光通信技術(shù)簡介 (2)課件

光通信技術(shù)簡介前言自從Marconi在光纖上實現(xiàn)信號傳送之后，利用光纖介質(zhì)傳送信息的技術(shù)和系統(tǒng)得到了極大的發(fā)展，近十年內(nèi)的進展更為迅速。傳輸速率的提高：2Mb/s－140Mb/s－2.5Gb/s－10Gb/s－40Gb/s直至Tb/s量級。傳輸系統(tǒng)的發(fā)展：PCM－PDH－SDH－WDM－OTN光通信技術(shù)和器件的發(fā)展：價格更低，功能更強大。光纖通信的優(yōu)勢傳輸速率快，光速為30萬公里每秒。傳送帶寬大，可達30THz，2.5Gb/s僅占帶寬的0.008%。安全可靠。信號損傷和失真較小。是未來各種高速、寬帶業(yè)務(wù)傳輸?shù)谋厝贿x擇。光譜特性wavelength紫外紅外InvisibleInvisible可見850nm980nm1310nm1480nm1550nm1625nm光通信頻帶范圍光纖通信波長范圍目前利用850,

1310nm和1550nm三個窗口光纖結(jié)構(gòu)無論哪一種光纖均由芯、覆層和包層組成。根據(jù)波導(dǎo)模式有單模和多模光纖。corecladdingcoatingn

coren

claddingn

coren

cladding階梯光纖漸進光纖光信號在漸進光纖中傳輸ncladdingncorecorecladdingcoating在芯邊界通過準連續(xù)的折射率變化約束光信號在光纖中傳輸。光纖通信原理相速度c

c=xfwavelength

ffrequency真空中的相速度c0

c0=300000Km/s折射率ni

ni=c0:cinirefractivindexinmediumi

c0velocityinvacuumcivelocityinmediumi

折射定律

sin1/sin2=n2/n1=c1/c21angleofincidentinmedium12angleoftransitionmedium2n1refractivindexinmedium1n2refractivindexinmedium2

c1velocityinmedium1c2velocityinmedium2光纖類型一般采用單模光纖：G.652光纖（常規(guī)單模光纖SMF）

色散17ps/nm.km(1550nm)模場直徑10.5m

Aeff80m2G.653光纖（色散位移光纖DSF）G.655光纖（非零色散位移光纖NZDSF）1）ITU-T色散(1530-1565nm)0.1D6ps/nm.km

模場直徑8-11m

2）康寧(LEAF-大等效面積光纖）陸纜：零色散波長(1510nm)模場直徑9.6m

Aeff72m2

色散(1530-1565nm)1D6ps/nm.km

海纜：零色散波長(1585nm)模場直徑9.6mAeff72m23）朗訊（真波光纖）Aeff55m2

典型光纖損耗曲線（1）單模光纖8001000120014001600wavelength/nm-->1.window2.window3.window瑞利散射1/1010.1紅外吸收attenuationcoefficient/dB/km-->多模光纖典型光纖損耗曲線（2）多模光纖的損耗高于單模光纖。瑞利散射對光纖傳輸產(chǎn)生極大的限制：瑞利散射是不可避免的損耗機制，在各個方向上散射，并且依賴波長。在短波方向限制大，逐步向長波方向減小。紅外吸收在長波方向限制傳輸。OH吸收峰在1400nm附近。造成三個傳輸窗口：850,

1310nm和1550nm。彎曲下光纖損耗attenuationcoefficient/dB/km-->100011001200130014001500160017000,03,02,01,0wavelength/nm-->未彎曲光纖宏彎光纖微彎光纖色散體系結(jié)構(gòu)總色散

(ps/nm-km)多模色散波導(dǎo)色散單模色散材料色散多模色散不同的傳輸模式引起傳輸路徑的不同，從而引起即是在光速恒定條件下的時延差異。時延的差異造成信號脈沖展寬。材料色散,c0,c1不同波長的光在介質(zhì)中以不同的速度傳輸，即是在相同傳輸路徑下也會引起不同的時延，造成信號脈沖展寬。實際信號總是非絕對單色，含有多個波長成分，即總有譜線寬度。單模光纖色散曲線0.10.20.30.40.50.6衰減(dB/km)1600170014001300120015001100波長(nm)EDFA頻帶20100-10-20色散(ps/nm.km)G.652&G.654G.653衰減(所有)G.655偏振模色散偏振模色散

單模光纖的光場可分解為兩個

偏振態(tài)

在介質(zhì)中快軸和慢軸有不同能夠的群速度

通過介質(zhì)傳輸，引起了脈沖展寬色度色散

脈沖包含補貼波長成分不同的波長按不同的速度傳輸

引起信號脈沖展寬，導(dǎo)致失真

色散和損耗限制激光器調(diào)制方式和無電再生距離電再生器恢復(fù)損傷和失真的信號。電再生器通過光/電/光變換。電再生器為3R再生器實現(xiàn)再放大、在整形、再定時。O/E調(diào)制器E/ODFBLaser傳送信息速率和幀格式PCM幀格式，速率2M，傳送電話或數(shù)據(jù)。PDH幀格式，速率為2M－8M－34M－140，傳送電話或數(shù)據(jù)。SDH幀格式，速率為155M－622M－2.5G-10G等，可傳送電話、數(shù)據(jù)和視頻信息。發(fā)展到透明格式和速率的傳送?？扇我鈧魉托畔?。主要隨著波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展變?yōu)楝F(xiàn)實。SDH幀結(jié)構(gòu)270270列(字節(jié))1913594RSOHMSOHAUPointerPayload(transportcapacity)STM－1RSOH:RegeneratorsectionoverheadMSOH:MultiplexsectionoverheadPayload:AreaforinformationtransportTransportcapacityofoneByte:64kbit/sFramecapacity:270x9x64kbit/s=155.520Mbit/sFramerepetitiontime:125usSDH網(wǎng)絡(luò)示意（1）TMDXCADMADM

ATM

SwitchSTM-4/-162Mbit/s34Mbit/s140Mbit/sSTM-1LAN2Mbit/sADMSTM-1STM-1,STM-48Mbit/s34Mbit/s140Mbit/sSDH的分查復(fù)用器（ADM）組成保護環(huán)PDH支路和ATM等信息通過SDH網(wǎng)絡(luò)傳送SDH網(wǎng)絡(luò)示意（2）STM-4STM-16STM-1STM-1ExchangeFlexMux用戶接入Mux64/2MLocalExchange干線網(wǎng)層2干線網(wǎng)層1復(fù)用技術(shù)目前PDH、SDH等技術(shù)均采用時分復(fù)用（TDM）技術(shù)。時分復(fù)用STM－162.5G/bsTDMMUXOpticaltoElecticalConverterFOTSSTM－6410G/bsE