【正文】 ....................................................... 24 第二節(jié) 光纖通信新技術(shù) ..................................................................................................... 26 一、相干光通信 ........................................................................................................... 26 二、超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通信 ............................................................................................... 26 三、光集成技術(shù) ........................................................................................................... 27 四、光孤子通信 ........................................................................................................... 27 結(jié) 語(yǔ) ......................................................................................................................................... 28 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................... 29 致 謝 ......................................................................................................................................... 30 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 1 引 言 自從 1996 年英籍華人高錕提出光纖通信的概念以來(lái)，光纖通信的發(fā)展速度之快實(shí)為通信史上所罕見(jiàn)。本文力求由淺入深，循序漸進(jìn)，基本概念和基本原理準(zhǔn)確清晰，論證簡(jiǎn)明扼要，避免繁瑣的推理，著重論述結(jié)論，注重將基本原理和實(shí)際應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，并且特別注意以形象、直觀的圖標(biāo)形式 來(lái)配合文字的敘述，能使人抓住技術(shù)關(guān)鍵并全面理解本文內(nèi)容。 xxxxx 畢業(yè)論文 光纖通信及其關(guān)鍵技術(shù)研究 學(xué)生姓名 __________________________ 系（部） __________________________ 專(zhuān) 業(yè) __________________________ 指導(dǎo)教師 __________________________ 年 月 日河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 I 摘 要 目前，光纖通信正在向著大容量、高速率、長(zhǎng)距離方向迅猛發(fā)展，其技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)充分體現(xiàn)在系統(tǒng)高速化、網(wǎng)絡(luò)化，光線長(zhǎng)波長(zhǎng)化，光纜纖芯高密度化和光器件高度集成化等方面。為了能全面、系統(tǒng)地了解現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng)的特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)的原理及其應(yīng)用，以及光纖通信在 21 世紀(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，我選寫(xiě)了本文。 本文主要介紹了光纖通信的基本特點(diǎn)與應(yīng)用，其中主要介紹了 SDH 技術(shù)的原理與應(yīng)用，并且簡(jiǎn)單介紹了幾種現(xiàn)代光纖通信技術(shù)及光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。特別是經(jīng)歷近 30 多年的研究開(kāi)發(fā)，光纖通信已成為信息高速公路的傳輸平臺(tái)。但光纖通信的發(fā)展勢(shì)頭方興未艾，各種新興的技術(shù)層出不窮。 本文內(nèi)容主要是寫(xiě)光纖通信及其關(guān)鍵技術(shù)的研究，共分三章。