光传输技术课程设计

光传输技术课程设计
报告
班级：电1105-1班
学号：********
*****
指导老师：郝绒华老师
目录
一、摘要： (1)
二、设计目的 (1)
三、设计任务及基本要求 (1)
任务一通道保护和复用段保护业务 (1)
任务二、以太网业务配置 (5)
任务三、基本电路配置业务 (10)
任务四、Optisystem软件仿真 (18)
项目1：OptiSystem 的基本操作 (18)
项目2：基本光纤通信系统设计 (23)
项目3：WDM 系统设计 (25)
项目4：长距离光纤传输系统设计 (29)
项目5： EDFA 设计 (32)
四、心得体会 (38)
一、摘要：
当今社会，人们极大的享受着光纤通信为人们带来的便利，但是很少有人了解其基本结构和内部构成。

光纤通信系统由光发射机，光纤线路和光接收机构成，每一部分的设备都有其特有的功能，根据其功能的不同其复杂程度也是千差万别。

目前，通信网络正逐步向着全光网络的方向演进，将实现在任意时间、任意的传送任意格式信号的理想目标。

在光网络中传送的信号是大容量、高时率的信号，因此网络中任何一个网络元件的失效都会导致大量数据的丢失，光网络的生存性已经成为人们关注的焦点。

如何实现高效的网络保护与恢复，如何实现网络的分布式并实现自愈保护以及保护带宽的智能动态分配，以及如何使各保护结构实现互通等等都是今后光网络生存性技术发展的重点。

二、设计目的
1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握光纤线路基本设计方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

2、2掌握optisystem软件的使用和上机配置操作，培养实践能力，提高分析和解决实际问题的能力。

3、使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。

三、设计任务及基本要求
任务一通道保护和复用段保护业务
一．实习目的
1.掌握E300网管的基本组成部分
2.掌握E300网管的启动步骤
3.掌握告警管理的上机配置操作
二、实习内容
重点：通道保护的上机配置操作
难点：通道保护的保护路由的选取与构建
三．实习步骤
（1）通道保护配置
1.创建网元
创建四个网元a、b、c、d，单板配置、网元属性均相同
2.网元连接
单击【配置——网元间连接】，进行四个网元间的连接，注意端口的选择
3.业务配置
1）单击进行网元的连接配置，实现a到d的信息传输，在右下方的配置功能板中选中ET1板，因为d与a间是10条E1业务，点击
的“+“按钮，再点击的”+“按钮。

2)在port（2）中，单击左侧树中AUG(1)→AU4(1) →TUG3→按住shift键鼠标点击12（4）到12（13）10个节点，节点由绿色变为白色，仍然按住shift 键，鼠标移到ET1板对应的2M节点，从节点2M1到2M10按顺序点击鼠标左键，从而选中对应连接的节点，此时节点2M1到2M10由绿色变为白色。

3)单击“确认“按钮，保存配置，然后单击”增量下发“按钮。

对应连接点，产生新的蓝色连接线。

而且左侧树的节点12（4）到节点12（13）的颜色由白色变为蓝色，节点2M1到节点2M10由白色变为红色。

4)对于b网元和c网元只需贯通两侧的端口即可，无需增量下发
5）d网元的操作同a网元
4．报表查询
单击【报表——全网业务报表】进行报表查询，观察a网元到d网元是否实现保护。

5.电路检测
单击【电路查询——解除电路】进行电路条数查询。

（2）复用段保护配置
1.进入复用段保护组配置对话框
在客户端操作窗口中，单击【设备管理→公共管理→复用段保护配置】菜单项。

或单击工具条中的按钮，弹出复用段保护组配置对话框。

2.新建复用段保护组
单击<新建>按钮，弹出复用段保护组对话框，选择复用段保护类型。

单击<确定>按钮，保存配置并返回复用段保护配置对话框，在【保护组列表】中将增加新建保护组的信息，【保护组网元树】中显示新建保护组的名称。

3.选择保护网元
在【保护组网元树】中，单击新建的保护组名称，当前所选保护组反白显示，同时，【网元】列表中将显示所选网元中可配置为该保护组复用段保护类型的网元。

将所选网元添加至【保护组网元树】。

单击<增量下发>按钮，保存并下发配置命令，单击<下一步>按钮，弹出APS ID配置对话框，根据实际情况修改APS ID 或保存系统设置
4.复用段保护关系配置
单击<下一步>按钮，进入复用段保护关系配置对话框，以配置ZXMP S320网元构成的二纤双向复用段共享保护环为例，双击左、右侧树的节点，展开节点下的端口节点
和，将两端口连起来。

