走进光电世界-光通信

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1、工程管理学院光电信息工程光通信工程管理学院光电信息工程什么是激光？什么是激光？A solution waiting for a problem！工程管理学院光电信息工程现代通信采用什么技术？工程管理学院光电信息工程短 波微 波中 波毫 米 波信息交 换量的 需求与 日俱增提高载 波率扩大通 信容量工程管理学院光电信息工程超宽带超宽带 、超高、超高 速带来速带来 新的技新的技 术挑战术挑战能否继续将频率提高？光波工程管理学院光电信息工程宽带接入技术FTTxxDSLHFCCable Modem光纤光纤同轴电缆LAN 10/100MFTTB综合布线光纤铜缆wirelessLMDS本地多点 分配业务

2、*7现在的宽带接入网都是基于铜介质的，其中同轴电缆频带最宽，非屏蔽数据电缆次之，电话双绞线最窄。这三种物理介质原来分别适用于射频广播电视、计算机数据和电话信号的传输。因此，电视、数据、电话三种业务/运营商，分别建设了三种接入网，重叠在一个居民区或一个办公楼。工程管理学院光电信息工程怎样的接入网能够避免在同一个用户驻地分别由电话、电视和数据三个运营商敷设三个接入网，既便于推广，又便于实现电话、电视、数据三网融合呢？工程管理学院光电信息工程宽带接入技术FTTxFTTHxDSLHFCCable Modem光纤光纤光纤同轴电缆LAN 10/100MFTTB综合布线光纤铜缆wirelessLMDS本地多

3、点 分配业务 工程管理学院光电信息工程性能介质 速率误码率铜线KbMb10-6光纤Tb10-9电话 /路：64(kb/s)1(Tb/s)64(kb/s)=1560(千路)能同时传输语音、数据和视频图象为什么要这么高的速率？工程管理学院光电信息工程 一张含660 Mb的音 乐 CD，从美国中 西部如德州传到江 苏要多长时间？速率 方式传送时间 56 Kb/ sPC Modem26.2 hr 500 Kb/ sCable Modem2.93 hr 1.5 Mb/ s DSL59 Min 100 Mb/ s FTTH53 s工程管理学院光电信息工程工程管理学院光电信息工程HDTV 需要多大速率16M

4、HDTV工程管理学院光电信息工程电话： 56Kb/s （由于电话线的质量难以保证，实际远远 低于这个速率）综合业务数字网ISDN： 144Kb/s 目前主要的宽带接入技术工程管理学院光电信息工程非对称数字用户线ADSL：下行 2-8Mb/s上行 16-640Kb/s ADSL2+下行 16-25Mb/s 上行 800Kb/s 同轴电缆HFC(Cable Modem):下行 30-40Mb/s， 上行 10Mb/s工程管理学院光电信息工程可能没有人在打越洋电话或者越洋传输数 据时，去认真追究自己的数据是通过什么 媒介传送出去的，当然也就无从了解采用 什么方式能使信息传送得更加快捷、安全 ，而且成

5、本更低。 *17现在的宽带接入网都是基于铜介质的，其中同轴电缆频带最宽，非屏蔽数据电缆次之，电话双绞线最窄。这三种物理介质原来分别适用于射频广播电视、计算机数据和电话信号的传输。因此，电视、数据、电话三种业务/运营商，分别建设了三种接入网，重叠在一个居民区或一个办公楼。工程管理学院光电信息工程怎样的接入网能够避免在同一个用户驻地分别由电话、电视和数据三个运营商敷设三个接入网，既便于推广，又便于实现电话、电视、数据三网融合呢？显然只有光纤接入网！工程管理学院光电信息工程日本“ Survey on Outlook of Japan in the 21st Century ” 显示的21世纪经济行业

