傳輸網(wǎng)技術(shù)培訓(xùn)

1、傳輸網(wǎng)技術(shù)培訓(xùn)第1頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日一、傳輸技術(shù)概述二、傳輸介質(zhì)內(nèi)容介紹第2頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日1、傳輸基本知識2、幾種傳輸技術(shù)的介紹傳輸技術(shù)概述第3頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日傳輸網(wǎng)又稱為傳送網(wǎng)。傳送是從信息傳遞的功能過程來描述的；傳輸是從信息信號通過具體物理媒介傳輸?shù)奈锢磉^程來描述。傳送網(wǎng)指邏輯功能網(wǎng)絡(luò)，是完成傳送功能的手段；傳輸網(wǎng)具體指定實際設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)。實際上，傳輸網(wǎng)絡(luò)就是由傳輸系統(tǒng)設(shè)備和具有全部或部分信道終結(jié)、復(fù)用、交叉連接和交換等功能的節(jié)點組成。傳輸基本知識第4頁，共84頁，20

2、22年，5月20日，22點8分，星期日模擬信號與數(shù)字信號信號波形的特征可用時間、幅度兩個物理量來表示。在幅度上連續(xù)的信號是模擬信號，在幅度上不連續(xù)的信號為數(shù)字信號。模擬信號數(shù)字化的三個步驟：抽樣、量化、編碼。奈奎斯抽樣定理：f1 2B傳輸基本知識第5頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日數(shù)字通信系統(tǒng)模型傳輸基本知識信源解碼編碼調(diào)制解調(diào)信道信宿噪聲源發(fā)送信息發(fā)送信號接收信息接收信號第6頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日傳輸系統(tǒng)分類：傳輸介質(zhì)：有線（電纜、光纜）、無線（微波、衛(wèi)星）信號的波形：模擬、數(shù)字信道的傳輸特性：基帶、頻帶復(fù)用形式：頻分、時分傳輸基本知

3、識第7頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日數(shù)字傳輸?shù)闹笜?biāo)（有效性指標(biāo)）信道傳輸速率信道的傳輸速率通常以每秒所傳輸?shù)男畔⒘慷嗌賮砗饬?。單位為比?秒（bit/s）。符號傳輸速率指沒秒傳輸?shù)拇a元數(shù)目，單位為波特。由于碼元可以是多進(jìn)制的。R=Nlog2MN為符號傳輸速率，R為信道傳輸速率，M為進(jìn)制數(shù)。傳輸基本知識第8頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日誤碼由于傳輸過程中難免有噪聲和干擾，所以在收端恢復(fù)的時候，對接受的信號誤判（收端將1誤判成0）。這樣的誤判就稱為誤碼。誤碼率誤碼率=誤碼數(shù)/總碼數(shù)傳輸基本知識第9頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，

4、星期日傳送網(wǎng)三層網(wǎng)絡(luò)：電路層網(wǎng)絡(luò)通道層網(wǎng)絡(luò)傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)傳輸基本知識第10頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)節(jié)點和傳輸線路的集合排列，也就是將維護(hù)和實際連接抽象為物理上連接性?；疚锢硗?fù)漕愋途€型、星型、樹型、環(huán)型、網(wǎng)孔型。傳輸基本知識第11頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日現(xiàn)在主要的傳輸技術(shù)一、PDH二、SDH三、WDM幾種傳輸技術(shù)的介紹第12頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日PDH 介紹PDH:Plesiochronous Digital Hierarchy 準(zhǔn)同步數(shù)字系列在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳送的信號都是數(shù)

