34Mbs光纤通信系统工程设计 毕业论文.doc

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1、毕业设计指导须知 一、毕业设计是高职教学过程中一个十分重要的环节。是 锻炼学生运用所学知识正确分析和解决实际问题的一个重要方 面，也是高职培养应用型专门人才的要求。 二、导教师应为具有讲师以上或相应职称的有关专业人员， 且专业对口（指所指导专业应同所聘教师专业职称相一致） 。 经系、教务处审查同意后，才能指导学生的毕业设计。 三、学生应以严肃认真，实事求是的态度完成设计。要独 立思考，自己动手，不得抄袭或找人代笔。 四、毕业设计选题要符合专业培养目标的要求。论文（任 务书）写作要做到论点明确、论据充分，论理透彻，语言准确 恰当，书面整洁、字迹工整，图纸应清晰、工整，符合设计要 求，符合国家有关

2、标准和部颁标准。字数、图纸数量符合有关 要求。并在规定的时间内完成。 五、答辩过程中学生要严认真，文明礼貌，谦虚谨慎，认 真回答答辩主持人，委员等提出的问题。 六、填报有关表格时，应按项目要求逐项填实、填全、填 清。 II 学号 20xx0207004 姓名 xx 学 制 三年 专业 通信技术 年级 20xx 级 教学班负责人 xx 班级 一班 指导教师姓名 xx 职务或职称 高级工程师 设 计 题 目 34MB/S 光纤通信系统工程设计 指导教师评语： 成绩： 指导教师签名： 工作单位 年 月 日 系复审意见： 成绩： 复审人签名： 职称： 公章 年 月 日 教务处终审意见： III 公章

3、年 月 日 答 辩 情 况 记 录 答 辩 情 况 答 辩 题 目 正确 基本正确 经提示 回 答 不正确 未回答 此表由主持答辩的同志填写。 V 答辩委员会（或小组）评语： 成绩： 主持答辩人签名： 职称： 月 日 VI 一、毕业设计的任务和具体要求： 1.任务 (1)巩固和提高学过的基础理论和专业知识。 (2)提高运用所学专业知识进行独立思考和综合分析、解决实际问题的能力。 (3)掌握正确的思维方法和利用软件和硬件解决实际问题的基本技能。 (4)增强对实际通信网络的认识，掌握分析处理问题的方法，进行调试、计算等基本技 能的训练，达到具有一定程度的实际工作能力。 (5)掌握科研、资料查询的基

4、本方法以及获取新知识的能力。 (6)学习和获取新知识，掌握自我学习的能力。 (7)通过参与实际工作，能够了解通信行业的具体工作。 2.具体要求 34Mb/S 光纤通信系统工程设计,具体是设计在实训楼 D339 到数学 A 楼弱电间之间 开通一套 34Mb/S 光纤系统,要求光路进行保护,写出设计方案,计算光纤长度及使用芯数, 工程造价,并说明如何对工程施工质量进行控制。 VII 二、毕业设计应完成的图纸： 图 2-1 光缆，见 8 页 图 2-2 光端机，见 9 页 图 2-3 光端机工作原理图，见 10 页 图 3-1 设计路线图，见 13 页 图 3-2 四芯室外多模光纤光缆，见 13 页

5、 表 3-1 光纤及光缆图表，见 14 页 表 3-2 主要参数，见 14 页 表 3-3 其他参数，见 14 页 图 3-3 OLYCOMOM 8108-240B 光端机，见 15 页 表 3-4 主要参数，见 15 页 表 3-5 其他参数，见 15 页 图 3-4 COCOM 16E1 光端机，见 16 页 图 4-1 布线图，见 17 页 图 5-1 二纤单向复用段倒换环，见 20 页 图 6-1 光功率测量，见 21 页 图 6-2 光接收灵敏度与动态范围测试连接图，见 22 页 表 7-1 整个工程的造价表，见 23 页 三、其他要求： 四、毕业设计的期限： 自 2008 年 08

6、 月 12 日 至 2008 年 10 月 10 日 五、毕业设计（论文）进度计划： 起 至 日 期 工 作 内 容 备 注 2008 年 8 月 12 日 2008 年 8 月 13 日 2008 年 8 月 14 日8 月 17 日 2008 年 8 月 18 日8 月 23 日 2008 年 9 月 24 日10 月 2 日 2008 年 10 月 3 日10 月 10 日 熟 悉 任 务 实 地 考 察 具 体 方 案 光 纤 、 光 端 机 的 选 择 与 购 买 具 体 实 施 完 成 毕 业 设 计 论 文 VIII 34MB/S 光纤通信系统工程设计 摘 要 根据课堂所学内容的

