概論06光纖通信技術(shù)

1、光纖通信技術(shù),1,光纖通信內(nèi)容,一、光纖通信概述二、光纖通信原理三、光纖通信系統(tǒng)四、光纖通信特點五、光纖傳輸技術(shù)六、光纖通信新技術(shù),2,一、光纖通信概述,1、光纖通信—基本概念2、光纖通信—誕生歷史3、光纖通信—光纖制造4、光纖通信—敷設(shè)方式5、光纖通信—發(fā)展里程6、光纖通信—戰(zhàn)略地位7、光纖通信—我國現(xiàn)狀,3,1.1、光纖通信－基本概念,光纖通信：利用光波為載波、以光導纖維作為傳輸媒質(zhì)的通信方式載波：位于電

2、磁波譜的近紅外區(qū)，范圍為1014～1015Hz特點潛在通信容量極大,帶寬近1015Hz,4,1.2、光纖通信—誕生歷史,最早的光通信： 用于傳遞信息的烽火臺光通信的基本要素： 光源 —— 烽火 發(fā)送 —— 點火或燃煙 接收 —— 人的眼睛 傳播媒介 —— 大氣 傳送信息 —— 有無敵情 協(xié)議 —— 有信號則救援,5,貝爾的光電話原理示意圖：,6,,弧光燈,,送話器,,,,,,,,,,,,,

3、拋物面鏡,光探測器,,,受話器,,,,貝爾,由于19世紀先后發(fā)明了電報、電話等電信設(shè)備，使光通信方法受到冷落。雖然人們意識到如果采用光波作為載波，通信容量可望提高幾個數(shù)量級，但直到20世紀50年代末仍然找不到通信所必須的相干光源和合適的傳輸介質(zhì)。,7,1.2、光纖通信—誕生歷史,更好的光源 穩(wěn)定激光器，使光源更加可靠、穩(wěn)定更好的傳輸媒介 低損耗的傳輸介質(zhì)（光纜），讓光波在閉合的光纜中傳輸。,8,,1.2 光纖通信——誕生歷

4、史,激光器的發(fā)明,第一階段—理論基礎(chǔ)： 1916年，愛因斯坦提出的受激輻射概念是激光器的理論基礎(chǔ)。 受激輻射可以對光進行放大且產(chǎn)生的光 是相干光，即多個光子的發(fā)射方向、頻 率、相位偏振完全相同。,9,第二階段—微波受激放大器： 量子力學的建立和發(fā)展使人們對微觀結(jié)構(gòu)及運動規(guī)律有了更深入的認識。 1951年美國物理學家查爾斯.湯司經(jīng)過3年的研究，把處于激發(fā)態(tài)的氨分子裝入一個金屬小盒，當微波射入

5、小盒時，就發(fā)出了一束純而強的微波射束。,10,第三階段 — 紅寶石激光器：發(fā)明者：西奧多.梅曼（美國）時 間：1960年 梅曼在佛羅里達州邁阿密的實驗室里研制成功世界上第一臺激光器。 他用一個高強閃光燈管來刺激紅寶石水晶里的鉻原子，從而產(chǎn)生一條相當集中的纖細紅色光柱，當它射向某一點時，發(fā)出的激光強度為太陽光的1000倍。,11,LASER：受激發(fā)射的光放大受激輻射式光頻放大器知識產(chǎn)權(quán)：古爾德 (激

6、光一詞的始創(chuàng)者) 湯 司（書面工作早于前者） 梅 曼（激光發(fā)明權(quán)無可爭議） 激光器的發(fā)明是20世紀科學技術(shù)的一項重大成就，它使人們終于有能力駕馭尺度極小、數(shù)量極大、運動極混亂的分子和原子的發(fā)光過程,12,13,通信光纖,一個意外發(fā)現(xiàn) 希臘的一位制玻璃工人意外地發(fā)現(xiàn)，光能毫無散射地從玻璃棒的一端傳到另一端。這已經(jīng)初步揭示了光在玻璃上的傳播規(guī)律。,14,通信光纖,光傳導

