7 光通信系统.pdf

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1、第七章光通信系统7.1通信网络结构简介7.2光纤通信系统7.3光纤通信系统的性能指标7.4光纤损耗和色散对系统的限制7.5光纤通信系统设计7.6光纤通信系统工程7.1通信网络结构简介212331218469N75(a)点对点(b)一点对多点(c)网络•光纤通信系统用来连接一些节点，这些节点通常可能是交换机、终端、计算机、工作站等。光纤通信系统可分为三类：点对点系统、一点对多点系统以及网络。•在点对点系统中，可能是单向的，也可能是双向的。•在一点对多点(设有N个工作站)的系统中，其中站1可发送信息到所有其他N−1个站，

2、也可以接收其它各站发送来的信息，但其他各站之间不能相互通信。该系统的一个特殊情况是广播网络，即一个站可发送信息到所有其他N−1个站。•点对点系统和一点对多点系统仅仅是网络的特例。在网络中，每个站可以与其他任一个站进行通信，而绝不仅仅是一个站只能与另外N−1个站通信。有时候我们要指出它们之间的区别，有时候我们通称以上三种情形均为系统或者网络。一、点对点的传输系统•利用光纤的低损耗、宽带宽特点•性能指标：距离带宽积（BL）、传输功率代价•主要限制因素：光纤损耗、光纤色散、光纤非线性•解决方法：中继器（光放大器、光-电-光

3、中继）、色散补偿、光纤的选择•设计问题：•中继距离的选取：在级联的EDFA系统中，ASE噪声积累问题是关键所在，设计的关键在于如何设置EDFA的放大间隔使接收端的OSNR满足要求•色散补偿技术：色散补偿方案的选择及设计•光纤非线性的避免光发射机λ1MUXDEMUXλ1光接收机EDFA光发射机λ2λ2光接收机光发射机λ3λ3光接收机λNλN光发射机功放线放预放光接收机典型的点对点光纤通信系统二、光纤分配网功能：将信号分配给多个用户应用：光缆电话网、CATV、宽带综合业务数字网（B-ISND）特点：传输距离较短、带宽要求

4、宽结构：树型拓扑、总线拓扑三、局域网（LAN）1光纤局域网的概念所谓光纤局域网(LAN)是指利用光纤将较为靠近的许多用户连接起来的网络，这样网上的所有用户都可以通过该网络进行相互数据交流。2LAN的拓扑结构光纤局域网的基本拓扑结构形式，有星型、环型、总线型和树型以及它们间的不同组合。(1)总线型结构在下图中给出了总线型结构的示意图，从中可以看出，每个分站都有光发射和光接收部分，每个终端站与光纤之间都有光分支耦合器相连，这样用户可以通过光分支耦合器将各终端。所要传输的光信号耦合进入传输光纤，或实现由传输光纤中分取少量光

5、信号的操作，从而在一个服务区域内通过一条光纤传输多路信号，完成各终端间的数据互通。(2)星型结构星型网络拓扑结构具有交换的功能，使之有别于总线型网络结构。星型网络结构如图所示，从图中可以看出，它是利用点对点的光纤传输，将所有节点与一个中心节点实现互连，这个中心节点通常是采用星型耦合器。(3)环型结构环型结构是一种附着于网络上的端系统或站点之间互连的方式。目前随着技术的不断进步，采用1.31μm的多模光纤和标准的光纤分布数据接口(FDDI)，工作于100Mbit/s速率的环型拓扑结构的光纤局域网得到了很大发展。3网络协

6、议不同的网络结构，用于数据传输的控制协议有所不同。(1)以太网它主要应用于办公室自动化、分布数据处理、终端访问网络，甚至用于工厂自动化等场合。它多数应用于总线型和星型拓扑网络中，媒质接入方式为载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)。(2)令牌总线又称为IEEE802.4标准，它不仅是为办公室环境而设计的，而且还适用于工厂和其他军事环境。通常运用于总线型成星型结构。(3)令牌环网IEEE802.5令牌环网是媒质访问控制方式，它同样可用于办公室、工厂等环境，但是网络拓扑是环型拓扑。7.2光纤通信系统一.光纤通信系统

7、的组成目前最常用、最主要的方式是强度调制－直接检测(IM-DD)数字光纤通信系统。二.PCM端机（数字光通信系统中）通信中传送的许多信号(如话音、图像信号等)都是模拟信号。PCM端机的任务，就是把模拟信号转换为数字信号(A/D变换)，完成PCM编码，并且按照时分复用的方式把多路信号复接、合群，从而输出高比特率的数字信号。PCM编码包括取样、量化、编码三个步骤三.光纤通信系统的复用方式为了提高信道利用率，可使多路信号沿同一信道传输而又互不干扰，这就是多路复用。多路复用的方法主要有频分复用、时分复用、码分复用及波分复用等

8、，数字通信中广泛采用时分复用方式。按CCITT对话音PCM数字信号复用的建议，有两种基群系列，即PCM30/32路系统(我国及西欧采用)及PCM24路系统(日美采用)。在PCM30/32路系统中，帧长125μs，共有32个时隙(TS0～TS31)，其中30个话路时隙(TS1～TS15及TS17～TS31)，TS0时隙用作帧同步，TS16时隙用作