网络基础 光纤的传输性能

光纤通讯技术的特点及应用光纤通信技术是将信息以光信号的形式传输的一种通信技术。

它具有以下特点：1. 大带宽：光纤通信传输速度快，带宽大，一根光纤可以同时传输大量的数据信息。

光纤的传输速度通常可达到每秒数十亿比特。

2. 高速传输：光信号传输速度非常快，光信号传输速度约为光速的3×10^8m/s，远远超过了其他传输介质。

3. 低损耗：光纤通信具有较低的信号衰减和损耗。

由于光纤具有很好的透光性能，光信号可以在光纤中长距离传输而不会损失很多能量。

4. 抗电磁干扰：光纤通信不受电磁场的干扰，光信号可以在高电压、高电流的环境中稳定传输。

5. 安全性高：光纤通信不会产生电磁辐射和电磁泄漏，难以被窃听、干扰和破坏，信息传输更加安全可靠。

光纤通信技术具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：1. 电信行业：光纤通信技术在电信行业中的应用非常广泛。

光纤通信可以大幅提高通信容量和速度，并且可以适应高速宽带网络的发展。

光纤通信设备已成为电话、移动通信、广播电视等网络传输的重要基础设施。

2. 互联网：光纤通信是互联网的重要支撑技术。

互联网的数据传输主要依靠光纤通信网络。

光纤通信的高速传输和大容量特点可以满足用户对高速、大带宽的需求，支持在线视频、在线游戏等大流量应用。

3. 医疗领域：光纤通信技术在医疗领域有着广泛的应用。

医疗光纤可以用于激光手术、内窥镜、光学成像等医疗仪器设备中，实现对人体内部的显微观察和操作。

4. 环境监测：光纤通信技术可以用于环境监测，比如通过光纤传感器可以实现对大气中的温度、压力、湿度等参数的实时监测，便于环境管理和控制。

5. 工业自动化：光纤通信可以应用于工业自动化控制系统中，实现远距离、高速传输。

例如，在电力系统中，光纤通信可以用于电力监测、保护、故障检测等方面。

6. 军事领域：光纤通信技术在军事领域也有广泛的应用。

军事通信需要快速、安全、可靠的传输方式，光纤通信正好满足这些需求。

网络基础光纤的类型目前，光纤可以按照传输点模数、折射率分布、工作波长、生产材料等方式进行分类，详细介绍如下：1．按传输模式分类按照光波在光纤中的传输模式可以分为单模光纤（Single Mode Fiber，SMF）和多模光纤（Multi Mode Fiber，MMF）两类。

●单模光纤（Single Mode Fiber，SMF）单模光纤的中心玻璃芯很细（芯径一般为9μm或10μm），在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大，适用于远距离通信。

●多模光纤（Multi Mode Fiber，MMF）。

多模光纤的中心玻璃芯较粗（芯径为50μm或62.5μm），在给定的工作波长上能够以多个模式同时传输的光纤，不同的传播模式会有不同的速度和相位。

与单模光纤相比，多模光纤的传输性能较差。

例如：600MB/km的光纤在2km时则只有300MB的带宽，如图4-7所示为单模光纤和多模光纤的区别。

图4-7 单模光纤和多模光纤的区别其中，V为归一化率。

例如，当V=32时，则多模光纤中存在250多种传输模式。

其中，a1为纤芯半径，λ为光波波长，NA为光纤的数值孔径。

根据全反射原理，NA 的物理含义指光信号在光纤内全反射形式传播的接收角的正弦值。

且在CCITT中建议NA 值介于0.18~0.24之间。

2．按折射率分布分类光纤按照折射率分布可以划分为跳变式光纤（Jumping type fiber）和渐变式光纤（Gradual type fiber）两类。

●跳变式光纤跳变式光纤中心纤芯的折射率和保护层的折射率都是一个常数，在纤芯和保护层的交界面，折射率呈阶梯形变化。

●渐变式光纤渐变式光纤中心纤芯的折射率随着半径的增加按一定规律减小，在纤芯和保护层的交界处减为保护层的折射率。

纤芯的折射率变化近似于抛物线。

如图4-8所示，为跳变式光纤和渐变式光纤的对比。

t输入脉冲光传播路径输出脉冲t（a）（b（a）为跳变式光纤（b）为渐变式光纤图4-8 跳变式光纤和渐变式光纤3．按照工作波长分类光纤按照工作波长可以划分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤三类。

