刘增基光纤通信第1章.ppt

第 1 章 概论 1.2 光纤通信的优点和应用 1.3光纤通信系统的基本组成 总之，光纤通信不仅在技术上具有很大的优越性，而且在经济上具有巨大的竞争能力，因此其在信息社会中将发挥越来越重要的作用。图1.3给出各种通信系统相对造价与传输容量(话路数)的关系。由图1.3可见，随着传输容量的增加，由于采用了新的传输媒质， 使得相对造价直线下降。  图 1.3 各种通信系统相对造价与传输容量的比较 1.2.3光纤通信的应用 光纤可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。光纤在通信网、广播电视网与计算机网，以及在其它数据传输系统中， 都得到了广泛应用。光纤宽带干线传送网和接入网发展迅速， 是当前研究开发应用的主要目标。光纤通信的各种应用可概括如下：  ① 通信网，包括全球通信网(如横跨大西洋和太平洋的海底光缆和跨越欧亚大陆的洲际光缆干线)、各国的公共电信网(如我国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支线)、各种专用通信网(如电力、铁道、国防等部门通信、指挥、调度、 监控的光缆系统)、特殊通信手段(如石油、化工、煤矿等部门易燃易爆环境下使用的光缆， 以及飞机、军舰、潜艇、导弹和宇宙飞船内部的光缆系统)。  ② 构成因特网的计算机局域网和广域网，如光纤以太网、 路由器之间的光纤高速传输链路。  ③ 有线电视网的干线和分配网；工业电视系统，如工厂、 银行、商场、交通和公安部门的监控； 自动控制系统的数据传输。  ④ 综合业务光纤接入网，分为有源接入网和无源接入网， 可实现电话、数据、视频(会议电视、可视电话等)及多媒体业务综合接入核心网，提供各种各样的社区服务。 光纤通信系统可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。 用户要传输的信息多种多样，一般有话音、图像、数据或多媒体信息。 为叙述方便，这里仅以数字电话和模拟电视为例。 图1.4示出单向传输的光纤通信系统，包括发射、接收和作为广义信道的基本光纤传输系统。  图 1.4 光纤通信系统的基本组成(单向传输) 1.3.1发射和接收 如图1.4所示，信息源把用户信息转换为原始电信号，这种信号称为基带信号。电发射机把基带信号转换为适合信道传输的信号，这个转换如果需要调制， 则其输出信号称为已调信号。 对于数字电话传输，电话机把话音转换为频率范围为0.3~3.4 kHz的模拟基带信号，电发射机把这种模拟信号转换为数字信号，并把多路数字信号组合在一起。模/数转换目前普遍采用脉冲编码调制(PCM)方式，这种方式是通过对模拟信号进行抽样、量化和编码而实现的。一路话音转换成传输速率为64 kb/s的数字信号，然后用数字复接器把24路或30路PCM信号组合成1.544 Mb/s或2.048 Mb/s的一次群甚至高次群的数字系列，后输入光发射机。对于模拟电视传输，则用摄像机把图像转换为6 MHz的模拟基带信号，直接输入光发射机。 为提高传输质量，通常把这种模拟基带信号转换为频率调制(FM)、脉冲频率调制(PFM)或脉冲宽度调制(PWM)信号，最后把这种已调信号输入光发射机。 还可以采用频分复用(FDM)技术，用来自不同信息源的视频模拟基带信号(或数字基带信号)分别调制指定的不同频率的射频(RF)电波，然后把多个这种带有信息的RF信号组合成多路宽带信号，最后输入光发射机， 由光载波进行传输。 在这个过程中，受调制的RF电波称为副载波，这种采用频分复用的多路电视传输技术， 称为副载波复用(SCM)。  不管是数字系统，还是模拟系统，输入到光发射机带有信息的电信号，都通过调制转换为光信号。光载波经过光纤线路传输到接收端，再由光接收机把光信号转换为电信号。 电接收机的功能和电发射机的功能相反，它把接收的电信号转换为基带信号，最后由信息宿恢复用户信息。  在整个通信系统中，在光发射机之前和光接收机之后的电信号段，光纤通信所用的技术和设备与电缆通信相同，不同的只是由光发射机、光纤线路和光接收机所组成的基本光纤传输系统代替了电缆传输。 1.3.2基本光纤传输系统 基本光纤传输系统作为独立的“光信道”单元，若配置适当的接口设备，则可以插入现有的数字通信系统或模拟通信系统， 或者有线通信系统或无线通信系统的发射与接收之间光发射机、光纤线路和光接收机，若配置适当的光器件， 可以组成传输能力更强、功能更完善的光纤通信系统。例如， 在光纤线路中插入光纤放大器组成光中继长途系统，配置波分复用器和解复用器，组成大容量波分复用系统，使用耦合器或光开关组