光纤通信课件第六章剖析
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第六章 无源与有源光器件—3
个来回，则偏振方向将一共旋 转90度，这是其实现光隔离功 能的本质特征；位相延迟波片 当光从一个方向通过它时，将 使偏振方向旋转45度；而光从 另一个方向通过它时，将使偏 振方向旋转-45度。这意味着 光束通过波片往返一次，其初 始的偏振状态将不被改变。有 了上述对三个关键器件功能的 分析，参考光隔离器的工作机 理，则易于理解图6.31所示的 三端口光环形器的工作原理。
光纤光栅
光纤光栅的功能与机理
光纤光栅是一类重要的无源光器件，也是一类重要的特种光 纤，它能有选择地反射和透射某此波长的光。 1.基本概念 光纤光栅的结构特征是，一段光纤其纤芯玻璃的折射率沿光纤 长度方向呈周期性的变化(如先增大，后减小，再次增大)。纤芯折 射率的周期性变化将导致通过光纤的光发生散射，这种效应与分布 在反射性表面上一排高度平行的条纹或槽构成的衍射光栅所产生的 不同波长光谱展开的现象类似。光纤光栅中“条纹”处的折射率高 于纤芯中其他部分的折射率，这种折射率变化的分布结构，将使通 过其中的光发生布拉格散射效应，最终使光纤光栅能选择性地反射 某些选定的波长，而使其他波长的光波透射。为此，光纤光栅又称 为反射型或短周期光栅，亦称为“光纤布拉格光栅”(Fiber Bragg Grating，BFG)。1990年光纤布拉格光栅开始出现。
图6.31 光环形器原理结构示意图
6.3.3 光衰减器
为防止强光可能使接收机过载(例如发射机距接收机很时， 接收机接收的光信号可能很强)，光路中需要使用光衰减器。 光衰减器是光滤波器的一种，但它又区别于其他类型的光 滤波器。在光纤系统中，光滤波器是指光透过率随波长而显著 变化的光器件。例如，一个滤波器可以对1530~1565nm掺铒放 大器工作波段的光透过，而对980nm泵浦波段的光却衰减50dB； 但光衰减器的功能却是在整个光谱范围内均匀地减小光强，去 掉多余的光能量。衰减器若对某一波长光衰减了3dB，则对其 他所有波长的衰减也都应为3dB。具体衰减方法通常是通过衰 减器吸收掉多余的光能量，由于光信号的这些能量相对于衰减 器来说很弱，因而不会引起衰减器显著的发热现象。由于衰减 器对光信号能量的吸收，因而减小了由于反射、散射等返回光 对激光发射机可能产生的噪声影响。
通信PPT课件第六章 信道复用和多址方式
108 kHz 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
60 kHz
1个基群包含 12个话路
各基群的载频值
612 kHz 564 516 468 420
552 kHz 5
504 4
456 3
408 2
360 1
312
1个超群包含 5个基群
4
6.1.2波分复用
❖ 波分复用（WDM）:光纤通信中利用同一根光纤同时传输波长具有适当间 隔的多个不同光源的光信号。从本质上说，波分复用与频分复用是相同的。 原理如图。
上携带，因此只要幅度信息没有损失，脉冲形状的失真无关紧 要。根据采样定理，传输带宽必须满足
W NWm
❖ PCM带宽：每个抽样用n个脉冲组成的代码表示，因此为
W NnWm
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6.2.2统计时分复用
❖ 统计时分多路复用（ATDM）也叫异步时分多路复用 ❖ 通过动态地分配时隙来进行数据传输的,数据源通过地址码识别。 ❖ 统计复用器具有低速数据输入线和高速复用数据输出线，每一输入线都有缓
交频分复用（OFDM）。
2021
❖ OFDM与使用了全部带宽单载波系统相比，每个子信道的码元速率降到 原来的1/K，但二者数据传输速率是一样的。
❖ OFDM系统的码元时间为T=KTs，Ts-单载波系统的码元时间。选择适当 的K，可使得码间干扰足够小。
❖ 由于子信道达到了较高的信噪比，调制后可以传输更多的信息。
❖ 复用技术和多址技术都是现代通信系统中的重要技术。
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6.1 频分多路复用
❖ 6.1.1频分复用 ❖ 频分复用:用不同频率传送不同的消息，实现多路通信。例子:无线电广
光纤通信技术第六章光通信中的光放大器 (1)
6.1.1 光放大器的概念
光纤的损耗和色散限制了光纤的传输距离, 延长通信距离的方法是采用中继器, 中继器的 放大过程较为复杂, 它是将输入的光信号转换 为电信号, 在电信号上进行放大、再生、再定 时等处理后, 再将经处理后的电信号转换为光 信号经光纤传送出去, 这种中继方式称为光/电/ 光中继方式。