5、字化的脈沖序列。這些數(shù)字信號流在數(shù)字交換設(shè)備之間傳輸時，其速率必須完全保持一致，才能保證信息傳送的準(zhǔn)確無誤，這就叫做“同步”。 采用準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）的系統(tǒng)，是在數(shù)字通信網(wǎng)的每個節(jié)點上都分別設(shè)置高精度的時鐘，這些時鐘的信號都具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)速率。盡管每個時鐘的精度都很高，但總還是有一些微小的差別。為了保證通信的質(zhì)量，要求這些時鐘的差別不能超過規(guī)定的范圍。因此，這種同步方式嚴(yán)格來說不是真正的同步，所以叫做“準(zhǔn)同步”。第13頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日PDH 介紹PDH:Plesiochronous Digital Hierarchy準(zhǔn)同步數(shù)字系列第14頁，共84頁

6、，2022年，5月20日，22點8分，星期日PDH 介紹1、接口方面 只有地區(qū)性的電接口規(guī)范，不存在世界性標(biāo)準(zhǔn)。 沒有世界性標(biāo)準(zhǔn)的光接口規(guī)范。2、復(fù)用方式 從高速信號中分/插出低速信事情要一級一級的進(jìn)行。 由于低速信號分/插到高速信號要通過層層的復(fù)用和解復(fù)用過程，這樣就會使信號在復(fù)用/解復(fù)用過程中產(chǎn)生的損傷加大，使傳輸性能劣化，這也就是為什么PDH體制傳輸信號的速率沒有更進(jìn)一步提高的原因。第15頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日PDH 介紹2Mbit/s解解解復(fù)復(fù)復(fù)用用用復(fù)復(fù)復(fù)用用用140Mbit/s34Mbit/s8Mbit/s8Mbit/s34Mbit/s140Mbi

7、t/sPDH系列復(fù)用解復(fù)用過程圖第16頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日PDH 介紹3、運(yùn)行維護(hù)方面PDH信號的幀結(jié)構(gòu)里用于運(yùn)行維護(hù)工作（OAM）的開銷字節(jié)不多，這對完成傳輸網(wǎng)的分層管理、性能監(jiān)控、業(yè)務(wù)的實時調(diào)度、傳輸帶寬的控制、告警的分析定位是很不利的。 4、沒有統(tǒng)一的網(wǎng)管接口不利于統(tǒng)一維護(hù)。第17頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日SDH 介紹SDH: Synchronous Digital Hierarchy同步數(shù)字體系1、接口方面SDH體制有一套標(biāo)準(zhǔn)的信息結(jié)構(gòu)等級，即有一套標(biāo)準(zhǔn)的速率等級?；镜男盘杺鬏斀Y(jié)構(gòu)等級是同步傳輸模塊STM-1，相應(yīng)的速

8、率是155Mbit/s。高等級的數(shù)字信號系列例如：622Mbit/s（STM-4）、2.5Gbit/s（STM-16）等，可通過將低速率等級的信息模塊（例如STM-1）通過字節(jié)間插同步復(fù)接而成，復(fù)接的個數(shù)是4的倍數(shù)，例如：STM-44STM-1，STM-164STM-4。第18頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日SDH 介紹2、復(fù)用方式 由于低速SDH信號是以字節(jié)間插方式復(fù)用進(jìn)高速SDH信號的幀結(jié)構(gòu)中的，這樣就使低速SDH信號在高速SDH信號的幀中的位置是固定的、有規(guī)律性的，也就是說是可預(yù)見的。這樣就能從高速SDH信號例如2.5Gbit/s（STM-16）中直接分/插出低速

9、SDH信號例如155Mbit/s（STM-1），這樣就簡化了信號的復(fù)接和分接，使SDH體制特別適合于高速大容量的光纖通信系統(tǒng)。第19頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日SDH 介紹3. 運(yùn)行維護(hù)方面SDH信號的幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的用于運(yùn)行維護(hù)（OAM &P）功能的開銷字節(jié)（碼流量的5%） ，使網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控管理功能智能化大大加強(qiáng)，也就是說維護(hù)的自動化程度大大加強(qiáng)。兼容性組網(wǎng)靈活、網(wǎng)絡(luò)的生存性強(qiáng)： 可組多種類型網(wǎng)絡(luò)、具有自愈能力、可在線升級；SDH有很強(qiáng)的兼容性，這也就意味著當(dāng)組建SDH傳輸網(wǎng)時，原有的PDH傳輸網(wǎng)不會作廢，兩種傳輸網(wǎng)可以共同存在。第20頁，共84頁，2022年，

