G654E光纤长距离传输性能研究G654Efiber-Corning
G.654E光纤长距离传输性能研究
Sergejs Makovejs1, John Downie1, 董浩1, Michael Mlejnek1，陈皓2
（1. 康宁公司，纽约州康宁；2. 康宁光通信中国，上海200233）
摘要：本文对ITU-T G.654E光纤进行了传输性能的研究，总结了该类型光纤的一些新的特性。研究结果表明，G.654E光纤的品质因子（Figure of merit, FOM）比常规G.652光纤高3dB左右，实际400G系统测试结果显示G.654E光纤比G.652光纤的传输距离提升60%以上。同时也讨论了配有拉曼放大器的传输系统工作在G.654E 光纤（泵浦光工作在光纤截止波长以下）时出现的新特性。
关键词：G.654E光纤，400G，品质因子，拉曼放大，截止波长
G.654.E fiber performance characterization research in long haul
transmission
Sergejs Makovejs1, John Downie1, Hao Dong1, Michael Mlejnek1, Hao Chen2
1, Corning Incorporated, Corning NY, 14831, USA
2,Cornng Optical Communication China, Shanghai,200233
Abstract：This paper summarizes our recent findings on ITU-T G.654E fiber transmission performance, for which we used Corning TXF fiber. Our model shows that G.654E fiber can provide almost up to 3 dB improvement in figure of merit relative to G.652 fiber. Further experimental results showed that G.654E can allow for ~60 % reach improvement relative to G.652 fiber. Advanced topics related to the use of G.654E fiber in Raman-assisted systems are also discussed.
Key words: G.654E fiber, 400G, FOM，Raman amplifier, cut-off wavelength
1简介
随着新的应用（如虚拟现实，物联网等）不断兴起，IP流量在未来5年预计增加3倍[1]，全球的网络运营商都面临着网络容量急速增加的挑战。增加网络容量的有效方式是提高频谱效率，如通过高阶调制或者提高单波的波特率等方式，将现有100G网络升级到200G甚至更高速率。
然而，提升频谱效率的这些方式都会导致系统对光信噪比（optical signal-to-noise ratio，OSNR）更高的要求，从而降低系统的传输距离。100G的陆地通信系统传输上千公里的传输相对容易实现，但在200G或者更高速率，最大传输距离只有几百公里，这极大的限制了长途传输网络的性能。当运营商的网络向更大容量升级时，采用常规方式需要使用更多的中继站或拉曼放大器，但这些方式将导致额外高额的投资。
因此业界开始探讨使用更具性价比的新型光纤技术，来支持高速传输系统。兼具超低损耗和大有效面积特性的光纤可以支持高速系统传输更远距离和更长跨段，2016年ITU-T讨
论通过了G.654E 标准。这种新型的光纤与常规G.652光纤相比，有效面积更大，截止波长更长(1530nm)，对C 波段的传输性能进行了优化，也具有支持未来L 波段的能力。本文将结合400G 的传输技术和放大技术，重点探讨G.654E 光纤应用于这些传输技术时的工作性能。
2 G.654E 光纤传输性能研究
为了研究G.654E 光纤的传输性能，我们采用康宁公司满足该标准的TXF 光纤作为研究对象，该光纤在1550nm 的典型衰减是0.168 dB/km ，典型的有效面积为125 μm 2，色散为21.2 ps/nm/km 。 最大截止波长为1520nm, 不仅支持传输系统在C 波段工作，也具有支持未来系统在L 波段上传输的能力。另外该光纤属于硅芯光纤，其非线性折射率系数(n 2)比掺锗光纤要低，这也进一步改善了光纤的非线性特性，有助于传输性能的提高。
本文中，我们用品质因子FOM 来评估G.654E 光纤相对于G.652光纤（用于比较的G.652 光纤包括康宁的低损耗G.652D SMF -28 Ultra 光纤，1550nm 的典型衰减是0.18dB/km ，和常规G.652D SMF -28e+光纤，1550nm 的典型衰减是0.19 dB/km ）的传输性能差异。公式1包含了影响传输性能的四个关键的光纤参数：衰减，有效面积，色散和非线性折射率系数n 2[2]：
使用FOM 来评估光纤传输性能的优势在于：它不依赖于具体传输设备的性能（不同的放大器噪声系数），型号（不同厂家的设备），实际工程设计的规则（系统冗余数值）。 它比较的是两种不同光纤传输性能的相对值，而不是某一具体的性能指标。从FOM 的定义也可以看出，它等效于不同光纤对传输系统Q 因子的差异。
图1， G.654E 和低损耗G.652D 光纤品质因子(FOM)与常规G.652D 光纤的比较
图1显示了G.654E 光纤和低损耗单模光纤在不同跨段长度时，与常规652D 光纤比较后FOM 的差异。其中上面绿色部分代表G.654E 光纤，下面红色部分是低损耗G.652D 光纤，以常规光纤作为基准（横坐标）。上图表明，系统的跨段长度越大，G.654E 光纤的传输性能越好，因为更长跨距下，光纤衰减对系统性能的影响更显著[3]。我们研究了长度为
60
()
2,,,2,2211()10log 10log 10log 3333eff ref eff dB dB ref eff ref eff ref ref A n L D FOM dB L A n L D αα??????=---+??????????????????