7、現(xiàn)象 英國科學家丁麥爾發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象：光和水流一起呈弧線狀落到地面。光出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象嗎？,通信光纖,早期的應(yīng)用（醫(yī)用胃鏡、喉鏡） 1958年，光的傳播規(guī)律在醫(yī)學領(lǐng)域得到應(yīng)用。由2500根細玻璃纖維制成的“內(nèi)窺鏡”，將光引到 人體胃內(nèi)，使醫(yī)生不用開刀，就可以看到胃里的 情況。這些已有的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明無疑給科學家增添 了信心。他們在這基礎(chǔ)上，進行更深入的探討。主要問題-衰減 1960年 1000dB/

8、km 10dB?10-1 20dB?10-2 1000dB?10-100,15,通信光纖,基本設(shè)想高錕在1966年7月提出，只要能設(shè)法降低玻璃纖維的雜質(zhì)，就有可能使光纖的損耗從1000dB/km降低到20dB/km，從而有可能用于通信。 光纖誕生世界上第一根低損耗(20dB/km)的石英光纖誕生于1970年。美國康寧玻璃公司的馬瑞爾、卡普隆、凱克研制成功。,16,17,,2009年12月10日瑞典首都斯德哥

9、爾摩瑞典國王卡爾十六世古斯塔夫為高錕博士頒獎,1.3、光纖通信－光纖的制造,材料： 二氧化硅（ SiO2 ）又稱硅石，自然界分布很廣，如：石英砂。制作方法： 1、直接熔化法 高溫將熔融狀態(tài)的石英，去除雜質(zhì)直接制成光纖。 2、汽相氧化法 氧化反應(yīng)生成SiO2微粒，而后將其制成預(yù)制棒，拉絲成纖。 3、最后進行涂覆、套塑，成為光纜。,18,1.3、光纖通信－光纖的制造,要求： ①光纖原材料的純度必須很高 ②必

10、須防止雜質(zhì)、氣泡混入 ③要正確控制折射率的分布 ④正確控制光纖的結(jié)構(gòu)尺寸 ⑤盡量減小光纖表面的傷痕損害，提高光纖機械強度。同樣衰減3dB普 通 玻 璃：幾厘米高級光學玻璃：幾米20dB/km光纖：150米,19,,1.4、光纖通信－敷設(shè)方式,架空光纜： 架掛在電桿上使用的光纜(吊線、自承)直埋光纜： 外部有保護的鎧裝，直接埋設(shè)在地下管道光纜： 裝入水泥、鋼管、塑料管內(nèi)

11、埋設(shè)地下水底光纜： 敷設(shè)于水底穿越河流、湖泊、海洋,20,1.5、光纖通信的發(fā)展里程,? 1970年，美國康寧(Corning)公司研制成功損耗20dB/km的石英光纖。把光纖通信推向一個新階段，被定為光通信的元年。? 1972年，康寧公司高純石英多模光纖損耗降低到4 dB/km。? 1973 年，美國貝爾(Bell)實驗室的光纖損耗降低到2.5dB/km。1974 年降低到1.1dB/km。 ? 1976 年

12、，日本電報電話(NTT)公司將光纖損耗降低到0.47 dB/km(波長1.2μm)。 ? 1979 年是0.20 dB/km，1984年是0.157 dB/km，1986 年是0.154 dB/km， 接近了光纖最低損耗的理論極限。,21,? 1976 年和 1978 年，日本先后進行了速率為34 Mb/s的突變型多模光纖通信系統(tǒng)， 以及速率為100 Mb/s的漸變型多模光纖通信系統(tǒng)的試驗。 ? 1980 年

13、，美國標準化FT - 3光纖通信系統(tǒng)投入商業(yè)應(yīng)用。 ? 1983年敷設(shè)了縱貫日本南北的光纜長途干線。 ? 隨后，由美、日、 英、法發(fā)起的第一條橫跨大西洋 TAT-8海底光纜通信系統(tǒng)于1988年建成。 ? 第一條橫跨太平洋 TPC-3/HAW-4 海底光纜通信系統(tǒng)于1989年建成。從此，海底光纜通信系統(tǒng)的建設(shè)得到了全面展開，促進了全球通信網(wǎng)的發(fā)展。 ? 現(xiàn)在，光纖通

