光纤通信系统的组成ppt课件
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光纤通信系统模型介绍课件
01
更宽频带：光纤通信系 统正在向更宽频带的方 向发展，以满足各种不 同应用的需求。
03
02
更长距离：光纤通信系 统正在向更长距离的方 向发展，以满足全球范 围内的通信需求。
04
更智能化：光纤通信系 统正在向更智能化的方 向发展，以满足网络管 理和维护的需求。
光纤通信系统的挑战与机遇
D
机遇：光纤通信技术不断发展，未来应用前景广阔
03
力、振动等物理量 光纤激光器：用于医疗、科研、
04
工业等领域的高精度激光设备
团队协作：鼓励学生组成团队，共同完成光纤 通信系统的设计和实施，培养团队协作能力。
光纤通信系统的研究方法
01
理论研究：研究光纤通信系 统的原理、技术、应用等
03
仿真研究：利用计算机仿真 技术，模拟光纤通信系统的 运行情况
05
跨学科研究：结合其他学科 的知识和技术，提高光纤通 信系统的性能和可靠性
02
光纤通信系统广泛应用于电信、互 联网、广播电视等领域。
光纤通信系统的组成
01
光源：产生光信号的设备，如激光 器或发光二极管
02
光纤：传输光信号的介质，如单模 光纤或多模光纤
03
光信号处理设备：对光信号进行放 大、调制、解调等处理的设备，如 光放大器、光调制器、光解调器等
05
网络设备：实现光纤通信系统互联 互通的设备，如交换机、路由器等
C 挑战：光纤网络的建设和维护成本较高
B 机遇：高速传输、大容量、长距离传输等优势
A 挑战：光纤损耗、传输距离、信号衰减等问题
光纤通信系统的教学策略
理论与实践相结合：讲解光纤通信系统的基本 原理，并让学生动手实践操作。
更宽频带：光纤通信系 统正在向更宽频带的方 向发展，以满足各种不 同应用的需求。
03
02
更长距离：光纤通信系 统正在向更长距离的方 向发展，以满足全球范 围内的通信需求。
04
更智能化：光纤通信系 统正在向更智能化的方 向发展，以满足网络管 理和维护的需求。
光纤通信系统的挑战与机遇
D
机遇：光纤通信技术不断发展，未来应用前景广阔
03
力、振动等物理量 光纤激光器：用于医疗、科研、
04
工业等领域的高精度激光设备
团队协作：鼓励学生组成团队，共同完成光纤 通信系统的设计和实施，培养团队协作能力。
光纤通信系统的研究方法
01
理论研究：研究光纤通信系 统的原理、技术、应用等
03
仿真研究：利用计算机仿真 技术，模拟光纤通信系统的 运行情况
05
跨学科研究：结合其他学科 的知识和技术，提高光纤通 信系统的性能和可靠性
02
光纤通信系统广泛应用于电信、互 联网、广播电视等领域。
光纤通信系统的组成
01
光源：产生光信号的设备，如激光 器或发光二极管
02
光纤：传输光信号的介质，如单模 光纤或多模光纤
03
光信号处理设备：对光信号进行放 大、调制、解调等处理的设备，如 光放大器、光调制器、光解调器等
05
网络设备：实现光纤通信系统互联 互通的设备，如交换机、路由器等
C 挑战：光纤网络的建设和维护成本较高
B 机遇：高速传输、大容量、长距离传输等优势
A 挑战：光纤损耗、传输距离、信号衰减等问题
光纤通信系统的教学策略
理论与实践相结合：讲解光纤通信系统的基本 原理，并让学生动手实践操作。
《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。
光纤通信技术-第七章-光纤通信系统PPT课件
能传输监控、公务和区间信号; 能实现比特序列独立性，即不论传输的信息
信号如何特殊，其传输系统都不依赖于信息 信号而进行正确的传输。
1. 扰码
为了保证传输的透明性，在系统光发射机 的调制器前，需要附加一个扰码器，将原始的 二进制码序列进行变换，使其接近随机序列。 它是根据一定的规则将信号码流进行扰码，经 过扰码后使线路码流中的“0”、“1”出现概 率相等，从而改善了码流的一些特性。但是它 仍然具有下列缺点：
2. 可以用再生中继，传输距离长。数字通信系 统可以用不同方式再生传输信号，消除传输 过程中的噪声积累，恢复原信号，延长传输 距离。
3. 适用各种业务的传输，灵活性大。在数字通 信系统中，话音、图像等各种信息都变换为 二进制数字信号，可以把传输技术和交换技 术结合起来，有利于实现综合业务。
4. 容易实现高强度的保密通信。只需要将明文 与密钥序列逐位模2相加， 就可以实现保密 通信。只要精心设计加密方案和密钥序列并 经常更换密钥， 便可达到很高的保密强度。
