《光通信技术》课件.ppt
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1、光缆通信线路知识培训光缆通信线路知识培训中国中国联通河南省分公司通河南省分公司二零一零年九月二零一零年九月第一章第一章光通信技术光通信技术1n1.1 光纤通信的发展概况 n1.2 光波波谱 n1.3 光纤通信特点和系统分类n1.4 光纤通信系统的基本构成 n1.5 长途与本地网通信网的结构和特点 n1.6 SDH与DWDMn1.7 光纤通信新技术目录目录1.1 1.1 光纤通信的发展概况光纤通信的发展概况1 1光纤通信发展的里程碑光纤通信发展的里程碑 19661966年,英籍华裔学者高锟年,英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)(C.K.Kao)和霍克哈姆和霍克哈姆(C.A.Hockham)(C.
2、A.Hockham)发表发表了关于传输介质新概念的论文,指出了利用光纤了关于传输介质新概念的论文,指出了利用光纤(Optical Fiber)(Optical Fiber)进行信进行信息传输的可能性和技术途径,奠定了现代光通信息传输的可能性和技术途径,奠定了现代光通信光纤通信的基础。光纤通信的基础。2 2光纤通信发展的实质性突破光纤通信发展的实质性突破 19701970年美国康宁玻璃公司根据高锟文章的设想,用改进型化学相沉积年美国康宁玻璃公司根据高锟文章的设想,用改进型化学相沉积法(法(MCVD MCVD 法)制造出当时世界上第一根超低耗光纤,成为使光纤通信爆法)制造出当时世界上第一根超低耗光
3、纤,成为使光纤通信爆炸性竞相发展的导火索。炸性竞相发展的导火索。1.1 1.1 光纤通信的发展概况光纤通信的发展概况3 3光纤通信发展的三个阶段光纤通信发展的三个阶段 第一阶段(第一阶段(1966196619761976年),从基础研究到商业应用的开发时期,实现年),从基础研究到商业应用的开发时期,实现了短波长()低速率(了短波长()低速率(4545或或34Mb/s34Mb/s)多模光纤通信系统,无中继距离约)多模光纤通信系统,无中继距离约10km10km;第二阶段(第二阶段(1976197619861986年),大发展时期,光纤从多模发展到单模,工年),大发展时期,光纤从多模发展到单模,工作
4、波长从短波长发展到长波长(和作波长从短波长发展到长波长(和1.55 m1.55 m),实现了、传输速率实现了、传输速率140140565Mb/s565Mb/s的单模光纤传输系统(的单模光纤传输系统(PDHPDH),其无中继距离为),其无中继距离为5050100km100km;第三阶段(第三阶段(19861986年),全面深入开展新技术研究,实现了年),全面深入开展新技术研究,实现了1.55 m1.55 m单单模光纤通信系统(模光纤通信系统(SDHSDH),速率达),速率达2.5 2.5 10Gb/s,10Gb/s,无中继距离为无中继距离为100100150km150km;19961996年后,
5、研发波分复用光纤通信系统(年后,研发波分复用光纤通信系统(WDMWDM),每波长传输速),每波长传输速率率10G10G或或40G40G及光波网络。及光波网络。n1.1 光纤通信的发展概况 n1.2 光波波谱 n1.3 光纤通信特点和系统分类n1.4 光纤通信系统的基本构成 n1.5 长途与本地网通信网的结构和特点 n1.6 SDH与DWDMn1.7 光纤通信新技术目录目录1.2 1.2 光波波谱光波波谱光波是电磁波,光纤使用的波长范围是在近红外区内。新一代光纤已突破了三光波是电磁波,光纤使用的波长范围是在近红外区内。新一代光纤已突破了三个低衰耗窗口的瓶径,实现了全波段使用(个低衰耗窗口的瓶径,
6、实现了全波段使用(1260nm-1625 nm1260nm-1625 nm)n1.1 光纤通信的发展概况 n1.2 光波波谱 n1.3 光纤通信特点和系统分类n1.4 光纤通信系统的基本构成 n1.5 长途与本地网通信网的结构和特点 n1.6 SDH与DWDMn1.7 光纤通信新技术目录目录l主要内容:主要内容:l1.3.1 1.3.1 光纤通信的主要优点光纤通信的主要优点l1.3.2 1.3.2 光纤通信的主要缺点光纤通信的主要缺点l1.3.3 1.3.3 光纤通信系统主要分类光纤通信系统主要分类1.3 1.3 光纤通信的特点和系统分类光纤通信的特点和系统分类1.3.1 1.3.1 光纤通信
7、的优点光纤通信的优点1.1.频带宽、通信容量大。频带宽、通信容量大。2.2.损耗低,传输距离远。损耗低,传输距离远。3.3.信号串扰小,保密性能好。信号串扰小,保密性能好。4.4.抗电磁干扰,传输质量佳。抗电磁干扰,传输质量佳。5.5.光缆尺寸小、重量轻,便于敷设和运输。光缆尺寸小、重量轻,便于敷设和运输。6.6.材料来源丰富,环境适应性强。材料来源丰富,环境适应性强。1.3.2 1.3.2 光纤通信的缺点光纤通信的缺点1.1.光纤性质脆,需涂覆保护光纤性质脆,需涂覆保护2.2.光纤切断和连接需用高精度技术和仪表器具光纤切断和连接需用高精度技术和仪表器具3.3.分路耦合不方便分路耦合不方便4.