7、原理，这次我们设计的任务是 34MB/S 光纤通信系统工程,具体 设计是从实训楼 D339 到数学 A 楼弱电间之间开通一套 34MB 光纤系统。 要求设计当中要选择合适的路线，并计算总长度以及光纤的长度、光纤的使用芯数， 而且要选择合适的光纤、光缆和光端机。并写出具体的实施及方案、工程造价、光通路 保护、光端机安装后的系统调测，并说明如何对工程施工质量进行控制。 IX 目 录 前言1 第 1 章 概论 2 1.1 光纤通信发展的历史2 1.2 光纤通信发展的现状 2 1.3 光纤通信的发展趁势 3 第 2 章 光通信系统5 2.1 光纤的介绍 5 2.1.1 光纤概念5 2.1.2 光纤传输

8、原理分析5 2.1.3 光纤的传输特性5 2.1.4 光纤的型号介绍7 2.2 光缆的介绍 8 2.2.1 光 缆 历 史 8 2.2.2 光 缆 的 种 类 8 2.2.3 光 缆 网 是 信 息 高 速 路 的 基 石 9 2.3 光端机的介绍9 2.3.1 模拟光端机 10 2.3.2 数字光端机 10 2.4 光纤通信的介绍 11 2.5 光纤通信技术与产业发展中几个值得思考的问题 11 2.5.1 积极创新开发具有自主知识产权的新技术 12 2.5.2 开发具有先进技术水平、与使用环境、施工技术相配套的新产 X 品 12 第 3 章 材料选 择13 3.1 距离测量 13 3.2 光

9、纤、光缆选 择13 3.3 光端机选择 14 第 4 章 具体的实施及方 案17 4.1 光缆线路的施工程序 17 4.2 光缆的直埋敷设 18 4.3 用光纤将发送与接收连接 18 第 5 章 光通路保 护19 第 6 章 光端机安装后的系统调 测21 6.1 光发送机参数测试 21 6.1.1 平均发送光功率测量 21 6.1.2 消光比的测试21 6.2 光接收机参数测试 21 6.2.1 动态范围的测试 21 6.2.2 灵敏度的测试 21 6.3 抖动测试22 II 6.4 误码性能测试 22 6.5 警报系统的测试 22 第 7 章 整个工程的造 价23 第 8 章 结束 语24

10、参考文献25 致谢 26 34Mb/s 光纤通信系统工程设计 1 前言 人类社会的一切活动都离不开资讯的传递通信,它像人的神经系统一样重要。通信 是人与人之间通过某种媒体进行的信息交流与传递。从广义上说，无论采用何种方法，使用 何种媒质，只要将信息从一地传送到另一地，均可称为通信。 古代的通信方式有烽火台、击鼓、驿站快马接力、信鸽、旗语等。古代的通信对远距离 来说，最快也要几天的时间，而现代通信以电信方式，如电报电话、快信、短信、E-MAIL等， 实现了即时通信 在目前人类的一切通信方式中，电话通信是应用最广泛的一种。电话通信的目的是达成 人们在任意两地之间的通话。因此，必须要解决三个问题：第

11、一是语音信号的发送和接收； 第二是语音信号的传输；第三是语音信号的交换。第一个问题由使用者的终端设备电话 机来解决。第二个问题由各种类型的电话传输设备从最简单的音频传输线到多路载波设备， 数位微波，卫星通信线路设备等等来解决。第三个问题，则由各种类型的电话交换设备来解 决。这三个部分只要有系统地结合起来，就能构成一个完整的电话通信系统。而电话交换设 备，是整个电话通信网路中的枢纽，有着相当重要的作用。 20 世纪 90 年代中期以前的光线通信系统事以电时分复用为基础的单波长系统。在新一 代超高速光线通信系统中，最具代表性的成就事指在 2000 年，光波分复用系统使用波分复 用技术在一根光纤上实

12、现了 3.28Tb/s 的传输速率。光波分复用的突出优点是可有效地利用单 模光纤地损耗区所带来的巨大带宽资源，明显提高系统的传输容量，同时将相应增加的成本 降到很低的程度。目前， “掺铒光纤放大器+密集波分复用+非零色散光纤+ 光子集成”正成 为国际上长途高速光纤通信线路的主要技术方向。同时，光交叉链接设备和光分插复用设备 以及基于波长选路的密集波分复用全光网正在大力研究和试验。此外，新型的光器件，新兴 的技术和新型的系统也都层出不穷，并获得迅速发展。 34Mb/s 光纤通信系统工程设计 2 第一章 概论 1.1 光纤通信发展的历史 伴随社会的进步与发展，以及人们日益增长的物质与文化需求，通信