光纤部分可根据所传信号的质量要求、传 输距离、适用场合等指标选单模光纤、多模光 纤或其他特ห้องสมุดไป่ตู้光纤。
光接收部分则采用和光发射部分相反的操 作，将光信号转换为电信号，然后再进行解复 用，然后将基带信号送给相关用户。
7.1.2 光纤通信系统的分类
光纤通信系统根据不同的分类方法可以划分 为不同类型。 1. 按系统所用光纤类型可将光纤通信系统分为单模 光纤通信系统和多模光纤通信系统； 2. 按光纤通信系统应用的场合分为公用型光纤通信 系统和专用光纤通信系统，如专网中的电力光纤 通信系统，铁道光纤通信系统，军用光纤通信系 统等；
不能完全控制长连“1”和长连“0”序列的 出现；
没有引入冗余，不能进行在线误码检测； 信号频谱中接近于直流的分量较大。
信号如何特殊，其传输系统都不依赖于信息 信号而进行正确的传输。
1. 扰码
为了保证传输的透明性，在系统光发射机 的调制器前，需要附加一个扰码器，将原始的 二进制码序列进行变换，使其接近随机序列。 它是根据一定的规则将信号码流进行扰码，经 过扰码后使线路码流中的“0”、“1”出现概 率相等，从而改善了码流的一些特性。但是它 仍然具有下列缺点：
2. 可以用再生中继，传输距离长。数字通信系 统可以用不同方式再生传输信号，消除传输 过程中的噪声积累，恢复原信号，延长传输 距离。
3. 适用各种业务的传输，灵活性大。在数字通 信系统中，话音、图像等各种信息都变换为 二进制数字信号，可以把传输技术和交换技 术结合起来，有利于实现综合业务。
4. 容易实现高强度的保密通信。只需要将明文 与密钥序列逐位模2相加， 就可以实现保密 通信。只要精心设计加密方案和密钥序列并 经常更换密钥， 便可达到很高的保密强度。
光纤部分可根据所传信号的质量要求、传 输距离、适用场合等指标选单模光纤、多模光 纤或其他特ห้องสมุดไป่ตู้光纤。
光接收部分则采用和光发射部分相反的操 作，将光信号转换为电信号，然后再进行解复 用，然后将基带信号送给相关用户。
7.1.2 光纤通信系统的分类
光纤通信系统根据不同的分类方法可以划分 为不同类型。 1. 按系统所用光纤类型可将光纤通信系统分为单模 光纤通信系统和多模光纤通信系统； 2. 按光纤通信系统应用的场合分为公用型光纤通信 系统和专用光纤通信系统，如专网中的电力光纤 通信系统，铁道光纤通信系统，军用光纤通信系 统等；
不能完全控制长连“1”和长连“0”序列的 出现；
没有引入冗余，不能进行在线误码检测； 信号频谱中接近于直流的分量较大。
光纤通信_第7章 光纤通信系统PPT课件
FOH FOH FOH FOH
123 … N 1 … N 1 … N 1 … 时隙
一帧
图7.11 数字信号的时分复用
PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy）是指准同 步数字体系。根据国际电报电话咨询委员会CCITT （现改为国际电联标准化组织ITU-T）G.702建议， PDH的基群速率有两种， 即PCM30/32路系统和PCM24 路系统。 我国和欧洲各国采用PCM30/32路系统， 其 中每一帧的帧长是125μs，共有32个时隙（TS0～ TS31），其中30个为话路（TS1～TS15和TS17～ TS31），时隙TS0被用作帧同步信号的传输，而时隙 TS16用作信令及复帧同步信号的传输。
每个时隙包含8 bit， 所以每帧有8×32=256 bit， 码速 率为256 bit×（1/125 μs）=2.048 Mb/s。 日本和北美使 用的PCM24路系统， 基群速率为1.544 Mb/s。 几个基 群信号（一次群）又可以复用到二次群， 几个二次群 又可复用到三次群……。 表7.1是PDH各次群的标准比 特率。
模拟信号
输出信号
6
6
抽 样4
4
滤波
2
2
0
0
量化 3
67
5 12
6 3
7
5
1
2
解码
编码
011 110 111 101 001 010 (3) (6) (7) (5) (1) (2)
011 110 111 101 001 010 (3) (6) (7) (5) (1) (2)
图7.10 PCM编码和解码过程
PCM编码包括抽样、 量化、 编码三个步骤， 如 图7.10左半部分所示。 把连续的模拟信号以一定的抽 样频率f或时间间隔T抽出瞬时的幅度值， 再把这些幅 度值分成有限的等级， 四舍五入进行量化。 如图中把 幅度值分为8种， 所以每个范围内的幅度值对应一个量 化值， 这8个值可以用3位二进制数表示， 比如0对应 000， 1对应001， 2对应010， 3对应011， 4对应100， 5对应101， 6对应110， 7对应111。