10、5月20日，22點8分，星期日SDH 介紹等級與速率： 等 級STM-1STM-4STM-16STM-64 速率（Mb/s） 155.520 622.080 2488.320 9953.280 含2M數(shù)量 63 252 1008 4032第21頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日SDH 介紹STM-N的幀結(jié)構(gòu)由3部分組成：段開銷，包括再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開銷（MSOH）；管理單元指針（AU-PTR）；信息凈負(fù)荷（payload）。9270N個字節(jié)RSOHAU-PTRMSOH9N1349payload261N5第22頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，

11、星期日SDH 介紹1、信息凈負(fù)荷-payloadSTM-N幀中放置各種負(fù)荷的地方。各種有效信息，如2M、34M、140M打包成信息包后，放于其中。然后由STM-N信號承載，在SDH網(wǎng)上傳輸。2、段開銷-SOH完成對STM-N整體信號流的監(jiān)控。即對STM-N“車廂”中所有“貨物包”進(jìn)行整體上的性能監(jiān)控。再生段開銷（RSOH）：對STM-N整體信號進(jìn)行監(jiān)控。復(fù)用段開銷（MSOH）：對STM-N中的某個STM-1信號進(jìn)行監(jiān)控。3、管理單元指針-AU-PTR定位低速信號在STM-N幀中（凈負(fù)荷）的位置，使低速信號在高速信號中的位置可欲知，方便低速信號的上下。第23頁，共84頁，2022年，5月20日，

12、22點8分，星期日SDH 介紹STM-NAUGAU-4VC-4AU-3VC-3TUG-3TUG-2TU-3TU-2TU-12TU-11VC-3VC-2VC-12VC-11C-4C-3C-2C-12C-11N111333477139264kbit/s44736kbit/s34368kbit/s6312kbit/s2048kbit/s1544kbit/s指針處理復(fù)用定位校準(zhǔn)映射G.709復(fù)用映射結(jié)構(gòu)第24頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日SDH 介紹STM-NAUGAU-4VC-4TUG-3TUG-2TU-3TU-12VC-3VC-12C-4C-3C-12N113371392

13、64kbit/s34368kbit/s2048kbit/s指針處理復(fù)用定位校準(zhǔn)映射我國的SDH基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu) 第25頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日SDH 介紹SDH設(shè)備的邏輯組成TM終端復(fù)用器ADM分/插復(fù)用器REG再生中繼器DXC數(shù)字交叉連接設(shè)備第26頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日SDH 介紹TM終端復(fù)用器它的作用是將支路端口的低速信號復(fù)用到線路端口的高速信號STM-N中，或從STM-N的信號中分出低速支路信號。TMWSTM-NSTM-M140Mbit/s2Mbit/s34Mbit/s注：MN第27頁，共84頁，2022年，5月20日，2

14、2點8分，星期日SDH 介紹ADM分/插復(fù)用器 ADM的作用是將低速支路信號交叉復(fù)用進(jìn)東或西向線路上去，或從東或西側(cè)線路端口收的線路信號中拆分出低速支路信號。另外，還可將東/西向線路側(cè)的STM-N信號進(jìn)行交叉連接。STM-NSTM-NSTM-M注：MNwe34Mbit/s140Mbit/sADM2Mbit/s第28頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日SDH 介紹REG再生中繼器 光傳輸網(wǎng)的再生中繼器有兩種，一種是純光的再生中繼器，主要進(jìn)行光功率放大以延長光傳輸距離；另一種是用于脈沖再生整形的電再生中繼器，主要通過光/電變換、電信號抽樣、判決、再生整形、電/光變換，以達(dá)到不積

