光的时分复用
时分复用技术实验报告
一、实验目的1. 理解时分复用技术的原理和过程。
2. 掌握时分复用系统的组成和功能。
3. 学习使用时分复用技术实现多路信号传输。
4. 分析时分复用技术的优缺点及其在实际应用中的意义。
二、实验原理时分复用技术（Time Division Multiplexing，TDM）是一种将多个信号按照一定的时间顺序复用到同一传输线路上，并在接收端进行分离的技术。
其基本原理是将传输线路的时间分割成若干个等长的时间片，每个信号源占用一个时间片进行传输。
在发送端，将各个信号源的数据按照一定的顺序排列，并分配相应的时间片，形成复用信号。
在接收端，通过相应的解复用技术，将复用信号分离成各个原始信号。
三、实验仪器与设备1. 时分复用实验箱2. 示波器3. 信号发生器4. 计算器四、实验步骤1. 系统搭建：按照实验箱说明书，搭建时分复用实验系统。
将信号发生器连接到实验箱的输入端，示波器连接到实验箱的输出端。
2. 信号生成：设置信号发生器，生成两个频率分别为1kHz和2kHz的正弦波信号，分别代表两路信号源。
3. 时分复用：开启实验箱，设置时分复用参数，如时间片数量、时间片长度等。
观察示波器上的输出信号，记录下复用信号的特征。
4. 解复用：设置解复用参数，如时间片数量、时间片长度等。
观察示波器上的输出信号，记录下解复用信号的特征。
5. 数据分析：分析时分复用和解复用信号的特征，验证时分复用技术的原理和效果。
五、实验结果与分析1. 时分复用信号：示波器显示的复用信号是两个正弦波信号的叠加，且时间上相互交织。
2. 解复用信号：示波器显示的解复用信号是两个独立的正弦波信号，分别对应两个原始信号。
3. 分析：通过实验，验证了时分复用技术能够将多个信号复用到同一传输线路上，并在接收端进行分离。
时分复用技术具有以下优点：- 提高信道利用率：在同一传输线路上传输多个信号，提高了信道利用率。
- 简化系统设计：时分复用技术不需要复杂的调制解调技术，简化了系统设计。
WDM-1
WDM原理1 波分复用光传输技术 (1)1.1 波分复用的基本概念 (1)1.2 WDM 技术的发展背景 (2)1. 空分复用SDM（Space Division Multiplexer） (2)2. 时分复用TDM（Time Division Multiplexer） (3)3. 波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing） (3)4. TDM 和WDM 技术合用 (4)3 WDM 设备的传输方式 (5)3.1 单向WDM (5)3.2 双向WDM (5)4 开放式与集成式系统 (6)5 WDM 系统组成 (6)6 WDM 的优势 (7)1 波分复用光传输技术1.1 波分复用的基本概念光通信系统可以按照不同的方式进行分类。
如果按照信号的复用方式来进行分类，可分为频分复用系统（FDM-Frequency Division Multiplexing ）、时分复用系统（TDM-Time Division Multiplexing）、波分复用系统（WDM Wavelength Division Multiplexing）和空分复用系统（SDM-Space Division Multiplexing）。
所谓频分、时分、波分和空分复用，是指按频率、时间、波长和空间来进行分割的光通信系统。
应当说，频率和波长是紧密相关的，频分也即波分，但在光通信系统中，由于波分复用系统分离波长是采用光学分光元件，它不同于一般电通信中采用的滤波器，所以我们仍将两者分成两个不同的系统。
波分复用是光纤通信中的一种传输技术，它利用了一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波的特点，把光纤可能应用的波长范围划分成若干个波段，每个波段作一个独立的通道传输一种预定波长的光信号。
光波分复用的实质是在光纤上进行光频分复用（OFDM），只是因为光波通常采用波长而不用频率来描述、监测与控制。
随着电-光技术的向前发展，在同一光纤中波长的密度会变得很高。
通信原理课件第八章 时分复用(一)
基带信号 m1(t)
m2(t)
信道
低通滤波器 1 低通滤波器 2
m1 ′(t ) m２′(t )
mn -1 (t ) mn(t)
发送端
接收端
低通滤波器 n－1 低通滤波器 n
mn -1 ′(t ) mn ′(t )
图 6-4 时分复用系统示意图
wujing
现代通信原理——第八章 时分复用
8
1路 2路 3路 4路
同步时分复用原理
4 32 1
D CB A d cb a
cC3 bB2 aA1
帧3
帧2
帧1
2
1
B
A
b
a
异步时分复用原理
2b B a A 1
帧6 帧5 帧4 帧3 帧2 帧1
wujing
现代通信原理——第八章 时分复用
12
TDM方式的优点（相对与FDM）
❖ 1、多路信号的汇合和分路都是数字电路，比 FDM的模拟滤波器分路简单、可靠。
❖ 把基群数据流采用同步(SDH)或准同步数字复接 技术汇合成更高速的数据(称为高次群)，高次群 的复接结构称为高次群的复接帧。
❖ 对帧的研究是时分复用系统研究的重点，相当于 对频分复用系统中频道的研究。
wujing
