数字光纤通信系统

浅谈数字光纤通信系统摘要当今世界，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，光纤和光波的变革极大的提高着信息的传输容量。

因而传统的模拟信号的传输的信息容量已经远远不能满足当前生产生活的实际技术需求，从上世纪开始数字信号传输已经逐步取代模拟信号，成为当前电视、电话、网络中信息传输的主要方式。

本文就光纤通信网络中的数字光纤通信部分进行了简要的介绍以及分析，涉及数字光纤通信系统基本概念特点的解析，系统的组成结构，主要传输体制以及线路的编码方式。

关键字数字光纤通信系统准同步数字系列（PDH）同步数字系列（SDH）线路编码内容一．数字光纤通信系统概况光纤是数字通信的理想的传输信道。

与模拟通信相比，数字通信有许多优点，最主要的是数字系统可以恢复因传输损失导致的信号畸变，因而传输质量高。

大容量长距离的光纤通信系统几乎都是采用数字传输方式。

在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲“0”码和“1”码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。

而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulse code modulation），即脉冲编码调制。

这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。

二．数字光纤通信系统组成数字光纤通信系统如图1所示，与模拟系统主要区别在于数字系统中有模数转换设备和数字复接设备，即为PCM端机。

1.模数转换设备。

它将来自用户的模拟信号转换为对应的数字信号。

数字复接设备则将多路低速数字信号按待定的方式复接成一路高速数字信号，以便在单根光纤中传输。

2.输入接口将来自PCM端机的数字基带信号适配成适合在光纤信道中传输的形态。

3. 光发送机将数字电信号转换为数字光信号，并将其反馈入光纤传输。

发送端一般采用强度调制方式实现数字电信号到数字光信号的转换，即通过直接调制或者间接调制，使得“1”码出现时发出光脉冲，而“0”码出现时不发光。

数字光纤通信系统的工作原理数字光纤通信系统是一种高速、高带宽的数据传输技术，其工作原理基于光学和电学的相互作用。

数字光纤通信系统主要由三部分组成：发射机、光纤传输线路和接收机。

发射机是数字光纤通信系统中的第一部分，它将电信号转换为光信号并将其发送到光纤传输线路上。

发射机主要由三个部分组成：激光器、调制器和驱动电路。

激光器是发射机的核心部件，它能够产生高强度、单色、相干的激光束。

调制器则是将电信号转换为激光脉冲的设备，它能够对激光束进行调制以便在传输过程中能够正确地识别出每一个二进制位。

驱动电路则是用来控制调制器的工作状态，以便让其按照正确的时间序列进行工作。

光纤传输线路是数字光纤通信系统中的第二部分，它是负责将激光脉冲从发射机传输到接收机的媒介。

在传输过程中，激光脉冲会在光纤中不断地反射和折射，以保证光信号能够稳定地传输到目的地。

光纤传输线路主要由两个部分组成：光纤和连接器。

光纤是数字光纤通信系统中最重要的部件之一，它具有非常高的抗干扰性和传输带宽。

在数字光纤通信系统中，常用的是单模光纤，它能够将激光脉冲通过一个非常小的核心直接传送到接收机中。

连接器则是用来连接不同段光纤的设备，它能够确保激光脉冲在传输过程中不会受到损失或干扰。

接收机是数字光纤通信系统中的第三部分，它负责将从传输线路上接收到的激光脉冲转换为电信号并将其输出。

接收机主要由两个部分组成：探测器和前置放大器。

探测器是接收机中最重要的部件之一，它能够将从传输线路上接收到的激光脉冲转换为电信号。

前置放大器则是用来增强探测器输出信号强度，并将其输出到后续的数字处理器中进行解码和处理。

总之，数字光纤通信系统是一种高速、高带宽的数据传输技术，其工作原理基于光学和电学的相互作用。

通过发射机将电信号转换为光信号并将其发送到光纤传输线路上，再通过接收机将从传输线路上接收到的激光脉冲转换为电信号并将其输出，从而实现了数字信息在长距离范围内的高速、稳定地传输。

光纤通信系统的基本概念、组成及特点。

光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。

光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。

光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。

模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。

光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。

光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。

光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。

光检测器将光信号转化为电流信号。

然后再通过电流—电压转换器,变成电压信号输出。

模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。

光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。

光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。

光纤通信系统的特点有：1.频带宽、传输容量大，损耗小、中继距离长，重量轻、体积小，抗电磁干扰性能好，泄漏小、保密性好，节约金属材料，有利于资源合理使用。

2.传输损耗小：在光纤通信系统中，由于采用了石英等材质作为光纤材料，其传输损耗比普通金属线要小得多。

3.传输容量大：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其传输容量比普通金属线要大得多。

4.抗电磁干扰性能好：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其抗电磁干扰性能比普通金属线要好得多。

