《数字光纤通信系统在通信中的应用设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字光纤通信系统在通信中的应用设计（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、数字光纤通信系统在通信中的应用设计数字光纤通信系统在通信中的应用设计目录摘要IABSTRACTII第一章 前言11.1 课题背景11.2 课题研究目的 11.3 光纤通信发展史2第二章 数字光纤通信系统设计方案32.1 数字光纤通信系统的基本构成 32.1.1 光纤 32.1.2 光源 32.1.3 光发射机42.1.4 光中继器52.1.5 光接收机52.2 数字光纤通信系统的通信62.2.1 数字光纤通信系统简介62.2.2 数字光纤通信系统通信原理 6第三章 数字光纤通信系统实现方案83.1 方案概述83.2 实现方案 83.2.1 PowerPC 405 处理器结构特性和集成开发环境
2、EDK83.2.2 硬件总体设计 93.2.3 EDK 模块设计结果103.2.4 光纤通信模块设计113.2.5 SFP 光收发模块143.2.6 性能分析14第四章 光纤通信技术的发展与展望164.1 光纤通信技术的发展及现状164.2 光纤通信技术的趋势及展望164.2.1 向超高速系统的发展164.2.2 向超大容量 WDM 系统的演进 174.2.3 实现光联网 174.2.4 开发新代的光纤 184.2.5 IPoverSDH 与 IpoverOptical184.2.6 解决全网瓶颈的手段一光接入网 184.2.7 FTTH19第五章 结束语 22参考文献23致谢24摘要光纤通信
3、的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。近几年来，随着技术的进步，电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放，光纤通信的发展又一次呈现了蓬勃发展的新局面，本文旨在对光纤通信领域的主要发展热点作一简述与展望。通过对光纤通信几个发展趋势进行的学习以及实际工作的了解，发现传统的通信网络无论从业务量设计、容量安排、组网方式，以及交换方式上来讲都已无法适应这些新的发展趋势，各大公司都在设计未来网络的蓝图，诸如可持续发展的网络、一体化网和新的公用网等等，其基本思路都是相同的，即具有统一的通信协议和巨大的传输容量，能以最经济的成本，灵活可靠持续地支持一切已有和将有的业务和信号。关键词：光纤 通信 设计 发展
4、ABSTRACTThe birth and development of optical fiber communication is a major revolution in telecommunications history. In recent years, advances in technology, telecommunications management system reform and full liberalization of the telecommunications market gradually, the development of optical fi
5、ber communication flourish once again presents a new situation, this article seeks to optical fiber communications for a major development focus Description and Prospect. This paper describes the historical development of optical fiber communication, optical fiber through the basic components: fiber
6、, light source, light detector characteristics of the introduction, that the development of optical communication technology is inseparable from the development of optical devices, and text around the capacity and speed optical fiber communication and the practical application of several trends are
7、described in detail, and the world a more cutting-edge communications technology are introduced briefly. Optical fiber communications by learning a few trends and practical understanding of the work, found that the traditional communication network design in terms of traffic, capacity arrangements,
8、networking mode, and the way in terms of exchange have been unable to adapt to these new trends major companies in the design of a blueprint for future networks, such as sustainable development, networks, integrated network and the new public network, etc. The basic idea is the same, that is a unifi