现代通信原理——第八章 时分复用
17
E1帧结构源于语音通信：
❖ 抽样频率：
fs=8000Hz
❖ 空分复用方式（SDM，space division multiplex ） 无线通信中(包括卫星通信)的位置复用 有线通信中的同缆多芯复用。
❖ 码分复用方式（CDM，code division multiplex ） 编码发射、相关接收技术。
说明时分复用的原理和应用
说明时分复用的原理和应用1. 原理介绍时分复用（Time Division Multiplexing，简称TDM）是一种将多个信号通过时间片等分的技术。
在通信领域，时分复用被广泛应用于数字通信系统中，通过将多路信号按照一定的时间顺序进行切换，从而实现多路复用的目的。
TDM的原理可以简单地描述为：将不同的信号依次放置在时间上连续的位置上，每个信号占用一个固定的时间片，然后这些信号按照一定的顺序进行切换，并通过解调器等设备将它们分开。
在每个时间片内，只有一个信号被传输，其他时间片内的信号被暂停传输，这样就实现了信号的复用。
2. 应用场景TDM技术在通信领域有很多应用场景，以下是一些常见的应用场景：•电话系统：时分复用技术被广泛应用于电话系统中，通过为不同的电话通话分配不同的时间片，实现多线路的复用。
这样就可以有效地利用网络资源，提高通话容量。
•数据传输：在数据通信系统中，TDM可以将不同的数据流按照一定的顺序进行切换，将它们封装在同一条物理信道上进行传输。
这种方式可以提高数据传输的效率和带宽利用率。
•广播电视：TDM技术也被广泛应用于广播电视系统中，通过将多个频道的信号按照时间片进行切换，实现多频道的复用。
这样可以节省频谱资源，提高广播电视系统的传输能力。
3. 优点和局限性3.1 优点•资源利用率高：TDM技术可以将多个信号放置在同一条物理信道上进行传输，从而提高资源的利用率。
•传输可靠性强：每个信号在分配的时间片内进行传输，其他时间片内的信号被暂停传输，这样可以避免信号之间的干扰，提高传输的可靠性。
•灵活性高：TDM技术可以根据传输需求动态调整信号的顺序和时间片的分配，从而适应不同的传输场景。
3.2 局限性•延迟较高：每个信号依次占用时间片进行传输，因此整个传输过程会引入一定的延迟。
对于实时性要求比较高的应用，可能会受到影响。
•传输容量受限：TDM技术的传输容量受到时间片的个数和时隙的大小的限制，因此在传输大容量数据时可能会受到限制。
OTDM简介
什么是 OTDM时分复用是指多路信号可以在同一个信道中传输的一种方法，这种方法是使多路信号分别占有不同的时间间隙(时隙)，从而在同一信道中传输互不干扰，实现多路复用。
光时分复用(OTDM)是指在光学领域中完成的时分复用。
即是将多路光信号用时分复用的方式使它们在同一根光纤中传输，实现超高速传输，达到大幅度扩大容量的目的。
光时分复用应用宽带的光电器件代替了电子器件，从而可以避免高速电子器件所造成的限制，可以实现高达几十Gbit/s乃至几百Gbit/s的高速传输。
OTDM优点OTDM之所以引起人们的关注, 主要有两个原因:OTDM可克服WDM的一些缺点, 如由放大器级联导致的谱不均匀性, 非理想的滤波器和波长变换所引起的串话, 光纤非线性的限制, 苛刻要求的波长稳定性装置及昂贵的可调滤波器；OTDM技术被认为是长远的网络技术。
为了满足人们对信息的大量需求, 将来的网络必将是采用全光交换和全光路由的全光网络, 而OTDM的一些特点使它作为将来的全光网络技术方案更具吸引力:•可简单地接入极高的线路速率(高达几百Gbit/s)；•支路数据可具有任意速率等级,和现在的技术(如SDH)兼容;•由于是单波长传输, 大大简化了放大器级联管理和色散管理;•网络的总速率虽然很高, 但在网络节点, 电子器件只需以本地的低数据速率工作;•OTDM和WDM的结合可支撑未来超高速光通信网的实现。
OTDM系统的组成光时分复用通信系统由以下几部分组成:光发射部分、传输线路、接收部分,如图1 所示。
(1) 光发射部分主要由超窄脉冲光源及光时分复用器组成。
高重复频率超窄光脉冲源的种类包括掺铒光纤环形锁模激光器、半导体超短脉冲源、主动锁模半导体激光器、多波长超窄光脉冲源等。
其所产生的脉冲宽度应小于复用后信号周期的1/4 ,应具有高消光比(高达30dB以上),并且脉冲总的时间抖动均方根值不应大于信道时隙的1/14,这是因为脉冲形状不是理想的矩形,而为高斯脉冲,信号源与时钟之间的时间抖动会引起解复用信号的强度抖动,这种强度抖动使信号的误码加大。
OTDM
目录
1
2 3
OTDM介绍 发展现状 存在问题
4
前景展望
OTDM介绍
• OTDM是Optical Time Division Multiplexing (光时分复 用技术)的缩写。 • 时分复用是指多路信号可以在同一个信道中传输的一 种方法，这种方法是使多路信号分别占有不同的时间 间隙(时隙)，从而在同一信道中传输互不干扰，实现 多路复用。 • 光时分复用(OTDM)是指在光学领域中完成的时分复 用。即是将多路光信号用时分复用的方式使它们在同 一根光纤中传输，实现超高速传输，达到大幅度扩大 容量的目的。 • 光时分复用应用宽带的光电器件代替了电子器件，从 而可以避免高速电子器件所造成的限制，可以实现高 达几十Gbit/s乃至几百Gbit/s的高速传输。