6、基础设施排名0%10%20%30%40%50%60%70%光网络国际机场高速公路港口工业园区百分比光网络在21世纪的战略地位工程管理学院光电信息工程什么是光通信以光作为信息载体 而实现的通信方式工程管理学院光电信息工程基本原理工程管理学院光电信息工程工程管理学院光电信息工程工程管理学院光电信息工程工程管理学院光电信息工程光纤的结构纤芯(Core)：传输光束包层(Cladding)：造成全反射的条件多模50/125um、62.5/125um单模9/125um工程管理学院光电信息工程光缆纤芯包层涂覆层护套被覆(Jacket)：使光纤不受外力/环境影响单模：黄色多模：橘紅色、灰 护套(Coating

7、)：吸收分散外來的应力 250um工程管理学院光电信息工程室内光缆工程管理学院光电信息工程缆 芯 结 构加强构件作用： 光纤脆性，很容易断裂，因此将一根或多根加强构件组装到 光缆结构中，以便承受敷设安装或外力所引起的拉力负荷。室外通信光缆工程管理学院光电信息工程通信光缆分类架空光缆：要求强度高、温差系数小。直埋光缆：要求抗埋、抗压、防潮、防湿度特 性好、耐化学侵蚀。管道光缆：耐水压、耐张力、防水特性好。海底光缆：耐水压、耐张力、防水特性好。无金属光缆：可以和高压线一起架设，绝缘要 好，有一定的抗拉能力。工程管理学院光电信息工程直埋光缆软光缆管道光缆架空光缆水下光缆海底光缆工程管理学院光电信息工

8、程光缆与电缆相比 有什么优点？质 轻安 全抗 干 扰价 廉工程管理学院光电信息工程通信系统的组成网络系统工程管理学院光电信息工程光纤通信系统的基本组成包括发射、接收和作为广义信道的基本光纤传输系统。工程管理学院光电信息工程基本光纤传输系统的三个组成部分1 1、光发送机、光发送机组成框图：组成框图：光光 源源调制器调制器通道耦合器通道耦合器电信号输入电信号输入光输出光输出驱动电路驱动电路工程管理学院光电信息工程 2. 光纤线路 功能：功能：是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变(失真)和衰减传输到光接收机组成组成: :光纤、光纤接头和光纤连接器低损耗低损耗 “窗口窗口”：普通石英光纤在近红外

9、波段，除杂质吸收峰外，其损耗随波长的增加而减小，在0.85m、1.31m和1.55m有三个损耗很小的波长“窗口”。工程管理学院光电信息工程0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7衰减（dB/km）第一窗口第二窗口波长（m）普通单模光纤的衰减随波长变化示意图6 5 4 3 2 1第三窗口 C 波段15251565nm1.55m的损耗已达 0.154dB/km，接近 石英光纤损耗的理 论极限工程管理学院光电信息工程3 3、光接收机、光接收机功能：功能：是把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换是把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换

10、为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号组成部分：组成部分：耦合器，光电检测器，解调器耦合器，光电检测器，解调器组成框图：组成框图：电子电路电子电路光输入光输入耦合器耦合器光电检测器光电检测器解调器解调器电信号输出电信号输出工程管理学院光电信息工程光源光源激光器的发射波长和光检测器光检测器光电二极管的波长响应，都要和光纤这三个波长窗口相一致。工程管理学院光电信息工程网络组成方式工程管理学院光电信息工程网形Mesh星形Star环形Ring总线Bus工程管理学院光电信息工程Long-Haul Optical Networks3RBackbone/

11、regional transport carriersOptical DWDM cross-connect meshOADMMetro Optical NetworksAccess NetworksMetro-optical ring networkMetro hybrid ring/meshOXCResidential (DSL/cable)Digital videoSONETVoiceCellularPSTN/CellularATM switchIP routerEthernet LANRegional ISPGbE, FR, Escon, Ficon, FDDICorporate/ent

