第5章波分复用光纤通信系统
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光纤通信系统的波分复用技术使用技巧光纤通信系统是当今主流的通信网络,而其中的波分复用技术是实现高容量、高速率传输的重要手段。
波分复用技术允许多个光信号利用不同的波长在光纤中传输,有效提高了光纤传输的带宽利用率。
本文将介绍光纤通信系统的波分复用技术使用技巧,包括波分复用的原理、系统构成以及一些应用实践的技巧。
首先,我们来了解一下波分复用的原理。
波分复用技术通过将不同的光信号使用不同的波长进行编码,然后在发送端将其合并为一个光信号传输,接收端再进行解复用分离,恢复出原始的多个光信号。
这样可以实现多个信号在光纤中同时传输,充分利用了光纤的带宽资源。
波分复用技术通过密集分布的波长选择器(多通道复用器和解复用器)来实现,这些设备能够高效地将不同波长的光信号进行合并和分离。
在光纤通信系统中,波分复用技术主要由两个部分构成:发送端和接收端。
在发送端,不同的光信号经过编码后被合并,然后由光发射器将其转换为相应的光信号。
发送端的波分复用设备通常包括多通道复用器和光发射器,多通道复用器用于将不同波长的光信号合并,而光发射器用于将不同波长的电信号转换为光信号。
在接收端,光信号经过解复用器分离成不同的波长和光信号,然后由光探测器转换为电信号进行后续处理。
接收端的波分复用设备通常包括解复用器和光探测器。
在实际应用中,光纤通信系统的波分复用技术使用技巧包括以下几个方面:1. 波分复用器的选择:不同的波分复用器具有不同的性能特点,例如通道数、插入损耗、波长控制精度等。
在选择波分复用器时,需要根据实际需求综合考虑各种因素,以确保性能和成本的平衡。
2. 波长分配:波分复用技术可以同时传输多个波长的光信号,波长分配是其中关键的环节。
在进行波长分配时,需要考虑各个波长之间的干扰、光纤的色散特性以及其他信号处理的要求,以最大限度地提高传输的容量和质量。
3. 光信号调制技术:光信号在光纤通信系统中需要经过调制、放大、解调等处理,光信号调制技术的选择会直接影响到系统的传输性能。
1 波分复用光传输技术1.1 波分复用的基本概念光通信系统可以按照不同的方式进行分类。
如果按照信号的复用方式来进行分类,可分为频分复用系统(FDM-Frequency Division Multiplexing )、时分复用系统(TDM-Time Division Multiplexing)、波分复用系统( WDM-Wavelength Division Multiplexing)和空分复用系统( SDM-Space Division Multiplexing)。
所谓频分、时分、波分和空分复用,是指按频率、时间、波长和空间来进行分割的光通信系统。
应当说,频率和波长是紧密相关的,频分也即波分,但在光通信系统中,由于波分复用系统分离波长是采用光学分光元件,它不同于一般电通信中采用的滤波器,所以我们仍将两者分成两个不同的系统。
波分复用是光纤通信中的一种传输技术,它利用了一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波的特点,把光纤可能应用的波长范围划分成若干个波段,每个波段作一个独立的通道传输一种预定波长的光信号。
光波分复用的实质是在光纤上进行光频分复用( OFDM),只是因为光波通常采用波长而不用频率来描述、监测与控制。
随着电 -光技术的向前发展,在同一光纤中波长的密度会变得很高。
因而,使用术语密集波分复用(DWDM-Dense Wavelength Division Multiplexing),与此对照,还有波长密度较低的 WDM系统,较低密度的就称为稀疏波分复用(CWDM-Coarse Wave Division Multiplexing)。
这里可以将一根光纤看作是一个“多车道”的公用道路,传统的 TDM系统只不过利用了这条道路的一条车道,提高比特率相当于在该车道上加快行驶速度来增加单位时间内的运输量。
而使用 DWDM技术,类似利用公用道路上尚未使用的车道,以获取光纤中未开发的巨大传输能力。
1.2 WDM技术的发展背景随着科学技术的迅猛发展,通信领域的信息传送量正以一种加速度的形式膨胀。
光纤通信系统中波分复用技术的应用1.引言随着传输带宽的不断提升,我们使用的光纤通信系统中的数据传输速率也有了很大的提升。
为了充分利用光纤分布式光纤光缆中的带宽资源,波分复用技术应运而生。
波分复用技术是一种在光纤通信系统中应用非常广泛的数字光纤通信技术。
它可以通过在单个光缆上传输多路复用的光信号,从而有效提高传输带宽并节约线路资源。
本文将对波分复用技术在光纤通信系统中的应用做一个比较详细的阐述。
2. 波分复用技术波分复用技术是基于光纤光缆的数字传输技术,它结合了光波频率和分布式调制结构,将多路复用信号在单粒光缆中并行传输。
它通过蜂窝结构不同频段的激光器,发送每个多路复用信号,使每个复用信号经过不同的路径,最终在目的地的激光器头中被收集,从而实现多信息的同时传输。
