光纖通信系統(tǒng)概述

光纖通信系統(tǒng)概述第一頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日教學(xué)內(nèi)容第一講光纖通信系統(tǒng)概述第二講光纖和光纜第三講光纖通信器件第四講光源和光發(fā)射機(jī)第五講光探測(cè)和光接收機(jī)第六講光放大器第七講光傳輸系統(tǒng)第八講系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第二頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日第一章概述1.1光纖通信技術(shù)發(fā)展1.1.1光纖通信史回顧

第三頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日古老的光通信設(shè)備---烽火臺(tái)光通信是利用光波作為載波來(lái)傳遞信息的。廣義地說，用光傳遞信息并不是什么新鮮的事。早在公元兩千多年以前，我們的祖先就在都城和邊境堆起一些高高的土丘，遇到敵人入侵，就在這些土丘上燃起煙火傳遞受到入侵的信息，各地諸侯看見煙火就立刻領(lǐng)兵來(lái)救援。其中還有著名的“周幽王烽火戲諸侯”的故事。這種土丘就叫烽火臺(tái)，它就是一種古老的光通信設(shè)備。第四頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日1.1.1光纖通信史回顧

----古老的光通信利用“光”的問題：向四面八方散射時(shí)，光強(qiáng)減弱和不能通過障礙物的問題上世紀(jì)六十年代初，光通信僅僅作為一種信號(hào)燈使用，如:

馬路上的紅綠燈 機(jī)場(chǎng)上的跑道標(biāo)志燈 航標(biāo)燈等等。第五頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日高錕提出光纖通信上世紀(jì)六十年代中期，光通信的應(yīng)用發(fā)生了根本的變化。而且這種變化還是由于一位中國(guó)人引起的，他就是高錕！1966年，英籍華人、年輕工程師高錕發(fā)表了關(guān)于通信傳輸新介質(zhì)的論文：他指出利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g(shù)途徑，從而奠定了光纖通信的基礎(chǔ)。第六頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日高錕----光纖通信發(fā)明家（左）

1998年在英國(guó)接受IEE(國(guó)際電氣工程師學(xué)會(huì)

)授予的獎(jiǎng)?wù)碌谄唔?yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日高錕提出光纖通信在高錕早期的實(shí)驗(yàn)中，光纖的損耗約為3000dB/km，他指出這么大的損耗不是石英纖維本身的固有特性，而是由于材料中的雜質(zhì)離子的吸收產(chǎn)生的。高錕指出，如果把材料中金屬離子含量的比重降低到106以下，光纖損耗就可以減小到10dB/km。再通過改進(jìn)制造工藝，提高材料的均勻性，可進(jìn)一步把光纖的損耗減少到幾dB/km。這種想法很快就變成了現(xiàn)實(shí)。第八頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日網(wǎng)絡(luò)歷史光網(wǎng)絡(luò)----電網(wǎng)絡(luò)雖然光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展相對(duì)獨(dú)立，但卻又互相滲透，相互依存。由于技術(shù)的限制，目前即使是光網(wǎng)絡(luò)，也是由光纖鏈路和電節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。第九頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日1最早的光電報(bào)

2電報(bào)

3電話

4光電話

5光纖

6光源

7光纖通信沿著電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展兩根主線回顧一下人類通信的發(fā)展史，以更好地理解目前的網(wǎng)絡(luò)狀況。第十頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日1最早的光電報(bào)實(shí)際上，光網(wǎng)絡(luò)的歷史要早于電網(wǎng)絡(luò)。最早的光電報(bào)實(shí)驗(yàn):

1791年，法國(guó)人ClaudeChappe將一塊兩面分別刷成黑白兩種顏色的木板不停地翻動(dòng)，用了約四分鐘的時(shí)間將一條包含有九個(gè)法文單詞的信息傳遞給他在10英里（1英里=1.61公里）之外的兄弟。他的兄弟利用望遠(yuǎn)鏡和一個(gè)表達(dá)信息的密碼本，將該信息接收了下來(lái)。第十一頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日最早的光電報(bào)

在這之后的約90年間，光電報(bào)不斷被改進(jìn)成為一個(gè)完整的通信系統(tǒng)。限制性：1依賴于天氣

2光電報(bào)的操作者必須受過專門的訓(xùn)練，熟知龐大的密碼本的內(nèi)容.

