光纤通信双保护环结构骨干网的设计

1、一、课程设计的任务和要求要求：1. 具备独立查阅光纤通信系统相关文献和资料，能提出并较好地论述课 题实施方案，具有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。2. 具备独立设计简单光纤自愈环网的能力，能对基本自愈环网系统的进行研究、分析及比较的能力。3. 具备采用计算机软件数值计算、仿真、绘图等能力。4. 工作中有创新意识，要对现有的方案提出自己独特见解。5. 总结简练完整，理论正确，论述充分，结构严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图标完备、整洁、正确。6. 工作努力，遵守纪律，工作作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。7. 内容不少于3000字，图和计算结果可打印

2、。 任务：1. 写明设计思路，画出设计图。2. 写明设计过程中出现的错误及相应分析3. 系统选取的期间及其相应参数要与实际商用产品基本一致，并列出设定的参数及其相应的取值，不能太理想化。4. 分析构建的系统工作原理、过程及性能评估。二、进度安排 1、201112.30-2012.01.5学习软件 2、2012.01.5-2012.01.6选出课题，查阅分析资料、提出设计方案 3、2012.01.6-2012.01.7讨论、修改方案，写出初稿 4、2012.01.7-2012.01.8定稿、答辩三、参考资料或参考文献1 杨祥林. 光纤通信系统. 国防工业出版社，2000年.2 王延恒，王黎明.

3、光纤通信系统与光纤网. 天津大学出版社，2007年.3 李维民. 全光通信网技术. 北京邮电大学出版社，2009年.4 张宝福. 全光网络. 人民邮电出版社，2002年.5 宁帆，寿国础，钱宗珏. 光纤接入网双纤自愈环的保护分析. 北京邮电大学学报,1999年第22卷第2期.6 毛健，杨靖磊. 光纤自愈保护技术在电力通信网中的应用。电力系统通信，2009年8月10日 第30卷第20期7 郑小歪. OptiSystem 7入门讲义.四、课程设计摘要（中文）摘要：环形网络是一种常见的通信网络拓扑形式。和网孔结构相比，环形网络在保持较高生存性的同时更容易实现和管理，因此广泛应用与同步数字体系（SDH

4、）传送网中。在一般的准同步数字体系通常采用的保护措施是设置备用光纤，但一般主通信光纤线路和备用光纤通信线路会同时被切断，保护作用失效，因此要改善通信网络的保护方式。本文提出一种自愈环的形式，运用optisystem光纤通信系统设计软件设计了一个双光纤的自愈环节构，同时对系统结构图和它可以实现的功能进行了简单的描述。关键词：optisystem 光纤保护 双向 五、课程设计摘要（英文）Abstract: Ring network is a common communication network topology form. And nets pore structure, compared t

5、o ring network survivability while in remain higher easier to implement and management, and it is widely application and synchronous digital system (SDH) transmission network. In general quasi synchronous digital system usually adopts protective measures are set spare fiber, but usually main communi

6、cation optical fiber links and standby optical fiber communication lines will also have been cut off, protection failure, therefore to improve the communication network protection way. This paper presents a self-healing rings, using the form optisystem optical fiber communication system design softw

7、are design of double fiber self-healing link configurations, at the same time for system structure and it can realize the function of a simple description. Keywords: optisystem Optical link protection bothway六、指导教师评分评价内容具 体 要 求权重得分调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。10实践能力独立设计、计算

8、、绘图的能力（课程设计）；能正确选择研究（实验）方法，独立进行研究的能力（学年论文） 15分析解决问题能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题（课程设计）；或能对课题进行理论分析，得出有价值的结论（学年论文）。15工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。10质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理（或设计过程完整，设计内容完全）；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文（设计）结果有参考价值。40外语和计算机应用能力在课程设计或学年论文中，能够体现外语和计算机的应用能力

9、。5创新工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。5综合评语指导教师签字： 年 月 七、答辩记录记录人（签字）： 年 月 日答辩意见及答辩成绩答辩小组教师（签字）： 年 月 日课程设计总评成绩：（指导教师评分×80%+答辩成绩×20%）1 引言随着国内电力通信网的快速发展，线路纵差保护由于灵敏度高、不收震荡影响、具有天然选相功能、能适应各种系统运行方式等优点，已经成为高压输电线路主保护的首选。若同一线路的2套保护均采用点对点的数字通信连接，通道故障会导致2套主保护同时退出，不利于系统的安全运行。为适应现代电网的发展要求，电力通信网必须为所承载的各种业务提供不中断的通信通

