光纤通信技术

Gb/s和10Gb/s。采用外调制技术，传输速率可以达 到40Gb/s。波分复用和光时分复用更是极大地增加 了传输容量。DWDM最高水平为132个信道，传输容 量为20Gb/s×132=2640 Gb/s。
2. 损耗小，中继距离长 石英光纤在1.31μm和1.55μm波长，传输损耗分别为
0.50dB/km和0.20dB/km，甚至更低。因此，中继距离长。目 前，采用外调制技术，波长为1.55μm的色散移位单模光纤通 信系统，若其传输速率为2.5 Gb/s，则中继距离可达150 km； 若其传输速率为10 Gb/s，则中继距离可达100 km。
息的电信号，都通过调制转换为光信号。光载波经过光纤线路 传输到接收端，再由光接收机把光信号转换为电信号。 电接收机的功能和电发射机的功能相反，它把接收的电信号转 换为基带信号，最后由信息宿恢复用户信息。
在整个通信系统中，在光发射机之前和光接收机之后的电 信号段，光纤通信所用的技术和设备与电缆通信相同，不同的 只是由光发射机、光纤线路和光接收机所组成的基本光纤传输 系统代替了电缆传输。
磁场的干扰和闪电雷击的损坏。无金属光缆非常适合于存在强 电磁场干扰的高压电力线周围和油田、煤矿等易燃易爆环境中 使用。光纤(复合)架空地线(OPGW)是光纤与电力输送系统的 地线组合而成的通信光缆，已在电力系统的通信中发挥重要作 用。
5. 泄漏小，保密性能好 在光纤中传输的光泄漏非常微弱，即使在弯曲地段也无法
光纤通信技术
4.5数字光纤通信系统 4.6同步数字系列(SDH) 4.7光纤通信新技术
第4章 光纤通信技术
4.1光纤通信概述
4.1.1光纤通信基本概念
光纤通信是以光为载波，以光纤为传输介质的通信方式。 任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可 能的信息传输容量和传输距离。通信系统的传输容量取决于 对载波调制的频带宽度，载波频率越高，频带宽度越宽。光 纤通信的载波是光波。
传输容量大、传输误码率低、中继距离长的优点，使光纤
通信系统不仅适合于长途干线网而且适合于接入网的使用，这 也是降低每公里话路的系统造价的主要原因。
3. 重量轻、体积小 光纤重量很轻，直径来自百度文库小。即使做成光缆，在芯数相同的
条件下，其重量还是比电缆轻得多，体积也小得多。 4. 抗电磁干扰性能好 光纤由电绝缘的石英材料制成，光纤通信线路不受各种电
不同信息源的模拟基带信号(或数字基带信号)分别调制指定的
不同频率的射频(RF)电波，然后把多个这种带有信息的RF信号
组合成多路宽带信号，最后输入光发射机，由光载波进行传输。
在这个过程中，受调制的RF电波称为副载波，这种采用频分复
用的多路信号传输技术，称为副载波复用(SCM)。 不管是数字系统，还是模拟系统，输入到光发射机带有信
光纤是由绝缘的石英(SiO2)材料制成的，通过提高 材料纯度和改进制造工艺，可以在宽波长范围内获得 很小的损耗。
在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电 波频率高得多，而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。
1. 容许频带很宽，传输容量很大 目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般为2.5
窃听。没有专用的特殊工具，光纤不能分接，因此信息在光纤 中传输非常安全。 6.节约金属材料，有利于资源合理使用
制造同轴电缆和波导管的铜、铝、铅等为金属材料；而制 造光纤的石英(SiO2)在地球上基本上是取之不尽的材料。
总之，光纤通信不仅在技术上具有很大的优越性，而且在
经济上具有巨大的竞争能力，因此其在信息社会中将发挥越来 越重要的作用。
4.1.2光纤通信系统的基本组成
光纤通信系统是以光为载波，以光纤为传输介质的通信系 统，可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。用户要传输的 信息多种多样，一般有话音、图像、数据或多媒体信息。为叙 述方便，这里仅以数字电话和模拟电视为例。图4-1示出单向 传输的光纤通信系统，包括发射、接收和作为广义信道的基本 光纤传输系统。
发射
基本光纤传输系统
接收
信 息 源
电 发 射 机
光 发 射 机
光纤线路
光 接 收 机
电 接 收 机
信 息 宿
电信号
光信号 光信号
电信号
输入
输出
输入
输出
图 4-1 光纤通信系统的基本组成(单向传输)
如图4-1所示，信息源把用户信息转换为原始电信号，这 种信号称为基带信号。电发射机把基带信号转换为适合信道传 输的信号，这个转换如果需要调制，则其输出信号称为已调信 号。例如，对于数字电话传输，电话机把话音转换为频率范围 为0.3～3.4 kHz的模拟基带信号，电发射机把这种模拟信号转 换为数字信号，并把多路数字信号组合在一起。模/数转换普遍 采用脉冲编码调制(PCM)方式实现。一路话音转换成传输速率 为64 kb/s的数字信号，然后用数字复接器把30路PCM信号组合 成2.048 Mb/s的一次群甚至高次群的数字系列，最后把这种已 调信号输入光发射机。还可以采用频分复用(FDM)技术，用来 自
虽然光波和电波都是电磁波，但是频率差别很大。 目前，光纤通信用的近红外光波长范围约0.8μm～ 1.8μm。频率约300 THz。光纤通信用的频带宽度约 为200THz，在常用的1.31μm和1.55μm两个波长窗口 频带宽度也在20 THz以上。由于光源和光纤特性的限 制，目前，光强度调制的带宽一般只有20 GHz，因此 还有3个数量级以上的带宽潜力可以挖掘。
光纤可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。光纤通信在 通信网、广播电视网、计算机局域网和广域网、综合业务光纤 接入网以及在其它数据传输系统中，都得到了广泛应用。
4.2光纤和光缆
4.2.1 光纤结构和类型 1.光纤结构
光纤（Optical Fiber）是由中心的纤芯和外围的包层同轴组 成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低， 光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔 离，并起一定的机械保护作用。光纤的外形如图4-2所示。 设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输 的必要条件是n1>n2。纤芯和包层的相对折射率差Δ=（n1-n2） /n1的典型值，一般单模光纤为0.3%～0.6%，多模光纤为 1%～2%。