《有線傳輸工程》ppt課件

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1、BUPT通信工程師——有線傳輸工程雷新華博士北京郵電大學(xué)1概要光纖通信基本理論光纖通信的發(fā)展及特點(diǎn)基本光纖系統(tǒng)組成光發(fā)送機(jī)、光接收機(jī)光檢測(cè)器、光放大器光傳送網(wǎng)技術(shù)光層連網(wǎng)概述同步數(shù)字(SDH)傳送網(wǎng)技術(shù)WDM光傳送網(wǎng)絡(luò)WDM光傳送網(wǎng)絡(luò)基本概念波分復(fù)用光纖網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)2光纖通信基本理論3(1)光纖通信是以光作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的通信方式。光纖通信技術(shù)是30年來迅猛發(fā)展起來的高新技術(shù)，給世界通信技術(shù)乃至國民經(jīng)濟(jì)、國防事業(yè)和人民生活帶來了巨大變革。1966年，英籍華人高錕（C.K.Kao)預(yù)見利用玻璃可以制成衰減為20dB/Km的通信光導(dǎo)纖維（即光纖）。當(dāng)時(shí)

2、世界上最優(yōu)秀的光學(xué)玻璃衰減高達(dá)1000dB/Km。1970年，美國康寧（Corning）公司首先研制成衰減為20dB/Km的光纖。從此，光纖就進(jìn)入了實(shí)用化的發(fā)展階段，世界各國紛紛開展光纖通信的研究。光纖通信的發(fā)展歷程4高錕博士早就指出降低玻璃內(nèi)的過渡金屬雜質(zhì)離子是降低光纖衰耗的主要因素，后來研究發(fā)現(xiàn)OH離子對(duì)衰耗也有重要影響，通過限制上面兩方面的雜質(zhì)離子，1980年，光纖衰減就降低到了0.2dB/Km，接近理論值。這就使得長距離的光纖通信成為可能，這在光纖通信史上具有里程碑的意義。我國目前也有相當(dāng)多的公司可以拉制性能很好的通信光纖，比如長飛、大唐電信等等。不同

3、種類的光纖也相繼研發(fā)出來，比如色散位移光纖、保偏光纖、摻雜光纖、塑料光纖、光子晶體光纖等等。5目前，半導(dǎo)體激光器不僅可以在室溫下工作，而且其直接調(diào)制速率可以達(dá)到10Gbit/s乃至更高，逐漸滿足了高效率、高速率、低啁啾、大功率、長壽命等要求。光纖與光源的逐年進(jìn)步解決了衰減和色散問題，其結(jié)果是增加了光纖系統(tǒng)的通信容量。光探測(cè)器發(fā)展異常迅速。(2)光纖通信系統(tǒng)中使用的光源經(jīng)歷了從發(fā)光二極管到半導(dǎo)體激光器的進(jìn)步。光探測(cè)器也達(dá)到了GHz的響應(yīng)靈敏度。6光放大器都是由增益介質(zhì)、能源、輸入輸出耦合結(jié)構(gòu)組成。根據(jù)增益介質(zhì)的不同，目前主要有兩類光放大器：(3)90年代初，光放

4、大器的問世引起了光纖通信技術(shù)的重大變革，這在光通信史上具有里程碑的意義。它節(jié)省了光電變換的中繼過程，而且實(shí)現(xiàn)了波長透明、速率透明和調(diào)制方式透明的光信號(hào)放大，從而誕生了采用波分復(fù)用（WDM）技術(shù)的新一代光纖系統(tǒng)商用化。一類是用活性介質(zhì)，如半導(dǎo)體材料和摻稀土元素（如Nd，Sm，Ho，Er，Pr，Tm和Yb）的光纖，利用受激輻射機(jī)制實(shí)現(xiàn)光的直接放大，如半導(dǎo)體激光放大器和摻雜光纖放大器；一類是基于光纖的非線性效應(yīng)，利用受激散射機(jī)制實(shí)現(xiàn)光的直接放大，如光纖喇曼放大器和光纖布里淵放大器。7在光纖放大器被新一代波分復(fù)用系統(tǒng)廣泛使用的同時(shí)，光纖放大器的研究和開發(fā)也在不斷進(jìn)步。

5、最近五年，技術(shù)上已經(jīng)成熟的多種類型的光放大器（EDFA、GS-EDFA、TDFA、GS-TDFA和RFA）已經(jīng)覆蓋了1365-1650nm波長范圍，使得在上述范圍內(nèi)實(shí)施波分復(fù)用成為可能。拉曼放大器（RA）利用了光纖中的拉曼散射效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的放大。由于受激拉曼散射效應(yīng)的閾值很高，隨作近年來大功率半導(dǎo)體激光器的研制成功，這項(xiàng)光放大技術(shù)已經(jīng)開始走向?qū)嵱?。光通信窗口新的劃分?570-1604nm稱為L波段，短于1525nm的波長范圍稱為S波段，這個(gè)波段因?yàn)槿ü饫w的研制成功可以擴(kuò)展到1365nm。這兩個(gè)波段又可以分別稱為光通信的第4窗口和第5窗口。8①工作波長為0

6、.85μm多模光纖光通信系統(tǒng)；②工作波長為1.3μm多模光纖光通信系統(tǒng)和單模光纖光通信系統(tǒng)；③工作波長為1.55μm單模光纖光通信系統(tǒng)。而色散位移光纖（DSF，G.653）是應(yīng)用于第三代光纖通信系統(tǒng)的一項(xiàng)重要成就。普通單模光纖的零色散點(diǎn)在1.31μm附近，色散位移光纖將零色散點(diǎn)從1.31μm移到1.55μm，有效地解決了1.55μm光通信系統(tǒng)的色散問題。總之，在數(shù)十年的發(fā)展過程中，光纖通信系統(tǒng)經(jīng)歷了三代：9SDH網(wǎng)絡(luò)可以算是第一代的光網(wǎng)絡(luò)，它的特點(diǎn)是以點(diǎn)到點(diǎn)波分復(fù)用（WDM）傳輸系統(tǒng)為基礎(chǔ)，提供大容量、長距離、高可靠的業(yè)務(wù)傳送，但所有的交換和選路在電層實(shí)現(xiàn)。9

7、0年代中期發(fā)展的密集波分復(fù)用（DWDM）光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)一步挖掘了光纖的帶寬潛力，提高了網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能，但在聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上沒有實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一ITU-T于上世紀(jì)末提出的光傳送網(wǎng)（OTN）可以認(rèn)為是第二代光網(wǎng)絡(luò)，主要特點(diǎn)是在光層實(shí)現(xiàn)交換、選路等功能，從而成為真正意義上的“光”網(wǎng)絡(luò)。光分插復(fù)用器（OADM）、光交叉連接器（OXC）等光節(jié)點(diǎn)技術(shù)的成熟為OTN的發(fā)展鋪平了道路，光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫问綇沫h(huán)網(wǎng)向格形網(wǎng)演化，一些復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)功能（如保護(hù)和恢復(fù)）也得以實(shí)現(xiàn)。目前，實(shí)際中的光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到了這一階段光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展-典型的光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：10當(dāng)前，國際電聯(lián)（ITU-T）最先在2000年3月的I

8、TU-TSG13會(huì)議上提出醞釀并提出了