概论04光纤通信技术

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1、1光纤通信技术光纤通信技术2光纤通信内容光纤通信内容v一、光纤通信概述一、光纤通信概述v二、光纤通信原理二、光纤通信原理v三、光纤通信系统三、光纤通信系统v四、光纤通信特点四、光纤通信特点v五、光纤传输技术五、光纤传输技术v六、光纤通信新技术六、光纤通信新技术3一、光纤通信概述一、光纤通信概述v1 1、光纤通信、光纤通信基本概念基本概念v2 2、光纤通信、光纤通信诞生历史诞生历史v3 3、光纤通信、光纤通信光纤制造光纤制造v4 4、光纤通信、光纤通信敷设方式敷设方式v5 5、光纤通信、光纤通信发展里程发展里程v6 6、光纤通信、光纤通信战略地位战略地位v7 7、光纤通信、光纤通信我国现状我国现

2、状41.1、光纤通信基本概念、光纤通信基本概念v光纤通信：光纤通信：利用光波为载波、以光导纤维作为利用光波为载波、以光导纤维作为传输媒质的通信方式传输媒质的通信方式v载波：载波：位于电磁波谱的近红外区，范围为位于电磁波谱的近红外区，范围为1010141410101515HzHzv特点特点潜在通信容量极大潜在通信容量极大, ,带宽近带宽近10101515HzHz51.2、光纤通信、光纤通信诞生历史诞生历史最早的光通信：最早的光通信： 用于传递信息的烽火台用于传递信息的烽火台光通信的基本要素：光通信的基本要素： 光源光源 烽火烽火 发送发送 点火或燃烟点火或燃烟 接收接收 人的眼睛人的眼睛 传播媒

3、介传播媒介 大气大气 传送信息传送信息 有无敌情有无敌情 协议协议 有信号则救援有信号则救援6 贝尔的光电话原理示意图：贝尔的光电话原理示意图：弧光灯弧光灯送送话话器器抛抛物物面面镜镜光探测器光探测器受话器受话器贝贝尔尔7 由由于于1919世世纪纪先后发明了电报、电话等电信设备，使光通信方法受到冷落。虽然人们意识到如果采用光波作为载波，通信容量可望提高几个数量级，但直到20世纪50年代末仍然找不到通信所必须的相干光源和合适的传输介质。1.2、光纤通信、光纤通信诞生历史诞生历史8v更好的光源更好的光源 稳定激光器，使光源更加可靠、稳定稳定激光器，使光源更加可靠、稳定v更好的传输媒介更好的传输媒介

4、 低损耗的传输介质（光缆），让光波低损耗的传输介质（光缆），让光波在闭合的在闭合的光光缆中传输。缆中传输。1.2 1.2 光纤通信光纤通信诞生历史诞生历史9激光器的发明激光器的发明v第一阶段第一阶段理论基础：理论基础： 19161916年，爱因斯坦提出年，爱因斯坦提出的受激辐射概念是激光器的受激辐射概念是激光器的理论基础。的理论基础。v 受激辐射可以对光进行放大且产生的光受激辐射可以对光进行放大且产生的光 是相干光，即多个光子的发射方向、频是相干光，即多个光子的发射方向、频 率、相位偏振完全相同。率、相位偏振完全相同。10第二阶段第二阶段微波受激放大器：微波受激放大器： 量子力学的建立和发展使

5、人们对微观量子力学的建立和发展使人们对微观结构及运动规律有了更深入的认识。结构及运动规律有了更深入的认识。 19511951年美国物理学家查尔斯年美国物理学家查尔斯. .汤司经汤司经过过3 3年的研究，把处于激发态的氨分子年的研究，把处于激发态的氨分子装入一个金属小盒，当微波射入小盒装入一个金属小盒，当微波射入小盒时，就发出了一束纯而强的微波射束。时，就发出了一束纯而强的微波射束。 11第三阶段第三阶段 红宝石激光器：红宝石激光器：发明者：西奥多发明者：西奥多发明者：西奥多发明者：西奥多. . . .梅曼（美国）梅曼（美国）梅曼（美国）梅曼（美国）时时时时 间：间：间：间：1960196019

6、601960年年年年 梅曼在佛罗里达州迈阿密的梅曼在佛罗里达州迈阿密的梅曼在佛罗里达州迈阿密的梅曼在佛罗里达州迈阿密的实验室里研制成功世界上第一台激光器。实验室里研制成功世界上第一台激光器。实验室里研制成功世界上第一台激光器。实验室里研制成功世界上第一台激光器。 他用一个高强闪光灯管来刺激红宝石水晶里他用一个高强闪光灯管来刺激红宝石水晶里他用一个高强闪光灯管来刺激红宝石水晶里他用一个高强闪光灯管来刺激红宝石水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一

7、点时，发出的激光强度为太阳柱，当它射向某一点时，发出的激光强度为太阳柱，当它射向某一点时，发出的激光强度为太阳柱，当它射向某一点时，发出的激光强度为太阳光的光的光的光的1000100010001000倍。倍。倍。倍。 12LASERLASER：受激发射的光放大受激发射的光放大受激发射的光放大受激发射的光放大受激辐射式光频放大器受激辐射式光频放大器受激辐射式光频放大器受激辐射式光频放大器知识产权：古尔德知识产权：古尔德知识产权：古尔德知识产权：古尔德 ( ( ( (激光一词的始创者激光一词的始创者激光一词的始创者激光一词的始创者) ) ) ) 汤汤汤汤 司司司司（书面工作早于前者）（书面工作早于

8、前者）（书面工作早于前者）（书面工作早于前者） 梅梅梅梅 曼曼曼曼（激光发明权无可争议）（激光发明权无可争议）（激光发明权无可争议）（激光发明权无可争议） 激光器的发明是激光器的发明是激光器的发明是激光器的发明是20202020世纪科学技术的一项世纪科学技术的一项世纪科学技术的一项世纪科学技术的一项重大成就，它使人们终于有能力驾驭尺度极重大成就，它使人们终于有能力驾驭尺度极重大成就，它使人们终于有能力驾驭尺度极重大成就，它使人们终于有能力驾驭尺度极小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的小、数量极大、运动极混乱的分子和原

9、子的发光过程发光过程发光过程发光过程 13通信光纤通信光纤v一个意外发现一个意外发现 希腊的一位制玻璃希腊的一位制玻璃工人意外地发现，光能工人意外地发现，光能毫无散射地从玻璃棒的毫无散射地从玻璃棒的一端传到另一端。这已一端传到另一端。这已经初步揭示了光在玻璃上的传播规经初步揭示了光在玻璃上的传播规律律。14通信光纤通信光纤光传导现象光传导现象 英国科学家丁英国科学家丁麦麦尔发现了一个有尔发现了一个有趣的现象：趣的现象：光和水流一起呈弧线状光和水流一起呈弧线状落到地面。光出现弯曲现象吗？落到地面。光出现弯曲现象吗？15通信光纤通信光纤v早期的应用早期的应用（医用胃镜、喉镜）（医用胃镜、喉镜） 1

