现代通信技术课件第六章光纤通信
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
现代通信系统课件：数字光纤通信系统
高密度，多芯和低、中损耗
2~20
重量轻，线径细，可挠性好
数字光纤通信系统
下面介绍几种有代表性的光缆结构形式。
(1）层绞式光缆。它是将若干根光纤芯线以强度元件为中心绞合在一起的一种结构， 如 图5. 9(a）所示。特点是成本低，芯线数不超过10根。 (2）单位式光缆。它是将几根至十几根光纤芯线集合成一个单位，再由数个单位以强 度 元件为中心绞合成缆，如图5.9(b）所示，其芯线数一般适用于几十芯。 (3）骨架式光缆。这种结构是将单根或多根光纤放入骨架的螺旋槽内，骨架中心是强 度 元件，骨架上的沟槽可以是V型、U型或凹型，如图5. 9(c）所示。由于光纤在骨架沟槽 内具有较大空间，因此当光纤受到张力时，可在槽内做一定的位移，从而减少了光纤芯 线 的应力应变和微变，这种光纤具有耐侧压、抗弯曲、抗拉的特点。 (4）带状式光缆。它是将4～12根光纤芯线排列成行，构成带状光纤单元，再将多个 带 状单元按一定方式排列成缆，如图5. 9(d）所示。这种光缆的结构紧凑，采用此种结构可 做成上千芯的高密度用户光缆。
若使光束从光密媒质射向光疏媒质时，则折射角大于入射角，如图5. 4所示。
图5. 3 光的折射示意图
图5. 4 临界角和光线的全反射
数字光纤通信系统
如果不断增大θ 0可使折射角达到90°，这时的θ 1称为临界角。如果继续增大 队，则折射角会大于临界角，使光线全部返回光密媒质中，这种现象称为光的全反 射。
因光纤是石英玻璃材料，所以不怕高温，有防火的性能。因而可用于易燃易爆的环境中。 6.光纤通信保密性好
由于光纤在传输光信号时向外世漏小，不会产生串话等干扰，因而光纤通信保密性好。
5. 1.数2字数光纤字通光信系纤统通信系统的组成
光纤通信基础知识ppt课件
光检测器广泛应用于光纤通信、光传 感、激光雷达等领域，特别是在高速、 长距离的光纤通信系统中，光检测器 的作用尤为关键。
光放大器
光放大器是光纤通信系统中的关键器件之一，主要分 为掺铒光纤放大器（EDFA）和拉曼光纤放大器（RA）
两类。
输入 标题
作用
光放大器的作用是对光信号进行放大，补偿光纤传输 过程中的光信号损耗，提高光纤通信系统的传输距离 和稳定性。
光检测器
分类
光检测器是光纤通信系统中的另一重 要器件，主要分为光电二极管（PIN） 和雪崩光电二极管（APD）两类。
性能参数
光检测器的性能参数包括响应度、带 宽、噪声等，这些参数直接影响着光 纤通信系统的接收灵敏度和动态范围。
作用
光检测器的作用是将光信号转换为电 信号，从而实现光信号的接收和检测。
模拟光纤通信系统的应用
03
在音频广播、视频传输等领域得到广泛应用。
光纤通信系统设计
01
光纤通信系统设计的基本原则
确保系统的传输性能、稳定性、可靠性和经济性。
02
光纤通信系统设计的主要内容
包括光源、光检测器、光纤、中继器和放大器等器件的选择和配置。
03
光纤通信系统设计的优化
通过采用先进的调制技术、编码技术等手段，提高系统的传输性能和容
性能参数
光源的性能参数包括波长、光谱宽度、输出功率、阈值电 流等，这些参数对光纤通信系统的性能和稳定性有着重要 影响。
作用
光源的作用是将电能转换为光能，为光纤通信系统提供光 信号。
应用场景
光源广泛应用于光纤通信、光传感、光谱分析等领域，特 别是在长距离、大容量的光纤通信系统中，光源的作用尤 为重要。
光纤通信发展历程
《现代通信技术》课件
3
噪声及其度量
了解噪声的来源、种类、度量方法以及
调制技术
4
对无线通信的影响。Fra bibliotek简述调制技术的原理、种类、应用及其 发展趋势。
数字通信技术
光纤通信技术
介绍光纤通信技术的基本原理、组成部分、发展历 程及其优缺点。
网络技术
讲解网络技术，包括网络协议、网络安全、互联网 等等。
移动应用程序
探讨移动应用的发展和趋势，并简要介绍应用程序 设计的基础知识。
移动通信技术
1
CDMA技术
了解 CDMA 技术的基本原理、优缺点以及在通信中的应用。
2
GSM技术
介绍GSM技术的基本原理、组成、是如何实现高质量移动通信的。
3
TD-SCDMA技术
讲解TD-SCDMA技术的基本原理，以及它在移动通信当中的优点。
4
VoLTE技术
简述 VoLTE 技术的基本原理、特点、优势，及其在通信行业中的应用。
课程总结与展望
1 总结
回顾本课件，总结现代通 信技术的特点及其应用按 钮。
2 展望
展望未来，探讨新技术在 通信领域的应用，以及可 能的趋势。