8、4.光纤不能输送中继器所需要的电能光纤不能输送中继器所需要的电能(混合光缆混合光缆)5.5.弯曲半径不宜太小。弯曲半径不宜太小。1.3.3 1.3.3 光纤通信系统的分类光纤通信系统的分类一、按波长分类一、按波长分类1.1.短波长光纤通信系统;短波长光纤通信系统;2.2.长波长光纤通信系统;长波长光纤通信系统;3.3.超长波长光纤通信系统。超长波长光纤通信系统。二、按光纤的模式分类二、按光纤的模式分类1.1.多模光纤通信系统;多模光纤通信系统;2.2.单模光纤通信系统。单模光纤通信系统。三、按传输信号的类型分类三、按传输信号的类型分类1.1.光纤模拟通信系统;光纤模拟通信系统;2.2.光纤数字
9、通信系统。光纤数字通信系统。四、按传输的速率分类四、按传输的速率分类通信系统;同步光通信系统;密集波分通信系统。通信系统;同步光通信系统;密集波分通信系统。n1.1 光纤通信的发展概况 n1.2 光波波谱 n1.3 光纤通信特点和系统分类n1.4 光纤通信系统的基本构成 n1.5 长途与本地网通信网的结构和特点 n1.6 SDH与DWDMn1.7 光纤通信新技术目录目录l主要内容:主要内容:l1.4.1 1.4.1 光纤通信的传输过程。光纤通信的传输过程。l1.4.2 1.4.2 光纤通信系统各组成部分的工作情况。光纤通信系统各组成部分的工作情况。1.4 1.4 光纤通信系统的基本构成光纤通信
10、系统的基本构成1.4.1 1.4.1 光纤通信的传输过程光纤通信的传输过程光纤通信过程:光发送端机将已调制的光波送入光导纤维,经光导纤维传送至光光纤通信过程:光发送端机将已调制的光波送入光导纤维,经光导纤维传送至光接收端机。光接收端机是将信号变换成电信号的光接收机。光信号经过光纤传输接收端机。光接收端机是将信号变换成电信号的光接收机。光信号经过光纤传输到达接收端,首先经光电二极管(到达接收端,首先经光电二极管(PLNPLN)或雪崩光电二极管()或雪崩光电二极管(APDAPD)检波变为电脉)检波变为电脉冲,然后经放大、均衡、判断等适当处理,恢复为送入发送端时的电信号,再送冲,然后经放大、均衡、判
11、断等适当处理,恢复为送入发送端时的电信号,再送至接收电端机。至接收电端机。端机1.4.2 1.4.2 光纤通信系统各组成部分的工作情况光纤通信系统各组成部分的工作情况1 1、光源的功能是把电信号转换为光信号,常采用半导体激光器、光源的功能是把电信号转换为光信号,常采用半导体激光器(LD)(LD)或半导体或半导体发光二极管(发光二极管(LEDLED)。)。2 2、光电检测器是把光纤输出的光信号转换为电信号的光电子器件。目前光纤、光电检测器是把光纤输出的光信号转换为电信号的光电子器件。目前光纤通信常采用半导体光电检测器,如通信常采用半导体光电检测器,如PNPN结光电二极管,结光电二极管,PINPI
12、N光电二极管和光电二极管和APDAPD雪崩雪崩光电二极管等。光电二极管等。3 3、电端机将模拟的话音信号通过脉冲编码调制,变成数字信号,再通过数字、电端机将模拟的话音信号通过脉冲编码调制,变成数字信号,再通过数字复接技术,将多路复接技术,将多路PCMPCM信号变成一路基群信号进行传送,及将收到的信号变成一路基群信号进行传送,及将收到的PCMPCM基群信基群信号通过相反的处理还原成模拟话音信号的一种设备。主要任务是号通过相反的处理还原成模拟话音信号的一种设备。主要任务是PCMPCM编码和信编码和信号的多路复用。号的多路复用。4 4、光中继器将来自光纤线路的微弱光数字信号由光电检测器转化为数字信号
13、,、光中继器将来自光纤线路的微弱光数字信号由光电检测器转化为数字信号,经放大、均衡、定时判决、整形后又输入到光发送机的驱动电路推动光源,发经放大、均衡、定时判决、整形后又输入到光发送机的驱动电路推动光源,发出光数字信号,再送入光缆线路,向前方传输出光数字信号,再送入光缆线路,向前方传输 。1.4.2 1.4.2 光纤通信基本组成部分的工作情况光纤通信基本组成部分的工作情况5 5、光发送机的的作用是将输入的电信号变成光信号送入光纤进行传、光发送机的的作用是将输入的电信号变成光信号送入光纤进行传输。光发送机主要是由光源器件和使光源器件工作的调制、驱动电路输。光发送机主要是由光源器件和使光源器件工作
