基于点对点传输之光纤通信系统仿真软件开发

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1、基于点对点传输之光纤通信系统仿真软件开发第1章绪论1.1光纤通信技术的发展与应用随着光纤通信技术的不断发展，光纤通信不断扩大其应用范围，在现代化通信中光纤通信技术占有非常重要的地位，是多样且复杂的信息的主要传输媒介，具有很大的发展前景。1966年，英籍华人高锟博士和霍克哈雷发表了关于通信传输新介质《介质纤维表面光频波导》的著名论文，预测了在通信中应用低损耗光纤，敲开了光纤通信的大门，此后光纤开始了在通信中的应用⑴。1970年，美国康宁公司成功研制了石英光纤，其损耗系数为2QdB/km。半导体激光器也同时得到了迅速发展，使光纤通信得到了飞速发展，随着波分

2、复用、光放大器的出现，光纤通信将显示出更强大的优势。1976年，世界上第一个850m?7的多模光纤通信系统在美国亚特兰大成功的投入现场实用化实验。这个通信系统的传输速率为44.7她//A，传输距离为ll0h。该系统采用的是多模光纤，其采用波长为850m，损耗系数为2dB/km。光源使用的是850ran工作波长的GaAs激光器。随后研制出了1300m工作波长的损耗系数小于2dB/km的光纤、1300?速率为IGb/s,并且很快引入到商业系统。1990年，第三代光纤通信系统引入到商业系统，速率在2.4?2.5GZ>/s之间，中继距离可达l00ykm。

3、另外，在最近几年，为了更好地降低光纤的损耗，获得更大的传输带宽，光纤通信由850?m的多模光纤通信系统转变为1310m的单模光纤通信系统，并向1550dash;左右。1.2光纤通信系统仿真的研究与应用本课题主要研究光纤系统的软件仿真，运用计算机仿真技术进行设计，既可以提高系统设计的可靠性、缩短系统设计的周期、又可以降低系统设计的成本。随着通信系统复杂性的增加，计算机的高速运算处理能力能弥补一些传统的分析设计方法不能适应发展的缺点。系统仿真是一个正确估算系统的有力补充，光纤通信系统的计算机仿真技术的强大优越性逐渐显示出来。目前，国外已经研究出几种用于光纤

4、通信系统仿真的软件，但大多价格昂贵，对于分析的侧重点不同[5]。例如光纤仿真软件VPItransmissionMaker提供了更多的高级模型和混合设计程序，加速了结构的模拟与搭建，并且能够完成更复杂的模拟程序。在2008年最新发布的版本中设计流程更加的完善，进一步提高了数据分析能力。增加了新一代光放大器模型及新的功能，可以在简单的用户界面上完成模拟及设计。并且具有操作简便，模块化的灵活性和技术上的完整性的优点[6]。OptiSystem光通信系统仿真软件是Opti仿真软件是专门为研究光通信系统的人员设计的，所以它满足了快速发展的光子市场对便于使用的光系

5、统设计工具的需求。在2008年Opti7.0版本，新版本的软件增加了新的器件和一些新功能，包括OCMA-PON网络的模拟等。对光纤通信系统仿真的研究我国也已经起步，例如天津大学、清华大学等也研究出了一些成果。..第2章光纤通信系统设计的相关基础理论2.1数字光纤通信系统在发送端把待传送信息的电信号调制到光源产生的激光束上，光源调制将电信号转化为光信号，再经光纤传输出去；在接收端，光检测器进行光电转换，经过解调恢复出原始的信息。光纤通信系统可分为数字光纤通信系统和模拟光纤通信系统两种。目前后者一般只用于传送广播式的视频信号，数字光纤通信系统的应用最为广泛

6、。它具有损耗低，抗电磁干扰，不易串音，通信容量大，绿色环保；传输距离远；通信质量高，保密通信比较容易实现；适用各种业务的传输，灵活性比较大；可以实现小型化、微型化，增强设备可靠性能等优点。本课题釆用数字光纤通信系统进行研究与设计。对于光纤数字通信传输链路，由光发射机将电脉冲转化为光脉冲，光脉冲信号在沿着光纤传输时会发生衰减和色散，在光接收机经光检测器转换为电信号，经过均衡滤波器补偿失真的波形，从而减少噪声的影响并且消除码间干扰的影响。最后比较滤波器的输出与阈值来进行码元判决，产生数字信号，在光纤链路上数字信号的传输框图如图2.2所示[8]。2.2光纤通

7、信系统的传输性能在光纤通信系统中，光纤损耗是需要着重考虑的一个问题。因为损耗程度在确定从光发射机到接收机或在线放大器的最大传输距离时，它是一个决定性的因素。光纤中的损耗机理是光能的福射损耗、吸收损耗和散射损耗。光信息传输损耗的主要原因之一是弯曲损耗，光纤经受一定曲率半径的弯曲时就会产生福射损耗。光纤中可以呈现两类曲率半径弯曲损耗：宏弯是当曲率的半径比光纤的直径大很多时产生的，例如在光缆进行拐弯时；在成缆时光纤产生的微观弯曲。它与光纤敷设的弯曲半径有关，轻微的弯曲所产生的附加损耗非常小，基本观察不到。当曲率半径减小时，损耗以指数规律增加[20]。现象上，

8、光信号在光纤中传输时，色散将导致光信号失真，而且传输距离越远色散将会越大。数字光纤通信系统中，