10、958195819581958年，光的传播规律在医学领域得到应用。年，光的传播规律在医学领域得到应用。年，光的传播规律在医学领域得到应用。年，光的传播规律在医学领域得到应用。由由由由2500250025002500根细玻璃纤维制成的根细玻璃纤维制成的根细玻璃纤维制成的根细玻璃纤维制成的“ “内窥镜内窥镜内窥镜内窥镜” ”，将光引到，将光引到，将光引到，将光引到 人体胃内，使医生不用开刀，就可以看到胃里的人体胃内，使医生不用开刀，就可以看到胃里的人体胃内，使医生不用开刀，就可以看到胃里的人体胃内，使医生不用开刀，就可以看到胃里的 情况。这些已有的发现、发明无疑给科学家增添情况。这些已有的发现、发

11、明无疑给科学家增添情况。这些已有的发现、发明无疑给科学家增添情况。这些已有的发现、发明无疑给科学家增添 了信心。他们在这基础上，进行更深入的探讨。了信心。他们在这基础上，进行更深入的探讨。了信心。他们在这基础上，进行更深入的探讨。了信心。他们在这基础上，进行更深入的探讨。v主要问题主要问题- -衰减衰减 1960196019601960年年年年 1000dB/km 1000dB/km 1000dB/km 1000dB/km 10dB 10dB 10dB 10dB10101010-1-1-1-1 20dB 20dB 20dB 20dB10101010-2-2-2-2 1000dB 1000dB

12、1000dB 1000dB10101010-100-100-100-100 16通信光纤通信光纤v基本设想基本设想高高锟锟在在19661966年年7 7月提出，只要能设法降低月提出，只要能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的损玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的损耗从耗从1000dB/km1000dB/km降低到降低到20dB/km20dB/km，从而有，从而有可能用于通信。可能用于通信。 v光纤诞生光纤诞生世界上第一根低损耗世界上第一根低损耗(20dB/km)(20dB/km)的石英光的石英光纤诞生于纤诞生于19701970年。美国康宁玻璃公司的年。美国康宁玻璃公司的马瑞尔、卡普隆、凯克研制

13、成功。马瑞尔、卡普隆、凯克研制成功。172009年年12月月10日瑞典首都斯德哥尔摩日瑞典首都斯德哥尔摩瑞典国王卡尔十六世古斯塔夫为高锟瑞典国王卡尔十六世古斯塔夫为高锟博士颁奖博士颁奖181.3、光纤通信光纤的制造、光纤通信光纤的制造v材料材料材料材料： 二氧化硅（二氧化硅（二氧化硅（二氧化硅（ SiOSiO2 2 ）又称硅石，自然界又称硅石，自然界又称硅石，自然界又称硅石，自然界分布很广，如：石英砂。分布很广，如：石英砂。分布很广，如：石英砂。分布很广，如：石英砂。v制作制作制作制作方法方法方法方法： 1 1 1 1、直接熔化法、直接熔化法、直接熔化法、直接熔化法 高温将熔融状态的石英，去高

14、温将熔融状态的石英，去高温将熔融状态的石英，去高温将熔融状态的石英，去除杂质直接制成光纤。除杂质直接制成光纤。除杂质直接制成光纤。除杂质直接制成光纤。 2 2 2 2、汽相氧化法、汽相氧化法、汽相氧化法、汽相氧化法 氧化反应生成氧化反应生成氧化反应生成氧化反应生成SiOSiOSiOSiO2 2 2 2微粒，而后微粒，而后微粒，而后微粒，而后将其制成预制棒，拉丝成纤。将其制成预制棒，拉丝成纤。将其制成预制棒，拉丝成纤。将其制成预制棒，拉丝成纤。 3 3 3 3、最后进行涂覆、套塑，成为光缆。最后进行涂覆、套塑，成为光缆。最后进行涂覆、套塑，成为光缆。最后进行涂覆、套塑，成为光缆。191.3、光纤

15、通信光纤的制造、光纤通信光纤的制造要求：要求：要求：要求： 光纤原材料的纯度必须很高光纤原材料的纯度必须很高光纤原材料的纯度必须很高光纤原材料的纯度必须很高 必须防止杂质、气泡混入必须防止杂质、气泡混入必须防止杂质、气泡混入必须防止杂质、气泡混入 要正确控制折射率的分布要正确控制折射率的分布要正确控制折射率的分布要正确控制折射率的分布 正确控制光纤的结构尺寸正确控制光纤的结构尺寸正确控制光纤的结构尺寸正确控制光纤的结构尺寸 尽量减小光纤表面的伤痕损害，提高光纤机械强度。尽量减小光纤表面的伤痕损害，提高光纤机械强度。尽量减小光纤表面的伤痕损害，提高光纤机械强度。尽量减小光纤表面的伤痕损害，提高光

16、纤机械强度。同样衰减同样衰减同样衰减同样衰减3dB3dB3dB3dB普普普普 通通通通 玻玻玻玻 璃：几厘米璃：几厘米璃：几厘米璃：几厘米高级光学玻璃：几米高级光学玻璃：几米高级光学玻璃：几米高级光学玻璃：几米20dB/km20dB/km20dB/km20dB/km光纤：光纤：光纤：光纤：150150150150米米米米201.4、光纤通信敷设方式、光纤通信敷设方式v架空光缆：架空光缆： 架挂在电杆上使用的光缆架挂在电杆上使用的光缆( (吊线、自承吊线、自承) )v直埋光缆：直埋光缆： 外部有保护的铠装，直接埋设在地下外部有保护的铠装，直接埋设在地下v管道光缆：管道光缆： 装入水泥、钢管、塑料

17、管内埋设地下装入水泥、钢管、塑料管内埋设地下v水底光缆：水底光缆： 敷设于水底穿越河流、湖泊、海洋敷设于水底穿越河流、湖泊、海洋211.5、光纤通信的发展里程、光纤通信的发展里程 1970年年，美美国国康康宁宁(Corning)公公司司研研制制成成功功损损耗耗20dB/km的的石石英英光光纤。把光纤通信推向一个新阶段，被定为光通信的元年。纤。把光纤通信推向一个新阶段，被定为光通信的元年。 1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4 dB/km。 1973 年年，美美国国贝贝尔尔(Bell)实实验验室室的的光光纤纤损损耗耗降降低低到到2.5dB/km。