（2）有源光纤或掺杂光纤放大（DFA）
有源光纤放大器的有源媒体是稀土族元 素（如Er、Pr、Tm、Nd 等）, 它掺杂在光纤 的玻璃基体中, 所以也称作掺杂光纤放大器 （DFA）。DFA是利用光纤中掺杂稀土元素引 起的增益机制实现光放大的。
光纤通信系统最适合的掺杂光纤放大器是 工作波长为1550nm掺铒光纤放大器（EDFA） 和工作波长为1310nm的掺镨光纤放大器 （PDFA）。用于1310nm窗口的PDFA, 因受 氟化物光纤制作困难和氟化物光纤特性的限制, 机械强度较差, 与常规光纤的熔接较为困难, 究 进展比较缓慢, 尚未获得广泛应用。
光增益不仅与入射光频率（或波长）有关, 也与放大器内部光束强度有关。光增益与频率 和强度的具体关系取决于放大器增益介质的特 性。
由激光原理可知, 对于均匀展宽二能级系 统模型, 其增益系数为
g(
) 1(
g0 0)2T 22P /P s
（6.1）
当放大器的输出功率远远小于饱和功率时, 即放大 器工作在小信号状态时, 式（6.1）中的 P /项Ps可忽 略, 增益系数简化为
Fn
(SNR)in (SNR)out
（6.9）
即使是理想的放大器, 输入信号的 (SNR)也in
被降低一倍（3db）, 实际放大器的
F
都超过
n
3db, 有些放大器的 F n 达到6-8db。从光纤应用
SDH原理（华为）－第六章光接口类型和参数
第6章光接口类型和参数目标：掌握光接口的类型。
掌握光接口的常用参数的概念及相关规范。
传统的准同步光缆数字系统是一个自封闭系统，光接口是专用的，外界无法接入。
而同步光缆数字线路系统是一个开放式的系统，任何厂家的任何网络单元都能在光路上互通，即具备横向兼容性。
为此，必须实现光接口的标准化。
6.1 光纤的种类SDH光传输网的传输媒质当然是光纤了，由于单模光纤具有带宽大、易于升级扩容和成本低的优点，国际上已一致认为同步光缆数字线路系统只使用单模光纤作为传输媒质。
光纤传输中有3个传输“窗口”——适合用于传输的波长范围；850nm、1310nm、1550nm。
其中850nm窗口只用于多模传输，用于单模传输的窗口只有1310nm和1550nm两个波长窗口。
光信号在光纤中传输的距离要受到色散和损耗的双重影响，色散会使在光纤中传输的数字脉冲展宽，引起码间干扰降低信号质量。
当码间干扰使传输性能劣化到一定程度（例10-3）时，则传输系统就不能工作了，损耗使在光纤中传输的光信号随着传输距离的增加而功率下降，当光功率下降到一定程度时，传输系统就无法工作了。
为了延长系统的传输距离，人们主要在减小色散和损耗方面入手。
1310nm光传输窗口称之为0色散窗口，光信号在此窗口传输色散最小，1550nm窗口称之为最小损耗窗口，光信号在此窗口传输的衰减最小。
ITU-T规范了三种常用光纤：符合G.652规范的光纤、符合G.653规范的光纤、符合规范G.655的光纤。
其中G.652光纤指在1310nm波长窗口色散性能最佳，又称之为色散未移位的光纤（也就是0色散窗口在1310nm波长处），它可应用于1310nm和1550nm两个波长区；G.653光纤指1550nm波长窗口色散性能最佳的单模光纤，又称之为色散移位的单模光纤，它通过改变光纤内部的折射率分布，将零色散点从1310nm迁移到1550nm波长处，使1550nm波长窗口色散和损耗都较低，它主要应用于1550nm工作波长区；G.654光纤称之为1550nm波长窗口损耗最小光纤，它的0色散点仍在1310nm 波长处，它主要工作于1550nm 窗口，主要应用于需要很长再生段传输距离的海底光纤通信。
光纤通信原理第六章光电检测器与光接收机
表 6.2 常用光电检测器件的参考数据
正向压降 正向电阻 反向电阻
Si-PINPD 0.6～0.7V 3～5k¦ Έ（R×100 档） >100k¦ （ Έ R×1K 档）
InGaAs-PINPD 0.2～0.3V
3～5k¦ （ Έ R×100 档） >100k¦ （ Έ R×1K 档）
InGaAs-APD 约 2V 通
利用数值计算技术求得误码率的方法 非常费时，而且不能对光接收机的设计提 供多少帮助。所以，为了简化计算，一般 均将概率密度函数近似成高斯函数来进行 相应的分析。于是，误码率又可表示成：
BER 1
exp
x2
2 dx
2 Q
式中Q可以表示为： Q D0 Iop0 Ntot 0
Iop1 D0 N tot1
(2)
所谓光接收机动态范围，就是指在一 定误码率或信噪比(有时还要加上信号波形 失真量)条件下光接收机允许的光信号平均 光功率的变化范围。
6.4 光接收机的噪声
6.4.1
1.
