数字光纤通信系统课程设计研究分析

1、学院课程设计报告课程名称： 通信系统课程设计 院 部： 电气与信息工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成时间： 2010 年 12 月 31日 报告成绩： 评阅意见： 评阅教师 日期 高速数字光纤通信系统的设计目录目录3摘要3关键词4Abstract5第一章 数字光纤通信系统的整体设计61.1数字光纤通信系统的简介61.2 数字光纤通信系统的基本设计思想71.3 数字光纤通信系统设计的方案分析7第二章 数字光纤通信系统的具体设计82.1 AE的工程分站设计82.2 系统部件的选择82.2.1光源的选择82.2.2光纤的选择82.2.3光电检测器的选择92.2.4光接口规范的选择92.3 应用代码的选择92.4 衰耗预算102.4.1无光放大器系统的衰耗预算102.4.2带光放大器系统的衰耗预算102.5色散预算112.5.1码间干扰与频率啁啾的功率代价112.5.2色散相关参数的确定122.5.3色散的具体计算12第三章 数字光纤通信系统设计结果14总结16参考文献17摘要当今世界，计算机与通信技术高度结合，光纤通信有了长足发展。纵观当今电信的主要技术，光纤和广波的变革极大

2、的提高着信息的传输。进入1993年以后，我国光纤通信已处于持续大反战时期。其特征是大量新技术，特别是网络技术、高速介质接入网（HMAV）光时分复用接入（OTMMA）和波分复用接入（WDMA）、光孤子（solition）、掺铒光纤放大器（EDFA）、SDH产品等开发实用实用化开展大量、深入研究工作。同时，各种专用光纤系统组成及其系统参数测量技术现状，无论是对光纤通信的业主、经销商，还是对光纤通信的广大用户都是重要的。20世纪70年代末，光纤通信开始进入实用化阶段，各种各样的光纤通信系统如雨后春笋在世界各地建立起来，逐渐成为电信传送网的主要传送手段。近几年来，光纤通信中的各种新技术，新系统也日新月异地发展着，在全球信息高速公路建设中扮演重要角色。光纤通信是以光波为载波，光纤为传输媒介的通信方式。本次课程设计论文主要介绍光纤系统的基本组成，性能指标，还要对损耗和色散进行预算，用最坏值设计方法来设计高速数字光纤系统。关键词：光纤通信系统、光纤、损耗、色散、光缆AbstractTodays world, computer and communication technology is highl

3、y integrated optical communication has made great progress. In todays major telecommunications technology, fiber and wide wave changes greatly improve the information transmission. Entered after 1993, Chinas largest optical fiber communications have been in constant war period. Characterized by a large number of new technologies, especially network technology, high-speed media access network (HMAV) optical time division multiplexing access (OTMMA) and wavelength division multiplexing access (WDM

4、A), optical soliton (solition), erbium-doped fiber amplifier ( EDFA), SDH products carry a lot of practical development of practical, in-depth research.At the same time, various special optical system components and their status system parameter measurement techniques, both for the owners of optical fiber communication, distributors, or customers of the fiber optic communications are important.The late 20th century, 70, entered the practical optical fiber communication phase, a variety of fiber

5、optic communication systems are springing up all over the world set up, has become a major telecommunications transmission network transmission means. In recent years, optical fiber communications in a variety of new technologies, new systems are developing rapidly with the global information highway construction plays an important role. Optical fiber communication based on the carrier wave, optical fiber as the transmission medium of communication. This paper introduces the course design basic

6、components of optical fiber systems, performance indicators, but also on the loss and dispersion for the budget, with the worst value of the design methods to design high-speed digital fiber-optic systemkeywords: optical fiber communication systems, optical fiber, loss, dispersion, fiber optic cable第一章 数字光纤通信系统的整体设计1.1数字光纤通信系统的简介光纤通信技术和计算机技术是信息化的两大核心支柱，计算机负责把信息数字化，输入网络中去；光纤则是担负着信息传输的重任。当代社会和经济发展中，信息容量日益剧增，为提高信息的传输速度和容量，光纤通信被广泛的应用于信息化的发展，成为继微电子技术之后信息领域中的重要技术。最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。下图为基本光

7、纤通信系统框图。图1 光纤通信系统的基本组成结构图其中，光终端包括光发信机和光接信机；传输介质为光纤或光缆，其具体介绍如下：a.光发信机：光发信机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。电端机就是常规的电子通信设备。b.光收信机：光收信机是实现光/电转换的光端机。 它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端汲去。c.光缆或光纤：光纤或光缆构成光的传输通路。其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。d.中继器：中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲近行政性。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，

8、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。与模拟通信相比较，数字通信有很多的优点，灵敏度高、传输质量好。因此，大容量长距离的光纤通信系统大多采用数字传输方式。1.2 数字光纤通信系统的基本设计思想对数字光纤通信系统而言，系统设计的主要任务是，根据用户对传输距离和传输容量(话路数或比特率)及其分布的要求，按照国家相关的技术标准和当前设备的技术水平，经过综合考虑和反复计算，选择最佳路由和局站设置、传输体制和传输速率以及光纤光缆和光端机的基本参数和性能指标，以使系统的实施达到最佳的性能价格比。在技术上，系统设计的主要问题是确定中继距离，尤其对长途光纤通信系统，中继距离设计是否合理，对系统的性能和经济效益影响很大。中继距离的设计有三种方法：最坏情况法(参数完全已知)、 统计法(所有参数都是统计定义)和半统计法(只有某些参数是统计定义)。本设计采用最坏情况法设计中继距离并结合光接口规范STM-16系统参数设计。1.3 数字光纤通信系统设计的方案分析方案一：敷设8芯G.655光缆，设备按16*2.5Gbit/s WDM系统配备，目前按实际容量需要只开通其

9、中的一个波长通路。此方案的优点是技术上最先进，可以随时满足扩容的需求，最终容量可达到3*16*2.5=120Gbit/s；缺点是一次投资太大，而且设计上存在一个风险：如果该长途光纤干线系统几年内并无非常快的扩容要求，通信成本将居高不下。方案二：敷设8芯G.653光缆，首期开通2.5Gbit/s单通路系统。待实际容量需求增大后，再配置8*2.5Gbit/sWDM系统，保留原2.5Gbit/s单通路系统，直到开通三个8*2.5Gbit/sWDM系统后，将首期开通的2.5Gbit/s单通路系统作为保护通道。工程投资基本上能够与容量需求同步增加。最终容量可达到3*8*2.5+2.5=62.5Gbit/s.以上两种方案比较，各有利弊。关键在于通信容量需求的增长程度有多快。在通信容量需求增长异常迅速的情况下，方案一的技术最合理。通信容量需求的增长速度难以预见的情况下，方案二最为合理。在本次设计中，对通信容量需求的增长速度未作具体要求，故这里选择方案二较为合理。第二章 数字光纤通信系统的具体设计本次数字光纤通信系统的具体设计的条件有：工程全长大约为400km的两个具备设站条件的后选站设计一条2.5bit/s的长途光纤干线系统。通

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