因此，光電報(bào)并沒有進(jìn)入并改變普通市民的生活，最終于1881年被廢棄。第十二頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日2電報(bào)在歐洲人致力于改進(jìn)光電報(bào)的同時(shí)，美國(guó)畫家莫爾斯卻在研究能夠用電來(lái)傳遞信息的辦法，并在1844年發(fā)明了真正意義上的電報(bào)。在以后的幾十年間，電報(bào)成為人們進(jìn)行信息交流的最主要的手段。第十三頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日3電話文字信息-------話音信號(hào)

1876年，貝爾發(fā)明了電話。從此，人類用電進(jìn)行通信的歷史翻開了新的一頁(yè)。第十四頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日電話（后話）

20世紀(jì)初期關(guān)鍵技術(shù)：絕緣金屬地線和銅絲拉制技術(shù)的發(fā)明解決問題：噪聲和串?dāng)_問題電話線路更便宜，電話已經(jīng)成為一種技術(shù)，并遍及美國(guó).

20世紀(jì)30年代

電報(bào)與電話在美國(guó)人生活中的地位完全顛倒了過來(lái)，電話系統(tǒng)代替了電報(bào)系統(tǒng)。

20世紀(jì)60年代末電話機(jī)開始進(jìn)入美國(guó)百姓家庭。第十五頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日4光電話1880年，曾經(jīng)發(fā)明了電話的貝爾又發(fā)明了光電話：他利用太陽(yáng)光來(lái)傳送話音。陽(yáng)光被聚焦到一個(gè)反射鏡上，當(dāng)有聲波傳到反射鏡表面時(shí)，反射鏡就會(huì)振動(dòng)，導(dǎo)致反射光變化，這就相當(dāng)于發(fā)射機(jī)通過反射光將聲波信號(hào)發(fā)射出去；在接收端，一個(gè)硒片被用來(lái)接收陽(yáng)光，并將聲波重現(xiàn)出來(lái)。貝爾的光電話應(yīng)該說是現(xiàn)代自由空間光通信的雛形。第十六頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日4光電話貝爾的光電話與前面的光電報(bào)有相似的缺點(diǎn)：系統(tǒng)工作依賴于天氣條件，并且傳輸距離很短。第十七頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日5光纖1951年，荷蘭科學(xué)家AbrahamCornelisSebastianVanHeel證明玻璃纖維的外涂敷層有助于將光保持在纖維內(nèi)部。后來(lái)的光纖結(jié)構(gòu)就是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。但是，當(dāng)時(shí)光纖的損耗非常大，為1dB/m。光纖的應(yīng)用基本上局限于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。第十八頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日光纖的進(jìn)展情況1970年 光纖研制取得了重大突破，美國(guó)康寧公司按照高錕的思路，生產(chǎn)出了損耗為20dB/km

的石英光纖1972年 該公司生產(chǎn)的多模光纖損耗已下降到

4dB/km1973年 美國(guó)貝爾（Bell）實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的光纖損耗為2.5dB/km1974年已下降到1.1dB/km1976日本NTT公司已減小到0.47dB/km80年代初 單模光纖在波長(zhǎng)1550nm的損耗已降到