15、累線路噪聲，保證線路上傳送信號波形的完好性。STM-NSTM-NweREG第29頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日SDH 介紹DXC數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC可將輸入的m路STM-N信號交叉連接到輸出的n路STM-N信號上，上圖表示有m條入光纖和n條出光纖。DXC的核心是交叉連接，功能強(qiáng)的DXC能完成高速（例STM-16）信號在交叉矩陣內(nèi)的低級別交叉（例如VC12級別的交叉）。DXCmn等效為入線：m出線：n第30頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日SDH 介紹 SDH網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚€形網(wǎng)TMADMADMTMREG樹形網(wǎng)TMADMADMTMREGADMTM第31

16、頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日SDH 介紹環(huán)形網(wǎng)ADMADMADMADM第32頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日SDH 介紹樞紐網(wǎng)TMDXCADMTMREGADMTMTMADMTMTM第33頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日SDH 介紹網(wǎng)狀網(wǎng)ADMADMADMADM第34頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日SDH 介紹SDH時鐘SDH網(wǎng)元時鐘源的種類外部時鐘源由外部提供時鐘輸入。線路時鐘源從STM-N線路信號中提取時鐘輸入。支路時鐘源從PDH支路信號中提取，不過該時鐘一般不用，因為SDH/PDH網(wǎng)邊界處的

17、指針調(diào)整會影響時鐘質(zhì)量。設(shè)備內(nèi)置時鐘源由設(shè)備內(nèi)部提供時鐘。第35頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日SDH 介紹誤碼性能誤碼是指經(jīng)接收、判決、再生后，數(shù)字碼流中的某些比特發(fā)生了差錯，使傳輸?shù)男畔①|(zhì)量產(chǎn)生損傷。抖動漂移性能抖動和漂移與系統(tǒng)的定時特性有關(guān)。定時抖動（抖動）是指數(shù)字信號的特定時刻（例如最佳抽樣時刻）相對其理想時間位置的短時間偏離。所謂短時間偏離是指變化頻率高于10Hz的相位變化。而漂移指數(shù)字信號的特定時刻相對其理想時間位置的長時間的偏離，所謂長時間是指變化頻率低于10Hz的相位變化。第36頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日WDM 介紹把不同波

18、長的光信號復(fù)用到一根光纖中進(jìn)行傳送(如每個波承載一種TDM 電信號）的方式統(tǒng)稱為波分復(fù)用。第37頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日WDM 介紹光通信是目前發(fā)展最快的領(lǐng)域。商用DWDM系統(tǒng)最大容量為320 Gb/s、1.6Tb/s。實驗室進(jìn)行了大容量DWDM的試驗。光交叉連接與波長路由器已經(jīng)問世；數(shù)據(jù)與光的結(jié)合，未來的網(wǎng)絡(luò)可能將是把IP/ATM交換機(jī)直接接至光傳送網(wǎng)上；向光組網(wǎng)的轉(zhuǎn)變是寬帶革命的核心。城域DWDM已經(jīng)開始應(yīng)用；DWDM系統(tǒng)已從42.5Gb/s 向3210Gb/s、1.6Tb/s系統(tǒng)過渡。運(yùn)營商：中國電信、中國移動、聯(lián)通、網(wǎng)通、鐵通等。DWDM技術(shù)發(fā)展背景第3

19、8頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日WDM 介紹采用SDM，鋪設(shè)多芯新光纜(需考慮時間與成本)使用更高比特率TDM。STM-1-STM-64波分復(fù)用（WDM）技術(shù)已經(jīng)成熟，成為很好的擴(kuò)容 方式第39頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日WDM 介紹什么是波分復(fù)用？高速路加油站巡邏車第40頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日WDM 介紹DWDM產(chǎn)品的演變3210Gb/s322.5Gb/s162.5Gb/s42.5Gb/s16010Gb/s第41頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日WDM 介紹DWDM的優(yōu)點光纖的容量是