单击<确认>按钮，保存配置。

单
击<应用>按钮，下发配置命令，连线变为绿色连线。

在【请选择网元】下拉列表框中选择保护组中的其他网元，重复步骤3，进行其他网元的复用段保护关系的配置。

5．启动APS协议
选择SDH类型网元，在客户端操作窗口中，单击【维护→诊断→APS操作】菜单项，启动APS标识。

实验截图：
业务配置
通道段保护：
复用段保护：
启动APS协议：
任务二、以太网业务配置
一、实习目的
1、掌握以太网透传业务配置操作
2、掌握虚拟局域网业务配置操作
二、实习要求
掌握ZXMP S320设备的基本结构、系统组成和组网方式
掌握基本以太网技术知识
掌握ZXMP-10G设备基本配置和结构
三、组网规划
数据规划：网元A,B,C均为ZXMP-622 M设备，ABC为622M二纤网
四、实习步骤及记录
（1）启动网管启动Server 启动GUI
（2）创建网元
（3）透传以太网业务配置
1、配置A、B站之间一个10M系统带宽的以太网透传业务
1）配置A站和B站间的以太网单板属性
在配置业务之前，需要对以太网板属性进行设置，以配置A站为例：（1）双击桌面图标A，打开A站的配置面板，在以太网板SFE4上右键单击鼠标，选择属性，出现“单板属性”的界面。

如下图所示：
（2）在智能以太网板的单板属性对话框中，单击<高级>按钮，弹出高级对话，如图所示，该对话框包括数据端口属性页面、静态MAC地址配置页面、通道组配置页面、端口容量设置页面、LCAS配置页面和数据单板属性页面。

如下图
①数据端口属性：用于完成用户端口和系统端口的工作模式、Vlan模式、端口启用等配置。

ZXMP S320设备的以太网板有用户端口和系统端口两种，用户端口指用户接入的以太网物理实体电接口，ZXMP S320设备的SFE4单板提供4个10/100M以太网用户接口；系统端口可理解为以太网业务所占用的带宽（n个TU-12时隙），支持虚级联，最小为2M，最大为10M。

对于本次任务，选择以太网单板的用户端口1和系统端口1，即在以太网板的单板属性对话框中的用户端口1和系统端口1前的复选框画“√”
②静态MAC地址配置：当动态MAS地址无效时，为端口设置静态MAC地址表。

本次任务不配置此项。

如图：
③通道组配置：为以太网数据通过SDH传输捆绑TU12单元。

由于A与B的以太网数据为20M，所以选择10个TU-12进行级联。

在通道组配置界面，单击“增加”，出现“通道组配置”界面。

在该界面中，在“为分配时隙”下选中1-10（表示
占用10个TU-12），单击。

如下图所示。

④端口容量配置：通过为以太网板的系统端口指定通道组，指定系统端口的传输速率。

这里我们把刚才配置的通道组（其ID为1）分配给系统端口1。

如下图所示：
⑤LCAS配置：当启用LCAS功能的时隙通道失效时，自动删除该通
其余正常的VC可继续传输业务；在该失效VC恢复后，将该自动重新加入虚级联组，即链路的容量可以自动调整。

这里选中LCAS复选框，并把1-10号时隙
选中，然后单击。

可以看到系统端口1后面多了一个“﹡”号。

如下图所示：
⑥数据单板属性；设置单板的运行方式、MAC地址和IP地址。

单板的运行方式有4种，缺省模式、透传模式、虚拟局域网模式、虚拟通道模式。

本次任务只需要配置单板的运行方式：即局域网透传方式，如图所示：
点击“确定“，回到以太网属性界面，再单击”应用“，完成A站以太网单板的设置。

用同样的方法，可以完成B站的以太网单板的属性配置
2、业务配置
根据以太网要求，选择【设备管理—SDH管理—业务配置】，对A,B选择SFE4配置5条2M业务,并且时隙要与以太网配置对应。

3、测试
业务配置完成后，将连在A、B网元用户口上的电脑IP地址设置为同一个子网的，互相ping对方，能否ping通
（4）虚拟局域网业务配置
将A、B板的属性高级设置中对数据单板属性选择虚拟局域网模式。

1、创建用户
选择【业务管理—客户管理】菜单，创建用户。

如下图所示
任务三、基本电路配置业务
要求：1、创建网元，连接如图所示拓扑结构
2、电路业务配置：A、B间5个2M，A、I间5个2M，B、F间1个34M。

3、配置通道保护（只针对电路业务）
4、配置时钟：A为网头
5、配置公务号码：701----709
6、以太网业务配置:在A到G之间配置2M宽的以太网业务
电路配置及通道保护：
A-B
保护
A-I
B-F
保护：
配置时钟头：配置公务号码：
以太网业务配置:在A到G之间配置2M宽的以太网业务电路配置及通道保护：
任务四、Optisystem软件仿真
一、实验目的
1.掌握Optisystem的操作步骤，
2.通过各项目加深对Optisystem的理解
二、实验内容
项目1：OptiSystem 的基本操作
要求：
1．新建一个项目。