0.2dB/km，接近了石英光纖的理論損耗極限。第十九頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日6光源---半導(dǎo)體激光器也發(fā)明了作為光纖通信用的光源，半導(dǎo)體激光器也發(fā)明了，并取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。1973年半導(dǎo)體激光器的壽命是7000小時(shí)1977年貝爾實(shí)驗(yàn)室已達(dá)到10萬(wàn)小時(shí)，完全滿足實(shí)用化的要求。1979美國(guó)ATT公司和日本NTT公司又研制成功了長(zhǎng)波長(zhǎng)（1550nm）連續(xù)振蕩半導(dǎo)體激光器。低損耗光纖和連續(xù)振蕩半導(dǎo)體激光器的研制成功，是光纖通信發(fā)展的重要里程碑。第二十頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日激光和光纖的出現(xiàn)——光纖通信發(fā)展的前提★激光：無(wú)線電通信-----無(wú)線電波作為相干光頻電磁波；光通信-----激光。激光像普通無(wú)線電波一樣，可以進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，可以把各種信號(hào)載到光波上發(fā)射出去而實(shí)現(xiàn)光通信?！锕饫w：激光通信的主要障礙是氣候因素的影響和大氣層內(nèi)信號(hào)的衰減。光導(dǎo)纖維的出現(xiàn)，使人們成功地解決了激光大氣傳輸問題，使激光通信走上了穩(wěn)步發(fā)展階段。

第二十一頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日7光纖通信現(xiàn)代意義上的光通信一直要等到20世紀(jì)60年代有了強(qiáng)度很高、譜線很窄的光源和傳輸損耗很小的光纖以后才發(fā)展起來(lái)。第二十二頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日光纖通信光纖技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)通信上應(yīng)用的第一個(gè)例子：

1975年，英格蘭的某一地區(qū)的警察部門的通信系統(tǒng)因雷電襲擊而遭受到嚴(yán)重破壞。為了避免再受雷電打擊和電力浪涌的影響，一位警官建議當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)電話和電纜公司把該部門的通信系統(tǒng)用光纖連接起來(lái)。該光纖通信系統(tǒng)的成功工作，給了世人一個(gè)巨大的鼓舞。從此，世界各地不斷地投資改進(jìn)光纖技術(shù)。光纖通信開始了大發(fā)展的時(shí)代。第二十三頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日光纖通信光纖通信技術(shù)比電通信技術(shù)有優(yōu)越性:1、帶寬更寬2、容量更大3、傳輸距離更長(zhǎng)4、抗電磁干擾5、尺寸小6、重量輕致使電信部門首先采用這種新技術(shù)更新已有的電纜傳輸系統(tǒng)，并建立了許多新的光纖線路。第二十四頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日光纖通信在1980年以前，美國(guó)和英國(guó)的電話公司已經(jīng)在大西洋底敷設(shè)了7條連接歐美大陸的同軸電纜用以兩個(gè)大陸間的電話通信。

1988年，他們敷設(shè)的第8條連接歐美大陸的大西洋海底通信線路不再是同軸電纜而是光纜，這條光纜能夠同時(shí)傳送40000路電話。很快，這樣一條線路的通信容量也不能滿足需要，第2條、第3條光纜又相繼被沉入大西洋洋底，擔(dān)當(dāng)起歐美大陸通信線路的重任。同樣，在太平洋及其他大陸或國(guó)家，也發(fā)生著類似的事情。第二十五頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日光纖通信

早期的光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用于脈碼調(diào)制語(yǔ)音通信系統(tǒng)和圖像的模擬傳輸；隨后光纖通信系統(tǒng)則用于PCM語(yǔ)音通信和圖像的數(shù)字傳輸、長(zhǎng)途干線傳輸及CATV系統(tǒng)?，F(xiàn)代光纖通信系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有的點(diǎn)到點(diǎn)的傳統(tǒng)的光纖通信系統(tǒng)提速，采用WDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速、大容量的光網(wǎng)絡(luò)、電節(jié)點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)。而未來(lái)的光通信技術(shù)將朝著采用光節(jié)點(diǎn)、具有光交換功能的全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。第二十六頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日光纖通信光纖已經(jīng)在電話通信網(wǎng)中占據(jù)了重要的地位。光纖技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)不僅被電信公司所利用，而且也被有線電視公司及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商們所利用。第二十七頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日現(xiàn)已安裝使用的光纖通信系統(tǒng)，光纖長(zhǎng)度有的很短，只有幾米長(zhǎng)(計(jì)算機(jī)內(nèi)部或機(jī)房?jī)?nèi))；有的又很長(zhǎng)，如連接洲與洲之間的海底光纜。上世紀(jì)70年代以來(lái)，光纖通信的發(fā)展速度之快令人震驚，可以說沒有任何一種通信方式可與之相比擬。光纖通信已變成所有通信系統(tǒng)的最佳技術(shù)選擇。第二十八頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日世界光纖產(chǎn)值從96年92億美元到2002年預(yù)計(jì)198億美元，每6年翻一番現(xiàn)在世界上光纖生產(chǎn)速度為3200km/小時(shí)，即每天生產(chǎn)的光纖可繞地球兩周目前光纖產(chǎn)量每年遞增20~25%目前光纜產(chǎn)值按應(yīng)用分類為：本地通信51.25%，LAN等20.82%，干線15.81%，CATV（75歐姆的同軸電纜）8.6%，其它3.5%