网络基础光纤混合同轴接入混合光纤同轴接入（HFC：Hybrid Fiber Coaxial）是一种新型的宽带接入技术，采用光纤到服务区，而在进入用户的“最后1公里”采用同轴电缆。

它融数字与模拟传输为一体，集光电功能于一身，同时提供较高质量和较多频道的传统模拟广播电视节目、较好性能价格比的电话服务、高速数据传输服务和多种信息增值服务，以及交互式数字视频应用。

HFC的主要结构由模拟前端、数字前端、光纤传输网络、同轴电缆传输网络、光节点、网路接口单元和用户终端设备等技术组成。

模拟前端的主要功能是将模拟电视信号调制在HFC所规定的50～450MHz或550MHz的频段。

数字前端提供对数字图像的压缩调制、数字电话信号的调制以及用户信息的路由选择等功能。

光纤传输网络的主要作用是将所有接入到HFC的信息复用成一群信息流，然后将其变换为光信号后传送。

光节点主要进行光电和电光转换。

网络接口单元的主要作用是：一是将电话、数据和电视信号分开，二是将这些业务信号分送到不同的用户设备。

与通信网很近似的是有线电视网（CA TV，cable television），它是由电视台把电视节目通过有线线路播送至一个地区的众多住家用户。

事实上，最近通信业务运营的趋向表明，有线电视网也准备提供通信业务，充分发挥网的作用。

住家用户的电视机除了用来收看电视节目外，还在电视机上加装“机项盒”（set－top box）。

用户连往电视台或通信网交换局的接入线则采用“光纤与同轴电缆混合”（HFC，hybrid fiber－coax），即电视台或交换局利用光纤连至用户集中的某一地点，然后利用同轴电缆，让该地区的各个用户分别接上同轴电缆的许多抽头。

这样，某一用户如欲使用Internet接入，就可以经过其家中电视机的机顶盒与HFC 线路组合，连往交换机上网，数据速率可以较高，自56kb／S至10Mb／s这就依靠“电缆modem”起作用。

另外，HFC网还可提供电话通信业务，受到用户欢迎。

SDH传输网的基础光纤通信所具有的优良的宽带特性、传输性能和低廉的价格使之成为电信网的主要传输手段。

随着通信网的发展和用户要求的提高，PDH暴露出的一些固有弱点使之不能适应发展的要求，SDH应运而生。

SDH最初由美国贝尔通信研究所提出来，国际电信联盟标准部(ITUT)的前身国际电报电话咨询委员会(CCITT)于1988年接受了SDH概念，使之成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。

SDH传输网是由一些网络单元组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络。

1. SDH传输网的主要优点（1）具有全球性标准的光接口规范。

把北美、日本和欧洲、中国的PDH的1.5 Mbit/s和2 Mbit/s两种数字传输体制融合在统一的标准中，即在STM-1等级上得到统一，从而实现数字传输体制的世界性标准。

（2）具有全世界统一的网络节点接口（network node interface，NNI），并对各网络单元的光接口提出了严格的规范要求，从而使任何网络单元在光路上得以互连互通，实现了横向兼容性。

（3）具有标准化的信息结构等级，称为同步传输模块（synchronous transfer module，STM）。

它包括STM-1、STM-4、STM-16和STM-64。

（4）具有前向兼容性和后向兼容性。

SDH信号的基本传输模块（STM-1）可以容纳PDH的3个数字信号系列和其他各种体制的数字信号系列ATM、光纤分布式数据接口(fiber distributed data interface，FDDI)、分布式队列双总线(distributed queue dual bus，DQDB)等，体现了SDH的前向兼容性和后向兼容性。