10、道,我们设计的系统采用FDDI构架。即采用双环结构，即使外环有一处中断，可以通过光电开关跳到内部，在内环（备用环）继续工作。在一定时间内重新建立通信的能力，受到该故障影响的业务能够通过其他路径到达目的地，而不受网络故障的影响。图2 FDDI的结构如上图所示2 双光纤保护环设计2.1基本思想本文主要叙述采用四节点结构，设计一个双光纤的单向通道保护环网，下图为其基本系统框架。图2 双纤双向保护环基本原理图在双纤双向保护环上一般由两个光纤环组成，两环的业务流向一定要相反，其中一个为主环（图中外环）S1，另一个为备环（图中内环）P1。当图中的四个节点在正常传输数据的时候，S1顺时针，P1逆时针。当节点

11、1和节点2之间的光纤被切断的时候，节点1的信息无法直接传送到节点2，此时节点4上的支路板接收到S1光纤的警告后，立即切换到选收备环P1光纤上面，从P1环将信息传送到节点2，形成环网的自愈保护。2.2系统结构利用optisystem仿真软件实现仿真模拟。OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到 LANS和MANS都适用。OptiSystem具有强大的模拟环境和系统的分级定义，是一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器。在器件库中找到相应的器件，进行系统组网。本次应用optisystem设计一个

12、8信道WDM光纤通信骨干网络，运用FDDI技术。选取北京，上海，广州，武汉，重庆5个城市作为节点，构建一个双环网，实现彼此间正常通信，并且具有自愈功能。该系统分为外环和内环两条线路，外环为主要在传输环工作光纤，内环为备用传输环保护光纤。系统中五个节点位置，这四个节点除了可以收发信息，还具有线路自动倒换功能，中间有SMF光纤，组成了内外两环，并且两环的传输方向相反，同时有8个DCF光纤， EDFA功率放大器，2个环型控制器。设计的外部系统结构如下图各器件功能：l SMF：连接外环和内环l DCF：大大的降低传输过程中的色散l EDFA：功率放大器，将上由一个节点传来的信号放大之后传入下一个节点，

13、 减小损耗l 环型控制器：使光在光纤中稳定的传输l BER分析仪：检测节点之间是否有光通过l Optical Spectrum分析仪：检测节点之间传输的信号2.3节点结构五个城市的基本结构模式是一样的，一其中的一个城市为例，如图由图可以看出，里面有外环和内环两条路线，外环为主要工作环，内环为保护环，有一个选择型的手动开关，到外环的线路中断的时候，起到将外环的光转换到内环上面继续传输。其中手动开关在这里起到光路倒换的作用。该图中的环形控制器在一条环路中只能有一个，稳定光在光纤中输出。2.4线路结构设计在光纤线路的传输中存在损耗和色散，因而需要加放大器。选择EDFA作为线路中的功率放大器。对于处理

14、色散问题，可以在普通单模光纤每隔一段的距离加入一段色散补偿光纤，使线路中的色散达到要求。其中两节点之间的线路结构如下图普通单模光纤SMF，DCF参数设置2.5系统仿真结果工作过程在optisystem的component library 中选取观察器件optical spectrum analyzer光谱分析仪，WDM analyzer，以及决定系统性能的误码率分析仪BER.在线路末端接入解复用器，使耦合在统一光纤不同信道的光分离器，在分离的每个信道上，放置光检查器。选PIN，其将光信号还原成电信号。为了避免噪声的干扰，在其后加入低通贝塞尔滤波器，随后加入3R中继器，还原伪随机码序列，指定参考

15、脉冲信号以及输出电信号，接入眼图分析仪。光接收机误码率分析仪入下图3系统性能评估3.1信号检测通过计算线路后，实现城市间的信号传输，可观测结果如图。图中有两个主光波，下面的噪声。说明两个城市的通信可以实现线路没有问题，接下来就是优化参数，完善系统性能。3.2眼图分析广州接收到信号的眼图武汉接收的信号眼图由图可以看出，最大Q因子大于7最小误码率远小于10¯¹²，满足骨干网的设计要求。3.3设计缺陷及分析1.由于对一些模拟器件的用法不太熟悉，系统不能实现自动控制，不能自动检测系统故障，自动修复功能只能靠手动实现。2.各仪器的参数设置可能不满足实际情况，偏于理想化，可能影响使用。4 结语回顾这次光纤通信设计，对于光通信系统有大致的认识，对optisystem软件有了初步的了解。通过学习其基本的指导手册，对软件系统内的部分功能有了掌握，有了初步的设计思想。能够从总体上把握光纤自愈环设计的总体要求及，进一步理解了光纤自愈环的运行过程。并了解了光纤通信系统的性能分析，对眼图，误码率有了更系统的认识。由于时间可能对我不太充足，对软件认识还不很全面，不过在同学的帮助下，熟悉器件，最终实现实验要求。参考文献1 杨祥林. 光纤