世界光纖通信發(fā)展情況

第二十九頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)爆炸式增長(zhǎng)，

光通信是唯一的出路世界上所有新建的干線通信系統(tǒng)均采用光纖。由于波分復(fù)用技術(shù)和光纖技術(shù)的突飛猛進(jìn)，現(xiàn)在一根光纖上的傳輸容量每9~12個(gè)月就翻一番。5Gb/s系統(tǒng)已在橫跨太平洋的海底光纜系統(tǒng)(TPC-5/6)中使用。波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)也在海底光纜系統(tǒng)上使用。2002年阿爾卡特在C波段和L波段成功地進(jìn)行了10.2Tb/s(25642.7Gb/s)距離為3100km的傳輸試驗(yàn)。第三十頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日

通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出乎許多人的預(yù)料。電子傳輸設(shè)備速度的高速增加只有光纖線路的容量才能滿足。 硅數(shù)字器件速度充其量可達(dá)到1~2Gb/s，而鎵砷器件的速度是硅器件的2~5倍。10Gb/s的高速集成電路已經(jīng)開發(fā)出來(lái)，200Gb/s的晶體管和40Gb/s的集成電路也已逐漸成熟。

第三十一頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日

在交換技術(shù)方面，電路交換逐漸被具有路由器功能的分組交換所取代，最后的發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)光交換和電信網(wǎng)絡(luò)的全光化。 由于光電技術(shù)的發(fā)展和逐漸成熟，世界光纖市場(chǎng)和光電器件市場(chǎng)大幅增長(zhǎng)，而市場(chǎng)價(jià)格卻急劇下降。光纖通信產(chǎn)業(yè)方興未艾，其旺盛的生命力令人振奮。第三十二頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日1.1.2光纖通信的特（優(yōu)）點(diǎn)1.頻帶寬、傳輸容量大第三十三頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日在光纖通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波頻率高得多，而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜損耗低得多，因此相對(duì)于電纜或微波通信，光纖通信具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。電纜基本上只適用于數(shù)據(jù)速率較低的LAN，距離較長(zhǎng)的高速局域網(wǎng)（100Mb/s）和城域網(wǎng)（MAN）必須采用光纖。第三十四頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日

光纖在1280nm~1620nm的近紅外波段，具有6個(gè)傳輸窗口，采用密集波分復(fù)用技術(shù)，這6個(gè)窗口從理論上講可以提供多達(dá)10000個(gè)信道。

過去，通信線路是信號(hào)傳輸?shù)募夹g(shù)瓶頸，但是自從使用光纜后，這個(gè)問題就不復(fù)存在了。第三十五頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日全波光纖第三十六頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日光纖的傳輸帶寬當(dāng)前運(yùn)用的單模石英光纖，如G.652C，G.652D，已經(jīng)基本消除氫損，它們的傳輸帶寬，可以從1260nm到1675nm，共有415nm寬度。一般把這415nm寬度劃分成O、E、S、C、L、U六個(gè)波段，具體劃分方法如下；