（5）帧结构为页面式，具有丰富的用于维护管理的比特，使网络的运行、管理、维护与配置能力大大加强，促进了先进的网络管理系统和智能化设备的发展。

（6）有一套灵活的复用结构和指针调整技术，允许现有的准同步数字体系、同步数字体系和B ISDN信号都能进入其帧结构，因而具有广泛的适应性。

网络基础 光纤的通信原理目前使用的光纤通信系统，主要采用数字编码、强度调制和直接检波通信系统。

强度调制就是用光纤信号电流去直接调制光源的光强，使光强随信号的电流而变化。

直接检波是指光信号到达光接收机后将光强信号检测转换为电流信号。

如图4-9所示，为光纤通信系统的基本构成。

接收机/发送机接收机/发送机光中继器图4-9 光纤通信系统在光发送机中，能够将多路复用设备送来的电信号变换成为光信号，采用的光源是半导体激光器（LD ）或半导体发光二极管（LED ）。

两者的共同点都是通过加载正向偏置电流而使其发光的半导体二极管，所不同的是LD 发出的是激光，光频带集中于很窄的带宽上，利于加载高速数据，数据传输效率较高；而LED 发出的是荧光，其光频带较宽，数据传输速率相对较低。

光发送机将载有数据的电信号经调制生成光波信号，并将光波信号送入光纤，通过光纤传至光接收机。

光接收机是将光信号变换成电信号的设备，光信号经过光纤传输到达接收端，首先经过光电二极管（PIN ）或雪崩光电二极管（APD ）接收光波并产生光电效应，将光信号还原为电信号。

然后，经过放大、均衡、判决等处理，恢复为与发送端多路复用设备送来的相同电信号，再送至接收端的多路复用设备。

PIN 和APD 都是能够将光信号转换为电信号的光电二极管，但PIN 接收微弱光后输出的电信号比APD 弱得多，所以APD 性能比PIN 更佳。

在光纤通信系统中通常将多路复用设备称为电端机。

单一光纤中的光纤通信为单工通信，即一根光纤只能单向传输光信号，要进行双向传输数据通常需要使用两根以上的光纤。

光中继器用于光纤远程通信，由于光信号在光纤中传输会产生损耗而减弱，为了增强和恢复光信号而引入中继设备，其作用是为了增强和放大光信号。

一、常见的网络‎传输介质及‎其工作特点‎网络传输介‎质是网络中‎发送方与接‎收方之间的‎物理通路，它对网络的‎数据通信具‎有一定的影‎响。

常用的传输‎介质有：双绞线、同轴电缆、光纤、无线传输媒‎介。

1.双绞线：简称TP，将一对以上‎的双绞线封‎装在一个绝‎缘外套中，为了降低信‎号的干扰程‎度，电缆中的每‎一对双绞线‎一般是由两‎根绝缘铜导‎线相互扭绕‎而成，也因此把它‎称为双绞线‎。

双绞线分为‎非屏蔽双绞‎线(UTP）和屏蔽双绞‎线(STP），适合于短距‎离通信。

非屏蔽双绞‎线价格便宜‎，传输速度偏‎低，抗干扰能力‎较差。

屏蔽双绞线‎抗干扰能力‎较好，具有更高的‎传输速度，但价格相对‎较贵。

2.同轴电缆由‎绕在同一轴‎线上的两个‎导体组成。

具有抗干扰‎能力强，连接简单等‎特点，信息传输速‎度可达每秒‎几百兆位，是中、高档局域网‎的首选传输‎介质。

3.光纤：又称为光缆‎或光导纤维‎，由光导纤维‎纤芯、玻璃网层和‎能吸收光线‎的外壳组成‎。

是由一组光‎导纤维组成‎的用来传播‎光束的、细小而柔韧‎的传输介质‎。

应用光学原‎理，由光发送机‎产生光束，将电信号变‎为光信号，再把光信号‎导入光纤，在另一端由‎光接收机接‎收光纤上传‎来的光信号‎，并把它变为‎电信号，经解码后再‎处理。