14、信承載了全世界80%以上的電信業(yè)務(wù),22,光纖通信的發(fā)展可以粗略地分為三個階段：  ? 第一階段(1966~1976年)，這是從基礎(chǔ)研究到商業(yè)應(yīng)用的開發(fā)時期。 ? 第二階段(1976~1986年)，這是以提高傳輸速率和增加傳輸距離為研究目標和大力推廣應(yīng)用的大發(fā)展時期。 ? 第三階段(1986~ )，這是以超大容量超長距離為目標、全面深入開展新技術(shù)研究的時期。,23,1.6、

15、光纖通信－戰(zhàn)略地位,重要性各種通信網(wǎng)的主要傳輸方式；跨國通信已廣泛鋪設(shè)到了大西洋、太平洋海底，使全球通信變得非常簡單快捷。廣泛性目前發(fā)達國家又把光纜鋪設(shè)到住宅，實現(xiàn)了光纖到辦公室、光纖到家庭。,24,1.7、光纖通信－我國的現(xiàn)狀,1974年研究低損耗光纖和光通信70年代中期研制出低損耗光纖和激光器1979年建成了市話光纜通信試驗系統(tǒng)80年代末光纖通信關(guān)鍵技術(shù)達到國際先進水平1991年起不再發(fā)展長途電纜通信系統(tǒng)“八五”

16、期間建成了22條光纜干線1999年1月建成高傳輸速率的一級干線,25,,二、光纖通信基本原理,1、通信光纖—基本結(jié)構(gòu)2、光學原理—反射折射3、通信光纖—光的分類4、通信光纖—傳輸原理5、通信光纖—光纖分類6、通信光纖—衰減因素,26,2.1、通信光纖－基本結(jié)構(gòu),27,,光纖由直徑大約為0.01mm的細玻璃絲構(gòu)成。,它透明、纖細，具有把光封閉在其中并沿軸向進行傳播的導波結(jié)構(gòu)，它由折射較高的纖芯和折射率較低的包層組成，通常為了保

17、護光纖，包層外還往往覆蓋一層塑料加以保護，包層直徑一般為125μm。,,纖芯 1.462~1.467,,包層 1.45~1.46,通信光纖—實際結(jié)構(gòu),28,,29,2.2、光學原理－反射折射,,全反射定理：光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)，當入射角增大到一定的角度時，折射光就會全部消失。,2.3、通信光纖—光的分類,30,,,微 波,31,最佳傳輸窗口(紅外區(qū)域)光以850nm、1310nm和1550nm三種波長通過光纖時，所受的衰減要比以其

18、它波長通過時小得多。,光纖中傳輸?shù)墓馐鞘裁搭伾模?,2.4、通信光纖－傳輸原理,32,,滿足全反射定律，光全部返回。,只要彎曲不十分厲害，光也不會折射到包層中去,2.5、光纖分類—塑料光纖,制造材料高度透明的有機玻璃主要優(yōu)點成本低廉，芯徑較大，與光源的耦合效率高，耦合進光纖的光功率大，使用方便。主要缺點由于損耗較大，帶寬較小，只適用于短距離低速率通信，如短距離計算機網(wǎng)鏈路、船舶內(nèi)、汽車內(nèi)通信等。,33,2.5、光纖分類—多模

19、光纖,制造材料：石英主要特點：中心玻璃芯較粗（50或62.5μm），可傳多種模式的光。模間色散較大，限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，隨距離的增加會更加嚴重。,34,2.5、光纖分類—單模光纖,主要特點中心玻璃芯很細（為9μm），只能傳一種模式的光。模間色散很小，適用于遠程通訊，但還存在著材料和波導色散，對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。低損耗窗口在1310nm波長處，單模光纖的材料色散和波導色散一正、一負，