18、1974 年降低到年降低到1.1dB/km。 1976 年年，日日本本电电报报电电话话(NTT)公公司司将将光光纤纤损损耗耗降降低低到到0.47 dB/km(波长波长1.2m)。 1979 年年是是0.20 dB/km，1984年年是是0.157 dB/km，1986 年年是是0.154 dB/km， 接近了光纤最低损耗的理论极限。接近了光纤最低损耗的理论极限。 22 1976 年年和和 1978 年年，日日本本先先后后进进行行了了速速率率为为34 Mb/s的的突突变变型型多多模模光光纤纤通通信信系系统统， 以以及及速速率率为为100 Mb/s的的渐渐变变型型多多模模光光纤纤通通信信系系统的试

19、验。统的试验。 1980 年，美国标准化年，美国标准化FT - 3光纤通信系统投入商业应用。光纤通信系统投入商业应用。 1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。 随随后后，由由美美、日日、 英英、法法发发起起的的第第一一条条横横跨跨大大西西洋洋 TAT-8海海底光缆通信系统于底光缆通信系统于1988年建成。年建成。 第第一一条条横横跨跨太太平平洋洋 TPC-3/HAW-4 海海底底光光缆缆通通信信系系统统于于1989年年建建成成。从从此此，海海底底光光缆缆通通信信系系统统的的建建设设得得到到了了全全面面展展开开，促促进进了了全球通信网的发展。全球通信网的

20、发展。 现现在，光在，光纤纤通信承通信承载载了全世界了全世界80%以上的以上的电电信信业务业务23光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段： 第第一一阶阶段段(19661976年年)，这这是是从从基基础础研研究到商业应用的开发时期。究到商业应用的开发时期。 第第二二阶阶段段(19761986年年)，这这是是以以提提高高传传输输速速率率和和增增加加传传输输距距离离为为研研究究目目标标和和大大力力推推广应用的大发展时期。广应用的大发展时期。 第第三三阶阶段段(1986 )，这这是是以以超超

21、大大容容量量超超长长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。241.6、光纤通信战略地位、光纤通信战略地位v重要性重要性各种通信网的主要传输方式；各种通信网的主要传输方式；v跨国通信跨国通信已广泛铺设到了大西洋、太平洋海底，已广泛铺设到了大西洋、太平洋海底，使全球通信变得非常简单快捷。使全球通信变得非常简单快捷。v广泛性广泛性目前发达国家又把光缆铺设到住宅，目前发达国家又把光缆铺设到住宅，实现了光纤到办公室、光纤到家庭。实现了光纤到办公室、光纤到家庭。 251.7、光纤通信我国的现状、光纤通信我国的现状v1974197419741974年研究低损耗光

22、纤和光通信年研究低损耗光纤和光通信年研究低损耗光纤和光通信年研究低损耗光纤和光通信v70707070年代中期研制出低损耗光纤和激光器年代中期研制出低损耗光纤和激光器年代中期研制出低损耗光纤和激光器年代中期研制出低损耗光纤和激光器v1979197919791979年建成了市话光缆通信试验系统年建成了市话光缆通信试验系统年建成了市话光缆通信试验系统年建成了市话光缆通信试验系统v80808080年代末光纤通信关键技术达到国际先年代末光纤通信关键技术达到国际先年代末光纤通信关键技术达到国际先年代末光纤通信关键技术达到国际先进水平进水平进水平进水平v1991199119911991年起不再发展长途电缆通

23、信系统年起不再发展长途电缆通信系统年起不再发展长途电缆通信系统年起不再发展长途电缆通信系统v“ “八五八五八五八五” ”期间建成了期间建成了期间建成了期间建成了22222222条光缆干线条光缆干线条光缆干线条光缆干线v1999199919991999年年年年1 1 1 1月建成高传输速率的一级干线月建成高传输速率的一级干线月建成高传输速率的一级干线月建成高传输速率的一级干线26二、光纤通信基本原理二、光纤通信基本原理v1 1、通信光纤、通信光纤基本结构基本结构v2 2、光学原理、光学原理反射折射反射折射v3 3、通信光纤、通信光纤光的分类光的分类v4 4、通信光纤、通信光纤传输原理传输原理v5

24、 5、通信光纤、通信光纤光纤分类光纤分类v6 6、通信光纤、通信光纤衰减因素衰减因素272.12.1、通信光纤基本结构、通信光纤基本结构光纤由直径大光纤由直径大光纤由直径大光纤由直径大约为约为约为约为0.1mm0.1mm0.1mm0.1mm的细的细的细的细玻璃丝构成。玻璃丝构成。玻璃丝构成。玻璃丝构成。它透明、纤细，具有把光封闭在其中它透明、纤细，具有把光封闭在其中它透明、纤细，具有把光封闭在其中它透明、纤细，具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构，它由并沿轴向进行传播的导波结构，它由并沿轴向进行传播的导波结构，它由并沿轴向进行传播的导波结构，它由折射较高的纤芯和折射率较低的包层折射较高

25、的纤芯和折射率较低的包层折射较高的纤芯和折射率较低的包层折射较高的纤芯和折射率较低的包层组成，通常为了保护光纤，包层外还组成，通常为了保护光纤，包层外还组成，通常为了保护光纤，包层外还组成，通常为了保护光纤，包层外还往往覆盖一层塑料加以保护往往覆盖一层塑料加以保护往往覆盖一层塑料加以保护往往覆盖一层塑料加以保护, , , ,其中纤芯其中纤芯其中纤芯其中纤芯的芯径一般为的芯径一般为的芯径一般为的芯径一般为50505050或或或或62.5m62.5m62.5m62.5m，包层直径，包层直径，包层直径，包层直径一般为一般为一般为一般为125m125m125m125m。纤芯纤芯 1.4621.467包

26、层包层 1.451.461.451.4628通信光纤通信光纤实际结构实际结构292.22.2、光学原理反射折射、光学原理反射折射全反射定理：光从波疏全反射定理：光从波疏全反射定理：光从波疏全反射定理：光从波疏媒质进入波密媒质，当媒质进入波密媒质，当媒质进入波密媒质，当媒质进入波密媒质，当入射角增大到一定的角入射角增大到一定的角入射角增大到一定的角入射角增大到一定的角度时，折射光就会全部度时，折射光就会全部度时，折射光就会全部度时，折射光就会全部消失。消失。消失。消失。 302.3、通信光纤、通信光纤光的分类光的分类 微微 波波31v最佳传输窗口最佳传输窗口( (红外区域红外区域) )光以光以8

