1 通信用光纤的发展历史
新通信原理第1 2章
1.2.2 模拟通信和数字通信系统模型 连续消息：是指消息的状态是连续变化的。 连续消息：是指消息的状态是连续变化的。 离散消息：是指消息的状态是可数的或离散的. 离散消息：是指消息的状态是可数的或离散的. 凡是信号的参量取值对应于模拟信号是连续的 或取无穷多个值， 或取无穷多个值，称之为模拟信号. 凡是信号参量的取值是有限个值，携带着离散消息， 凡是信号参量的取值是有限个值，携带着离散消息， 称之为数字信号. 按照信道中传输的模拟信号还是数字信号， 按照信道中传输的模拟信号还是数字信号， 可以相应地把通信系统分为两类： 可以相应地把通信系统分为两类：
1940-1945年 二次大战刺激了雷达和微波技术的发展 年 1948年 年 发明晶体管，香农提出了信息论， 发明晶体管，香农提出了信息论，通信 统计理论开始建立。 统计理论开始建立。
1949年 年 1956年 年 1957年 年 1958年 年 1960年 年 1961年 年 1962年 年 1960-1970年 年
频率
3Hz
传输媒质
有线线对
长波无线电
-
30kHz 30kHz
用途 音频、导 航、时标
3030300kHz 300kHz kHz3 0 0 kHz3MHz 330MHz 30MHz 3030300MHz 300MHz MHz3 0 0 MHz3GHz 330GHz 30GHz 3030300GHz 300GHz 107108GHz
第一章 通信概论
1.1 通信的发展史 通信:按照传统的理解，就是信息的传输与交换。换句话说： 通信 按照传统的理解，就是信息的传输与交换。换句话说： 按照传统的理解 信息的传输与交换 通信的任务就是克服距离上的障碍，迅速而准确地传递信息。 通信的任务就是克服距离上的障碍，迅速而准确地传递信息。 通信历史五个阶段: 通信历史五个阶段 第一阶段的通信方式是语言。 第一阶段的通信方式是语言。 语言 第二阶段从发明文字以及邮政通信开始。 第二阶段从发明文字以及邮政通信开始。 发明文字以及邮政通信开始 第三阶段以发明印刷术为标志。 第三阶段以发明印刷术为标志。 发明印刷术为标志 第四阶段从电报、电话和广播的发明开始. 第四阶段从电报、电话和广播的发明开始 电报 开始 第五阶段为信息时代。 第五阶段为信息时代。 信息时代
通信光缆资料
通信光缆
一、引言
通信光缆是信息传递的重要载体，其作用在于进行光信号的传输和传递。
在现
代社会中，通信光缆已经成为不可或缺的基础设施之一。
本文将就通信光缆的发展历史、结构组成、工作原理以及未来发展进行探讨。
二、发展历史
通信光缆的应用始于20世纪70年代，当时人们逐渐认识到光纤传输的巨大优势。
而随着技术的不断发展，通信光缆迅速普及。
从最初的单模光缆到现在的多模光缆，通信光缆的种类也在不断演进，为信息传递提供了更多的选择。
三、结构组成
通信光缆主要由光纤芯、包层和外护套三部分组成。
光纤芯负责光信号的传输，包层则保护光纤芯不受外部环境的影响，外护套则起到保护整个光缆的作用。
这三部分共同构成了通信光缆的基本结构。
四、工作原理
通信光缆的工作原理是利用光的全反射特性，将光信号通过光纤芯传输。
当光
信号传输到光纤芯的边界时，由于光密介质和光疏介质的折射率不同，光信号会发生全反射并一直沿着光纤芯传输。
这样就实现了高速、稳定的光信号传输。
五、未来发展
随着信息技术的不断发展，通信光缆作为信息传输的重要工具将继续发挥着重
要作用。
未来的通信光缆将更加智能化，能够适应更多的应用场景。
同时，通信光缆在数据传输速度、带宽增加以及安全性等方面也将得到进一步的提升。
六、结语
通信光缆作为现代通信领域的核心技术之一，对信息社会的发展起着至关重要
的作用。
通过不断的技术革新和应用创新，通信光缆将为我们带来更便捷、更安全的信息传递方式，促进信息社会的健康发展。
光纤通信系统PPT课件
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现代通信系统 第4章 光纤通信系统
❖按传输波长分类 (1)短波长光纤
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现代通信系统 第4章 光纤通信系统
(3)三角形光纤 纤芯折射
率分布曲线为 三角形。
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现代通信系统 第4章 光纤通信系统
光纤折射率分布曲线 39 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
❖按传导模的数目分类： 传导模指能够在光纤中远距离传输的传
播模式。 (1)多模光纤
当纤芯的几何尺寸（直径一般为50μm） 远大于光波波长(如1.55μm)时，光纤剖面折 射率分布为渐变型，外径125μm。光纤传输 的过程中会存在着几十种乃至几百种传输模 式，称为多模光纤。
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现代通信系统 第4章 光纤通信系统
(2)单模光纤 当纤芯的几何尺寸较小（一般为
8μm～10μm），与光波长在同一数量级， 这时，光纤只允许一种模式（基模）在 其中传播，其余的高次模全部截止，这 样的光纤称为单模光纤。
单模光纤的折射率分布多呈阶跃性。
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现代通信系统 第4章 光纤通信系统
目前光纤已成为信息宽带传输的主要媒 质，光纤通信系统将成为未来国家信息基础 设施的支柱。
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现代通信系统 第4章 光纤通信系统
