数字光纤通信系统及其设计
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系统的设计首先涉及到光纤的选择。
光纤通信系统通常使用单模光纤或多模光纤。
单模光纤适用于长距离传输，具有较低的传输损耗和较高的带宽。
多模光纤适用于短距离传输，可以传输多个光信号，但带宽较窄。
根据实际需求，选择适当的光纤类型。
光纤通信系统的设计还包括网络拓扑的确定。
常见的网络拓扑结构有星型、环形、网状等。
星型拓扑结构是将所有光缆连接到一个中心节点，适用于小规模网络。
环形拓扑结构是将所有光缆连接成一个环状，适用于较大规模的网络。
网状拓扑结构是将多个中心节点相互连接，适用于大规模网络。
根据需要选择适当的网络拓扑结构。
光纤通信系统的实现需要光纤传输设备和光纤调制解调器。
光纤传输设备包括光纤收发器和光纤交换机。
光纤收发器用于将电信号转换为光信号，并通过光纤传输。
光纤交换机用于将光信号从一个光纤传输到另一个光纤。
光纤调制解调器用于调制和解调光信号，实现光纤通信的编码和解码。
光纤通信系统的实现还需要光纤的安装和连接。
安装光纤时需要避免光纤的弯曲和拉伸，以免影响光信号的传输质量。
光纤的连接可以使用光纤连接器和光纤配线架。
光纤连接器用于将光纤连接到光纤设备，光纤配线架用于将多个光纤连接在一起，并提供光纤的整理和管理。
光纤通信系统的实现也需要光纤的保护和维护。
光纤通信系统可能会受到突发事件的影响，如地震、火灾等。
因此，需要在系统设计中考虑到光纤的冗余和备份，以及与其他系统的互联互通。
此外，光纤通信系统需要定期检测和维护，保持光信号的传输质量和系统的稳定性。
总之，光纤通信系统的设计及实现需要考虑多个因素，包括光纤的选择、网络拓扑结构、光纤传输设备和光纤调制解调器的选择，光纤的安装和连接，以及光纤的保护和维护。
通过合理的设计和实施，光纤通信系统可以提供高速、低损耗和大带宽的通信服务。
数字光纤通信系统及其设计教学文案
数字光纤通信系统及其设计数字光纤通信系统及其设计摘要当今世界，计算机与通信技术高度结合，光纤通信有了长足发展。
纵观当今电信的主要技术，光纤和光波的变革极大的提高着信息的传输容量。
进入1993年以后，我国光纤通信已处于持续大发展时期。
其特征是大量新技术，特别是网络技术、高速介质接入网(HMAV)、光时分复用接入(OTMMA)和波分复用接入(WDMA)、光孤子(soliton)、掺铒光纤放大器(EDFA)、SDH产品等开始实用化并开展大量、深入的研究工作。
面对光纤通信技术的普遍应用，了解光纤通信系统组成及其系统参数的测量技术现状，无论是对光纤通信的业主、经销商，还是对光纤通信的广大用户都是重要的。
本论文主要介绍数字光纤通信系统基本组成，含义及其特点，阐述数字光信通信系统的设计方法。
针对WDM+EPFA数字光纤链路系统进行具体设计。
关键字;数字光纤通信系统掺铒光纤放大器(EDFA) 波分复用（WDM）Digital optical communications system and its design AbstracIn today's world, the combination of computer and communication technology, the height of optical fiber communication with rapid development. In today's main technology of telecommunications, optical fiber and light changes greatly improves the information transmission capacity. Since 1993, China into a continuous fiber communication has great development period. Its characteristic is a new technology, in particular network technology, high-speed medium access (HMAV), light time multiplex access (OTMMA) and WDM access (WDMA), optical solitons (soliton), erbium doped fiber amplifier (EDFA), SDH products began to practical and large,deep research work. At the same time, various special optical system into the field of national economy, contributed to our optical fiber communication technology of vigorous development. Facing the optical fiber communication technology, understand the general application of optical communication system and the system parameters measurement technology situation of optical fiber communication, whether the owner, dealers, or for optical fiber communication customers are important.This paper mainly introduces the basic components and fiber optic communications system, expounds the meaning and characteristics of digital communication system design of light letters. In WDM