光纤通信系统模型课件
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THANKS
拉曼放大器
拉曼放大器利用拉曼散射 效应实现光的放大，具有 较宽的放大带宽和较低的 噪声。
半导体光放大器
半导体光放大器利用半导 体材料实现光的放大，具 有较高的响应速度和较低 的成本。
光接收技术
光电二极管
光电倍增管
光电二极管可以将光信号转换为电信 号，是光纤通信中的主要光接收器件 。
光电倍增管可以将微弱的光信号转换 为电信号，具有较高的灵敏度和较低 的噪声。
雪崩光电二极管
雪崩光电二极管具有较高的灵敏度和 较低的噪声，适用通信系统应用
电信网络
固定电话网络
光纤通信系统为固定电话网络提 供传输通道，支持语音通话和数
据传输。
长途和国际通信
光纤通信系统具有大容量和高速 度的传输能力，适用于长途和国
际通信网络的建设。
宽带接入
广播电视网
节目传输
光纤通信系统用于广播电视节目的传输，提供高 质量的视频和音频信号。
有线电视网络
光纤通信系统构建有线电视网络，实现信号的分 配和传输。
直播卫星
光纤通信系统支持直播卫星信号传输，为广播电 视节目的直播提供可靠保障。
05
光纤通信系统发展趋势
超高速率、超大容量、超长距离传
总结词
随着人们对信息传输需求的不断增长，光纤通信系统正朝着超高速率、超大容量 和超长距离的方向发展。
光纤通信系统可以提供高速宽带 接入服务，支持互联网接入、云
计算和大数据等应用。
电力通信网
调度自动化
光纤通信系统为电力通信网提供可靠的传输通道，支持调度自动 化系统的实时数据传输。
配电网自动化
光纤通信系统应用于配电网自动化建设，实现远程监控、控制和保 护等功能。
WDM系统结构与设备(光纤通信课件)
基于单个波长，同一WDM系统内1:n保护
同一WDM系统内1:n保护是指在同一WDM系统内，有n 个波长通道作为工作波长，1个波长通路作为保护系统。但是 考虑到实际系统中，光纤、光缆的可靠性比设备的可靠性要 差，只对系统保护，而不对线路保护，实际意义不是太大。
三、 WDM组网与网络保护
2 光复用段保护
两个OTM背靠背组成的OADM信号流向图
二、 WDM系统设备
（四）电中继器
电中继器无 业务上/下， 只是为了延 伸传输距离。
电中继器（REG）的信号流向图
三、 WDM组网与网络保护
（一）WDM组网
WDM系统最基本的组网方式为点到点组网、链形组网和环形组网，如图所示。
WDM的基本组网示意图
三、 WDM组网与网络保护
（二）WDM网络保护
点到点线路保护的方式
一种是基于单个波长、在SDH层实施的1＋1 或1:n的保护；
一种是基于光复用段上保护，在光路上同时 对合路信号进行保护，这种保护也称光复用段保 护（OMSP）。
还有基于环网的保护。
三、 WDM组网与网络保护
1 基于单个波长的保护
基于单个波长， 在SDH层实施的1+1保护
二、 WDM系统设备
（三）光分插复用器
用于分插本地业务通道， 其他业务通道穿通。 静态OADM（32/2）信号 流向如图所示。
静态OADM（32/2）信号流向图
二、 WDM系统设备
用两个OTM背靠背 的方式也可组成一个 可上/下波长的 OADM，这种方式较 之用一块单板进行波 长上/下的静态 OADM要灵活，可任 意上/下1到16或32个 波长，更易于组网。
二、 WDM系统设备
WDM设备按用途可分为光终端复用器（OTM）、光线路放大器 （OLA）、光分插复用器（OADM）和电中继器（REG）几种类型。
同一WDM系统内1:n保护是指在同一WDM系统内，有n 个波长通道作为工作波长，1个波长通路作为保护系统。但是 考虑到实际系统中，光纤、光缆的可靠性比设备的可靠性要 差，只对系统保护，而不对线路保护，实际意义不是太大。
三、 WDM组网与网络保护
2 光复用段保护
两个OTM背靠背组成的OADM信号流向图
二、 WDM系统设备
（四）电中继器
电中继器无 业务上/下， 只是为了延 伸传输距离。
电中继器（REG）的信号流向图
三、 WDM组网与网络保护
（一）WDM组网
WDM系统最基本的组网方式为点到点组网、链形组网和环形组网，如图所示。
WDM的基本组网示意图
三、 WDM组网与网络保护
（二）WDM网络保护
点到点线路保护的方式
一种是基于单个波长、在SDH层实施的1＋1 或1:n的保护；
一种是基于光复用段上保护，在光路上同时 对合路信号进行保护，这种保护也称光复用段保 护（OMSP）。
还有基于环网的保护。
三、 WDM组网与网络保护
1 基于单个波长的保护
