光纤通信基本知识

第一篇：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。

②损耗低，中继距离长。目前实用石英光纤的损耗可低于0.2dB/km，比其它任何传输介质的损耗都低，若将来采用非石英系极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降至10-9dB/km。由于光纤的损耗低，所以能实现中继距离长，由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多千米，由非石英系极低损耗光纤组成的通信系统，其最大中继距离则可达数千甚至数万千米，这对于降低海底通信的成本、提高可靠性和稳定性具有特别的意义。

③抗电磁干扰。光纤是绝缘体材料，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受电气化铁路馈电线和高压设备等工业电器的干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。

④无串音干扰，保密性好。光波在光缆中传输，很难从光纤中泄漏出来，即使在转弯处，弯曲半径很小时，漏出的光波也十分微弱，若在光纤或光缆的表面涂上一层消光剂效果更好，这样，即使光缆内光纤总数很多，也可实现无串音干扰，在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。

⑤光纤线径细、重量轻、柔软。光纤的芯径很细，约为0.1mm，它只有单管同轴电缆的百分之一；光缆的直径也很小，8芯光缆的横截面直径约为10mm，而标准同轴电缆为47mm。利用光纤这一特点，使传输系统所占空间小，解决地下管道拥挤的问题，节约地下管道建设投资。此外，光纤的重量轻，光缆的重要比电缆轻得多，例如18管同轴电缆1m的重量为11kg，而同等容量的光缆1m重只有90g，这对于在飞机、宇宙飞船和人造卫星上使用光纤通信更具有重要意义。还有，光纤柔软可挠，容易成束，能得到直径小的高密度光缆。

⑥光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料。光纤的材料主要是石英(二气化硅)，地球上有取之不尽用之不竭的原材料，而电缆的主要材料是铜，世界上铜的储藏量并不多，用光纤取代电缆，则可节约大量的金属材料，具有合理使用地球资源的重大意义。光纤除具有以上突出的优点外，还具有耐腐蚀力强、抗核幅射、能源消耗小等优点，其缺点是质地脆、机械强度低，连接比较困难，分路、耦合不方便，弯曲半径不宜太小等。这些缺点在技术上都是可以克服的，它不影响光纤通信的实用。近年来，光纤通信发展很快，它已深刻地改变了电信网的面貌，成为现代信息社会最坚实的基础，并向我们展现了无限美好的未来。

2、光纤通信的缺点

事物都是一分为二的，光纤通信也存在以下缺点： ①抗拉强度低。光纤的理论抗拉强度大于钢的抗拉强度。但是，由于光纤在生产过程中表面存在或产生微裂痕，光纤受拉时应力全都加于此，从而使光纤的实际抗拉强度非常低，这就是裸光纤很容易折断的原因。

②光纤连接困难。要使光纤的连接损耗小，两根光纤的纤芯必须严格对准。由于光纤的纤芯很细，加 之石英的熔点很高，因此连接很困难，需要有昂贵的专门工具。

③光纤怕水。水进入光缆后主要会产生三个方面的问题：I水进入光纤后，会增加光纤的 OH-吸收损耗，使信道总损耗增大，甚至使通信中断；II水进入光缆后，会造成光缆中的金属 构件氧化，使金属构件腐蚀，导致光缆强度降低；III进入光缆中的水遇冷后，水结冰体 积增大有可能压坏光纤。为了保持光纤的特性不致劣化，在光纤和光缆的结构设计、生 产、运输、施工、维护中应采取针对性的防水措施。

二、光缆的组成结构

（一）光纤和光缆的构成

通常光纤与光缆两个名词会被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即被称为光缆。光纤外层的保护层和绝缘层可防止周围环境对光纤的伤害，如水、火、电击等。光缆分为：缆皮、芳纶丝、缓冲层和光纤。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。

1、光纤

光纤由纤芯，包层和涂层组成，内芯一般为几十微米或几微米，中间层称为包层，通过纤芯和包层的折射率不同，从而实现光信号在纤芯内的全反射也就是光信号的传输，涂层的作用就是增加光纤的韧性保护光纤。