光电检测器上的噪声包括光检测噪声 (有可能与信号强度相关的噪声)、暗电流 噪声及背景辐射噪声。
(1) PINPD
由于光的量子性，PINPD的光检测噪
2 3
B3
3.
光接收机的输入等效总噪声可以表示 为：
ntot=nPD+nA
在PINPD光接收机中，nPD要远远小 于nA。
6.4.2
1. PINPD
根据信噪比定义，PINPD光接收机判 决点上的信噪比为：
SNR
So N tot
si A2 ntot A2
si
P
ntot
nPINPD nA
声属于光量子噪声。PINPD的光检测噪声
光纤通信课件第六章002教材
(1)超大容量。可以充分利用光纤的巨大带宽潜力，使一根光纤 上的传输容量比单波长传输增加几十至上万倍。
(2) N个波长复用以后在一根光纤中传输，在大容量长途传输时 可以节约大量的光纤。
(3)对数据“透明” 。波分复用通道对传输信号是完全透明的， 即
对传输码率、数据格式及调制方式均具有透明性，可同时提
在DWDM系统中是通过增加一个新的波长来对EDFA的工作 状态进行监控。
除监控线路中的EDFA之外，DWDM系统中的监控系统还应 完成对各波道工作状态的监控。
监控信号所传信息包括帧同步字节、公务字节和网管所用 的开销字节等。
23
6.1.2 DWDM系统结构
2．DWDM的几种网络单元类型
光纤通信
29
6.1.2 DWDM系统结构
光纤通信
OXC的功能与SDH网络中的DXC设备的功能相比，它们
OADM设备接收线路的光信号后，先提取监控信道，再用WPA 将主光通道预放大，通过MR2单元把含有16或32路STM-16的光 信号按波长取下一定数量后送出设备，要插入的波长经MR2单元 直接插入主信道，再经功率放大后插入本地光监控信道，向远端 传输。以MR2为例，其信号流向如图6-8所示。
27
6.1.2 DWDM系统结构
光纤通信
10
6.1.1 DWDM概述
光纤通信
DWDM是密集波分复用的英文缩写。DWDM系统是一种波长间隔 更紧密的WDM系统。现在的通道间隔则更小，只有0.8-2nm，甚 至小于0.8nm，所谓密集是针对波长间隔而言的.
CWDM技术是为了满足接入网应用的要求，是一种近来流行的 被称为粗波分复用的技术CWDM系统是在1530-1560nm的频谱范围 内每隔10nm分配一个波长，此时可以使用频谱较宽的、对中心 波长精确度要求低的、比较便宜的激光器，通常为了节约投资 成本不使用放大器.
(2) N个波长复用以后在一根光纤中传输，在大容量长途传输时 可以节约大量的光纤。
(3)对数据“透明” 。波分复用通道对传输信号是完全透明的， 即
对传输码率、数据格式及调制方式均具有透明性，可同时提
在DWDM系统中是通过增加一个新的波长来对EDFA的工作 状态进行监控。
除监控线路中的EDFA之外，DWDM系统中的监控系统还应 完成对各波道工作状态的监控。
监控信号所传信息包括帧同步字节、公务字节和网管所用 的开销字节等。
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6.1.2 DWDM系统结构
2．DWDM的几种网络单元类型
光纤通信
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6.1.2 DWDM系统结构
光纤通信
OXC的功能与SDH网络中的DXC设备的功能相比，它们
OADM设备接收线路的光信号后，先提取监控信道，再用WPA 将主光通道预放大，通过MR2单元把含有16或32路STM-16的光 信号按波长取下一定数量后送出设备，要插入的波长经MR2单元 直接插入主信道，再经功率放大后插入本地光监控信道，向远端 传输。以MR2为例，其信号流向如图6-8所示。
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6.1.2 DWDM系统结构
光纤通信
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6.1.1 DWDM概述
光纤通信
DWDM是密集波分复用的英文缩写。DWDM系统是一种波长间隔 更紧密的WDM系统。现在的通道间隔则更小，只有0.8-2nm，甚 至小于0.8nm，所谓密集是针对波长间隔而言的.
CWDM技术是为了满足接入网应用的要求，是一种近来流行的 被称为粗波分复用的技术CWDM系统是在1530-1560nm的频谱范围 内每隔10nm分配一个波长，此时可以使用频谱较宽的、对中心 波长精确度要求低的、比较便宜的激光器，通常为了节约投资 成本不使用放大器.