13、向大容量、长距离 的方向发展已经是必然趋势。由于光波具有极高的频率，也就是说是具有极高的宽带从而可 以容纳巨大的通信信息，所以用光波作为载体来进行通信是人们几百年来追求的目标。 1966 年，英籍华裔学者高锟博士在 PIEE 杂志上发飙了一篇十分著名的文章用于 高频的光纤表面波导 ，该文从理论上分析和证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信的可 靠性，并设计了通信用光纤的波导结。 1970 年，美国康宁玻璃公司根据高锟文章的设想，用改进型化学汽相沉积法制造出当 时世界上第一根超低损耗光纤，成为使光纤通信爆炸性竞相发展的导火索。虽然当时康宁玻 璃公司制造出的光纤只有几米长，衰耗约 20dB/km，而

14、且几个小时之后便损坏了。但它证明 了用当时的科学技术与工艺方法制造通信用的超低损耗光纤是完全有可能的。 1970 年以后，世界各发达国家对光纤通信的研究倾注了大量的人力与物力，其来势之 凶、规模之大、速度之快远远超出了人们的意料，使光纤通信技术取得了及其惊人的进展。 从光纤的损耗来看，1970 年是 20dB/km，1972 年是 4 dB/km，1974 年是 1.1dB/km，1976 年是 0.5 dB/km，1979 年是 0.2 dB/km，1990 年是 0.14 dB/km，已经接近 石英光纤的理论衰耗极限值 0.1 dB/km。 从光器件看，1970 年，美国贝尔公司研制出世界

15、上第一只在室温下连续波工作的的砷 化镓铝半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源器件。后来逐渐发展到性能更好、寿命 达几万小时的异质结条形激光器和现在的分布反馈式单纵模激光器以及多量子阱激光器。光 接收器件也从简单的硅 PIN 光二极管发展到量子效率达 90%的雪崩光二极管 APD。 从光纤通信系统看，正是光纤制造技术和光电器件制造技术的飞速发展，以及大规模、 超大规模集成电路技术和微处理机技术的发展，带动了光纤通信系统从小容量刀大容量、从 短距离刀长距离、从低水平到高水平、从旧体制刀新体制的迅猛发展。 1.2 光纤通信发展的现状 1976 年美国在亚特兰大进行的现场试验，标志着光纤通信基础研

16、究发展到了商业应用 的新阶段。此后，光纤通信技术不断创新；光纤从多模发展到单模，工作波长从 0.85um 发 展到 1.31 um 和 1.55 um，传输速率从几十兆特每秒发展到几十吉比特每秒。另一方面，随 着技术的进步和大规模产业的形成，光纤价格不断下降，应用范围不断扩大；从初期的单一 类型信息的传输到多种业务的传输。目前光纤已成为信息宽带传输的主要媒质，光纤通信系 34Mb/s 光纤通信系统工程设计 3 统将成为未来国家信息基础设施的支柱。 总之，从 1970 年刀现在虽然只有短短 30 多年的时间，但光纤通信技术却取得了及其惊 人的进展。用带宽极其惊人的进展。用带宽极其宽的光波作为传送

17、信息的载体以实现通信， 这一百年来人们梦寐以求的幻想在今天已成为活生生的现实。然而就目前的光纤通信而言， 其实际应用的仅是其潜在能力的 2%左右，尚有巨大的潜力等待人们去开发和利用。因此， 光纤通信技术并未停滞不前，而是向高水平、更高阶段方向发展。 1.3 光纤通信的发展趁势 光纤通信从 1970 年真正起步，乃今为止仅有 30 多年的时间，但光纤通信的技术无论是 光纤制造技术还是光电器件的制造技术，以及光纤通行系统的水平都取得了极其惊人的进展， 它以成为现代通信最主要的传输手段。 光纤通信的潜力是巨大的，目前的光纤通信应用水平据分析仅仅是其能力的 1%2%左 右。光纤通信作为现代通信的主要支