单模光纤这是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，通常简称为单模光纤（SMF：Single ModeFiber）。目前，在有线电视和光通信中，是应用最广泛的光纤。

多模光纤将光纤按工作波长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤（MMF：MUlti ModeFiber）。纤芯直径为50μm，由于传输模式可达几百个，与SMF相比传输带宽主要受模式色散支配。在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输，自从出现SMF光纤后，似乎形成历史产品。

2、光缆

光缆(optical fiber cable)是为了满足光学、机械或环境的性能规范而制造的，它是利用臵于包覆护套中的一根或多根光纤作为传输媒质并可以单独或成组使用的通信线缆组件。光缆主要是由光导纤维（细如头发的玻璃丝）和塑料保护套管及塑料外皮构成，光缆内没有金、银、铜铝等金属，一般无回收价值。光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。即：由光纤（光传输载体）经过一定的工艺而形成的线缆。光缆的基本结构一般是由缆芯、加强钢丝、填充物和护套等几部分组成，另外根据需要还有防水层、缓冲层、绝缘金属导线等构件。

3、光纤连接器

光纤连接器，也就是接入光模块的光纤接头，种类较多，且相互之间不可以互用。下面对网络工程中几种常用的光纤连接器进行详细的说明：

① FC型光纤连接器：外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。一般在ODF侧采用(配线架上用的最多)② SC型光纤连接器：连接GBIC光模块的连接器，它的外壳呈矩形，紧固方式是采用插拔销闩式，不须旋转。(路由器交换机上用的最多)③ ST型光纤连接器：常用于光纤配线架，外壳呈圆形，紧固方式为螺丝扣。(对于10Base-F连接来说，连接器通常是ST类型。常用于光纤配线架)ST、SC连接器接头常用于一般网络。ST头插入后旋转半周有一卡口固定，缺点是容易折断;SC连接头直接插拔，使用很方便，缺点是容易掉出来;FC连接头一般电信网络采用，有一螺帽拧到适配器上，优点是牢靠、防灰尘，缺点是安装时间稍长。

三、康迈尔综合复用设备介绍

（一）设备介绍

CMR-155TB-4LS超级综合业务接入设备采用1.25G光链路接口，提供超大容量传输通道，在传统的综合业务光传输设备基础上增加了4路完全隔离的线速100M网络接口，最大提供30路音频/低速数据业务，并提供4路E1接口，对于光纤资源特别紧张,需要提供更多独立、高带宽以太网通道的场合，充分保证数据通道的带宽和安全，具有良好的稳定性和可靠性。为综合接入提供了一种低成本、高效、简洁的解决方案。

（二）典型组网方式

（三）简单故障的排除

1、光口报警

当我们连接好光缆时，发现光口报警，有以下四种情况： 一是将光纤的收发对调，一方对调即可，不能双方同时对调，确保收队发，发对收。

二是在收发正确的情况下，检查光口是否有较脏的情况，如有用医用酒精擦拭干净。

三是上述情况都正常，我们的光端机使用的FC接口，要确保接口的突出位臵插入珐琅的缺口处，如果没有连接紧密，可能会出现由于光损失较大而导致告警的情况。

四是在上述情况都解决的情况下，仍然报警，及时派出有线兵对光缆路由进行排查，确保没有断点。光缆由于较为脆弱，可能出现暗断的情况，这是需要使用OTDR光时域反射仪进行测试，找出断点具体位臵。

2、网络不通

CMR-155TB综合复用设备提供了4路完全隔离的线速100M网络接口，这4路网络口互不相同，是独立、透明的以太网传输通道，在光缆一切正常的情况下，检查本地网络接口是否和上级下业务的网络口是否一致，避免出现上级接1口，本地接2口类似情况发生。

如果在接口一致的情况下，本级网络仍不通，可以采用两边直接接笔记本，ip地址设同一网段，互ping，检查以太网通道是否正常。

3、电话故障

在光缆线路正常的情况下，电话业务自动开通，如果没有拨号音，联系上级单位，询问电话业务是否加载，如果已加载，并且1-20路都不通，考虑是否自动板是否故障，另外不可使用磁石电话接入1-20路自动号接口，以免磁石电流击穿自动板，甚至烧毁上级程控交换局；21-30为磁石线路。4、2M告警

