光纖通信基礎(chǔ)知識

光纖通信基礎(chǔ)知識介紹第1頁，共14頁。光纖通信概念光導纖維通信簡稱光纖通信?？梢园压饫w通信看成是以光導纖維為傳輸媒介的“有線”光通信.光纖通信是利用光波作載波，以光纖作為傳輸媒質(zhì)將信息從一處傳至另一處的通信方式.光纖通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光-光纖通信.光纖通信，是指將要傳送的語音、圖像和數(shù)據(jù)信號等調(diào)制在光載波上，以光纖作為傳輸媒介的通信方式光纖通信的原理是：在發(fā)送端首先要把傳送的信息(如話音)變成電信號，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強度隨電信號的幅度(頻率)變化而變化，并通過光纖發(fā)送出去；在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經(jīng)解調(diào)后恢復原信息。在光纖通信系統(tǒng)中，光纖中傳輸?shù)氖嵌M制光脈沖“0”碼和“1”碼，它由二進制數(shù)字信號對光源進行通斷調(diào)制而產(chǎn)生。而數(shù)字信號是對連續(xù)變化的模擬信號進行抽樣、量化和編碼產(chǎn)生的，稱為PCM（pulsecodemodulation），即脈沖編碼調(diào)制。這種電的數(shù)字信號稱為數(shù)字基帶信號，由PCM電端機產(chǎn)生。第2頁，共14頁。

數(shù)字光纖通信系統(tǒng)基本上由光發(fā)送機、光纖與光接收機組成。發(fā)送端的電端機把信息（如話音）進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，用轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號去調(diào)制發(fā)送機中的光源器件LD，則LD就會發(fā)出攜帶信息的光波。即當數(shù)字信號為“1”時，光源器件發(fā)送一個“傳號”光脈沖；當數(shù)字信號為“0”時，光源器件發(fā)送一個“空號”（不發(fā)光）。光波經(jīng)低衰耗光纖傳輸后到達接收端。在接收端，光接收機把數(shù)字信號從光波中檢測出來送給電端機，而電端機再進行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，恢復成原來的信息。第3頁，共14頁。光載波光載波級，全稱OpticalCarrierlevels，即OCx……載波是指被調(diào)制以傳輸信號的波形，一般為正弦波。一般要求正弦載波的頻率遠遠高于調(diào)制信號的帶寬，否則會發(fā)生混疊，使傳輸信號失真。同步光學網(wǎng)絡(luò)(SONET)中包括一系列的信號速率，不同的信號速率在光纖中傳輸數(shù)據(jù)信號的速度不同。基本的傳輸速率(OC-1)是51.84Mbps。基本傳輸速率乘以固定倍數(shù)的結(jié)果如下表所示(OC-n代表n倍的基本傳輸速率)。光載波級數(shù)據(jù)傳輸速率OC-151.84MbpsOC-3155.52MbpsOC-12622.08MbpsOC-241.244GbpsOC-482.488GbpsOC-19210GbpsOC-25613.271GbpsOC-76840Gbps第4頁，共14頁。數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標1.傳輸速率：單位時間內(nèi)所傳遞的二進制代碼的有效位數(shù)(1)對稱比特率，單位為bps或b/s(2)公式：S=(1/T)log2nT——信號脈沖重復周期

n——一個脈沖信號代表的有效狀態(tài)數(shù)，是2的整數(shù)位。二進制n=2log2n——單位脈沖能表示的比特數(shù)2.波特率(B)：對稱調(diào)制速率，波形速率，碼元速率（1）對于模擬信號傳輸過程：波特率指“調(diào)制解調(diào)器”上輸出的調(diào)制信號每秒鐘載波調(diào)制狀態(tài)改變的次數(shù)；對于數(shù)字信號傳輸過程；波特率指線路上沒秒鐘傳送的波形個數(shù)（2）公式：B=1/T