– 120公里的跨段，G.654E 光纤相对于常规G.652D 光纤FOM 有2.4 – 3.2 dB 的优势，相对于低损耗G.652D 光纤FOM 有2.2 – 2.8 dB 的优势。
3. G.65
4. E 光纤系统实测性能
接下来我们在实验室对不同类型的光纤进行了实际的系统测试。测试采用了双载波16QAM 调制的400 Gb/s 传输系统，采用EDFA 和Raman 放大两种方式[4]。考虑到实际系统的传输距离和系统余量设置有很大关系，这里采用3 dB 的系统Q 余量。
(a) (b)
图2,16QAM 的400G 系统Q 因子与传输距离的关系（a ）100公里的跨段距离（b ）75公里的跨段距离
实验的结果如图2所示，由图中可以得出两个重要结论：1.在只有EDFA 的系统中，G.654E 光纤的传输性能比G.652D 有更好（传输距离更远）。当使用拉曼放大器时，采用1W 泵浦功率的拉曼放大器和采用0.5W 泵浦功率的拉曼放大器相比，G.654E 性能提升更加明显。2.使用EDFA+G.654E 配置的系统和Raman + G.652D 配置的系统传输性能接近。因此在使用拉曼放大器非常困难的场景下，可以利用G.654E 光纤来替代拉曼放大器，实现等效的传输性能。总体上看，G.654E 支持EDFA 和拉曼放大器两种传输方式，和常规G.652D 光纤相比，G.654E 可以提升400G 系统60%以上的传输距离。
4.拉曼放大器应用于G.654E 光纤的性能分析
随着拉曼/EDFA 混合放大器在陆地传输系统中更多的使用，如应用于G.654E 光纤，需要考虑工作在光纤的截止波长以下时，拉曼放大器的泵浦效率是否受到影响，因为ITU -T 规范中G.654E 光纤的截止波长为1530nm ，而拉曼放大器的泵浦波长一般是1450nm [5]。在低于截止波长的情况下，拉曼放大器泵浦光的多光路干涉（MPI ）可能会导致泵浦光的相对强度噪声（RIN ），RIN 进而转换为信号光的相对强度噪声和相位噪声，影响传输信号的质量。文献6,7研究了拉曼泵浦光RIN 对信号光质量的影响[6,7]，这里我们重点讨论跨段内非单模传输时产生的MPI 转换为泵浦光RIN 的强度，及其对通信系统的影响。
首先，我们用一个模型来估算在某个具体跨段中，当光信号低于截止波长传输时，MPI 累积的数值。用公式（1）表示，这里假设基模和和高阶模的耦合发生在熔接点以及光纤受到微弯等影响[8.9]。MPI 定义为总的串扰信号与平均泵浦光LP01功率的比： ,,1,,N xtalk n xtalk total
pump ave pump ave P P MPI P P ==∑ . (1)
为了更清楚的描述MPI 公式的意义，我们假设：跨段长度100公里， 每4公里有个熔接点，拉曼泵浦光LP01模在1450nm 的衰减为0.21dB/km 。 常规情况下，LP11模的衰减大于LP01模，为研究LP11模在极限情况下对系统的影响，我们假设 LP01模和
LP11
的模式衰减相同。 对于大有效面积的G.654E 光纤，在每个跨段的两端需要和G.652光纤熔接进行成端，两种不同光纤的熔接时的损耗为0.2dB 。
MPI 模型的结果如图3所示，拉曼泵浦光的MPI 是距离的函数，随距离的增加而增加。这里显示了三个熔接损耗不同时MPI 的变化。在所有极限条件下：如泵浦光的RIN 对信号光质量有最大的影响；拉曼泵浦光与信号光同方向（拉曼泵浦光与信号光同向传输）；在熔接时，光纤没有经过直径80mm 的盘纤（实际情况下熔接盒一定存在有这样的盘纤，可用滤掉高阶模而极大的降低MPI ）。此时泵浦光的MPI 和RIN 之间有串扰和耦合，关系如下： ()224()P MPI RIN f f νπν??≈+????????? (2) 其中f 是泵浦光的频率，而ν?是泵浦光的线宽 (~300 GHz)。RIN 正比于MPI ，也是距离的函数，随距离的增加而变大。图3b 展示了这种变化关系。在同一个跨段内，当距离变大时，MPI 会变大，功率随距离逐渐减小。在泵浦光功率最大时，由MPI 引起的RIN 最小。
Figure 3: a) MPI growth as function of distance into span for different splice
losses, b) Raman pump RIN and relative pump power level as function of distance
into span.
图3（a ）不同熔接损耗时MPI 随跨段距离逐渐增加
(b) 跨段内拉曼泵浦光RIN 随距离的变化，以及泵浦光功率随距离的变化
为了说明传输拉曼放大系统中泵浦光MPI 对信号质量的影响，我们采用文献6中的方式，优化Z 方向上的MPI 以及由此导致的泵浦光RIN ，详细的分析在文献5中有描述。本文中我们选用了G.654E 大有效面积光纤来进行模拟，拉曼泵浦光产生开关增益19dB ， 1450nm 处的损耗为0.21dB/km 。我们采用3000公里的链路长度进行仿真，每个跨段长度为100公里。系统采用32Gb/s 波特率，偏振复用，和16PSK 和16QAM 两种调制方式来实现256Gb/s 的单波速率。
为了评估MPI 导致的泵浦光RIN 对信号的损伤，我们用误码率（BER ）阈值设定在1x10-3 时的SNR 代价作为参考。如图4所示，熔接损耗为0.07dB 时，SNR 代价非常小，熔接损耗为0.02dB 时SNR 代价几乎可以忽略不计。这说明拉曼泵浦光在小于G.654E 的截止波长工作时，由MPI 带来的SNR 代价非常小。这是基于所有参数都是最坏条件假设的前提下（拉曼同向泵浦，比常规熔接损耗更高，高阶模与LP01模同衰减，在接头盒内没有盘纤来
减低LP11模）的结果。由此可以得到结论，当拉曼泵浦光在G.654E的截止波长以下工作时，对实际传输系统没有实质影响。
图4 MPI导致的泵浦光RIN对信号的损伤
（误码率（BER）阈值设定在1x10-3时的SNR代价表示）
5 结论
满足ITU-T规范的超低损耗G.654E光纤为长途传输网络带来非常大的价值。我们的研究表明，G.654E光纤可以为跨段距离为50-90公里的系统提升2.2-2.8dB的FOM，这个提升可以实现更远的传输距离，更高的系统容量，更长的跨段距离或更多的系统冗余。为进一步量化G.654E的性能，我们进行了最大传输距离的传输实验。结果表明，G.654E光纤可支持4500公里无冗余传输，或者3dB冗余时传输2100公里。同样条件下，G.654E比低损耗G.652光纤延长系统传输距离60%以上。我们也研究了拉曼放大器工作在G.654E光纤（截止波长大于拉曼泵浦波长）的传输性能，结果表明G.654E的截止波长对系统传输性能无实质性影响。
参考文献
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网络高清传输的六种方案
网络高清传输的六种方案 一、常规方式——使用网线加交换机 网线传输网络高清信号最远不能超过100米距离，所以这种方式只限于较近距离，中小项目使用。 二、较远距离，及要求效果、画质推荐使用——光纤收发器 光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的信号转换传输设备，将前端的以太网信号，通过光纤收发器的发射端将以太网的电信号转换器成光信号进行远距离传输，光纤收发器的接收端将光信号还有成电信号。
三，远距离光纤传输，任意间设备可作为终端——高清网络一纤通 高清一纤通传输方式采用一芯光纤上传输多达60个光网点，实现百万高清视频、报警、对讲、控制信号同时传输。 组网方式： 1.串联组网 鸿泰一纤通采用串联组网方式将设备逐级连入线路中，避免每对设备都要使用一芯光纤。节省了光纤。 如图所示：