20、極其巨大的，而傳統(tǒng)的光纖通信系統(tǒng)都是在一根光纖中傳輸一路光信號，這樣的方法實際上只使用了光纖豐富帶寬的很少一部分。為了充分利用光纖的巨大帶寬資源，增加光纖的傳輸容量，以密集WDM（DWDM）技術(shù)為核心的新一代的光纖通信技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生。 第42頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日WDM 介紹1、超大容量目前使用的普通光纖可傳輸?shù)膸捠呛軐挼模淅寐蔬€很低。使用DWDM技術(shù)可以使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸容量增加幾倍、幾十倍乃至幾百倍。最近日本NEC公司已經(jīng)在實驗室實現(xiàn)了13220Gbit/s的DWDM系統(tǒng)，傳輸距離120km。該系統(tǒng)總帶寬為35nm（從1529nm156

21、4nm)，信道間隔33GHz，可以傳4000萬路電話。 第43頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日WDM 介紹2. 對數(shù)據(jù)率“透明”由于DWDM系統(tǒng)按光波長的不同進(jìn)行復(fù)用和解復(fù)用，而與信號的速率和電調(diào)制方式無關(guān)，即對數(shù)據(jù)是“透明”的。因此可以傳輸特性完全不同的信號，完成各種電信號的綜合和分離，包括數(shù)字信號和模擬信號，以及PDH信號和SDH信號的綜合和分離。第44頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日WDM 介紹3. 系統(tǒng)升級時能最大限度地保護(hù)已有投資在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充和發(fā)展中，無需對光纜線路進(jìn)行改造，只需更換光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)即可實現(xiàn)，是理想的擴(kuò)容手段，也是引入寬

22、帶業(yè)務(wù)（例如CATV、HDTV和B-ISDN等）的方便手段，而且利用增加一個附加波長即可引入任意想要的新業(yè)務(wù)或新容量。 第45頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日WDM 介紹4. 高度的組網(wǎng)靈活性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性利用DWDM技術(shù)構(gòu)成的新型通信網(wǎng)絡(luò)比用傳統(tǒng)的電時分復(fù)用技術(shù)組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要大大簡化，而且網(wǎng)絡(luò)層次分明，各種業(yè)務(wù)的調(diào)度只需調(diào)整相應(yīng)光信號的波長即可實現(xiàn)。由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡化、層次分明以及業(yè)務(wù)調(diào)度方便，由此而帶來的網(wǎng)絡(luò)的靈活性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性是顯而易見的。 第46頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日WDM 介紹5. 可兼容全光交換可以預(yù)見，在未來可望實現(xiàn)

23、的全光網(wǎng)絡(luò)中，各種電信業(yè)務(wù)的上/下、交叉連接等都是在光上通過對光信號波長的改變和調(diào)整來實現(xiàn)的。因此，DWDM技術(shù)將是實現(xiàn)全光網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，而且DWDM系統(tǒng)能與未來的全光網(wǎng)兼容，將來可能會在已經(jīng)建成的DWDM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)透明的、具有高度生存性的全光網(wǎng)絡(luò)。 第47頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日WDM 介紹DWDM的應(yīng)用開放式 D-WDM系統(tǒng) 在終端復(fù)用設(shè)備中，具備光接口變換功能；可以和任何廠家的 SDH 設(shè)備互連通。集成式 D-WDM系統(tǒng) 在終端復(fù)用設(shè)備中不具備光接口變換功能；SDH 設(shè)備中的光發(fā)送單元性能必須滿足D-WDM系統(tǒng)的要求(波長精度、啁啾、光譜特性、光