27、50nm850nm、1310nm1310nm和和1550nm1550nm三种波长三种波长通过光纤时，所受的衰减要比以其它通过光纤时，所受的衰减要比以其它波长通过时小得多。波长通过时小得多。 光纤中传输的光是什么颜色的？光纤中传输的光是什么颜色的？322.42.4、通信光纤传输原理、通信光纤传输原理满足全反射定律，光满足全反射定律，光满足全反射定律，光满足全反射定律，光全部返回。全部返回。全部返回。全部返回。只要弯曲不十分厉害，光只要弯曲不十分厉害，光只要弯曲不十分厉害，光只要弯曲不十分厉害，光也不会折射到包层中去也不会折射到包层中去也不会折射到包层中去也不会折射到包层中去332.5、光纤分类、

28、光纤分类塑料光纤塑料光纤v制造材料制造材料高度透明的有机玻璃高度透明的有机玻璃v主要优点主要优点成本低廉，芯径较大，与光源的耦合成本低廉，芯径较大，与光源的耦合效率高，耦合进光纤的光功率大，使效率高，耦合进光纤的光功率大，使用方便。用方便。v主要缺点主要缺点由于损耗较大，带宽较小，只适用于由于损耗较大，带宽较小，只适用于短距离低速率通信，如短距离计算机短距离低速率通信，如短距离计算机网链路、船舶内、汽车内通信等。网链路、船舶内、汽车内通信等。 342.5、光纤分类、光纤分类多模光纤多模光纤 v制造材料：制造材料：石英石英v主要特点：主要特点：中心玻璃芯较粗（中心玻璃芯较粗（5050或或62.5

29、m62.5m），可），可传多种模式的光。模间色散较大，限传多种模式的光。模间色散较大，限制了传输数字信号的频率，随距离的制了传输数字信号的频率，随距离的增加会更加严重。增加会更加严重。352.5、光纤分类、光纤分类单模光纤单模光纤v主要特点主要特点中心玻璃芯很细（为中心玻璃芯很细（为9m9m），只能传一），只能传一种模式的光。模间色散很小，适用于远种模式的光。模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材料和波导色散，程通讯，但还存在着材料和波导色散，对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。即谱宽要窄，稳定性要好。v低损耗窗口低损耗窗口在在131

30、0nm1310nm波长处，单模光纤的材料色散波长处，单模光纤的材料色散和波导色散一正、一负，大小相等。和波导色散一正、一负，大小相等。362.6、通信光纤、通信光纤衰减因素衰减因素 v本征本征（固有损耗）固有损耗）固有吸收（固有吸收（固有吸收（固有吸收（粒粒粒粒子子子子吸光振动发热吸光振动发热吸光振动发热吸光振动发热）瑞利散射（瑞利散射（瑞利散射（瑞利散射（空间空间空间空间微粒微粒微粒微粒光的散射光的散射光的散射光的散射）v弯曲：弯曲：部分光纤内的光会损失。部分光纤内的光会损失。v挤压：挤压：受到挤压时产生微小的弯曲。受到挤压时产生微小的弯曲。v杂质：杂质：杂质吸收和散射。杂质吸收和散射。v不

31、均匀：不均匀：材料的折射率不均匀。材料的折射率不均匀。v对接：对接：光纤对接时产生的损耗光纤对接时产生的损耗 37v光纤传输的光纤传输的“窗口窗口”： 光传输中损耗最小的波长点被称做光传输中损耗最小的波长点被称做“窗口窗口”v光纤的三个光纤的三个“窗口窗口”0 0 850nm 850nm 、1310nm1310nm 和和 1550nm1550nm 3dB/km3dB/km3dB/km3dB/km 0.35dB/km0.35dB/km0.35dB/km0.35dB/km 0.15dB/km0.15dB/km0.15dB/km0.15dB/km38光纤传感技术光纤传感技术 v光纤温度传感器光纤温度

32、传感器v光纤位移传感器光纤位移传感器v光纤振动传感器光纤振动传感器v光纤电压传感器光纤电压传感器v光纤液位传感器光纤液位传感器v“探索一代探索一代” 光谱雷达光谱雷达39三、基本光纤通信系统三、基本光纤通信系统v1 1、光纤通信、光纤通信系统组成系统组成v2 2、子系统、子系统电发射端机电发射端机 v3 3、子系统、子系统光发射端机光发射端机 v4 4、子系统、子系统光中继器光中继器 v5 5、子系统、子系统光接收机光接收机 403.13.1、光纤通信系统组成、光纤通信系统组成 光纤，光纤，光纤，光纤，中继放中继放中继放中继放大器、大器、大器、大器、EDFAEDFAEDFAEDFA等等等等接收

33、光信号，接收光信号，接收光信号，接收光信号，并从中提取信并从中提取信并从中提取信并从中提取信息，然后转变息，然后转变息，然后转变息，然后转变成电信号，最成电信号，最成电信号，最成电信号，最后得到对应的后得到对应的后得到对应的后得到对应的话音、图象、话音、图象、话音、图象、话音、图象、数据等信息。数据等信息。数据等信息。数据等信息。包括所有的信包括所有的信包括所有的信包括所有的信号源，它们是号源，它们是号源，它们是号源，它们是话音、图象、话音、图象、话音、图象、话音、图象、数据等业务经数据等业务经数据等业务经数据等业务经过信源编码所过信源编码所过信源编码所过信源编码所得到的信号得到的信号得到的信

34、号得到的信号将信号转变将信号转变将信号转变将信号转变成光信号，成光信号，成光信号，成光信号，先后用过的先后用过的先后用过的先后用过的光波窗口有光波窗口有光波窗口有光波窗口有850850、13101310和和和和1550nm1550nm。413.2、子系统电发射端机、子系统电发射端机v主要功能：主要功能：PCM(PCM(脉冲脉冲编码编码调制）对模拟信号抽样、调制）对模拟信号抽样、量化和编码。量化和编码。多路复用多路复用（采用频分（采用频分FDMFDM、时分时分TDMTDM ）v多路复用：多路复用：是指将多路信号组合在一条物理信是指将多路信号组合在一条物理信道上进行传输，到接收端再用专门道上进行传

35、输，到接收端再用专门的设备将各路信号分离出来。可以的设备将各路信号分离出来。可以提高通信线路的利用率。提高通信线路的利用率。 423.3、子系统、子系统光发射端机光发射端机v基本组成：基本组成：光源光源、驱动器、调制器、驱动器、调制器v主要功能：主要功能：将电端机的电信号对光源发出的光波将电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，再将已调进行调制，成为已调光波，再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输；的光信号耦合到光纤或光缆去传输； 433.4、子系统、子系统光中继器光中继器v必要性：必要性：由于受发送光功率、接收机灵敏度、光纤线由于受发送光功率、接收机灵敏度、光纤线由于受发送光功