2.混合组网 一纤通还可与交换机一起混合组网使用，在摄像机集中的地方可以先把信号传入到交换机中，再由高清一纤通传入到机房中。 如图所示： 扩展能力强 如果需要增加节点，无需重新布线。每个光网点可以根据需要放置1-8个网络摄像机，在首尾两台设备的上光口与下光口联上光缆，可以实现环网传输，即使中间节点光缆出现异常，也可以正常传输其它无故障的视频信号。 高性能 每芯光纤最多可支持250个高清网络摄像机，在联接250个摄像机时，最远节点信号延时小于0.2MS，实现所有画面有延时，无拖尾现象。 安装简单 即插即用，无需软件硬件设置。传输稳定，网络失帧率少，实时性高，节省光纤线材，环网传输能做到有备无患。 成本低低价位的光纤传输方式。 升级快可将原系统升级成数字化，应用更全面。 质量保证三级防雷设计，品质保证。工业级设计，100%老化测试，确保产品质量万无一失。
光纤通信系统
光纤通信系统 ?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。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。 目录 ?光纤通信系统的概述 ?光纤通信系统的组成 ?光纤通信系统的分类 ?光纤通信系统的发展 光纤通信系统的概述 ?1977年，美国西屋电气公司在亚特兰大成功地进行了世界上第一个光纤通信的现场实验，系统采用GaAlAs（镓铝砷）半导体激光器作光源，多模光纤作传输介质，速率为
44.736Mbit/s，传输110km。使光纤通信向实用化迈出了一 步。 光纤通信作为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中，起着举足轻重的作用，本章将概述国内外光纤通信技术的历史，现状和前景。光纤即光导纤维的简称。光纤通信是以光为载频，以光导纤维为传输媒质的一种通信方式。光纤与以往的铜导线相比，具有损耗低，频带宽，无电磁感应等传输特点。因此，人们希望将光纤作为灵活性强，经济的优质传输介质，广泛地应用于数字传输方式和图像通信方式中，这种通信方式在今后非话业务的发展中是不可缺少的。 由于光纤通信具有一系列优异的特点，因此，光纤通信技术近几年来发展速度之快，应用面之广是通信史上罕见的。可以说，这种新兴技术，是世界新技术革命的重要标志。又是未来信息社会中各种信息网的主要传输工具。光纤与以往的铜导线相比，有本质的区别，因此，在传输理论，制造技术，连接方法，测试方法等方面，基本上都不能采用铜质电缆的理论与方法。 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
高速长距离网络传输性能优化_王伟杭
高速长距离网络传输性能优化 王伟杭1,2，任勇毛1，岳兆娟1,2，李 俊1 (1. 中国科学院计算机网络信息中心，北京 100190；2. 中国科学院研究生院，北京 100049) 摘 要：从传输协议和网络节点两方面分析高速长距离网络传输性能的影响因素，介绍中间节点拥塞避免、减少主机负载以及改进传输协议等各种性能优化方法，并结合仿真和实际网络实验验证，指出各种技术的优缺点。对传输性能优化技术进行总结并给出设计终端性能自适应的传输协议。 关键词：高速长距离网络；性能优化；传输协议；拥塞控制 Transport Performance Optimization for Fast Long-distance Network WANG Wei-hang 1,2, REN Yong-mao 1, YUE Zhao-juan 1,2, LI Jun 1 (1. Computer Network Information Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China; 2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China) 【Abstract 】This paper intensively analyzes the influence factors from the aspects of transport protocol and network node, and emphatically describes all kinds of optimization mechanisms such as congestion avoidance in media node, reducing terminal load and enhancing transfer protocols, etc. Meanwhile, it demonstrates the effectiveness of all these techniques in emulations and real networks and points out their advantages and disadvantages. All these optimization technologies are concluded and a novel research direction designing terminal performance transport protocol is given. 【Key words 】Fast Long-distance network(FLDnet); performance optimization; transport protocol; congestion control DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2011.14.030 计 算 机 工 程 Computer Engineering 第37卷 第14期 V ol.37 No.14 2011年7月 July 2011 ·网络与通信· 文章编号：1000—3428(2011)14—0094—03文献标识码：A 中图分类号：TP309 1 概述 近年来，由于DWDM 光网络、10 GbE 、100 GbE 高速以 太网等技术的快速发展，骨干网络带宽迅速提升，促使高速长距离网络(Fast Long-distance network, FLDnet)的快速发展。在基于中美俄环球科教网络(GLORIAD)的实际应用和性能测量实验中发现了高速长距离网络传输性能不高的问题，本文对此问题进行了研究，并总结了解决此问题的各种性能优化技术。 2 FLDnet 的传输瓶颈 随着高速长距离网络研究的不断深入，研究人员发现，在FLDnet 环境中，TCP 性能很差[1]。这一问题的产生是由多种因素决定的，总的来说可将原因归结为两方面：(1)传统的TCP 协议，采用保守的加性增加和激进的乘性减少的拥塞控制策略，在较大的往返时延(Round Trip Time, RTT)环境中，慢启动和拥塞恢复阶段带宽利用率极低；(2)除TCP 协议本身外，网络中间节点及边缘主机的处理能力对高速网络传输也有重要的影响[2-3]。近年来，针对TCP 协议的改进以及对节点的性能提高一直是高速链路传输性能优化技术研究的重点。 2.1 传输协议性能瓶颈 针对低速低时延的分组交换网而设计的TCP 协议，在FLDnet 中性能很差。 (1)拥塞避免机制过于保守。TCP 采用的加性增加、乘性减少(Additive Increase Multi- plicative Decrease, AIMD)拥塞窗口调整算法过于保守。