光纤通信第6章光放大器
光功率(dB)
光纤拉曼放大器
同向泵浦
WDM耦合器
反向泵浦
6.3.1 分布式拉曼放大器工作原理和特性
2. 拉曼增益和带宽
斯托克斯（Stokes）频差（ΩR= ωP- ωs）在SRS过程 中扮演着重要角色。由分子振动能级确定的ΩR 值决 定了SRS的频率（或波长）范围。
1530~1564nm 之间的C波段
6.3 光纤拉曼放大器FRA
人们对FRA的兴趣来源于这种放大器可以提 供整个波长波段的放大。通过适当改变泵浦 激光波长，就可以达到在任意波段进行宽带 光放大，甚至可在1270～1670nm整个波 段内提供放大。 特别是高功率二极管泵浦激光器的迅猛发展， 又为FRA的实现奠定了坚实的基础。
第六章 光放大器
概述
光纤通信系统的传输距离受光纤损耗或色散 限制。
因此，传统的长途光纤传输系统，需要每隔 一定的距离，就增加一个再生中继器，以便 保证信号的质量。
光放大器出现之前，光纤通信的中继器采用 光－电－光(O-E-O)变换方式。
光放大器（O-O）
WDM系统光－电－光(O-E-O)变换方式
0
v0
1.46
增益带宽宽（约为70nm），有能力放大超窄光脉冲。
TW- SOA的特性
3. 缺点
SOA对极化态非常敏感（增益偏振相关性）。不同极 化模式，具有不同的增益G，横电模（TE）和横磁模 （TM）极化增益差可能达到5~8dB 起因：由于半导体有源层的横截面呈扁长方形，对横 向（长方形的宽边方向）和竖向（长方形的窄边方向） 的光场约束不同，光场在竖向的衍射泄漏强于横向， 因而竖向的光增益弱于横向。因此光信号的偏振方向 取横向时的增益大，取竖向时的增益小。 解决方法：采用宽、厚可比拟的有源层设计；
6第六章 光源及与光纤的耦合
613半导体发光二极管双异质结algaasgaas结构图led多采用双异质结结构613半导体发光二极管led结构1面发光surfaceemittingnpp双异质结构尺度与光纤接近100mamw透镜水平垂直发散角120度613半导体发光二极管led结构2边发光双异质结发散角30613半导体发光二极管发光二极管的特点发光二极管的特点
镓铝砷-镓砷(GaAlAs-GaAs)材料适用于0.85 μm波段 铟镓砷磷 - 铟磷(InGaAsP-InP)材料适用于1.3~1.55 μm波段
6.1.4 半导体激光器 2. LD的PI特性
LED
LD
当I<Ith 时激光器发出的是自发辐射光； 当I>Ith 时，发出的是受激辐射光，光功率随驱动电流的增加而增加。
P( f ) 1 | H ( f ) | P(0) 1 (2f e ) 2
发光二极管截止频率的定义：
少数载流子寿命
1 | H ( f c ) | 2
6.1.3 半导体发光二极管
6.1.3 半导体发光二极管 LED技术参数
6.1.4 半导体激光器
基本工作原理：半导体激光器是向半导体PN结注入电流，
克服受激吸收及其他衰减而产生自发辐射的光输出。
6.1.3 半导体发光二极管
LED多采用双异质结结构
双异质结AlGaAs/GaAs结构图
6.1.3 半导体发光二极管 LED结构
（1）面发光（surface emitting）
透镜
尺度与光纤接近 100mA
~mW
N-P-P双异质结构 水平、垂直发散角120度
第六章 光源及与光纤的耦合
6.1 光源
6.2 光源与光纤的耦合
6.1 光源 6.1.1 光纤通信对光源的要求（LED、LD）
镓铝砷-镓砷(GaAlAs-GaAs)材料适用于0.85 μm波段 铟镓砷磷 - 铟磷(InGaAsP-InP)材料适用于1.3~1.55 μm波段
6.1.4 半导体激光器 2. LD的PI特性
LED
LD
当I<Ith 时激光器发出的是自发辐射光； 当I>Ith 时，发出的是受激辐射光，光功率随驱动电流的增加而增加。
P( f ) 1 | H ( f ) | P(0) 1 (2f e ) 2
发光二极管截止频率的定义：
少数载流子寿命
1 | H ( f c ) | 2
6.1.3 半导体发光二极管
6.1.3 半导体发光二极管 LED技术参数
6.1.4 半导体激光器
基本工作原理：半导体激光器是向半导体PN结注入电流，
克服受激吸收及其他衰减而产生自发辐射的光输出。
6.1.3 半导体发光二极管
LED多采用双异质结结构
双异质结AlGaAs/GaAs结构图
6.1.3 半导体发光二极管 LED结构
（1）面发光（surface emitting）
透镜
尺度与光纤接近 100mA
~mW
N-P-P双异质结构 水平、垂直发散角120度
第六章 光源及与光纤的耦合
6.1 光源
6.2 光源与光纤的耦合
6.1 光源 6.1.1 光纤通信对光源的要求（LED、LD）
光纤通信原理 精品课 讲义(全套)PPT课件
第二章 光纤和光缆
光纤作为光纤通信系统的物理传输媒 介，有着巨大的优越性。
本章首先介绍光纤的结构与类型，然 后用射线光学理论和波动光学理论重点分 析光在阶跃型光纤中的传输情况，最后简 要介绍光缆的构造、典型结构与光缆的型 号。
2.1 光纤的结构与类型 2.2 光纤的射线理论分析 2.3 均匀光纤的波动理论分析 2.4 光 缆
在高锟理论的指导下，1970年美国的 康宁公司拉出了第一根损耗为20dB/km的 光纤。
1977年美国在芝加哥进行了 44.736Mbit/s的现场实验，1978年，日本开 始了32.064Mbit/s和97.728Mbit/s的光纤通 信实验；1979年，美国AT&T和日本NTT 均研制出了波长为1.35μm的半导体激光器，
2.1 光纤的结构与类型
2.1.1
光纤(Optical Fiber，OF)就是用来导 光的透明介质纤维，一根实用化的光纤是 由多层透明介质构成的，一般可以分为三 部分：折射率较高的纤芯、折射率较低的 包层和外面的涂覆层，如图2.1所示。
图2.1 光纤结构示意图
2.1.2