36、率、接收机灵敏度、光纤线由于受发送光功率、接收机灵敏度、光纤线路损耗、甚至色散等因素的影响及限制，光路损耗、甚至色散等因素的影响及限制，光路损耗、甚至色散等因素的影响及限制，光路损耗、甚至色散等因素的影响及限制，光端机之间的最大传输距离是有限的。端机之间的最大传输距离是有限的。端机之间的最大传输距离是有限的。端机之间的最大传输距离是有限的。v举例说明：举例说明：在在在在1310nm1310nm1310nm1310nm工作区光端机的最大传输距离一般工作区光端机的最大传输距离一般工作区光端机的最大传输距离一般工作区光端机的最大传输距离一般在在在在5050505070km70km70km70km。v

37、主要作用：主要作用：补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减对波形失真的对波形失真的对波形失真的对波形失真的脉冲进行整形脉冲进行整形脉冲进行整形脉冲进行整形443.4、光中继器、光中继器传统方法传统方法v光电光（光电光（O-E-OO-E-O）光电检测器先将光纤送来的非常微弱的并失真了的光电检测器先将光纤送来的非常微弱的并失真了的光电检测器先将光纤送来的非常微弱的并失真了的光电检测器先将光纤送来的非常微弱的并失真了的光信号转换成电信号，再通过放大整形、光信号转换成电信号，再通过放大整形、光信号转换成电

38、信号，再通过放大整形、光信号转换成电信号，再通过放大整形、再生、再生、再生、再生、定定定定时时时时恢复恢复恢复恢复，还原成电脉冲信号（称，还原成电脉冲信号（称，还原成电脉冲信号（称，还原成电脉冲信号（称“ “3R3R3R3R” ”中继器）。中继器）。中继器）。中继器）。然后用这一电脉冲信号驱动激光器发光，又将电信然后用这一电脉冲信号驱动激光器发光，又将电信然后用这一电脉冲信号驱动激光器发光，又将电信然后用这一电脉冲信号驱动激光器发光，又将电信号变换成光信号，向下一段光纤发送出光脉冲信号。号变换成光信号，向下一段光纤发送出光脉冲信号。号变换成光信号，向下一段光纤发送出光脉冲信号。号变换成光信号，

39、向下一段光纤发送出光脉冲信号。453.4、光中继器光中继器现代方法现代方法掺铒光纤放大器（掺铒光纤放大器（EDFA）实现了光中继。）实现了光中继。463.5、子系统、子系统光接收机光接收机 v基本组成基本组成光检测器和光放大器等组成光检测器和光放大器等组成v主要功能主要功能将光纤或光缆传输来的光信号，经光将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号检测器转变为电信号。再将这微弱的电信号经放大电路放大再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端到足够的电平，送到接收端的电端机机去。去。47四、光纤通信的特点四、光纤通信的特点v1 1、传输频带宽，通信容量大、传输频带宽，通

40、信容量大 v2 2、线路损耗低，传输距离远、线路损耗低，传输距离远 v3 3、抗干扰能力强，应用范围广、抗干扰能力强，应用范围广 v4 4、线径细，重量轻、线径细，重量轻v5 5、抗化学腐蚀能力强、抗化学腐蚀能力强 v6 6、光纤制造资源丰富、光纤制造资源丰富v7 7、光纤的缺点、光纤的缺点脆弱脆弱 484.1、传输频带宽，容量大、传输频带宽，容量大v通信容量通信容量贝尔实验室贝尔实验室19991999年展示了全球首个传输速年展示了全球首个传输速度达度达3Tb/s3Tb/s的远距离数据传输系统。在的远距离数据传输系统。在300300公里长的实验光纤上，创造出了每秒传输公里长的实验光纤上，创造出

41、了每秒传输信息信息3.28 Tb3.28 Tb的纪录。的纪录。可容纳可容纳2020亿路电话和亿路电话和50005000万套电视节目万套电视节目传输传输“大不列颠百科全书大不列颠百科全书”仅需仅需4.74.7秒秒494.2、线路损耗低，距离远、线路损耗低，距离远v传输距离传输距离美国的美国的C Cr rovovi is s公司在芝加哥到西雅图的公司在芝加哥到西雅图的3200km3200km上成功地实现了上成功地实现了1602.5G1602.5G信号信号的传输。的传输。在当时，创造了波长数最多，在当时，创造了波长数最多，无电再生无电再生传输距离最长的现场传输世界记录。传输距离最长的现场传输世界记录

42、。 504.3、抗干扰能力强，应用广、抗干扰能力强，应用广v天然干扰：天然干扰：天然干扰：天然干扰：如雷电、电离层的变化和太阳黑子的活动等；如雷电、电离层的变化和太阳黑子的活动等；如雷电、电离层的变化和太阳黑子的活动等；如雷电、电离层的变化和太阳黑子的活动等；v工业干扰：工业干扰：工业干扰：工业干扰：如电动马达、高压电力线等，甚至还有可能发生核如电动马达、高压电力线等，甚至还有可能发生核如电动马达、高压电力线等，甚至还有可能发生核如电动马达、高压电力线等，甚至还有可能发生核爆炸干扰。爆炸干扰。爆炸干扰。爆炸干扰。v抗干扰的原因：抗干扰的原因：抗干扰的原因：抗干扰的原因：石英介质构成，是绝缘体，

43、不怕雷电和高压，不受石英介质构成，是绝缘体，不怕雷电和高压，不受石英介质构成，是绝缘体，不怕雷电和高压，不受石英介质构成，是绝缘体，不怕雷电和高压，不受电磁干扰；电磁干扰；电磁干扰；电磁干扰；载波是频率很高的光波，而各种干扰的频率一般都载波是频率很高的光波，而各种干扰的频率一般都载波是频率很高的光波，而各种干扰的频率一般都载波是频率很高的光波，而各种干扰的频率一般都比较低。比较低。比较低。比较低。 514.4、线径细，重量轻、线径细，重量轻v军事用途军事用途军事用途军事用途美国首先在军用飞机上用光纤代替了电缆，不但降低了美国首先在军用飞机上用光纤代替了电缆，不但降低了美国首先在军用飞机上用光纤

44、代替了电缆，不但降低了美国首先在军用飞机上用光纤代替了电缆，不但降低了成本，节约了空间，而且增加了灵活性和抗干扰能力。成本，节约了空间，而且增加了灵活性和抗干扰能力。成本，节约了空间，而且增加了灵活性和抗干扰能力。成本，节约了空间，而且增加了灵活性和抗干扰能力。v应用举例应用举例应用举例应用举例美国用光纤代替了美国用光纤代替了美国用光纤代替了美国用光纤代替了A7A7A7A7飞机上的电缆，飞机的重量减轻了飞机上的电缆，飞机的重量减轻了飞机上的电缆，飞机的重量减轻了飞机上的电缆，飞机的重量减轻了12.25Kg12.25Kg12.25Kg12.25Kg。这个数字可不是一个小数字，因为根据计算，高性能

