现代通信技术基础(蒋青主编)第5章.ppt

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1、第五章光纤传输网技术5.1光纤通信5.2SDH光传输网5.3光纤通信新技术随着社会的进步，科学技术的发展，人类已进入信息化时代。信息化时代通信系统的主要特征无疑是它运载信息的能力，通信系统运载信息的能力与其带宽成正比，而带宽与载体的频率成正比。光纤通信系统的信息载体采用光——所有可用信号中具有最高频率的载体，它具有最高的运载信息能力：一根同轴电缆能够支持13000个信道，陆地上的微波链路最多可以支持20000个信道，而一根光纤通信链路，例如跨大西洋的电缆TAT-13，能够同时支持300000个双向语音信道。另一方面，因特网通信量的飞速增长要求得到更

2、高质量的网络信息服务能力，光纤传输网能够提供这样的能力，从而成为现代通信的主干网。5.1光纤通信5.1.1基本概念光导纤维简称光纤。所谓光通信就是利用光波来载送信息，实现通信的目的。光纤通信是以光波为载波，以光导纤维为传输媒质的一种通信方式。由于光纤通信具有一系列优异的特性，近年来，光纤通信技术发展速度之快，应用面之广是通信史上罕见的。它是世界新技术革命的重要标志，也是信息社会中各种信息网的主要传输工具。1、光纤通信的发展历程光波是人们最熟悉的电磁波，其波长在微米级、频率为数量级、由图5-1电磁波谱中可以看出，紫外线、可见光、红外线均属于光波的范畴

3、。目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区内，即波长为，可分为短波长波段和长波长波段。短波长波段是指波长为，长波长波段是指和，这是目前所采用的三个通信窗口。图5-1电磁波谱我国许多地方的烽火台就是最早光通信的历史见证。在这一古老而简单的光通信中，烽火是光源，传输介质是大气层，光接收器是人的眼睛。这种传输方式易受天气、地形的影响，抗干扰能力差，并且只能在可视距离内通信，与现在的光通信不可同日而语。虽然光远早于电被人所知，但由于光源、光探测器、光传输介质等一切光通信中的关键问题难于解决，因而光通信的发展极其缓慢。1880年，贝尔在他发明电话的4年后，又发

4、明了一种利用光波作为载波传递话音信息的“光电话”，它证明了利用 光波作为载波传递信息的可能性，是光通信历史上的第一步。贝尔“光电话”的实验之所以不实用，是由于光通信的源头—光源不理想。他使用的光源是可见光，可见光是复合光而不是单色光，这样它的光束方向性差，光强不集中，不便于传输。1960年，美国科学家梅曼（Merryman）发明了第一个红宝石激光器。激光（LASER：Light Amplification byStimulatedEmissiionof Radiation）与 普通光相比，谱线很窄，方向性极好，是一种频率和相位都一致的相干光，特性与

5、无线电波相似，是一种理想的光载波。因此，激光器的出现使光波通信进入了一个崭新的阶段。2、光纤通信的特点光纤通信与电通信方式的主要差异有两点：一是用光频作为载频传输信号，二是用光导纤维构成光缆作为传输线路。因此，在光纤通信中起主导作用的是产生光波的激光器和传输光波的光导纤维。光纤是一种介质光波导，具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。它是由直径大约只有0.1mm的细玻璃丝构成。光纤通信之所以能够飞速发展，是由于它具有以下突出优点。（1）传输频带很宽，通信容量大。随着科学技术的迅速发展，人们对通信的要求越来越多。为了扩大通信容量，有线通信从明线

6、发展到电缆，无线通信从短波发展到微波和毫米波，它们都是通过提高载波频率来扩容的，光纤中传输的光波要比无线通信使用的频率高得多，所以，其通信容量也就比无线通信大得多。如果像电缆那样把几十根或几百根光纤组成一根光缆（即空分复用），其外径比电缆小得多，传输容量却成百倍的增长，如果再使用波分复用技术，其传输容量就会大得惊人了。这样，就可以满足任何条件下信息传输的需要，对各种宽频带信息的传输具有十分重要的意义。（2）中继距离长。我们知道，信号在传输线上传输，由于传输线的损耗会使信号不断的衰减，信号传输的距离越长，衰减就越严重，当信号衰减到一定程度以后，对方就

7、接收不到信号了。为了长距离通信，往往需要在传输线路上设置许多中继器，将衰减了的信号放大后再继续传输。中继器越多，传输线路的成本就越高，维护也就越不方便，若某一中继器出现故障，就会影响全线的通信。因此，人们希望传输线路的中继器越少越好，最好是不要中继器。减小传输线路的损耗是实现长中继距离的首要条件。因为光纤的损耗很低，所以能实现很长的中继距离。目前，实用石英光纤的损耗可低于0.2dB/km，这比目前其他任何传输介质的损耗都低。由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200km还多。而现有的电通信中，同轴电缆系统最大中继距离为6km，最长的微波中继

8、距离也只有50km左右。如果将来采用非石英系极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降到，则中继距离可达数千米甚至数万千米。这样，