光纤的分类方法很多，既可以按照光纤截 面折射率分布来分类，又可以按照光纤中 传输模式数的多少、光纤使用的材料或传 输的工作波长来分类。
1.1.1 早期的光通信
到了1880年，贝尔发明了第一个光电 话，这一大胆的尝试，可以说是现代光通 信的开端。
在这里，将弧光灯的恒定光束投射在 话筒的音膜上，随声音的振动而得到强弱 变化的反射光束，这个过程就是调制。
图1.1 贝尔电话系统
贝尔光电话和烽火报警一样，都是利 用大气作为光通道，光波传播易受气候的 影响，在大雾天气，它的可见度距离很短， 遇到下雨下雪天也有影响。
光纤通信(Optical Fiber Communication)Optical FiberPPT课件
tan
2
2E0x E0y cos
E02x E02y
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The Sch. Of Information Engineering, WHUT
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CONTENT
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The Sch. Of Information Engineering, WHUT
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CONTENT
When E0x E0 y E0 , 2 2m (m 0, 1, 2 )
CONTENT
Chapter2 Optical Fiber
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The Sch. Of Information Engineering, WHUT
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OUTLINE
CONTENT
The nature of light The fabrication of optical fibers The structure of an optical fiber The propagation principle of light along a fiber The transmission character of fiber
CONTENT
In 1815, Fresnel gived the correct explanation of diffraction. In 1864, Maxwell theorized that light waves must be electromagnetic in nature. The observation of polarization effects indicated that light wave are transverse. It is no different from a radio wave except that the wavelength is much shorter.
《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
h
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
h
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。
h
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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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：
《光纤通信概述》PPT课件 (2)
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§1-3 光纤通信系统的基本组成与应用
一、光纤通信系统的基本组成 光纤通信，就是利用光纤来传输携带信息的光
波以达到通信的目的。其基本组成如下：
光放大器
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§1-3 光纤通信系统的基本组成与应用
1. 信道（光纤线路） 完成光信号（携带信息）的传输，由光纤/光缆、
5. 光孤子通信；
6. 光纤放大器；
7. 全光通信（两个含义）。
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§1-4 光纤通信的新发展
2021年，单根光纤每秒106或101兆兆位（美国和日 本），每秒钟传输时长三个月的高清电视视频，165公 里，380个激光器发送光脉冲。
单路速率不断提升， 已达到10、20、40Gb/s
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思考题
➢光纤通信最早在哪一年、由谁提出? ➢光纤通信的里程碑事件有哪些？ ➢光纤通信有哪些优点? ➢光纤的通信的发展阶段？ ➢光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。
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光纤接头、光纤连接器组成，其中光纤具有两个重 要的特性参数：损耗和色散。
0.85µm的约2dB/km，1.31µm的约0.5dB/km， 1.55µm的约0.2dB/km。 2. 光发射机