45、的这个数字可不是一个小数字，因为根据计算，高性能的这个数字可不是一个小数字，因为根据计算，高性能的这个数字可不是一个小数字，因为根据计算，高性能的飞机每增加飞机每增加飞机每增加飞机每增加1 1 1 1磅磅磅磅( ( ( (16161616盎司盎司盎司盎司,453.592,453.592,453.592,453.592克克克克）的重量，成本就要增的重量，成本就要增的重量，成本就要增的重量，成本就要增加加加加1 1 1 1万美元。万美元。万美元。万美元。1818芯光缆：芯光缆： 150kg/km 150kg/km 1818芯同轴电缆：芯同轴电缆：11t /km11t /km521942年年4月月1

46、8日从航空母舰上起飞的日从航空母舰上起飞的B-25轰炸机对日本本土进行轰炸轰炸机对日本本土进行轰炸534.5、抗化学腐蚀能力强、抗化学腐蚀能力强v适用环境适用环境光纤的使用环境温度范围宽，受温度、光纤的使用环境温度范围宽，受温度、季节等的变化影响很小；并且使用寿季节等的变化影响很小；并且使用寿命很长。命很长。 抗化学腐蚀能力强。抗化学腐蚀能力强。544.6、原材料随处可见、原材料随处可见v原材料普遍性原材料普遍性资源丰富的二氧化硅，说得更通俗一资源丰富的二氧化硅，说得更通俗一点就是随处可见的砂子点就是随处可见的砂子v原材料节省性原材料节省性用用1 1公斤的高纯度的石英玻璃可以拉制公斤的高纯度的

47、石英玻璃可以拉制几千几千公里的光纤，相比之下，制造公里的光纤，相比之下，制造1 1公公里里1818管同轴电缆需要耗管同轴电缆需要耗120120公斤的铜，公斤的铜，或或500500公斤的铅。公斤的铅。 554.7、光纤的主要缺点、光纤的主要缺点v主要缺点主要缺点光纤质地脆光纤质地脆机械强度低机械强度低需要比较好的切割及连接技术需要比较好的切割及连接技术分路、耦合比较麻烦。分路、耦合比较麻烦。光纤怕水光纤怕水56五、光纤传输技术五、光纤传输技术SDHv1 1、SDHSDH技术技术产生背景产生背景v2 2、SDHSDH技术技术发展历史发展历史v3 3、SDHSDH技术技术标准形成标准形成v4 4、S

48、DHSDH技术技术主要特点主要特点v5 5、SDHSDH传输网传输网基本概念基本概念v6 6、SDHSDH传输网传输网基本单元基本单元SDH: Synchronous Digital Hierarchy 同步数字体系同步数字体系575.1、SDH技术产生背景技术产生背景vPDH PDH 缺陷缺陷准同步数据传输体系，从早期话音通准同步数据传输体系，从早期话音通信传输演变而来。信传输演变而来。v用户需求用户需求用户和网络的要求正在不断变化，也用户和网络的要求正在不断变化，也即能迅速、经济地为用户提供电路与即能迅速、经济地为用户提供电路与服务，甚至最终希望能对电路带宽和服务，甚至最终希望能对电路带宽

49、和业务提供在线实时控制。业务提供在线实时控制。58v技术条件技术条件以微处理器支持的智能网络单元的出现以微处理器支持的智能网络单元的出现一种有机地结合了高速大容量光纤传输一种有机地结合了高速大容量光纤传输技术和智能网络技术的新体制。技术和智能网络技术的新体制。v相比于相比于PDHPDH技术技术统一比特率，统一接口标准统一比特率，统一接口标准( ( ( (设备兼容性设备兼容性设备兼容性设备兼容性) ) ) )网络管理能力大大加强网络管理能力大大加强（管理智能化）（管理智能化）（管理智能化）（管理智能化）提出了自愈网的概念提出了自愈网的概念（自动恢复能力）（自动恢复能力）（自动恢复能力）（自动恢复

50、能力）采用数字复接技术，上下采用数字复接技术，上下支支支支路信号简单路信号简单路信号简单路信号简单595.2、SDH技术发展历史技术发展历史v初步概念初步概念由美国贝尔实验室提出来的，由一整由美国贝尔实验室提出来的，由一整套分等级的标准数字传送结构组成的，套分等级的标准数字传送结构组成的，适用于各种经适配处理的净负荷在物适用于各种经适配处理的净负荷在物理媒体上进行传送，称为理媒体上进行传送，称为SONETSONET。v正式接受正式接受CCITTCCITT于于19881988年接受了年接受了SONETSONET概念，并概念，并重新命名为同步数字体系（重新命名为同步数字体系（SDHSDH），使），

51、使之成为不仅适用于光纤，也适用于微之成为不仅适用于光纤，也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。波和卫星传输的通用技术体制。605.3、 SDH技术标准形成技术标准形成v接口标准接口标准为了建立世界性的统一标准，为了建立世界性的统一标准，为了建立世界性的统一标准，为了建立世界性的统一标准，CCITTCCITTCCITTCCITT在光电接在光电接在光电接在光电接口、设备功能和性能、管理控制以及协议信口、设备功能和性能、管理控制以及协议信口、设备功能和性能、管理控制以及协议信口、设备功能和性能、管理控制以及协议信令方面进行了重要修改和扩展，并于令方面进行了重要修改和扩展，并于令方面进行了重要修改和扩

52、展，并于令方面进行了重要修改和扩展，并于1988198819881988年年年年至至至至1990199019901990年分别通过了有关年分别通过了有关年分别通过了有关年分别通过了有关SDHSDHSDHSDH的的的的9 9 9 9个标准，涉个标准，涉个标准，涉个标准，涉及比特率、网络节点、复用结构、复用设备、及比特率、网络节点、复用结构、复用设备、及比特率、网络节点、复用结构、复用设备、及比特率、网络节点、复用结构、复用设备、网络管理、线路系统和光接口。网络管理、线路系统和光接口。网络管理、线路系统和光接口。网络管理、线路系统和光接口。v标准完善标准完善1992199219921992年又通过

53、了年又通过了年又通过了年又通过了4 4 4 4个有关个有关个有关个有关SDHSDHSDHSDH信息模型、网络信息模型、网络信息模型、网络信息模型、网络结构和抖动性能的新建议。结构和抖动性能的新建议。结构和抖动性能的新建议。结构和抖动性能的新建议。1993199319931993年还通过年还通过年还通过年还通过2 2 2 2个新建议。个新建议。个新建议。个新建议。615.4、 SDH技术基本概念技术基本概念vSDH SDH 定义定义由由SDHSDH网络单元组成的，在光纤上进行同网络单元组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络。步信息传输、复用和交叉连接的网络。v主要特点主要特点统一