18、柱，在现代通信网中起着重要的作用。光纤通信具有以 下几个发展趁势： 1.波分复用技术 所谓波分复用，就是用一根光纤同时传输几种不同波长的光波，已达到扩大通信容量的 目的。在系统的发送端，由各个分系统分别发出不同波长的光波，并由合波器合成一束 光波进入光纤进行传输，而在接收端用光波分离开，分别输入刀各个系统的光接收机。 2.相干光通信 乃今为止，已应用的光纤通信都是采用强度调制与直接检波的工作方式，它只相当于原 始的无线通信所使用的调制与解调技术。在此方式下，光波元器件的调制速率、光接收机的 灵敏度受到局限而难以再提高，适用不了超大容量、超长距离通信的要求。 所谓相干光通信，就是在发端由激光器发

19、出谱线较窄，频率稳定、相位恒定的相干光， 并用先进的调制方法对之进行调制。在收端，把由光纤传输来的相干光载波与本振光源发出 的相干光，经光耦合器后加到光混合器上进行混频与差额，然后把差额后的中频光信号进行 放大、检波。 3.超大波长光纤通信 为了实现越来越大的信息容量和超长距离传输，必须适用低损耗和低色散的单模光纤。 目前石英光纤的损耗已接近理论极限值，再无多大潜力可挖。 4.光集成技术 它和电子技术中的集成电路相类似，是把许多微型光学元件，如光源器件、光检测器， 34Mb/s 光纤通信系统工程设计 4 光透镜、光滤波器、光栅等集成在一块很小的芯片上，构成具有复杂性能的光器件；还可以 和集成电

20、路等电子元件集成在一起形成功能更复杂的光电部件，如光发送机与光接收机等。 采用光集成技术，不仅是设备的体积、重量大大减少、而且提高了稳定性与可靠性。 5.光弧子通信 通信容量越大，要求光脉冲越窄。窄光脉冲经光纤传输后，因光纤的色散作用出现脉冲 展宽一直是制约大容量、长距离传输的关键因素。 经研究发现，当注入光强密度足够大时，会引起光脉冲变窄的奇特现象，其光脉冲宽度 可抵达几个皮秒，即所谓光弧子脉冲。因此用弧子脉冲可以实现超大容量的光纤通信。 34Mb/s 光纤通信系统工程设计 5 第二章 光通信系统 2.1 光纤的介绍 2.1.1 光纤概念 光纤，是由纤芯和包层两部分组成的。纤芯区域完成光信号

21、的传输,包层则是将光封闭 在纤芯内，并保护纤芯,增加光纤的机械强度。 目前，通信光纤的纤芯和包层的主体材料都是石英玻璃，但两区域中掺杂情况不同，因 而折射率也不同。纤芯的折射率一般是 1.4631.467，包层的折射率是 1.451.46 左右。 也就是说，纤芯的折射率比包层的折射率稍微大一些。这就满足了全反射的一个条件。当纤 芯内的光线入射到纤芯与包层的交界面时，只要其入射角大于临界角，就会在纤芯内发生全 反射，光就会全部由交界面偏向中心。当碰到对面交界面时，又全反射回来，光纤中的光就 是这样在芯包交界面上，不断地来回全反射，传向远方，而不会漏射到包层中去。 2.1.2 光纤传输原理分析 光

22、独立传播定律认为，从不同光源发出的光线，以不同的方向通过介质某点时，各光线 彼此互不影响，好象其他光线不存在似的。 光的直线传播和折射、反射定律认为，光在各向同性的均匀介质（折射率 n 不变）中， 光线按直线传播。光在传播中遇到两种不同介质的光滑界面时，光发生反射和折射现象。光 在均匀介质中的传播速度为：V=c/n。(式中 c 是光在真空中的传播速度,n 是介质的折射率) 反射定律为反射线位于入射线和法线所决定的平面内，反射线和入射线处于法线的两侧， 反射角等于入射角。 折射定律为折射线位于入射线和法线所决定的平面内，折射线和入射线位于法线的两侧。 光在传播过程中，若从一种介质传播到另一种介质

23、的交界面时，因两种介质的折射率不 等，将会在交界面上发生反射和折射现象。一般将折射率较大的介质称为光密媒质，折射率 小的称为光疏媒质。 为了保证光信号在光纤中能进行远距离传输，一定要使光信号在光纤中反复进行全反射， 才能保证衰减最小，色散最小，到达远端。实现全反射的两个条件为:一定要使光纤纤芯的 折射率 n1大于光纤包层的折射率 n2;光入光纤的光线向纤芯一包层界面入射时，入射角应大 于临界角。 2.1.3 光纤的传输特性 34Mb/s 光纤通信系统工程设计 6 (1)损耗特性 由于损耗的存在，在光纤中传输的光信号不管是模拟信号还是脉冲信号，其幅度都要减 小。衰减是光纤的一个重要的传输参数。它