功能：完成电信号→光信号的转换，并把光信 号流耦合进光纤进行传输；由光源、驱动电路以及 其他辅助电路组成。核心部件：LED或LD光源。 通过电信号对光源的调制实现电光转换。
1. optisys/optisystem：光通讯系统、放大器仿真软 件包；
2. Fiber-CAD；
3. Attolight：光纤光栅设计软件；
4. Optigrating：光纤、波导光栅仿真设计软件；
OFDM课件
ski t ckit iTs e j 2f k t iTs
Ts为符号周期，N为子载波数目。 对具有相同块编号k的符号cki构成一个OFDM符号
si t
N / 21 k N / 2
ckit iTs e j 2f k t iTs
i
子载波-N/2 子载波-N/2+1
块
子载波-N/2+2
子载波N/2-1
电子工程学院
6
二、OFDM信号的生成
对应每路的数据速率为ri，所以，R= r-N/2 + r-N/2+1+ …+ rN/2-1。 码周期由原来的二进制的T0 =1/ R变为OFDM的T= T0 B。 对每路信号选择M-QAM等调制格式调制到对应的子载波上：
相干光OFDM（CO-OFDM）：这种形式的OFDM 信号和无线通信中的OFDM形式一样，不过光载波 替代RF载波。由于涉及到相干探测，对发送和接收 端的本振激光器要求很高。
电子工程学院
16
直接探测OFDM（DD-O-OFDM）：或称非费相干 光OFDM（IO-OFDM），由于发射端注入到光纤的 信号中包含光本振信号，在接收端直接由光电探测 器就可以将OFDM信号恢复到电域，因此接收端比 较简单。但是发射DD-O-OFDM信号中光本振信号 功率占很大比例；另外，光谱利用率也由于本振信 号的影响而降低。 • O-OFDM的应用： CO-OFDM主要用于远距离传输 DD-O-OFDM主要用于接入网，包括MMF、POF和 SMF链路，也有用于长距离传输。
电子工程学院
10
三、保护时间与循环前缀
•
当OFDM信号在多径衰落信道中传输时，会引起码间干扰 （ISI）。为了消除ISI，需要在OFDM的每个符号中插入保 护时间，只要保护时间大于多径时延扩展，则多径就不会引 起相邻符号间的干扰。 如果保护时间内不发送信号，多经效应使FFT积分时间内两 个子载波的周期不再是整数倍，从而子载波不能保持相互正 交，引起载波间干扰（ICI）。如下图所示。
Ts为符号周期，N为子载波数目。 对具有相同块编号k的符号cki构成一个OFDM符号
si t
N / 21 k N / 2
ckit iTs e j 2f k t iTs
i
子载波-N/2 子载波-N/2+1
块
子载波-N/2+2
子载波N/2-1
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二、OFDM信号的生成
对应每路的数据速率为ri，所以，R= r-N/2 + r-N/2+1+ …+ rN/2-1。 码周期由原来的二进制的T0 =1/ R变为OFDM的T= T0 B。 对每路信号选择M-QAM等调制格式调制到对应的子载波上：
相干光OFDM（CO-OFDM）：这种形式的OFDM 信号和无线通信中的OFDM形式一样，不过光载波 替代RF载波。由于涉及到相干探测，对发送和接收 端的本振激光器要求很高。
电子工程学院
16
直接探测OFDM（DD-O-OFDM）：或称非费相干 光OFDM（IO-OFDM），由于发射端注入到光纤的 信号中包含光本振信号，在接收端直接由光电探测 器就可以将OFDM信号恢复到电域，因此接收端比 较简单。但是发射DD-O-OFDM信号中光本振信号 功率占很大比例；另外，光谱利用率也由于本振信 号的影响而降低。 • O-OFDM的应用： CO-OFDM主要用于远距离传输 DD-O-OFDM主要用于接入网，包括MMF、POF和 SMF链路，也有用于长距离传输。
电子工程学院
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三、保护时间与循环前缀
•
当OFDM信号在多径衰落信道中传输时，会引起码间干扰 （ISI）。为了消除ISI，需要在OFDM的每个符号中插入保 护时间，只要保护时间大于多径时延扩展，则多径就不会引 起相邻符号间的干扰。 如果保护时间内不发送信号，多经效应使FFT积分时间内两 个子载波的周期不再是整数倍，从而子载波不能保持相互正 交，引起载波间干扰（ICI）。如下图所示。
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光纤通信
第6章 SDH技术
1
第6章 SDH技术
本章内容、重点和难点
本章内容 SDH的产生、基本概念、速率和帧结构。 SDH的映射原理、同步复用和开销。 SDH网元、传送网和自愈网。
光纤通信
SDH网同步、网络传输性能和网络管理。
本章重点 SDH的基本概念、速率和帧结构。
SDH的映射原理、同步复用和开销。
日本 欧洲 中国
5
6.1 SDH的产生和基本概念
2．SDH的产生
（SYNTRAN）。
光纤通信
1984年美国贝尔提出一种新的传输体制——光同步传送网 1985年ANSI通过此标准，形成了国家的正式标准，并更名 为同步光网络（SONET）。
1986年这一体系成为美国数字体系的新标准。同时，引起
了ITU-T的关注。 1988年ITU-T接受了SONET的概念，并进行了适当的修改，
155.520
466.560 622.080 933.120
OC-24/STS-24
OC-36/STS-36 STM-16（30720CH） 2488.320 2.5Gbit/s OC-48/STS-48（32356CH） OC-96/STS-96﹡（尚待确定）
1244.160
1866.240 2488.320 4976.640 9953.280
SDH 等 级 标称速率 （Mbit/s） 简 称 等 级 SONET
光纤通信