光纤通信系统是以光导纤维和激光 技术、光电集成技术为基础发展起来的 通信系统，它具有频带宽、重量轻、体 积小、节省能源，主要用于大容量国际、 国内长途通信干线，也用于短局间中继。 我国今后不再敷设新的长途电缆线路， 而全部采用光缆。
实用的光纤通信系统一般都是双向 的，每一端都有光发送机、光接收机和 电发送机、电接收机并且每一端的光发 送机和光接收机做在一起，称为光端机， 电发送机和电接收机组合起来称为电端 机。同样，中继器也有正反两个方向。
现代通信概论论文2
现代通信概论论文10电信一班1067118111田鹏一、什么是现代通信通信技术和通信产业20世纪80年代以来发展最快的领域之一。
不论是在国际还是在国内都是如此。
这是人类进入信息社会的重要标志之一。
通信就是互通信息。
从这个意义上来说，通信在远古的时代就已存在。
人之间的对话是通信，用手势表达情绪也可算是通信。
以后用烽火传递战事情况是通信，快马与驿站传送文件当然也可是通信。
现代的通信一般是指电信，国际上称为远程通信。
1.1、纵观通信的发展分为以下三个阶段：第一阶段是语言和文字通信阶段。
在这一阶段，通信方式简单，内容单一。
第二阶段是电通信阶段。
1837年，莫尔斯发明电报机，并设计莫尔斯电报码。
1876年，贝尔发明电话机。
这样，利用电磁波不仅可以传输文字，还可以传输语音，由此大大加快了通信的发展进程。
1895年，马可尼发明无线电设备，从而开创了无线电通信发展的道路。
第三阶段是电子信息通信阶段。
从总体上看，通信技术实际上就是通信系统和通信网的技术。
通信系统是指点对点通所需的全部设施，而通信网是由许多通信系统组成的多点之间能相互通信的全部设施。
而现代的主要通信技术有数字通信技术，程控交换技术，信息传输技术，通信网络技术，数据通信与数据网，ISDN与ATM技术，宽带IP技术，接入网与接入技术。
1.2、信息传输技术主要包括光纤通信，数字微波通信，卫星通信，移动通信以及图像通信。
1.21、光纤是以光波为载频，以光导纤维为传输介质的一种通信方式，其主要特点是频带宽，比常用微波频率高104~105倍；损耗低，中继距离长；具有抗电磁干扰能力；线经细，重量轻；还有耐腐蚀，不怕高温等优点。
1.22、数字微波中继通信是指利用波长为1m~1mm范围内的电磁波通过中继站传输信号的一种通信方式。
其主要特点为信号可以"再生"；便于数字程控交换机的连接；便于采用大规模集成电路；保密性好；数字微波系统占用频带较宽等的优点，因此，虽然数字微波通信只有二十多年的历史，却与光纤通信，卫星通信一起被国际公认为最有发展前途的三大传输手段。
通信中的各种传输介质比较（一）
通信中的各种传输介质比较(一)1 有线通信有线通信介质包括架空明线，双绞线，同轴电缆，光缆等。
架空明线架空明线是一种最早发展和使用的传输介质，它的通信容量较小而且很容易受外界干扰，线路损耗也大，但是设备技术简单，价格便宜，因此目前在通信线路中仍占有一定比例，早期使用的长途电话线就是架空明线。
双绞线双绞线也称为双扭线，是最古老但又最常用的传输媒体。
把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合起来（这样做是为了减少相邻的导线的电磁干扰）而构成双绞线，局域网中的双绞线是将四对双绞线封装在绝缘外套中的一种传输介质。
双绞线电缆分为非屏蔽双绞线（UTP: Unshielded Twisted Pair）和屏蔽双绞线（STP：Shielded Twisted Pair）两大类。
其中非屏蔽双绞线易弯曲、易安装，具有阻燃性，布线灵活，而屏蔽双绞线价格高，安装困难，需连结器，抗干扰性好。
按传输质量双绞线分为1类到5类，局域网中常用的为3类，4类和5类双绞线。
3类线用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输；4类线用于语音传输和最高传输速率为16Mbps的数据传输；5类线用于语音传输和最高传输速率为100mbps的数据传输。
为适应网络速度的不断提高，近来又出现了超5类和6类双绞线，其中6类双绞线可满足最新的千兆以太网的高速应用，可望在不久的将来被国际电气工业协会（EIA）采纳为国际标准。
在用双绞线联起来的网络中，由于存在信号衰减，因此每网段最多不能超过100米，接4个中继器后最长可达到500米，因而也限制了它较大范围的使用。
在现代家庭通信网络中，双绞线又是必不可少的一部分，在这里介绍一下双绞线及其接头的制作：由于网卡使用的是RJ-45接头方式，所以要用双绞线来进行连接，双绞线共有8根线头，如果是多台微机通过集线器进行连接，其线头按颜色进行排列为：橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕（如果只有两台微机，只需用网线直接连接两网卡即可，但其接线方法则有所变化：要把线头的1、3交换，2、6交换，两头依次为橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕，另一头是绿白，绿，橙白，蓝，蓝白，橙，棕白，棕）。
光纤通信技术的发展史及其现状_论文[1]
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光纤通信技术的发展史及其现状【内容摘要】光纤通信符合了高速度、大容量、高保密等要求，但是，光纤通信能实际应用到人类传输信息中并不是一帆风顺的，其发展中经历了很多技术难关，解决了这些技术难题，光纤通信才能进一步发展。
本文从光源及传输介质、光电子器件、光纤通信系统的发展来展示光纤通信技术的发展。
【关键词】光纤通信技术光纤光缆光有源器件光无源器件光纤通信系统【正文】光自身固有的优点注定了它在人类历史上充当不可忽略的角色，随着人类技术的发展，其应用越来越广泛，优点也越来越突出。