optical fiber links EPFA + digital system design. Key words,Digital optical communication system erbium doped fiber amplifier (EDFA) WDM目录1数字光纤通信系统 (4)1.1数字光纤通信系统概论 (4)1.1.1数字光纤通信系统的组成 (4)1.1.2数字光纤通信系统的含义 (5)1.1.3 数字光纤通信系统的特点 (5)1.2数字光纤通信系统的设计方法 (5)1.2.1数字光纤通信系统的构成 (5)1.2.2数字光纤通信系统的设计方案 (6)2波分复用（WDM） (6)2.1光波分复用（WDM）技术概述 (7)2.2WDM系统的基本构成 (7)2.3WDM技术的主要特点 (7)3掺铒光纤放大器(EDFA) (8)3.1掺铒光纤放大器概述 (8)3.2掺铒光纤放大器原理 (8)4基于WDM+EPFA数字光纤链路系统的设计 (9)注释和参考文献 (11)谢词 (12)附录 (13)1数字光纤通信系统1.1数字光纤通信系统的概论1.1.1数字光纤通信系统的组成（1）光发信机光发信机是实现电/光转换的光端机。
光纤通信系统设计与优化
光纤通信系统设计与优化随着科技的发展和社会的进步，人们对通信的需求也越来越高，而光纤通信作为目前最快、最稳定、最安全的信息传输方式，被广泛应用于各种领域。
光纤通信系统的设计和优化是提高网络性能和质量的关键步骤，本文将对此进行探讨。
一、光纤通信系统的架构光纤通信系统由三个主要部分组成：光源、传输线路和检测器。
光源是将电信号转换为光信号，并将其发送到传输线路的设备；传输线路由光纤和连接器组成，负责将光信号从一个地方传送到另一个地方；检测器是将光信号转换为电信号的设备，将其从传输线路转换为接收器和处理器可以使用的信号。
二、光纤通信系统的设计在设计光纤通信系统时，需要考虑以下几个方面：1.光源的选择光源可以是LED或激光二极管，激光二极管的发射光束更为集中，传输距离更远，但价格更高。
在选择光源时，需要考虑传输距离、速度、可靠性和成本等因素。
2.传输线路的选择传输线路有单模光纤和多模光纤之分，单模光纤的传输距离更远，速度更快，但价格更高。
在选择传输线路时，需要考虑传输距离、速度、带宽、兼容性和成本等因素。
3.检测器的选择检测器可以是光电二极管或光电倍增管，光电倍增管的灵敏度更高，但价格更高。
在选择检测器时，需要考虑检测灵敏度、响应时间、区分度和成本等因素。
4.系统的稳定性在设计光纤通信系统时，需要保证系统的稳定性，避免信号受到外界的影响而发生失真或干扰。
因此，需要选择高品质的组件，并且在安装过程中保持环境的恒温和恒湿。
三、光纤通信系统的优化在设计之后，需要对光纤通信系统进行优化，以提高系统性能和质量。
主要有以下几种方法：1.延长传输距离传输距离是光纤通信系统性能的重要指标之一，可以通过增大光源功率、缩小发光角度、减小传输线路损耗和增强检测器灵敏度等方法来延长传输距离。
2.提高传输速度传输速度是另一个重要指标，可以通过提高光源的开关速度、采用高速调制器和增强检测器的响应速度等方法来提高传输速度。
3.提高信号质量为了保证信号的质量，可以通过调整波长、传输速度和检测器灵敏度等方法来提高信号质量。
数字光纤通信系统课程设计报告书
~~~~~~学院课程设计报告课程名称：通信系统课程设计院部：电气与信息工程学院专业班级：学生：指导教师：完成时间： 2010 年 12 月 31日报告成绩：高速数字光纤通信系统的设计目录 (3)摘要 (3)关键词 (4)Abstract (5)第一章数字光纤通信系统的整体设计 (6)1.1数字光纤通信系统的简介 (6)1.2 数字光纤通信系统的基本设计思想 (7)1.3 数字光纤通信系统设计的方案分析 (7)第二章数字光纤通信系统的具体设计 (8)2.1 A—E的工程分站设计 (8)2.2 系统部件的选择 (8)2.2.1光源的选择 (8)2.2.2光纤的选择 (8)2.2.3光电检测器的选择 (9)2.2.4光接口规的选择 (9)2.3 应用代码的选择 (9)2.4 衰耗预算 (10)2.4.1无光放大器系统的衰耗预算 (10)2.4.2带光放大器系统的衰耗预算 (10)2.5色散预算 (11)2.5.1码间干扰与频率啁啾的功率代价 (11)2.5.2色散相关参数的确定 (12)2.5.3色散的具体计算 (12)第三章数字光纤通信系统设计结果 (14)总结 (16)参考文献 (17)当今世界，计算机与通信技术高度结合，光纤通信有了长足发展。
纵观当今电信的主要技术，光纤和广波的变革极大的提高着信息的传输。
进入1993年以后，我国光纤通信已处于持续大反战时期。
其特征是大量新技术，特别是网络技术、高速介质接入网（HMAV）光时分复用接入（OTMMA）和波分复用接入（WDMA）、光孤子（solition）、掺铒光纤放大器（EDFA）、SDH产品等开发实用实用化开展大量、深入研究工作。
同时，各种专用光纤系统组成及其系统参数测量技术现状，无论是对光纤通信的业主、经销商，还是对光纤通信的广大用户都是重要的。
20世纪70年代末，光纤通信开始进入实用化阶段，各种各样的光纤通信系统如雨后春笋在世界各地建立起来，逐渐成为电信传送网的主要传送手段。
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.1 复用原理介绍
•2、复用示意图
Multiplexor (MUX) Demultiplexor (DEMUX，or DMX)
Sometimes just called a MUX
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.1 复用原理介绍
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.2 准同步数字系列PDH
•4、PDH体制电接口和光接口的主要参
数 •对基群2.048Mb/s
•编码传号反转码
•Coded Mark Inversion
•E1
•E2
•E3
•E4
•CMI编码
•输入码字 编码结果
•0
01
•1