1
2
3
发展现状
• OTDM原理图
发展现状
存在问题
超窄光脉冲源
增益开关半导体激光器 -脉冲的质量不够好，其啁啾 现象虽可采取措施消除，但要较彻底地消除难度很大 光纤环形锁模激光器-体积过大，造价太高
光时钟提取及解复用技术
锁相环路（PLL）及光纤环形锁模激光器-体积大造价 高
传输方面
非线性效应严重等
前景展望
适用于时分复用光信号的光开关有：机械光开关、热光开 关、喷墨气泡光开关、液晶光开关和声光开关等。但这些 窗口宽度从几百个ns到几十个ms的光开关并不适合于线 路速率在100Gbit/s以上的高速OTDM系统，这是因为这 些光开关在操作过程中引入了电的控制信号。基于光学非 线性效应（如：光Kerr效应、四波混频（FWM）效应和 交叉相位调制（XPM）效应）的全光开关是实现高速 OTDM信号解复用技术的关键器件。
时分复用的原理与应用6
时分复用的原理与应用61. 时分复用简介时分复用（Time Division Multiplexing，简称TDM）是一种多路复用技术，用于将多个低速信号串行传输在一个高速传输介质上。
时分复用将时间分成多个时隙，并将各个低速信号的数据依次放入不同的时隙中进行传输。
在接收端，将时隙中的数据分离，恢复出原始的低速信号。
时分复用的原理在通信领域有广泛的应用，例如电话通信、计算机网络等。
本文将重点讨论时分复用的原理和其在通信领域的应用。
2. 时分复用的原理时分复用的原理是通过将时间分成多个时隙来实现多路复用。
每个时隙对应一个通信信道，而每个信道对应一个低速信号源。
在每个时隙中，将对应信道的数据进行传输。
具体的时分复用流程如下：•将各个低速信号源的数据按照一定的规则划分为帧。
•将每个帧划分为多个时隙，时隙数取决于系统的配置和需求。
•按照顺序将各个低速信号源的数据依次填入各个时隙。
•在发送端，将时隙中的数据通过传输介质发送出去。
•在接收端，将传输的数据恢复成原始的低速信号。
时分复用的实现可以基于硬件或软件。
硬件实现需要使用专门的集成电路或芯片，而软件实现可以借助计算机的处理能力。
3. 时分复用的应用时分复用在通信领域有广泛的应用，下面列举了几个常见的应用场景：3.1 电话通信电话通信是时分复用的一个重要应用领域。
在传统的电话网络中，每条电话线路需要占用一条通信线路。
而使用时分复用技术，可以将多条电话线路的信号通过一个高速传输介质进行传输，大大提高了通信的效率。
时分复用在电话通信中的应用可以分为两种模式：集中式时分复用和分布式时分复用。
集中式时分复用是指将多个电话线路的信号通过一个交换机进行复用；而分布式时分复用是将复用的任务分散到每个电话机上，各个电话机通过同一个传输介质进行通信。
3.2 计算机网络时分复用在计算机网络中也有重要的应用。
在局域网中，通过时分复用技术，可以将多个计算机的数据通过同一个传输介质进行传输，提高了网络的传输效率。
光时分复用和光波分复用
光时分复用和光波分复用光时分复用（TDM）和光波分复用（WDM）是两种用于增加光纤传输容量的技术，它们在光通信领域的重要性日益凸显。
本文将探讨光时分复用和光波分复用的定义、原理、应用以及未来发展趋势，并在总结部分分享个人观点和理解。
一、光时分复用简介1.1 定义：光时分复用是一种利用时间分割来在同一光纤上传输多个光信号的技术。
它通过将时间分割成若干个时隙，将不同的数据流按时隙传输，从而实现多路复用。
1.2 原理：光时分复用的原理主要基于时间分割多路复用（TDM）技术。
它在发射端将不同源的光信号编码到不同的时隙上，并通过激光器将它们转换成脉冲光信号，然后通过光纤传输。
在接收端，光时分复用器将多路复用的光信号解复用到不同的接收通道中。
1.3 应用：光时分复用技术广泛应用于长距离光纤通信系统中。
通过光时分复用，可以将不同业务的光信号同时传输，从而提高通信系统的容量和效率。
光时分复用还可以用于实现光纤传感、干线电视传输等应用。
二、光波分复用简介2.1 定义：光波分复用是一种利用不同波长的光信号在同一光纤上传输的技术。
它通过将不同波长的光信号进行复用，实现多路复用。
2.2 原理：光波分复用的原理主要基于波分复用（WDM）技术。
它在发射端将不同波长的光信号通过分光器合并成一个光束，然后通过激光器将合并后的光束转发到光纤上进行传输。
在接收端，光波分复用器将多路复用的光信号解复用到不同接收通道中。
2.3 应用：光波分复用技术广泛应用于高容量光纤通信系统中。
通过光波分复用，可以在同一光纤上实现大量光信号的传输，从而提高通信系统的传输容量。
光波分复用还可用于实现光纤传感、光谱分析等应用。
三、光时分复用与光波分复用的比较3.1 优点：光时分复用和光波分复用都具有提高光纤传输容量、提高通信系统效率的优点。
光时分复用适用于传输业务需求变化频繁的情况，而光波分复用则适用于传输容量需求较高的情况。
3.2 缺点：光时分复用技术在传输距离较远时，由于时延扩大可能会引起信号失真，传输效率下降。
时分复用及应用
时分复用(Time Division Multiplexer,TDM)基本原理时分复用TDM是采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号，也能达到多路传输的目的。