5.保密性好：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其保密性比普通金属线要好得多。

6.节约金属材料：由于光纤通信系统采用石英等材质作为光纤材料，因此可以节约大量的金属材料。

7.易于安装和维护：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其安装和维护相对容易。

8.适用于远距离传输：由于光纤通信系统采用石英等材质作为光纤材料，因此可以适用于远距离传输。

9.适用于大规模网络：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此可以适用于大规模网络。

数字光纤通讯系统基本构成20 世纪 70 年月末，光纤通讯开始进入适用阶段，各样光纤通讯系统先后成立起来，但当前强度调制－直接检测 (IM-DD) 系统是最常用、最主要的方式，下边就我所理解的光纤系统做一下简要介绍。

数字光纤通讯系统的基本框图以下列图所示。

光发射端机光接收端机光缆光中继器光缆输入接口输出接口备用系统电发射机电接收机协助系统用户用户一、电发射机通讯中传输的很多信号都是模拟信号，如语音信号、图像信号等，电发射机的任务就是把模拟信号变换为数字信号（ A/D 变换），并用时分复用的方式把多路信号复接、合群，进而输出高比特率的数字信号。

PCM 包含抽样、量化、编码、传输、解码、低通等过程。

二、光发射机电发射机的输出电信号经输入接口进入光发射机。

输入接口的作用是保证电、光端机间信号的幅度、阻抗般配，还要进行合适的码型变换，以合适光发射机的要求。

如 PDH 的一、二、三次群 PCM 复接设施的输出码型是 HDB3 码，四次群是 CMI 码，在光发射机中，需要先变换成 NRZ 码。

光发射端机的构成以下列图所示。

数字信号线路编码调制电路光源光信号控制电路1、线路编码线路编码的作用是将传递码流变换成便于在光纤中传输接收及监测的线路码型。

线路编码的种类有：①扰码；②mBnB 码；③插入码。

我国 3 次群和 4 次群光纤通讯系统最常用的线路编码是5B6B 码。

2、调制电路光源的调制方式分直接调制和间接调制。

直接调制仅合用于半导体光源（ LD 和 LED ），它是把要传递的信息转变成电流信号注入 LD 和 LED ，进而获取相应的光信号，是一种电源调制方式。

直接调制分模拟调制和数字调制，模拟调制一般只好使用 LED ，数字调制可使用 LED 也可使用 LD 。

间接调制是利用晶体的电光效应、磁光效应、声光效应等性质来实现对激光辐射的调制，它既合用于半导体激光器，也适于其余种类激光器。

间接调制最常用的是外调制，即在激光形成此后加载调制信号，详细方法是在激光器谐振腔外的光路上搁置调制器。

数字光纤通信与模拟光纤通信的区别光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。

１９６６年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。

从此，开创了光纤通信领域的研究工作。

光纤通信分为“数字光纤通信”和“模拟光纤通信”两大类（1）数字光纤通信系统这是目前光纤通信主要的通信方式。

输入采用脉冲编码（PCM）信号。

数字光纤通信采用二进制信号，信息由脉冲的“有”和“无”表示，所以噪声不影响传输的质量。

而且，数字光纤通信系统采用数字电路，易于集成以减少设备的体积和功耗，转接交换方便，便于与计算机结合等，有利于降低成本。

数字通信的优点是，抗干扰性强，传输质量好。

中继器采用判决再生技术，消除传输过程中的噪声积累，延长传输距离。

数字通信的缺点是所占的频带宽，语音电话占用4kHz的带宽，而数字电话占用20kHz～64kHz的带宽。

而光纤的带宽比金属传输线要宽许多，弥补了数字通信所占频带宽的缺点。

（2）模拟光纤通信系统若输入电信号不采用脉冲编码信号的通信系统即为模拟光纤通信系统。

模拟光纤通信最主要的优点是占用带宽较窄，电路简单，不需要数字系统中的模-数和数-模转换，所以价格便宜。

目前电视传输，广泛采用模拟通信系统采用调频（FM）或调幅（AM）技术，传输几十至上百路电视。

避免了电视数字传输中复杂的编码和解码技术，设备价格昂贵等问题。

这种系统的缺点是光电变换时噪声较大。

在长距离传输时，采用中继站将使噪声积累，故只能应用在短距离传输线路上。

如果希望在较长距离上传输，则要先采取脉冲频率调制，然后再送到光发送机进行光强调制。

由于采用FPM调制后，改善了传输信噪比，故中继距离可达20km以上，而且可以加装中间再生中继器。

其传输总长度可达50km～100km。

数字光纤通信系统是一种通过光纤信道传输数字信号的通信系统。

由于数字信号只取有限个离散值，可以通过取样、判决而再生，所以这种通信系统对信道的非线性失真不敏感，再通信全程中，及时由多次中继、失真（包括线性失真和非线性失真）和噪声也并不会积累。