00/11交替
第6章数字光纤通信系统
•发送顺序
•采用指针技术是SDH的创新，结合虚容器(VC:Virtual Container)的概念， 解决了低速信号复接成高速信号时，由 于小的频率误差所造成的载荷相对位置漂移的问题。
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.3 同步数字系列SDH
•3、SDH复用结构
•SDH高速率等级有： • STM-4， STM-16， STM-64， STM-256 •相应速率为STM-1的4，16，64，256倍。
•时隙=8bit=前7bit(信息)+末位1bit(信令)
•一次群(基群)速率T1=193bit/125 µs=1.544Mb/s 第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.2 准同步数字系列PDH
•PDH-E基群帧结构
光纤通信系统的设计与实现
光纤通信系统的设计与实现第一章介绍随着科技的不断进步，网络技术也在不断地发展壮大。
而在这个网络技术的背后，一个名为光纤通信系统的技术已然成为了网络通信系统中的重要部分。
光纤通信系统的出现不仅可以大大提高网络速度，同时也可以增加网络传输的稳定性和安全性。
本文将会详细介绍光纤通信系统的设计与实现过程。
第二章光纤通信系统的概述光纤通信是通过光纤将信号传输到目的地，利用光的无线电波特性传递信号的一种通信方式。
其基本原理是通过将数字信号或模拟信号转化成光信号，利用光信号在所传输的光纤中进行传输，通过接收端将光信号重新转化为数字信号或模拟信号。
光纤通信技术具有以下优点：1. 带宽大，信息传输速度快。
2. 信号传输距离远，可达数十到数百公里，而且不会线路接口等原因导致信号失真。
3. 具有一定的安全性。
4. 可以适用于各种环境要求，包括高温、高湿、高压等。
5. 具有较高的可靠性，信号的传输不易受到自然干扰的影响。
6. 光纤通信技术的使用成本较低。
第三章光纤通信系统的设计光纤通信系统的设计包括以下几个方面：1. 光纤通信系统的结构设计光纤通信系统主要包括传输系统、传输媒介、光源、检测器和处理单元等构成。
2. 光纤通信系统的光源设计光纤通信系统中光源的设计是至关重要的，其作用是将电信号转化为光信号并进行传输。
常用的光源有半导体激光器、LED发光二极管等。
3. 光纤通信系统的光纤设计光纤通信系统中光纤的设计也是至关重要的，光纤的设计不仅需考虑光的传输特性，还需考虑光纤的损耗、带宽等因素。
常用的光纤有单模光纤和多模光纤。
4. 光纤通信系统的检测器设计光纤通信系统中检测器的设计主要是将光信号转化为电信号，以便于进行数字或模拟信号的处理和传输。
常用的光检测器有PIN光检测器和光电二极管。
第四章光纤通信系统的实现光纤通信系统的实现主要包含以下步骤：1. 光信号的发射和接收：通过光源将电信号转化为光信号，通过光纤传输到接收端后，再通过检测器将光信号转化为电信号。
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》课件第7章 光纤通信系统及设计
图7.7 AM和FM系统中， 功率预算和谱呈抛物线形状， 即随着基带频率的增高， 解调噪声也越来越大。 为了 均衡整个信号带宽内的解调噪声，提高传输质量，需 要在调制器之前对视频信号加入预加重处理， 当然在 接收端解调之后要进行去加重处理。另外，用户接收 FM信号时，需要附加FM-AM转换器， 以便与用户接 口设备兼容。
7.1.2 模拟调制技术 对光纤通信系统来说，数字通信系统所采用的数
字调制方式具有较强的数字处理能力、抗干扰能力， 无噪声积累且适宜于长距离干线传输。但这种方式设 备复杂，价格昂贵。而模拟设备比较简单便宜， 调制 方式多样，使用灵活，因此在图像和数据信号的传输 中获得了较多的应用。
对于图像信号的传输， 一般采用基带电视信号直 接调制光脉冲强度， 称为基带直接强度调制； 另一种 调制方式是先用脉冲幅度调制（PAM）、脉冲频率调 制（PFM）、脉冲宽度调制（PWM）、脉冲间隔（位 置）调制（PPM）的方式把基带信号调制到一个电的 副载波上，再用这个副载波去强度调制（IM）光脉冲。 几种不同的脉冲调制波形见图7.2。
/ Req
（7.9）
7.2.2 多信道传输
前面所述的基带直接强度调制仅是单信道传输的 情况， 对于光纤巨大的带宽资源， 可以使用多路信号 的复用技术。 首先可以把基带信号用AM、 FM、 PM 等调制方式调制到频率为f1、f2、…、fN的N个载波（称 为副载波）上，然后再把这N个信号频分复用 （FDM），调制一个光源，如图7.4所示。
发送机、 光纤传输信道和光接收机。
图7.1 模拟链路的基本单元
光发送机可以是LED或LD。采用LED设备简单， 价格便宜。而用LD作光源，比用LED有较大的入纤功 率，可以延长传输距离，但引起系统非线性失真的因 素较多。
光纤通信系统的设计与实现
光纤通信系统的设计与实现光纤通信系统是现代通信领域中广泛应用的一种通信技术，它利用光信号在光纤中传输信息。
本文将从光纤通信系统的设计和实现角度来探讨该技术的相关内容。
一、光纤通信系统的基本原理光纤通信系统的基本原理是将光信号转换为电信号，然后通过光纤进行传输，并再次将电信号转换为光信号进行接收。
整个系统由三个主要部分组成：光源、传输介质（光纤）和光探测器。
光源产生光信号，经过光纤传输后，光探测器将光信号转换为电信号。
二、光纤通信系统的设计要素1. 光纤选择：在设计光纤通信系统时，需要选择适合的光纤类型，包括单模光纤和多模光纤。
单模光纤适用于较长距离的传输，而多模光纤适用于短距离传输。
2. 接口设计：光纤通信系统的接口设计包括光纤与光纤之间的连接方式，以及光纤与设备之间的连接方式。
常用的光纤连接器有FC、SC、LC等。
3. 传输功率控制：在光纤通信系统的设计中，需要对光源的输出功率进行控制，以确保信号传输的稳定性和可靠性。
三、光纤通信系统的实现步骤1. 系统设计：在光纤通信系统的实现过程中，首先需要进行系统的整体设计，包括确定传输距离、数据传输速率、系统容量等参数。
