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1、【摘要摘要】光纤传输以其高传输质量，高传输速率，传输距离长，低成本等明显的优势在现代通信中占有十分重要的地位。它不但在长距离信息传输中表现优秀，也在城域网络中得到越来越广泛的应用。本文首先介绍光纤通信的特点,在第一章中对光纤通信特点及其系统，设备作了简单的介绍，分析了光纤通信所具有的巨大优势，从而得出城域网必然向光纤传输网发展的趋势。然后就是传输技术的选择，本文第二章对DWDM技术进行了简单介绍，同时对其在长途中的特点进行了分析，对其在城域网中的优点和缺点进行了讨论。DWDM城域网传输容量大、传输速率高、传输距离长、传输设备简单，网络更加智能化，兼容性强，在城域网传输中有着广阔的前景。本文的重
2、点在第三章，以新疆昌吉市（地州级）移动的城域光网络方案为例，对其传输网络背景进行分析，找出其面临的问题和矛盾。接下来先对其原有的站点和对应的业务量进行分析，找出业务量大或潜力大的站点作为核心站点，并参照原来的路由进行改进，找出新站点，从核心层到接入层，最终建设出一个新的网络。新建的网络具有更高的网络效率和可靠性，能逐步支持网格状网恢复机制，网络层次简化，减少设备量、转接次数和故障点。这些优点符合移动运营商的中长期发展要求。【关键词关键词】光纤通信 密集波分复用 城域网 核心站点 网络目目 录录前 言 第一章 光纤通信 第一节 光纤通信的特点 第二节 光纤通信的基本组成第三节 新型光纤不断涌现第
3、二章 DWDM 技术及其应用第一节 光纤传输技术第二节 DWDM 技术原理与性能优势第三节 DWDM 技术在城域网中的应用第三章 X 移动本地光纤传输网组网方案设计第一节网络建设目标和指导思想第二节业务需求第三节核心节点的选取第四节各个节点周边环境和业务增长趋势第五节网络路由设定第六节技术和设备的选择第七节组网方案和建设阶段结 论 结 束 语 参考文献 前前 言言古往今来，通信与人类信息社会的发展紧密相关。然而，在通信领域里，自从电报发明约一百年来，人类信息的有线传输都是依靠金属导线。1970年，世界上第一根损耗为20dB/km多模光纤问世，这标志着人类开始用光纤来代替金属导线来传输信息，光纤
4、通信也随之应运而生并成为通信史上的一个重要里程碑。虽然它只有短短30多年的发展历程，但是，无论是光纤/光缆技术、光器件技术，还是点/光复用技术等其他技术的发展速度都是通信历史中前所未有的。自从第一个供商用的光纤通信系统问世以来，全球敷设的光缆已超过2亿公里。对于光传输技术及其应用也先后通过准同步数字系列（PDH）、同步数字体系（SDH）和波分复用（WDM）这些光纤通信设备得到了充分的体现。光纤的迅速发展为安全，可靠，迅捷的传输信息提供了一条新的道路。本文第一章从光纤的基础知识入手，第二章对光纤的 DWDM 传输技术进行了介绍，第三章以 X 市为例，分析了一个城域网光缆的组网方案。第一章第一章
5、光纤通信光纤通信光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波为载频，以光导纤维为传输煤介的一种通信方式。由于光纤通信具有一系列优异的特征，使光纤通信成为人类通信史上一重大突破，现今的光纤通信已成为信息社会的神经系统。目前，光纤通信使用的波长在近红外区，即波长8001800nm，可分为短波长波段（850nm）和长波长波段（1310nm和1550nm） ，这是目前所采用的三个通信窗口。 光纤通信的特点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的光缆作为传输线路。因此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。光纤通信之所以能够迅
6、速发展，是因为它具有以下的突出优点：(1)输频带宽，通信容量大由信息理论知道，载波频率越高通信容量越大，目前使用的光波频率比微波高5倍。(2)损耗低，传输距离远 由于光纤的损耗低，因此，中继距离可以很长。在通信线路中可减少中继站的数量，降低成本且提高了通信质量。(3)不受电磁干扰因为光纤是非金属的介质材料，因此它不受电磁的干扰。(4)线径细、重量轻由于光纤直径很小，因此光缆直径要比电缆细，而且重量也轻。这样光缆的空间利用率高，而且便于制造多芯光缆。(5)信号干扰小、传输质量好因为光纤通信的传输介质是光导纤维，传输衰耗变化小，因此光纤间信号干扰小、传 输质量好第一节第一节 光纤通信的基本组成光纤
7、通信的基本组成光纤通信系统是由发送设备、传输线路、接收没备三大部分构成，如图 1 所示。光纤通信系统中发送端光端机的作用是将光源(激光器或发光二极管)通过电信号调制成光信号，送入光导纤维，经光导纤维传送到光接收机。接收端光接收机用光检测器(光电二极管)将来自光纤的光还原成电信号，经放大、整形、再生恢复原形后，输到电端机的接收端。电端机的作用是对来自信息源的信号进行处理。 对于长距离的光纤通信系统，还需要中继器，其作用是将经过长距离的光纤衰减和畸变后的微弱光信号放大、整形、再生成一定强度的光信号，以保证良好的通信质量。以上就是整个光纤通信的过程，它与一般通信过程所不同的主要有两点：一是传输光信号