初始(O)波段1260nm-1360nm

擴(kuò)展(E)波段1360nm-1460nm

短(S)波段1460nm-1530nm

常規(guī)(C)波段1530nm-1565nm

長(zhǎng)(L)波段1565nm-1625nm

超常(U)波段1625nm-1675nm

當(dāng)前各國(guó)光纖通信大都運(yùn)用在C與L波段，而且僅使用其中的一小部分，還有大部分頻率未曾使用。第三十七頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日光多路傳輸技術(shù)光多路傳輸技術(shù)是充分挖掘光纖帶寬潛力、擴(kuò)大通信容量的技術(shù)之一。采用多路傳輸技術(shù)可以充分利用光纖帶寬，給通信帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。目前研究開發(fā)的光復(fù)用技術(shù)有WDM、OTDM和OCDM。目前OTDM（光時(shí)分復(fù)用

）和OCDM（光碼分復(fù)用

）均不成熟。

第三十八頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日WDM和常規(guī)的光通信系統(tǒng)的比較第三十九頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日2.損耗小、中繼距離長(zhǎng)電纜的損耗明顯大于光纖，有的甚至大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，電纜只能用于網(wǎng)徑不大的LAN，網(wǎng)徑較大的LAN以及MAN只能使用光纖。采用分布式喇曼放大技術(shù)，已使32波長(zhǎng)40Gb/sWDM系統(tǒng)的無(wú)中繼距離達(dá)到250km。第四十頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日3.重量輕、體積小第四十一頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日由于電纜體積和重量較大，安裝時(shí)還必須慎重處理接地和屏蔽問題。在空間狹小的場(chǎng)合，如艦船和飛機(jī)中，這個(gè)弱點(diǎn)更顯突出。然而，光纖重量很輕，直徑很小，即使做成光纜，在芯數(shù)相同的條件下，其重量還是比電纜輕得多，體積也小得多。通信設(shè)備的重量和體積對(duì)許多領(lǐng)域特別是軍事、航空和宇宙飛船等方面的應(yīng)用，具有特別重要的意義。在飛機(jī)上用光纖代替電纜，不僅降低了通信設(shè)備的成本，提高了通信的質(zhì)量，而且降低了飛機(jī)的制造成本。分析表明，每降低12kg，飛機(jī)制造成本就減少27萬(wàn)美元。第四十二頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日4.抗電磁干擾性能好光纖由電絕緣的石英材料制成，光纖通信線路不受各種電磁場(chǎng)的干擾和閃電雷擊的損壞。所以無(wú)金屬加強(qiáng)筋光纜非常適合于存在強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾的高壓電力線路周圍、油田、煤礦和化工等易燃易爆環(huán)境中使用。而電纜系統(tǒng)，在使用中至少可能遇到幾種直接的電氣危害: (1)因電纜和部件上累積的靜電放電; (2)耦合到電纜系統(tǒng)上的高頻電磁場(chǎng); (3)部件和接地點(diǎn)間的電位差。 這些危害可能導(dǎo)致LAN部件甚至聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)的損壞。在我國(guó)，已有不少LAN遭到雷擊導(dǎo)致計(jì)算機(jī)和LAN部件損壞的情況。第四十三頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日5.泄漏小、保密性好在現(xiàn)代社會(huì)中，不但國(guó)家的政治、軍事和經(jīng)濟(jì)情報(bào)需要保密，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)情報(bào)也已成為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的竊取目標(biāo)。因此，通信系統(tǒng)保密性能是用戶往往必須考慮的一個(gè)問題?，F(xiàn)代偵聽技術(shù)已能做到在離同軸電纜幾公里以外的地方竊聽電纜中傳輸?shù)男盘?hào)，可是對(duì)光纜卻困難得多。因此，要求保密性高的網(wǎng)絡(luò)不能使用電纜。在光纖中傳輸?shù)墓庑孤┓浅Ｎ⑷?，即使在彎曲地段也無(wú)法竊聽。沒有專用的特殊工具，光纖不能分接，因此信息在光纖中傳輸非常安全，對(duì)軍事、政治和經(jīng)濟(jì)都有重要的意義。第四十四頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日6．節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用制造同軸電纜和波導(dǎo)管的金屬材料，在地球上的儲(chǔ)量是有限的；而制造光纖的石英（SiO2）在地球上是取之不盡的。第四十五頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)論總之，由于通信用光纖都用石英玻璃和塑料制成，是極好的電絕緣體，而且光信號(hào)在光纜中傳輸時(shí)不產(chǎn)生泄漏，所以不存在電氣危害、電磁干擾、接地、屏蔽和保密性差等問題。再加上傳輸特性好的優(yōu)點(diǎn)，使光纖成為迄今為止最好的信息傳輸媒質(zhì)。因此，在短短的三十幾年中，獲得了迅速的發(fā)展，不管是在干線網(wǎng)上，還是在接入網(wǎng)上。第四十六頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日1.1.3光纖通信系統(tǒng)