光纤通信是将要传送的图像、数据等信号调制到光载波上，以光纤作为传输媒介的通信方式。
作为载波的光波频率比电波频率高得多，作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多，因此相对于电缆通信或微波通信，光纤通信具有许多独特的优点。
将优点突出的光纤通信真正应用到人类生活中去，和很多技术一样，都需要一个发展的过程。
一、光纤通信技术的形成(一)、早期的光通信光无处不在，这句话毫不夸张。
在人类发展的早期，人类已经开始使用光传递信息了，这样的例子有很多。
打手势是一种目视形式的光通信，在黑暗中不能进行。
白天太阳充当这个传输系统的光源，太阳辐射携带发送者的信息传送给接收者，手的动作调制光波，人的眼睛充当检测器。
另外，3000多年前就有的烽火台，直到目前仍然使用的信号灯、旗语等都可以看作是原始形式的光通信。
望远镜的出现则又极大地延长了这类目视形式的光通信的距离。
这类光通信方式有一个显著的缺点，就是它们能够传输的容量极其有限。
近代历史上，早在1880年，美国的贝尔（Bell）发明了“光电话”。
这种光电话利用太阳光或弧光灯作光源，通过透镜把光束聚焦在送话器前的振动镜片上，使光强度随话音的变化而变化，实现话音对光强度的调制。
在接收端，用抛物面反射镜把从大气传来的光束反射到硅光电池上，使光信号变换为电流传送到受话器。
光电话并未能在人类生活中得到实际的使用，这主要是因为当时没有合适的光源和传输介质。
光纤通信系统 第一章 概述
制造中造成强度下降的原因
（1）预制棒在制造中可能存在杂质和气泡，会 转移到光纤中。由于杂质的膨胀系数与周围玻 璃不同，可能导致裂纹，造成强度的下降；气 泡对强度的影响将更大。 （2）拉丝过程中，拉丝炉的温度稳定性、周围环 境中的粉尘及拉丝卷绕等有可能使光纤表面出 现划痕、裂纹等机械损伤，影响光纤的强度。 环境中的水分等有害物质将对光纤造成腐蚀， 使光纤表面的裂纹扩展，降低光纤强度。
光纤简介
光纤通信的发展概况
光纤通信的主要特点
光纤通信系统的基本组成（重点）
光纤通信要解决的基本问题
一、光纤简介
光纤结构
光纤材料
玻璃光纤
塑料光纤
专用光纤（氟化物光纤，光敏光纤等）
光纤的制造
目前通信用光纤主要是以石英玻璃 （SiO2）为主的石英光纤。 制造光纤流程：
涂覆和套塑流程
光纤预制棒生产企业有五家：长飞、法尔 胜光子、烽火通信、杭州富通和特恩弛，5 家企业的生产能力是2000万公里／年。 光纤拉丝生产企业有19家：长飞、上海光 纤、南京华新藤仓、深圳特发、成都中住、 杭州富通、法尔胜光子、西古、烽火通信、 天大天财、特恩弛、亨通阿尔法、中天科 技、华伦光纤、富春江、上海华源、山东 太平洋、海南韩国三星、海南睿丰，这19 家企业的生产能力是3500万公里／年。
衰减、色散对脉冲的影响示意
3. 非线性效应
光波间或光波与其中传输的材料之间 的相互作用，从而对光信号产生影响。能 引起噪声和串扰。
光缆
1. 要求： 避免受到破坏力 防止光纤传输特性的劣化 易于操作 2. 构造: 缆芯，加强元件，护层
缆芯 缆芯由光纤的芯数决定，有单芯、多 芯。 多芯光缆要对光纤进行着色以便于识 别。 为防止气体和水分子浸入， 光纤中应 具有各种防潮层并填充油膏。
通信网复习资料 (1)
通信网复习资料一、概论1、名词解释通信网：由一系列通信设备、信道和规章（则）组成的有机整体，使与之相连的用户终端设备可以进行有意义的电（光）信息交流。
简单地说，通信网是能够在多个用户间相互传递电（光）信息的网络，如我们经常使用的电话通信网、电报通信网、数据通信网、计算机通信网等。
2、组成通信网的三要素：终端设备，传输系统和交换节点。
3、通信网类型的划分---按工作性质分1）业务网：负责向用户提供各种通信业务；，包括固定电话网、移动电话网、互联网、IP电话网、数据通信网、智能网、窄带综合业务数字网（N-ISDN）、宽带综合业务数字网（B-ISDN）等。
2）传送网负责向各节点之间提供信息的透明传输通道，包括骨干传送网和接入网。
3）支撑网负责为业务和传送网提供运行所必须的信令、同步、网络管理等功能，包括信令网、数字同步网和电信管理网。
二、业务网第2章PSTN（两个简答，两个名词解释）1、固定电话网是采用固定终端的一种业务网络，可以分为本地网和长途网。
2、我国电话网目前的三级结构C1、C2合并为一级（DC1），C3、C4合并为一级（DC2）。
一级交换中心之间形成网状连接。
4、名词解释什么是端局（LE）？什么是汇接局(Tm)？本地电话网是什么？1）端局DL通过用户线与用户相连，它的职能是负责疏通本局用户的去话和来话话务。
2）汇接局Tm与所管辖的端局相连，以疏通这些端局间的话务；汇接局还可与其他汇接局相连，疏通不同汇接区间端局的话务；根据需要还可与长途交换中心相连，用来疏通本汇接区内的长途来去话务。
3）本地网（local telephone network）是在一个长途编号区内、由若干端局（或端局与汇接局）、局间中继线、长市中继线及端局用户线所组成的自动电话网。
本地网内可设置端局和汇接局。
5、电话网中的程控交换机设备及其硬件组成：6、模拟用户电路的主要功能：BORSCHT智能网（Intelligent Network，IN）是在原有通信网络的基础上设置的一种附加网络结构，其目的是在多厂商环境下快速引入新业务，并能安全加载到现有的电信网上运行。
光纤传感器基本原理1
实现纵向、径向应变最简便的方法是采用一个空心的 压电陶瓷圆柱筒(PZT)，在这个圆柱筒上缠绕一圈或多圈 光纤，并在其径向或轴向施加驱动信号，由于PZT筒的直 径随驱动信号变化，故缠绕在其上的光纤也随之伸缩。光 纤承受到应力，光波相位随之变化。
(2)温度应变效应