与其它传输‎介质比较，光纤的电磁‎绝缘性能好‎、信号衰小、频带宽、传输速度快‎、传输距离大‎。

主要用于要‎求传输距离‎较长、布线条件特‎殊的主干网‎连接。

具有不受外‎界电磁场的‎影响，无限制的带‎宽等特点，可以实现每‎秒几十兆位‎的数据传送‎，尺寸小、重量轻，数据可传送‎几百千米，但价格昂贵‎。

二、网络拓扑结‎构及其特点‎、I P地址、网络协议1.网络拓扑结‎构及其特点‎（1）总线拓扑结‎构总线型拓扑‎结构采用单‎根数据传输‎线作为通信‎介质，所有的节点‎都通过相应‎的硬件接口‎直接连接到‎一根中央主‎电缆上，任何一个节‎点的信息都‎可以沿着总‎线向两个方‎向传输扩散‎，并且能够被‎总线任何一‎个节点所接‎受，其传输方式‎类似于广播‎电台，因而总线网‎络也称为广‎播式网络。

光纤光缆知识培训一、光纤光缆的基本概念光纤光缆是一种用于传输光信号的通信线路，它由一根或多根纤维组成，每根纤维都是以光波导的形式将光信号进行传输。

光纤光缆能够实现宽带、高速、远距离传输，并且具有抗干扰能力强、信息安全性高的优点。

光纤光缆的基本构造包括光纤芯、包层和护套。

光纤芯是传输光信号的主体，其材料通常为二氧化硅。

包层用于包裹光纤芯以提高光纤的抗折和抗拉性能，通常采用二氧化硅或者氟化聚合物。

护套则是用于保护整根光缆的材料，一般为聚乙烯或者聚氯乙烯等塑料材料。

二、光纤光缆的传输特性1. 带宽大：相比于传统的铜质电缆，光纤光缆的带宽更大，能够支持更高速的数据传输。

2. 传输距离远：光纤光缆能够实现较长距离的信号传输，通常能够实现几十公里到上百公里的传输距离。

3. 信号衰减小：光纤光缆的信号衰减非常小，可以在长距离内保持信号的稳定传输。

4. 抗干扰性强：由于光信号是以光波导的形式进行传输，光纤光缆具有良好的抗干扰性，能够在电磁干扰较严重的环境下实现稳定的传输。

5. 信息安全性高：光纤光缆传输的是光信号，而非电信号，因此很难被窃听，具有较高的信息安全性。

三、光纤光缆的应用领域1. 通信网络：光纤光缆是构建光纤通信网络的关键基础设施，其宽带、高速、远距离传输的特性使得其被广泛应用于长途、城域通信网的建设。

2. 数据中心：在数据中心网络中，光纤光缆能够提供高速、大容量的数据传输，以满足大数据处理和云计算等应用的需求。

3. 工业自动化：光纤光缆的抗干扰性强，使得其在工业自动化领域得到广泛应用，用于传输各类传感器信息、控制信号等。

4. 医疗领域：光纤光缆被广泛应用于医疗设备中，用于传输医学图像、激光手术器械等。

5. 军事领域：由于其信息安全性高的特性，光纤光缆在军事通信和指挥控制系统中得到广泛应用。

四、光纤光缆的安装和维护1. 安装前的准备：在进行光纤光缆的安装前，需要对线路进行详细的规划设计，包括线路路径选择、光缆类型选择等。

光纤通信网络传输技术分析摘要：现代化社会发展背景下，信息技术高速发展，尤其是网络技术、计算机技术等的广泛应用，进一步推动了社会生产效率的提升。

科学技术的高速发展，推动了网络通信行业的崛起与兴盛，尤其是在光纤通信网络传输技术方面的研究和应用日渐成熟，并在各行各业中得到广泛推广应用，获得良好的应用效果。

本文分析了光纤通信网络传输技术原理、优点、关键技术及在其他领域的应用。

关键词：光纤通信；网络传输；传输技术光纤稳定性、安全性较好，而且运行效率较高，可以利用该技术对传输信号数据进行有效性控制，构建完善的数据传输体系，形成通信一体化建设，因此在现代化通信系统发展中应用广泛，在未来发展中，该技术会逐渐实现超大容量信息传输，光弧子通信技术不断完善，促进其网络信号传输服务质量的持续性优化。

