中兴-光通信原理.ppt

Copyright2003 ZTECORPORATION 通信网及传输链路 终端设备传输链路PCM传输系统光纤传输系统卫星传输系统数字微波传输系统转接交换设备 通信网的基本构成 电话通信网的等级结构 一级交换中心C1二级交换中心C2长途网三级交换中心C3四级交换中心C4端局C5本地网汇接局T 国际国际局 实线传输链路频分载波传输链路电缆时分数字传输链路光缆时分数字传输链路数字微波传输链路 传输链路 脉冲编码调制PCM PulseCodeModulation PCM PCM电话通信系统示意图 PCM30 32幀与复幀 光纤传输链路 古代光通信3000年前的烽火台 17世纪中叶 发明了望远镜 1791年 法国人发明了信号灯 光纤通信简史 现代光通信 光话1880年贝尔发明 光话 他以日光为光源 大气为传输媒介 传输距离是200米 1881年贝尔发表了论文 关于利用光线进行声音的复制与产生 贝尔的光话始终没有实用化 1 没有可靠的 高强度的光源 2 没有稳定的 低损耗的传输媒介 光纤通信简史 1970年光纤通信元年1960年 第一台相干振荡光源 红宝石激光器问世 1962年 半导体激光器问世 1970年贝尔实验室制作出可以在常温下连续工作的铝镓砷 AlGaAs 半导体激光器 光纤通信简史 光纤通信简史 直到60年代中期 优质光学玻璃的损耗仍高达1000dB km 2x1081J 1047年太阳光能 英国标准电信研究所的华裔科学家高锟博士于1966年发表了一篇论文 提出利用带有包层材料的石英玻璃光纤作为光通信媒介 1970年美国康宁 Corning 公司制成损耗为20dB km的低损耗石英光纤 1976年 发现光纤的衰减在长波长区有 1 31um和1 55um两个窗口1980年 产生了低衰减光纤 在1 55um的衰减系数为0 20dB km已接近理论值 ITU TG 652 常规单模光纤 在1 31um的零色散为零 ITU TG 653 色散位移单模光纤 低损耗和零色散均在1 55um 工作波长为1 55um ITU TG 655 非零色散位移单模光纤 在1 55um损耗小 色散小 非线性效应小 光纤通信简史 光纤通信 以光波为载频 以光导纤维为传输介质的通信方式波长范围是近红外区 即0 8 1 6微米目前所采用的三个实用通信窗口短波波长段 波长为0 85微米长波波长段 1 31微米和1 55微米 光纤通讯的优点 具有传输频带宽 通信容量大传输衰减小 距离远信号串扰小 传输质量高抗电磁干扰 保密性好光纤尺寸小 质量轻便于运输和敷设耐化学腐蚀 适用于特殊环境原料资源丰富节约有色金属 光纤 光纤传输基本原理 光纤通信所用的光波长范围在800 1600nm的近红外区光的传播是通过电场 磁场的状态随时间变化的规律表现出来的 纤芯包层一次涂覆二次涂覆 套塑 2a2b 光纤心线的剖面结构示意图 光纤的传播模式在光纤的数值孔径角内 以某一角度射入光纤端面 并能在光纤的纤芯到包层界面上形成全反射的传播光线就可称为一个光的传输模式 光纤 光纤的传输特性 衰减色散偏振模色散光纤的非线性效应 衰减系数与波长的函数关系 衰减谱 色散 光纤中的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分来携带的 这些不同的频率成分和不同的模式成分的传输速度不同 从而引起 色散 色散的特性 光纤的类型 多模光纤 纤芯直径为50 75微米在一定的工作波长下 有多个模式在光纤中传输单模光纤 纤芯直径很小 约4 10微米理论上只传输一种模式 单模光纤 标准单模光纤 G 652光纤 色散位移单模光纤 G 653光纤 1550nm波长最低衰减光纤 G 654光纤 非零色散位移光纤 G 655光纤 色散补偿光纤 G 65X光纤 色散平坦光纤 标准单模光纤 G 652光纤 零色散波长在1310nm 在波长1550nm处衰减最小 在我国占99 以上 虽称1310nm性能最佳光纤 但绝大部分却用于1550nm 其原因是在1310nm无实用化光放大器 它可传输2 5G或以2 5G为基群的WDM系统 但传输TDM的10G 面临色散受限的难题 色度色散与PMD 色散位移单模光纤 G 653光纤 实现了在1550nm波长低衰减和零色散 可以20Gbit s系统 不需任何色散补偿 1550nm波长最低衰减光纤 G 654光纤 选用纯SiO2芯来降低光纤的衰减最大优点 在1550nm波长的最低衰减为0 18dB km制造困难 价格昂贵 不实用 非零色散位移光纤 G 655光纤 1994年专门为DWDM系统设计得新型光纤特定得最小色散保证抑制四波混频非线性 因既可传输TDM的10G 又可传以2 5G或10G为基群的WDM系统 所以近年倍受青睐 但理想的G 655光纤无法实现 因为在光纤的有效横截面积与色散斜率二方面难以均衡 目前 G 655光纤尚无国际统一规范 大的有效面积 会有效地避免非线性效应 但将导致色散斜率的增加 小的色散斜率将会便于色散的补偿 但其有效面积却减小 光接口标准与参数 1 光接口类型与代码 第一类光接口不含光放大器以及线路速率低于10G s的接口 第二类光接口含光放大器以及线路速率达到10G s的接口 光接口代码 W y zW I 代表局内通信 2km S 代表短距离通信 20km L 代长距离通信 80km V 代表甚长距离通信 120km U 代表超长距离通信 160km y 代表STM等级 Y 1 4 16 64 光接口标准与参数 光接口标准与参数 Z 代表使用光纤类型与工作窗口 1 G 652光纤 工作波长为1310nm 2 G 652光纤 工作波长为1550nm 3 G 653光纤 工作波长为1550nm 5 G 655光纤 工作波长为15