若光纤放置在变化的温度场中，并把温度场变化等效 为作用力F时，那么作用力F将同时影响光纤折射率、和 长度L的变化。由F引起光纤中光波相位延迟为
(3)反射系数型
光波在入射界面上的光强分配由菲涅尔公式描述，界面强度 反射系数由菲涅尔反射公式给出
由反射系数的菲涅尔公式知道， 当光波以大于临界面(θc=sin-1n)的θ角 入射到n1、n3介质的界面上时，若n3 介质由于压力或温度的变化引起n3的 微小改变，相应会引起反射系数的变 化，从而导致反射光强的改变，利用 这一原理可以设计出压力或温度传感 器。
二、强度调制机理
强度调制光纤传感器的基本原理是待测物理量引起 光纤中的传输光光强变化。通过检测光强的变化实现对 待测量的测量，其原理如下图所示。
Pi Pi
P0 P0
强度调制方式很多，大致可分为以下几种:反射式强度 调制、透射式强度调制、光模式强度调制以及折射率和吸 收系数强度调制等等。一般透射式、反射式和折射率强度 调制称为外调制式，光模式称为内调制式。
(1)光纤折射率变化型
一般光纤的纤芯和包层的折射率温度系数不同。在温度恒定 时，包层折射率n2与纤芯折射率n1之间的差值是恒定的。当温 度变化时， n2 、 n1之间的差发生变化，从而改变传输损耗。因 此，以某一温度时接收到的光强为基准,根据传输功率的变化可 确定温度的变化。
(2)渐逝波耦合型
通常，渐逝波在光疏媒质中深入距离有几个波长时．能量就 可以忽略不计了。如果采用一种办法使渐逝场能以较大的振幅穿 过光疏媒质，并伸展到附近的折射率高的光密媒质材料中，能量 就能穿过间隙，这一过程称为受抑全反射。
1以太网介绍及工作原理
以太网的解释以太网(EtherNet)以太网最早由Xerox（施乐）公司创建，在1980年，DEC、lntel和Xerox三家公司联合开发成为一个标准，以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网，采用的是CSMA/CD访问控制法，它们都符合IEEE802.3IEEE 802.3标准它规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。
以太网是当前应用最普遍的局域网技术。
它很大程度上取代了其他局域网标准，如令牌环、FDDI和ARCNET。
历经100M以太网在上世纪末的飞速发展后，目前千兆以太网甚至10G以太网正在国际组织和领导企业的推动下不断拓展应用范围。
历史以太网技术的最初进展来自于施乐帕洛阿尔托研究中心的许多先锋技术项目中的一个。
人们通常认为以太网发明于1973年，当年罗伯特.梅特卡夫(Robert Metcalfe)给他PARC 的老板写了一篇有关以太网潜力的备忘录。
但是梅特卡夫本人认为以太网是之后几年才出现的。
在1976年，梅特卡夫和他的助手David Boggs发表了一篇名为《以太网：局域计算机网络的分布式包交换技术》的文章。
1979年，梅特卡夫为了开发个人电脑和局域网离开了施乐，成立了3Com公司。
3com 对迪吉多, 英特尔, 和施乐进行游说，希望与他们一起将以太网标准化、规范化。
这个通用的以太网标准于1980年9月30日出台。
当时业界有两个流行的非公有网络标准令牌环网和ARCNET，在以太网大潮的冲击下他们很快萎缩并被取代。
而在此过程中，3Com也成了一个国际化的大公司。
梅特卡夫曾经开玩笑说，Jerry Saltzer为3Com的成功作出了贡献。
Saltzer在一篇与他人合著的很有影响力的论文中指出，在理论上令牌环网要比以太网优越。
受到此结论的影响，很多电脑厂商或犹豫不决或决定不把以太网接口做为机器的标准配置，这样3Com才有机会从销售以太网网卡大赚。
光纤通信技术发展现状
光纤通信技术发展现状
光纤通信技术是利用光纤作为传输介质进行信息传输的技术。
相比传统的电信号传输方式，光纤通信技术具有传输速度快、带宽大、信号损耗小等优势，因此在现代通信领域得到广泛应用。
随着科技的不断进步，光纤通信技术也在不断发展。
首先是传输速率的提升。
早期的光纤通信技术仅能达到几Mbps的速率，而现在已经发展到了数百Gbps甚至数Tbps的传输速率。
这
得益于光纤材料的改进以及光纤通信设备的更新换代。
其次是带宽的扩展。
随着互联网的普及，人们对带宽的需求也越来越高。
现在的光纤通信技术可以实现数十兆甚至数百兆的宽带访问，满足了人们对高速宽带的需求。
另外，光纤通信技术的信号传输距离也不断扩大。
早期的光纤通信技术在信号传输距离上受到了限制，而现在已经可以实现数百公里乃至数千公里的远距离传输。
这得益于光纤材料的改进以及光纤放大器等设备的引入。
此外，光纤通信技术在网络安全性方面的发展也值得关注。
传统的电信号传输方式存在着被窃听或干扰的风险，而光纤通信技术则具有较高的安全性，难以被窃听或干扰。
因此，在一些对信息安全有较高要求的领域，如军事、金融等，光纤通信技术得到了广泛应用。
总之，光纤通信技术作为现代通信领域的重要技术之一，已经
取得了显著的进展。
随着科技的不断发展，光纤通信技术的速度、带宽、传输距离等方面都得到了显著提升，为人们的通信活动提供了更好的服务。
未来，随着科技的进一步创新，相信光纤通信技术还将继续取得新的突破，为人们的通信需求提供更加高效、安全的解决方案。
通信原理第一章
P7
特点：随机性的，无法预知的。
信号：反映消息的电信号。
信息：把消息中的内容用概率统计的方法抽象出来。 信息是消息和信号中包含的某种有意义的抽象的东西。
2、信息量：是信息或消息的一种度量。信息的 大小由信息量来衡量。
不同的消息人们对它的反映是不同的，如：下雨、地震
（太阳从东方升起） 下雨：经常发生，不足为奇，信息量小； 地震：不常发生，很惊讶，信息量大。 （太阳从西方升起）
P（x）：消息的概率 a ：2的整数次幂 P8