光纖通信概念：通信是各種形式信息的有效傳遞，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，需要相應(yīng)的技術(shù)設(shè)備和傳輸介質(zhì)。

我們以調(diào)幅廣播為例，話音信號(hào)經(jīng)過話筒后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后借助于頻率范圍是526.5~1605.5kHz的載波，將信號(hào)“裝載”到載波上通過發(fā)射天線發(fā)送出去，在接收端由接收天線再將其“卸載”下來(lái)，這個(gè)過程稱為信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)。調(diào)幅廣播的傳輸介質(zhì)是大氣信道。

第四十七頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日載波信號(hào)調(diào)制信號(hào)

調(diào)制后波形解調(diào)后波形AM信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)

第四十八頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日

而光纖通信則是用光作為信息的載體，以光纖作為傳輸介質(zhì)的一種通信方式。它首先要在發(fā)射端將需傳送的電話、電報(bào)、圖像和數(shù)據(jù)等信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，即將電信號(hào)變成光信號(hào)，再經(jīng)光纖傳輸?shù)浇邮斩耍邮斩藢⒔邮盏降墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，最后還原成消息。第四十九頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日光纖通信系統(tǒng)用來(lái)連接一些節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)通常可能是交換機(jī)、終端、計(jì)算機(jī)、工作站等。光纖通信系統(tǒng)可分為三類：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)。在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)中，可能是單向的，也可能是雙向的。在一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(設(shè)有N個(gè)工作站)的系統(tǒng)中，其中站1可發(fā)送信息到所有其他N1個(gè)站，也可以接收其它各站發(fā)送來(lái)的信息，但其他各站之間不能相互通信。該系統(tǒng)的一個(gè)特殊情況是廣播網(wǎng)絡(luò)，即一個(gè)站可發(fā)送信息到所有其他N1個(gè)站。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)和一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)僅僅是網(wǎng)絡(luò)的特例。在網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)站可以與其他任一個(gè)站進(jìn)行通信，而絕不僅僅是一個(gè)站只能與另外N1個(gè)站通信。Ⅰ光纖通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類

