通信工程设计论文：光纤通信系统研究设计及数据传输

通信工程设计论文：

光纤通信系统研究\设计及数据传输【摘要】20世纪90年代以来光纤通信得到了迅速的发展,新技术不断涌现并已开始进入全光传输、全光通信阶段。

波分复用(WDM)是在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术。本文介绍了光纤通信的发展、特点、基本组成和波分复用技术(WDM)的基础知识、应用状况及目前存在的问题和发展状况,其中包括稀疏波分复用(CWDM)技术和密集波分复用(DWDM)技术的特点并对两者做了比较和分析。同时介绍了WDM系统对光安全进程技术的要求及其在无源光网络和城域网建设中的应用等方面的知识。最后,介绍了光纤通信的新技术。

【关键词】密集波分复用技术(DWDM);稀疏波分复用技术(CWDM);APR进程;IP over WDM

Fiber systems research, design and data transmission

【Abstract】Fiber optical communication has being developing rapidly since 1990's.On account of new technique, the Fiber optical communication has came into the fifth broadcasting communication system, which is being to enter into all-optical delivering and communication stage.

WDM is a technique which delivers two or more different waves of optical signals using the same one Fiber optical at the same time.

This thesis presents the development of Fiber optical communication, its fundamental construction and its feathers. Of course, the paper tells the basic knowledge of WDM including CWDM and DWDM's features ,their differences, the problems in WDM and its development. Then it introduces the technological requires toward optical safety process in WDM system and the application in PON and CAN of WDM technique. At last, it recommends the new technology in Fiber optical communication.

【Key words】DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing);CWDM (Coarse WavelengthDivisionMultiplexing);APR process and IP over WDM

1. 引言

30多年来光纤通信飞速发展,光纤通信新技术层出不穷,前两年作为新技术的光放大器、密集波分复用技术等,目前已经大量投入使用,使光纤通信逐步进入了以光孤子为标志的第五代广播通信系统,并开始进入全光通信的阶段。“掺铒光纤放大器(EDFA)+波分复用(WDM)+非零色散光纤(NZDSF)+光电集成(OEIC)”正成为国际上光纤通信的主要发展方向。

虽然WDM技术问世时间不长,但由于具有许多显著的优点和表现出强大的生命力,从而得到迅速推广应用,并向全光网络的方向发展。而当前光纤通信原理发面的书籍很少系统的讨论波分复用技术(WDM)及其在全光网络中的应用问题。为方便通信学者的阅读及系统的了解当今波分复用技术的发展与应用,本论文选择波分复用技术作为讨论主题。

2. 光纤通信的简介

2.1 什么是光纤通信。

近代通信技术分为电通信和光通信两类。光通信技术就是当代通信技术发展的最新成就,已成为现代通信的基石。目前广泛使用的光通信方式是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。这种通信方式称为光纤通信。

2.2 光纤通信的发展历史和展望。

(1)光纤通信系统从小容量、中容量朝大容量或超大容量方向发展。

(2)光纤通信系统从多模光纤向单模光纤及单模单偏振光纤即保偏光纤方向发展。

(3)光纤通信系统的中继距离越来越长。

(4)光纤通信系统向波分复用系统、相干光通信、全光通信、孤子光通信、网络通信方向发展。

2.3 光纤通信的基本组成。

目前使用的光纤通信系统,普遍采用的是数字编码、强度调制——直接检波通信系统。这种系统的示意方框图如图1所示。

3. 光端机

3.1 波分复用/解复用器

3.1.1 波分复用/解复用器的分类。

(1)光栅型;

(2)波导阵列光栅型;

(3)光纤光栅。

3.1.2 波分复用/解复用器的特性

3.1.2.1 解复用器。

以光信号波长为函数的解复用器的主要光学特性有以下几点。

(1)中心波长(或通带) λ1、λ2…λn+1;

(2)中心波长工作范围△λ1、△λ 2

(3)中心波长对应的最小插入损耗L 1 P01

L1=-101g P1P01(1)

式中: P1代表波长λ1为P01; λ1分别代表波长为的光束在输入端合路信号中的光功率。

图1 光纤通信系统的基本构成

3.1.2.2 复用器。

以光信号波长为函数的复用器的光学特性,可用于给定的输入端口(1#至N#端口为输入端口,0#端口为输出端口)。

3.1.3 光发送机

3.1.3.1 光发送机构成。

一般地,光发送机主要由光源、驱动电路及辅助电路等构成。

3.1.3.2 光发送机的主要指标。

(1)平均发送光功率及其稳定度。

(2)消光比。

消光比定义为最大平均发送光功率与最小平均发送光功率之比,通常用符号EX表示。若用相对值表示,则为

E X=101g最大平均发送光功率最小平均发送光功率(2)

3.1.2 光接收机。

3.1.2.1 光接收机指标。

(1)光接收机灵敏度。

(2)光接收机动态范围。

3.2 光接收机的灵敏度。光接收机的灵敏度极限也称为理想光接收机的灵敏度。

影响光接收机灵敏度的主要因素:输入和输出信号波形、非理想均衡滤波、直流光和背景光、判决阈值。

4. 光波分复用技术(WDM)

4.1 DWDM技术简介