信的应用
4.特殊通信手段。如石油、煤矿等部门易燃易爆环境下使用的 光缆及飞机、导弹等内部的光缆系统。 5.各种专用通信网。如电力、公路、铁路等部门通信、 指挥调度、监控的光缆系统。 6.有线电视的干线及分配网；工业电视系统；自动控制系统的 数据传输。
四、 光纤通信系统的组成
（三）光纤
光纤线路
的功能是把来自光发射机的光信号，以尽可能 小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机。光 纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。
四、 光纤通信系统的组成
（四）光接收机
光接收机
的作用是进行光/电转换，即将由光纤传来的 微弱光信号转换为电信号，经放大处理后，恢复 成发射前的电信号。 在接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来 送给电端机，由电端机解复用后再进行数/模转换， 恢复成原来的模拟信息。
一、光纤通信的发展史
（三）光纤通信发展的里程碑
高锟 华裔物理学家
生于中国上海，祖籍江苏金山（今上海市金山区）， 拥有英国、美国国籍并持中国香港居民身份，目前 在香港和美国加州山景城两地居住。高锟为光纤通 讯、电机工程专家，华文媒体誉之为“光纤之父”、 普世誉之为“光纤通讯之父”（Father of Fiber Optic Communications），曾任香港中文大学校长。 2009年，与威拉德·博伊尔和乔治·埃尔伍德·史密斯 共享诺贝尔物理学奖。
五、光纤通信的特点与应用
（二）光纤通信的应用
4.特殊通信手段。如石油、煤矿等部门易燃易爆环境下使用的 光缆及飞机、导弹等内部的光缆系统。 5.各种专用通信网。如电力、公路、铁路等部门通信、 指挥调度、监控的光缆系统。 6.有线电视的干线及分配网；工业电视系统；自动控制系统的 数据传输。