在FL- Dnet 中，由于RTT 较大，一旦发生拥塞，拥塞窗口减小后，需要很长时间才能恢复。文献[1]指出，在带宽为622 Mb/s 、RTT 为300 ms 、报文段大小 为1 460 Byte 时， TCP 拥塞避免阶段所经历的时间长达41 m ，如此长的拥塞恢复时间导致TCP 传输速率较慢。 (2)流量控制机制过于保守。为避免接收端的缓冲区溢出，TCP 使用滑动窗口限制发送流量。默认的最大窗口大小只有64 KB ，对于低速低时延网络和早期的低性能终端，这个值较合适，但对于FLDnet ，带宽时延积(Bandwidth Delay Production, BDP)远大于这个值，链路管道容量利用率很低。另一方面，目前终端性能已经大大提高，内存早已达到2 GB 、4 GB 等容量，64 KB 大小的接收缓冲区过于保守。 2.2 网络节点性能瓶颈 用于LAN 连接的10 GbE 物理层规范(LAN PHY)在MAC 层可达到10 Gb/s 的数据速率，而用于WAN 连接的OC-192c/ STM-64c 光链路(WAN PHY)传输以太网数据的速率，则只有9.286 Gb/s ，这由OC-192c 的容量及SONET/SDH 帧封装开销决定。由于TCP 采用基于窗口的发送速率控制机制(而非基 于速率的调整策略)， 以底层能达到的最大速率发送窗口所允许的数据量，突发数据在LAN PHY 与WAN PHY 间转换节点由于接入端速率(10 Gb/s)大于广域端速率(9.286 Gb/s)，可 能导致缓冲区溢出。因此， FLDnet 中LAN PHY 与WAN PHY 间的节点，成为传输的性能瓶颈[2]。 基金项目：国家科技计划“ITER 计划专项”基金资助项目(2008GB 111000)；2009年度中国科学院研究生科技创新基金资助项目 作者简介：王伟杭(1985－)，女，硕士研究生，主研方向：高速网络；任勇毛，助理研究员、博士；岳兆娟，博士研究生；李 俊，研究员、博士生导师 收稿日期：2010-12-03 E-mail ：weihang.wang09@https://www.360docs.net/doc/ea4662654.html,
光纤传输的特点优势及传输原理
光纤传输的特点优势及传输原理 优点 光缆传输的实现与发展形成了它的几个优点。相对于铜线每秒1.54MHZ的速率 光纤网络的运行速率达到了每秒2.5GB。从带宽看，很大的优势是：光纤具有较大的信息容量，这意味着能够使用尺寸很小的电缆，将来就不用更新或增强传输光缆中信号。光纤电缆对诸如无线电、电机或其他相邻电缆的电磁噪声具有较大的阻抗，使其免于受电噪声的干扰。从长远维护角度来看，光缆最终的维护成本会非常低。光纤使用光脉冲沿光线路传输信息，以替代使用电脉冲沿电缆传输信息。在系统的一端是发射机，是信息到光纤线路的起始点。发射机接收到的已编码电子脉冲信息来自于铜线电缆，然后将信息处理并转换成等效的编码光脉冲。使用发光二极管或注入式激光器产生光脉冲，同时采用透镜，将光脉冲集中到光纤介质，使光脉冲沿线路在光纤介质中传输。由内部全反射原理可知，光脉冲很容易眼光纤线路运动，光纤内部全反射原理说明了当入射角超过临界值时，光就不能从玻璃中溢出；相反，光纤会反射回玻璃内。应用这一原理制作光纤的多芯电缆，使得与光脉冲形式沿光线路传输信息成为可能。光纤传输具有衰减小、频带宽、抗干扰性强、安全性能高、体积小、重量轻等优点，所以在长距离传输和特殊环境等方面具有无法比拟的优势。传输介质是决定传输损耗的重要因素，决定了传输信号所需中继的距离，光纤作为光信号的传输介质具有低损耗的特点，光纤的频带可达到1．0GHz以上，一般图像的带宽只有8MHz，一个通道的图象用一芯光纤传输绰绰有余，在传输语音、控制信号或接点信号方面更为优势t光纤传输中的载波是光波，光波是频率极高的电磁波，远远比电波通讯中所使用的频率高，所以不受干扰。且光纤采用的玻璃材质，不导电，不会因断路、雷击等原因产生火花，因此安全性强，在易燃，易爆等场合特别适用。 组成部分 光源(又称光发送机)，传输介质、检测器(又称光接收机)。计算机网络之间的光纤传输中，光源和检测器的工作一般都是用光纤收发器完成的，光纤收发器简单的来说就是实现双绞线与光纤连接的设备，其作用是将双绞线所传输的信号转换成能够通过光纤传输的信号(光信号)。当然也是双向的，同样能将光纤传输的信号转换能够在双绞线中传输的信号，实现网络间的数据传输。在普通的视、音频、数据等传输过程中，光源和检测器的工作一般都是由光端机完成的，光端机就是将多个E1信号变成光信号并传输的设备，所谓E1是一种中继线路数据传输标准，我国和欧洲的标准速率为2．048Mbps，光端机的主要作用就是实现电一光、光一电的转换。由其转换信号分为模拟式光端机和数字式光端机。因此，光纤传输系统按传输信号可分为数字传输系统和模拟传输系统。模拟传输系统是把光强进行模拟调制，将输入信号变为传输信号的振幅(频率或相位)的连续变化。数字传输系统是把输入的信号变换成“1”，“O”脉冲信号，并以其作为传输信号，在接受端再还原成原来的信号。当然，随着光纤传输信号的不同所需要的设备有所不同。光纤作为传输介质，是光纤传输系统的重要因素。可按不同的方式进行分类：按照传输模式来划分：光线只沿光纤的内芯进行传输，只传输主模我们称之为单模光纤(Single—Mode)。有多个模式在光纤中传输，我们称这种光纤为多模光纤(Multi-Mode)。 按照纤芯直径来划分：缓变型多模光纤、缓变增强型多模光纤和缓变型单模光纤按照光纤芯的折射率分布来划分：阶跃型光纤(Step index fiber)，简称SIF；梯度型光纤(Graded index f iber)，简称GIF；环形光纤（r iv er f iber)；W 型光纤。 光缆：点对点光纤传输系统之间的连接通过光缆。光缆含1根光纤(称单纤)，有2根光纤(称双纤)，或者更多。 单、多模光纤传输设备的原理 光纤传输设备传输方式可简单的分成：多模光纤传输设备和单模光纤传输设备。
远距离视频信号传输解决方案
在监控工程的设计和施工中，常常会遇到视频超过1000米甚至更远距离的传输和信号传输过程中遇到干扰源的问题。由于模拟视频信号通过同轴电缆在中长距离的传输过程中存在着信号的衰减和失真现象，或者当同轴电缆遇到干扰源时(如交流电线、强电磁场等)都会造成图像模糊不清或条形干扰等现象。传统解决传输距离过长的方法是在每隔300-500米左右加置一个信号放大器，这不仅大大增加了线路的建设成本，同时也增加了线路发生故障的几率。对于遇到干扰源的问题则不好解决。另一方面，在同方向存在多路视频线路和控制信号线路的布线工程施工中，多股同轴电缆加上控制信号电缆合在一起，给管道穿越和线路布放造成了比较大的困难。 由于同轴电缆自身的特性，当视频信号在同轴电缆内传输时其受到的衰减与传输距离和信号本身的频率有关。视频信号在同轴电缆内传输时不仅信号整体幅度受到衰减，而且各频率分量衰减量相差很大，特别是色彩部分衰减最大，因此同轴电缆只适合于传输距离 300米以下的视频。 光纤是为了解决远距离的视频信号传输而使用的。由于光纤整体传输系统价格太高，光纤铺设、连接需要专门设备，并且安装调试困难，故障难找，损坏不易维修等缺陷，对于3000米以内近距离视频传输而言，光纤并不是一个很好的选择。寻求一种经济、传输质量高、传输距离远的解决方案十分必要。对此情况讯维公司自主研发出双绞线视频传输器，可以将双绞线应用于监控传输系统中，很好地解决了上面的难题。 这种传输器，利用五类网络线缆代替同轴电缆，不仅解决了普通视频电缆存在的远距离传输信号严重失真和在复杂工业环境下的电磁干扰问题，而且大大节约了线路建设成本，施工和维护也变得十分简便，成为视频监控工程在解决中长距离传输问题上的一种最为经济实用的办法。 XW系列双绞线视频传输器： 双绞线视频传输器（双绞线视频收发器）是利用五类网络线缆代替同轴电缆，不仅解决了安防和视频广告工程中普通视频电缆存在的远距离传输信号严重失真和在复杂工业环境下的电磁视频干扰问题，而且大大节约了线路建设成本，施工和维护也变得十分简便，成为视频监控工程在解决1-3公里中长距离传输问题上的一种最为经济实用的办法。 VGA传输器（VGA延长器）： VGA信号传输器,采用专利技术将H和V信号编码至RGB信号上加重处理后发送，仅利用CAT-5电缆的三对双绞线完成VGA、SVGA、SXGA信号的编解码，接收端采用卓越的去加重、5段极点均衡补偿和亮度、对比度控制，使SVGA的传输距离达到50米、100米、300米至500米或更远。完全代替了原来用VGA信号放大器延长VGA信号的做法，VGA信号传输器广泛应用于军事演习,大型指挥系统,酒店KTV点歌系统,电梯液晶显示系统,大型电厂图像监控系统,大型会议显示系统,电视台背景大屏幕显示系统,工业自动化远程控制系统,火车站大屏幕系统,列车车厢显示器，超市图像音响的远程传输，商务办公楼多媒体广告系统等