24、表明了光纤对光能的传愉损耗、光纤每单位长度 的损耗，直接关系到光纤通信系统传翰距离的长短，对光纤质量的评定和对光纤通信系统的 中继距离的确定都起着十分重要的作用。 形成光纤损耗的原因很多，既有来自光纤本身的损耗，也有光纤与光源的藕合损耗以及 光纤之间的连接损耗。 光纤本身损耗的原因主要有吸收损耗和散射损耗两类。 吸收损耗是光波通过光纤的材料时，有一部分光能变成热能，从而造成光功率的损失。 造成吸收损耗的原因很多，主要有本征吸收和杂质吸收。 本征吸收是指光纤基本材料固有的吸收。本征吸收是不可避免的，所以本征吸收基本上 确定了任何特定材料的吸收下限。对于石英光纤，本征吸收有两个吸收带;一个是紫外吸

25、收 带，一个是红外吸收带。 光纤中的杂质吸收有铁、铬、铜等过渡金属离子和氢氧根离子吸收。目前过渡金属离子 含量可以降低到 0.4ppb 以下，1ppb 表示质量的十亿分之一，吸收峰损耗也可降低到 1dB/km 以下。 由氢氧根离子产生吸收峰出现在 950mm、1240mm 和 1390mm 波和附近。其中以 1390mm 的 吸收峰影响最为严重。一般氢氧根离子的含量可降低到 l0.5dB/km 以下。目前采用特殊的生 产工艺几乎可以完全消除光纤内部的氢氧根离子，从而可以制成一个无水峰光纤，也称全波 光纤。 散射损耗是由于光纤的材料、形状、折射率分布等的缺陷或不均匀，使光纤中传导的光 发生散射而

26、产生的损耗。 (2)色散特性 光纤色散是光纤通信的最重要的传输特性之一。在光纤中由于不同成分的光信号有不同 的传输速度。因而有不同的时间延时而产生的一种物理效应。 在光纤中，不同速率的信号传过同样的距离需要不同的时间，从而产生时延差.时延差 越大，色散越严重，因此可用时延差表示色散的程度。由干光纤中色散的存在，将直接导致 光信号在光纤传愉过程中的畸变，会使输入脉冲在传输过程中展宽，产生码间干扰.增加误 码率，从而限制了通信容量和传愉距离。因此制造优质的、色散小的光纤，对于通信系统容 量和加大传输距离是非常重要的。 从光纤色散产生的机理来看，它包括模式色散、材料色散和波导色散 3 种。 34Mb

27、/s 光纤通信系统工程设计 7 模式色散：在多模光纤中由于各传输模式的传输路径不同，各模式到达出射端的时间不 同，从而引起光脉冲展宽，由此产生的色散称为模式色散。 材料色散：光纤材料石英玻璃的折射率对不同的传输光波长有不同的值，包含有许多波 长的太阳光通过棱镜以后可分成 7 种不同颜色就是一个证明。由于上述原因，材料折射率随 光波长而变化从而引起脉冲展宽的现象称为材料色散。 波导色散：由于光纤的纤芯与包层的折射率差别很小，因而在界面产生全反射现象时， 有一部分光进入到包层之内。由于出现在包层内的这部分光，大小与光波长有关，这就相当 于光传输路径长度随光波波长的不同而异。具有一定波谱线宽的光源所

28、发出的光脉冲射入到 光纤后，由于不同波长的光其传输路程不完全相同，所以到达光纤出射端的时间也不相同， 从而使脉冲展宽。具体说入射光的波长越长，进入到包层的光强比例就越大，传输路径距离 越长。由上述原因所形成的脉冲展宽现象叫做波导色散。 材料色散和波导色散都与光波长有关，所以又统称为波长色散。模式色散仅在多模光纤 中存在，在单模光纤中不产生模式色散，而只有材料色散和波导色散。通常各种色散的大小 顺序是模式色散材料色散波导色散，因此多模光纤的传输带宽几乎仅由模式色散所制约。 在单模光纤中由于没有模式色散，所以它具有非常宽的带宽。色散的单位是指单位光源光谱 宽度、单位光纤长度所对应的光脉冲的展宽。