3 感谢
结束语，感谢您收看这个 现代通信技术PPT课件， 希望对您有所帮助。
现代通信技术PPT课件
为大家介绍现代通信技术，包括通信系统基础、数字通信技术、无线通信技 术、移动通信技术，以及光纤通信技术等内容。在本课件中，您将全面了解 现代通信技术并深入了解其工作原理、应用及优缺点。让我们开始吧！
通信系统基础
1
电磁波
介绍电磁波，包括其定义、种类、特性
信道与信道带宽
2
等等。
解释信道和信道带宽的概念及其关系。
现代通信技术课六光纤通信PPT优质资料
光波在光纤中传输时只在其芯区进行，基本上没有光“泄露”出去，因此其保密性能极好。
连接器件：连接光纤到光源、光检测以 渐变型光纤(Graded Index Fiber, GIF) ：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；
模式色散
单模光纤（Single Mode Fiber， SMF）只能有一道光信号传输，使用单独模式的光信号，无光的信号色散，传输距离会更长，传输
光 的 色 散
结论：白光不是单色光，而是由各 种色光混合成的．
光 的 色
太阳光通过三棱镜后被分解成
七种色光,依次是红、橙、黄、 绿、蓝、靛、紫.
散
光纤色散(Dispersion)
光纤中的信号是由不同的频率成分或模式 成分构成的，它们是由不同的传播速度，
从而引起比较复杂的色散现象。它是限 制传输容量的主要因素。
90º>θ>临界角
1.光从空气中斜射入玻璃中时,
空气
折射光线向 靠近 法线方向偏
玻璃
折.(填“靠近”或“远离”)
2.一束光线斜射到一块玻璃三棱镜上(如下 图),画出光折射的情况.
光所以能在光纤中传输，主 要是纤芯和包层的共同作用。
4、突变型(突变型)光纤
突变型光纤(Step Index Fiber, SIF)
模式色散
色度色散(模内色散)
① 定义
同一个导波模式的不同光波长之间的色散
② 产生原因
光源光谱不纯;（材料色散）
光纤石英材料的折射率不是一个常数，而是随光 波长的增大而减小; （材料色散）
波导结构与折射率分布等参量有关，使得不同路 径光线之间的速度差是一个随传输路径变化的复
杂函数。（波导色散）
光纤通信原理
光纤通信原理1. 介绍光纤通信是一种基于光波传输信号的通信技术，它利用光纤作为传输介质，将信息以光信号的形式传送。
相比传统的电信号传输方式，光纤通信具有更高的带宽、更远的传输距离和更低的信号损耗，因此被广泛应用于长距离、高速、大容量的通信系统中。
2. 光纤的结构与工作原理光纤是由玻璃或塑料材料制成的细长柱状物，通常由纤芯和包层组成。
纤芯是光信号传输的核心部分，而包层则用于保护纤芯并提供光的传输环境。
光纤通信的工作原理基于光的全内反射现象。
当光线从一个介质进入另一个折射率较低的介质时，会发生折射现象。
当折射角大于临界角时，光线会被完全反射回折射率较高的介质中。
利用这一现象，光纤通信中的光信号可以通过纤芯中不断的全内反射方式传输。
3. 光纤传输的优势光纤通信相比传统的电信号传输方式具有以下优势：3.1 高带宽光纤的传输带宽很大，可以同时传输多个频率和多个波长的信号。
这使得光纤通信能够满足大容量、高速率的通信需求。
3.2 远距离传输相比电信号在电缆中的传输，光纤的信号在传输过程中损耗较小。
这使得光纤通信的传输距离可以达到几十公里甚至上百公里，非常适合于长距离通信需求。
3.3 低信号损耗光纤通信中的信号传输通过光的全内反射方式进行，因此信号在传输中的损耗非常小。
与电信号相比，光纤通信的信号衰减更小，传输质量更好。
3.4 免受电磁干扰由于光纤中传输的是光信号而不是电信号，光纤通信系统不会受到电磁干扰的影响。
这样可以提高通信系统的稳定性和抗干扰能力。
4. 光纤通信系统的组成光纤通信系统由光源、光纤传输线路、光检测器和光接收器等组成。
4.1 光源光源用于产生光信号，常用的光源包括激光器和发光二极管。
激光器产生的光信号具有高亮度和高单色性，适用于长距离传输和高速率通信。
4.2 光纤传输线路光纤传输线路用于传输光信号，通常由单模光纤或多模光纤组成。
单模光纤适用于长距离传输，多模光纤适用于短距离传输。
4.3 光检测器光检测器用于接收和解码光信号。
光纤通信原理-(全套)PPT课件
为了描述光纤中传输的模式数目，在
此引入一个非常重要的结构参数，即光纤
的归一化频率，一般用V表示，其表达式 如下：
V k 0 n m a2 2 0n m a2 C n m a2
1. 多模光纤
顾明思义，多模光纤就是允许多个模 式在其中传输的光纤，或者说在多模光纤 中允许存在多个分离的传导模。