光纤传输原理
光纤，不仅可用来传输模拟信号和数字信号，而且
： 综合布线系统中使用的光纤为玻璃多模850nm波长的 其纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成。内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。由物理学可知，在两种介质的界面上，当光从折射率高的一侧射入折射率高的一侧时，只要入射角度大于一个临界值，就会发生反射现象，能量将不受损失。这时包在外围的覆盖层就象不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。只有那些初始入射角偏小的光线才有折射发生，并且在很短距离内就被外层物质吸收干净。
4、光纤传输的特点优势及传输原理 光缆传输的实现与发展形成了它的几个优点。相对于铜线每秒1.54MHZ的速率 光纤网络的运行速率达到了每秒2.5GB。从带宽看，很大的优势是：光纤具有较大的信息容量，这意味着能够使用尺寸很小的电缆，将来就不用更新或增强传输光缆中信号。光纤电缆对诸如无线电、电机或其他相邻电缆的电磁噪声具有较大的阻抗，使其免于受电噪声的干扰。从长远维护角度来看，光缆最终的维护成本会非常低。光纤使用光脉冲沿光线路传输信息，以替代使用电脉冲沿电缆传输信息。在系统的一端是发射机，是信息到光纤线路的起始点。发射机接收到的已编码电子脉冲信息来自于铜线电缆，然后将信息处理并转换成等效的编码光脉冲。使用发光二极管或注入式激光器产生光脉冲，同时采用透镜，将光脉冲集中到光纤介质，使光脉冲沿线路在光纤介质中传输。由内部全反射原理可知，光脉冲很容易眼光纤线路运动，光纤内部全反射原理说明了当入射角超过临界值时，光就不能从玻璃中溢出；相反，光纤会反射回玻璃内。应用这一原理制作光纤的多芯电缆，使得与光脉冲形式沿光线路传输信息成为可能。光纤传输具有衰减小、频带宽、抗干扰性强、安全性能高、体积小、重量轻等优点，所以在长距离传输和特殊环境等方面具有无法比拟的优势。传输介质是决定传输损耗的重要因素，决定了传输信号所需中继的距离，光纤作为光信号的传输介质具有低损耗的特点，光纤的频带可达到1．0GHz以上，一般图像的带宽只有8MHz，一个通道的图象用一芯光纤传输绰绰有余，在传输语音、控制信号或接点信号方面更为优势t光纤传输中的载波是光波，光波是频率极高的电磁波，远远比电波通讯中所使用的频率高，所以不受干扰。且光纤采用的玻璃材质，不导电，不会因断路、雷击等原因产生火花，因此安全性强，在易燃，易爆等场合特别适用。
网络高清传输的五种方案
网络高清传输的五种方案 一、常规方式——使用网线加交换机 网线传输网络高清信号最远不能超过100米距离，所以这种方式只限于较近距离，中小项目使用。 二、较远距离，及要求效果、画质推荐使用——光纤收发器 光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的信号转换传输设备，将前端的以太网信号，通过光纤收发器的发射端将以太网的电信号转换器成光信号进行远距离传输，光纤收发器的接收端将光信号还有成电信号。
三、旧工程改造中，原有模拟摄像机，可以建议使用——网络串联器 普通的视频线或两芯的电源线无需任何改造，直接转换成网络高清！本产品是用同轴电缆（或两芯线）代替传统的网线传输百万高清网络视频，不但能传输2000米以上而且一根电缆还能同时传输多路视频。
本产品可以直接解决网络摄像机距离传不远的问题。安装方便，能大大节省人工和设备成本。不再需要使用光纤和交换机等设备 通讯距离长 传输可达2公里以上,中间不需要接任何信号中继设备(以太网最大通讯距离为100米)，极大方便了网络布线，也可以避免在网络施工时因距离超过100米而必须加装以太网交换机的困扰，对于直通的SVY/SYWV75-5电缆，在距离2000米时，保持TCP/IP吞吐量不低于30Mbps 扩展能力强 如果需要增加节点，无需重新布线。一条同轴线上最大支持20路百万高清视频、报警、对讲、控制信号同时传输。以太网和模拟系统都为单点对单点。 高性能 支持20路高清视频同时传输，且具有很强的抗电波干扰功能，能适应各种布线环境，可装用于道路，桥梁电梯、隧道等环境。 安装简单 即插即用，无需软件硬件设置，接收发射设备相同。可以将现有的普通模拟摄像机升级为百万高清摄像机，不需更换线路。 成本低使用低价位的线材进行传输。 升级快可将原系统升级成数字化，应用更全面。 质量保证三级防雷设计，品质保证。工业级设计，100%老化测试，确保产品质量万无一失。 四、解决网络高清传输电流的传输问题——POE合成分离器 什么是POE？ POE (Power Over Ethernet)指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作做何改动的情况下，在为一些基于IP的终端（如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等）传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。 POE通过电缆供电的原理 标准的五类网线有四对双绞线,但是在l0M BASE-T和100M BASE-T中只用到其中的两对。IEEE80 2.3af允许两种用法,应用空闲脚供电时,4、5脚连接为正极,7、8脚连接为负极。应用数据脚供电时,将DC电源加在传输变压器的中点,不影响数据的传输。在这种方式下线对1、2和线对3、6可以为任意极性。
光纤通信传输简介
光纤通信传输简介 随着近年来对光纤光缆、光器件。光系统的大力研究和开发，光纤性能更加完善，品种更加多元化，光纤通信已成为信息高速公路的传输平台，通信网络也在向全光网络发展。这篇论文旨在了解并简要介绍这个通信传输的主力军。 首先是光纤通信的介质：电缆。电缆又分为三种。 第一种为双绞线电缆，双绞线(TP)是一种最常用的传输介质。双绞线是由两根具有绝缘保护的铜导线组成，把两根绝缘铜导线，按一定的密度互相绞在一起，可以减少串扰及信号放射影响的程度，每一根导线在导电传输中放出的电波会被另一根线上发出的电波所抵消。 双绞线由两根22号至26号绝缘铜导线相互缠绕而成，而将一对或多对双绞线安置在一个套桷中，便形成了双绞线电缆。 双绞线电缆广泛应用于传统的通信领域。在计算机网络通信的早期阶段，点到点传输方式均使用双绞线电缆。随着技术的进步，双绞线电缆所能支持的通信速率不断提高。目前三类双绞线电缆能支持10Mbps100米，即10BASE-T标准，五类双绞线支持100Mbps速率100米，即CDDI标准甚至能支持155Mbps的ATM速率。根据最新的研究结果，双绞线能支持600Mbps以上的速率。 a、非屏蔽双绞线电缆