时分多路复用以时间作为信号分割的参量，故必须使各路信号在时间轴上互不重叠。
n路时分复用系统的示意图：时分多路复用适用于数字信号的传输。
由于信道的位传输率超过每一路信号的数据传输率,因此可将信道按时间分成若干片段轮换地给多个信号使用。
每一时间片由复用的一个信号单独占用,在规定的时间内,多个数字信号都可按要求传输到达,从而也实现了一条物理信道上传输多个数字信号。
假设每个输入的数据比特率是9. 6kbit / s ,线路的最大比特率为76. 8 kbit / s ,则可传输8 路信号。
应用反展TDM方式目前又分为以下两种同步时分复用系统（分两类）：1、准同步系列PDH(用于公共电话网PSTN）。
2、同步系列SDH（用于光纤通信等骨干网络）统计时分复用系统（分两类）：1、虚电路方式（如，X.25、帧中继、ATM）。
2、数据报方式（如TCP/IP）PSTN系统目前采用PDH和SDH结合的方式，在小用户接入及交换采用PCM/PDH，核心骨干网络采用SDH。
目前世界上存在两类的PDH标准1、基于A律压缩的30/32路PCM系统（欧洲标准，用于欧洲、中国、俄罗斯等）2、基于u律压缩的24路PCM系统（美洲标准，用于北美、日本、台湾等）传统的电的时分复用技术虽然已经成熟，但是由于电子瓶颈的影响很难进一步提高单根光纤的传输速率。
目前，利用电时分复用的方式可以实现单根光纤10Gbit/s 的传输速率，德国SHF 40Gbit/s 电时分复用器虽然已经商用化，但是由于技术复杂，价格十分昂贵。
所以要想进一步提高光通信系统的通信容量，人们把研究的热点集中在了光波分复用（WDM）和光时分复用（OTDM）两种复用方式上。
WDM 是在一根光纤上复用多路不同波长的光信号，在接收端分别对不同波长进行解复用。
光时分复用技术
光时分复用技术光时分复用技术是一种在光纤通信中广泛应用的技术，它通过在光纤中传输多路信号，实现多路信号的复用和解复用，从而提高光纤的利用率。
本文将对光时分复用技术进行详细的介绍，包括其原理、应用领域和未来发展方向。
一、光时分复用技术的原理光时分复用技术是利用时间分割的方法，将不同的信号按照时间顺序交替地发送到光纤中。
在发送端，将来自不同源的信号按序列分割为小块，然后将这些小块交替地输入到光纤中；在接收端，再将这些小块按照原来的时间序列进行解复用，还原成原来的信号。
具体来说，光时分复用技术主要包括两个步骤：时分复用和时分解复用。
时分复用将多个信号按照时间分割，并依次发送到光纤中；时分解复用则是在接收端将这些信号按照原来的时间序列重新组合还原成原来的信号。
通过这种方式，可以在不增加光纤数量的情况下，提高光纤的利用率，实现多路信号的传输，从而节省成本、提高通信效率。
二、光时分复用技术的应用领域1. 光通信领域光时分复用技术在光通信领域得到了广泛的应用。
在传统的光纤通信中，光时分复用技术可以实现多路信号的同时传输，从而提高带宽利用率，提高通信效率。
在光纤通信网络中，光时分复用技术可以将不同的信号进行时分复用后发送到光纤中，大大提高了光纤的利用率，同时也降低了通信的成本。
2. 数据中心在大型数据中心中，光时分复用技术可以将不同的数据流进行时分复用后通过光纤传输，实现数据中心内部高速互连的需求。
这样可以提高数据传输效率，降低能耗，满足数据中心高密度、高带宽的通信需求。
3. 安全监控在安全监控领域，光时分复用技术可以实现多路视频信号的同时传输，从而提高监控效率。
通过光时分复用技术，可以将多路视频信号通过一根光纤同时传输，节省了光纤资源，降低了建设成本。
三、光时分复用技术的未来发展方向随着信息技术的不断进步，光时分复用技术在未来将有更广阔的应用前景。
未来，光时分复用技术有望在5G通信、无线接入网络、物联网、云计算等领域得到更广泛的应用。
时分复用原理
时分复用原理
时分复用原理是指在空间复用通信系统中，将不同用户的信息经过时分多址技术分时地传输，以实现频率资源的共享。
它的基本原理是利用时分复用技术，将时间分成若干个时隙，并将不同用户的信息分别放置在不同的时隙中，然后在接收端进行时隙的选取和信息的解调，从而实现多用户之间的同时通信。
时分复用原理有以下几个关键点：
1. 时间分配：通过时间分配，将系统的总时间分成若干个时隙，每个时隙用来传输不同用户的信息。
具体的时间分配方式可以根据系统需求和用户数量做出相应的调整。
2. 信息传输：在每个时隙中，分别传输不同用户的信息。
这些信息可以采用数字或模拟信号的形式，根据具体系统的要求和技术特点来确定。
3. 时隙选取：接收端根据时隙选取的算法，选择相应的时隙来接收和解调信息。
不同的时隙选取算法可以根据系统的需求和性能要求来选择。
4. 解调和处理：接收端对接收到的信号进行解调和处理，提取出用户信息并进行相应的处理。
解调和处理的方式可以和发送端的调制方式保持一致，也可以根据系统的需求来确定。
通过时分复用原理，不同用户可以共享频率资源，从而实现多用户之间的同时通信。
这种技术在现代通信系统中得到广泛的
应用，例如移动通信系统和卫星通信系统等。
该原理的优点包括成本低、频率资源利用率高、抗干扰能力强等，但也面临着时延增加和系统容量限制等挑战，因此在设计和实施时需要综合考虑各种因素，以满足系统和用户的需求。