第二章主要介紹了光纖通信SDH 技術(shù)中 SDH 的產(chǎn)生和基本概念、 SDH 的速率與幀結(jié)構(gòu)、映射原理與同步復(fù)用、 SDH開(kāi)銷(xiāo)、 SDH 網(wǎng)元、 SDH 自愈網(wǎng)以及 SDH 網(wǎng)同步 。 由于本人的水平有限，文中難免有錯(cuò)誤或不足之處，懇請(qǐng)老師提出懇切的意見(jiàn)。圖 1 給出了光纖通信的簡(jiǎn)單示意圖。 二、光纖通信發(fā)展過(guò)程 了解光纖通信的發(fā)展過(guò)程，可以幫助我們初步了解光纖通信的關(guān)鍵技術(shù)及其主要指標(biāo)，為以后的深入學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。這個(gè)階段的主要工作是： （ 1）研制出低損耗光纖 1970 年，美國(guó)康寧公司率先制成 20dB/km 損耗的光纖。 1973 年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室制成 1dB/km 損耗的光纖。 1979 年，日本電報(bào)電話公司和富士通公司制成 。 （ 2）研制出小型高效的光源和低噪聲的光檢測(cè)器件 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 3 這一時(shí)期，各種新型長(zhǎng)壽命的半導(dǎo)體激光器件（ LD）和光檢測(cè)器件（ PD）陸續(xù)研制成功。 20 世紀(jì) 80 年代進(jìn)入商用階段 這一階段，發(fā)達(dá)國(guó)家已在長(zhǎng)途通信網(wǎng)中廣泛采用光纖通信方式，并大力發(fā)展洲際海底光纜通信。在此階段，光纖從多模發(fā)展到單模，工作波長(zhǎng)從 m 發(fā)展到 m 和 m，通信速率達(dá)到幾百M(fèi)b/s。鋪設(shè)了多條省內(nèi)二級(jí)光纜干線，連通省內(nèi)一些城市。 20 世紀(jì) 90 年代進(jìn)入提高階段 這一階段，許多國(guó)家為滿足迅速增長(zhǎng)的帶寬需求，一方面繼續(xù)鋪設(shè)更多的光纜。另一方面，一些國(guó)家還不斷努力研究開(kāi)發(fā)新器件、新技術(shù)，用來(lái)提高光纖的信息運(yùn)載量。 20 世紀(jì) 90 年代也是我國(guó)光纖通信 大發(fā)展的時(shí)期。至此，我國(guó)初步形成以光纜為主、衛(wèi)星和數(shù)字微波為輔的長(zhǎng)途骨干網(wǎng)絡(luò)，我國(guó)電信網(wǎng)的技術(shù)裝備水平進(jìn)入世界先進(jìn)行列，綜合通信能力發(fā)生了質(zhì)的飛躍，為國(guó)家的信息化建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) [1]。雖然目前遠(yuǎn)河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 4 遠(yuǎn)未達(dá)到如此高的傳輸容量，但用一根光纖同時(shí) 傳輸 24 萬(wàn)個(gè)話路的試驗(yàn)已經(jīng)取得成功，它比傳統(tǒng)的明線、同軸電纜、微波等要高出幾十乃至上千倍。因此光纖通信特別適用于長(zhǎng)途一、二級(jí)干線通信，在不久的將來(lái)實(shí)現(xiàn)全球無(wú)中繼的光纖通信也是完全可能的。 抗電磁干擾能力強(qiáng) 光纖由電絕緣的石英材料制成，光纖通信線路不受各 種電磁場(chǎng)的干擾和閃電雷擊的損壞。 體積小、重量輕、便于施工維護(hù) 光纜的敷設(shè)方式方便靈活，既可以直埋、管道敷設(shè)，又可以在水底或架空。因此其潛在價(jià)格是十分低廉的。光纖在通信網(wǎng)、光播電視網(wǎng)與 計(jì)算機(jī)網(wǎng)，以及在其他傳輸系統(tǒng)中，都得到了廣泛 應(yīng)用。光纖通信的各種應(yīng)用可概括如下： 通信網(wǎng)，包括全球通信網(wǎng)（如橫跨大西洋和太平洋的海底光纜和橫跨歐亞大陸的洲際光纜干線）、各國(guó)的公共電信網(wǎng)（如我國(guó)的國(guó)家一級(jí)干線、各省二級(jí)干線和縣以下的支線）、各種專(zhuān)用通信網(wǎng)（如電力、鐵道、國(guó)防等部門(mén)通信、指揮、挑度、監(jiān)控的光纜系統(tǒng)）、特殊通信手段（如石油、化工、煤礦等部門(mén)易燃易爆環(huán)境下使用的光纜，以及飛機(jī)、軍艦、潛艇、導(dǎo)彈和宇宙飛船內(nèi)部的光纜系統(tǒng)）。 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 5 有線電視網(wǎng)的干線和分配網(wǎng)；工業(yè)電視系統(tǒng)，如工廠、銀行、商場(chǎng)、交通和公安部門(mén)的監(jiān)控；自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。 第三節(jié) 光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成及分類(lèi) 一、光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成 圖 2 給出了光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成圖。