第9章 光纤通信系统设计
光纤通信系统设计与优化
光纤通信系统设计与优化在当今信息爆炸的时代，光纤通信系统作为一种高效、可靠的传输方式，在数据通信领域发挥着重要作用。
本文将探讨光纤通信系统的设计与优化，旨在提高通信质量和性能。
一、光纤通信系统的基本结构光纤通信系统由发送端、传输介质和接收端组成。
发送端将电器信号转换为光信号，通过光纤传输到接收端，然后再将光信号转换回电信号。
光纤作为传输介质，具有低损耗、大带宽等优点，能够有效地传输大量数据。
二、光纤通信系统设计要点1. 光源选择光源是光纤通信系统中的重要组成部分，直接影响着通信距离和信号质量。
常见的光源有激光器和发光二极管。
激光器具有高亮度、窄谱宽等特点，适用于长距离的通信传输。
而发光二极管则适用于短距离通信。
2. 接收机灵敏度接收机灵敏度是衡量光纤通信系统接收信号能力的重要指标。
为了提高系统的灵敏度，可以采用低噪声放大器、增加接收机的增益等方法。
此外，降低光纤传输中的损耗也能有效改善接收机的灵敏度。
3. 光纤连接方式光纤连接方式可以影响系统的性能和稳定性。
常见的连接方式有直接连接和连接头连接。
直接连接简单可靠，适用于短距离通信。
而连接头连接则适用于长距离通信，能够减小连接损耗，并且方便维护和更换。
4. 光纤布线规划光纤布线规划是保证光纤通信系统正常运行的关键。
在规划过程中，需要考虑到通信距离、信号传输损耗、防护和维护等因素。
合理的布线规划可以减小光纤传输中的损耗，提高系统的可靠性。
三、光纤通信系统优化方法1. 信号增强技术为了提高信号质量，可以采用信号增强技术，如波分复用技术和频分复用技术等。
波分复用技术可以将不同波长的信号在同一光纤上传输，提高光纤的带宽利用率。
频分复用技术则将不同频率的信号编码到不同的子信道中，提高频谱利用率。
2. 光纤传输性能优化光纤传输中会产生一定的信号衰减和色散现象，影响通信的质量和速率。
为了优化光纤传输性能，可以采用光纤放大器对信号进行增强，减小传输中的衰减；同时，使用色散补偿技术可以有效减小色散的影响，提高信号的传输质量。
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
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仿真分析
光纤通信系统的设计与仿真分析光纤通信系统是现代通信领域中的重要技术，它利用光纤作为传输介质，将信息以光的形式传送。
本文将围绕光纤通信系统的设计和仿真分析展开讨论，介绍其原理、组成部分以及相关技术。
一、光纤通信系统的原理光纤通信系统的工作原理基于光的传播特性以及调制解调技术。
光纤具有高带宽、低传输损耗、抗电磁干扰等优点，使得光纤通信系统成为目前最主流的通信方式之一。
光在光纤中的传播是基于全反射原理实现的。
通过在光源端发射的激光器将信号调制为光脉冲，经过光纤的传输后，在接收端的光电探测器上转化为电信号。
在传输过程中，需要使用光纤放大器对信号进行增强，以克服传输损耗。
二、光纤通信系统的组成部分光纤通信系统由多个重要的组成部分构成，包括光源、调制解调器、光纤和接收器等。
1. 光源：光源是光纤通信系统中的信号发生器，通常使用半导体激光器作为光源。
激光器通过注入电流或电击产生激发光，形成高亮度、高单色性的光脉冲。
2. 调制解调器：调制解调器在光纤通信系统中起到信号调制和解调的作用。
调制是将电信号转换为光信号的过程，解调则是将光信号转换为电信号的过程。
3. 光纤：光纤是信息传递的载体，其优良的特性使得光信号能够在光纤中进行长距离传输。
光纤主要由纤芯、包层和包覆层组成，其中纤芯是光信号传输的核心区域。
4. 接收器：接收器将传输的光信号转换为电信号。
接收器包括光电转换器和电信号处理器，光电转换器将光信号转换为电流信号，然后经过信号处理器进行滤波、放大、解码等操作。
三、光纤通信系统的技术为了实现光纤通信系统的高速稳定传输，需要运用多种技术来解决光纤通信系统中的挑战。
1. 多重复用技术：光纤通信系统中通过采用多重复用技术，将多个信道复用到同一根光纤上，从而提高传输容量。
常见的多重复用技术有密集波分复用（DWDM）、频分复用（FDM）等。