29、2.1.4 光纤的型号介绍 在这里主要介绍 GYTA 单模光纤。 GYTA 光缆的结构是将 250m 光纤套入高模量材料制成的松套管中，松套管内填充防水 化合物。缆芯的中心是一根金属加强芯，对于某些芯数的光缆来说，金属加强芯外还需挤上 一层聚乙烯（PE） 。松套管围绕中心加强芯绞合成紧凑和圆形的缆芯，缆芯内的缝隙充以阻 水填充物。涂塑铝带（APL）纵包后挤制聚乙烯护套成缆。8、12 代表是 8 芯和 12 芯，B1 代 表 G.652 类是常规单模光纤。 通信光纤具体分为 G.651、G.652、G.653、G.654、G.655 和 G.656 六个大类和若干子类。 (1) G.651 类是

30、多模光纤，IEC 和 GB/T 又进一步按它们的纤芯直径、包层直径、数值孔 径的参数细分为 A1a、A1b、A1c 和 A1d 四个子类。 (2) G.652 类是常规单模光纤，目前分为 G.652A、G.652B、G.652C 和 G.652D 四个子类, IEC 和 GB/T 把 G.652C 命名为 B1.3 外，其余的则命名为 B1.1。 (3)G.653 光纤是色散位移单模光纤，IEC 和 GB/T 把 G.653 光纤分类命名为 B2 型光纤。 34Mb/s 光纤通信系统工程设计 8 (4)G.654 光纤是截止波长位移单模光纤，也称为 1550nm 性能最佳光纤，IEC 和 GB

31、/T 把 G.654 光纤分类命名为 B1.2 型光纤。 (5)G.655 类光纤是非零色色散位移单模光纤，目前分为 G.655A、G.655B 和 G.655C 三 个子类，IEC 和 GB/T 把 G.655 类光纤分类命名为 B4 类光纤。 2.2 光缆的介绍 光 缆 (optical fiber cable)主 要 是 由 光 导 纤 维 （ 细 如 头 发 的 玻 璃 丝 ） 和 塑 料 保 护 套 管 及 塑 料 外 皮 构 成 ， 光 缆 内 没 有 金 、 银 、 铜 铝 等 金 属 ， 一 般 无 回 收 价 值 。 光 缆 是 一 定 数 量 的 光 纤 按 照 一 定 方

32、 式 组 成 缆 心 ， 外 包 有 护 套 ， 有 的 还 包 覆 外 护 层 ， 用 以 实 现 光 信 号 传 输 的 一 种 通 信 线 路 。 即 由 光 纤 (光 传 输 载 体 )经 过 一 定 的 工 艺 而 形 成 的 线 缆 。 图 2-1 光缆 2.2.1 光 缆 历 史 1976 年 ， 美 国 贝 尔 研 究 所 在 亚 特 兰 大 建 成 第 一 条 光 纤 通 信 实 验 系 统 ， 采 用 了 西 方 电 气 公 司 制 造 的 含 有 144 根 光 纤 的 光 缆 。 1980 年 ， 由 多 模 光 纤 制 成 的 商 用 光 缆 开 始 在 市 内 局

33、间 中 继 线 和 少 数 长 途 线 路 上 采 用 。 单 模 光 纤 制 成 的 商 用 光 缆 于 1983 年 开 始 在 长 途 线 路 上 采 用 。 1988 年 ， 连 接 美 国 与 英 法 之 间 的 第 一 条 横 跨 大 西 洋 海 底 光 缆 敷 设 成 功 ， 不 久 又 建 成 了 第 一 条 横 跨 太 平 洋 的 海 底 光 缆 。 中 国 于 1978 年 自 行 研 制 出 通 信 光 缆 ， 采 用 的 是 多 模 光 纤 ， 缆 心 结 构 为 层 绞 式 。 曾 先 后 在 上 海 、 北 京 、 武 汉 等 地 开 展 了 现 场 试 验 。 后

34、 不 久 便 在 市 内 电 话 网 内 作 为 局 间 中 继 线 试 用 ， 1984 年 以 后 ， 逐 渐 用 于 长 途 线 路 ， 并 开 始 采 用 单 模 光 纤 。 通 信 光 缆 比 铜 线 电 缆 具 有 更 大 的 传 输 容 量 ， 中 继 段 距 离 长 、 体 积 小 ， 重 量 轻 ， 无 电 磁 干 扰 ， 自 1976 年 以 后 已 发 展 成 长 途 干 线 、 市 内 中 继 、 近 海 及 跨 洋 海 底 通 信 、 以 及 局 域 网 、 专 用 网 等 的 有 线 传 输 线 路 骨 干 ， 并 开 始 向 市 内 用 户 环 路 配 线 网 的