基于单个波长， 在SDH层实施的1+1保护
二、 WDM系统设备
（三）光分插复用器
用于分插本地业务通道， 其他业务通道穿通。 静态OADM（32/2）信号 流向如图所示。
静态OADM（32/2）信号流向图
二、 WDM系统设备
用两个OTM背靠背 的方式也可组成一个 可上/下波长的 OADM，这种方式较 之用一块单板进行波 长上/下的静态 OADM要灵活，可任 意上/下1到16或32个 波长，更易于组网。
二、 WDM系统设备
WDM设备按用途可分为光终端复用器（OTM）、光线路放大器 （OLA）、光分插复用器（OADM）和电中继器（REG）几种类型。
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二、光中继器
作为一个实用的中继器, 为了便于维护, 显然还应具有公务通信、监控、告警的功能, 有些功能更多的中继器还有区间通信的功能。 另外, 实际中使用的中继器应有两套收、发 设备, 一套是去, 一套是来。 故实际的中 继器方框图应如图8-3所示。
二、光中继器
光 接 收部 分 光 接 收部 分
课题八 光纤通信系统的 基本组成
一、光纤通信系统的总体组成
光纤通信系统的组成如图8-1所示, 图中 的光发射机和光接收机已在前面介绍, 本课 题主要介绍光中继器和监控系统。
一、光纤通信系统的总体组成
光电 检测器
光纤
前置 放大器
光中
自动温
继器
度控制
均
主 放 大器
衡
器
自 动 增益 控 制 电路
监 控 系统
三、监控系统
2. 监控系统的基本组成 监控系统根据功能不同大致有三种组成
方式： (1) 在一个数字段内对光传输设备和PCM
复用设备进行监控; (2) 在具有多个方向传输的终端站内 ,
对多个方向进行监控; (3) 对跨越数字段的设备进行集中监控。
3. 监控信号的传输
四、波分复用技术(WDM)
所谓波分复用是指在一根光纤上, 不只是 传送一个光载波, 而是同时传送多个波长不 同的光载波。 这样一来, 原来在一根光纤上 只能传送一个光载波的单一光信道变为可传 送多个不同波长光载波的光信道, 使得光纤 的传输能力成倍增加。 也可以利用不同波长 沿不同方向传输来实现单根光纤的双向传输。
单向传输的波分复用系统的主要构成如图 8-4所示。
四、波分复用技术(WDM)
… …
(光 源 ) 1
2(光 源 ) n(光 源 )
单根光纤
合波器
分波器
(检 测 器 ) 1
2(检 测 器 ) n(检 测 器 )
图8-4 单向传输的波分复用系统示意图
二、光中继器
2. 光中继器的构成方框图 根据光中继器的上述作用, 一个功能最 简单的光中继器应由一个没有码型变换的光 接收机和没有功放和码型变换的光发射机相 接而成, 如图8-2所示。
二、光中继器
前置 放大器
主放大
均衡
光纤
光电
自动功
检测器 率控制
光纤
判决
调制电路
光源
时钟提取
自动功 率控制
图8-2 最简单的光中继器原理方框图
光 发 射部 分 光 发 射部 分
区间通信 告警 公务通信 监控 电源
图8-3 实际的中继器方框图
三、监控系统
1. 监控的内容 下面将分别介绍监测和控制的内容。 1) 监测的内容 (1) 误码率是否满足指标要求; (2) 各个中继器是否有故障; (3) 接收光功率是否满足指标要求; (4) 光源的寿命; (5) 电源是否有故障; (6) 环境的温度、湿度是否在要求的范围内。 2) 控制的内容
监控
脉
公务
冲
区 间 通信
分
其他
接
判 决 器
脉冲 分离
解解解 码扰码
输 出 至光 端 机
时钟恢 复电路
电源
倒 换 系统
光源
调制
脉冲
编码
扰码
解码
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
均放
插入
光监测
自动功 率控制
告 警 输出
脉
监控
冲
公务
复
区 间 通信
接
其他
时钟 提取
图8-1 光纤通信系统原理方框图
二、光中继器
1. 光中继器的作用 由于受发送光功率、接收机灵敏度、光 纤线路损耗、甚至色散等因素的影响及限制, 光端机之间的最大传输距离是有限的。 为 此, 需在光波信号传输过一定距离以后, 加 一个光中继器, 以放大信号, 恢复失真的波 形, 使光脉冲得到再生。
四、波分复用技术(WDM)
波 分 复 用 技 术 (WDM, Wavelength Division Multiplexing) 的工作原理一般 可以分为无源波分复用器和有源波分复用器 两类, 每一类又可以分为若干种。 比如无源 波分复用器(POWDM)可以有棱镜型、熔锥型、 光栅型、干涉滤波型等几类。