9、ed communication protocols and huge transmission capacity, can the most economical cost, flexible and reliable support for all existing and ongoing business and signals to others.KEY WORDS:FPGA TMN SDH/SONET ASON FTTH前言1.1 课题背景随着人们生活水平的提高，人们对信息量的需求增大，对信息传输的速率、安全等要求提高。而光纤通信可以满足通信的这一需求。光纤是通信网络的优良传输介质，
10、光纤通信是以很高频率 1014hz 数量级 的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信，光纤通信的问世使高速率、大容量的通信成为可能目前它已成为最主要的信息传输技术。虽然光纤通信研制时间不长，但其应用已相当普遍。我国光通信领域已掌握了光纤、器件、系统等各方面的关键技术，逐渐走进了国际光通信的先进行列。尤其在主要技术上，都有了自己的特色和创新。1.2 课题研究目的数字光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。随着国际互联网业务和通信业的飞速发展，信息化给世界生产力和人类社会的发展带来了极大的推动。光纤通信作为信息化的主要技
11、术支柱之一，必将成为 21 世纪最重要的战略性产业。光纤通信技术和计算机技术是信息化的两大核心支柱，计算机负责把信息数字化，输入网络中去；光纤则是担负着信息传输的重任。当代社会和经济发展中，信息容量日益剧增，为提高信息的传输速度和容量，光纤通信被广泛的应用于信息化的发展，成为继微电子技术之后信息领域中的重要技术。随着人们生活水平的提高，人们对信息量的需求增大，对信息传输的速率、安全等要求提高。而光纤通信可以满足通信的这一需求。数字光纤通信系统在通信系统中的应用越来越广泛。其有很大的市场前景。1.3 光纤通信发展史80 年代一项最重要的技术发展是光纤通信成为一个主要的国际性产业。用光纤敷设的总长
12、度可以表明其发展的程度。据估计，截止 2001 年底，全世界敷设的光纤总长度就达 3.81 亿英里。1955 年，英国科学家卡帕尼，发明了玻璃光导纤维。1960 年被称为光纤之父的华人高锟等人首先提出了用低吸收的光纤做光通信。1970 年，美国的柯林公司做出了每公里 20 分贝的低损耗光纤，贝尔实验室研制成功室温连续运转的半导体激光器，这奠定了光纤通信的基础。七八年以后，美国在芝加哥市首先开辟了第一条光纤通信线路。再过 10 年左右，1.55 微米波长的光纤损耗率低到 0.2 个分贝每公里，这样低的损耗就可以传输很远。在同年，英国的南安普敦大学，发明了掺铒光纤放大器。1989 年美国首次进行了
13、波分复用的光通信实验，是四个频道的，四个通道。1998 年，美国实现了密集波分复用的长途光通信，它的传输速率达到每秒一个太比特，从此，我们就进入了这样一个高速的时代，太比特的时代。中国光通信的历史是在 20 世纪 80 年代的上海首先铺设了一条 1.8 公里的数字光通信线路。20 世纪 80 年代投资的武汉邮电研究院，研制光纤的器件和光纤本身，现在也成为光纤器件的一个最大的研究单位。1995 年到 1998 年，上海交大完成了九五项目，四个节点的全光城域网、实验网。20 世纪 90 年代起，全国各地都普遍铺设和使用单路的光纤通信线路，截止到 2004 年底，全国敷设光纤总长度已超过 350 万
14、公里。 2000 年底中国网通公司建成了 3400 公里的波分复用的光纤通信网；2001 年完成了 863 项目，中国高速示范网；2000 年，国家自然科学基金资助了一个项目，中国高速互联研究实验网。现在，我们国内有很多的公司可以批量生产光纤通信的系统和器件。第二章 数字光纤通信系统设计方案2.1 数字光纤通信系统的基本构成2.1.1 光纤 光纤由纤芯、包层与涂层三大部分组成。光纤按模式分为多模光纤和单模光纤，对于公用通信网的骨干网，包括市内骨干网、接入网的光纤线路，需要使用单模光纤；专用的局域网和其它短距离光纤线路使用多模光纤。光纤的工作波长有短波长和长波长，短波长是 0.85m，长波长则是
15、 1.31m 和 1.55m两种。光纤的损耗在 1.31m 为 0.35dB/km，在 1.55m 为 0.20dB/km。波长1.31m 光纤的色散为零，而波长 1.55m 光纤有最低损耗却有不小的色散（Chromaticdispersion，简写 dispersion ，对长距离、高速率脉冲信号传输有限制。经重新设计的光纤，使零色散波长从 1.31m 移位至 1.55m，这样的单模光纤就称为色散移位光纤 ，简写 DSF（dispersionshiftedfiber）m 存在小量的色散恰恰足够抵消 FWM（四波混频）的影响，称为非零色散光纤 ，简写 NZDF（non-zerodispersi
16、onfiber） 。2.1.2 光源 光源是光纤通信系统中的关键光子器件。光纤通信对光源器件的要求工作寿命长（光源器件寿命的终结是指其发光功率降低到初始值的一半或者其阈值电流增大到其初始值的二倍以上） 、体积小、重量轻。常见的光源器件有激光二极管（LD）m 短波长光源常采用 GaAlA/ GaAs 双异质结构，而长波长1.31.55m 则采用 InGaAsPlnp 隐理式异质结构。而 WDM 系统须利用长波长光源器件，它不仅要求激光管的发射波长高度稳定，保证器件与波导之间实现最佳耦合，插入损耗小，同时要求能把多路激光管和必要的附属电路集成在同一芯片上，使得多路光载波信号能够在一根光纤中加以传输。近年来研制的多波长光源器件主要是把多路激光管排成阵列，连同一个导形耦合器，利用硅的“平面光路”平台技术制成混合集成光组件，其结构趋于采用光纤光栅的外腔激光管结构。2.1.3 光发射机 光发射机中最重要的光器件就是半导体激光器，实际上它是一只激光二极管 Laser Diode，LD ，当然也有不使用激光二极管，而是使用半导体发光二级管 Li