非屏蔽双绞线电缆是由多对双绞线和一个塑料外皮构成。国际电气工业协会(EIA)为双绞线电缆定义了五种不同的质量级别。 计算机网络中常使用的是第三类和第五类以及超五类非屏蔽双绞线电缆。 第三类双绞线适用于大部分计算机局域网络，而第五类双绞线利用增加缠绕密度、高质量绝像材料，极大地改善了传输介质的性质。 由于继承了声音电信通信的办法，计算机网络用的非屏蔽双绞线电缆在安装上通常与大部分电话系统相同，采用同一种方法，一个用户设备，通过RJ-45(4对线)或RJ-11(2对线)的电话连接器端口与非屏蔽双绞线电缆相连。目前，非屏蔽双绞线可在100米内，使数据传输率达到100Mbps(每秒百万位)。 b、屏蔽双绞线电缆 屏蔽双绞线电缆的内部与非屏蔽双绞线电缆一样是双绞铜线，外层由铝箔包着。 Apple计算机公司以及IBM公司所用的各种传输介质都要求使用屏蔽双绞线电缆。屏蔽双绞线相对来讲要贵一些，但它仍然比同轴粗缆和光缆便宜些。它的安装要比非屏蔽双绞线电缆难一些，类似同轴电缆。它必须配有支持屏蔽功能的特殊连接器和相应的安装技术。它具有较高的传输速率，100米以内达500Mbps，但是通常使用的传输率都不超过155Mbps。目前使用最普遍的速率是 16Mbps。屏蔽双绞线电缆的最大使用距离也限制在百米之内。
光纤通信技术与光纤传输系统研究
光纤通信技术与光纤传输系统研究 发表时间：2017-08-07T15:34:59.777Z 来源：《电力设备》2017年第11期作者：陈晨[导读] 摘要：全球经济一体化已经使得全球由工业社会向科技社会进行转变，人们渴望获得自己国家以外的资讯，这就为信息传输技术提供了发展的空间。 （中石化中原石油工程设计有限公司自控通信设计所河南郑州 450046）摘要：全球经济一体化已经使得全球由工业社会向科技社会进行转变，人们渴望获得自己国家以外的资讯，这就为信息传输技术提供了发展的空间。我们现在日常所使用的微信、微博以及淘宝等网上服务，都是在网络信息传输的基础上实现的。这些功能促使了通信技术朝着智能化以及全球化进行发展。 关键词：光纤通信技术；光纤传输；系统研究[] 1导言 全球经济的飞速发展，推进着工业化社会向信息化时代过渡，同时人们获取信息的欲望强烈，对信息的需求量急剧增长，刺激着通信业的迅速发展。近些年来，人们的通信方式已从早期简单的语音联系，到逐步增加接触点，再到今天的视频通信、科技数据和传感数据的传输、视频点播及远程会议。这些新的通信方式，不断地满足着人们的需求。 2我国当前光纤传输技术的现状 目前我国通信技术所采用的传输技术主要是双纤传输技术，该技术主要是使传输信号在两条不同光纤中进行数据信息传输，但是在传输设备的影响之下，光纤传输容量还有待提高，这就导致光纤资源的浪费。单纤双向传输技术的实现，可以为光纤网络进行光纤资源的有效节约，是未来发展的重要方向。就我国目前来说，该技术应用主要是采用光纤末端与设备相连的方式，例如单纤光收发器的研发。所以单纤双向传输技术的实现对于光纤通信实现未来发展是十分重要的。另外，现代化的光纤到户接入技术也是实现现代通信技术发展的重要标志，是在现代宽带业务传输工作的基础上，为充分满足用户需求而实现的现代化通信技术发展，光纤接入网的作用主要是进行信息传递。在当前的信息通信工作中，adsl技术的实现为信息接入网建立提供了基础，但同时其在具有未来发展优势的相关通信业务中的应用却存在缺失。比如在hdtv高清数字电视业务中，adsl技术依旧是采取传统的通信接入方式，难以实现信息传输速率的有效提高，不能满足当代用户的信息通信技术需求。所以实现光纤到户接入技术的发展与推广是十分重要的。 3光纤通信技术和光纤传输系统的应用前景 3.1光纤通信技术的发展前景 3.1.1长距离地传输超大容量信息的波分复用技术，大大提高了光纤传输系统的信息容量，并且这种技术在未来的跨海传输系统中也有着广阔的发展前景。现在，随着波分复用系统的迅速发挥1.6bit/s的WDM被大量使用，与此同时全光传输的距离也在不断扩展。提高光纤传输容量的另一有效途径是使用OTDM技术和WDM增加光纤传输的信道数以提高其携带信息容量的技术相比，OTDM技术用提高单信道速率的方法来提高传输容量，其最终实现的单信道速率可高达640bit/s，但提高光纤通信系统的容量仅依靠WDM和OTDM技术是不够的，可以通过将多个OTDM的信号进行波分复用，来提高传输的容量。使用PDM技术能减弱相邻信道的相互干扰。但由于RZ编码信号在超高速的通信系统中占用的空间较小，从而对色散管理分布降低了要求，并且RZ编码的方式对于光纤的偏振膜色散和非线性有较强的适应力，所以现在的WDM/OTDM系统的传输方式大都使用RZ编码。 3.1.2光孤子通信技术。作为超短光脉冲ps数量级的光孤子，位于光纤传输系统中的反常色散区，这里的非线性效应和群速度色散相互平衡，所以经过长距离的传输后，光纤的速度和波形都能保持不变。在未来的通信发展中，光孤子的发展前景主要体现在：使用高速通信，频域和时域的超短脉冲产生和使用的技术及超短脉冲的控制技术可以使目前的速率从10~20Gbit/s提高到100Gbit/s；在增长传输的距离方面通过使用整形、再生技术、重定时和减少ASE，光学滤波可以使传输的距离提高100000km以上。 3.1.3全光网络。光纤通信技术的最高阶段是全光网，传统光网络在节点处使用的仍是电器件，电信网的总容量不能得到很大的提高。全光网络的信息从始至终以光的形式来交换和传输，交换机在处理用户信息时也不在按比特，而是依据波长定路由。建立以光交换和WDM 技术为主的全光网络，解除电光的局限成为未来发展光通信的趋势，更是信息网络未来发展的核心。 3.2光纤传输系统的应用前景 光纤传输系统在应用中，通常是将多路的视频信号传输到同一条光纤上面[ [4]劳景富.光纤传输系统及光纤通信系统的优点及具体应用探析[J].民营科技,2014,09:97. ]。光线传输系统的这种多路复用使用的是技术包括光时分复用、光波分复用和光频分复用。其中光波分复用技术可以实现视频、音频、图像、文字、数据等各类媒体的混合传输，这对于扩充网络的容量、发展宽带的新业务、挖掘光纤宽带传输的潜力和实现通信的超高速传输具有重要的意义，特别是WDM如果加上光纤EDFA，将对电信网产生巨大的吸引力。光频分复用有较窄的信道间隔，所以它的突出优势首先是能极大地增加复用的光信道；其次能稳定信道之间光纤的传输。光时分复用中的OTDM技术可以有效提高传输系统的传输速率，因而将用在扩大光纤传输系统的通信容量。无论是从传输的信息容量方面，传输的速度方面，还是全光网络通信方面来说，光纤通信技术在未来社会中的作用将越来越大，地位也会越来越重要，虽然目前全球光通信市场发展不太景气，但今后随着光纤传输系统技术的进一步成熟和完善，光纤通市场将不断扩大，并能成为未来通信的主流。 4结语 随着我国通信技术的不断发展，光纤通信已经成为现代重要的通信信息传输的重要方式，并且随着网络化发展的不断推进，光纤通信的发展也面临着更加严格的要求。所以，加强光纤通信技术的优化与发展，是当前光纤通信的重要发展方向。为了实现现代光纤通信技术的不断发展，相关技术人员应当进一步加强对现代光纤通信技术现状的深入研究与探讨，在现有技术的基础上不断实现相关技术与系统的完善与优化，促进光纤通信在未来的更好发展。 参考文献： [1]张涵.光纤通信技术与光纤传输系统的分析与探讨[J].科技创新导报,2011,01:38-39. [2]夏坚.浅析现代光纤通信传输技术的应用[J].信息通信,2011,04:40-41.
