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1、5.1数字光纤通信系统概述5.2PDH数字光纤传输系统5.3SDH光同步数字传输系统5.4SDH传送网5.5SDH系统同步与定时5.6光波分复用系统5.7全光通信系统第5章数字光纤通信系统返回主目录第5章数字光纤通信系统5.1数字光纤通信系统概述5.1.1光纤通信基本概念数字光纤通信,是以光波运载数字信号,以光导纤维为传输媒介的一种通信方式。1996年，英籍华人“光通信之父”高锟(C.K.Kilo)博士根据介质波导理论提出了光纤通信的概念。光纤通信有如下的显著特点。1.线径细,重量轻由于光纤的直径小
2、,只有0.1mm左右,所以制成光缆后与电缆比要细得多,因而重量轻,有利于长途和市话干线布放,而且便于制造多芯光缆。2.损耗极低由于技术的发展,现在制造出的光纤介质纯度很高,因而损耗极低。现已制出的在光波导1.55mm窗口的衰耗低于0.18dB/km。由于损耗极低,所以传输的距离可以很长,这就大大减少了数字传输系统中中继站的数目,既可降低成本,也可提高通信质量。3.传输的频带宽、信息容量大由于光波频率高,因此用光来携带信号则信息量大。现在已经发展到几十千兆比特/秒的光纤通信系统,它可传输几十万路电话和几千路彩色电视
3、节目。4.不受电磁干扰、防腐和不会锈蚀因光纤是非金属材料,它不会受到电磁干扰,也不会发生锈蚀,具有防腐的能力。5.不怕高温,防爆、防火性能强因光纤是石英玻璃材料,熔点高达2000℃以上,所以不怕高温,有防火的性能。因而可用于矿井下、军火仓库、石油、化工等易燃易爆的环境中。6.光纤通信保密性好由于光纤在传输光信号时向外泄漏小,不会产生串话等干扰,因而光纤通信保密性好。由于光纤通信具有一系列的突出优点,随着科学技术的进步,光纤通信技术近年来发展速度之快、应用范围之广,出乎人们的预料,它是世界信息革命的一个重要
4、标志,是现代通信技术的重要组成部分。可以说有了光纤通信,就为构筑信息高速公路打下了基础,光纤通信成为通向信息社会的桥梁。5.1.2数字光纤通信系统的组成数字光纤通信系统与一般通信系统一样,它由发送设备、传输信道和接收设备三大部分构成。现在普遍采用的数字光纤通信系统,是采用数字编码信号经强度调制-直接检波的数字通信系统。这里的强度是指光强度,即单位面积上的光功率。强度调制是利用数字信号直接调制光源的光强度,使之与信号电流成线性变化。直接检波,是指信号在光接收机的光频上检测出数字脉冲信号。光纤通信系统组成原理方框图如
5、图5.1所示。图5.1光纤通信系统组成原理方框图在发送设备中,有源器件把数字脉冲电信号转换为光信号(E/O变换),送到光纤中进行传输。在接收设备中,设有光检测器件,将接收到的光信号转换为数字脉冲信号(O/E变换)。在其传输的路途中,当距离较远时,采用光中继设备,把信号经过中继再生处理后传输。实用系统是双方向的,其结构图如图5.2所示。图中,数字端机主要是把用户各种数字信号,包括数字程控交换机和数字接口,通过复用设备组成一定的数字传输结构(帧结构),不同速率等级的数字信号流送至光端机,光端机把数字端机送来的数字信号进
6、行处理,变成光脉冲送入光纤进行传输,接收端进行相反的变换。图5.2数字光纤通信传输系统结构方框图光端机主要由光发送、光接收、信号处理及辅助电路组成。在光发送部分完成电/光变换,在光接收部分主要完成光/电变换。信号处理,主要指把数字端机送来的数字脉冲信号再处理,以及各种码型变换,使之适应光传输及其他目的。辅助电路主要包括告警、公务、监控及区间通信等等。光中继机的作用,主要是将光纤长距离传输后,受到的衰耗及色散畸变的光脉冲信号,转换为电信号后经放大整形、定时、再生还原为规则的数字脉冲信号。经过再调制光源,变为光脉冲信号
7、送入光纤继续传输,达到延长传输距离的目的。5.1.3光纤和光缆1.光纤光纤就是导光的玻璃纤维的简称,是石英玻璃丝,它的直径只有0.1mm,如同人的头发丝粗细。在通信中,它和原来传送电话的明线、电缆一样,是一种新型的信息传输介质,但它比以上两种方式传送的信息量要高出成千上万倍,可达到上百千兆比特/秒,而且衰耗极低。2.光纤的导光原理光纤为什么能够导光,能传送大量信息呢?这要研究其传输理论,但其传输理论涉及的数学、物理知识面相当广,它要用到微分方程、场论等等高等数学知识及物理的微电子学、光学等高深理论。这里我们用
8、简单的比喻,从物理概念上来说明,以加深对光纤传输信息的理解。光纤是利用光的全反射特性来导光的。在物理中学习过光从一种介质向另一种介质传播,由于它们在不同介质中传输速率不一样,因此,当通过两个不同的介质交界面就会发生折射。若现在有两种不同介质,其折射率分别为n0,n1而且n1＞n0,设界面为XX′,折射率小的称光疏媒质,折射率大的