信息量的单位的确定取决于底数a：
若对数以2为底时单位是“比特”（bit — binary unit的缩 写）；
若以e为底时单位是“奈特”（nat—nature unit的缩写）；
若以10为底时单位是“哈特”（Hart — Hartley的缩写）。
数字通信系统还有一个非常重要的控制单元， 即同步系统。使收发两端的信号在时间上保持 步调一致
3、数字通信的主要特点 目前，无论是模拟通信还是数字通信， 在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。 但是，数字通信更能适应现代社会对通信技 术越来越高的要求，数字通信技术已成为当 代通信技术的主流。
与模拟通信相比，它有如下优点： 1、抗干扰、抗噪声性能好 2、差错可控 3、易加密 4、数字通信设备和模拟通信设备相比，设计 和制造更容易，体积更小，重量更轻。 5、数字信号便于计算机处理，数字信号可以 通过信源编码进行压缩，以减少冗余度，提 高信道利用率。 6、易于与现代技术相结合。
消息出现的概率越大，则消息中包含的信息量 越小； 消息出现的概率越小，则消息中包含的信息量 越大。
信息量：I information ∵ P（x）＝1 必然事件 P（x）＝0 不可能发生事件 I＝0 I＝∞
通信原理课件第一章.pptx
第1章 绪 论
第三代移动通信系统是向未来个人通信发展的一个重要阶 段，具有里程碑和划时代的意义，让我们关注其发展态势， 迎接它的到来。
目前，我国电话网的规模和技术层次均有质的变化，已初 步建成了以光缆为主，微波、卫星综合利用，固定电话、移动 通信、多媒体通信多网并存，覆盖全国城乡，通达世界各地， 大容量、 高速度、 安全可靠的电信网。
通常，有线通信亦可进一步再分类，如明线通信、电缆通 信、光缆通信等。无线通信形式较多，常见的有微波通信、 短波通信、 移动通信、 卫星通信、 散射通信等。
第1章 绪 论
2. 按信道中传输的信号分类
凡信号的某一参量(如连续波的振幅、频率、 相位， 脉冲 波的振幅、宽度、位置等)可以取无限多个数值， 且直接与消 息相对应的，称为模拟信号。 模拟信号有时也称连续信号， 这个连续是指信号的某一参量可以连续变化(即可以取无限多个 值)， 而不一定在时间上也连续这里指的某一参量是指我们关 心的并作为研究对象的那一参量，绝不是仅指时间参量。当然， 对于参量连续变化、时间上也连续变化的信号，毫无疑问是模 拟信号，如强弱连续变化的语言信号、亮度连续变化的电视图 像信号等都是模拟信号。
用途
音频、电话、数据终端、长距离导航、 时标
导航、信标、电力线通信
调幅广播、移动陆地通信、业余无线电
移动无线电话、短波广播、定点军用通 信、业余无线电 电视、调频广
播、空中管制、车辆通信、导航、集群 通信、无线寻呼
300MHz~3GHz
100 10cm
特高频
波导
电视、空间遥测、雷达导航、点对点通
UHF 分米波无线电
第1章 绪 论
1.2 通 信 的 概 念
1.2.1 通信的定义
通信工程施工的历史
通信工程施工的历史1.古代通信工程施工在古代，人类使用各种方式进行通信，像是音乐、烟火、旗语等。
而对于通信工程施工，最典型的代表就是古代的长城。
长城作为一项极端复杂的工程，其建设和使用也包含了通信的需求。
长城上设置的烽火台是古代通信工程施工的一个重要组成部分。
烽火台的主要功能是用来传递紧急消息。
当敌军入侵或者有紧急情况发生时，士兵会在烽火台上点燃火把，发送烟雾信号。
这种古代的通信方式虽然简单，但确实发挥了重要的作用。
2.近代通信工程施工随着近代工业化的发展，通信技术逐渐进入了现代化的阶段。
在19世纪末期，电报成为了主要的通信方式。
电报线路的建设成为了当时通信工程施工的主要任务。
一战和二战期间，电话和无线电通信技术也得到了很大的发展。
军方为了战争的需要，大量修建了电话线路和无线电信号塔。
这些工程在经历了激烈的战争考验后，证明了通信工程施工的重要性和必要性。
3.现代通信工程施工随着科技的进步和全球化的发展，现代通信工程施工变得更为复杂和专业化。
光纤通信技术的应用使得通信传输速度得到了大幅提升，而且可以传输更多的信息，满足了人们对高速通信的需求。
在现代通信工程施工中，施工过程更加注重精确和快速。
工程师们使用各种先进的技术和设备，比如激光测距仪、全站仪、地理信息系统等，来确保施工过程的准确性和高效性。
此外，随着5G技术的逐渐普及，通信工程施工也在向更高的水平发展。
5G技术将会带来更快的数据传输速度和更低的传输延迟，为人们的生活和工作带来更多便利。
4.未来通信工程施工未来的通信工程施工将会面临更多的挑战和机遇。
随着物联网、人工智能等新技术的不断发展，通信工程施工将会更加智能化和自动化。
同时，随着人类对于通信的需求不断增加，通信网络也将会不断扩展和升级。
未来的通信工程施工将会更加注重环保和可持续性，致力于打造一个更加智能和高效的通信网络。
综上所述，通信工程施工作为一项重要的基础设施建设工程，在古代就已经有了存在，随着科技的不断发展，通信工程施工也在不断进步和演变。
OTN介绍
OTN系统原理
OTN－光传送网络
– 通过引入电域子层，为客户信号 提供在波长/子波长上进行传送、 复用、交换、监控和保护恢复的 技术
– 特点（节点技术、数字化、交叉）
• 线路上采用WDM技术 • 采用G.709封装和开销管理，提高
管理和互通能力 • 对波长/子波长进行交叉连接提高
组网、保护和调度能力
主光通道
Demux Mux Demux Mux
OTU OTU
OTU
B
L
L
P
L
L
子光 通道
主光通道
Demux Mux Demux Mux
3R
3R
P
B
L
L
B
P
L
L
3R
子光
通道
主光通道
OTU
OTU P B
OTU
3R：电再生器 B：光功率放大器