在光缆线路正常的情况下，可以使用设备环回的方式检测，看上级单位是否收环，如收环则正常，同样，2M线有收发之分，确保连接正确。

第二篇：光纤通信

光纤通信发展趋势与应用前景

《光纤通信》

标题： 光纤通信的发展趋势与应用前景

班级：物电学院08（3）班

学号：08223123

姓名：兰 昊 晖

摘 要

阐述了光纤通信发展历程，分析光纤通信技术的发展历史及其特点，并分析了其优势所在与发展现状，并对光纤通信技术的发展趋势进行了展望，为我国光纤通信发展提出了相应对策。

关键词：光纤通信技术；发展历史；特点；发展；趋势；对策——论文

引 言

一光纤通信发展历程

光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。1977年美国在芝加哥相距7000米的两电话局之间，首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。85微米波段的多模光波为第一代光纤通信系统。1981年又实现了两电话局间使用1.3微米多模光纤的通信系统，为第二代光纤通信系统。1984年实现了1.3微米单模光纤的通信系统，即第三代光纤通信系统。80年代中后期又实现了1.55微米单模光纤

通信系统，即第四代光纤通信系统。用光波分复用提高速率，用光波放大增长传输距离的系统，为第五代光纤通信系统。新系统中，相干光纤通信系统，已达现场实验水平，将得到应用。光孤子通信系统可以获得极高的速率，20世纪末或21世纪初可能达到实用化。在该系统中加上光纤放大器有可能实现极高速率和极长距离的光纤通信。

二 光纤通信技术的特点

(1)频带极宽，通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。

(2)损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低；若将来采用非石英系统极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离；对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。

(3)抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应，光纤传输系还特别适合于军事应用。

(4)无串音干扰，保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰，而容易被窃听，保密性差。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在转弯处，漏出的光波也十分微弱，即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。

除以上特点之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设；光纤的原材料资源丰富，成本低；温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点，其不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。

正 文

一 光纤通信技术的发展趋势

目前在光通信领域有几个发展热点即超高速传输系统、超大容量WDM系统、光传送联网技术、新一代的光纤、IPoverOptical以及光接入网技术。

1.1 向超高速系统的发展

目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。它的比较现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用(WDM)方式进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。

1.2 向超大容量WDM系统的演进

采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用率低于1％，还有99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一级光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(WDM)的基本思路。基于WDM应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。目前全球实际铺设的WDM系统已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达320Gbps(2×16×10Gbps)，美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统，其总容量可达200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。实验室的最高水平则已达到2.6Tbps(13×20Gbps)。预计不久的将来，实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。1.3 实现光联网

上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光联网既可以实现超大容量光网络和网络扩展性、重构性、透明性，又允许网络的节点数和业务量的不断增长、互连任何系统和不同制式的信号。

由于光联网具有潜在的巨大优势，美欧日等发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研，特别是美国国防部预研局(DARPA)资助了一系列光联网项目。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。建设一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络，不仅可以为未来的国家信息基础设施(NJJ)奠定一个坚实的物理基础，而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有

极其重要的战略意义。

1.4 开发新代的光纤

传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势，开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。其中，全波光纤将是以后开发的重点，也是现在研究的热点。从长远来看，BPON技术无可争议地将是未来宽带接入技术的发展方向，但从当前技术发展、成本及应用需求的实际状况看，它距离实现广泛应用于电信接入网络这一最终目标还会有一个较长的发展过程。对光纤通信而言，超高速度、超大容量、超长距离一直都是人们追求的目标，光纤到户和全光网络也是人们追求的梦想。