由此可见，加强光纤通信网络传输技术的研究深度至关重要。

1.光纤通信网络传输技术的原理光纤通信网络传输技术主要是以光导纤维为载体，对携带信号的光波进行有效性传输，实现信息传递的效果。

在光源的照射下向光纤入射携带信号的光波，并通过传感单元的电子元器件如激光传感器等对信号进行传递、编辑，减少外界因素的干扰，然后出射光波进入到光电探测器内，对信号进行进一步处理。

在应用实践中，主要是利用光缆进行信息传输，这些光缆主要是由大量的光纤聚集而成，可以保障信息传输速率，确保传递过程的稳定性和可靠性。

2.光纤通信网络传输技术的优点2.1保密性较强光纤通信网络传输技术在运行过程中，主要是利用光波对信息进行有效性传输，其保密性较强，不会出现信息泄露问题。

如果在传输过程中出现射线泄露问题，还可以利用光纤对其进行有效吸收，从而全面保障信号传输的保密性和可靠性。

在当下信息传输的最关键要求就是保密性，这是对信息传输技术的根本要求之一。

2.2容量大与以往所用的铜线或者电缆相比，光纤的传输带宽有着非常大的优势，所以其在具体应用中能够进行更大容量信息的传输，这样即便对于多种不同大量信息的传输也可以获得良好的传输效果，有效避免了传输混乱的问题，大大提高通信传输效率。