光纤的作用是为光信号的传送提供传 送媒介(信道)，将光信号由一处送到另一 处。
中继器分为电中继器和光中继器(光放 大器)两种，其主要作用就是延长光信号的 传输距离。
1.3.2 光纤通信系统的分类
根据调制信号的类型，光纤通信系统 可以分为模拟光纤通信系统和数字光纤通 信系统。
根据光源的调制方式，光纤通信系统 可以分为直接调制光纤通信系统和间接调 制光纤通信系统。
1.2 光纤通信的主要特性
1.2.1 光纤通信的优点
1. 光纤的容量大
光纤通信是以光纤为传输媒介，光波为载 波的通信系统，其载波—光波具有很高的 频率(约1014Hz)损耗低、中继距离长
目前，实用的光纤通信系统使用的光 纤多为石英光纤，此类光纤在1.55μm波长 区 的 损 耗 可 低 到 0 . 1 8 dB/km， 比 已 知 的 其 他通信线路的损耗都低得多，因此，由其 组成的光纤通信系统的中继距离也较其它 介质构成的系统长得多。
图2.2 光纤的折射率分布
光纤的折射率变化可以用折射率 沿半径的分布函数n(r)来表示。
n r n n 1 2
r a r a
2. 按传输模式的数量分类
按光纤中传输的模式数量，可以将光 纤分为多模光纤(Multi-Mode Fiber，MMF) 和单模光纤(Single Mode Fiber，SMF)。
光纤通信发展历程及原理简介PPT演示课件
10
多模光纤的历史与发展
1971-1980年期间，是多模光纤的研究开发期。 在此期间，国际上逐步淘汰了传统的双坩埚工艺，开发了MCVD、OVD、VAD、PCVD等四种
化学汽相沉积预制棒新工艺；从多组分氧化物玻璃光纤转向石英玻璃光纤;研究了多模光纤 传输理论与光纤设计，其中特别重要的是,开发了通过微分模时延（DMD）测量结果的分析 来优化预制棒工艺提高多模光纤带宽的关键技术; 进行了多模光纤通信系统现场试验。 1980 年的全球光纤年产量不足10万km，100%是多模光纤 1981-1995年期间，是多模光纤实用化并不断增加新品种的发展期。 1996-2002年期间，多模光纤研究与开发进入了最新一个活跃期。 在此期间, LAN系统向Gb/s以上的超高速率发展。IEEE于1998年6月通过了千兆比特以太网标 准; 2002年6月刚刚通过了10Gb/s以太网标准。
人类通信技术的发展历程
通信技术的发展可分为如下四个阶段： 第一阶段：借助器物和声音传递信息阶段。解放前我国云南 景颇族就有把辣椒送给朋友表示自己遇到了很大的麻烦的器物信 息传递模式。在文字发明之前人类通过手势、表情来传递信息， 信息在视距范围。通过声音实现超视距传递信息，但距离依然受 到声音传播距离的影响。这个阶段信息传递速度慢、不精确。这 种通信模式在当时有十分成功的典范，如古代的“烽火”技术须 臾间能把紧急军情传递到千里之外。因其简洁方便的特点，现代 通信依然保留如旗语等简便快捷的近距离通信模式。
光纤的衰减系数极低（目前已达0.25db/km以下）。中继距离 可达100km. 重量轻，细、体积小;
直径一般为几微米到几十微米。相比电缆轻90%~95%（是电 缆质量的1/20~1/10），直径不到电缆的1/5. 抗电磁干扰性能好； 泄漏小，保密性能好； 节约金属材料,有利于资源合理使用。
光纤通信的简介
现代通信技术辅导6第六章光纤通信一、知识点∙光纤通信概述。
∙光纤与光缆。
∙光纤通信系统。
二、重点难点内容（一）光纤通信概述本节介绍光纤通信的概念、发展、实用工作窗日以及光纤通信的特点。
光纤即为光导纤维的简称。
光纤通信是以光纤为传输媒质，以光信号为信息载体的通信方式。
1. 光纤通信的发展史1966年，英籍华人高馄指出：如果能够减少玻璃中的杂质含量，就可以制造出损耗低于20dB/km 的光纤。
1970 年是使光纤通信发展出现跨越的一年，美国康宁公司研制出了损耗系数为20dB / km的光纤。
同年，美贝尔公司研制出使用寿命长达几小时的半导体激光器，光纤通信从此进入飞速发展。
通过以上的发展时期可以把光纤通信的发展归纳为三个阶段：1966～1976年：从基础研究到商业应用的开发时期；1976～1986 年：以提高传输速率和增加传输距离为目的和大力推广的发展阶段；1986～1996年：以实现超大容量超长距离为目标，全面深入开展新技术的援救阶段。
2.目前光纤通信的实用工作波长光纤通信传输的信号是光波信号，光波是人们熟悉的电磁波，其波长在微米级，频率为1014Hz ～1015Hz数量级。
根据电磁波潜可知，紫外线、可见光、红外线均属于光波的范畴，μm ～1.8μm。