20、大小相等。,35,2.6、通信光纖—衰減因素,本征（固有損耗）固有吸收（粒子吸光振動發(fā)熱）瑞利散射（空間微粒光的散射）彎曲：部分光纖內(nèi)的光會損失。擠壓：受到擠壓時產(chǎn)生微小的彎曲。雜質(zhì)：雜質(zhì)吸收和散射。不均勻：材料的折射率不均勻。對接：光纖對接時產(chǎn)生的損耗,36,光纖傳輸?shù)摹按翱凇保?光傳輸中損耗最小的波長點被稱做“窗口”光纖的三個“窗口”0 850nm 、1310nm 和 1550nm 3dB/km

21、 0.35dB/km 0.15dB/km,37,光纖傳感技術(shù),光纖溫度傳感器光纖位移傳感器光纖振動傳感器光纖電壓傳感器光纖液位傳感器“探索一代” 光譜雷達,38,,三、基本光纖通信系統(tǒng),1、光纖通信—系統(tǒng)組成2、子系統(tǒng)—電發(fā)射端機 3、子系統(tǒng)—光發(fā)射端機 4、子系統(tǒng)—光中繼器 5、子系統(tǒng)—光接收機,39,3.1、光纖通信－系統(tǒng)組成,40,,光纖，中繼放大器、EDFA等,接收光信號，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電

22、信號，最后得到對應(yīng)的話音、圖象、數(shù)據(jù)等信息。,包括所有的信號源，它們是話音、圖象、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)經(jīng)過信源編碼所得到的信號,將信號轉(zhuǎn)變成光信號，先后用過的光波窗口有850、1310和1550nm。,3.2、子系統(tǒng)－電發(fā)射端機,主要功能：PCM(脈沖編碼調(diào)制）對模擬信號抽樣、量化和編碼。多路復用（采用頻分FDM、時分TDM ）多路復用：是指將多路信號組合在一條物理信道上進行傳輸，到接收端再用專門的設(shè)備將各路信號分離出來?？梢蕴岣咄ㄐ啪€路

23、的利用率。,41,3.3、子系統(tǒng)—光發(fā)射端機,基本組成：光源、驅(qū)動器、調(diào)制器主要功能：將電端機的電信號對光源發(fā)出的光波進行調(diào)制，成為已調(diào)光波，再將已調(diào)的光信號耦合到光纖或光纜去傳輸；,42,3.4、子系統(tǒng)—光中繼器,必要性：由于受發(fā)送光功率、接收機靈敏度、光纖線路損耗、甚至色散等因素的影響及限制，光端機之間的最大傳輸距離是有限的。舉例說明：在1310nm工作區(qū)光端機的最大傳輸距離一般在50～70km。主要作用：補償光信號

24、在光纖中傳輸時受到的衰減對波形失真的脈沖進行整形,43,44,3.4、光中繼器—傳統(tǒng)方法,光－電－光（O-E-O）光電檢測器先將光纖送來的非常微弱的并失真了的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過再放大(Reamplifying)、再整形(Reshaping)、再定時(Retiming)，還原成電脈沖信號（稱“3R”中繼器）。然后用這一電脈沖信號驅(qū)動激光器發(fā)光，又將電信號變換成光信號，向下一段光纖發(fā)送出光脈沖信號。,,,,,,,,,,,,

25、,,,,,,3.4、光中繼器—現(xiàn)代方法,45,,,摻鉺光纖放大器（EDFA）實現(xiàn)了光中繼。,3.5、子系統(tǒng)—光接收機,基本組成光檢測器和光放大器等組成主要功能將光纖或光纜傳輸來的光信號，經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。再將這微弱的電信號經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端機去。,46,四、光纖通信的特點,1、傳輸頻帶寬，通信容量大 2、線路損耗低，傳輸距離遠 3、抗干擾能力強，應(yīng)用范圍廣 4、線徑細，重量輕5、抗化學腐蝕

26、能力強 6、光纖制造資源豐富7、光纖的缺點——脆弱,47,4.1、傳輸頻帶寬，容量大,通信容量貝爾實驗室1999年展示了全球首個傳輸速度達3Tb/s的遠距離數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。在300公里長的實驗光纖上，創(chuàng)造出了每秒傳輸信息3.28 Tb的紀錄。可容納20億路電話和5000萬套電視節(jié)目傳輸“大不列顛百科全書”僅需4.7秒,48,4.2、線路損耗低，距離遠,傳輸距離美國的Crovis公司在芝加哥到西雅圖的3200km上成功地實現(xiàn)了1