2. 光放大技术：在光纤通信系统中，由于信号传输的过程中会存在信号衰减，因此需要使用光放大器对信号进行增益。
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。
光纤通信系统及其应用课程设计
光纤通信系统及其应用课程设计1. 简介光纤通信系统是一种利用光传输信号的通信方式，具有高速、大容量、抗干扰等特点。
在现代通信中得到广泛应用，如远程通信、互联网、有线电视等。
本文档将介绍光纤通信系统的基本原理、构成以及在实际应用中的设计。
2. 光纤通信系统的基本原理光纤通信系统的基本原理是利用光在光纤中传播。
其中，光的传播速度非常快，且数据信号以光的形式进行传输，因此通信速度非常高。
通信中利用光纤和光电子器件完成对光信号的调制、解调、放大和变换。
通信的基本原理可以表示为：信号来源→ 光电器件→光纤→ 光电器件→ 目的地其中，信号来源可以是光源、电子设备等，目的地可以是电视机、计算机等。
在通信中，传输的信息是将信号转换成数字码的形式，以光的形式通过光纤传输。
因此，在光纤通信中，数字码被称为二进制码。
3. 光纤通信系统的构成光纤通信系统的主要构成部分有光源、发射机、光纤、接收机和目的地。
其中，光源可以是半导体激光器、LED等。
发射机主要利用光电调制器将信号转化为光信号，并通过光纤将信号传输到接收机。
接收机对光信号进行检测和解调，将数据信号恢复为原来的模拟信号。
目的地可以是用于显示的电视和计算机等。
4. 光纤通信系统的应用光纤通信系统在现代通信中得到广泛应用，下面仅介绍几种典型应用场景。
4.1 远程通信远程通信是指通过通信网络进行远程传递信息的过程。
随着全球化的发展，各国之间的联系日益密切，远程通信应用也越来越广泛。
在远程通信中，光纤通信系统的高速和大容量优势得到了充分的发挥，越来越多的通信单位开始采用光纤通信技术来进行远程通信。
4.2 互联网互联网的高速发展离不开光纤通信技术的应用。
现代网络通信中，越来越多的信息要求实时传输，因此需要高速通信。
光纤通信系统的高速和大容量优势使其成为互联网的重要途径。
目前，光纤通信技术已经成为互联网的主要技术之一。
4.3 有线电视有线电视是指通过电缆电视网向用户提供电视服务的一种方式。
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）。
光纤通信系统的设计与实现
光纤通信系统的设计与实现一、简介随着信息技术的飞速发展，通信技术也迎来了新的变革，而光纤通信系统作为信息技术的重要组成部分，也在日益发展和完善中。
本文旨在对光纤通信系统的设计与实现进行探讨，介绍光纤通信系统的原理及应用，从硬件到软件、从工程到实践全方位介绍如何设计和实现一套光纤通信系统。
二、光纤通信系统原理光纤通信系统，顾名思义就是通过光纤来传输我们需要的信号，其原理可以简单地理解为，通过将信息转化为光脉冲，再通过光纤进行传输，最后再将其转化为电信号，从而实现了信息传输的目的。
1. 光脉冲的产生光脉冲的产生可以通过很多方式进行实现，如电化学方法、电气方法、光学方法、声学方法等，其中，电气方法和光学方法被广泛应用于光纤通信系统中。
2. 光纤传输在光纤通信系统中，光的传输使用光纤来实现，光纤的传输特点是有损耗和色散的。
光纤的损耗是指在光纤传输中，由于各种各样的原因导致信号功率逐渐减弱，使得传输距离无法无限延长。
而色散则是指不同颜色的光信号能量在光纤中的传输速度不同，导致在传输过程中各色光信号逐渐分离，降低了传输质量。
3. 光电转换光电转换是指将传输的光信号转化为电信号的过程，也称为解调。
在光电转换过程中，光信号经过检测和调制等过程，最终转化成为电信号。
4. 电子处理在光纤通信系统中，经过光电转换后的电信号需要进行处理和调制，包括放大、增强信号质量、降噪等等。
三、光纤通信系统的应用光纤通信系统作为一项重要的信息通信技术，在多个领域中得到了广泛的应用。
1. 互联网通信光纤通信系统已经成为互联网通信中最核心的技术之一。
在互联网通信中，通过光纤传输和光纤通信系统的高速传输特性，可以实现高速、可靠的数据传输和通信。