可分为短波长目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区，即波长为0.8μm，长波长波段是指波长为1.31μm和波段和长波长波段，短波长波段是指波长为0.85μm，这是目前光纤通信所采用的只个工作波长，也叫工作窗口。
1.553.光纤通信的特点目前光纤通信己经成为通信中的最主要的传输技术，以下优点。
( l ) 传输频带宽，通信容量大由信氨论知道，载波频率越高，通信容量越大。
它与其他通信传输系统相比，具有目前光纤通信使用的光载波频率在1014Hz ～1015Hz数量级，比常用的微波频率高104倍～105倍，因而，通信容量原则上比微披通信高104倍～105 倍。
( 2 ) 传输衰减小，传输距离长普通传输线的传输损耗，主要是由铜线的电阻以及导线间电容的漏电引起的，要想降低损耗，就得增大传输线的尺寸。
现代通信技术PPT课件
03 现代通信技术的关键技术
数据传输技术
数据传输技术是现代通信技术的核心，它负责将信息从一个地方传输到另一个地方。
常见的数据传输技术包括有线传输和无线传输。有线传输通过电缆、光纤等物理介 质传输数据，而无线传输则通过电磁波传输数据。
数据传输技术的主要指标包括传输速率、传输质量和传输距离。随着技术的发展， 数据传输速率越来越快，传输质量也越来越高。
详细描述
随着用户数量的增长和通信需求的增加，网络拥堵问题愈发严重，表现为网络延迟、丢包 和数据传输速度下降等。这主要是由于网络设备处理能力的不足和通信信道的有限带宽所 致。
解决方案
采用先进的网络设备和技术，如高速路由器、交换机和光传输设备等，提高网络设备的处 理能力和通信信道的带宽。同时，采用流量整形、拥塞控制和动态路由算法等技术，优化 网络流量，缓解网络拥堵问题。
信号处理技术
信号处理技术是现代通信技术的关键 技术之一，它负责对信号进行加工、 变换和提取信息。
信号处理技术的发展对于提高通信系 统的性能和推动通信技术的进步具有 重要意义。
常见的信号处理技术包括调制解调、 压缩编码、信道均衡等。这些技术能 够提高信号的传输质量和可靠性，减 小噪声和干扰的影响。
通信协议与标准
04 现代通信技术的未来发展
5G通信技术
5G技术概述
5G通信技术是第五代移动通信技术，具有高速率、低时延、 大连接等优势，为物联网、智能家居、自动驾驶等领域提 供了强大的技术支持。
5G技术的应用场景
5G技术在智慧城市、工业自动化、远程医疗、虚拟现实等 领域有着广泛的应用，将极大地推动各行业的数字化转型。
02 现代通信技术的主要类型
有线通信技术
光纤通信
《光纤通信概论》PPT课件
光源：
（1）1960年美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激光器 （2）氦—氖(He - Ne)激光器
（3）二氧化碳(CO2)激光器
激光具有波谱宽度窄，方向性极好， 亮度极高，以及频率和 相位较一致的良好特性。是一种理想的光载波。激光器的发明 和应用， 使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。
（1）1976 年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个 实用光纤通信系统的现场试验，系统采用GaAlAs激光器作光源， 多模光纤作传输介质，速率为44.7 Mb/s，传输距离约10 km。
（2）1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线，全长3400 km， 初期传输速率为400 Mb/s，后来扩容到1.6 Gb/s。
光纤通信
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1
主要内容：
第一章 概论 第二章 光纤和光缆 第三章 通信用光器件 第四章 光端机 第五章 数字光纤通信系统 第六章 光纤通信新技术
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2
什么叫通信？ 什么叫光纤通信？
利用光纤传输光波信号的通信方式。
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3
第1章概论
1·1 光纤通信发展的历史和现状 1·2 1·3 光纤通信系统的基本组成
二、光源研制的发展
（1）1970 年，美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前 苏联先后研制成功室温下连续振荡的镓铝砷(GaAlAs)双异质 结半导体激光器(短波长)。寿命只有几个小时。