波分复用技术分为单粒波分复用和多波分复用技术两种,其中单纤波分复用技术是创建多路复用信号,采用多种激光器产生多个不同频段的复用信号,利用带通滤波器和耦合器将不同频率的复用信号传输到终端设备的技术;而多波分复用技术则是利用多个离散的光波频率交替传输多路复用信号,这种技术只需要一种激光器就可以实现多路复用,可以有效的节约技术成本和安装空间。
波分复用技术可以有效的提高光纤光缆中的数据传输速率,这使它在光纤通信系统中非常有效,主要应用在宽带数据传输中。
例如WAN(Wide Area Network)、FTTN(Fiber To The Node)、FTTH(Fiber To The Home)等,它们都是通过光纤光缆进行数据传输并使用到波分复用技术。
此外,波分复用技术还可以应用于虚拟网络技术中,如移动宽带技术、VDSL(Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line)等。
通过在单条光缆上传输多路复用信号,大大减少了宽带网络的布线成本,比采用单个光纤宽带光源技术所需要的光缆布线条数要少的多,在大容量的宽带多播网络中,波分复用技术具有不可替代的作用。
光纤知识点(5-9章)第五章知识点1.数字传输体制有两种:是不同的传输体制协议。
SDH(同步数字传输体制)PDH(准同步数字传输体制)2. SDH对模型的下列几个方面做了规定:(1)网络节点接口(2)同步数字体系的速率(3)帧结构。
(1)网络节点接口传输设备:光缆传输系统设备;微波传输系统设备;卫星传输系统设备。
网络节点:只有复用功能(简单);复用、交叉连接多种功能(复杂)。
(2)速率:同步传输模块:STM-N,N=1、4、16 等。
STM-1 155.520Mbit/s 155Mbit/sSTM-4622.080Mbit/s 622Mbit/sSTM-16 2488.320Mbit/s 2.5Gbit/sSTM-64 9953.280Mbit/s 10Gbit/sSTM-256 39813.12Mbit/s 40Gbit/s(3)帧结构:SDH 帧为块状帧结构,共有9 行,270 列,以字节为单位。
一个STMN 帧有9 行,每行由270×N 个字节组成。
这样每帧共有9×270×N 个字节,每字节为8 bit。
帧周期为125μs,即每秒传输8000 帧。
对于STM1 而言,传输速率为9×270×8×8000=155.520 Mb/s 。
字节发送顺序为:由上往下逐行发送,每行先左后右。
(结构图见书127页,重点)3.STM-N 帧包括三个部分:SOH、AU-PTR、PAYLOAD(结构图见书127页,重点)(1)段开销SOH:RSOH,再生段开销:1~3 行。
MSOH,复用段开销:5~9 行。
区别:监管范围不同。
如:若光纤上传输2.5G 信号,RSOH 监控STM-16 整体的传输性能。
MSOH 监控每一个STM-1 的传输性能。
(2)管理指针AU-PTR:指示净负荷PAYLOAD 中信息的起始字节位置,便于接收端从正确的位置分解出有效传输信息。
光纤通信第一章:1、什么是光纤通信:光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式2、光纤的主要作用是什么?引导光在光纤内沿直线或弯曲的途径传播。
Or(单模光纤的纤芯直径为4μm~10μm,适用于高速长途通信系统。
多模光纤的纤芯直径为50μm,适用于低速短距离通信系统)3、与电缆或微波等通信方式相比,光纤通信有何优缺点?光纤通信有何优点:容许频带很宽,传输容量很大 损耗很小,中继距离很长且误码率很小重量轻、体积小丶抗电磁干扰性能好泄漏小,保密性能好 节约金属材料,有利于资源合理使用or与电缆或微波等电通信方式相比,光纤通信的优点如下:(1)传输频带极宽,通信容量很大(2)由于光纤衰减小,无中继设备,故传输距离远;(3)串扰小,信号传输质量高;(4)光纤抗电磁干扰,保密性好;(5)光纤尺寸小,重量轻,便于传输和铺设;(6)耐化学腐蚀;(7)光纤是石英玻璃拉制成形原材料来源丰富4、为什么说使用光纤通信可以节省大量有色金属?5、为什么说光纤通信具有传输频带宽,通信容量大?光纤可利用的带宽约为50000GHz,1987年投入使用的1.7Gb/s光纤通信系统,一堆光纤能同时传输24192路电话,2.4Gb/s系统,能同时传输3000多路电话,频带宽对于各种宽频带信息具有十分重要的意义,否则,无法满足未来宽带综合业务数字网(B-ISDN)发展的需要。
6、可见光是人眼能看见的光,其波长范围是多少?0.39~0.76μm7、红外线是人眼能看见的光,其波长范围是多少?0.76~300μm8、近红外区:其波长范围是多少?0.76~1.5μm9、光纤通信所用光波的波长范围是多少?0.8~1.6μm10、光纤通信中常用的三个低损耗的窗口的中心波长分别是多少?0.85,1.30,1.55μm第二章:1、典型光纤由几部分组成?各部分的作用是什么?光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。