数字光纤通信系统的组成数字光纤通信系统是一种高速数字数据传输系统，使用光纤传输数据，具有高速传输、信噪比高、阻抗稳定、抗干扰等优点，已经广泛应用于网络通信、数据中心、智能家居、医疗等领域。

数字光纤通信系统主要由三部分组成：传输设备、光纤线路和接收设备。

传输设备是数字光纤通信系统的核心部分，通常包括发射器和接收器两个组成部分。

发射器主要是将电信号转换成光信号，通过光纤线路传输；接收器则是将接收到的光信号转换成电信号，从而实现数字数据的传输。

发射器中的激光器是数字光纤通信系统中最重要的组件之一，它的性能直接影响到系统的传输速度和传输距离。

光纤线路是数字光纤通信系统的传输介质，它主要是由纤芯、包层、护套等组成。

纤芯是光纤线路中最关键的组件之一，它是光信号的传输通道，通常由高纯度玻璃、石英等材料制成。

包层则是包裹在纤芯外的一层材料，主要作用是保护纤芯，减少信号传输中的损耗。

护套则是包裹在包层外的一层材料，主要是为了保护线路，防止外界物理损伤。

接收设备是数字光纤通信系统中数据接收的最后一环，主要是将接收到的光信号转换成数字电信号，从而实现数据的解析和传输。

接收器通常包括光电探测器、放大器、解码器等组成部分，其中光电探测器是数字光纤通信系统中另一个重要的组件，它主要是将接收到的光信号转换成电信号，为后续的数据处理提供信号源。

综上所述，数字光纤通信系统的组成主要包括传输设备、光纤线路和接收设备三部分。

传输设备中的发射器和接收器是系统中最关键的组件之一，光纤线路是系统传输介质，而接收设备则是数据接收的最后一个环节，对于数据的完整性和准确性具有重要作用。

随着数字通信技术的不断更新和发展，数字光纤通信系统在未来的应用中将会发挥越来越重要的作用。

数字光纤通信系统设计与组成数字光纤通信系统设计与组成光纤通信的发展正进入一个历史性的时期，这一时期的主要技术特征是高速化、联网化、长波长化和集成化.从网络运用上看，则正从长途网、中继网和馈线网向分配网推进。

截至1992年底，全世界敷设的陆地光缆系统总长度已经超过4240万光纤公里，由于用户网市场的开发，在未来几年将会形成一个新的光通信发展高潮.1966年，美籍华人高锟(C．K．论文网/。

1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗为20 dB／km的光纤，光纤通信时代由此开始。

光纤通信是以很高频率(1014 Hz数量级)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信。

由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，备受业内人士青睐，发展非常迅速。

光纤通信系统的传输容量从1980年～2000年增加了近一万倍，传输速度在过去的10年中大约提高了100倍.1.2 光纤通信发展的现状为了适应网络发展和传输流量提高的需求，传输系统供应商都在技术开发上不懈努力。

富士通公司在150 km、1310nm 零色散光纤上进行了55x20Gbit/s传输的研究，实现了1.1Tbit/s的传输。

NEC公司进行了132x20Gbit/s、120 km传输的研究，实现了2.64Tbit/s的传输。

NTT公司实现了3Tbit/s的传输。

目前，以日本为代表的发达国家。

在光纤传输方面实现了10.96Tbit/s(274x40Gbit/s)的实验系统，对超长距离的传输已达到4000 km无电中继的技术水平。

在光网络方面，光网技术合作计划(ONTC)、多波长光网络(MONET)、泛欧光子传送重迭网(PHOTON)、泛欧光网络(OPEN)、光通信网管理(MOON)、光城域通信网(MTON)、波长捷变光传送和接入网(WOTAN)等一系列研究项目的相继启动、实施与完成，为下一代宽带信息网络，尤其为承载未来IP业务的下一代光通信网络奠定了良好的基础。