Mux：波分复用器 Demux：波分解复用器
L：光线路放大器
P：光前置放大器
1
2 ┋
1 2
n
┉
稀疏波分复用（CWDM）：波长间隔大，一般为20nm
随着技术的发展，可以复用的光信号越来越多，出现了密集波分复用技 术
密集波分复用（DWDM）：波长间隔小，小于等于0.8nm
传送网：“传输+交换+联网”的载体
电路层
货物
通道层
集装箱
段层
传
输
汽车
媒
质
物理层
层
公路
WDM举例
一个波长类似一车道，同时引入40车道大大提升传输速 率，并且各个车道互相不影响。
单色性好 发散角小 相干性好 方向性强 汇聚性好 亮度集中
光纤光学第一章
全球海底光缆网络
我国陆地光缆网络
二、光纤到户
1）“最后一公里”成为现代电信网络的瓶颈。 2）光纤到户较比电缆接入具有优势;
光纤到户为无源网络，可靠稳定，维护运营成本低
光接入带宽大、距离长，网络规模大
光纤承载业务种类多（语音、数据、图像、多媒体）
光纤传输支持的协议灵活，数据格式透明
1、了解光纤的发展和新型光纤特性。 2、了解光纤通信技术的发展趋势。
3、了解光纤传感技术的发展趋势。
1、 光纤的发展 多模光纤 单模光纤 保偏光纤 掺杂光纤 塑料光纤 光子晶体光纤
一、聚合物/塑料光纤 POF
塑料光纤与石英光纤：纤芯较粗、柔性好、易安装、 易弯曲、易连接、耦合效率高、价格便宜。 塑料光纤与同缆电缆：抗干扰能力强，无电磁辐射， 保密性好，通信容量大，使用寿命长；
10）1966年，高锟博士（“光纤之父”）发表著名论文
“用于光频率的绝缘纤维表面波导管”。首次明确提出，
通过改进制备工艺，减少原材料杂质，可使石英光纤的
从而使光纤可用于通信之中。 11）1970年，美国的 Coring Glass
损耗大大下降，并有可能拉制出损耗低于20dB/km的光纤，
Corporation 采用化
光纤到户实现方式多样（APON、EPON、GPON）
3）2004年4月，武汉电信与烽火公司开通“光纤到 户·数字家庭”应用试点项目，标志我国FTTH网络建设 的起步。
1.4 光纤与传感技术
传感器技术是一种能按一定规律将各种被检测的物理 量转换为便于处理的量（如电、磁等）的器件。
光纤传感器所具有的独特优势：
1）抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全。 广泛应用石油化工、矿井、等易燃易爆场合。 2）灵敏度高。 广泛应用光纤化学传感器和光纤生物传感器。 3）重量轻、体积小、可绕曲。 应用于航空航天、雷达等狭小空间场合。 4）便于复用、便于成网。 与光纤通信网构成遥测网和光纤传感网络。
光纤通信原理 第一章 题库
第一章光纤通信概述选择题1、第四代光纤系统采用光放大器增加中继距离和采用( C )增加比特率为特征。
A.频分复用B.时分复用C.波分复用D.码分多址2、第一代光纤通信系统在20世纪70年代末投入商业应用，第一代光纤通信系统的光源的波长为( A )A.0.85μmB.1.3μmC.1.55μmD.2μm3、提高光纤通信最大传输量的方法是( B )A.减少传输码速率，提高传输的光波的数量B.提高传输码速率，提高传输的光波的数量C.提高传输码速率，减少传输的光波的数量D.减少传输码速率，减少传输的光波的数量4、所谓全波光纤是设法消除( D )附近的水吸收峰，使光纤的可用频谱大大扩展，用来满足城域网面临复杂多变的业务环境。
A.1550nmB.1565nmC.1365nmD.1385nm5、光纤通信的应用主要体现在( A )①光纤在公用电信网间作为传输线②满足不同网络层面的应用③光纤宽带综合业务数字网及光纤用户线④作为危险环境下的通信线⑤应用于专网A．①②③④⑤B．①②③C．③④⑤D．②③④⑤6、光纤通信指的是( B )A.以电波作为载波，以光纤为传输媒介的通信方式B.以光波作为载波，以光纤为传输媒介的通信方式C.以光波作为载波，以电缆为传输媒介的通信方式D.以激光作为载波，以导线为传输媒介的通信方式7、1966年英籍学者（ A ）在Proc.IE上发表了《用于光频的光纤表明波导》,该文从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。
A.高锟B.贝尔C.伦琴D.赫兹8、光纤通信经历了从小容量到大容量、从短距离到长距离、从旧体制PDH到新体制（ C ）的迅猛发展。
A．SDC B．DSH C．SDH D．FDH9、光纤通信所使用的波段为( A )A.0.8um-2.0um ；B.0.01um-0.39um ；C.0.39um-0.79um ；D.100um-1000um 。
10、下面关于“光纤通信的优势”说法不正确的是（ B ）A.损耗低，传输容量大；B.资源丰富，成本低廉；C.通信质量高；D.抗电磁，抗雷击，抗雨水，保密性好。
光纤线工作原理
光纤线工作原理《光纤线工作原理》1. 引言你有没有想过，为什么我们现在能够享受到如此高速的网络，那超高清的视频、闪电般的文件下载速度是怎么实现的呢？这背后啊，光纤线可是功不可没呢。
今天，咱们就来一起深入了解光纤线工作原理，从它的基础概念，到它是如何运作的，再到它在生活和高级领域中的应用，还有那些常见的误解以及相关的趣味知识，让你全方位地搞懂光纤线。
2. 核心原理2.1基本概念与理论背景光纤线，简单来说，就是一种用于传输光信号的细长线缆。
它的理论基础来源于光学原理。
早在19世纪，科学家们就开始对光的传播特性进行研究。
随着科技的发展，人们发现可以利用光在特定介质中的全反射现象来实现高效的信号传输，这就逐渐发展出了光纤线的概念。
光纤线主要由纤芯、包层和涂覆层组成。
纤芯是最中间的部分，它是光传播的主要通道，其折射率较高；包层围绕在纤芯外面，折射率比纤芯低，这样就能让光在纤芯中发生全反射；涂覆层则是在包层外面，起到保护光纤的作用。