第五十頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日Ⅱ基于光纖系統(tǒng)的三大網(wǎng)絡(luò)由于歷史發(fā)展的局限，世界范圍內(nèi)已經(jīng)形成了以同軸電纜、雙絞線等為主要傳輸介質(zhì)的電話傳輸網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和有線電視（CATV）網(wǎng)，而且形成了“三網(wǎng)獨(dú)立”的局面。第五十一頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日光纖網(wǎng)絡(luò)在上述三種網(wǎng)絡(luò)中，很多地方采用了光纖技術(shù)，構(gòu)成光纖網(wǎng)絡(luò)。因此，光纖網(wǎng)絡(luò)從功能上來(lái)講仍然可以按照電網(wǎng)絡(luò)的分類來(lái)劃分，即光纖計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)、光纖電話網(wǎng)和光纖有線電視網(wǎng)等第五十二頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日光纖計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是在遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過公用電話網(wǎng)把計(jì)算機(jī)互連起來(lái)，并建立分層通信體系和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，使計(jì)算機(jī)之間的通信可靠。第五十三頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日光纖計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信連接線有銅雙絞線、細(xì)同軸電纜、粗同軸電纜、光纜及微波、紅外線和激光、衛(wèi)星線路等無(wú)線傳輸媒體。以光纖光纜為傳輸介質(zhì)的光網(wǎng)絡(luò)特別適于作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，這是因?yàn)橐M(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)在發(fā)射端只需進(jìn)行一次電/光轉(zhuǎn)換，在接收端進(jìn)行一次光/電轉(zhuǎn)換就可以了。而在電話網(wǎng)中使用光網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換之前必須先將模擬的話音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在接收端首先進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換才能得到模擬的話音信號(hào)。目前，構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)主要干線的高速通道使用的就是光纖。第五十四頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日網(wǎng)絡(luò)分類傳統(tǒng)上，以服務(wù)范圍把網(wǎng)絡(luò)分為三類:(1)光纖局域網(wǎng)LAN(LocalAreaNetwork)

，服務(wù)范圍2km，如以太網(wǎng)，信令環(huán)和信令總線;(2)光纖城域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetwork)，服務(wù)范圍100km，如電話本地交換網(wǎng)或者有線電視)分配系統(tǒng);(3)光纖廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)，服務(wù)范圍可達(dá)數(shù)千公里，如開放系統(tǒng)互連國(guó)際網(wǎng)絡(luò)等。第五十五頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日局域網(wǎng)局域網(wǎng)是連接一個(gè)較小區(qū)域內(nèi)如一個(gè)辦公大樓，一個(gè)工廠，一個(gè)學(xué)校的用戶的網(wǎng)絡(luò)。例如，一所大學(xué)的計(jì)算中心房間里，計(jì)算機(jī)在這一局域網(wǎng)中，與房間中所有其他的計(jì)算機(jī)相連，也與整棟建筑內(nèi)的辦公室的計(jì)算機(jī)相連。局域網(wǎng)中各個(gè)計(jì)算機(jī)間的連接一般是電纜，也有少數(shù)網(wǎng)絡(luò)用光纜連接。在LAN中使用光纖的最大動(dòng)力是光纖的巨大帶寬，而不是比用銅纜能傳輸更遠(yuǎn)的距離。第五十六頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日城域網(wǎng)城域網(wǎng)是為一個(gè)城市內(nèi)的用戶或?yàn)橐粋€(gè)大城市內(nèi)某一個(gè)城區(qū)的用戶提供信息互連功能的網(wǎng)絡(luò)。為保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性，MAN采用雙光纖環(huán)結(jié)構(gòu)。第五十七頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)連接的是不同城市甚至不同的國(guó)家的用戶計(jì)算機(jī)。城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)可以通過公共電話交換網(wǎng)PSTN相連。第五十八頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日Ⅲ單信道光纖通信系統(tǒng)構(gòu)成電信號(hào)輸入調(diào)制光源光放大器光檢測(cè)器信號(hào)恢復(fù)電信號(hào)輸出光發(fā)射機(jī)尾纖連接器光纖光纖接頭盒光耦合器其它設(shè)備光接收機(jī)光纖接頭盒連接器再生中繼器尾纖光纖光纖第五十九頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日光發(fā)射機(jī)的作用是把電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)注入光纖傳輸。光接收機(jī)的作用是把經(jīng)光纖傳輸后的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，對(duì)其放大并解調(diào)出原基帶信號(hào)。光中繼器的作用是對(duì)經(jīng)光纖傳輸衰減后的信號(hào)進(jìn)行放大。光中繼器有光-電-光中繼器和全光中繼器。簡(jiǎn)化模型第六十頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日光纖通信系統(tǒng)構(gòu)成