数字光纤通信系统的组成数字光纤通信系统是一种高速、高效、可靠的通信系统，它由多个组成部分构成。

本文将从数字光纤通信系统的组成方面进行介绍。

数字光纤通信系统的组成主要包括光源、光纤、光探测器、光电转换器、调制器、解调器、放大器、滤波器、复用器和解复用器等。

光源是数字光纤通信系统的重要组成部分，它产生光信号并将其发送到光纤中。

光源通常采用激光器或发光二极管，它们能够产生高强度、高速度、高稳定性的光信号。

光纤是数字光纤通信系统的传输介质，它能够将光信号传输到目标地点。

光纤通常由玻璃或塑料制成，具有高强度、低损耗、高带宽等优点。

第三，光探测器是数字光纤通信系统的接收器，它能够将光信号转换为电信号。

光探测器通常采用光电二极管或光电倍增管，它们能够将光信号转换为电信号，并将其传输到后续的处理器中。

第四，光电转换器是数字光纤通信系统的重要组成部分，它能够将电信号转换为光信号。

光电转换器通常采用半导体材料制成，具有高速度、高效率、高稳定性等优点。

第五，调制器是数字光纤通信系统的信号处理器，它能够将数字信号转换为模拟信号，并将其发送到光源中。

调制器通常采用电光调制器或直接调制器，它们能够将数字信号转换为模拟信号，并将其发送到光源中。

第六，解调器是数字光纤通信系统的信号处理器，它能够将光信号转换为数字信号，并将其传输到后续的处理器中。

解调器通常采用光电调制器或直接解调器，它们能够将光信号转换为数字信号，并将其传输到后续的处理器中。

第七，放大器是数字光纤通信系统的信号增强器，它能够增强光信号的强度和稳定性。

放大器通常采用光纤放大器或半导体放大器，它们能够增强光信号的强度和稳定性，并将其传输到目标地点。

第八，滤波器是数字光纤通信系统的信号过滤器，它能够过滤掉无用的信号，并提高信号的质量。

滤波器通常采用光纤滤波器或半导体滤波器，它们能够过滤掉无用的信号，并提高信号的质量。

第九，复用器是数字光纤通信系统的信号复用器，它能够将多个信号合并为一个信号，并将其传输到目标地点。

通信系统实验——数字光纤通信系统综合实验班级：学号：姓名：一、实验目的1）通过光纤通信系统的实验，加深理解光纤通信系统的基本工作原理。

2）熟悉光纤通信设备常用业务2Mbps通道的误码特性要求以及测试方法。

3）了解电话通话质量的高低与光信通信业务误码率之间的关系。

4）掌握数字光纤系统中继距离受损耗限制时的中继距离测算。

二、实验内容1）学习光纤实验系统基本原理，熟悉该系统光、电接口的连接方法及注意事项。

2）理解误码测试指标要求，完成2Mbps误码测试。

3）通过正确连接光纤实验系统，完成通话实验。

4）测试误码率变化时的通话效果，了解电话通话质量与误码率之间的关系。

5）测算数字光纤通信实验系统受损耗限制时的中继距离。

三、实验器材1）光纤数字通信实验系统1套2）A V2498A型光纤多用表1台3）A V5232C 2Mbps误码测试仪1部4）双FC法兰连接器1只5）10dB固定光衰减器1只6）2米FC/PC接头尾纤2根7）BNC同轴电缆2根8）电话机2部9）小盒子1个四、基本原理1）数字光纤通信系统面板图数字光纤实验系统面板与侧面板图分别见附图10-1与附图10-2。

2）数字光纤实验系统功能介绍该实验系统主要由音频接口单元、电信交换单元、数字复/分接单元、HDB3接口单元、线路编/译码单元及光发送/接收单元组成。

系统的功能框图见图10-3。

其中：（1）音频接口单元由二/四线转换电路和模数转换电路组成。

二/四线转换电路主要完成二、四线音频话音信号电平之间的相互转换。

模数转换电路主要完成模拟话音信号（通带：0——3.4kHz）与数字PCM编码信号之间的相互转换。

（2）电信交换单元由交换矩阵电路组成，主要完成话音信号的近端和远端交换功能。

近端指无需外部接线（如光纤连接），实验系统的两部电话通过内部交换可以拨打对方近端号码（812，814）；远端指话音转换成数字信号需要经过外部传输后，实验系统的两部电话才可以相互拨打对方的远端号码（816，818）。