时分复用光纤光栅传感阵列中DFB激光器的高精度温控设计
ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｅ ｏ ｒ ｍ ａ ｅ ’ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｒｆ ｌ ｂｅ ±３ ４１ｅ ａ ｅ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｃ ｎ ｒ １ ａ ｕ ｅ ｎ ｒ ｒｆｏ ｌｓ ｒＳ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｄ ｉ ｗｉｌ ｔ ． ｘ ｆ ｒｔ ｍｐ ｒ ｔｒ ｏ ｔｏ ． ｔ Ｋｅ ｒ ｓ： ｂ ｒ Ｂｒ ｇ ｒ ｔｎ ｓ ｎ ｉ ｇ；ｉ ｖ ｓｏ ｌｉ ｌｘ ｎ ｄ ｓｒｂ ｔ ｄ￣ｅ ｂ ｃ ｔｍｐｅ ａｕ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ｆ ｅ ａ ｇ ｇ ａｉ ｇ；ｅ ｓｎ ｔｍｅ ｄｉｉｉｎ ｍｕ ｔｐ ｅ ｉ ｇ； ｉｔｉ ｕ ｅ ｉ ｄ ａ ｋ；ｅ ｒ ｔ ｒ ｏ ｔｏｌ ｅ
分 压电路获得 ， 为设 定温度 电压 。这两 个 电压 通过 称 Ａ Ｎ ８ ０内部 的温度 测量 和 补偿放 大 器进 行 比较后 Ｄ ８３
构成 了 电桥 的右 半桥 ， 为 温度测 量 电路 ， 作 测量 激光 器温度 时 热敏 电阻 肼 产 生 的 分压 输入 到 Ａ Ｎ ８０ Ｄ ８３
确定 以 ２ ５℃为 中心 的 目标 温 控 范 围 。 目标 温 控 范
围设 置 过大 ． 利于温 控精 度 的提高 ， 围太小 则会 不 范
限制激 光器 波长 的调 节 。因此 以 ２ ５℃为 中心 ， 选择
ｌ Ｃ～ ５℃作为 激光 器 的 目标 温控 范 围。 ５ｏ ３
项 目来 源 ： 家 自然 科 学 基 金 项 目（ ０７ ０ ０ ； 西 省 教 育 厅 科 学 研 究 计 划 项 目（０ ０ Ｋ １ ） 国 ６ ８ ８５ ） 陕 ２ １Ｊ ７ ６ 收 稿 日期 ：０２ ０ — ２ ２ １— ２ １ 修 改 日期 ：０ ２ ０ — ２ ２ １ — ３ ２
阻 ， 采用 调 节 精度 为 １ 的精 密滑 动 变 阻器 。在 尼 ％
光时分复用（otdm）技术现状
光时分复用（OTDM）技术现状摘要介绍了OTDM技术开发现状。
主要介绍了短脉冲发生技术、模同步光纤型激光器、光MUX/DEMUX器件技术的开发与应用及其发展趋势。
一、引言日本邮政省委托NTT－AT公司对日本国内的光时分复用技术（OTDM）现状进行了调查。
提出的调查报告表明：“迅速发展着的光通信技术，特别是通信技术的网络化、高速化，带来了通信的高收入。
其收人效益高出以往的数倍以上。
现在所要解决的主要技术课题是如何降低成本、扩大产量、提高质量、不断增加实际效益，扩大收入的问题。
”为了降低成本，就必须不断地提高TDM速度。
但是通信市场的实际现状是还没有研究出超高速工作的器件及其工作电路。
在技术上必须有新的突破，才能真正把成本降下来。
就目前实际技术现状而言，作为技术开发和应用的趋势之一就是研制生产简易型OT DM 电路。
主要技术课题有MUX/DEMUX、阵列调制器件、阵列光检测及与之相匹配的OTDM 电路系统。
开发研究并完全解决这些技术课题，估计量最少得5年时间。
预计100Gb/S 的OTDM传输技术开发时间5年后可达21%，10年后达到43%。
MUX/DEMUX技术达到25%，光3R、光信号处理技术实现20%，其它技术（如高速器件技术、低成本器件技术、稳定化传输技术等）可达到23%。
下面就来分析介绍这些技术。
二、OTDM技术现状及水平目前阶段的OTDM传输技术在传输速率方面已实现了640Gb/s（40Km），400Gb/s（4 0Km）。
在400Gb/S的传输实验中采用了逆陡度（SLOPE）光纤，色散陡度值比DSF光纤降低了2/3，SN值可能超过100km。
最新研究成果，也是目前最高水平的OTDM技术成果是1998年9月ECOC会议上公布的速率为120Gb/s（160k）（采用DSF光纤）光OTDM 传触验。
但是对该实验实际考察表明，这只能是一个传输数据水平。
在实际传输装置中，在 120Gb/S的速率中只调制了80Gb/S，脉冲宽度仅为3.5PS比特流。
光时分复用OTDM
对这些技术，国内外正在进行大量理论和实验研究，有些技 术有一些成熟方案，有些技术还存在着相当大的困难。
OTDM技术的基本原理
单波长工作 简化网络 带宽按需分配 分组交换和路由 统计复用 数字再生
OTDM技术发展及展望
❖ OTDM发展状况 NTT:
OTDM 网络应用
MIT, DEC and AT&T 工作组 1996 – HLAN, 网络容量可以达到Gb/s 1999 – 首次采用远端桥接技术，实现HLAN的互连。
Princeton大学 1996 – 8 节点ShuffleNet OTDM网络 1998 – 24 节点ShuffleNet OTDM网络
现代光纤通信技术
光时分复用OTDM
▪ 时分复用（TDM）：
将通信时间等价分成一系列间隙，每一间隙只传播特定信号， 各信号按时间顺序轮流传播。