1.5 光纤到户

现在移动通信发展速度惊人，因其带宽有限，终端体积不可能太大，显示屏幕受限等因素，人们依然追求陸能相对占优的固定终端，希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它有极大的带宽，它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。随着技术的更新换代，光纤到户的成本大大降低，不久可降到与DSL和HFC网相当，这使FITH的实用化成为可能。据报道，1997年日本NTT公司就开始发展FTTH，2000年后由于成本降低而使用户数量大增。美国在2002年前后的12个月中，FTTH的安装数量增加了200％以上。在我国，光纤到户也是势在必行，光纤到户的实验网已在武汉、成都等市开展，预计2012年前后，我国从沿海到内地将兴起光纤到户建设高潮。可以说光纤到户是光纤通信的一个亮点，伴随着相应技术的成熟与实用化，成本降低到能承受的水平时，FTTH的大趋势是不可阻挡的。

1.6 全光网络

传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍用电器件，限制了目前通信网干线总容量的提高，因此真正的全光网络成为非常重要的课题。全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。当然全光网络的发展并不可能独立于众多通信技术，它必须要与因特网、ATM网、移动通信网等相融合。目前全光网络的发展仍处于初期阶段，但

已显示出良好的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级别。

二 21世纪初光通信及基础产业发展的主攻方向

波长就是一个信号系统，把从前的电路交换，换成当前的光路交换。这种交换系统就是把光的传输和交换融为一体，把交换给取消了。希望今年能作出一个演示系统。这个问题是最简单最有效的解决如此困惑传输高速路的问题，宽带推广应用就有很好的基础。

今后一定要研究支持大通信容量廉价的光器件。第一个是可变波长激光器、高频调制器；第二是波分复用/解复用器/滤波器；第三是增益平坦和锁定的SCL波段放大器；第四是RAMAN放大器；第五是高频光探测器、MEMS光开关。我国建立环保型的微电子和光电子的生产基地，我国的硅石材料是非常丰富的。多晶硅是未来最清洁的能源。21世纪，要发展光网络与移动通信发布式的结合，这是一个很大的商机。光网络与毫米波的结合，如果成功的话，也是很大的具有革命性的进步。再一个是制造高精度的光纤陀螺。这不仅仅是未来航空系统，导弹系统要用它，国外的汽车里面也有陀螺。此外，新型实用化电流传感器、电压传感器，光纤光栅应力传感器，光纤光栅温度传感器。

三 我国光纤通信发展对策

3.1 我国要积极创新开发具有自主知识产权的新技术

虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用，但是应该看到这种比例仍是很小的，国内有近200家光纤光缆厂，但大多产品单一，没有自主的知识产权，技术含量较低，竞争力不强。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大，因此我们作为世界第二的光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。

3.2 抓住西部大开发的大好机遇，发展光缆电缆技术与产业

西部大开发是国家的重大策略，国家制定了有利的政策，政府对发展通信等行业也给予了大力的支持。西部是一个地域复杂、分布较宽、通信相对落后的地区。经济大发展中，通信要先行，需要一些与之相适应的光纤光缆及通信电缆的先进产品来配合发展的需求。因此，符合条件的产品将会在这里找到很好的市场，光纤光缆和通信电缆的各种技术、产品及成果都会在西部开发中得到发挥。

参考文献

[1]王磊，裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息，2006，4

[2]何淑贞，王晓梅.光通信技术的新飞跃[J].网络电信，2004，2

[3]辛化梅，李忠.论光纤通信技术的现状及发展.山东师范大学学报，2003，4

[4]李超.浅谈光纤通信技术发展的现状与趋势.沿海企业与科技，2007，7

学后感：

通过这次的课程论文，我深深的感受到了自身的不足。不但需要多方面的知识，同时还要考验一个人的独立动脑能力和动手能力，这在课本上学不到的。另外，这 还要求我们具有一定的自学能力，在面对多次错误时要能冷静，并且还要有坚定的 意志力，并且使我看到了理论与实际相结合的重要性。在实际中，仅仅拥有理论知识是远远不够的，如果不能把理论赋予实践，再丰富的理论知识也只能是“纸上谈兵”，只有将理论与实践相结合，才能结出智慧的果实。这次课程论文是对我们综合能力的检测，是培养我们的专业素养以及学习兴趣的很好的途径，学习把理论付诸于实现，能够让我们更加清楚的看到我们努力的结果。虽然本次课程已经结束了，但是我不会忘记从中收到的感受与启发，相信在以后的学习中，我将更加认真努力，争取从知识以及动手能力方面都能更上一层楼！