2.2运行机制与过程分析咱们可以把光纤线想象成一条超级光滑的管道。
当光信号从光纤的一端射入纤芯时，由于纤芯和包层的折射率差异，光就像一个调皮的小球在管道里弹来弹去，但始终不会跑到外面去，这就是全反射。
就好比我们在一个四周都是光滑墙壁的圆形场地里扔一个弹性十足的小球，只要力度合适，这个小球就会一直在场地里来回弹跳。
光在纤芯中就这样不断地全反射，沿着光纤线一直传播到另一端。
而且，光纤线可以同时传输多个不同波长的光信号，就像在一条公路上可以同时行驶不同颜色（代表不同波长）的汽车一样。
3. 理论与实际应用3.1日常生活中的实际应用在日常生活中，光纤线无处不在。
最常见的就是家庭宽带网络。
我们使用的光纤宽带，就是通过光纤线把网络信号从运营商的机房传输到我们的家里。
这样我们才能流畅地观看在线视频、进行视频通话、玩网络游戏等。
还有像有线电视信号的传输，也有很多采用光纤线，这样能保证高清电视信号的稳定传输，让我们看到更清晰的画面。
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1 通信用光纤的发展历史自从20世纪70年代光纤衰减降到实用化水平以来，光纤从多模光纤开始，其工作波长随着激光器技术的发展从0.85μm波长发展到衰减更低带宽更宽的1.3μm波长。
这种光纤被当时的CCITT（现（ITU-T）列为G.651光纤。
20世纪80年代初，单模光纤开始实用，且零色散波长设计在1.31μm。
这种光纤被CCITT列为G.652单模光纤（SMF）。
20世纪90年代初，1.55μm的激光器进入商用，这一波长上的光纤衰减最低，而且波长窗口较宽，对波分复用的使用较为有利。
但是，G.652光纤在该波长下约+17ps/（nm·km）的色散，对使用有较大的限制。
采用零色散位于1550nm的色散位移光纤（DSF）是较早的一个解决方法，此种光纤被CCITT列为G.653光纤。
这种光纤主要用于海底光缆系统，它把单一波长传送几千公里。
有些国家也一度广泛地用于陆上干线中。
随着光纤放大器和波分复用技术的迅速发展，人们发现DSF在1550nm附近的零色散会由于光纤的非线性效应而影响信号的传输。
为了克服色散位移光纤的非线性效应，出现了非零色散位移光纤（NZ-DSF）。
这种光纤在1550nm波长上有一定范围的小色散。
色散的下限保证足以抑制四波混频，色散的上限保证允许10Gb/s的单通道能传输250km以上，而无需色散补偿。
这些N Z-DSF于1996年被ITU-T列为G.655光纤。
这些初期的NZ-DSF在不同场合使用后发现，单一规格的NZ-DSF难以满足各种不同的使用场合，于是各个光纤制造厂相继开发了具有不同色散性能的NZ-DSF。
其中色散范围已越出G.655建议书的规定，工作波长也超出了G.655建议书的范围，达到1600nm以上。
为此，ITU-T于2000年4月的1997年～2000年研究期末期会议上把G.655类光纤分为G.655A和G.655B两个子类。
在非色散位移光纤方面的一个进展是对长波长宏弯损耗的改善，使得传输波长可以延伸到L波段。
另外一个重大进展是朗讯公司通过采用新的制棒技术，成功地消除了13 85nm附近的OH-引起的衰减峰，使得1310nm波长窗口（约1280～1325nm）和15 50nm波长窗口（约1530～1565nm）之间的波段都能利用。
为此，ITU-T于2000年4月的1997年～2000年研究期末期会议上把G.652类光纤分为G.652A、G.652B和G.652C三个子类。
表1 ITU-T G.655、G.655A、G.655B光纤光缆的主要技术指标注:1）波长XX为特定值，XX≤25nm。
2）如果对于特定的光缆结构已经知道能支持对光缆PMDQ要求的最大PMD系数，则可以由成缆者来规定可选用的最大PMD系数。
2 NZ-DSF（G.655)G.655A为NZ-DSF的基础了类，它适用于ITU-T G.691规定的带光放大器的单信道SDH（同步数字体系）系统和信道间隔不小于200GHz（1.6nm）的STM-64的I TU-T G.692带光放大器的波分复用传输系统；G.655B主要适用于信道间隔不小于1 00GHz的G.692DWDM(密集波分复用）传输系统。
G.655光纤及其两个子类光纤的主要技术指标如表1所列。
从表1可知，G.655A光纤除有些指标在G.655的基础上略严外，色散和工作波段都和G.655光纤相同，而G.655B光纤则有较大的变化。
采用DWDM技术，光纤Tb传输系统已成为现实。
随着占据1530nm到1610nm 之间C+L波段速度的加快，已经取得了高达3Tb/s的传输能力。
选择最合适的传输光纤来满足DWDM的大容量和升级的要求，是实现这种高速传输的主要问题之一。
在G.655光纤分为G.655A和G.655B之前，许多光纤制造商为了适应各种WDM 系统的需要，相继开发了不同色散、色散斜率和有效面积的NZ-DSF。
大有效面积的NZ-DSF有康宁公司的LEAF（72μm2）、长飞公司的大保实光纤（84μm2）、藤仓公司的EXAF-A（74μm2）等，光纤的大有效面积可减小非线性效应，但是它们的色散斜率较大，都在0.096～0.115ps/（nm2·km）范围内，这会使DWDM系统内各个信道付出不同的衰减代价。
低色散斜率的NZ-DSF有朗讯公司的真波（True-wave）RS光纤（色散斜率≤0.0 5ps/(nm2·km)）和阿尔卡特公司的特锐（TeraLight)光纤（典型色散斜率为0.058ps/(n m2·km)）等。
特锐光纤具有较低的零色散波长，和低的色散斜率相结合，可以把传输波长向下延伸到C波段以下的S波段，向上延伸到L波段。
表2列出其在各个波长下的色散值。
表2 特锐光纤在1440～1600nm波长上的色散值海底光缆用特大有效面积负色散NZ-DSF有真波XL光纤。