▪ 光时分复用（OTDM）的实质：
将多个高速电调制信号分别转换为等速率光信号，然后在光 层上利用超窄光脉冲进行时域复用，将其调制为更高速率的光 信号。
▪ OTDM关键技术：
640Gbit/s [10Gbit/s×64ch (OTDM)] 92公里 3Tbit/s [10Gbit/s×16ch (OTDM)×19ch (WDM)] 40公里
Nortel
2.56Tb/s [40Gbit/s×2ch (OTDM)×32ch (WDM)] 120公里；
❖ OTDM前景展望 十年间，OTDM 网络容量增加了100倍 已经出现商业化 80Gb/s OTDM系统 OTDM系统的潜在容量将达到Tb/s 未来将构建基于OTDM技术的全光网络
BT实验室 1996 – 采用ADM的3节点OTDM网络, 容量达到40Gb/s 1997 – 690节点OTDM网络，容量达到160Gb/s
(12)光时分复用OTDM
29
合路器光分路器tn1t超短脉冲发生器帧同步时钟eomux接收机误码检测光带通滤波器全光开关demux光波时钟产生时钟提取电路edfa延迟线阵列待传数据输入光时分复用系统框图系统光源是超短光脉冲光源由光分路器分成n束各支路电信号分别被调制到各束超短光脉冲上然后通过光延迟线阵列使各支路光脉冲精确地按预定要求在时间上错开再由合路器将这些支路光脉冲复接在一起于是便完成了在光时域上的间插复用
2004-11-16
8
3 OTDM和DWDM区别
OTDM—— 用多个电信道信号调制具有同一个光 频的不同光通道，经复用后在同一根光纤 中传输。
DWDM—— 在同一根光纤中传输多波长光信号的 技术。
2004-11-16
9
4.1 几个概念
帧——
时隙—— 同步技术——
2004-11-16
10
2004-11-16
22
8.1 可变光纤延迟线TOFL
同步，即是两个脉冲流在时间上的对 准。一个脉冲流与另一个脉冲流不同步无 非是时间超前（or滞后）于另一个脉冲流 Δ T。 因此，同步的目的就是使一个脉冲相对另 一个脉冲流延迟Δ T 。 这可以采用光纤延迟线来实现。
2004-11-16
23
15
原 理 描 述
系统光源是超短光脉冲光源，由光分路器分成 N
束，各支路电信号分别被调制到各束超短光脉冲上，
然后通过光延迟线阵列， 使各支路光脉冲精确地按
预定要求在时间上错开，再由合路器将这些支路光脉
冲复接在一起，于是便完成了在光时域上的间插复用。 接收端的光解复用器是一个光控高速开关， 在 时域上将各支路光信号分开。
ODUk 时分复用_光传送网（OTN）技术的原理与测试_[共6页]
![ODUk 时分复用_光传送网（OTN）技术的原理与测试_[共6页]](https://img.taocdn.com/s3/m/cd63b6244693daef5ff73da5.png)
光传送网（OTN）技术的原理与测试WWWWWWWW◆50 ◆（续表）注：1．值n 指ODUflex （GFP ）所占用的支路时隙数量，C m 指每个HO ODU k 复帧中M-字节ODUflex的数量。
2．C m 值为缩减后的值，以支持在较低速率HO ODU k 路径上传送ODUflex 。
3．除基于HO ODU k 的本地时钟外，设备内部时钟也可能作为本地时钟，该情况下，可遵循类似的建议。
最小（kbit/s ） 标称（kbit/s ） 最大（kbit/s ） ODUflex （ODU2基时钟）n ×C m ×82.024（注5）n ×C m ×82.025 n ×C m ×82.027 ODUflex （ODU3基时钟）n ×C m ×82.371 n ×C m ×82.373 n ×C m ×82.375 ODUflex （ODU4基时钟）n ×C m ×85.637n ×C m ×85.639n ×C m ×85.6404．带宽为近似值，取小数点后3位。
5．如82.024 kbit/s ，该值与n 和C m 相乘即得到ODU2基时钟下ODUflex 相应最小比特速率，该值由476/3 824 x 1/15 232 x ODU2比特速率（−20×10－6比特速率容限）得到，代表OPU2净荷区域中M-字节部分的比特速率。
表2-9 ODU j 映射到HO OPU k 所需支路时隙数量# 2.5G 支路时隙 # 1.25G 支路时隙 LO ODU OPU2 OPU3 OPU1 OPU2 OPU3 OPU4 ODU0 - - 1 1 1 1 ODU1 1 1 - 2 2 2 ODU2 - 4 - - 8 8 ODU2e - - - - 9 8 ODU3 - - - - - 31 ODUflex （CBR ） - - - 注1 注2 注3 ODUflex （GFP ） ---nnn注：1．支路时隙数量=ODUflex （CBR ）标称比特速率/（T ×ODTU2.ts 标称比特速率）×（1+ODUflex （CBR ）比特速率容限）/（1-HO OPU2比特速率容限）的上限。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通信0802 0830******** 霍娟题目：光的时分复用光的时分复用在目前的光纤通信系统中，网络的各个节点要经过多次的光-电、电-光变换，而其中的电子器件在适应高速、大容量的需求上存在诸多缺点，如带宽限制、时钟偏移、严重串话、高功耗等，由此产生通信网中的“电子瓶颈”现象。
