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浙江大学光通信技术课件

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目录

壹

光通信技术基础

贰

光通信的关键技术

叁

光通信网络架构

肆

光通信的应用领域

伍

光通信技术的挑战与趋势

陆

案例分析与实验

光通信技术基础

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壹

光通信的定义

光通信是利用光作为信息载体，通过光纤等介质传输数据和声音信号的技术。

光通信的概念

光通信广泛应用于互联网骨干网、长途电话通信、有线电视网络等领域。

光通信的应用领域

与传统的电信号通信相比，光通信具有更高的带宽和传输速率，抗干扰能力强。

光通信与传统通信的对比

01

02

03

光通信系统组成

光通信系统中，光源产生光信号，调制器对光信号进行调制，以携带信息。

光源与调制器

光检测器将接收到的光信号转换为电信号，接收器进一步处理这些信号，完成信息的解码。

光检测器与接收器

光纤是光通信的主要传输介质，它利用光的全反射原理，实现长距离、高速率的数据传输。

光纤传输介质

光通信原理

光在光纤中以全反射的方式传播，利用这一特性实现远距离通信而信号衰减小。

光的传播特性

通过调制技术将信息编码到光载波上，常用的有强度调制、相位调制等。

调制技术

WDM技术允许多个不同波长的光信号在同一光纤中传输，极大提高了通信容量。

波分复用技术

光放大器如掺铒光纤放大器(EDFA)用于补偿光信号在长距离传输中的衰减。

光放大器

光通信的关键技术

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贰

光源技术

激光器是光通信的核心光源，提供高亮度、单色性好的光束，如半导体激光器广泛应用于光纤通信。

01

激光器技术

LED作为光源具有低功耗、长寿命的特点，在短距离光通信中扮演重要角色，如可见光通信技术。

02

发光二极管(LED)

SLD结合了LED和激光器的特点，提供宽频带和高功率输出，适用于高速光通信系统。

03

超辐射发光二极管(SLD)

光调制技术

直接调制技术通过改变激光器的驱动电流来直接调制光信号，如直接调制的半导体激光器。

直接调制技术

01

外调制技术在激光器外部对光信号进行调制，例如使用马赫-曾德尔调制器来控制光的相位或强度。

外调制技术

02

相位调制技术通过改变光波的相位来携带信息，广泛应用于高速光通信系统中。

相位调制技术

03

强度调制技术通过改变光波的强度来传递信息，是目前最常用的光调制方式之一。

强度调制技术

04

光纤传输技术

01

光纤由纤芯、包层和涂覆层组成，利用光的全反射原理实现信号的长距离传输。

02

根据传输模式，光纤分为单模光纤和多模光纤；按材料分，有石英光纤、塑料光纤等。

03

光纤制造涉及预制棒的制备、拉丝、涂覆等复杂工艺，确保光纤的传输性能和质量。

04

光纤传输中信号损耗和色散是关键问题，通过优化材料和设计减少这些不利影响。

05

光纤通信系统包括光源、调制器、光纤、放大器和接收器等关键组件，共同实现信息传输。

光纤的结构与原理

光纤的分类

光纤的制造过程

光纤的损耗与色散

光纤通信系统的组成

光通信网络架构

章节副标题

叁

网络层次结构

05

应用层

应用层直接为用户提供服务，如HTTP、FTP等协议，支持各种网络应用的实现。

04

传输层

传输层提供端到端的数据传输服务，包括TCP和UDP协议，确保数据的可靠传输。

03

网络层

网络层负责数据包的路由选择和转发，实现不同网络间的互联互通。

02

数据链路层

数据链路层确保数据在相邻节点间正确传输，涉及帧同步、流量控制和错误检测。

01

物理层

物理层负责传输原始比特流，包括光信号的调制解调、光纤的铺设和光端机的使用。

核心网络技术

光分组交换（OPS）技术结合了光网络的高速传输和分组交换的灵活性，提高了网络的动态性和效率。

光分组交换技术

光交叉连接（OXC）技术用于光网络中，实现不同光纤路径间的光信号快速交换和路由。

光交叉连接技术

波分复用（WDM）技术允许多个光信号在同一光纤中传输，大幅提升了网络带宽和传输效率。

波分复用技术

接入网络技术

FTTH技术通过光纤直接连接家庭，提供高速宽带服务，是当前光通信接入网络的主流技术之一。

光纤到户（FTTH）

01

PON技术利用无源分光器实现单根光纤对多个用户的接入，降低了网络部署成本，提高了带宽效率。

被动光网络（PON）

02

MPCP是PON系统中用于控制上行数据传输的关键协议，确保了不同用户间数据传输的有序性和效率。

多点控制协议（MPCP）

03

光通信的应用领域

章节副标题

肆

电信网络

FTTH技术使得高速互联网接入家庭成为可能，极大提升了用户体验和网络速度。

光纤到户(FTTH)

光通信技术在骨干网络中承载大量数据，保证了信息传输的高速度和大容量。

骨干网络传输

利用光通信技术，移动通信基站实现了更远距离的信号传输和更稳定的网络连接。

移动通信基站

数据中心

光通信技术在数据中