2. 光源选择与配置：根据系统设计的需求，选择适当的光源，例如激光器或发光二极管，并进行相应的配置。
3. 光纤选择与连接：选择适合的光纤类型，并进行光纤之间的连接。
连接时需要注意选择合适的光纤连接器，并保证连接的牢固性和稳定性。
4. 光信号调制与解调：根据传输的数据类型和速率，对光信号进行调制和解调处理。
常见的调制方式有振幅调制、频率调制和相位调制等。
5. 光信号传输：通过光纤进行光信号的传输。
在传输过程中，需要注意光纤的损耗和干扰等问题，确保信号能够稳定地传输到接收端。
6. 光信号接收与解码：接收端对传输过来的光信号进行接收和解码处理，将光信号转换为可读取的电信号。
四、光纤通信系统的应用领域光纤通信系统广泛应用于各个领域，包括互联网、通信网络、广播电视、医疗设备等。
单通道数字光纤通信系统结构与设计
G.652光纤、G.653光纤、G.654光纤
光源的选择
主要考虑信号的色散、码速、传输距离和成本等参数 LD、LED
光检测器的选择
根据系统的码速及传输距离 PIN、APD
工作波长的选择
根据通信距离和容量 850nm、1300nm、1550nm
中继段距离确定
损耗受限；色散受限
模拟信号
6
抽样 4
2 0
量化
T 7
6 5
3
1
2
编码
011 110 111 101 001 010 （3） （6） （7） （5） （1） （2）
例如，电话、语音信号的最高 速率为4 kHz，取抽样频率为 f=8 kHz，抽样周期T=125μs
每个量化信号用8个比特二进 制代码替代。(一个PCM语音信 号的速率为8×8=64kbit/s)
线路确定后就要通过编译码电路来加以实现，即在发送端要把机器内 部码型变换为光纤线路码型，此过程由光端机中的输入接口电路完成， 接收端把收到的光纤线路码型反变换为机器内部码型，此过程由光端机 中的输出接口电路来完成。
线路码型
在PDH通信时代，线路码型可以说是种类繁多、 五花八门，但归根结底可以分为三大类，当然每一类 码型中又可分为许多种。这三大类就是：扰码二进制、 分组码和插入毕特码。 在SDH通信中，由于具有丰富的开销字节使一些 实用化问题得到解决，一般都采用扰码二进制来作为 光线路码，例如STM-4和STM-16 中，都采用七级 扰码将输入的二进制NRZ码进行扰码后作为光线路 码输出。
线路码型
SDH(STM-4)光同步传输设备技术指标
1、STM-4光接口 •比特率 622.080Mbit/s •码型 NRZ(+扰码) •工作波长 1310nm/1550nm 2、STM-1光接口 •比特率 155.520Mbit/s •码型 NRZ(+扰码) •工作波长 1310nm/1550nm
数字光纤通信系统的设计
第五章数字光纤通信系统的设计
（2学时）
一、教学目的及要求：
使学生了解整个数字光纤通信系统在整体进行设计时应考虑的因素和设计时使用的主要方法。
二、教学重点及难点：
本章重点：掌握损耗限制系统和色散限制系统中再生中继距离的设计方法。
本章难点：中继距离与系统传输速率的关系。
三、教学手段：
板书与多媒体课件演示相结合
四、教学方法：
课堂讲解、提问
五、作业：
课外作业：
5-1 5-2 5-5
六、参考资料：
《光纤通信》刘增基第五章。
《光纤通信》杨祥林第八章
七、教学内容与教学设计：
5. 2 中继距离受色散(带宽)的限制
如果系统的传输速率较高，光纤线路色散较大，中继距离主要受色散(带宽)的限制。
为使光接收机灵敏度不受损伤，保证系统正常工作，必须对光纤
在这个基础上，根据原CCITT建议，对于实际的单模光纤通信系统，受色散限制的中继距离
八、课后小结：
教学实践发现，学生对课堂上演示的具体例子很感兴趣，参与意愿、投入程度明显较高。
作为导论课，应避免流于泛泛的理论陈述和空洞的说教，而应该用具体的例子来激发学生学习的兴趣，引导他们进行自行探究。
光纤通信课程设计报告--数字光纤传输系统
目录THE DIGITAL OPTICAL FIBER TRANSMISSION SYSTEM -------------------------------------- 3 1. 引言---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 31.1 设计背景--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 31.2 光纤通信技术 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 1.2.1 光纤通信概念 --------------------------------------------------------------------------------------------- 3 1.2.2 光纤通信发展 --------------------------------------------------------------------------------------------- 41.3 数字光纤传输的优点----------------------------------------------------------------------------------------- 51.4 光纤通信技术的发展前景 ---------------------------------------------------------------------------------- 62.