27、60×2.5G信號的傳輸。在當時，創(chuàng)造了波長數(shù)最多，無電再生傳輸距離最長的現(xiàn)場傳輸世界記錄。,49,4.3、抗干擾能力強，應(yīng)用廣,天然干擾：如雷電、電離層的變化和太陽黑子的活動等；工業(yè)干擾：如電動馬達、高壓電力線等，甚至還有可能發(fā)生核爆炸干擾。抗干擾的原因：石英介質(zhì)構(gòu)成，是絕緣體，不怕雷電和高壓，不受電磁干擾；載波是頻率很高的光波，而各種干擾的頻率一般都比較低。,50,4.4、線徑細，重量輕,軍事用途美國首先在

28、軍用飛機上用光纖代替了電纜，不但降低了成本，節(jié)約了空間，而且增加了靈活性和抗干擾能力。應(yīng)用舉例美國用光纖代替了A7飛機上的電纜，飛機的重量減輕了12.25Kg。這個數(shù)字可不是一個小數(shù)字，因為根據(jù)計算，高性能的飛機每增加1磅(16盎司,453.592克）的重量，成本就要增加1萬美元。,51,18芯光纜： 150kg/km 18芯同軸電纜：11t /km,,,52,1942年4月18日從航空母艦上起飛的B-25轟炸機對日本本土

29、進行轟炸,4.5、抗化學腐蝕能力強,適用環(huán)境光纖的使用環(huán)境溫度范圍寬，受溫度、季節(jié)等的變化影響很小；并且使用壽命很長。 抗化學腐蝕能力強。,53,4.6、原材料隨處可見,原材料普遍性資源豐富的二氧化硅，說得更通俗一點就是隨處可見的砂子原材料節(jié)省性用1公斤的高純度的石英玻璃可以拉制幾千公里的光纖，相比之下，制造1公里18管同軸電纜需要耗120公斤的銅，或500公斤的鉛。,54,4.7、光纖的主要缺點,主要缺點光纖質(zhì)地脆機械強

30、度低需要比較好的切割及連接技術(shù)分路、耦合比較麻煩。光纖怕水,55,,五、光纖傳輸技術(shù)—SDH,1、SDH技術(shù)——產(chǎn)生背景2、SDH技術(shù)——發(fā)展歷史3、SDH技術(shù)——標準形成4、SDH技術(shù)——主要特點5、SDH傳輸網(wǎng)—基本概念6、SDH傳輸網(wǎng)—基本單元,56,SDH: Synchronous Digital Hierarchy 同步數(shù)字體系,5.1、SDH技術(shù)－產(chǎn)生背景,PDH 缺陷準同步數(shù)據(jù)傳輸體系，從早期話音通信傳輸

31、演變而來。用戶需求PDH適用于傳統(tǒng)的點到點的通信方式。隨著數(shù)字通信的迅速發(fā)展，點到點的直接傳輸越來越少，PDH不能適應(yīng)現(xiàn)代電信業(yè)務(wù)的發(fā)展.,57,技術(shù)條件以微處理器支持的智能網(wǎng)絡(luò)單元的出現(xiàn)一種有機地結(jié)合了高速大容量光纖傳輸技術(shù)和智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新體制。,58,相比于PDH技術(shù)統(tǒng)一比特率，統(tǒng)一接口標準(設(shè)備兼容性)網(wǎng)絡(luò)管理能力大大加強（管理智能化）提出了自愈網(wǎng)的概念（自動恢復能力）采用數(shù)字復接技術(shù)，上下支路信號簡單,5.2、

32、SDH技術(shù)－發(fā)展歷史,初步概念由美國貝爾實驗室提出來的，由一整套分等級的標準數(shù)字傳送結(jié)構(gòu)組成的，適用于各種經(jīng)適配處理的凈負荷在物理媒體上進行傳送，稱為SONET。正式接受CCITT于1988年接受了SONET概念，并重新命名為同步數(shù)字體系（SDH），使之成為不僅適用于光纖，也適用于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)耐ㄓ眉夹g(shù)體制。,59,5.3、 SDH技術(shù)－標準形成,接口標準為了建立世界性的統(tǒng)一標準，CCITT在光電接口、設(shè)備功能和性能、管理控制