标准速率 （Mbit/s） 51.840
OC-1/STS-1（480CH）
STM-l（1920CH）
STM-4（7696CH）
155.520
622.080
155Mbit/s OC-3/STS-3（1440CH）
OC-9/STS-9 622Mbit/s OC-12/STS-12 OC-18/STS-18
12
6.2 SDH的速率与帧结构
光纤通信
图6-2 STM-N帧结构
13
6.2 SDH的速率与帧结构
三 次 群
672路（96×6） 44.736 Mbit/s 480路（96×5） 32.064 Mbit/s 480路（120×4） 34.368 Mbit/s
四 次 群
4 032路（672×6） 274.176 Mbit/s 1 440路（480×3） 97.782 Mbit/s 1 920路（480×3） 139.264 Mbit/s
重新命名为同步数字体系（SDH），使之成为不仅适于光纤，
也适于微波和卫星传输。表6-2是SONET和SDH的速率对照。 1989年，ITU-T在其蓝皮书上发表了G.707、G.708和G.709 三个标准，从而揭开了现代信息传输崭新的一页。
6
6.1 SDH的产生和基本概念
表6-2 SDH和SONET网络节点接口的标准速率
2 488.320Mbit/s 9 953.280Mbit/s
11
6.2 SDH的速率与帧结构
2．SDH的帧结构
光纤通信
SDH帧结构是一种以字节为基本单元的矩形块状帧结构，其由9
行和270×N 列字节组成，如图6-2所示。
帧周期为125s。帧结构中字节的传输是由左到右逐行进行。 对于STM-1而言，其信息结构为9行×270列的块状帧结构，传 输速率：fb=9×270×8×8 000=155.520Mbit/s。 从结构组成来看，整个帧结构可分成3个区域，分别是段开销区 域、信息净负荷区域和管理单元指针区域。
熟悉SDH的网络管理。
3
6.1 SDH的产生和基本概念
1．PDH存在的主要问题
光纤通信
（1）两大体系，3种地区性标准，使国际间的互通存在困难。
北美和日本采用以1.544Mbit/s为基群速率的PCM24路系列，但略 有不同，中国采用以2.048Mbit/s为基群速率的PCM30/32路系列。 如表6-1所示。 （2）无统一的光接口，无法实现横向兼容。 （3）准同步复用方式，上下电路不便。 （4）网络管理能力弱，建立集中式电信管理网困难。 （5）网络结构缺乏灵活性 （6）面向话音业务
光纤通信
图6-1 NNI在网络中的应用106.2 SDH的率与帧结构1．SDH的速率
光纤通信
SDH采用一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-
N（N=1，4，16，64，…），相应各STM-N等级的速率为
STM-1 155.520Mbit/s
STM-4
STM-16 STM-64
622.080Mbit/s
8
6.1 SDH的产生和基本概念
4．网络节点接口
光纤通信
网络节点接口（NNI）是表示网络节点之间的接口，在实际中也
可以看成是传输设备和网络节点之间的接口。 它在网络中的位置如图6-1所示。
SDH的NNI处有标准化接口速率、信号帧结构和信号码型，即
SDH在NNI实现了标准化。
9
6.1 SDH的产生和基本概念
STM-64 （122880CH）
9953.280
10Gbit/s
OC-192/STS-192（129024CH）
7
6.1 SDH的产生和基本概念
3．SDH的概念
光纤通信
所谓SDH是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接 的标准化数字信号的结构等级。 SDH网络则是由一些基本网络单元（NE）组成的，在传输媒质 上（如光纤、微波等）进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接 的传送网络。 它的基本网元有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、同 步数字交叉连接设备（SDXC）和再生中继器（REG）等。
SDH网元、自愈网和网同步。 本章难点
SDH的映射原理、同步复用和开销。
2
第6章
SDH技术
光纤通信
学习本章目的和要求
掌握SDH的基本概念、速率和帧结构。 掌握SDH的映射原理、同步复用和开销。
掌握SDH网元的功能。
掌握SDH传送网、自愈网及网同步。 掌握SDH的误码性能，了解SDH的抖动和漂移性能。
4
6.1 SDH的产生和基本概念
表6-1 准同步数字体系
一次群（基群）
北美 24路 1.544 Mbit/s 24路 1.544 Mbit/s 30路 2.048 Mbit/s
光纤通信
二 次 群
96路（24×4） 6.312 Mbit/s 96路（24×4） 6.312 Mbit/s 120路（30×4） 8.448 Mbit/s
第6章 SDH技术
1
第6章 SDH技术
本章内容、重点和难点
本章内容 SDH的产生、基本概念、速率和帧结构。 SDH的映射原理、同步复用和开销。 SDH网元、传送网和自愈网。
光纤通信
SDH网同步、网络传输性能和网络管理。
本章重点 SDH的基本概念、速率和帧结构。
SDH的映射原理、同步复用和开销。
日本 欧洲 中国
5
6.1 SDH的产生和基本概念
2．SDH的产生
（SYNTRAN）。
光纤通信
1984年美国贝尔提出一种新的传输体制——光同步传送网 1985年ANSI通过此标准，形成了国家的正式标准，并更名 为同步光网络（SONET）。
1986年这一体系成为美国数字体系的新标准。同时，引起
了ITU-T的关注。 1988年ITU-T接受了SONET的概念，并进行了适当的修改，
155.520
466.560 622.080 933.120