数字光纤通信系统的基本组成随着科技的不断发展，数字通信已经成为现代社会中不可或缺的一部分。

数字光纤通信系统是一种高速、稳定、可靠的通信方式，被广泛应用于电信、互联网、家庭网络等领域。

本文将从基本组成的角度，对数字光纤通信系统进行详细介绍。

数字光纤通信系统的基本组成主要包括：光源、光纤、光纤连接器、光接收器、光衰减器、光网络设备等。

光源是数字光纤通信系统中最基本的组件之一，它能够产生稳定的光信号，为光纤传输提供光源。

光源主要包括激光器和发光二极管两种。

其中，激光器是最常用的光源之一，因为它能够产生高强度、高稳定性的光信号，保证了数字通信的高速和稳定性。

光纤是数字光纤通信系统中的核心组成部分，它是光信号在光通信中传输的载体。

光纤的主要材料是硅氧纤维，它的直径非常细微，只有几根人的头发那么细。

通过特殊的制造工艺，光纤可以承受高速、高稳定性的光信号传输，保证光信号的准确到达目的地。

光纤连接器是数字光纤通信系统中负责将两根光纤连接起来的工具。

光纤连接器的种类繁多，其中最常见的是FC、SC、ST等类型。

光纤连接器的质量直接影响光信号的传输质量，因此正确选择和安装光纤连接器至关重要。

光接收器是数字光纤通信系统中的重要组成部分，它的作用是将光信号转化为电信号。

光接收器一般由光电探测器、放大器和解调器等组成。

光电探测器能够将光信号转化为电信号，放大器则能够放大电信号，解调器则负责将电信号转化为数字信号。

光衰减器是数字光纤通信系统中用来控制光信号强度的设备之一。

由于光信号的强度过强会导致光电探测器失效，因此在传输光信号时需要通过设置光衰减器来控制光信号的强度，并保证光纤传输的稳定性。

光网络设备是数字光纤通信系统中的高层次组成部分，它主要包括光交换机、光路由器、光端口等。

这些设备可以实现对数字光纤通信系统的控制、管理和监测，保证数字光纤通信系统稳定、高效地工作。

在数字光纤通信系统中，每一个组成部分都起着至关重要的作用，它们相互配合、共同作用，才能组成一个完整、高效、稳定的数字光纤通信系统。

光纤通信系统有什么用途光纤通信系统是指通过光纤传输信息的一种通信方式，它利用光信号取代了传统的电信号进行高速传输。

光纤通信系统具有许多重要的用途，下面将从多个方面进行详细介绍。

首先，光纤通信系统在互联网和传统通信领域中具有重要的应用。

在传统通信中，光纤通信系统可以用于电话和电视广播的传输，它能够提供高清晰度、高质量的语音和图像传输，使得人们可以在远距离通信中获得更好的体验。

在互联网领域，光纤通信系统是构建高速、大容量网络的基础，它能够极大地提升网络传输速度和带宽，实现高效的数据传输和互联网接入，满足人们对于大数据处理、云计算和高清视频等应用的需求。

其次，光纤通信系统在医疗领域中有着广泛的应用。

医疗领域对于高速、稳定、安全的数据传输要求非常高，光纤通信系统正好能够满足这些需求。

例如，远程医疗中的远程手术和远程会诊需要实时传输大量的高清图像和视频数据，而光纤通信系统能够提供高带宽和低延迟，确保医生可以实时观察和操作。

此外，光纤通信系统还可以应用于医学影像的传输和存储，例如CT、MRI等大容量医学影像的传输，以及医疗数据的备份和恢复等。

再次，光纤通信系统在交通运输领域中也有着重要应用。

交通运输领域对于高速、可靠、实时的数据传输有着非常严格的要求。

光纤通信系统能够提供高带宽和低延迟的特性，使得交通信号灯、监控系统、智能交通系统等设备能够实时进行数据传输和信息交换，提高交通系统的安全性和效率。

另外，光纤通信系统还可以应用于航空和航天领域，用于飞机和航天器的通信和导航系统，确保飞行器的精确控制和通信。

此外，光纤通信系统还在金融、教育、娱乐、能源等领域中发挥着重要作用。

在金融领域，光纤通信系统能够提供高速、稳定的数据传输，用于股票交易、高频交易等金融业务，保证交易的及时性和可靠性。

在教育领域，光纤通信系统可以用于远程教育和在线学习，实现教育资源的共享和远程教学。

在娱乐领域，光纤通信系统可以用于音视频的传输，提供高清晰度的视频和良好的音效，提升娱乐体验。