33、以及協(xié)議信令方面進行了重要修改和擴展，并于1988年至1990年分別通過了有關(guān)SDH的9個標準，涉及比特率、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、復用結(jié)構(gòu)、復用設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)管理、線路系統(tǒng)和光接口。標準完善1992年又通過了4個有關(guān)SDH信息模型、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和抖動性能的新建議。1993年還通過2個新建議。,60,5.4、 SDH技術(shù)－基本概念,SDH 定義由SDH網(wǎng)絡(luò)單元組成的，在光纖上進行同步信息傳輸、復用和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。主要特點統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口，簡化

34、了信號的互通以及信號的傳輸、復用、交叉連接和交換過程。有一套標準化的信息結(jié)構(gòu)等級，稱為STM-1，STM-4和STM-16，并具有一種塊狀幀結(jié)構(gòu)，能夠支持網(wǎng)絡(luò)的OAM。,61,5.5、 SDH網(wǎng)絡(luò)－ 基本單元,基本單元同步光纜線路系統(tǒng)、同步復用器SM、分插復用器ADM和同步數(shù)字交叉連接設(shè)備SDXC等等。主要特點能夠在基本光纜段上實現(xiàn)橫向兼容性，即允許不同廠家設(shè)備在光路上互通；它有一套特殊的復用結(jié)構(gòu)，允許現(xiàn)存PDH、SDH和B-

35、ISDN信號都能進入其幀結(jié)構(gòu)，因而具有廣泛的適應(yīng)性。,62,5.6、 SDH網(wǎng)絡(luò)－主要特點,統(tǒng)一標準充分利用光纖高帶寬的特性，將傳輸速率大大提高；統(tǒng)一了北美制式1.544M和歐洲制式2.048M；使用標準的光接口，使得不同廠家的產(chǎn)品可以在光接口上實現(xiàn)互聯(lián)，橫向兼容；一步復用只需利用軟件即可使高速信號一次直接分插出低速支路信號；SDH可使網(wǎng)絡(luò)管理功能大大加強。,63,,六、光纖通信的新技術(shù),1、DWDM 密集波分復用技術(shù) 2、

36、EDFA 摻鉺光放大技術(shù)3、光孤子技術(shù)4、全光網(wǎng)絡(luò),64,6.1、DWDM技術(shù)—基本思路,波分復用在光纖通信系統(tǒng)中也可以采用光的頻分復用的方法來提高系統(tǒng)的傳輸容量，在接收端采用解復用器將各信號光載波分開。稱為波分復用。,65,CWDM 20nm （疏松波分間隔）DWDM 0.2nm – 1.2nm （密集波分間隔）,波道劃分根據(jù)每一信道光波的波長不同可以將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道，把光波作為

37、信號的載波；發(fā)送端采用波分復用器將不同波長的信號光載波合并起來送入一根光纖；接收端由波分復用器將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。,66,雙向傳輸只需將兩個方向的信號分別安排在不同波長傳輸即可。多路傳輸根據(jù)波分復用器的不同，可以復用的波長數(shù)也不同，從幾個至幾十個，上百個不等。 DWDM技術(shù)使得光纖通信容量大增,67,6.2、EDFA技術(shù)—基本概念,EDFA技術(shù)-摻鉺光放大器在光纖中摻雜稀土元素鉺來實現(xiàn)光放大的，稱為

38、摻餌光纖放大器。90年代初，波長1550nm的EDFA宣告研制成功并能實際推廣應(yīng)用?；驹懋斢酶吣芰康募す馄骷顡姐s光纖時鉺離子會發(fā)出頻譜很寬的熒光帶，這時光信號通過摻鉺光纖時，熒光帶的能量會轉(zhuǎn)移到信號光上，使信號光得到增強和放大。,68,放大器EDFA摻鉺光纖放大器，是一種對信號光放大的一種有源光器件。主要意義摻餌光纖放大器的誕生是光纖通信領(lǐng)域革命性的突破，它使長距離、大容量、高速率的光纖通信成為可能，是DWDM系統(tǒng)及未