第三篇：光纤通信

一、光纤通信1优点：1容许频带很宽，传输容量很大2损耗很小，中继距离很长且误码率很小3重量轻、体积小4抗电磁干扰性能好5泄漏小，保密性能好6节约金属材料，有利于资源合理使用缺点：1有些光器件（如激光器、光纤放大器）比较昂贵。2光纤的机械强度差3不能传送电力4光纤断裂后的维修比较困难，需要专用工具。5质地脆，光分布不均匀，连接不易实现 2应用：1通信网2计算机局域网和广域网3有限电视网的干线和分配网4综合雨雾光纤接入网

3三个通信窗口：0.85um，1.31um和1.55um

4系统基本组成：1光发射机：把输入电信号转换为光信号2光纤线路：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。3光接收机：把光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经其后的电接收机放大和处理后恢复成基带电信号。

二、光纤和光缆1分类：（1）渐变型/突变型多模光纤（2）单模/多模光纤（3）三角芯光纤，椭圆芯光纤

2渐变型多模光纤特点：能减少脉冲展宽、增加带宽（有自聚焦效应）

3模式截止：要求在包层电磁场消失为零，即exp（-wr/a）->0,必要条件是w>0.如果w<0,电磁场降在包层震荡，传输模式降转换为辐射模式，使能量从包层辐射出去。W=0（B=n2k）介于传输模式和辐射模式的临界状态，这个状态为模式截止。

三、通信用光器件1光源是光发射机的关键器件，其功能是把电信号转换为光信号。半导体激光二极管或称激光器（LD）：发射的是受激辐射光，需要光学震荡腔，调制频率高，光谱密度窄，耦合效率高。用于大容量、高速、远距离。发光二极管或称发光管（LED）：发射的是自发辐射光，不需要光学震荡腔，发“荧光”，调制效率低，光谱密度宽，耦合效率低。性能稳定，寿命长，制造工艺简单，价格低廉，用于小容量，低速，近距离。相同：使用的半导体材料相同、结构相似，LED和LD大多采用双异质结（DH）结构，把有源层夹在P型和N型限制层中间。

2光振荡器具备的两个条件：1具有光学震荡腔2实现粒子数反转分布

3光与物质相互作用的过程：1在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下，它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁成为受激吸收。2在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用，也会自动的跃迁到低能级E1上于空穴复合，释放的能量转换为光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。3在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到低能级E1上于空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称为受激辐射。（LD）

4光检测器：PIN光电二极管和雪崩光电二极管APD性能上的区别：

1、APD具有雪崩增益，灵敏度高，有利于延长系统传输距离。

2、APD的响应时间短，3、APD的雪崩效应会产生过剩噪声，因此要适当控制雪崩增益。

4、APD要求增高的工作电压和复杂的温度补偿电路，成本较高。5无源光器件主要包括连接器、耦合器、波分复用器、外调制器、光开关和隔离器等。连接器是光纤与光纤之间可拆卸链接的器件，主要用于光纤线路与发射机输出或光接收机输入之间，或光纤线路或与其他光无源器件之间的连接。接头是实现光纤与光纤之间的永久性连接，主要用于光纤线路的构成，通常在工程现场实施。光耦合器的功能是把一个输入的光信号粉皮给多个输出，或把多个输入的光信号复合成一个输出。根据功能和用途可分为T形耦合器，星形耦合器，定向耦合器，波分复用器/解复用器。光隔离器是一种非互易器件，其主要作用是只准许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方向特别是反方向传输。