（3）與傳輸速率的關(guān)系：S=Blog2n誤碼率：指接收碼元中錯誤碼元數(shù)占傳輸總碼元數(shù)的比例Pe=接收碼元中錯誤碼元數(shù)/傳輸?shù)目偞a元數(shù)第5頁，共14頁。調(diào)制和解調(diào)信道容量：表征一個信道傳輸數(shù)據(jù)的能力（1）信道容量的計算：無噪聲：C=2Hlog2NH——信道帶寬

N——一個脈沖信號代表的有效狀態(tài)數(shù)有噪聲：C=Hlog2[(1+S)/N]

H——信道帶寬

S——信號的功率

N——躁聲功率（2）單位：bps(1)調(diào)制：由發(fā)送端將數(shù)字數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)信號的過程稱為“調(diào)制”(2)解調(diào)：在接收端把模擬數(shù)據(jù)信號還原為數(shù)字數(shù)據(jù)信號的過程稱為“解調(diào)”第6頁，共14頁。光纖傳感技術(shù)介紹光波強度調(diào)制技術(shù)直接調(diào)制和間接調(diào)制用電信號直接調(diào)制半導體激光器或發(fā)光二極管的驅(qū)動電流，使輸出光隨電信號變化而實現(xiàn)的。把激光的產(chǎn)生和調(diào)制分開，用獨立的調(diào)制器調(diào)制激光器的輸出光而實現(xiàn)的。目前有多種調(diào)制器可供選擇，最常用的是電光調(diào)制器。這種調(diào)制器是利用電信號改變電光晶體的折射率，使通過調(diào)制器的光參數(shù)隨電信號變化而實現(xiàn)調(diào)制的。光纖相位調(diào)制技術(shù)相位調(diào)制的光纖傳感器是以被測量引起敏感光纖內(nèi)傳播的光波發(fā)生相位變化，再用干涉測量技術(shù)把相位變化變換為光強度變化，從而檢測出被測量的大小。發(fā)送和接收模塊介紹發(fā)送模塊主要是發(fā)送電信號調(diào)制部分和激光器光源部分。電調(diào)制部分主要去掉直流成分，用交流信號部分驅(qū)動激光器發(fā)光。激光器部分主要是光源器件，產(chǎn)生特定波長的光信號。發(fā)光器件主要有三大類：發(fā)光管LED、FP激光器、DFB激光器FP激光器主要用于低速率短距離傳輸，比如現(xiàn)在流行的FTTH，傳輸距離一般在20公里以內(nèi)，速率一般在1.25G以內(nèi)，所以FP的已經(jīng)夠用，F(xiàn)P的分兩種波長，1310nm/1550nm，1310nm用于終端用戶用于上傳數(shù)據(jù)，1550nm用于機房（節(jié)點）,用于下行。DFB一般也用2中波長1310nm、1550nm，分為制冷和無制冷兩種，主要用于高速中長距離傳輸，傳輸距離一般在40公里以上，速率在1.25G以上。用于超長距離(干線)一般用CWDM/DWDM激光器，波長就不僅限于1310/1550nm，分為很多個傳輸波段，根據(jù)客戶應用而定。第7頁，共14頁。多路復用技術(shù)CH2CH1CH3原帶寬CH1CH2CH3移頻后帶寬MUXCH1CH2CH3帶寬復用fFDM適用于模擬信號傳輸常用的多路復用技術(shù):頻分多路復用技術(shù);時分多路復用技術(shù):同步時分,異步時分.所謂的多路復用技術(shù):是指將多路信號在單一的傳輸線路上同時傳輸1.頻分多路復用(FDM):在物理信道能提供比單個原始信號寬的多的帶寬情況下,把物理信道的總帶寬劃分成若干個與單個信號帶寬相同(一般略寬,以防相鄰頻帶的串擾)的頻帶(段),用每個頻段來傳輸一路信號.典型應用:無線廣播,無線(有線)電視.