2. 医疗领域在医疗领域中，光纤通信系统得到了广泛的应用。
例如使用光纤传输在体内进行检测和治疗、实现远程医疗等等。
3. 工业自动化光纤通信系统还广泛应用于工业自动化中。
例如将光纤用于工业自动化中的传感和控制，可以实现更加高效和精确的自动化控制和监测。
光纤通信系统设计与实现
光纤通信系统设计与实现一、光纤通信系统概述光纤通信作为目前通信系统中最主要的一种通信方式，给人们带来了高速、高带宽、长距离传输等优势。
光纤通信系统是由波分复用模块、光纤传输模块、解复用模块和光接收模块等模块构成的。
二、光纤通信系统设计（一）光纤通信系统节点设计1. 激光发射器模块：光纤通信系统节点中最重要的组成部分，可以将电信号转换为光信号。
2. 光、电转换模块：把从光纤传输过来的光信号转换为电信号。
3. 解复用模块：将多路光信号解码生成多路原始数据流。
4. 光电检测模块：通过光电转换将光信号转换为电信号。
5. 光纤传输模块：快速而可靠地传输光信号的方式。
（二）光纤通信系统接口设计1. 光纤通信系统的接口设计分为三个层次：物理层、数据链路层和应用层。
物理层负责传输数字信息的物理特征；数据链路层负责进行错误的纠正；应用层则处理根据传输内容集成的应用。
2. 物理层接口设计：需要支持的接口有串行和并行，并且每个接口的传输距离都应该经过计算和校正。
3. 数据链路层接口设计：需要支持的接口有MAC层和IP层，并且每个层的接口速率和数据转换协议都需要进行计算和校正。
（三）光纤通信系统的接收电路设计1. 高速移相器的设计：建立高速信号的精确相位，保证时域和频域响应的匹配，并且最大限度地减小相邻频率干扰。
2. 自适应均衡器的设计：处理失真和干扰，保证信号平稳清晰。
同时，还需要设计恰当的均衡因子和滤波器。
3. 高速AD采样电路的设计：实现高速信号的精确采样，保证采样结果尽可能精确和真实。
三、光纤通信系统实现（一）计算和优化光纤通信系统的转换效率光纤通信系统的转换效率是一个重要的指标，通常通过增加带宽、调整精度和改进电路结构等方法进行优化。
（二）开发通信模块光纤通信系统的节点模块可以通过开发可编程电流源、放大器、相位移动器和自适应均衡器等组件来实现。
（三）实现接收电路接收电路可以通过开发自适应均衡器、相平衡器和高速AD采样电路等模块来实现，同时需要进行实验和测试，进一步优化电路结构和性能。
光纤通信系统课程设计
光信号强度测试：测量光信号的强度，确保信号传输的稳定性 光信号波长测试：测量光信号的波长，确保信号传输的准确性 光信号频率测试：测量光信号的频率，确保信号传输的速度 光信号噪声测试：测量光信号的噪声，确保信号传输的质量
传输速率：衡量光纤通信系统传输数据 的速度
传输距离：衡量光纤通信系统传输数据 的距离
光电倍增管：一种高灵敏度的光接收器，适用于弱光信号的接收
光接收电路：将光电二极管或光电倍增管输出的电信号进行放大和处理，以便于后续处理或 传输
安全性：确保通信数据的安全 性和隐私性
可靠性：保证通信系统的稳定 性和可靠性
灵活性：适应不同的应用场景 和需求
经济性：考虑成本效益，选择 合适的设备和技术
企业网络：为企业提供高速、安全的内部网 络通信
智能交通：实现交通信息的实时传输和处理
互联网：支持高速、大容量的网络数据传输
医疗健康：支持远程医疗、健康监测等应用
光源：激光二 极管（LD）、 半导体激光器
（SL）等
光调制技术： 直接调制、外 调制、内调制
等
光调制器：马 赫-曾德尔调制 器（MZM）、 电吸收调制器
需求分析：确定系统需求，如传输速率、传输距离等 系统设计：包括光纤选择、光模块选择、光路设计等 设备选型：选择合适的光纤通信设备，如光纤收发器、光端机等 光路测试：测试光纤通信系统的性能，如传输速率、误码率等 系统调试：根据测试结果进行系统调试，优化系统性能 系统验收：对光纤通信系统进行验收，确保系统满足设计需求
（EAM）等
光调制技术应 用：光纤通信、 光存储、光传
感等
光纤传输损耗：光在光纤中传输时，由于各种原因导致的能量损失 光纤传输带宽：光纤可以传输的频率范围，决定了光纤的传输速率 光纤传输模式：光纤中光信号的传播方式，包括单模和多模 光纤传输距离：光纤可以传输的最大距离，受光纤损耗和信号衰减等因素影响