OC-24/STS-24
OC-36/STS-36 STM-16（30720CH） 2488.320 2.5Gbit/s OC-48/STS-48（32356CH） OC-96/STS-96﹡（尚待确定）
1244.160
1866.240 2488.320 4976.640 9953.280
SDH 等 级 标称速率 （Mbit/s） 简 称 等 级 SONET
光纤通信
标准速率 （Mbit/s） 51.840
OC-1/STS-1（480CH）
STM-l（1920CH）
STM-4（7696CH）
155.520
622.080
155Mbit/s OC-3/STS-3（1440CH）
OC-9/STS-9 622Mbit/s OC-12/STS-12 OC-18/STS-18
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6.2 SDH的速率与帧结构
光纤通信
图6-2 STM-N帧结构
13
6.2 SDH的速率与帧结构
三 次 群
672路（96×6） 44.736 Mbit/s 480路（96×5） 32.064 Mbit/s 480路（120×4） 34.368 Mbit/s
四 次 群
4 032路（672×6） 274.176 Mbit/s 1 440路（480×3） 97.782 Mbit/s 1 920路（480×3） 139.264 Mbit/s
重新命名为同步数字体系（SDH），使之成为不仅适于光纤，
也适于微波和卫星传输。表6-2是SONET和SDH的速率对照。 1989年，ITU-T在其蓝皮书上发表了G.707、G.708和G.709 三个标准，从而揭开了现代信息传输崭新的一页。
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6.1 SDH的产生和基本概念
表6-2 SDH和SONET网络节点接口的标准速率
2 488.320Mbit/s 9 953.280Mbit/s
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6.2 SDH的速率与帧结构
2．SDH的帧结构
光纤通信
SDH帧结构是一种以字节为基本单元的矩形块状帧结构，其由9
行和270×N 列字节组成，如图6-2所示。
帧周期为125s。帧结构中字节的传输是由左到右逐行进行。 对于STM-1而言，其信息结构为9行×270列的块状帧结构，传 输速率：fb=9×270×8×8 000=155.520Mbit/s。 从结构组成来看，整个帧结构可分成3个区域，分别是段开销区 域、信息净负荷区域和管理单元指针区域。
熟悉SDH的网络管理。
3
6.1 SDH的产生和基本概念
1．PDH存在的主要问题
光纤通信
（1）两大体系，3种地区性标准，使国际间的互通存在困难。
北美和日本采用以1.544Mbit/s为基群速率的PCM24路系列，但略 有不同，中国采用以2.048Mbit/s为基群速率的PCM30/32路系列。 如表6-1所示。 （2）无统一的光接口，无法实现横向兼容。 （3）准同步复用方式，上下电路不便。 （4）网络管理能力弱，建立集中式电信管理网困难。 （5）网络结构缺乏灵活性 （6）面向话音业务
光纤通信
图6-1 NNI在网络中的应用106.2 SDH的率与帧结构1．SDH的速率
光纤通信
SDH采用一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-
N（N=1，4，16，64，…），相应各STM-N等级的速率为
STM-1 155.520Mbit/s
STM-4
STM-16 STM-64
622.080Mbit/s
8
6.1 SDH的产生和基本概念
4．网络节点接口
光纤通信
网络节点接口（NNI）是表示网络节点之间的接口，在实际中也
可以看成是传输设备和网络节点之间的接口。 它在网络中的位置如图6-1所示。
SDH的NNI处有标准化接口速率、信号帧结构和信号码型，即
SDH在NNI实现了标准化。
9
6.1 SDH的产生和基本概念
STM-64 （122880CH）
9953.280
10Gbit/s
OC-192/STS-192（129024CH）
7
6.1 SDH的产生和基本概念
3．SDH的概念
光纤通信
所谓SDH是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接 的标准化数字信号的结构等级。 SDH网络则是由一些基本网络单元（NE）组成的，在传输媒质 上（如光纤、微波等）进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接 的传送网络。 它的基本网元有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、同 步数字交叉连接设备（SDXC）和再生中继器（REG）等。
SDH网元、自愈网和网同步。 本章难点
SDH的映射原理、同步复用和开销。
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第6章
SDH技术
光纤通信
学习本章目的和要求
掌握SDH的基本概念、速率和帧结构。 掌握SDH的映射原理、同步复用和开销。
掌握SDH网元的功能。
掌握SDH传送网、自愈网及网同步。 掌握SDH的误码性能，了解SDH的抖动和漂移性能。
4
6.1 SDH的产生和基本概念
表6-1 准同步数字体系
一次群（基群）
北美 24路 1.544 Mbit/s 24路 1.544 Mbit/s 30路 2.048 Mbit/s
光纤通信
二 次 群
96路（24×4） 6.312 Mbit/s 96路（24×4） 6.312 Mbit/s 120路（30×4） 8.448 Mbit/s