24、功率等)。第48頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日傳輸媒介1、同軸電纜2、光纖第49頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日同軸電纜同軸電纜的結(jié)構(gòu) 射頻同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣介質(zhì)、外導(dǎo)體（屏蔽層）和護(hù)套4部分組成。第50頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體 內(nèi)導(dǎo)體通常由一根實心導(dǎo)體構(gòu)成，利用高頻信號的集膚效應(yīng)，可采用空銅管，也可用鍍銅鋁棒，對不需供電的用戶網(wǎng)采用銅包鋼線，對于需要供電的分配網(wǎng)或主干線建議采用銅包鋁線，這樣既能保證電纜的傳輸性能，又可以滿足供電及機(jī)械性能的要求，減輕了電纜的重量，也降低了電纜的造價。 第51頁

25、，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日同軸電纜絕緣介質(zhì) 絕緣介質(zhì)可以采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯（PVC）和氟塑料等，常用的絕緣介質(zhì)是損耗小、工藝性能好的聚乙烯。 第52頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日同軸電纜外導(dǎo)體 同軸電纜的外導(dǎo)體有雙重作用，它既作為傳輸回路的一根導(dǎo)線，又具有屏蔽作用 .第53頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日同軸電纜護(hù)套 室外電纜宜用具有優(yōu)良?xì)夂蛱匦缘暮谏垡蚁覂?nèi)用戶電纜從美觀考慮則宜采用淺色的聚乙烯。 第54頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日同軸電纜同軸電纜的命名通常由4部分組成：第

26、一部分用英文字母，分別代表電纜的代號、芯線絕緣材料、護(hù)套材料和派生特性（見表2），第二、三、四部分均用數(shù)字表示，分別代表電纜的特性阻抗（）、芯線絕緣外徑（mm）和結(jié)構(gòu)序號，例如“SYV-75-2-1”的含義是：該電纜為同軸射頻電纜，芯線絕緣材料為聚乙烯，護(hù)套材料為聚氯乙烯，電纜的特性阻抗為75 ，芯線絕緣外徑為2 mm，結(jié)構(gòu)序號為1 第55頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光纖光通信的發(fā)展歷史光纖的類型第56頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史光纖通信是七十年代發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。 光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱。它是由玻璃材料(SiO2)抽

27、絲而成的一種光傳輸媒體。以光波傳送信息，以光纖為傳輸介質(zhì)的通信方式稱為光纖通信。 第57頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史用光來傳送信息，可能是人類最早應(yīng)用的一種遠(yuǎn)距離通信手段。人類學(xué)會取火和使用工具的同時就有了利用光的通信。開始，人們用點火的方法使同伴在黑夜中知道自己的位置，后來發(fā)展到利用烽火來傳送簡單的信息。古代的“烽火臺”是大家都知道的古老的光通信手段。后來人們又聯(lián)想到利用“有光“和“無光”的兩種狀態(tài)，來傳送更多的信息。例如用燈的亮和滅，可以發(fā)出各種信號。這種通信方式至今仍在船舶上使用。第58頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光

28、通信的發(fā)展歷史利用光來傳送電話也有100多年的歷史了。以發(fā)明電話而著名的貝爾，在1876年發(fā)明了電話之后，就想到利用光來通電話的問題。1880年，貝爾制作了一臺叫做“光電話”的裝置，利用太陽光作光源，用硒晶體作為接收光信號的器件，進(jìn)行了實驗，達(dá)到了能與最遠(yuǎn)相距213米的人通話。貝爾本人認(rèn)為：在他的發(fā)明中，光電話是最偉大的發(fā)明。第59頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史利用光在大氣中傳送信息方便簡單，所以人們開始研究的光通信都是這種方式。但是光在大氣中的傳送要受到氣象條件的很大限制，遇到下雨、下雪、陰天、下霧等情況，由于能見度大大降低，使信號傳輸受到很大阻礙。