网络双绞线长距离布线传输问题研究
第23卷第5期 齐 齐 哈 尔 大 学 学 报 Vol.23,No.5 2007年9月 Journal of Qiqihar University Sep.,2007 网络双绞线长距离布线传输问题研究 张成军 （齐齐哈尔大学网络信息中心，黑龙江 齐齐哈尔 161006） 摘要：在计算机网络中，当双绞线过长、质量太低或布线工艺较差时，网络往往无法连通。为了解决此问题，采用傅里叶公式对其进行了理论分析，提出了一种解决方法。 关键词：网络工程；双绞线；傅里叶公式 中图分类号：TP334.9文献标识码：A文章编号：1007-984X(2007)05-0062-02 网络双绞线在实际工程中应用的距离为100 m，本文主要讨论当距离超长时，在工程实际中可以使用双绞线布线，从而实现200 m的网络布线。以下是线缆传输特性的下降对线缆长度的限制的原理分析和解决方法推导 1 线缆传输特性的下降对线缆长度的限制 正常情况下，五类双绞线的直流阻抗为0.09 Ω/m，当双绞线长度不超过200 m时，其直流阻抗在18 Ω以内。而布线要求总阻抗不能大于19 Ω。所以200 m以内双绞线的直流阻抗引起的信号总体功率下降，一般不会影响接收设备对信号的获得，所以在此距离采用五类双绞线布线可以不必考虑直流阻抗的影响。 1.1 线缆频率特性下降对线缆长度的限制 根据傅里叶级数公式，任何持续的数据信号，都可以被分解为正弦和余弦函数的n次谐波。在计算机局域网中，使用双绞线进行基带传输，这样就可以将双绞线上的传输信号作为方波进行分解，变换为谐波后再进一步研究。当方波信号通过一个低通信道时，可以等幅衰减通过的谐波数量越多，则接收设备正确识别原始方波信号的可能性就越大，反之信号将难以识别。 双绞线的频率特性正是一个低通信道，可以等幅衰减地通过从低频到频率的谐波。当线缆距离过长时，会造成高低之间的距离变窄及等幅衰减通过谐波数量下降。 下面按照4种不同情况进行原理推导并得出解决线缆长度限制的结论。 1）在长度为100 m的五类非屏蔽双绞线，双绞线上传输速度为100 Mb/s的信号，双绞线的等幅衰减的带宽为B Hz的条件下，由于在传输速度为100 Mb/s的以太网中，采用的编码方式是4b/5b（即为解决传输中的同步问题，实际使用5b的码组来编码4b的实际输入数据[1]），则通信线路上实际传输的方波信号每秒状态的变化次数为125 M，即125 Mb/s。如果每秒信号变化125 M次，则状态变化8次需要的时间为：15.625 M s。根据傅里叶级数公式，一次谐波的周期T为：15.625 Ms；一次谐波的频率f为：125 /8 MHz。方波信号（每秒状态变化次数为125 M次）通过长度为100 m五类双绞线后，可以等幅衰减通过的谐波数量N1为：N1=B/f=B/(125/8)=64B×10-9 结论1：因为情况1符合五类双绞线的布线标准，所以当等幅衰减通过的谐波数量为N1时，接收方设备可以识别。 2）在长度为大于100 m的五类非屏蔽双绞线，双绞线上传输速度为100 Mb／s的信号，双绞线的等幅衰减带宽变窄为原来的一半B/2 Hz的条件下，可以等幅衰减通过的谐波数量N2为：N2=(B/2)/f=(B/2)/(125/8)=32B×10-9=N1/2 。 结论2：随着双绞线长度的增加，其等幅衰减频宽B变窄后，可以通过的等幅衰减谐波数量也将减少，， 收稿日期：2007-03-10 作者简介：张成军（1979-），男，黑龙江省齐齐哈尔人，助理工程师，主要从事计算机网络技术研究工作。
光纤传输的特点
光传输的特点 随着通信技术的不断进步，信号的传输媒介已逐渐从原来的同轴电缆转变为光纤。目前，我部门负责范围内电视信号的传输采用光纤与同轴电缆相结合的方式，近年也在有计划地对原有同轴传输系统进行光信号的传输改造和升级，努力优化完善老旧系统，保证电视信号传输的质量与稳定。 一、什么是光传输 光传输是在发送方和接收方之间以光信号形态进行传输的技术。光传输电视信号的工作过程是在光发射机、光纤和光接收机三者之间进行的。在前端机房的光发射机把输入的模拟电视信号变换成光信号，并由光纤进行信号的传输，导向光接收机进行信号的接收。光接收机把从光纤中获取的光信号转换还原成电信号。因此，光传输信号的原理就是电/光和光/电变换的全过程。
二、光传输的特点 光传输信号有以下特点： 1、通信容量大：光传输依靠传递光脉冲来进行通信，由于可见光的频率非常高，因此，光纤网络的运行速率达到了每秒2.5GB。 2、传输距离长：光传输依靠光纤作为传输介质，光纤的衰减极小，抗干扰性强、无论在光纤周围盘绕着多么复杂的强电，传输速度始终保持一致。这使得光信号可传输的距离更长。 3、保密性能好：首先光传输不同于无线电信号，它是在密封的玻璃纤维中传输的，因此不容易被截获，无线电信号很容易在空中被第三方拦截。其次，光纤通信采用特定的数字编码方式传输，不同于同轴电缆等模拟量的传送，因此也更安全。 4、适应能力强：光传输使用的光纤不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀，抗扰性强。 5、体积小、重量轻、便于施工和维护：光缆的敷设方式方便灵活，既可以直埋、管道敷设，又可以水底和架空。 6、原材料来源丰富，潜在的价格低廉：制造光纤的最基本原材 料是二氧化硅即砂子， 其潜在价格是十分低廉的。
光纤通信系统第三版-沈建华-机械工业出版社
光纤通信系统第三版-沈建华-机械工业出版社
《光纤通信》作业（2016.1.30） 1.1 光纤通信有哪些特点？ 1、光纤通信的优点： （1）传输容量大。（2）传输损耗小，中继距离长。（3）信号泄漏小，保密性好。（4）节省有色金属。（5）抗电磁干扰性能好。（6）重量轻，可挠性好，敷设方便。 2、光纤通信的缺点： （1）抗拉强度低。（2）连接困难。（3）怕水。 1.2 简述光纤通信系统的主要组成部分。 光纤通信系统的主要组成部分为：（1）光纤光缆、（2）光源（光发送机）、（3）光检测器（光接收机）、（4）无源器件、（5）光放大器（光中继器）。 1.4为什么使用石英光纤的光纤通信系统中，工作波长只能选择850nm、1310nm、1550nm三种？ 由于目前使用的光纤均为石英光纤，而石英光纤的损耗——波长特性中有三个低损耗的波长区，即波长为850nm、1310nm、1550nm三个低损耗区。为此，光纤通信系统的工作
