《现代通信系统与信息网》第5章数字光纤通信系统.ppt

5.1 数字光纤通信系统概述 5.1.1 光纤通信的特点 数字光纤通信是以激光作为数字信息载体，以光纤作为传输媒质传送数字信息的一种通信方式。由于光纤的传光性能优异，传输带宽极大，因此，在当今的通信方式中已形成了一个以数字光纤通信为主，微波、卫星、电缆通信为辅的格局。 光纤通信技术是近30年迅猛发展起来的高新技术。自从1960年，第一台相干振荡光源——红宝石激光器问世到1962年半导体激光器诞生，随后于1966年，英籍华人高锟(C.K.Kilo)和霍克哈姆( Georgo A.Hockham) 根据介质波导理论共同提出光纤通信的概念到1970年，美国康宁公司的Maurer等人首次研制出阶跃折射率多模光纤，它们的诞生和发展，为光纤通信实用化奠定了基础，给世界通信技术带来了划时代的革命性的变化。 光纤通信之所以给世界通信技术带来了革命性的变化，是因为它具有一系列独特的显著特点。这些特点主要是： 1. 传输的频带宽、通信容量大 现在单模光纤的带宽可达到THz.km量级，极大地扩大了通信容量。它可同时传输几十万路电话和几千路彩色电视节目。 2. 损耗极低，传输距离长 由于技术的发展, 现在制造出的光纤损耗在1550nm窗口的衰耗已降至 0.18 dB/km。这是已往任何传输线所不能与之相比的。由于损耗低、无中继传输距离就长。特别是用强度调制——直接检波的数字光纤通信系统，无中继传输距离可达到几十到上百公里，这就大大减少了数字传输系统中继站的数目, 既可降低成本, 也可提高通信的可靠性。  3. 线径细, 重量轻 由于光纤的直径小, 即使是带一次涂覆层的光纤，其直径也只有0.1 mm左右, 所以制成光缆后与电缆相比要细得多, 因而重量轻, 有利于长途和市话干线布放, 而且便于制造多芯光缆。 4. 不受电磁干扰、 防腐和不会锈蚀 因光纤是非金属材料, 它不会受到电磁干扰, 也不会发生锈蚀, 具有防腐的能力。 5. 不怕高温, 防爆、 防火性能强 因光纤是石英玻璃材料, 熔点高达2000℃以上, 所以不怕高温, 有防火的性能。因而可用于矿井下、军火仓库、石油、 化工等易燃易爆的环境中。 6. 光纤通信必威体育官网网址性好 光纤传输密封性好，在传输光信号时向外泄漏小, 不易产生串话等干扰, 因而光纤通信必威体育官网网址性好。 由于光纤通信具有一系列的突出优点,近年来光纤通信技术发展速度之快、应用范围之广, 出乎人们的预料, 它是现代通信技术的重要组成部分。可以说有了光纤通信, 就为构筑信息高速公路提供了重要传输平台, 光纤通信是通向信息社会的桥梁。 5.1.2 数字光纤通信系统的组成 数字光纤通信系统与一般通信系统相似, 它由发送设备、传输信道和接收设备三大部分构成。  实用数字光纤通信系统都采用数字编码信号经强度调制-直接检波方式（IM/DD——Intensity Modulation/Direct Detection）。强度调制是利用数字电脉冲信号直接调制光源的光强度或光功率, 使光强度与数字电脉冲信号电流成线性变化。直接检波是把光脉冲信号通过光接收机还原成数字电脉冲信号。 数字光纤通信系统，主要用于骨干网（长途），本地网以及光纤接入网。图5.1 为骨干网和本地网光纤通信系统组成示意图。 数字光纤通信系统中数字信号发射端机的作用是对来自信息源的信号将进行模／数转换并做多路复用处理。光发射机（包括激光器LD或发光二极管LED）的作用是实现电/光转换，即把电信号调制成光信号，送入光纤传输至远方。光接收机（包括光电检测器PIN）的作用是实现光/电转换，即把来自光纤的光信号还原成电信号，经放大、整形、再生恢复原形后，送至数字接收端机，完成数字信号的分接以及数/模转换。 对于长距离的数字光纤通信系统，还需要中继器，其作用是将经过长距离光纤衰减和畸变后的微弱光信号放大、整形、再生成具有一定强度的光信号，继续送向前方，以保证良好的通信质量。目前的中继器都采用光一电一光形式，即将接收到的光信号，用光电检测器变换为电信号，经放大、整形、再生后再调制成光信号重新发出。近年来，适合作光中继器的光放大器（如：掺铒光纤放大器）已研制成功，进入商用。这就说，采用