四、光端机1调制类型：直接调制和外调制。直接调制的主要电路有调制电路、控制电路和线路编码电路。外调制有电折射调制器、电吸收MQW调制器和M-Z干涉型调制器。优缺点：内调制的优点是简单、经济、易实现，使用于半导体激光器LD和发光二极管LED，缺点是带来了输出光脉冲的香味抖动，使光纤的色散增加，限制了容量的提高。外调制的优点是可以减少相位抖动，不但可以实现OOK方案，还可以实现ASK、FSK、PSK等调制方案，缺点是成本高，不易实现。

2光接收机中主要有两种噪声：1光检测器的噪声，包括量子噪

声、暗电流噪声及由APD的雪崩效应产生的附加噪声。折射一种散弹噪声，有光子产生光生电流过程的随机性多引起，即使输入信号光功率恒定时也存在。2热噪声及前置放大器的噪声，热噪声是在特定温度下由电子的热运动产生，任何工作于绝对零度以上的器件都是存在的，在光接收机中主要包括光检测器负载电阻、前置放大器输入电阻的热噪声。前置放大器的噪声，严格说来，也是一种散粒噪声，但因这是由电域的载流子的随机运动引起的，可以通过噪声系数或噪声等效温度与热噪声一并进行计算，所以在本书中就将前置放大器的噪声和电阻热噪声合称为前置放大器的噪声。

3码型：扰码、mBnB码和插入码

五、1准同步数字序列（PDH）和同步数字序列(SDH)的特点：1SDH采用世界上统一的标准传输速率等级

2、SDH传送网络单元的光接口有严格的标准规范

3、在SDH帧结构中，丰富的开销比特用于网络的运行、维护和管理，便于实习性能检测、故障检测和定位、故障报告等管理功能。

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，简化了复接分接设备，有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，这既提高了资源利用率，又增强了网络的抗毁性和可靠性。

2、STM-1的复接过程：把139.246Mb/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149.760Mb/s,在虚容器VC-4内加上通道开销POH(每帧0.576Mb/s)后，输出信号速率为150.336Mb/s;在管理单元AU-4内，加上管理单元指针AU PTR(每帧0.576Mb/s)输出信号速率为150.912Mb/s;由1个AUG加上开销SOH（每帧4.608Mb/s），输出信号速率为155.520Mb/s,即为STM-1.六、1、模拟基带直接光强调制(D-IM)光纤传输系统由光发射机、光纤线路和光接收机组成。

2副载波复用(SCM)的优点：便于实现多路模拟电视信号的传输，副载波调制的方式比较灵活，可以是VSB-AM,也可以是FM。在输出信噪比要求一定的情况下，可降低对载噪比（CNR）的要求，及降低对发射功率的要求。

七、1、掺铒光纤放大器(EDFA)的优点：1工作波长正好落在光纤通信的最佳波段；其主体是一段光纤(EDF),与传输光纤的耦合损耗很小只有0.1Db.2、增益高；饱和输出光功率大；增益特性与光偏振状态无关。

3、噪声系数小，用于多波长信道传输时，隔离度大，串扰小，适用于波分复用系统。

4、频带宽。可进行多波长信道传输，有利于增加传输容量。应用：中继放大器LA、前置放大器PA和后置放大器BA2、WDM基本结构：光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。特点：1充分利用光纤的巨大带宽资源2同时传输多种不同类型的信号3节省线路投资4降低器件的超高速要求5高度的组网灵活性、经济性和可靠性

3光交换技术：空分光交换：使光信号的传输通路在空间上发生改变（光开关）时分光交换：一时分复用为基础，用时隙互换原理时隙交换功能，把时分复用帧中各个时隙的信号互换位置。波分光交换：以波分复用为基础，采用波长选择或波长变换的方法时隙交换功能的4相干光通信系统：优点：1灵敏度提高了10~20dB，线路功率损耗可以增加到50dB。2有雨相干光系统出色的信道选择性和灵敏度，和光频分复用相结合，可以实现容量传输，非常适合于CATV分配网使用。关键技术：1必须使用频率稳定度和频谱纯度都狠高的激光器作为发射光源和接收机本振光源。2匹配技术。