29、此外，太陽光、燈光等普通的光源，都不適合作為通信的光源，因為從通信技術(shù)上看，這些光都是帶有“噪聲”的光。第60頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史由于這些光的頻率不穩(wěn)定、光的性質(zhì)是復(fù)雜的。因此，真要用光來通信，必須要解決兩個最根本性問題：一是必須有能穩(wěn)定傳送光的介質(zhì)；另一個問題是必須要找到理想的光源。長期以來，由于這兩項關(guān)鍵技術(shù)沒有得到解決，光通信就一直裹足不前。第61頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史1960年，美國人梅曼發(fā)明了紅寶石激光器，從此人們便可獲得頻率穩(wěn)定的光源。研究現(xiàn)代化光通信的時代也從此開始。這種光的頻率

30、比已經(jīng)廣泛應(yīng)用的微波（頻率約為10兆赫）的頻率高1萬倍。因此，用這種光來傳送信息從理論上來說，通信的容量可以比微波通信的容量也大1萬倍！因此，激光器的發(fā)明對光通信的研究工作產(chǎn)生了重大的影響。但是最初發(fā)明的激光器在室溫下不能連續(xù)工作，因此，還不可能在通信中獲得實際應(yīng)用.第62頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史在光的傳輸介質(zhì)方面，人們發(fā)現(xiàn)了透明度很高的石英玻璃絲可以傳光。但初期的光纖，光在其中傳輸時損耗很大。光的損耗程度是用每千米的分貝為單位來衡量的。20分貝千米表示光傳送一千米已損耗到只剩1的程度。當(dāng)時的光纖每千米的損耗大約在1000分貝左右，這樣大的損耗，

31、想要用來通信是不可能的。它只能在內(nèi)窺鏡等裝置上用作傳光的介質(zhì)。第63頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史激光器和光纖的發(fā)明，使人們看到了光通信的曙光。而要實現(xiàn)光纖通信，還需要在激光器和光纖的性能上有重大的突破。但是在這兩方面的突破遇到了許多困難，尤其是光纖的損耗要達(dá)到可用于通信的要求，從每千米損耗1000分貝降低到20分貝似乎不太可能，以致很多科學(xué)家對實現(xiàn)光纖通信失去了信心。第64頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史1966年7月，英國標(biāo)準(zhǔn)電信研究所的英籍華人高錕博士，就光纖傳輸?shù)那熬鞍l(fā)表了有重大意義的論文，論述了造成光纖

32、損耗的主要原因，并從理論上分析：如果能去除玻璃上的雜質(zhì)，就有可能使光的傳輸損耗大大降低，可降低到每千米20分貝左右。這篇論文使許多國家的科學(xué)家受到鼓舞，加強(qiáng)了為實現(xiàn)低損耗光纖而努力的信心。第65頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史1970年，美國康寧公司的三名科研人員馬瑞爾、卡普隆、凱克成功地制成了傳輸損耗每千米只有20分貝的光纖。這是什么概念呢？用它和玻璃的透明程度比較，光透過玻璃功率損耗一半的長度分別是：普通玻璃為幾厘米、高級光學(xué)玻璃最多也只有幾米，而通過每千米損耗為20分貝的光纖的長度可達(dá)150米。這就是說，光纖的透明程度已經(jīng)比玻璃高出了幾百倍！在當(dāng)時

33、，制成損耗如此之低的光纖可以說是驚人之舉，這標(biāo)志著光纖用于通信有了現(xiàn)實的可能性。第66頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史恰好也是這一年，美國貝爾研究所成功地研制出能在室溫下連續(xù)工作的半導(dǎo)體激光器:它只有米粒那么大，發(fā)光面積很小，發(fā)出的光是一種極細(xì)的光線，頻率穩(wěn)定而且方向性很好，射入光纖后能封閉在光纖中進(jìn)行傳播，因而它就成為光通信的理想光源.第67頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史1970年的上述兩項重大突破，使光通信的實現(xiàn)有了光明的前景。這時的光通信，實際上指的就是光纖通信。光纖通信立即受到了各國的高度重視，一些國家競