2．在器件库里寻找以下指定的器件：光源，理想光纤，EDFA，PIN 管，光谱分析仪，示波器。

3．学习修改部分器件的相关参数，如光源的工作波长、发光功率、光纤长度、损耗系数等，学习修改工作频率。

4．对图1.1、图1.2 所给出的子系统进行封装。

5．对图1.3 给定的系统进行仿真，观察各观察设备的仿真结果。

图 1.1 子系统封装——光发送机
图 1.2 子系统封装——光接收机
图 1.3
器件库
光源：Default/Transmitters Library/Optical Sources，然后根据要求选择光源，例如直接强度调制激光光源Directly Modulated Laser Measured，或连续波激光器CW Laser 等；
电脉冲发生器：Default/Transmitters Library/Pulse Gererators/Electrical/NRZPulse Generator；
比特序列信号发生器：Default/Transmitters Library/Bit Sequence Generators/User Defined Bit Sequence Generator；
光纤：Default/Optical fiber，其中还有另外2 类，可用根据需要选择；EDFA：Default/Amplifiers Library/Optical/EDFA；接收器：Default/Receivers Library/Photodetectors；
分析装置：Default/Visualizer Library，里面有光域分析器和电分析器，例如
电信号示波器Oscilloscope Visualizer，光信号示波器Optical Time DomainVisualizer 等。

我做的子系统封装截图：
光发射机：光接收机：
仿真结果：
项目2：基本光纤通信系统设计
任务：设计一个简单光纤通信系统，并利用OptiSystem 仿真测试。

要求：
1．所设计的光纤通信系统包括光发送端、光纤和光接收端。

2．光源工作波长为193.1THz，传输信号为1Gbit/s NRZ 码，光发送机输出功率为－2dBm，光纤长度为80km，光纤损耗系数为0.25dB/km，光接收机输入的接收功率不低于－35dBm。

3．给出完整的设计图，并在上述条件下对所设计的系统进行仿真分析，测试各点波形、光功率、接收端眼图和系统误码率。

提示：
其中：光发送端可以用CW 加M-Z 外调制（参考图1.3），也可以用已封装直接强度调制激光光源（参考图1.1），光接收机用PIN 管加低通滤波器，传输速率系统默认为2.5Gbit/s，在Layout/Parameters 菜单下修改为1Gbit/s。

系统误码率采用BER Analyzer（Default/Visualizer Library/Electrical 下），它的连接方式为：Bit Sequence：Binary Signal 端接发送端的Bit Sequence Generator输出，Reference：Electrical Signal 端连接发送端的Pulse Generator 输出，Input：Electrical Signal 端连接接收端的电信号输出。

设计电路图：
仿真结果：
项目3：WDM 系统设计
任务：设计一个八波分WDM 光纤传输系统，并利用OptiSystem 仿真测试。

要求：
1．八波长复用，波长设置以100GHz 为间隔，频率分别为193.1THz、193.2THz、193.3THz、193.4THz，193.5THz、193.6THz、193.7THz、193.8THz,每个波长传输速率为2.5Gbit/s（NRZ）。

系统应包括多波长光源、波分复用器和解复用器、常规光纤（100km）、光接收机等，提供系统设计图。

2．对所设计的WDM 系统进行仿真分析。

3．探讨波分复用器和解复用器通道隔离度、光通道功率均衡等对邻近通道串扰。

提示：
1．在信号复用时注意信道与光信号的频率应该一致，否则，接收端无法正确接收。

2．光发送机和光接收机可以利用课题一的封装部件组成，波分复用器和解复用器可采用Default/WDM Multiplexers Library/Multiplexers/WDM Mux和
Default/WDM Multiplexers Library/Demultiplexers/WDM Demux，插入损耗均为
2dB。

3．测试设备可采用WDM分析仪，位于Default/Visualizer Library/Optical 下，有单端口和双端口两种，双端口WDM 分析仪在分析输入输出关系时更为方便。

设计电路图：仿真结果：
项目4：长距离光纤传输系统设计
任务：设计一个4×2.5Gbit/s 长距离光纤传输系统，并利用OptiSystem 仿真验证。

要求：
1．采用波分复用技术，波长设置以100GHz 为间隔，频率分别为193.1THz、193.2THz、193.3THz、193.4THz，每个波长传输速率为2.5Gbit/s（NRZ），传输距离为300km。