波长只能是选择在这三个波长窗口。 2.1 光纤传输信号产生能量衰减的原因是什么？光纤的损耗系数对通信有什么影响？ 1、光纤产生能量衰减的原因包括：（1）吸收、（2）散射和（3）辐射。 2、光纤的损耗系数会导致信号功率损失，造成信号接收困难。 2.2 在一个光纤通信系统中，光源波长为1550nm，光波经过5km长的光纤线路传输后，其光功率下降了25%，则该光纤的损耗系数为多少？
2.3 光脉冲在光纤中传输时，为什么会产生瑞利散射？瑞利散射损耗的大小与什么有关？ 瑞利散射是由于光纤内部的密度不远匀引起的，从而使折射率沿纵向产生不均匀，其不均匀点的尺寸比光波波长还要小。光在光纤中传输时，遇到这些比波长小，带有随机起伏的不均匀物质时，改变了传输方向，产生了散射。 2、瑞利散射损耗的大小与成正比。 2.4 光纤中产生色散的原因是什么？色散对通信有什么影响？ 1、光纤的色散是由于光纤中所传输的光信号不同的频率成分和不同模式成分的群速度不同而引起的传输信号畸变的一种物理现象。 2、色散会导致传输光脉冲的展宽，继而引起码间干扰，增加误码。对于高速率长距离光纤通信系统而言，色散是限制系统性能的主要因素之一。 2.5 光纤中色散有几种？单模传输光纤中主要是什么色散？多模传输光纤中主要存在什么色散？
光纤特性及传输试验
光纤特性及传输实验 在现代通信技术中，为了避免信号互相干扰，提高通信质量与通信容量，通常用信号对载波进行调制，用载波传输信号，在接收端再将需要的信号解调还原出来。不管用什么方式调制，调制后的载波要占用一定的频带宽度，如音频信号要占用几千赫兹的带宽，模拟电视信号要占用8兆赫兹的带宽。载波的频率间隔若小于信号带宽，则不同信号间要互相干扰。能够用作无线电通信的频率资源非常有限，国际国内都对通信频率进行统一规划和管理，仍难以满足日益增长的信息需求。通信容量与所用载波频率成正比，与波长成反比，目前微波波长能做到厘米量级，在开发应用毫米波和亚毫米波时遇到了困难。光波波长比微波短得多，用光波作载波，其潜在的通信容量是微波通信无法比拟的，光纤通信就是用光波作载波，用光纤传输光信号的通信方式。 与用电缆传输电信号相比，光纤通信具有通信容量大、传输距离长、价格低廉、重量轻、易敷设、抗干扰、保密性好等优点，已成为固定通信网的主要传输技术，帮助我们的社会成功发展至信息社会。 实验目的 1.了解光纤通信的原理及基本特性。 2.测量半导体激光器的伏安特性，电光转换特性。 3.测量光电二极管的伏安特性。 4.基带（幅度）调制传输实验。 5.频率调制传输实验。 6.音频信号传输实验。 7.数字信号传输实验。 实验原理 1.光纤 光纤是由纤芯、包层、防护层组成的同心圆柱体，横Array截面如图1所示。纤芯与包层材料大多为高纯度的石英玻 璃，通过掺杂使纤芯折射率大于包层折射率，形成一种光 波导效应，使大部分的光被束缚在纤芯中传输。若纤芯的 折射率分布是均匀的，在纤芯与包层的界面处折射率突变， 称为阶跃型光纤；若纤芯从中心的高折射率逐渐变到边缘 与包层折射率一致，称为渐变型光纤。若纤芯直径小于 10μm，只有一种模式的光波能在光纤中传播，称为单模光纤。若纤芯直径50μm左右，有多个模式的光波能在光纤中传播，称为多模光纤。防护层由缓冲涂层、加强材料涂覆层及套塑层组成。通常将若干根光纤与其它保护材料组合起来构成光缆，便于工程上敷设和使用。 光纤与光纤之间固定连接时，用光纤熔接机进行熔接。光纤与光纤之间可拆卸（活动）连接，使用光纤连接器。光纤连接器把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去。各种光纤连接器结构大同小异，比较常见的有FC、SC、LC、ST等。一端装有连接器插头的光纤称为尾纤，两端都装上连接器插头的光纤称为光纤跳线。 光在光纤中传输时，由于材料的散射、吸收，使光信号衰减，当信号衰减到一定程度时，就必 需对信号进行整形放大处理，再进行传输，才能保证信号在传输过程中不失真，这段传输的距离叫
光纤通信技术习题与答案(1、2)
光纤通信概论 一、单项选择题 1.光纤通信指的是： A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式； D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。 2 光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的： A 近红外区 B 可见光区 C 远红外区 D 近紫外区 3 目前光纤通信所用光波的波长围是： A 0.4～2.0 B 0.4～1.8 C 0.4～1.5 D 0.8～1.6 4 目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是： A 0.85、1.20、1.80 ； B 0.80、1.51、1.80 ； C 0.85、1.31、1.55 ； D 0.80、1.20、1.70。 6 下面说确的是： A 光纤的传输频带极宽，通信容量很大； B 光纤的尺寸很小，所以通信容量不大； C 为了提高光纤的通信容量，应加大光纤的尺寸； D 由于光纤的芯径很细，所以无中继传输距离短。 二、简述题
1、什么是光纤通信？ 2、光纤的主要作用是什么？ 3、与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信有何优点？ 4、光纤通信所用光波的波长围是多少？ 5、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别是多少？ 光纤传输特性测量 一、单项选择题 1 光纤的损耗和色散属于： A 光纤的结构特性； B 光纤的传输特性； C 光纤的光学特性； D 光纤的模式特性。 2 光纤的衰减指的是： A 由于群速度不同而引起光纤中光功率的减少； B 由于工作波长不同而引起光纤中光功率的减少； C光信号沿光纤传输时，光功率的损耗； D 由于光纤材料的固有吸收而引起光纤中光功率的减少。 3 光纤的色散指的是： A 光纤的材料色散； B光在光纤中传播时，不同波长光的群时延不一样所表现出来的一种物理现象； C 光纤的模式色散；