8、；二是利用光纤作为媒质传输手段。第三节第三节 新型光纤不断出现新型光纤不断出现为了适应市场的需要，光纤的技术指标在不断改进，各种新型光纤在不断涌现。(1)长途通信的新型大容量长距离光纤主要是一些大有效面积、低色散维护的新型G655光纤，其PMD值极低，可以使现有传输系统的容量方便地升级至10-40Gbps，并便于在光纤上采用分布式拉曼效应放大，使光信号的传输距离大大延长。据介绍已有传输100km 长度以上单信道40Gbps、总容量lo2Tbps的记录。还有一些公司开发负色散大有效面积的光纤，提高了非线性指标的要求，并简化了色散补偿方案，在长距离无再生的传输中表现出很好的性能，在海底光缆的长距离
9、通信中效果也很好。(2)用于城域网通信的新型低水峰光纤城域网设计中需要考虑简化设备和降低成本，还需要考虑非波分复用技术(CWDM)应用的光通信系统 光缆 光缆 图 1 光纤通信传输系统图 PCM 复 用 设 备 光 端 机 光 中 继 器 光 端 机 PCM 复 用 设 备 可能性。低水峰光纤在136O1460mm的延伸波段其带宽被大大扩展，使CWDM 系统被极大地优化，增大了传输信道、增长了传输距离。但是毕竟城域网的规范还不是很成熟，所以城域网光纤的规格将会随着城域网模式的变化而不断变化。(3)用于局域网的新型多模光纤由于局域网和用户驻地网的高速发展，大量的综合布线系统也采用了多模光纤来代替
10、数字电缆，因此多模光纤的市场份额会逐渐加大。之所以选用多模光纤，是因为局域网传输距离较短 ，但是它所配套的光器件可选用发光二极管，价格则比激光管便宜很多，而且多模光纤有较大的芯径与数值孔径，容易连接与耦合，相应的连接器、耦合器等元器件价格也低得多。(4)前途未卜的空芯光纤据报道，美国一些公司及大学研究所正在开发一种新的空芯光纤，即光是在光纤的空气中传输。从理论上讲，这种光纤没有纤芯，减小了衰耗，增长了通信距离，防止了色散导致的干扰现象，可以支持更多的波段，并且它允许较强的光功率注入，预计其通信能力可达到目前光纤的 lOO 倍。第二章第二章 DWDMDWDM 技术及其应用技术及其应用第一节第一节
11、 光纤传输技术光纤传输技术全球光纤通信市场前景广阔，多信道密集波分复用（DWDM）技术对经济地扩展网络容量有无可取代的作用，DWDM 可使同样系统的容量增加几十倍以至几百倍。因此，DWDM 的市场前景是非常好的。由于密集波分复用（DWDM）技术能充分利用光纤的巨大带宽资源，大幅度提高系统传输容量，降低传输成本，因此该技术在长途和骨干网的超大容量传输中得到了广泛的应用。如果把 DWDM 技术引入城域网、接入网，整个网络就会变成无缝连接的整体，为所有不同的业务提供支持和连接，因此城域网中 DWDM 具有很大优越性和发展潜力，将成为整个通信网络向全光网络演变的必然。第二节第二节 DWDMDWDM 技
12、术原理与性能优势技术原理与性能优势一、密集波分复用原理一、密集波分复用原理DWDM 技术指在当前 1.55m 波段密集放置更多信道，在发送端采用光复用器（合波器）将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传播。在接收端，再由一个光解复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开，从而在一根光纤中可以实现多路光信号的复用传输(参看图 2)。在 ITU-T 建议标准中，规定信道间隔为100GHz 的整数倍。现在，人们已在试验采用 50GHz 和 33.3GHz 的信道间隔，甚至更窄，力求更充分地利用光纤的可用带宽。图图 2 2 密集波分复用原理密集波分复用原理二、二、DWDMDWD
13、M 系统组成系统组成WDM 系统主要由光源、光放大器、光复用器和光解复用器组成，分别简述如下。1.光源DWDM 系统的无电再生中继长度从 5060km 增加到了 500600km，在要求传输系统的色散受限距离大大延长的同时，为了克服光纤非线性效应，要求光源使用技术更为先进、性能更为优良的激光器。总之，DWDM 系统光源的两个突出的特点是：（1）具有一定色度色散容限；（2）标准而稳定的波长。2光波长转换器（OTU）DWDM 可以分为开放式和集成式两种系统结构。所谓的“开放式”是指在同一个 WDM 系统中，可以接入不同厂商的 SDH 系统。它采用波长转换技术，将复用终端的光信号转换成指定的波长，所
14、以对复用终端接口没有特别的要求，只要这些接口符合 ITU-T G.957 建议的光接口标准。而集成式 WDM 系统没有采用波长转换技术，要求复用终端的光信号的波长符合系统的规范。3光放大器（OA）光放大器是一种不需要经过光/电/光的变换而直接对光信号进行放大的有源器件,能补偿光功率在光纤传输中的损耗,延长通信系统的传输距离。掺饵光纤放大器(EDFA)的工作原理:EDFA 主要由掺饵光纤（EDF） 、泵浦光源、耦合器、隔离器等部件组成。它利用掺饵光纤的非线性效应，泵浦光(掺饵光纤放大器的泵浦波长为980nm)输入到掺饵光纤中，当有信号光输入时，辐射光的相位和波长会自发地与信号光保持一致，这样在输出端就可以得到功率较强的光信号，实现了对光信号的放大。4 光复用器与光解复用器在 WDM 系统中，将不同光源波长的信号结合在一起的器件称为合波器，反之，将经同一光纤送来的多波长信号分解为个别波长分别输出的器件称为分波器。同一器件既可作为分波器，又可以作为合波器。一般要求分波器、合波器的插入损耗小，隔离度大，带内损耗平坦，低的偏振相关性等。目前在 WDM 系统中使用的光分波合波器主要有阵式波导光栅（AWG） 、相控阵分