光纤技术要求和指标光纤技术是一种将信息传输转换为光信号并通过光纤传输的通信技术。

光纤技术具有高速传输、大带宽、低损耗、抗电磁干扰等优点，已广泛应用于各个领域的通信系统中。

为了确保光纤技术的高效稳定运行，有一些关键要求和指标需要满足。

首先，光纤技术需要具备较高的传输速率和带宽。

随着通信需求的不断增长，对数据传输速率和带宽的要求也越来越高。

当前的光纤技术可以支持多个Gbps甚至Tbps级别的传输速率，以满足大量数据的传输需求。

其次，光纤技术需要保证低损耗的传输特性。

光纤作为信息传输的介质，需要具备较低的传输损耗，以保证信号的传输质量。

目前商用的单模光纤可以实现每公里损耗在0.2dB以下，而多模光纤的损耗一般在3dB以下。

这样的低损耗特性有助于提高光信号的传输距离和覆盖范围。

第三，光纤技术需要具备良好的抗电磁干扰能力。

在实际通信环境中，存在各种各样的电磁辐射干扰源，如电线、电器设备等，这些干扰会对信号传输质量产生不利影响。

为了保证光纤传输的稳定性，需要采用一系列的抗干扰措施，如使用合适的光纤材料和金属护套、采取屏蔽措施等。

此外，光纤技术还需要满足一定的安全性要求。

由于光纤传输信号以光信号的形式存在，所以没有电磁泄漏和窃听的风险，使得光纤技术在军事、金融等领域具备更高的安全性。

此外，光纤技术也需要具备一定的机械强度和抗拉性能，以应对安装和运输过程中的各种应力和压力。

最后，光纤技术还需要满足一些其他的要求，如兼容性、稳定性和可靠性等。

光纤技术需要与其他通信设备和系统兼容，以便与现有的网络进行连接和集成。

同时，光纤技术需要具备较高的稳定性和可靠性，能够稳定地工作在各种环境条件下，并且能够长时间保持稳定和可靠的传输性能。

综上所述，光纤技术在实际应用中需要满足多个要求和指标，包括传输速率、带宽、低损耗、抗电磁干扰能力、安全性、机械强度和抗拉性能等。

只有在满足这些要求和指标的前提下，光纤技术才能实现高效稳定的通信传输。

光纤传输知识点总结一、光纤传输的基本原理光纤传输的基本原理是利用光的全内反射特性进行信号的传输。

当光线进入光纤时，如果入射角小于临界角，光线就会被完全反射在光纤的内壁上，不会发生透射。

由于光的速度很快，因此通过光纤的传输速度也非常快。

在光纤传输过程中，光信号会在光纤中不断地进行全内反射，达到信息传输的目的。

二、光纤的特点1. 带宽大：由于光的波长较短，因此光纤的带宽远远大于传统的铜线传输。

2. 传输速度快：光的传输速度非常快，因此光纤传输的速度也非常快，是传统电信号传输的数倍甚至数十倍。

3. 抗干扰能力强：光信号在光纤中传输时，不会受到外界电磁干扰的影响，因此光纤传输的抗干扰能力非常强。

4. 传输距离远：由于光的传输损耗小，因此光纤传输可以实现更远距离的信号传输。

5. 体积小、重量轻：与传统的电缆相比，光纤具有较小的体积和重量，便于安装和维护。

三、光纤传输系统的结构光纤传输系统主要由光源、光纤、光接收器组成。

光源可以是激光、LED等发光器件，发出的光信号通过光纤传输到目标地点，然后被光接收器接收并转换成电信号。

在实际应用中，光纤传输系统通常还包括光纤放大器、光纤复用器、光纤解复用器等辅助设备，以及光纤连接器、光纤延长器等光纤配件。

四、光纤传输的应用1. 通讯领域：光纤传输在通讯领域得到了广泛的应用，包括电话通讯、数据传输、因特网接入等。

光纤传输的高速、大带宽特性，使其成为现代通讯系统的重要组成部分。

2. 电视信号传输：光纤传输可以实现高清晰度、高质量的电视信号传输，能够满足用户对高品质影视娱乐的需求。

3. 医疗领域：在医疗影像诊断和手术中，常常需要传输大量的影像数据。

光纤传输的高速、大带宽、抗干扰能力强的特性，使其成为医疗领域的首选传输介质。

4. 工业自动化：自动化生产线通常需要大量的传感器和执行器进行数据传输和控制，光纤传输可以满足这些设备的高速、抗干扰的需求。

5. 军事领域：光纤传输在军事通讯、雷达系统、导航系统等领域得到了广泛的应用，其高速、高可靠性的特性可以满足军事通讯的各种需求。

2021秋分章节试题（答案）2021秋分章节试题单元一信息技术基础一、是非题1、信息技术是用来扩展人们信息器官功能、协助人们进行信息处理的一类技术。

（2021秋）是2、信息技术是指用来取代人的信息器官功能，代替人们进行信息处理的一类技术。

（2021秋）非3、现代遥感遥测技术进步很快，其功能往往远超过人的感觉器官。

（2021秋）是4、现代信息技术涉及众多领域，例如通信、广播、计算机、微电子、遥感遥测、自动控制、机器人等。

（2021秋）是5、信息技术主要包括信息获取与识别技术、通信与存储技术、计算技术、控制与显示技术等内容。

（2021秋）是二、单选题1、下列关于比特的叙述中错误的是_________。

（2021秋）C A、比特是组成数字信息的最小单位B、比特可以表示文字、图像、声音等多种不同形式的信息C、比特的英文是byteD、比特需要使用具有两个状态的物理器件进行表示和存储 2、目前，个人计算机使用的电子元器件主要是________。

（2021秋）C A、晶体管B、中小规模集成电路C、大规模和超大规模集成电路D、光电路3、在计算机网络中传输二进制信息时，衡量数据传输速率的单位，一般不使用下列____选项。

（2021秋）A A、字/秒 B、比特/秒 C、千比特/秒 D、兆比特/秒三、填空题1、与八进制数377等值的二进制数是。

（2021秋）111111112、二进制数10100用十进制数表示为。

（2021秋）203、用4个二进位表示无符号整数时，可表示的十进制整数的数值范围是0 ～。

（2021秋）154、带符号整数使用位表示该数的符号，\表示正数，\表示负数。

（2021秋）15、带符号整数最高位使用\、\表示该数的符号，用\表示负数。

（2021秋）16、用8个二进位表示无符号整数时，可表示的十进制整数的数值范围是0 ～。

（2021秋）2557、与十进制数 165 等值的十六进制数是。

（2021秋）A5 8、十进制数20用二进制数表示为。