----光發(fā)射機(jī)作用光纖通信系統(tǒng)通常由光發(fā)射機(jī)、光纖、中繼器和光接收機(jī)組成?！锕獍l(fā)射機(jī)的作用是把電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)注入光纖傳輸，它通常由復(fù)用器、調(diào)制器和光源組成。復(fù)用器的作用是把多路信息信號(hào)復(fù)用為時(shí)分復(fù)用（TDM）信號(hào)或頻分復(fù)用（FDM）信號(hào)。調(diào)制器的作用是用復(fù)用信號(hào)直接調(diào)制（IM）激光器（LD）的光強(qiáng)，或通過外調(diào)制器調(diào)制LD的相位。光源是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，以便在光纖中傳輸。第六十一頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日光接收機(jī)和中繼器★光接收機(jī)的作用是把經(jīng)光纖傳輸后的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，對(duì)其放大并解調(diào)出原基帶信號(hào)。★光中繼器的作用是對(duì)經(jīng)光纖傳輸衰減后的信號(hào)進(jìn)行放大。光中繼器有光-電-光中繼器和全光中繼器。如需對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行分出和插入，可使用光-電-光中繼器；如只要求對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大，則可以使用光放大器。第六十二頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日光纖通信系統(tǒng)隨著多模光纖發(fā)展到單模光纖，多模激光器發(fā)展到單模激光器，從短波長(zhǎng)系統(tǒng)發(fā)展到長(zhǎng)波長(zhǎng)系統(tǒng)，已經(jīng)歷了三代。圖1.1.3系統(tǒng)速率與無(wú)中繼距離關(guān)系第六十三頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日比特率比特率是指每秒傳送的比特(bit)數(shù)。單位為bps(BitPerSecond)，比特率越高，傳送的數(shù)據(jù)越大。

計(jì)算機(jī)中的信息都是二進(jìn)制的0和1來(lái)表示，其中每一個(gè)0或1被稱作一個(gè)位，用小寫b表示，即bit（位）；大寫B(tài)表示byte,即字節(jié)，一個(gè)字節(jié)＝八個(gè)位，即1B＝8b。表示文件的大小單位，一般都使用字節(jié)（KB）來(lái)表示文件的大小。

Kbps：首先要了解的是，ps指的是/s，即每秒。Kbps指的是網(wǎng)絡(luò)速度，也就是每秒鐘傳送多少個(gè)千位的信息（K表示千位，Kb表示的是多少千個(gè)位），為了在直觀上顯得網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度較快，一般公司都使用kb（千位）來(lái)表示，如果是KBps，則表示每秒傳送多少千字節(jié)。1KBps＝8Kbps。ADSL上網(wǎng)時(shí)的網(wǎng)速是512Kbps,如果轉(zhuǎn)換成字節(jié)，就是512/8＝64KBps(即64千字節(jié)每秒）。

在電信和計(jì)算中,比特率(有時(shí)書面bitrate)是位被傳送通過收音機(jī)或?qū)Ь€的速度。

第六十四頁(yè)，共七十五頁(yè)，2022年，8月28日三代光纖通信系統(tǒng)的特點(diǎn)上世紀(jì)七十年代，第一代光纖通信系統(tǒng)是使用漸變多模光纖的短波長(zhǎng)（0.85m）系統(tǒng)，光源采用發(fā)光二極管(LED)，速率為34Mb/s或45Mb/s，無(wú)中距傳輸距離僅為（10~20）km。上世紀(jì)八十年代，第二代光纖通信系統(tǒng)使用單模光纖的1.3m（零色散波長(zhǎng)）系統(tǒng)，工作波長(zhǎng)已由短波長(zhǎng)發(fā)展到長(zhǎng)波長(zhǎng)（1.31m和1.55m），光源使用多模激光器（LD），傳輸速率已提高到140Mb/s和565Mb/s，無(wú)中距傳輸距離已增加到（100~150）km。上世紀(jì)九十年代以來(lái)，第三代光纖通信系統(tǒng)使用1.55m（1.55μm的損耗為0.20dB/km，這是光纖的最低損耗

）的單模光纖，光源采用單頻DFB（分布反饋式）激光器和