34、相開展研究工作。一方面對低損耗光纖、常溫下連續(xù)工作的激光器的應(yīng)用繼續(xù)進(jìn)行研究，另一方面也對光纖通信系統(tǒng)的實際應(yīng)用進(jìn)行研究和現(xiàn)場實驗。第68頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史1974年達(dá)到了每千米損耗1分貝的水平;1979年達(dá)到了每千米只有0.2分貝損耗的 程度;即已經(jīng)降低到石英光纖在理論上最低損耗極限，相當(dāng)于在空氣中的能見度為100千米的程度。第69頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史1970年制成了在常溫下能連續(xù)工作的激光器。說起來是能在常溫下連續(xù)工作，但這種激光器的壽命很短，連續(xù)工作只有幾秒鐘，壽命長的也不過幾個小時

35、，要想在通信中實際應(yīng)用還不可能?？梢姡芯考す馄鞯膲勖殉蔀楫?dāng)時最重要的課題。到1977年，已研制成功了能連續(xù)工作幾萬小時、在實用環(huán)境中工作10年的長壽命的激光器。第70頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史1977年在美國芝加哥和圣塔摩尼卡之間首次建成商用的光纖通信系統(tǒng)。它使許多人驚奇地看到，就是兩根和頭發(fā)絲差不多粗細(xì)的玻璃絲（直徑0.1毫米左右），竟然能同時開通8000路電話！這一成果震驚了全世界。到1990年，短短十幾年中，光纖通信已經(jīng)經(jīng)歷了幾次更新?lián)Q代，其中主要是 由多模光纖過渡到單模光纖； 由短波長（0.85微米)過渡到長波長（1.31微米）。 信息

36、傳輸?shù)娜萘亢退俾蚀蟠筇岣?。?1頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史這種光纖的直徑大約為0.1毫米，與頭發(fā)絲的粗細(xì)差不多，射入這種光纖的光在傳輸時有多種不同的傳輸模式，所以叫做多模光纖。不同模式的傳輸速度不同，使傳輸?shù)念l帶變窄，載送的信息量也相對少些.第72頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史到80年代后期，在通信系統(tǒng)中改用單模光纖。這種光纖中，只傳輸一種模式的光，沒有色散，傳輸?shù)念l帶寬，能載送的信息量比多模光纖大得多。而單模光纖卻比多模光纖還要細(xì)得多，直徑只有 0.01 毫米，只有頭發(fā)絲粗細(xì)的 110。第73頁，共84頁

37、，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史另一個重要的更新?lián)Q代，是光纖通信的工作區(qū)從波長為 0.85微米 左右的“短波長”區(qū)域過渡到1.31微米 左右的所謂“長波長”區(qū)域。這是因為光纖的損耗有隨著波長的4次方關(guān)系而反比例下降的趨勢。在0.85微米的短波長區(qū)域工作的光纖損耗約為每千米2.5分貝左右，而在1.31微米波長的長波長區(qū)工作的光纖損耗可以降低到每千米 0.30.4分貝，這就使光纖通信的無中繼傳輸距離大大加長。第74頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史這些技術(shù)的更新和進(jìn)步，為光通信的進(jìn)一步迅速發(fā)展鋪平了道路。到90年代，光纖的傳輸速率已

38、經(jīng)達(dá)到了每秒10000兆比特:相當(dāng)于在一對只有頭發(fā)絲 1/10 粗細(xì)的光纖里可以同時開通 1250000 路電話，其發(fā)展速度是驚人的。第75頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光通信的發(fā)展歷史光纖通信雖為人們提供了過去難以想象的巨大通信容量和超高速率，但它的巨大潛力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有發(fā)揮?，F(xiàn)在我們實際上只利用了光纖巨大潛力的11000?？梢哉f，光纖通信的技術(shù)還正方興未艾。第76頁，共84頁，2022年，5月20日，22點8分，星期日光纖的類型（1）工作波長：紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖、紅外光（0.85m、1.3m、1.55m）（2）折射率分布：階躍（SI）型、近階躍型、漸變（GI） 型、其它（如三