第8頁，共14頁。時分多路復用-TDMA2A1A3原始信號D2D1D3數(shù)字化信號MUX復用后數(shù)據(jù)時隙1234D3D2D1TDM適用于數(shù)字信號傳輸時間片時分多路復用(TDM):是以信道傳輸時間作為分割對象,通過為多個信道分配互不重疊的時間片來實現(xiàn)多路復用.⑴同步時分復用:將一條共享傳輸線路上的時隙按固定,預先決定好的形式分配給設(shè)備.第9頁，共14頁。異步時分復用-ATM

(2)異步時分復用：將一條共享傳輸路線上的時隙動態(tài)，按需分配給設(shè)備的一種時分復用技術(shù)。ABCD待發(fā)數(shù)據(jù)t1t2t3A1B1C2B2周期1周期2異步TDM可用帶寬A1B1C1D1C2D2A2B2周期1周期2同步TDM帶寬浪費第10頁，共14頁。ATM是一項數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。ATM是以信元為基礎(chǔ)的一種分組交換和復用技術(shù)，它是一種為了多種業(yè)務設(shè)計的通用的面向連接的傳輸模式。ATM的傳送單元是固定長度53byte的CELL（信元）ATM適配層（AAL）是把一特定的數(shù)據(jù)源轉(zhuǎn)換成ATM通訊量的特定類型的服務，也就是說它處理建立用戶所要求的服務質(zhì)量的機制。有四個被定義的類：

A級-固定比特率(CBR)業(yè)務:ATM適配層1(AAL1),支持面向連接的業(yè)務,其比特率固定,常見業(yè)務為64Kbit/s話音業(yè)務,固定碼率非壓縮的視頻通信及專用數(shù)據(jù)網(wǎng)的租用電路。

B級-可變比特率(VBR)業(yè)務:ATM適配層2(AAL2)。支持面向連接的業(yè)務,其比特率是可變的。常見業(yè)務為壓縮的分組語音通信和壓縮的視頻傳輸。該業(yè)務具有傳遞介面延遲物性,其原因是接收器需要重新組裝原來的非壓縮語音和視頻信息。

C級-面向連接的數(shù)據(jù)服務:AAL3/4。該業(yè)務為面向連接的業(yè)務,適用于文件傳遞和數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務,其連接是在數(shù)據(jù)被傳送以前建立的。它是可變比特率的,但是沒是介面?zhèn)鬟f延遲。

D級-無連接數(shù)據(jù)業(yè)務:常見業(yè)務為數(shù)據(jù)報業(yè)務和數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務。在傳遞數(shù)據(jù)前,其連接不會建立。AAL3/4或AAL5均支持此業(yè)務。

第11頁，共14頁。3R第12頁，共14頁。ThanksYou第13頁，共14頁。內(nèi)容梗概光纖通信基礎(chǔ)知識介紹。這種電的數(shù)字信號稱為數(shù)字基帶信號，由PCM電端機產(chǎn)生。即當數(shù)字信號為“1”時，光源器件發(fā)送一個“傳號”光脈沖。當數(shù)字信號為“0”時，光源器件發(fā)送一個“空號”（不發(fā)光）。T——信號脈沖重復周期。log2n——單位脈沖能表示的比特數(shù)。誤碼率：指接收碼元中錯誤碼元數(shù)占傳輸總碼元數(shù)的比例。Pe=接收碼元中錯誤碼元數(shù)/傳輸?shù)目偞a元數(shù)。H——信道帶寬。N——一個脈沖信號代表的有效狀態(tài)數(shù)。S——信號的功率。N——躁聲功率。(1)調(diào)制：由發(fā)送端將數(shù)字數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)信號的過程稱為“調(diào)制”。(2)解調(diào)：在接收端把模擬數(shù)據(jù)信號還原為數(shù)字數(shù)據(jù)信號的過程稱為“解調(diào)”。直接調(diào)制和間接調(diào)制。目前有多種調(diào)