数字光纤传输系统设计 ----------------------------------------------------------------------------------- 72.1数字光纤传输的两种体制 ----------------------------------------------------------------------------------- 7 2.1.1准同步数字系列PDH ------------------------------------------------------------------------------------ 7 2.1.2准同步数字系列SDH ------------------------------------------------------------------------------------ 82.2 整体设计--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 92.3 光发射机------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10 2.3.1 光源 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 2.3.2 调制电路和控制电路 --------------------------------------------------------------------------------- 11 2.3.3 线路编码电路 ------------------------------------------------------------------------------------------- 11 2.4 光接收机------------------------------------------------------------------------------------------------------- 12 2.4.1 光检测器-------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 2.4.2 放大器----------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 2.4.3 均衡和再生 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 133.数字光纤传输系统分析 --------------------------------------------------------------------------------- 133.1性能指标-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 133.2系统设计分析 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 3.2.1中继距离受损耗的限制 ------------------------------------------------------------------------------- 15 3.2.2中继距离受色散(带宽)的限制----------------------------------------------------------------------- 15 4．总结------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15摘要：随着数字技术和光纤通信技术各自的进步，以及社会对于光纤集成网络以实现资源共享的要求日益增长，数据与光纤通信技术也已紧密地结合起来，成为了社会的强大物质技术基础。
数字光纤通信系统设计与组成解析
数字光纤通信系统设计与组成数字光纤通信系统设计与组成光纤通信的发展正进入一个历史性的时期，这一时期的主要技术特征是高速化、联网化、长波长化和集成化.从网络运用上看，则正从长途网、中继网和馈线网向分配网推进。
截至1992年底，全世界敷设的陆地光缆系统总长度已经超过4240万光纤公里，由于用户网市场的开发，在未来几年将会形成一个新的光通信发展高潮.1966年，美籍华人高锟(C．K．论文网/。
1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗为20 dB／km的光纤，光纤通信时代由此开始。
光纤通信是以很高频率(1014 Hz数量级)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信。
由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，备受业内人士青睐，发展非常迅速。
光纤通信系统的传输容量从1980年～2000年增加了近一万倍，传输速度在过去的10年中大约提高了100倍.1.2 光纤通信发展的现状为了适应网络发展和传输流量提高的需求，传输系统供应商都在技术开发上不懈努力。
富士通公司在150 km、1310nm 零色散光纤上进行了55x20Gbit/s传输的研究，实现了1.1Tbit/s的传输。
NEC公司进行了132x20Gbit/s、120 km传输的研究，实现了2.64Tbit/s的传输。
NTT公司实现了3Tbit/s的传输。
目前，以日本为代表的发达国家。
在光纤传输方面实现了10.96Tbit/s(274x40Gbit/s)的实验系统，对超长距离的传输已达到4000 km无电中继的技术水平。
在光网络方面，光网技术合作计划(ONTC)、多波长光网络(MONET)、泛欧光子传送重迭网(PHOTON)、泛欧光网络(OPEN)、光通信网管理(MOON)、光城域通信网(MTON)、波长捷变光传送和接入网(WOTAN)等一系列研究项目的相继启动、实施与完成，为下一代宽带信息网络，尤其为承载未来IP业务的下一代光通信网络奠定了良好的基础。
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。
数字光纤通信系统及其设计
将原始码流每m比特分成一组，在分组码的第m+1位上 插入一位C码，使C码为分组码中某一位的补码。
M比特 C
M比特 C
M比特 C
最长的连”0”或连”1”数目为：
B m a x (2 m j) 1 1 j m
m=j时，相同码数目最少，即C码取分组码最末一位的补码时，可 使相同码数目最少。
2021/3/8 15
（1）扰码二进制
采用带有反馈线的m级移位寄存器产生最长序列 （M序列）
序列周期：2m-1
c0
c1 c2 c3 ...