全光通信的特点全光通信是指用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术。
全光通信与传统通信网络和现有的光纤通信系统相比，具有如下特点：解决了“电子瓶颈”问题。
在目前的光纤系统中，影响系统容量提高的关键因素是电子器件速率的限制。
如：电子交换速率大概为每秒几百兆位。
采用CMOS技术及ECL技术的交换机系统可以达到G级速率，不久的将来，采用砷化镓技术可使速率达到几十个Gb/ s以上，但是电子交换的速率也似乎达到了极限。
网络需要更高的速度则应采用光交换与光传输相结合的全光通信。
降低成本。
在采用电子交换及光传输的体系中，光/电及电/光转换的接口是必需的，如果整个系统均采用光技术，就可以避免这些昂贵的光电转换器件。
而且，在全光通信中，大多采用无源光学器件，从而降低了功耗和成本。
光时分复用的基本原理光时分复用（OTDM）是在同一光载波波长上，把时间分割成周期性的帧，每一个帧再分割成若干个时隙（无论帧或时隙都是互不重叠的），然后根据一定的时隙分配原则，使每个ONU在每帧内只能按指定的时隙向上行信道发送信号，在满足定时和同步的条件下，光交换网络可以分别在各个时隙中接收到各ONU的信号而不混扰。
其基本原理如图1 所示。
在发送侧，各ONU从光交换网络到ONU的下行信号中提取发送定时后，其工作波长为λ的锁模激光器产生一定宽度的连续脉冲串，经铌酸锂（LiNbO）调制器受到外加电信号调制，形成n路载有信息的光脉冲，再分别经可变光延时线调整至合适的位置后，即调整到规定的时隙，在光功率分配器中复用成一路光脉冲信号，再经放大送入光纤中传输。
在接收端，首先实现全光解复用，即利用1×2光纤分路器取出部分光功率送入定时提取锁相环，提取时钟同步信号，并用此信号激励可调谐锁模激光器产生光控脉冲，去控制全光解复用器，实现光时分解复用，从而获得n路光脉冲信号。
然后，送入时分光交换网络中进行交换。
光时分复用是光纤通信的未来发展方向，它具有以下特点：（1）提高了传输速率。
由于各ONU是在不同时隙依次进入光功率分配器，并合成一路光信号，其信号按时间既紧凑又不重叠地排列着，与各ONU的输入信号相比，提高了传输速率。
（2）各ONU发射的信号是周期性的光脉冲信号，只在规定的时隙内发射光脉冲序列。
（3）大大提高系统容量。
光时分复用只利用一个光载波就可传送多路光脉冲信号，因此，可大幅度提高系统容量。
另外，光时分复用还可同其他复用方式相结合，如与DWM相结合，即利用多个光载波来实现时分多路光脉冲信号的传送，可成倍地提高系统容量。
（4）采用光时分复用技术比较容易实现信道的按需分配。
光时分复用的关键技术为了在光纤通信系统中实现准确、有效、可靠的光时分复用通信，必须采用以下的关键技术。
1 精确的发送定时在光纤通信系统中，上行信道的光时分复用技术是将上行传输时间分为若干时隙，在每个时隙内只安排一个ONU以分组的方式向光交换网络发送分组信息，各ONU按光交换网络规定的顺序依次向上游发送。
为避免各ONU向上游发送的码流在ODN（光配线网）合路时可能发生碰撞，这就要求光交换网络测定它与各ONU的距离后，对ONU进行严格的发送定时。
2 网络管理控制为了充分发挥全光通信的优势，必须研究开发行之有效的网络管理控制系统。
网络的配置管理、信道的分配管理、管理控制协议、网络的性能测试等都是网络管理方面需要解决的技术。
由于全光网络采用了先进的复用技术，因此如何根据当前的业务负载及信道的使用情况来动态地分配信道资源，对于全光网络尤为重要。
只有高效地分配信道，才可使系统达到最大容量和最佳通信质量。
3 光放大技术由于光纤存在损耗，光信号在光纤的传输过程中，其幅度随传输距离按指数规律衰减。
因此，必须采用放大技术来提高光信号的功率。
目前，光信号的放大技术主要包括三种：一是半导体激光放大器。
它是在半导体激光器芯片两端镀上增透膜形成的，其单程增益较高。
二是非线性光纤放大器，是利用光纤中的非线性效应，即受激拉曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS）制成的。
已实现的有SRS光纤放大器和SBS光纤放大器。
三是掺杂光纤放大器，即掺进许多稀土离子（如：Er3+、Pr3+等）。
目前，最成熟、应用最广的是掺铒光纤放大器。
光放大器在光时分复用通信系统中主要有四种应用：“在线”放大器；“功率”放大器；“前置”放大器；“分布”放大器。
4 全光信号再生技术在光纤通信中，除了光纤的损耗外，还存在光纤的色散。
色散会导致光脉冲展宽，产生码间干扰，使系统的误码率增大，严重影响通信质量。
因此，必须采取措施对光信号进行再生。
目前，对光信号的再生都是利用光电中继器，即光信号首先由光电二极管转变为电信号，经电路整形放大后，再重新驱动一个光源，从而实现光信号的再生。
这种光电中继器具有装置复杂、体积大、功耗大的缺点。
而最近，出现了全光信号再生技术，即在光纤链路上每隔几个放大器的距离接入一个光调制器和滤波器，从链路传输的光信号中提取同步时钟信号输入到光调制器中，对光信号进行周期性同步调制，使光脉冲变窄，频谱展宽、频率漂移和系统噪声降低，光脉冲位置得到校准和重新定时。