真波XL光纤的有效面积达到105μm2。
这种光纤的大有效面积减小了光纤的功率密度，允许把更大的功率注入光纤，加大了海底放大器之间的距离，减少了放大器数目，具有显著的经济效益。
虽然为了防止非线性所产生的FWM（四波混频），在工作波长区内所要求的小色散可以为正也可以为负，但负色散可以防止由光纤的非线性和光纤的色散的长距离上相互作用而产生的调制不稳定性所引起的信号劣化。
在建设海底光缆线路时，要仔细地把三种类型的光纤组合在一起：真波XL光纤、低色散斜率的负色散真波SRS光波和常规单模光纤。
常规单模光纤的正色散是作“补偿”用的，使路由上的平均色散近于零。
城域网用NZ-DSF已由康宁公司和阿尔卡特公司开发出来，其商品名分别为Mert oCor和Tera-Lignt metro。
它们都能使400km以内的城域网中每对光纤传输Tb级的信号。
以上的几类NZ-DSF基本上都能纳入G.655A或G.655B建议书中。
随着更多新开发的光纤及其实际使用，G.655B建议书一定能有进一步的充实和改进。
3 色散补偿光纤和色散斜率补偿光纤色散补偿光纤（DCF）是一种在C波段（第3窗口）具有较大负色散系数的特殊光纤，使用DCF可以在第3窗口补偿常规单模光纤（G.652光纤）在线路上所积累的色散。
这种光纤的芯径可以减小到2μm左右，而光纤的折射率差可以增大至2%～4%。
通过采用特殊的折射率分布，可以使光纤在1550nm波长处具有所需要的负色散系数和负色散斜率。
表3列出了几种DCF的特性。
表3 DCF在1550nm波长上的特性自1994年DCF进入商用以来，开发了许多品种。
它不但可以用来补偿常规单模光纤在第3窗口的色散，而且也可用来补偿各种DSF（零色散或非零色散）在第3窗口中的色散斜率。
能够补偿色散斜率的这种光纤被称为色散斜率补偿光纤（DSCF）。
例如，日本古河电气开发的A型和B型DSCF在工作波段内具有很小的色散和很陡的负色散斜率，A型和零色散波长在1530nm的NZ-DSF（G.655光纤）一起工作，而B 型和零色散波长在1550nm的DSF（G.653光纤）一起工作，前者使1530～1560nm 波长范围内后者使1550～1580nm波长范围内的色散几乎完全平坦。
古河电气还开发了一种新型的色散补偿光缆。
这种光缆使用反色散光纤(RDF)。
R DF不但补偿常规单模光纤在第3窗口中的色散，而且还补偿其色散斜率，并具有小的非线性效应。
使用RDF的系统具有以下的特点：1)不需用DCF或色散补偿组件，DCF有插入损耗高和色散补偿不够完善的缺点。
RDF本身不是一个器件，而是一根传输线。
它的色散特性在数值上和斜率上都具有和常规单模光纤相反的符号。
所以使用RDF的系统可以不用DCF或色散补偿组件而实现低的残余色散。
而且，它的低损耗也改善了系统性能。
2)能够使用大功率的光纤放大器（EDFA），由于RDF和常规单模光纤的有效面积都大于DCF的有效面积，当EDFA的输出被注入系统时，脉冲的畸变要比DCF系统的小。
所以，在RDF系统中能够用较大的EDFA功率。
3)能够进行宽带传输，RDF的色散斜率是负的，和常规单模光纤的相反。
所以，把RDF的长度和常规单模光纤的长度进行恰当的配合，就能够在1530～1570nm之间得到平坦的色散斜率。
以上各种色散补偿和色散斜率补偿光纤尚未由ITU-T纳入G系列建议书。
4 非色散位移光纤（G.652)G.652A为单模光纤的基础子类，它适用于ITU-T G.957和ITU-T G.691中的传输系统，直到STM-16。
G.652B适用于ITU-T G.957、ITU-T G.691和ITU-T G.692中的传输系统，直到STM-64。
G.652C适用于ITU-T G.957、ITU-T G.691和ITU-TG.692中的传输系统，直到STM-64。
对于在1550nm波长区域的高比特率传输，一般将需要调节色度色散。
这个子类也允许在1360nm以上和1530nm以下的部分波段内进行ITU-T G.957的传输。
G.652光纤和光缆及其两个子类的主要技术指标如表4所列。
表4 ITU-T G.652、G.652A、G.652B和G.652C光纤光缆的主要技术指标注：1）波长XX为特定值，XX≤25nm。
2）如果对于特定的光缆结构已经知道能支持对光缆PMDQ要求的最大PMD系数，则可以由成缆者来规定可选用的最大PMD系数。
3）波长yyyy被推荐为1383nm≤yyyy≤1480nm，由买卖双方协商同意。
如果规定的是水峰处（1383nm），则更长或更短的波长都可以在延伸波段内使用。
如果规定的数值大于水峰处，那么在延伸波段中只可以使用大于yyyy的波长。
4）在按照IEC60793-2中关于B1.3类光纤的氢老化之后，在yyyy nm抽测到的平均衰减应当小于或等于在1310nm所规定之值。
从表4可知，G.652A除有些指标加严并明确了对PMD不作规定以外，其他各项参数基本上都和的规定延伸到L波段（第4窗口）并对PMD作了规定。
G.652C在G. 652B的基础上增加了在水峰附近的一个波长上的衰减规定，以保证在S波段（第5窗口）的传输。
图1示出了G.652A光纤的典型衰减光谱特性。
我们能够注意到曲线上的三个特点：波长λ/μm图1 G.652A光纤的典型衰减光谱特性。
图中○内的数字代表波长窗口号1)在短波长区内的衰减随波长的增加而减小，这是因为在这个区域内，和波长的4次方成反比的瑞利散射所引起衰减是主要的；2)在1.6μm以上的波长上由于宏弯损耗和二氧化硅吸收而使衰减有上升的趋势；3)曲线上有OH-引起的几个吸收峰（亦称水峰），特别是1.385μm波长上的峰。
改善宏弯损耗和二氧化硅吸收就能得到G.652B光纤。
在此基础上再消灭水峰就能得到G.652C光纤。