cr
特征多项式f(x):
an-1 an-2 an-3 ... an-r
输出
f( x )1a 1 xa 2 x 2
产生m
M ( x ) f1 ( x )1b 1 xb 2 x 2
应为：
m1
2 1/ 2
As AN
频带为Δf的模拟信号进行PCM编码，需要的最小比特
速率：
B 2 f l o g 2 1 ( A s / A N ) 2 1 / 22 f l o g 2 ( A s / A N )
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2、光发射端机 电发射端机→输入端口→光发射机 输入端口：电、光端机间信号幅度、阻抗匹配，码
型变换
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线路编码
线路编码的作用 将传送码流转换成便于在光纤中传输、接收及监测的线
路码型。 ❖ 尽量减少连“ 0”和连“ 1”数目，便于定时提取； ❖ 尽量减小码流中的低频分量与直流基线的随机起伏； ❖ 便于进行不中断业务的运行误码检测； ❖ 便于实现辅助信号的通信。
2021/3/8 5
原始码流m个比特一组→ n个比特的码组；（n>m）
数字光纤通信系统和设计
数字光纤通信系统和设计
表5.1 世界各国商用光纤通信制式
国家或地区
中国 西欧
基群 二次群 三次群 四次群
五次群
六次群
/（Mb•S- /（Mb•S-1）/（Mb•S-1）/（Mb•S-1） /（Mb•S- /（Mb•S-1）
TM
STM- n
STM- n
STM- N
STM- NSTM- Nຫໍສະໝຸດ 低速 信号低速 信号
… …
TM
ADM
DXC
ADM
TM
STM- n
STM- N
STM- N
STM- n
低速 信号
(n<N)
图 5.1数字S光D纤H通传信输系统网和的设典计 型拓扑结构
SDH终端的主要功能是： 复接/分接和提供业务适配
• SDH终端的复接/分接功能主要由TM设备完成。
…
E STM-N
1
MUX
E
1
同步复接
E STM-N
1
DMX
E
1
同步分接
…
图5.2 SDH传输网络单元 (a) 终端复用器TM；
数字光纤通信系统和设计
电信管理网
数字光纤通信系统和设计
➢ ADM是一种特殊的复用器 ➢ 它利用分接功能将输入信号所承载的信息分成两部分： ➢ 一部分直接转发 ➢ 一部分卸下给本地用户然后信息又通过复接功能将转 ➢ 发部分和本地上送的部分合成输出
➢ 每个通道(Path)由一个或多个复接段\复用段(Line)构
4 2 . 4 Gb / s 32256 ch
数字光纤通信系统的系统设计
摘要：数字光纤通信是现代新兴的通信系统传输技术,相比于模拟光纤通信具有很多优势。
数字通信有很多的优点，灵敏度高、传输质量好。
因此，大容量长距离的光纤通信系统大多采用数字传输方式。
本文就数字光纤通信系统的组成及设计进行了介绍,并对数字光纤通信的特点及参数进行了优劣分析。
数字光纤通信系统的系统设计1.总体考虑a.传输距离b.传输带宽或码速c.系统保真性d.可靠性与经济性2.系统部件的选择（1）光检测器的选择 a.长距离，大容量的系统采用APD、PIN-FET 或APD-FETb.中距离，中小容量的系统采用PIN或PIN-FETc.大多数综合首选PIN或PIN-FET（2）光源的选择LD：输出功率高，谱线窄，与光纤耦合效率高LED:寿命长，价格低，灵敏性低，稳定并且调制简单3.功率预算和色散预算a.最大中继器距离的影响因素(1)发送耦合入光纤的平均功率P T (dBm)越大，传输距离越远。
(2)灵敏度P rec =(dBm)越小。
传输距离越长。
(3)色散大，则波形失真严重。
b.损耗限制系统的功率预算损耗限制系统的功率预算可表示为：P T P rec=ƏT +M ƏT:总损耗M：系统富余度又ƏT=rƏc +(ƏS +ƏF)L ƏS:光纤固定熔接头平均损耗ƏF:光纤每千米损耗Əc:光纤连接器损耗∴P T– P rec =nƏc +(ƏS +ƏF)L+M n:光纤活动连接器个数∴L= 错误！未找到引用源。
而M=Me+Mc Me:设备富余度Mc：光缆富余度∴L= 错误！未找到引用源。
C.色散限制系统上升时间的预算t T 、t F、t R分别为发送机、中继段光纤、光接收机引起的10%---90%的上升时间数字光纤通信系统的组成（1）光发信机光发信机是实现电/光转换的光端机。
它由光源、驱动器和调制器组成。
其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。
数字光纤通信系统及其设计
数字光纤通信系统及其设计摘要当今世界，计算机与通信技术高度结合，光纤通信有了长足发展。
纵观当今电信的主要技术，光纤和光波的变革极大的提高着信息的传输容量。
进入1993年以后，我国光纤通信已处于持续大发展时期。
其特征是大量新技术，特别是网络技术、高速介质接入网(HMA V)、光时分复用接入(OTMMA)和波分复用接入(WDMA)、光孤子(soliton)、掺铒光纤放大器(EDFA)、SDH产品等开始实用化并开展大量、深入的研究工作。
面对光纤通信技术的普遍应用，了解光纤通信系统组成及其系统参数的测量技术现状，无论是对光纤通信的业主、经销商，还是对光纤通信的广大用户都是重要的。
本论文主要介绍数字光纤通信系统基本组成，含义及其特点，阐述数字光信通信系统的设计方法。
针对WDM+EPFA数字光纤链路系统进行具体设计。
关键字;数字光纤通信系统掺铒光纤放大器(EDFA) 波分复用（WDM）Digital optical communications system and its design AbstracIn today's world, the combination of computer and communication technology, the height of optical fiber communication with rapid development. In today's main technology of telecommunications, optical fiber and light changes greatly improves the information transmission capacity. Since 1993, China into a continuous fiber communication has great development period. Its characteristic is a new technology, in particular network technology, high-speed medium access (HMA V), light time multiplex access (OTMMA) and WDM access (WDMA), optical solitons (soliton), erbium doped fiber amplifier (EDFA), SDH products began to practical and