54、的网络节点接口，简化了信号的互统一的网络节点接口，简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接和通以及信号的传输、复用、交叉连接和交换过程。交换过程。有一套标准化的信息结构等级，称为有一套标准化的信息结构等级，称为STM-1STM-1，STM-4STM-4和和STM-16STM-16，并具有一种块，并具有一种块状帧结构，能够支持网络的状帧结构，能够支持网络的OAMOAM。625.5、 SDH网络网络 基本单元基本单元v基本单元基本单元同步光缆线路系统、同步复用器同步光缆线路系统、同步复用器SMSM、分插复用器分插复用器ADMADM和同步数字交叉连接设和同步数字交叉连接设备备SDXCSDXC等

55、等。等等。v主要特点主要特点能够在基本光缆段上实现横向兼容性，能够在基本光缆段上实现横向兼容性，即允许不同厂家设备在光路上互通；即允许不同厂家设备在光路上互通；它有一套特殊的复用结构，允许现存它有一套特殊的复用结构，允许现存PDHPDH、SDHSDH和和B-ISDNB-ISDN信号都能进入其帧信号都能进入其帧结构，因而具有广泛的适应性。结构，因而具有广泛的适应性。635.6、 SDH网络主要特点网络主要特点v统一标准统一标准充分利用光纤高带宽的特性，将传输充分利用光纤高带宽的特性，将传输速率大大提高；统一了北美制式速率大大提高；统一了北美制式1.544M1.544M和欧洲制式和欧洲制式2.04

56、8M2.048M；使用标准；使用标准的光接口，使得不同厂家的产品可以的光接口，使得不同厂家的产品可以在光接口上实现互联，横向兼容；在光接口上实现互联，横向兼容；v一步复用一步复用只需利用软件即可使高速信号一次直只需利用软件即可使高速信号一次直接分插出低速支路信号；接分插出低速支路信号；SDHSDH可使网络管理功能大大加强。可使网络管理功能大大加强。64六、光纤通信的新技术六、光纤通信的新技术v1 1、DWDM DWDM 密集波分复用技术密集波分复用技术 v2 2、EDFA EDFA 掺铒光放大技术掺铒光放大技术v3 3、光孤子技术、光孤子技术v4 4、全光网络、全光网络656.1、DWDM技术

57、技术基本思路基本思路 波分复用波分复用在光纤通信系统中也可以采用光的频在光纤通信系统中也可以采用光的频分复用的方法来提高系统的传输容量，分复用的方法来提高系统的传输容量，在接收端采用解复用器将各信号光载在接收端采用解复用器将各信号光载波分开。由于在光的频域上信号频率波分开。由于在光的频域上信号频率差别比较大，称为波分复用。差别比较大，称为波分复用。CWDM 20nm CWDM 20nm （疏松波分（疏松波分（疏松波分（疏松波分间隔）间隔）间隔）间隔）DWDM 0.2nm DWDM 0.2nm 1.2nm 1.2nm （密集波分（密集波分（密集波分（密集波分间隔）间隔）间隔）间隔）66v波道划分

58、波道划分根据每一信道光波的波长不同可以将根据每一信道光波的波长不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波；把光波作为信号的载波；v发送端发送端采用波分复用器将不同波长的信号光采用波分复用器将不同波长的信号光载波合并起来送入一根光纤；载波合并起来送入一根光纤；v接收端接收端由波分复用器将这些不同波长承载不由波分复用器将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。同信号的光载波分开。 67v双向传输双向传输只需将两个方向的信号分别安排在不只需将两个方向的信号分别安排在不同波长传输即可。同波长传输即可。v多路传输多路传输根据波分复用器的不同，可以复用

59、的根据波分复用器的不同，可以复用的波长数也不同，从几个至几十个，上波长数也不同，从几个至几十个，上百个不等。百个不等。v DWDM DWDM技术使得光纤通信容量大增技术使得光纤通信容量大增686.2、EDFA技术技术基本概念基本概念vEDFAEDFA技术技术- -掺铒光放大器掺铒光放大器在光纤中掺杂稀土元素铒来实现光放大的，在光纤中掺杂稀土元素铒来实现光放大的，在光纤中掺杂稀土元素铒来实现光放大的，在光纤中掺杂稀土元素铒来实现光放大的，称为掺饵光纤放大器。称为掺饵光纤放大器。称为掺饵光纤放大器。称为掺饵光纤放大器。90909090年代初，波长年代初，波长年代初，波长年代初，波长15501550

60、15501550nmnm的的的的EDFAEDFAEDFAEDFA宣告研制成功宣告研制成功宣告研制成功宣告研制成功并能实际推广应用。并能实际推广应用。并能实际推广应用。并能实际推广应用。v基本原理基本原理当用高能量的激光器激励掺铒光纤时饵离子当用高能量的激光器激励掺铒光纤时饵离子当用高能量的激光器激励掺铒光纤时饵离子当用高能量的激光器激励掺铒光纤时饵离子会发出频谱很宽的荧光带，这时光信号通过会发出频谱很宽的荧光带，这时光信号通过会发出频谱很宽的荧光带，这时光信号通过会发出频谱很宽的荧光带，这时光信号通过掺铒光纤时，荧光带的能量会转移到信号光掺铒光纤时，荧光带的能量会转移到信号光掺铒光纤时，荧光带

61、的能量会转移到信号光掺铒光纤时，荧光带的能量会转移到信号光上，使信号光得到增强和放大。上，使信号光得到增强和放大。上，使信号光得到增强和放大。上，使信号光得到增强和放大。69v放大器放大器EDFAEDFA掺铒光纤放大器，是一种对信号掺铒光纤放大器，是一种对信号光放大的一种有源光器件。光放大的一种有源光器件。v主要意义主要意义掺饵光纤放大器的诞生是光纤通信领掺饵光纤放大器的诞生是光纤通信领域革命性的突破，它使长距离、大容域革命性的突破，它使长距离、大容量、高速率的光纤通信成为可能，是量、高速率的光纤通信成为可能，是DWDMDWDM系统及未来高速系统、全光网络系统及未来高速系统、全光网络不可缺少的

62、重要器件。不可缺少的重要器件。706.3、光孤子技术、光孤子技术 基本概念基本概念v光孤子定义光孤子定义在光纤中经过长距离传输而保持形状在光纤中经过长距离传输而保持形状或波长不变的特殊光脉冲。或波长不变的特殊光脉冲。 v产生历史产生历史1844184418441844年英海军军官斯科特年英海军军官斯科特年英海军军官斯科特年英海军军官斯科特. . . .亚瑟孤立波现象亚瑟孤立波现象亚瑟孤立波现象亚瑟孤立波现象。1973197319731973年贝尔实验室的长谷川预言光纤中能传年贝尔实验室的长谷川预言光纤中能传年贝尔实验室的长谷川预言光纤中能传年贝尔实验室的长谷川预言光纤中能传输孤子。输孤子。输孤

