7 光通信系统

第七章光通信系统

7.1 通信网络结构简介

7.7.2 2 光纤通信系统

7.3 光纤通信系统的性能指标

7.4 光纤损耗和色散对系统的限制

7.5 光纤通信系统设计

7.7.6 6 光纤通信系统工程

一、点对点的传输系统

•利用光纤的低损耗、宽带宽特点

•性能指标：距离带宽积（BL）、传输功率代价

•主要限制因素：光纤损耗、光纤色散、光纤非线性

•解决方法：中继器（光放大器、光-电-光中继）、色散补偿、光纤的选择

•设计问题：

•中继距离的选取：在级联的EDFA系统中，ASE噪声积

累问题是关键所在，设计的关键在于如何设置EDFA的放

大间隔使接收端的OSNR满足要求

•色散补偿技术：色散补偿方案的选择及设计

•光纤非线性的避免

三、局域网（LAN）

1 光纤局域网的概念

所谓光纤局域网(LAN)是指利用光纤将较为靠近的许多用户连接起来的网络，这样网上的所有用户都可以通过该网络进行相互数据交流。

2 LAN的拓扑结构

光纤局域网的基本拓扑结构形式，有星型、环型、总线型和树型以及它们间的不同组合。

(1)

(1) 总线型结构

在下图中给出了总线型结构的示意图，从中可以看出，每个分站都有光发射和光接收部分，每个终端站与光纤之间都有光分支耦合器相连，这样用户可以通过光分支耦合器将各终端。所要传输的光信号耦合进入传输光纤，或实现由传输光纤中分取少量光信号的操作，从而在一个服务区域内通过一条光纤传输多路信号，完成各终端间的数据互通。

(2) 星型结构

星型网络拓扑结构具有交换的功能，使之有别于总线型网络结构。

星型网络结构如图所示，从图中可以看出，它是利用点对点的光纤传输，将所有节点与一个中心节点实现互连，这个中心节点通常是采用星型耦合器。

(3) 环型结构

环型结构是一种附着于网络上的端系统或站点之间互连的方式。目前随着技术的不断进步，采用1.31μm的多模光纤和标准的光纤分布数据接口(FDDI)，工作于100

Mbit/s速率的环型拓扑结构的光纤局域网得到了很100Mbit/s

大发展。

3 网络协议

不同的网络结构，用于数据传输的控制协议有所不同。

(1) 以太网

它主要应用于办公室自动化、分布数据处理、终端访问网络，甚至用于工厂自动化等场合。

它多数应用于总线型和星型拓扑网络中，媒质接入方式为载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)。

(2) 令牌总线

又称为IEEE 802.4标准，它不仅是为办公室环境而设计的，而且还适用于工厂和其他军事环境。通常运用于总线型成星型结构。

(3) 令牌环网

IEEE 802.5令牌环网是媒质访问控制方式，它同样可用于办公室、工厂等环境，但是网络拓扑是环型拓扑。

目前最常用、最主要的方式是强度调制－直接检测

(IM-DD)数字光纤通信系统。

7.7.2

2 光纤通信系统一. 光纤通信系统的组成

二. PCM端机（数字光通信系统中）

通信中传送的许多信号(如话音、图像信号等)都是模拟信号。PCM端机的任务，就是把模拟信号转换为数字信号(A/D变换)，完成PCM编码，并且按照时分复用的方式把多路信号复接、合群，从而输出高比特率的数字信号。

PCM编码包括取样、量化、编码三个步骤

三. 光纤通信系统的复用方式

为了提高信道利用率，可使多路信号沿同一信道传输而又互不干扰，这就是多路复用。

多路复用的方法主要有频分复用、时分复用、码分复用及波分复用等，数字通信中广泛采用时分复用方式。

按CCITT对话音PCM数字信号复用的建议，有两种基群系列，即PCM30/32路系统(我国及西欧采用)及PCM24路系统(日美采用)。在PCM30/32路系统中，帧长125μs，共有32个

时隙(TS0～TS31)，其中30个话路时隙(TS1～TS15及TS17～TS31)，TS0时隙用作帧同步，TS16时隙用作信令及复帧同步。由于每个时隙包含8个比特，故一帧共有8×32=256比特，相

Mb/s。

2.048Mb/s

应的码速为2.048

为了实现更多路信号的复用，可采用数字复接的方法将几个低次群复接成一个高次群，如将4个32路的基群复接成一个二次群，四个二次群复接成一个三次群等等。

目前，有一些的数字通信设备采用准同步数字系列

PDH(Plesiochronous PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy)

Digital Hierarchy)，其复接结构采用异步方式，即各支路的数字信号流标称速率值相同，它们的主时钟是彼此独立的，但通过加进一些额外的比特使各支路信号与复接设备同步，并复用成高速信号。

PDH 系列可很好地适应传统电信网的点对点通信，但难以适应动态联网要求，也难以支持新业务的开发及现代的网络管理。

按CCITT 对话音PCM 数字信号复用的建议，有两种基群系列，即PCM30/32路系统(我国及西欧采用)及PCM24路系统(日美采用)。在PCM30/32路系统中，帧长125μs ，共有32个时隙(TS0～TS31)，其中30个话路时隙(TS1～TS15及TS17～TS31)，TS0时隙用作帧同步，TS16时隙用作信令及复帧同步。由于每个时隙包含8个比特，故一帧共有8×32=256比特，相应的码速为

2.0482.048Mb/s

Mb/s 。

PDH 系列的缺点有：

(1) (1) PDH PDH 有两种系列，即以2.0482.048Mb/s

Mb/s 为基群及以1.5441.544Mb/s

Mb/s 为基群的体系，相互间难以互通和兼容。

(2) 由于没有统一规范的光接口，不同厂家的设备在光路上不能互通，必须转换成标准电接口才能互通，限制了联网应用。