large, deep research work. At the same time, various special optical system into the field of national economy, contributed to our optical fiber communication technology of vigorous development. Facing the optical fiber communication technology,understand the general application of optical communication system and the system parameters measurement technology situation of optical fiber communication, whether the owner, dealers, or for optical fiber communication customers are important.This paper mainly introduces the basic components and fiber optic communications system, expounds the meaning and characteristics of digital communication system design of light letters. In WDM optical fiber links EPFA + digital system design.Key words,Digital optical communication system erbium doped fiber amplifier (EDFA) WDM目录1数字光纤通信系统 (4)1.1数字光纤通信系统概论 (4)1.1.1数字光纤通信系统的组成 (4)1.1.2数字光纤通信系统的含义 (5)1.1.3 数字光纤通信系统的特点 (5)1.2数字光纤通信系统的设计方法 (5)1.2.1数字光纤通信系统的构成 (5)1.2.2数字光纤通信系统的设计方案 (6)2波分复用（WDM） (6)2.1光波分复用（WDM）技术概述 (7)2.2WDM系统的基本构成 (7)2.3WDM技术的主要特点 (7)3掺铒光纤放大器(EDFA) (8)3.1掺铒光纤放大器概述 (8)3.2掺铒光纤放大器原理 (8)4基于WDM+EPFA数字光纤链路系统的设计 (9)注释和参考文献 (11)谢词 (12)附录 (13)1数字光纤通信系统1.1数字光纤通信系统的概论1.1.1数字光纤通信系统的组成（1）光发信机光发信机是实现电/光转换的光端机。
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`数字光纤通信系统及其设计摘要当今世界，计算机与通信技术高度结合，光纤通信有了长足发展。
纵观当今电信的主要技术，光纤和光波的变革极大的提高着信息的传输容量。
进入1993年以后，我国光纤通信已处于持续大发展时期。
其特征是大量新技术，特别是网络技术、高速介质接入网(HMAV)、光时分复用接入(OTMMA)和波分复用接入(WDMA)、光孤子(soliton)、掺铒光纤放大器(EDFA)、 SDH产品等开始实用化并开展大量、深入的研究工作。
面对光纤通信技术的普遍应用，了解光纤通信系统组成及其系统参数的测量技术现状，无论是对光纤通信的业主、经销商，还是对光纤通信的广大用户都是重要的。
本论文主要介绍数字光纤通信系统基本组成，含义及其特点，阐述数字光信通信系统的设计方法。
针对WDM+EPFA数字光纤链路系统进行具体设计。
关键字;数字光纤通信系统掺铒光纤放大器(EDFA) 波分复用（WDM）Digital optical communications system and its design ]AbstracIn today's world, the combination of computer and communication technology, the height of optical fiber communication with rapid development. In today's main technology of telecommunications, optical fiber and light changes greatly improves the information transmission capacity. Since 1993, China into a continuous fiber communication has great development period. Its characteristic is a new technology, in particular network technology, high-speed medium access (HMAV), light time multiplex access (OTMMA) and WDM access (WDMA), optical solitons (soliton), erbium doped fiber amplifier (EDFA), SDH products began topractical and large, deep research work. At the same time, various special optical system into the field of national economy, contributed to our optical fiber communication technology of vigorous development. Facing the optical fiber communication technology, understand the general application of optical communication system and the system parameters measurement technology situation of optical fiber communication, whether the owner, dealers, or for optical fiber communication customers are important.This paper mainly introduces the basic components and fiber optic communications system, expounds the meaning and characteristics of digital communication system design of light letters. In WDM optical fiber links EPFA + digital