通信电子中的光纤通信系统设计
通信电子中的光纤通信系统设计随着技术的不断发展，光纤通信成为了现代通信领域中的主流技术之一。
光纤通信系统的设计是整个通信系统中最为重要的一个环节，其合理性可以直接影响到通信速度、距离和数据传输的稳定性。
本文将从光纤通信系统的概述、工作原理、设计参数和优化等方面，详细介绍光纤通信系统的设计和优化。
一、光纤通信系统概述光纤通信系统是利用光信号在光纤中传递来实现数据传输的技术。
其中，光纤通信系统主要分为光源模块、调制解调模块、光放大器模块、光纤传输模块以及探测降噪模块等多个模块组成。
其中，光纤传输模块是整个系统中最为核心的模块，其性能的好坏决定了整个光纤通信系统的稳定性和传输速度。
二、光纤通信系统的工作原理光纤通信系统的基本工作原理是将光源产生的信息编码成数字信号，经过调制解调模块的调制处理后，通过光纤传输模块进行传输。
在信号到达终点前，需要经过光放大器模块进行放大，以保证信号传输的稳定性。
最后，在探测降噪模块的作用下，将光信号转变为电信号，实现数据的接收与解码。
三、光纤通信系统设计参数在光纤通信系统设计的过程中，需要考虑到一些重要的参数，如光信号失真、光损耗等。
其中，最为重要的参数包括传输距离、光源功率、光纤损耗、色散等，这些参数的合理选择可保证系统的传输性能。
传输距离是光纤通信系统设计中最重要的参数之一，不同的应用场景需要的传输距离也不同。
在传输距离较短的情况下，激光二极管是一个理想的光源选择；而在传输距离较远的情况下，半导体激光器或者是纤维放大器是更好的选择。
另外，光纤损耗也是由多个因素共同决定的，其中包括纤芯直径、光纤衰减系数、光纤弯曲等多个因素。
在光纤通信系统设计的过程中，光纤损耗应被高度重视，以保证光信号传输的稳定性。
色散是指不同波长的光在光纤中传输的速度不同所引起的相互干扰，也是光纤通信系统中常见的问题。
对于消除色散问题，可以通过使用多模光纤或者单模光纤进行解决，同时为了保证色散问题的最小化，可以使用更加优质的光纤，并对系统的功率和带宽进行优化。
光纤通信系统设计
＝
解得： 解得：PT≤−4dBm 即可保证中继站设置在20km处时，系统 处时， 所以取PT＝−4dBm即可保证中继站设置在 即可保证中继站设置在 处时 18 正常开通且稳定可靠。 正常开通且稳定可靠。
10
2、 色散受限系统设计 、
（2）单纵模激光器（SLM-LD） ）单纵模激光器（ ）
LC = 71400
光纤通信
α ⋅ Dm ⋅ λ 2 ⋅ f b 2
α为啁啾系数， 为啁啾系数，
当采用普通DFB激光器作为系统光源时，α取值范围为 ～6； 激光器作为系统光源时， 取值范围为4～ ； 当采用普通 激光器作为系统光源时 当采用新型的量子阱激光器 新型的量子阱激光器时 取值范围为2～ ； 当采用新型的量子阱激光器时，α取值范围为 ～4； λ为波长（单位为 ）； 为波长（单位为nm）； fb为线路信号比特率（单位为 为线路信号比特率（单位为Tbit/s）。 ）。 系统为例， 以2.4Gbit/s系统为例，假设工作波长λ为1550nm，Dm为 系统为例 ， 17ps/（nm·km），则采用普通量子阱激光器（设α=3）和电吸 ），则采用普通量子阱激光器 ） （ ），则采用普通量子阱激光器（ 收调制器（ 传输距离可以分别达101km和607km。 收调制器（设α=0.5）后，传输距离可以分别达 ） 和 。
Lmin≤L≤[Lmax、L′max]min
则称系统为色散限制系统， 若Lmax＞L′max，则称系统为色散限制系统， 若Lmax＜L′max，则称系统为损耗限制系统
13
应用举例
光纤通信系统工程设计
Байду номын сангаас 材料的选择
• 光缆的选用除了根据光纤芯数和光纤种类以外，还要根据 光缆的使用环境来选择光缆的外护套。
• 1）户外用光缆直埋时 ，宜选用铠装光缆。架空时，可选 用带两根或多根加强筋的黑色塑料外护套的光缆。
• 2）建筑物内用的光缆在选用时应注意其阻燃、毒和烟的特 性。一般在管道中或强制通风处可选用阻燃但有烟的类型 （Plenum），暴露的环境中应选用阻燃、无毒和无烟 的类 型（Riser）。