63、子。输孤子。1980198019801980年贝尔实验室莫勒瑙尔在实验中观察到年贝尔实验室莫勒瑙尔在实验中观察到年贝尔实验室莫勒瑙尔在实验中观察到年贝尔实验室莫勒瑙尔在实验中观察到了孤子脉冲。了孤子脉冲。了孤子脉冲。了孤子脉冲。716.3、光孤子技术、光孤子技术 基本概念基本概念v光孤子光孤子通信系统的构成通信系统的构成光孤子通信系统方框图光孤子通信系统方框图72v稳定脉冲稳定脉冲用技术手段可产生光孤子。它用技术手段可产生光孤子。它用技术手段可产生光孤子。它用技术手段可产生光孤子。它能能能能够够够够在光纤中传播的在光纤中传播的在光纤中传播的在光纤中传播的长时间保持形态、幅度和速度不变的光脉冲。

64、长时间保持形态、幅度和速度不变的光脉冲。长时间保持形态、幅度和速度不变的光脉冲。长时间保持形态、幅度和速度不变的光脉冲。v主要特点主要特点容量大：传输码率最高可达容量大：传输码率最高可达容量大：传输码率最高可达容量大：传输码率最高可达100Gb/s100Gb/s100Gb/s100Gb/s以上；以上；以上；以上；误码率低：抗干扰能力强，误码率低于误码率低：抗干扰能力强，误码率低于误码率低：抗干扰能力强，误码率低于误码率低：抗干扰能力强，误码率低于1010101012121212的无差的无差的无差的无差错光纤通信；错光纤通信；错光纤通信；错光纤通信；传输距离远：不需中继，可将光信号无畸变地传输传

65、输距离远：不需中继，可将光信号无畸变地传输传输距离远：不需中继，可将光信号无畸变地传输传输距离远：不需中继，可将光信号无畸变地传输极远距离极远距离极远距离极远距离；有益全光通信：免去了光电转换、整形放大、检查有益全光通信：免去了光电转换、整形放大、检查有益全光通信：免去了光电转换、整形放大、检查有益全光通信：免去了光电转换、整形放大、检查误码等复杂过程，进而实现全光通信。误码等复杂过程，进而实现全光通信。误码等复杂过程，进而实现全光通信。误码等复杂过程，进而实现全光通信。 736.4、全光网、全光网AON基本概念基本概念v基本概念基本概念信号只是在进出网络时进行电信号只是在进出网络时进行电/

66、/光变换和光变换和光光/ /电变换，在网络中传输和交换过程中电变换，在网络中传输和交换过程中始终都是以光的形式进行的网络；始终都是以光的形式进行的网络；以波长路由光交换技术和波分复用传输以波长路由光交换技术和波分复用传输技术为基础，在光域上实现信息的高速技术为基础，在光域上实现信息的高速传输和交换传输和交换。v简单类比简单类比城市交通中的立交桥，没有红绿灯；城市交通中的立交桥，没有红绿灯；74v分层结构分层结构全光通信网络的分为服务层和传送层，网络全光通信网络的分为服务层和传送层，网络全光通信网络的分为服务层和传送层，网络全光通信网络的分为服务层和传送层，网络传送层分为传送层分为传送层分为传送

67、层分为SDHSDHSDHSDH层、层、层、层、ATMATMATMATM层和光传送层。层和光传送层。层和光传送层。层和光传送层。v光传送层光传送层由光分插复用器和光交叉连接（由光分插复用器和光交叉连接（由光分插复用器和光交叉连接（由光分插复用器和光交叉连接（OXCOXCOXCOXC）组成。）组成。）组成。）组成。在光传送层，通过迂回路由波长，在网络中在光传送层，通过迂回路由波长，在网络中在光传送层，通过迂回路由波长，在网络中在光传送层，通过迂回路由波长，在网络中形成大带宽的重新分配。在光缆断开时，光形成大带宽的重新分配。在光缆断开时，光形成大带宽的重新分配。在光缆断开时，光形成大带宽的重新分配。

68、在光缆断开时，光传送层起网络恢复的作用。传送层起网络恢复的作用。传送层起网络恢复的作用。传送层起网络恢复的作用。在远端，光纤环中的光分插复用器插入在远端，光纤环中的光分插复用器插入在远端，光纤环中的光分插复用器插入在远端，光纤环中的光分插复用器插入/ / / /分分分分离所确定的波长通道至离所确定的波长通道至离所确定的波长通道至离所确定的波长通道至ATMATMATMATM复用器，而复用器，而复用器，而复用器，而OXCOXCOXCOXC则则则则连接两个光连接两个光连接两个光连接两个光WDMWDMWDMWDM环路到环路到环路到环路到ATMATMATMATM交换机。交换机。交换机。交换机。 7576

69、776.4、全光网、全光网网络结构网络结构v0 0级网络级网络用户用户LANLAN，各自连接若干用户的光终端。，各自连接若干用户的光终端。v1 1级网络级网络许多城域网，它们各自设置波长路由器许多城域网，它们各自设置波长路由器连接若干个连接若干个0 0级网。级网。v2 2级网络级网络可以看作全国或国际的骨干网，利用波可以看作全国或国际的骨干网，利用波长转换器或交换机连接所有的长转换器或交换机连接所有的1 1级网。级网。 786.4、全光网、全光网主要优点主要优点 v波长路由波长路由在于其波长路由，通过波长选择性器在于其波长路由，通过波长选择性器件实现路由选择。件实现路由选择。v无电中继无电中继

70、信号传输无电中继，具有信号透明性，信号传输无电中继，具有信号透明性，即数据速率透明和信号格式透明。即数据速率透明和信号格式透明。v可扩展性可扩展性另外全光网还具有可扩展性、可重构另外全光网还具有可扩展性、可重构性和可操作性。性和可操作性。 796.4、全光网、全光网应用前景应用前景 v全光传输全光传输传输系统中，全程不需要任何光传输系统中，全程不需要任何光/ /电和电和电电/ /光的转换。长距离传输完全靠光波光的转换。长距离传输完全靠光波沿光纤传播，称为发端与收端间点对沿光纤传播，称为发端与收端间点对点全光传输。点全光传输。v完整全光网完整全光网信号处理、储存、交换以及多路复用信号处理、储存、交换以及多路复用/ /分用、进网分用、进网/ /出网等功能都要由光技术出网等功能都要由光技术完成，完成端到端的光传输、交换和完成，完成端到端的光传输、交换和处理等功能，即完整的全光网。处理等功能，即完整的全光网。 80光纤通信系统结束！光纤通信系统结束！谢谢大家！谢谢大家！