八、1、SDH传送网分层：电路层网络：涉及到电路层接入点之间的信息传递并直接为用户提供通信业务；通道层网络：用于通道层接入网直接的信息传递并支持不同类型的电路层网络，为电路层提供传送服务；传输媒质层网络：为通道层网络结点提供合适的通道容量，并且可以进一步分为段层网络和物理媒质层网络。2接入网的分类：1光纤与同轴混合接入网2有源接入网3无源接入网。

3自愈网：无需认为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复，使用户感觉不到网络曾出现故障。

第四篇：光纤通信

光纤通信系统包括实现点对点通信的全部设施，主要偶传输系统，用户终端，接入设备和交换设备四个部分组成。

光纤传输系统一般有光发射机，光传输线路，光接收机等功能部分的组成电端机

就是电信通信中采用的载波机、电信号手法设备、计算机终端盒其它常规电子通信设备的总称。电端机在发送端的任务就是吧模拟信号转换成数字信号，在接收端则讲光接收及处理后的信号送给用户。

光发送机

由光源，驱动电路和光调制器组成，光源是起核心。他利用电端机输送载有信息的电信号通过光调制器对光源发出的连续广播的振幅、相位或频率进行调制，从而输出载有有用信息的光信号，再将该光信号耦合进光纤传输线路。

光接收机

由光探测器，放大器和相应的信号处理电路组成，光探测器是其核心部分，他把来自光纤的光信号转换为电信号。因为光探测其输出的电流很微弱，必须经放大器将信号进行增益放大；均衡器对信号进行整形，是输出波形适合于判决，判决器和始终提取电路对信号进行再生，把均衡器输出的波形信号恢复数字信号；由于在发射端对信号进行了编码，最后需要译码器将信号恢复到初始状态。

就广义而言，通信就是各种形式信息的转移或传递。通常的具体做法是首先将拟传递的信设法加载(或调制)到某种载体上，然后再将被调制的载体传送到目的地后，将信息从载体上解调出来。光纤通信系统中电端机的作用是对来自信息源的信号进行处理，例如模拟／数字转换多路复用等；发送端光端机的作用则是将光源(如激光器或发光二极管)通过电信号调制成光信号，输入光纤传输至远方；接收端的光端机内有光检测器(如光电二极管)将来自光纤的光信号还原成电信号，经放大、整形、再生恢复原形后，输至电端机的接收端。对于长距离的光纤通信系统还需中继器，其作用是将经过长距离光纤衰减和畸变后的微弱光信号经放大、整形、再生成一定强度的光信号，继续送向前方以保证良好的通信质量。目前的中继器多采用光--电--光形式，即将接收到的光信号用光电检测器变换为电信号，经放大、整形、再生后再调制光源将电信号变换成光信号重新发出，而不是直接放大光信号。近年来，适合作光中继器的光放大器(如掺铒光纤放大器)已研制成功，这就使得采用光纤放大器的全光中继及全光网络将会变得为期不远。

光纤通信系统是用光作为信息的载体，以光纤作为传输介质的一种通信方式。它首先要在发射端将需要传送的电话，电报，图像和数据进行光电转换，即将电信号转变为光信号，再经光纤传输到接收端，接收端讲收到的光信号转变成电信号，最后还原为消息。

光纤通信系统的构成

第五篇：光纤通信

光纤通信课堂题目

1.SDH有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-N。

2.准同步数字体系的帧结构中，如果没有足够的运行和维护。

3.SDH中STM-1的速率是

4.SDH中STM-4的速率是

5.常用的SDH设备有：终端复用器、再生器和数字交叉连接设备等。

6.在SDH帧结构中，AU指针处于帧结构左侧1-9N

7.PDH复用成SDH信号必须经过映射、定位、复用三个步骤。

8.9.我国采用的PDH信号的基群是。

10.STM-4传输一帧所用的时间为125u/s

11.STM-n信号一帧的字节数为12.对STM-1信号来说，每秒可传的帧数为

1.什么叫自愈？ 二纤双向通道专用保护环是怎么实现自愈的？

2.SDH的优点？136页

3.什么是段开销？它可分为哪两部分？138页

143页