力。 由于包层的折射率比芯线折射率小，这样进入芯线的光线在 芯线与包层的界面上作多次全反射而曲折前进，不会透过界面， 仿佛光线被包层紧紧地封闭在芯线内，使光线只能沿着芯线传
送，就好象自来水只能在水管里流动一样 光也有波的特性，因此可以等同于声波，电磁波一样传递信 号。用特殊的接受仪器，加上纤维导管的传递作用，就完成了
光导纤维的整个工作。
3 工程施工方案
3.1编制依据
• 茂名职业技术学院通信机房光缆设计说明书及施工图纸 及文件。
• 国家有关技术规范、规程。 • 施工合同。
图3.1 学院地理图
3.2工程概况
茂名职业技术学院通信机房光缆通信干线是茂名职业技术 学院通信网的一部分。范围是从学院综合楼网络管理中心至 学院实训楼之间的光纤通信线路，线路全长0.5~1公里，沿线 地形为平地及建筑物。起于学院综合楼网络管理中心，经学 院大门，再经学院广场至学院综合楼网络管理中心。
2.3光纤通信系统的工作原理
光纤通信的工作原理其实利用的是玻璃纤维的全反射原理 光能够在玻璃纤维或塑料纤维中传递是利用光在折射率不同 的两种物质的交界面处产生“全反射”作用的原理。为了防止 光线在传导过程中“泄露”，必须给玻璃细丝穿上“外套”， 所以无论是玻璃光纤还是塑料光纤均主要由芯线和包层两部分 组成。光纤的结构呈圆柱形，中间是直径为8微米或50微米的 纤芯，具有高折射率，外面裹上低折射率的包层，最外面是塑 料护套，整个外部直径为125微米，特殊的制造工艺，特殊的 材料，使光纤既纤细似发，柔顺如丝，又具高抗强度，大抗压
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。
第09章光纤通信系统设计
t s 0.35
B(3dB) ，T=1/B
2） 光发送机和光接收机上升时间 tT 和 tR (一般来说是已知的)
tT 来源于光源及其驱动电路 t R 来源于光监测器响应及前置放大器的 3dB 电带宽 BR
0.35 tR BR
3) 材料色散上升时间 t mat
t mat Dmat L
编码：就是用二进制代码来表示量化幅度值。例：1位二 进制数可代表2个（21）量化值：0，1；2位二进制数可代 表4个（22）量化值：00，01，10，11，、、、、、、；n 位二进制数可代表2n个量化值。7位二进制数可代表27=128 个，可从0—127个值。 编码位数叫“字长”，字长越长，量化值变得越细。
t s允 才能满足带
2
t s tT t mat t mod t R
2 2 2 2
式中， t T 为光源上升时间（发送机） t R 为光检测器上升时间。 ，
1） 系统允许上升时间 t s ① 数字传输系统 对 RZ 脉冲， t s 0.35T （上限应小于码元周期的 35％） 对 NRZ 脉冲， t s 0.70T （上限应小于码元周期的 70％） ② 模拟传输系统
6、数字光纤通信系统发展
光纤：由多模 单模
数字光纤通信系统
光源：由多模 单模 波长：由短波 长波
经历了四代，并向第五 代发展
光放大器已经成熟，光放大器无论是作为发送机的功率提升放大器，接收机的前置 放大器还是作为光中继器，都将对光纤通信系统的设计及性能产生了革命性的影响，从 而构成全光光纤通信系统。 第一代：0、85um 多模光纤——小容量，中距离通信，中继距离短 第二代：1、3um 多模光纤——色散小，中距离通信。 第三代：SM 光纤，多模 LD——长波长单模光纤和多模 LD 色散 损耗 速率 中继距离 光纤损耗 材料色散
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8
9.5 光纤通信系统设计
（2）单纵模激光器（SLM-LD）
光纤通信 （9-15）
71400 LC 2 Dm 2 f b
α为啁啾系数： 普通DFB激光器 ，α取值范围为4～6 新型的量子阱激光器 ，α取值范围为2～4 λ为波长（单位为nm） f b为线路信号比特率（单位为Tbit/s） 以2.4Gbit/s系统为例，假设工作波长λ为1550nm，Dm为17ps/ （nm· km），则采用 量子阱激光器（设α=3），传输距离可以达 101km。