采用常规光纤，光纤损耗系数为0.25dB/km。

2．单通道光发送机最大输出功率为0dBm，光接收机的接收光功率不低于－
26dBm，过载点为－10dBm。

3．可以采用EDFA 作为线路放大器，其中EDFA 的输入功率限制在－18～
2dBm，最大输出功率20dBm，增益范围为13～25dB，噪声指数4.0dB。

4．系统设计时仅考虑损耗要求，提供系统设计图及设计依据。

5．需对所设计的传输系统进行仿真验证，通过仿真试验，优化设计方案，使系统接收端的输入功率和OSNR 达到最优。

设计电路图：
仿真结果：
项目5：EDFA 设计
任务：采取不同结构和泵浦波长设计一个EDFA，结构分为同向泵浦，反向泵浦，双向泵浦三类；可选泵浦光源波长为980nm 和1480nm；泵浦光源的功率在10～20dBm，测试输入信号功率为－20dBm。

要求：
1．在上述条件下要求EDFA 噪声指数小于4.5dB。

2．在满足一定条件下，最大输出功率可达到18dBm，最大增益可达到25dB（两者不要求同时满足）。

3．需要分别比较三种结构下的EDFA 的以下特性，并根据比较结果优化设计：（1）掺铒光纤长度的优化，需要从输出功率、噪声指数、增益三个方面验证；（2）泵浦光源波长（可选择980nm 和1480nm）的优化，需要从输出功率、噪声指数、增益三个方面验证；
4．给出设计图和性能参数比较图，参数取点不少于10 个，参数应具有合理性和可行性。

提示：
铒纤长度在4～15m 之间取值。

仿真模型中，掺铒光纤选用Default/Amplifiers Library/Optical/EDFA/Erbium Doped Fiber；泵浦光源选用Default/Transmitters Library/Optical Sources/Pump Laser；泵浦光耦合器采用Default/WDM Multiplexers Library/Multiplexers/ IdealMux。

设计电路图：
同向泵浦：
双向泵浦：
反向泵浦：
双向泵浦：
四、心得体会
之前本以为光纤课程设计会很简单，而实际做起来发现并非想象中的那么简单。

但最终还是有所成功的。

现在觉得，作设计就应该有种踏实的态度，简单也好，难做也罢，只要我们静下心来投入到其中，也就成功了一半。

而自己掌握的比较差，但我仔细看了看课本，所以在完成这次任务的过程中，我脑海中就有了些办法，通过本次设计，掌握了optisystem软件的使用方法和电路设计，懂得了制作过程中电路处理的方法，并了解了E300网管的保护和配置，让我们认识到在此次设计电路中所在的问题；而通过不断的努力去解决这些问题。

通过自己预先设计的电路，然后再参考一些书籍上的电路并经过修改和创造，设计成了最终符合要求的电路原理图，并进一步了解和学习了整个电路的各个部分的具体工作原理，达到了理想的要求。

最后我用optisystem软件对电路图进行了部分仿真。

经过对前面部分电路的仿真我掌握了仿真的具体方法。

总的来说我对仿真的结果还是比较满意。

这次的设计实验我不仅进一步学习了光纤通信系统的设计和各部分的作用，以及对电路的更深一步的了解，特别是掌握了仿真的方法，学会了仿真软件的应用，获益匪浅。

经过这次的课程设计我收获了很多，也学习到了很多有关专业方面的知识！在这次的实验设计过程中，掌握了各级输出级的参数以及各输出波形的具体测量方法和误差分析。

学会了电路各部分元件参数的计算和确定，以及通过对实验参数指标的要求和各部分电路各个元件之间的关系来准确的确定具体的电路和元件的实际参数。

通过对电路的理论分析从而在一定程度上大致分析所得的试验结果进行分析和确定正确与否，也通过实际的操作和对各元件的实际参数与理论值之间的差别了解了各影响因素对电路和试验结果的影响。

以及采取怎样的措施来有效的减小以致消除外界不稳定因素（如噪声）对试验参数的影响，从而使设计的结果尽量完美。

虽然在这次的实验设计和参数的确定以及试验结果的测试的过程当中也遇到了一些困难和迷惑，但是通过查阅相关的资料和书籍，并且跟同学互相探讨和研究以及老师的悉心教导，基本上解决了所遇到的问题。

但是由于对专业知识具
备的不足，所以在设计好的电路中难免会存在一定的差错。

在本次的课程设计中，遇到了一些困难，使自己一度想放弃，但是，经过自己的刻苦查阅，我克服了以上的困难，也学习到了很多与专业相关的知识，然而自己的专业知识仍然有所欠缺，设计的电路图可能会有一些不确切的地方，但是通过这次设计我新学到了很多，我觉得很值得。

因为这是第一次单独设计，难免会出现错误和不足，但在整体上我还是比较满意的，因为这是我自己的劳动成果。

在此十分感谢郝绒华老师对我的指导。

39。