14、的调制、驱动电路两大部分组成。两大部分组成。光光光光 源源源源调制器调制器调制器调制器通道耦合器通道耦合器通道耦合器通道耦合器电信号输入电信号输入电信号输入电信号输入光输出光输出光输出光输出驱动电路驱动电路驱动电路驱动电路1.4.2 1.4.2 光纤通信基本组成部分的工作情况光纤通信基本组成部分的工作情况6 6、光接收机的作用是将光纤传来的光信号变成电信号,放大后进行定时再生,、光接收机的作用是将光纤传来的光信号变成电信号,放大后进行定时再生,恢复成数字信号。光接收机主要性能参数:接收灵敏度、光接收机的动态范恢复成数字信号。光接收机主要性能参数:接收灵敏度、光接收机的动态范围。光接收机主要包括
15、:光检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、围。光接收机主要包括:光检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟时钟提取电路、取样判决器以及自动增益控制提取电路、取样判决器以及自动增益控制(AGC)(AGC)电路。电路。电子电路电子电路电子电路电子电路光输入光输入光输入光输入耦合器耦合器耦合器耦合器光电检测器光电检测器光电检测器光电检测器解调器解调器解调器解调器电信号输出电信号输出电信号输出电信号输出1.4.2 1.4.2 光纤通信基本组成部分的工作情况光纤通信基本组成部分的工作情况7 7、备用系统与辅助设备。辅助设备包括监控管理系统、公务通信系、备用系统与辅助设备。辅助设备包括监控管理系统、公务
16、通信系统、自动倒换系统、告警处理系统、电源供给系统等。统、自动倒换系统、告警处理系统、电源供给系统等。8 8、评价光纤数字通信的重要指标是误码特性和抖动特性。、评价光纤数字通信的重要指标是误码特性和抖动特性。n1.1 光纤通信的发展概况 n1.2 光波波谱 n1.3 光纤通信特点和系统分类n1.4 光纤通信系统的基本构成 n1.5 长途与本地网通信网的结构和特点 n1.6 SDH与DWDMn1.7 光纤通信新技术目录目录l主要内容:l1.5.1 通信网概述。l1.5.2 光纤通信网。1.5 1.5 长途与本地网的线路组成结构和特点长途与本地网的线路组成结构和特点1、通信网可分为:公用通信网和专
17、用通信网、通信网可分为:公用通信网和专用通信网 通信网组成:用户终端设备、传输系统、交换系统、业务接点等通信网组成:用户终端设备、传输系统、交换系统、业务接点等1.5.1 1.5.1 通信网概述通信网概述用户A交换机交换机传输链路传输链路传输链路用户B用户所在地网络接入网接入网交换网传输网传输网接入网接入网交换网用户所在地网络CPNCPN1.5.1 1.5.1 通信网概述通信网概述2、通信网结构:分拓扑结构和制式结构、通信网结构:分拓扑结构和制式结构 拓朴结构分星形、总线形、环形、链形、网状等。拓朴结构分星形、总线形、环形、链形、网状等。体制结构分传统结构(市内通信网、长途通信网、国际通信网、
18、农体制结构分传统结构(市内通信网、长途通信网、国际通信网、农村通信网)和现行结构(国际通信网、长途通信网、本地通信网)。村通信网)和现行结构(国际通信网、长途通信网、本地通信网)。国际通信网为不同国家间的用户服务,由三级交换中心和相应的传输线路构成。国际通信网为不同国家间的用户服务,由三级交换中心和相应的传输线路构成。长途通信网为国内不同城市间的用户服务,由四级交换中心构成。长途通信网为国内不同城市间的用户服务,由四级交换中心构成。本地通信网是在同一长途编号区的服务区域内,由端局和汇接局两个等级的交本地通信网是在同一长途编号区的服务区域内,由端局和汇接局两个等级的交换中心构成的网络。分为大、中
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