35、 领 域 发 展 ， 为 光 纤 到 户 、 宽 代 综 合 业 务 数 字 网 提 供 传 输 线 路 。 2.2.2 光 缆 的 种 类 光 缆 的 种 类 很 多 ， 其 分 类 的 方 法 就 更 多 ， 下 面 介 绍 一 些 习 惯 的 分 类 ： 34Mb/s 光纤通信系统工程设计 9 (1)按 敷 设 方 式 分 有 ： 自 承 重 架 空 光 缆 、 管 道 光 缆 、 铠 装 地 埋 光 缆 和 海 底 光 缆 。 (2)按 光 缆 结 构 分 有 ： 束 管 式 光 缆 、 层 绞 式 光 缆 、 紧 抱 式 光 缆 、 带 式 光 缆 ， 非 金 属 光 缆 和 可 分

36、 支 光 缆 。 (3)按 用 途 分 有 ： 长 途 通 讯 用 光 缆 、 短 途 室 外 光 缆 、 混 合 光 缆 和 建 筑 物 内 用 光 缆 。 2.2.3 光 缆 网 是 信 息 高 速 路 的 基 石 光 缆 是 当 今 信 息 社 会 各 种 信 息 网 的 主 要 传 输 工 具 。 如 果 把 “互 联 网 ”称 作 “信 息 高 速 公 路 ”的 话 ， 那 么 ， 光 缆 网 就 是 信 息 高 速 路 的 基 石 -光 缆 网 是 互 联 网 的 物 理 路 由 。 一 旦 某 条 光 缆 遭 受 破 坏 而 阻 断 ， 该 方 向 的 “信 息 高 速 公 路

37、”即 告 破 坏 。 通 过 光 缆 传 输 的 信 息 ， 除 了 通 常 的 电 话 、 电 报 、 传 真 以 外 ， 现 在 大 量 传 输 的 还 有 电 视 信 号 、 银 行 汇 款 、 股 市 行 情 等 一 刻 也 不 能 中 断 的 信 息 。 目 前 ， 长 途 通 信 光 缆 的 传 输 方 式 已 由 PDH 向 SDH 发 展 ， 传 输 速 率 已 由 当 初 的 140MB/S 发 展 到 2.5GB/S、 42.5GB/S、 162.5GB/S 甚 至 更 高 。 也 就 是 说 ， 一 对 纤 芯 可 开 通 3 万 条 、 12 万 条 、 48 万 条

38、甚 至 向 更 多 话 路 发 展 。 如 此 大 的 传 输 容 量 ， 光 缆 一 旦 阻 断 不 但 给 电 信 部 门 造 成 巨 大 损 失 ， 而 且 由 于 通 信 不 畅 会 给 广 大 群 众 造 成 诸 多 不 便 ， 如 计 算 机 用 户 不 能 上 网 、 股 票 行 情 不 能 知 晓 、 银 行 汇 兑 无 法 进 行 、 异 地 存 取 成 为 泡 影 、 各 种 信 息 无 法 传 输 。 在 边 远 山 区 ， 一 旦 光 缆 中 断 ， 就 会 使 全 县 甚 至 光 缆 沿 线 几 个 县 在 通 信 上 与 世 隔 绝 ， 成 为 孤 岛 。 给 党

39、政 军 机 关 和 人 民 群 众 造 成 的 损 失 是 无 法 估 量 的 。 2.3 光端机的介绍 当今社会,光纤通信已成为通信的主要手段之一。同时，光纤通讯技术也在飞速的发展， 使得光纤传输系统以其众多的优点，赢得了大家的青睐。 光纤传输系统具有以下显著优点：容量大、传输距离远、抗干扰能力强等。 光传输系统由光发送机、传输介质、光接收机三部分组成。其中，光发送机与光接收机 统称为光端机。光端机是光纤通信系统中的光纤传输中断设备，它们位于电端机和光纤传输 线路之间。光端机就是将多个 E1 信号变成光信号并传输的设备，它的作用主要就是实现电 -光和光 -电转换。光端机根据传输 E1 口数量

40、的多少，价格也不同。一般最小的光端机可以 传输 4 个 E1，目前最大的光端机可以传输 4032 个 E1。 图 2-2 光端机 34Mb/s 光纤通信系统工程设计 10 由于光纤传输的种种优点，光端机应用的场合非常广泛。例如可以应用于企业内部部门 之间长距离局域网络之间的数据通信、移动网络中无线基站间传输系统，公共交换电话网中 远端线路单元，商业网中提供专线及 PABX 群路的网络终端，校园网中的点对点链路和接入 网中用于通常的信号传输等等。目前光端机应用最多的方面就是长距离视频和数据的传输。 在高速公路、银行、电力、电信等的监控领域都要求对视频信号进行远程的传输，目前主要 的解决方法是利用