使用光源不同，光纤色散对系统的影响各不相同。
（1）多纵模激光器（MLM-LD）和发光二极管（LED）
Ld 106 fb Dm
式中：f b是线路信号比特率，单位为Mbit/s； Dm 是光纤色散系数， δλ是光源的均方根谱宽，单位为nm； ε是与色散代价有关的系数，当光源为多纵模激光器（MLM−LD） 时，ε取0.115，若为发光二极管，ε取0.306。
9
9.5 光纤通信系统设计
（3）采用外调制器
光纤通信
LC
式中c为光速。
c Dm f b
2 2
以2.4Gbit/s为例，λ=1550nm，Dm=17ps/（nm· km）， 则采用MZ外调制器的系统色度色散受限距离可以延长到 1 275km左右。
10
9.5 光纤通信系统设计
系统设计分析:
光纤通信
(9-13)
6
9.5 光纤通信系统设计
2 色散受限系统设计
光纤通信
色散受限系统可达的再生段距离的最坏值可用下式估算： （9-14） Ld=DSR/Dm
DSR为S点和R点之间允许的最大色散值，可以查表得到 Dm为光纤色散系数，单位为ps/（nm· km）
7
9.5 光纤通信系统设计
光纤通信
3
9.5 光纤通信系统设计
光纤通信
系统设计的基本方法是最坏值设计法 就是在设计再生段距离时，将所有参数值都按最坏值选 取，而不管其具体分布如何. 简单 保守 中继距离的设计中应考虑的因素 衰减 色散
4
9.5 光纤通信系统设计
1 衰减受限系统中继距离计算
光纤通信
图9-12 一个中继站的光链路示意图
光纤通信
1.算出损耗受限的距离
2.算出色散受限的距离Lc 3.比较：
若 L LC ， 称系统为损耗限制系统；
若 L LC ，则称系统为色散限制系统
取
和Lc值中的较小者 即为最大再生段距离
11
9.5 光纤通信系统设计
光纤通信
例1：计划建设一条2.5Gbit/s单模光纤干线系统，系统采
用量子阱激光器，沿途具备设站条件的候选站点间的距离 为（50～70）km，系统设计要求设备富余度Me为4dB，光 缆富余度Mc为0.05dB/km。并假设工作波长为极端的1 580nm，光纤的衰减系数Af=0.22dB/km， 光纤固定接头 平均衰减As=0.1dB/km，活动连接器损耗AC=0.35dB，光 纤色散系数Dm=20ps/（nm· km）。Ps=（−2～3）dBm，
71400 LC＝ Dm 2 f b 2 ＝ 71400 3 20 15802 0.00252
＝76(km)
由于 L LC ，所以此系统为损耗受限系统，最大再生段距离 取 58km ，且能满足50km无中继传输距离的要求。
13
光纤通信
第9章 光纤通信系统性能
1
第பைடு நூலகம்章光纤通信系统性能
光纤通信
重点
损耗受限系统的再生段距离的设计 色散受限系统的再生段距离的设计
2
9.5 光纤通信系统设计
系统设计需要考虑的问题：
光纤通信
性能要求
建设成本 将来的发展需要
在技术上，系统设计的主要问题是确定中继距离 要求 合理选择光源、光缆、光电检测器 考虑最大中继（再生段）距离的设计
PR=−28dBm，设激光器啁啾系数的α=3，则依据式（913）、式（9-15）可以分别计算出：
12
9.5 光纤通信系统设计
ASR Ac L Af As M c
光纤通信
PS PR M e AC 2 28 4 2 0.35 = A f As M e 0.22 0.1 0.05 22 0.7 58Km 0.37
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9.5 光纤通信系统设计 ASR Ac L Af As M c
式中：L－最大中继距离(km) Ac－S、R点间增加的光连接器衰减(dB) As－光纤固定接头平均衰减(dB／Km) Af—光纤的平均衰减(dB／Km) Mc－光缆的富余度(dB／Km) ASR：系统S点和R点之间光缆线路容许的衰减(dB) ASR=PS－PR－Me PS－发送平均光功率(在S点测出的值)(dBm) PR－光接收机灵敏度(在R点测出的值)(dBm) Me－设备富余度(dB) Me包括系统积累抖动、均衡失调、外界干扰等。