全光信号再生技术不仅能从根本上消除色散等不利因素的影响，而且克服了光电中继器的缺点，成为全光信息处理的基础技术之一。
5 时分光交换技术时分光交换的原理与现行的电子程控交换机的时分交换系统完全相同，因此它能与采用全光时分复用方法的光传输系统匹配，在这种方式下，可以时分复用各个光器件，减少硬件设备，构成大容量的光交换机。
时分光交换网由时分型交换模块和空分型交换模块构成，它所采用的空分交换模块与上述的空分光交换功能块完全相同，而在时分型光交换模块中则需要有光存储器（如光纤延迟存储器、双稳态激光二极管存储器）、光选通器（如定向复合型阵列开关）以进行相应的交换。
在全光时分复用光纤系统中，除了采用以上关键技术外，为进一步提高信息传输速率和延长传输距离，还需要以下技术：一是采用新型的短脉冲光源来实现超高速光纤通信。
超短脉冲是由超连续（SC）脉冲通过锁模光纤激光器（ML-FRL）激励产生。
为了产生稳定的SC脉冲，应主动地稳定泵浦SC光纤的ML-FRL的环形腔长。
这可以通过检测激光器的弛豫振荡的分量（Prelax），并控制腔长使Prelax最小来实现。
二是光非线性传输技术。
采用短脉冲光源可提高系统的传输速率，却易受光纤色散的影响，从而限制了系统的传输距离。
近十多年来研究的光孤子传输系统是利用光纤的非线性效应，在光脉冲功率足够大时，它就成为自整形能保持微微秒级脉宽，传送极长距离的光孤子脉冲，可解决超大信息容量的窄光脉冲流的传送问题。
全光纤光孤子传输系统是以光孤子激光器作为系统光源、采用集总式掺铒光纤放大器作为中继的通信系统。
另外，在光孤子通信中，还应采用相应的控制技术，如噪声控制技术、色散补偿和色散配置控制技术等以消除色散等不利因素对光孤子传输的影响。
OTDM技术现状及水平目前阶段的OTDM传输技术在传输速率方面已实现了640Gb／s（40Km），400Gb／s（4 0Km）。
在400Gb／S的传输实验中采用了逆陡度（SLOPE）光纤，色散陡度值比DSF光纤降低了2／3，SN值可能超过100km。
最新研究成果，也是目前最高水平的OTDM技术成果是1998年9月ECOC会议上公布的速率为120Gb／s（160k）（采用DSF光纤）光OTDM传触验。
但是对该实验实际考察表明，这只能是一个传输数据水平。
在实际传输装置中，在120Gb／S的速率中只调制了80Gb／S，脉冲宽度仅为3.5PS比特流。
目前，能制作OTDM收发装置的只有日本NTT公司。
要真正实现100Gb／S传输距离的OTDM尚需一定时间，这主要是解决端局间的收发装置。
目前只能进行短距离传输。
在日本的长距离通信网中，现在只是解决了色散斜度，SNR、PMD技术，长距离用光纤需要很快解决，然后才能进行长距离传输。
三、短脉冲发生技术光时分复用技术的关键技术是要解决短脉冲生成技术、时分复用／分离、高速同步泵浦技术等。
其中，最关键技术是短脉冲生成技术，即生成Transform－limited光脉冲，脉冲的生成方法主要有以下四种·采用半导体激光器用增益开关法。
·采用CW界限吸收型调制器，通过门脉冲泵浦法解决：在该方法中，只能得到10Ps 的脉冲。
将得到的脉冲进行非线性光学压缩，采用脉冲压缩法得到所需要的脉冲。
·采用冲突脉冲模同步半导体激光器得到所需要的脉冲。
用该法可以得到1PS脉冲。
·模同步光纤环型激光器法。
采用该法可以得到3PS脉冲宽度，接近孔特性，速度偏差值在0.1PS以下。
激光器前端脉冲宽度比模同步LD更细，是一种很好的光源。
四、模同步光纤环型激光器120Gb／s的OTDM系统使用的激光器为有源模同步光纤环型激光器（AML－FRL）。
模同步光纤环型激光器由EDFA、滤波器、耦合器、调整共振器长度的延迟器、LA调制器（带宽20GHZ）等共同组成，构成一个环型的共振器。
环型共振的基本频率值为绕环型一周时间，为1的整数倍时为模同步。
使用该值对10GHZ、20GHZ反复振荡，即生成并得到了3PS的脉冲。
共振器中使用的光纤全部为熊猫光纤。
EDFA也是用熊猫光纤掺饵制作。
调制器为偏振固定型。
偏振波产生变化时，输出光脉冲特性也发生变化。
由于光纤激光器的共振器长度为数十米，易受温度变化、机械振动的影响，所以共振器长度变化控制系统，是解决稳定振荡的技术关键。
日本NTT公司提出解决这些问题的方案是把一部分光信号还原成电信号，监控电气信号来缓和振动频率成份。
当共振器长度准确与模同步条件匹配时，把稳定振动频率抑制到最低水平。
如果共振长度偏离了稳定条件，振动成份就增加，只要偏高10pm，就会增加很大噪声。
因此，需要对噪声进行监控，使共振器长度准确，噪声达到最小值，从而获得稳定的光脉冲。
在非线性光纤中，容易产生三维非线性光学效应（即自相位调制）和四波混频现象。
光脉冲宽度和峰值功率与色散有密切关系。
首先表现出自相位调制（SPM），当接近零色散波长时，又在SPM间产生四波混频（FWM）。
SPM和FWM引起光谱发生变化，波形曲线下降，在某一色散部分上出现平坦区域，展宽为200mm左右。
光纤中的光功率密度是非常重要的，光纤芯层越小，其光功率密度越高，其截面积一般为通信用光纤的1／2左右。
虽然OTDM的研究起步较晚，但在短短时间里取得了很大的进展，说明OTDM具有很强的生命力。