【通信企业管理】现代光纤通信技术

（通信企业管理）现代光纤

通信技术

通信网技术概述

1.1概述

1.2通信设备

构成通信网的最基本的设备是用户端设备、传输链路设备和转接交换设备。

1.3广域网分类

1.4通信协议

1.4.1协议

通常将网络分层结构以及各层协议的集合称为网络体系结构。比较著名的网络体系结构有国际标准化组织ISO(InternationalforStandardization)提出的开放系统体系结构OSI(OpenSystemInterconnection);美国国防部提出的传输控制协议TCP/IP；国际电信联盟提出的公共数据网X系列协议；IBM公司提出的系统网络体系结构SNA等。

1.4.2标准化组织

1.国际标准化组织ISO

2.国际电信联盟-电信标准化部ITU-T(InternationalTelecommunicationUnion)

一直负责制定电信网的标准系列。

3.因特网工程任务组IETF(InternetEngineeringTaskForce)

负责研究因特网的体系结构以及新一代因特网标准规范的研究和制定

第一章数字通信技术

第二章光纤通信技术

3.1光纤通信

3.1.1光纤通信的发展

3.1.2光纤通信的特点

1.传输频带宽，通信容量大。由信息理论知道，载波频率越高，通信容量就越大。

2.损耗低。目前实用的光纤均为石英系光纤，要减小损耗，主要是靠提高玻璃纤维的纯度。

3.在运用频带内，光线对每一频率成分的损耗几乎一样。因此，系统中才去的均衡措施比传统的电信系统简单，甚至可以不必采用。

4.光纤内传播的光能几乎不辐射，因此很难被窃听，也不会造成统一光缆中各光纤之间串扰

5.不受电磁干扰。因为光纤是非金属的介质材料。

6.线径细、重量轻，便于敷设。

7.资源丰富。制作玻璃光纤的原料是适应，其来源十分丰富。

3.1.3通信系统中主要技术指标

1.分贝dB

分贝dB是以常用对数表示的两个电压或两个功率之比的一种计量单位。

以作为基准功率，那么在某一点的功率的测试点上的功率电平为

D=10lg(dB)

光纤放大器的功率增益为

功率增益G=10lg(dB)

若损耗沿光纤是均匀的，光纤的损耗常用衰减常数A表示

衰减常数A=-lg(dB/km)

光纤连接器反射损耗系数为

反射损耗系数R=-10lg(dB)

2.绝对功率dBm

dB表示相对于某一据准功率的相对功率电平数。

dBm则表示相对于1mW参考功率的电平数，成为绝对功率电平数。符号dBm中的dB表

示分贝，m表示毫瓦。

D=10lg=10lg(dBm)

3.信道的传输速率和频带利用率

数字通信网络的运载信息能力用数据传输速率表示，数据传输速率的单位是比特/秒（b/s）,所以数据传输速率也称比特率。

在比较不同的数字通信系统时，但看他们的信息传输速率是不够的，还要看传输这种信息所占用的信道的频带宽度。所以采用频带利用率，即单位频带内的传输速率作为衡量数字通信系统传输速率（有效性）的指标：

（b·）

4.带宽BW

信道带宽（BandWidth）是通信系统的宝贵资源。

带宽是描述用于模拟传输的通信信道的运载能力的特性。

带宽是一个频率范围，信号在这个频率范围内传输不会产生重大的畸变，带宽用赫兹（Hz）作为单位。

制造商经常用带宽和光纤长度的乘积来标明带宽的质量

数字通信网络的运载信息能力也常用带宽来表示。比特率和带宽都是表示运载信息能力的。他们的关系在不同情况有不同的规定，最简单的办法（也是不太确切的办法）就是假设每秒的比特数b/s与每秒周期数相同。限制比特率的最重要因素是光纤的衰减和光纤的色散。色散和光源频宽使脉冲展宽，在超声速和超长距离通信系统中色散将是限制比特率最重要因素之一。

5.误码率BER

衡量数字通信系统可靠性的主要指标是误码率BER(BitErrorRate).在传输过程中发生误码的

码元个数与传输的总码元素之比，成为误码率。

BER是多次统计结果的平均值，实际上是平均误码率。

误码率的大小由传输系统特性和信道质量等因素决定，显然提高信道信噪比（信号功率/噪声功率）可使误码率减少；缩短中继段距离可提高信噪比，也即可使误码率减少。

6.抖动性能

抖动性能也是一种可靠性指标。抖动是较高传输系统中的不稳定现象，信号抖动是指数字信号的码位相对于标准位置的随即偏移，脉冲时间间隔上不再是等间隔的。

信号抖动也是由传输特性和信道质量等因素决定的，他可能是有脉冲恢复电路产生的抖动，也可能是由噪声引起的抖动，也可能由设备和光源老化引起的抖动。

误码率和信号抖动都直接反映了通信质量。

3.2光导纤维

3.2.1光导纤维的产生

光导纤维是具有传输频带宽、通信容量大、损耗低、不受电磁干扰等优点的一种新型传输介质。

3.2.2光纤结构和光传输的基本原理

1.光的特性

光具有波动性和粒子性

(1)光的波动性

光是一种横向电磁波TEM(TransverseElectromagnetic)，所谓横向是指光在真空三维空间中传播时，电场强度E和磁场强度H两个矢量都与光的传输方向垂直。

在光波传输时，随着时间的变化，电场和磁场的空间方位受到周围环境和光纤质量的影响也发生变化，这种现象称为极化。这种电磁波的极化现象也成为偏振现象。

光波与其他波长的电磁波一样，在真空中的传播速度为

根据光速=波长×频率的公式，有

光的中心频率大约为：

光的中心波长大约为：

光既然是电磁波，就会有电磁辐射，会产生反射、折射、干涉、偏振和损耗等现象。

紫外光的波长范围为6nm～390nm；可见光的波长范围为390nm～760nm；红外光的波长范围为760nm～nm；光纤通信所使用的波长范围为800nm～1700nm，具体使用的波长为短波长850nm、长波长C波段1310nm和长波长L波段1550nm。(2)光的粒子性

2.光纤的结构

3.光纤的导光原理

3.2.3多模光纤和单模光纤

1.光纤的传输模式

“模”来源于电磁场的概念这里所说的“模”，实际上是光场的模式。当光纤的纤芯较粗时，则可允许光波以多个特定的角度射入光纤端面，并在光纤中传播，此时称光纤中有多个模式。这种能传输多个模式的光纤称为多模光纤MMF(Multi-ModeFiber)；当光纤的芯径很小时，光纤只允许与光纤轴一致的光线通过，即只允许通过一个基膜，这种只允许传输一个基膜的光纤称为单模光纤SMF(Single-ModeFiber)。

从光纤理论的分析，可以得到以下几个有关的结论：

（1）并不是任何形式的光波都能在光纤中传输，每种光纤都只允许某些特定形式的光波通过，而其他形式的光波在光纤中无法存在。每一种允许在光纤

中传输的特定形式的光波称为光纤的一种模式。