12、erprise传送网的分层结构*422.5Gb/s SDH通道保护自愈环 (北环）黄泥河2.5Gb/s SDH通道保护自愈环 (南环）富源曲靖MSC2沾益德泽马龙罗平师宗陆良宣威 者海会泽马龙2旧县马龙1中小屯红军哨方郎纳章月望许家马龙3邓家坡梁家田新寨长底雨旺 新发玉马罗平 排灌站阿鲁马街 （罗平）桃园 箐口富村阿洪歹墨钻天坡牛街金鸡板桥幕乐黄泥河富村2富乐老厂 （富源）五乐 马街 （富源）弯子湖者海1者海2者海3新店子华泥会泽庆口镇鱼洞迤车镇罗布古黄梨树田坝野猪塘 架车野马待补毛家村大井梨园中寨菱角赤章天生桥沾益大明槽大树屯益泥 水泥厂 保险公司总站油库白水1白水2尖山遵化铺水田乙炔分厂大

13、坡花山镇松林农场马场德威红土沟麻拉轩家卡居炎方富源大河莲花恩乐大坪子宽塘阿依诺后所煤炭湾后矿胜境关凉水井回隆石坝水库雄壁镇南盘江港口师宗大同小河口竹基法块海晏白马山斗坞大舍瓦鲁阴塞箐捏龙法雨曲祖五龙高良大尖山白马梁子龙潭冒水井虹桥杨柳文兴阿都乐丰双河新天堡花椒松子口旧堡倘塘云峰滇磷龙场宝山虎场格宜来宾左所清水鸡街密德石坝田坝德基基场 海岱宣威大侗山溪乌梁子明德普立徐屯东山三星坡马街炒铁 大跌水电站大莫古麻舍所电杆厂西桥陆良兴发北山黄官营阎芳桥海介小百户山冲召夸镇庄上沙林三岔河白塔河口摆羊茶花机务站华侨 农场赵家沟大桥板桥响水坝永清河邮电局三小黄山储蓄图书馆百货 大楼福利 大楼杜鹃 宾馆开发区宣

14、威西南 宾馆六中宣威复烤厂窑安开发区2邮电电厂五中公安局 宿舍富源5烟草公司一中自来水厂邮电局南盘江 林业局文笔坡人民 银行邮电局地税局电信大楼丝绸厂中枢镇政府工行邮电人行西关复烤厂液峰 公园得禄盈仓小学财保73.0Km 68.5Km50.8Km114.3Km118.3Km 102.2Km27.0Km111.1Km117.0Km54.7Km117.4Km111.0Km30.5Km德泽图例：2.5Gb/s SDH 终端设备155M SDH终端 设备2.5Gb/s SDH中 继设备本地传送网网络结构图42工程管理学院光电信息工程我国传输网分：国家一级干线（连接国内各个省之间的电 信线路）国家二级干

15、线（或称省级干线，连接省内 地区或市的电信线路）本地线路（或称本地网，地区内或市内连 接各电信局的电信线路）工程管理学院光电信息工程光纤通信发展历程光纤通信发展历程工程管理学院光电信息工程探索时期的光通信 1880年，美国人贝尔(Bell)发明了用光 波作载波传送话音的“光电话”。贝尔 光电话是现代光通信的雏型。原始形式的光通信:中国用“烽火台”， 欧洲人用旗语 工程管理学院光电信息工程1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝 石激光器， 给光通信带来了新的希望。激光器 的发明和应用， 使沉睡了80年的光通信进入一 个崭新的阶段。工程管理学院光电信息工程在这个时期，美国麻省理工学院利用He-Ne激光器 和CO2激光器进行了大气激光通信试验。由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质， 对光通 信的研究曾一度走入了低潮。1961年，中国人发 明了中国的第一台 红宝石激光器工程管理学院光电信息工程1966年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径，只要解决好玻璃纯度和成分等问题，就能够利用玻璃制作光学纤维，从而高效传输信息。工程管理学院光电信息工程当时光纤的损耗约3000dB/km，这一设想提出之后， 被外界笑称为“痴人说梦”，有人称