其中，光發(fā)送器的功能是將來(lái)自用戶端的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成 為光信號(hào)，然后入射到光纖內(nèi)傳輸。光中繼器用來(lái)增大光的傳輸距離，它將經(jīng)過(guò)光纖傳輸后有較大衰減和畸變的光信號(hào)變成沒(méi)有衰減和畸變的光信號(hào)，再繼續(xù)輸入光纖內(nèi)傳輸。 二、光纖通信系統(tǒng)分類(lèi) 按傳輸信號(hào)劃分 （ 1）光線模擬通信系統(tǒng) 特征：用模擬電信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。 缺點(diǎn)：光電變換時(shí)噪聲大，使用 光中繼器時(shí)噪聲積累多。 （ 2）光纖數(shù)字通信系統(tǒng) 特征：用脈沖編碼調(diào)制（ PCD）電信號(hào)對(duì)光源強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制。 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 6 缺點(diǎn)：設(shè)備較復(fù)雜。 按光波長(zhǎng)和光纖類(lèi)型劃分 （ 1）短波長(zhǎng)（ 左右）多模光纖通信系統(tǒng) 通信速率為 34Mb/s 以下，中繼間距為 10km 以內(nèi)。 例如，建于 1987 年的武漢－荊州 34Mb/s()多模光纖通信系統(tǒng)，全長(zhǎng) 240km,設(shè) 9 個(gè)中繼站，通信容量為 480 路。 例如，建于 1991 年的合肥－蕪湖 140Mb/s()單模光纖通信系統(tǒng)，全長(zhǎng) 146km,設(shè) 4 個(gè)中繼站，通信容量為 1920 路。 按調(diào)制方式劃分 （ 1）直接強(qiáng)度調(diào)制光纖通信系統(tǒng) 該系統(tǒng)是將待傳輸?shù)臄?shù)字電信號(hào)直接在光源的發(fā)光過(guò)程中進(jìn)行調(diào)制，使光源發(fā)出的光本身就是已調(diào)制光，又稱(chēng)為內(nèi)調(diào)制或直接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)。缺點(diǎn)是這類(lèi)調(diào)制會(huì)使光譜有所增寬，對(duì)進(jìn)一步提高速率有影響。 （ 2）外調(diào)制光纖通信系統(tǒng) 該系統(tǒng)是在光源發(fā)出光之后，在光的輸出通路上加調(diào)制器（如電光晶體等）進(jìn)行調(diào)制，又稱(chēng)為間接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)。 （ 3）外差光纖通信系統(tǒng) 又稱(chēng)相干光通信系統(tǒng)。 其優(yōu)點(diǎn)是接收靈敏度高，信道選擇性好。 按傳輸速率劃分 （ 1）低速光纖通信系統(tǒng) 傳輸速率為 2Mb/s、 8Mb/s。 （ 3）高速光纖通信系統(tǒng) 傳輸速率 565Mb/s。、 （ 2）專(zhuān)用光纖通信系統(tǒng) 主要指非郵電部門(mén)經(jīng)營(yíng)的光纖通信系統(tǒng)，如光纖局域網(wǎng)等。 （ 2）同步數(shù)字系列（ SDH）光纖通信系統(tǒng) 該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)甚多，正 在發(fā)展之中。 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 8 第二章 光纖通信 —— SDH 技術(shù) 第一節(jié) SDH的產(chǎn)生和基本概念 隨著社會(huì)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以往在傳送網(wǎng)絡(luò)中普遍采用的準(zhǔn)同步數(shù)字體系（ PDH），已不能滿足現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)的傳輸要求，因此同步數(shù)字體系（ SDH）應(yīng)運(yùn)而生。它顯著提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，并大大降低了管理和維護(hù)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了靈活、可靠和高效的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、 維護(hù)與管理，因而在現(xiàn)代信息傳送網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)重要地位。 （ 1）兩大體系， 3 種地區(qū)性標(biāo)準(zhǔn)，使國(guó)際間的互通存在困難 國(guó)際上現(xiàn)存著相互獨(dú)立的兩大體系或 3 種地區(qū)性標(biāo)準(zhǔn)（日本、北美和歐洲） ,北美和日本都采用以 ，但略有不同，而中國(guó)則采用以。 （ 2）無(wú)統(tǒng)一的光接口，使各廠家的產(chǎn)品互不兼容 PDH 僅制定了電接口（ G..703）的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但未制定光接口的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致各個(gè)廠家自行開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用光接口大量滋生，使得傳輸設(shè)備在光路上只能實(shí)現(xiàn)縱向兼容，無(wú)法實(shí)現(xiàn)橫向兼容，限制了設(shè)備選擇的靈活性，也增加了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和運(yùn)營(yíng)成本。這種復(fù)用難以從高速信號(hào)中直接識(shí)別和提取低速支路信 號(hào)。 （ 4）網(wǎng)絡(luò)管理能力弱，給建立集中式電信管理網(wǎng)帶來(lái)困難 PDH 中沒(méi)有安排很多的用于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理和維護(hù)（ OAM）的比特，只有通過(guò)線路編碼來(lái)安排一些插入比特用于監(jiān)控，因此用于網(wǎng)管的通道明顯不足，難以滿足電信管理網(wǎng)（ TMN）發(fā)展的要求。 （ 6）面向話 音業(yè)務(wù) PDH 主要是為話音業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)，不適應(yīng)業(yè)務(wù)多樣化、寬帶化、智能化和個(gè)人化的發(fā)展趨勢(shì)。 1985 年美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ ANSI）通過(guò)此標(biāo)準(zhǔn)，形成了國(guó)家的正式標(biāo)準(zhǔn)，并更名為同步光網(wǎng)絡(luò)（ SONET）。與此同時(shí)，歐洲和日本等國(guó)也提出了自己的意見(jiàn)，同時(shí)也引起了原國(guó)際電報(bào)電 話咨詢委員會(huì) CCITT（現(xiàn)改為 ITUT，即國(guó)際電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)化組織）的關(guān)注。 1989年， ITUT 在其藍(lán)皮書(shū)上發(fā)表了 G..70 G..708 和 G..709 三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，從而揭開(kāi)了現(xiàn)代信息傳輸嶄新的一頁(yè)，并在隨后的十多年里得到了空前的應(yīng)用和發(fā)展。近年來(lái)， SDH 與 SONET 的標(biāo)準(zhǔn)各自都進(jìn)行了一些修改，并向彼此靠攏，盡量做到兼容互通。 SDH 網(wǎng)絡(luò)則是由一些基本網(wǎng)絡(luò)單元（ NE）組成的，在傳輸媒質(zhì)上（如光纖、微波等）進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的傳送網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 10 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（ NNI）是表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的接口，在實(shí)際中也可以看成是傳輸設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的接口。 圖中包含了傳輸網(wǎng)絡(luò)的兩種基本設(shè)備，即傳輸設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)終結(jié)、復(fù)用和交叉連接等功能。而 SDH 的 NNI 處有標(biāo)準(zhǔn)化接口速率、信號(hào)幀結(jié)構(gòu)和信號(hào)碼型，即 SDH 在 NNI 實(shí)現(xiàn) 了標(biāo)準(zhǔn)化 [3]。其中 N 是正整數(shù)，目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化 N的取值為： N=1， 4， 16， 64， … 。對(duì)它的基本要求是：（ 1）能夠滿足對(duì)支路信號(hào)進(jìn)行同步數(shù)字復(fù)用和交叉連接；（ 2）支路信號(hào)在幀內(nèi)的分布是均勻的、有規(guī)律和可控的，便于接入和取出；（ 3） ，都具有統(tǒng)一的方便性和實(shí)用性。 它是由 9 行和 270 N 列字節(jié)組成的塊狀幀結(jié)構(gòu)，幀周期為 125us，幀結(jié)構(gòu)中字節(jié)的傳輸是由左到右逐行進(jìn)行，首先由圖中左上角第 1 個(gè)字節(jié)開(kāi)始，從左到右、由上到下順序排成串形碼流依次傳輸，在 125us 時(shí)間內(nèi)傳完一