其中纤芯:纤芯位于光纤的中心部位。
波分复用系统(Wavelength Division Multiplexing,WDM)是一种光纤通信技术,它利用光的不同波长来传输多个独立的通信信号。
波分复用系统的原理和特点如下:原理:
波分复用系统利用光的色散特性和光纤的低损耗特性,将不同波长的光信号同时传输在同一根光纤中。
在发送端,多个光源产生不同波长的光信号,然后通过光波分复用器将这些光信号合并成一个复合的光信号。
在接收端,通过光波分复用器将复合的光信号解复用为多个不同波长的光信号,然后通过光检测器将它们转换为电信号。
特点:
(1)高容量:波分复用系统可以同时传输多个信道,每个信道可以达到几十Gb/s甚至上百Gb/s的传输速率,大大提高了通信系统的传输容量。
(2)灵活性:波分复用系统可以根据实际需求灵活地配置不同数量和不同波长的光信道,使得光纤的带宽资源得到充分利用。
(3)低损耗:光纤对不同波长的光信号具有较低的损耗,因此波分复用系统的传输损耗较小,能够实现长距离的高速传输。
(4)互通性:波分复用系统采用标准化的波长间隔,不同厂家生产的设备可以相互兼容,提高了系统的互通性和可扩展性。
(5)可靠性:波分复用系统可以实现冗余备份,即使一个通道出现故障,其他通道仍然可以正常工作,提高了系统的可靠性和稳定性。
总之,波分复用系统通过将不同波长的光信号复用在一根光纤中,实现了高容量、灵活性、低损耗、互通性和可靠性的特点,是现代光纤通信系统中常用的技术之一。
---文档均为word文档,下载后可直接编辑使用亦可打印---摘要随着近几年的信息技术发展,对大容量信息的要求日益增加,有限的频带资源需要高频谱效率的通信系统。
尽管波分复用满足了大容量的传输要求,但固定的频率栅格造成了频带资源的浪费。
为了提高频谱利用率,相干光正交频分复用技术开始研究,它是一种结合了正交频分复用和相干光检测的技术,在保证了高频谱利用率,强抗干扰能力的同时又提升了系统的灵活度,大大增加了中继距离。
本文主要对相干光正交频分复用的原理和关键技术作了阐述,并研究了光纤信道对其传输性能的影响。
主要内容包括理论和仿真两个方面。
首先,理论上研究了基于正交频分复用的传输系统,从逆快速傅里叶变换/快速傅里叶变换,循环前缀切入,分析了它的高频谱利用率和高效的算法。
其次,利用商用OptiSystem软件仿真了CO-OFDM背靠背及传输系统,分析了光纤链路对CO-OFDM系统性能的影响。
关键词:相干光检测,正交频分复用,色散作者:仇佳指导老师:高明义Design and research of coherent optical orthogonal frequency division multiplexing optical communication systemAbstractWith the development of information technology in recent years, the demand for large-capacity information is increasing. The limited frequency band resources require a highly spectrum-efficient communication system. Although wavelength division multiplexing meets large-capacity transmission requirements, fixed frequency grids cause waste of frequency band resources. In order to improve the spectrum utilization, coherent optical orthogonal frequency division multiplexing technology has begun to be studied. It is a technology that combines orthogonal frequency division multiplexing and coherent optical detection to ensure high spectrum utilization and strong anti-interference ability. At the same time, the flexibility of the system is increased, and the relay distance is greatly increased. This paper mainly describes the principle and key technologies of coherent optical orthogonal frequency