通信专业务实

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1、第一部分有线传输与接入第1章：光纤通信概述：光纤传输一般由光发送机、光接收机、光中继器（或放大器）、光缆等组成。本章主要介绍常用光纤的主要特性、常用光缆的结构、光源和光开关等光通信器件以及数字光纤通信系统的组成。1.1引言1.1.1光纤通信的发展简况。光纤通信作为现代传输的主要手段，在现代电信网中起着举足轻重的作用。1970年美国康宁公司研制出衰减为20db/km的光纤。同年美国贝尔实验室实现了CaAlAs半导体激光器室温下连续工作。回顾光纤通信的发展历史，已经经历了四代的变更：1973〜1976年的短波长（850mm）多模光纤通信系统被认为是第一代光纤通信系统，其传输速率为50〜100Mbi

2、t/s,中继距离为10km。1976-1982年的长波长（1310mm）多模和单模光纤通信低通构成了第二代光纤通信系统，其传输速率为140Mbit/s,中继距离为20〜50km。1982〜1988年的长波长（1310mm）单模光纤实用化通信系统的大规模应用是第三代光纤通信系统的主要特征，其传输信号为准同步数字体系（PDH）的各次群信号，传输距离为50km左右。1988年后到现在为第四代光纤通信系统的发展时期，主要特征是开始建设和应用同步数字体系（SDH）光纤传输网络，传输速率达2.5Gbit/s,屮继距离为80km左右，传输波长从1310mm转向1550mm,并开始采用光放大器（EDFA）、光

3、波复用（WDM）等技术。目前光纤传输网络核心汇聚层逐渐向口动光交换网络（ASON）方向发展，中继层而快速过度到以多业务传送平台（MSTP）为代表的经济传送话音和数据的方式，接入层面向无源光网络（PON）过度。1.1.2光纤通信的发展趋势光纤通信之所以能够迅速发展，是市于它具有以下优点。（1）传输容量大。（2）传输距离长。（3）抗电磁干扰。（4）环境适应性好，重量轻切易敷设。（5）保密性好。（6）在大容量传输中体现出极搞的投资性价比。在未來的信息社会中，大量信息的传输网络将主要由光纤网络來完成，光纤网络将成为“信息高速公路”的传输平台。未来的光纤通信将向以下儿个方面发展》1•大容量与高速化主要手

4、段是釆用复用技术：时分复用和波分复用。2.全光化3.业务多样化4•智能化1.2光纤光纤是光纤传输系统的物理介质，是构建光纤传输网络的重要基础。1•光纤结构(1)光纤的基本结构。光纤的基本结构一般是双层或多层的同心圆柱体，如图1・1所示。中心部分是纤芯，有纯石英玻璃拉制而成；纤芯外面包层，纤芯的折射率高于包层的折射率，从而形成一种光波导效应，使大部分的光被束缚在纤芯中传输，实现光信号的传输。包层’防护层图1-1光纤基本结构由纤芯和包层组成的光纤成为裸光纤，裸光纤不能直接使用，实用的光纤是在裸光纤的外面增加了防护层保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，增加光的柔韧性，并用来缓冲外界的压力、增加光纤的抗

5、拉、抗压强度，以及改善光纤的温度特性和防潮性能等。防护层通常也包括好儿层，包括包层外面的缓冲涂层、加强材料涂覆层以及最外一层的套塑层光纤的几何尺寸很小、纤芯直径一般在5~50um之间，包层的外径为125um,若将防护涂层也算上光纤的外径，也只有250um左右。光纤的套塑方法有两种：紧套和送套。紧套是指光纤在套管内不能自由松动，而松套光纤则有一定的活动范围。紧套的优点是新能稳定，外径较小但机械性能不如松套，因为紧套无松套的缓冲空间，易受外力影响。松套光纤温度性能优于紧套光纤，制作比较容易，但外径较大，为避免水分，需要填充半流质的油膏来提高组成光缆后的光缆的纵向封闭性能。经过涂覆、套塑形成的光纤常

6、称为被覆光纤。(1)光纤的材料。目前通信用光纤主要是石英系光纤，其主要成分是高纯度的Si。?玻璃。如果在石英中掺入折射率高于石英的掺杂剂，就可以制作光纤的纤芯；同样，如果在石英中掺入折射率低于石英的掺杂剂，则就可以作为包层材料。纤芯中广泛应用的掺杂剂为二氧化错(CeOz)、五氧化二磷(P205)等，包层中主要的掺杂剂为三氧化二硼曲)、氟(F)等。(2)光纤的折射率分布。光纤的光特性决定的折射率分布，因此光纤纤芯和包层折射率在制造阶段(指预制棒制造)是沿径向加以控制的。用控制预制棒中掺杂剂的种类和数量的方法来使Z产生一定形状的折射率分布。折射率分布的形状有：阶跃(突变)、高斯、三角形或更复杂的形

7、式。2.光纤的分类光纤的分类方法很多，既可以按照光的折射分布来分，如阶跃光纤和渐变光纤，也可以按照传输模式数目来分，如单模光纤和多模光纤。光纤模是满足边界条件的电磁场波动方程的解即电磁场的稳态分布，每一种这样的分布对应一种模式。根据光纤中传输模式数目分为多模和单模光纤。（1）多模光纤。光纤中传输模式的数目与光的波长、光纤的结构（如纤芯直径）、光纤的纤芯和包层的折射率分布有关。为了表示光纤中存在模式