41、光端机将视频信号转化为数字信号通过光纤进行传输。此外光端机在远程 视频会议、远程教学、远程医疗、通讯等诸多领域都有很广阔的用武之地，未来的光端机将 向着数字化、网络化的方向发展。 下图是光端机的工作原理： 图 2-3 光端机工作原理图 2.3.1 模拟光端机 模拟光端机采用了 PFM 调制技术实时传输图像信号，是目前使用较多的一种。发射端将 模拟视频信号先进行 PFM 调制后(一般有调频、调相、调幅几种方式，从而把模拟光端机分 成调频、调相、调幅等几种光端机)，再进行电-光转换，光信号传到接收端后，进行光-电 转换，然后进行 PFM 解调，恢复出视频信号。由于采用了 PFM 调制技术，其传输距

42、离很容易 就能达到 30 Km 左右，有些产品的传输距离可以达到 60 Km，甚至上百公里。并且，图像信 号经过传输后失真很小，具有很高的信噪比和很小的非线性失真。通过使用波分复用技术， 还可以在一根光纤上实现图像和数据信号的双向传输。 2.3.2 数字光端机 由于数字技术与传统的模拟技术相比在很多方面都具有明显的优势，所以正如数字技术 在许多领域取代了模拟技术一样，光端机的数字化也是一种必然趋势。目前，数字图像光端 机主要有两种技术方式：一种是 MPEG II 图像压缩数字光端机，另一种是非压缩数字图像光 端机。图像压缩数字光端机一般采用 MPEG II 图像压缩技术，它能将活动图像压缩成

43、N2Mbps 的数据流通过标准电信通信接口传输或者直接通过光纤传输。由于采用了图像压 34Mb/s 光纤通信系统工程设计 11 缩技术，它能大大降低信号传输带宽。 图像压缩数字光端机一般采用 MPEG II 图像压缩技术，它能将活动图像压缩成 N2Mbps 的数据流通过标准电信通信接口传输或者直接通过光纤传输。由于采用了图像压 缩技术，它能大大降低信号传输带宽，以利于占用较少的资源就能传送图像信号。同时，由 于采用了 N2Mbps 的标准接口，可以利用现有的电信传输设备的富裕通道传输监控图像， 为工程应用带来了方便。不过，图像压缩数字光端机也有其固有的缺点。其致命的弱点就是 不能保证图像传输的

44、实时性。因为图像压缩与解压缩需要一定的时间，所以一般会对所传输 的图像产生 1-2s 的延时。因此，这种设备只适合于用在对实时性要求不高的场所，在工程 使用上受到一些限制。另外，经过压缩后图像会产生一定的失真，并且这种光端机的价格也 偏高。 非压缩数字图像光端机的原理就是将模拟视频信号进行 A/D 变换后和语音、音频、数据 等信号进行复接，再通过光纤传输。它用高的数据速率来保证视频信号的传输质量和实时性， 由于光纤的带宽非常大，所以这种高数据速率也并没有对传输通道提出过高要求。非压缩数 字图像光端机能提供很好的图像传输质量(信噪比大于 60dB，微分相位失真小于 2，微分 增益失真小于 2%)

45、，达到了广播级的传输质量，并且图像传输是全实时的。由于采用数字化 技术，在设备中可以利用已经很成熟的通信技术比如复接技术、光收发技术等，提高了设备 的可靠性，也降低了成本。 2.4 光纤通信的介绍 光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一 种通信方式。从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。 光纤通信的原理是在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光 器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去。 在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。 光纤通信之所以发展迅猛，主要缘于它具有以下特点： (1)通信容量大、传输距离远。 (2)信号串扰小、保密性能好。 (3)抗电磁干扰、传输质量好。 (4)光纤尺寸小、重量轻、便于敷设和运输。 (5)材料来源丰富，环境保护好，有利于节约有色金属铜。 (6)无辐射,难于窃听。 34Mb/s 光纤通信系统工程设计 12 (7)光缆适应性强，寿命长。 2.5 光纤通信技术与产业发展中几个值得思考的问题 2.5.1 积极创新开发具有自主知识产权的新技术 虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在 发挥作用，但是应该看到