39、來高速系統(tǒng)、全光網(wǎng)絡(luò)不可缺少的重要器件。,69,6.3、光孤子技術(shù) —基本概念,光孤子定義在光纖中經(jīng)過長距離傳輸而保持形狀或波長不變的特殊光脈沖。 產(chǎn)生歷史1844年英海軍軍官斯科特.亞瑟孤立波現(xiàn)象。1973年貝爾實驗室的長谷川預(yù)言光纖中能傳輸孤子。1980年貝爾實驗室莫勒瑙爾在實驗中觀察到了孤子脈沖。,70,71,6.3、光孤子技術(shù) —基本概念,光孤子通信系統(tǒng)的構(gòu)成,,光孤子通信系統(tǒng)方框圖,穩(wěn)定脈沖用技術(shù)手段可產(chǎn)生光孤子。

40、它能夠在光纖中傳播的長時間保持形態(tài)、幅度和速度不變的光脈沖。主要特點容量大：傳輸碼率最高可達100Gb/s以上；誤碼率低：抗干擾能力強，誤碼率低于10－12的無差錯光纖通信；傳輸距離遠：不需中繼，可將光信號無畸變地傳輸極遠距離；有益全光通信：免去了光電轉(zhuǎn)換、整形放大、檢查誤碼等復雜過程，進而實現(xiàn)全光通信。,72,6.4、全光網(wǎng)AON—基本概念,基本概念信號只是在進出網(wǎng)絡(luò)時進行電/光變換和光/電變換，在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換過程中始

41、終都是以光的形式進行的網(wǎng)絡(luò)；以波長路由光交換技術(shù)和波分復用傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)，在光域上實現(xiàn)信息的高速傳輸和交換。簡單類比城市交通中的立交橋，沒有紅綠燈；,73,分層結(jié)構(gòu)全光通信網(wǎng)絡(luò)的分為服務(wù)層和傳送層，網(wǎng)絡(luò)傳送層分為SDH層、ATM層和光傳送層。光傳送層由光分插復用器和光交叉連接（OXC）組成。在光傳送層，通過迂回路由波長，在網(wǎng)絡(luò)中形成大帶寬的重新分配。在光纜斷開時，光傳送層起網(wǎng)絡(luò)恢復的作用。在遠端，光纖環(huán)中的光分插復用器插

42、入/分離所確定的波長通道至ATM復用器，而OXC則連接兩個光WDM環(huán)路到ATM交換機。,74,75,76,6.4、全光網(wǎng)—網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),0級網(wǎng)絡(luò)用戶LAN，各自連接若干用戶的光終端。1級網(wǎng)絡(luò)許多城域網(wǎng)，它們各自設(shè)置波長路由器連接若干個0級網(wǎng)。2級網(wǎng)絡(luò)可以看作全國或國際的骨干網(wǎng)，利用波長轉(zhuǎn)換器或交換機連接所有的1級網(wǎng)。,77,6.4、全光網(wǎng)—主要優(yōu)點,波長路由在于其波長路由，通過波長選擇性器件實現(xiàn)路由選擇。無電中繼信號傳輸無電

43、中繼，具有信號透明性，即數(shù)據(jù)速率透明和信號格式透明?？蓴U展性另外全光網(wǎng)還具有可擴展性、可重構(gòu)性和可操作性。,78,6.4、全光網(wǎng)—應(yīng)用前景,全光傳輸傳輸系統(tǒng)中，全程不需要任何光/電和電/光的轉(zhuǎn)換。長距離傳輸完全靠光波沿光纖傳播，稱為發(fā)端與收端間點對點全光傳輸。完整全光網(wǎng)信號處理、儲存、交換以及多路復用/分用、進網(wǎng)/出網(wǎng)等功能都要由光技術(shù)完成，完成端到端的光傳輸、交換和處理等功能，即完整的全光網(wǎng)。,79,光纖通信系統(tǒng)結(jié)束！,80