（2）1973 年，半导体激光器寿命达到7000小时。
（3）1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10 万小时(约11.4年)，外推寿命达到100万小时，完全满足实 用化的要求。
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6
传输介质的探索：
美国麻省理工学院利用He - Ne激光器和CO2激光器进 行了大气激光通信试验。实验证明：通过大气的传播承载 信息的光波，实现点对点的通信是可行的。但是通信的距 离和稳定性都受到极大的限制，体现在以下两个方面：
光纤通信原理
光纤通信原理
光纤通信是一种利用光纤进行信号传输的通信技术。
它利用光的特性来传输信息，具有高带宽、长传输距离、低损耗等优势，广泛应用于现代通信领域。
光纤通信的原理主要基于光的全反射和光的传输特性。
光纤是一种由高折射率的芯和低折射率的包层构成的细长结构。
当光从高折射率物质进入低折射率物质时，会发生全反射现象，导致光线沿着光纤的芯层一直传输。
在光纤通信系统中，信号首先被转换为光信号，通过光源发出。
光信号经过调制，即通过改变光的特性来表示不同的信号信息。
常用的调制方式有强度调制、频率调制和相位调制。
调制后的光信号进入光纤中传输。
光纤中的信号传输是通过光的全反射实现的。
光线在光纤内部发生多次全反射，沿着光纤芯层内部一直传输。
光纤的芯层和包层的折射率差异决定了光的全反射效果，使光线能够长距离传输而几乎没有衰减。
当光信号到达目标位置时，需要经过光检测器接收并解调。
光检测器将光信号转换为电信号，然后通过解调来提取出原始的信号信息。
常用的光检测器有光电二极管和光电倍增管等。
光纤通信的原理基于光的特性实现了高速、高带宽的信号传输。
其优点在于信号传输速度快、抗干扰能力强、传输距离远等。
因此，光纤通信被广泛应用于电信、互联网、有线电视等领域，成为现代通信技术中不可或缺的重要组成部分。
光纤通信
光纤通信光纤通信技术（optical fiber communications）从光通信中脱颖而出,已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。
光纤通信作为一门新兴技术,其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。
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。
光纤通信之所以发展迅猛,主要缘于它具有以下特点:(1)通信容量大、传输距离远:一根光纤的潜在带宽可达20THz。
采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。
目前400Gbit/s系统已经投入商业使用。
光纤的损耗极低，在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2dB/km，这比目前任何传输媒质的损耗都低。
因此，无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。
(2)信号串扰小、保密性能好。
(3)抗电磁干扰、传输质量佳,电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。
(4)光纤尺寸小、重量轻,便于铺设和运输;(5)材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。
(6)无辐射,难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。
(7)光缆适应性强,寿命长。
(8)质地脆，机械强度差。
(9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。
(10)分路、耦合不灵活。
(11)光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm）。
(12)有供电困难问题。
利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式，由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点，光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纤通信。