system design.Key words,Digital optical communication system erbium doped fiber amplifier (EDFA) WDM》】目录1 数字光纤通信系统 (4)~数字光纤通信系统概论 (4)1.1.1 数字光纤通信系统的组成 (4)1.1.2 数字光纤通信系统的含义 (5)1.1.3 数字光纤通信系统的特点 (5)数字光纤通信系统的设计方法 (5)1.2.1 数字光纤通信系统的构成 (5)1.2.2 数字光纤通信系统的设计方案 (6)2 波分复用（WDM） (6)~光波分复用（WDM）技术概述 (7)WDM系统的基本构成 (7)技术的主要特点 (7)3 掺铒光纤放大器(EDFA) (8)掺铒光纤放大器概述 (8)掺铒光纤放大器原理 (8)4 基于WDM+EPFA数字光纤链路系统的设计 (9)注释和参考文献 (11):谢词 (12)附录 (13);1数字光纤通信系统数字光纤通信系统的概论1.1.1数字光纤通信系统的组成（1）光发信机光发信机是实现电/光转换的光端机。
它由光源、驱动器和调制器组成。
其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。
电端机就是常规的电子通信设备。
（2）光收信机光收信机是实现光/电转换的光端机。
它由光检测器和光放大器组成。
其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端汲去。
￥（3）光纤或光缆光纤或光缆构成光的传输通路。
其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。
（4）中继器中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。
它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲近行政性。
（5）光纤连接器、耦合器等无源器件由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的（如1Km)。
因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。
于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。
1.1.2 数字光纤通信系统的含义光纤光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。
【随着国际互联网业务和通信业的飞速发展，信息化给世界生产力和人类社会的发展带来了极大的推动。
光纤通信作为信息化的主要技术支柱之一，必将成为21世纪最重要的战略性产业。
光纤通信技术和计算机技术是信息化的两大核心支柱，计算机负责把信息数字化，输入网络中去；光纤则是担负着信息传输的重任。
当代社会和经济发展中，信息容量日益剧增，为提高信息的传输速度和容量，光纤通信被广泛的应用于信息化的发展，成为继微电子技术之后信息领域中的重要技术。
1.1.3 数字光纤通信系统的特点光纤传输系统是数字通信的理想通道。
与模拟通信相比较，数字通信有很多的优点，灵敏度高、传输质量好。
因此，大容量长距离的光纤通信系统大多采用数字传输方式。
在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲"0"码和"1"码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。
而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulse code modulation），即脉冲编码调制。
这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。
数字光纤通信系统的设计方法1.2.1 数字光纤通信系统的构成图1 数字光纤通信系统构成￥最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。
其中数据源包括所有的信号源，它们是话音、图象、数据等业务经过信源编码所得到的信号；光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波窗口有、和。
光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器EDFA等；而光学接收机则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。
1.2.2 数字光纤通信系统的设计方案对数字光纤通信系统而言，系统设计的主要任务是，根据用户对传输距离和传输容量(话路数或比特率)及其分布的要求，按照国家相关的技术标准和当前设备的技术水平，经过综合考虑和反复计算，选择最佳路由和局站设置、传输体制和传输速率以及光纤光缆和光端机的基本参数和性能指标，以使系统的实施达到最佳的性能价格比。
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，中继距离设计是否合理，对系统的性能和经济效益影响很大。
中继距离的设计有三种方法：（1）最坏情况法(参数完全已知)（2）统计法(所有参数都是统计定义)（3）半统计法(只有某些参数是统计定义))2 波分复用（WDM ）,图2 波分复用光纤通信系统构成光波分复用（WDM ）技术概述光波分复用（Wavelength Division Multiplexing ，WDM ）技术是在一根光纤中同时同时多个波长的光载波信号，而每个光载波可以通过FDM 或TDM 方式，各自承载多路模拟或多路数字信号。
其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。
因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。
WDM 系统的基本构成光转发器1…光合波器光转发器n BA λ1λn n 光纤光监控信道接收/发送LA 光纤接收1光分波器接收n PA λ1λn 光监控信道发送器λs λs λs λs 光监控信道接收器…网络管理系统光中继放大光接收机光发射机WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。
单向WDM是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送，在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号通过光延长用器组合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号是通过不同波长的光携带的，所以彼此间不会混淆，在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开，完成多路光信号的传输，而反方向则通过另一根光纤传送。