division multiplexing, and studies the influence of fiber channel on its transmission performance. The main content includes both theoretical and simulation aspects. First of all, the transmission system based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing is theoretically studied. From the Inverse Fast Fourier Transform/Fast Fourier Transform, cyclic prefix cut-in, its high spectral efficiency and efficient algorithm are analyzed.Secondly, using commercial OptiSystem software to simulate the CO-OFDM back-to-back and transmission system, the influence of the optical fiber link on the performance of the CO-OFDM system is analyzed.Keywords: Coherent light detection, Orthogonal frequency division multiplexing, DispersionWritten by QiuJiaSupervised by Gao Mingyi第一章绪论1.1 引言我们生活在一个信息时代中,随着社会对于信息传递的要求日益增长,通信系统的结构也在日渐复杂和多元化。
光纤通信中的波分复用技术在当今信息高速传递的时代,光纤通信无疑是其中的关键角色,而波分复用技术更是让光纤通信如虎添翼。
那么,究竟什么是波分复用技术呢?它又为何如此重要?波分复用技术,简单来说,就是在一根光纤中同时传输多个不同波长的光信号,从而极大地提高了光纤的传输容量。
想象一下,一条道路原本只能让一辆车通过,现在通过巧妙的规划,可以让多辆车同时并行,大大提高了运输效率,波分复用技术在光纤通信中的作用就类似于此。
在深入了解波分复用技术之前,我们先来了解一下光通信的基本原理。
光是一种电磁波,具有不同的波长和频率。
在光纤通信中,我们通过调制光的强度、频率、相位等参数来携带信息。
而不同波长的光就像是不同的“货物”,波分复用技术就是让这些“货物”能够同时在同一条“高速公路”——光纤中运输。
波分复用技术的实现主要依靠一些关键的器件和设备。
首先是波分复用器和波分解复用器,它们就像是高速公路上的分岔口和汇合口,能够将不同波长的光信号进行合路和分离。
还有光源,需要能够稳定地发出特定波长的光,以及光放大器,用于补偿光信号在传输过程中的损耗。
波分复用技术带来的好处是显而易见的。
首先,它大大提高了光纤的传输容量。
传统的光纤通信方式每次只能传输一个光信号,而波分复用技术可以同时传输多个光信号,使得传输容量成倍数增加。
这对于满足日益增长的数据传输需求至关重要,无论是高清视频、云计算还是物联网等应用,都对通信容量提出了越来越高的要求。
其次,波分复用技术提高了频谱资源的利用率。
就像无线电频谱一样,光的波长范围也是有限的资源。
通过波分复用技术,我们能够更加充分地利用这一有限的资源,实现更多信息的传输。
此外,波分复用技术还具有灵活性和可扩展性。
我们可以根据实际需求,动态地增加或减少传输的波长数量,从而灵活地调整传输容量。
而且,随着技术的不断发展,能够支持的波长数量也在不断增加,为未来的通信发展留下了广阔的空间。
然而,波分复用技术也并非完美无缺。
波分复用技术的原理及特点
波分复用(Wavelength Division Multiplexing,简称WDM)技术是一种用于光纤通信系统中的技术,通过在同一光纤中传输不同波长的光信号来实现多路复用。
波分复用的原理是基于不同波长的光信号可以在同一光纤中独立传输且不互相干扰的特点。
在波分复用系统中,把不同的光信号调制到不同的波长上,并同时发送到光纤中,通过光纤传输到接收端后,再通过解调器将各个波长的光信号解调出来,恢复为原始数据。
波分复用技术的特点如下:
1. 多路复用:光纤的传输带宽可以被同时利用传输多个信道的数据,提高了传输效率和容量。
2. 高速传输:不同波长的光信号可以同时传输,实现了高速的并行传输,提高了通信系统的传输速率。
3. 灵活性:不同波长的光信号可以独立调节和控制,可以根据需要灵活配置光信号的波长和带宽。
4. 高稳定性:波分复用系统中的光信号在传输过程中相互独立,不会互相干扰或衰减,具有高稳定性和可靠性。
5. 省空间:波分复用技术可以将多个信道的光信号通过一根光纤进行传输,减少了通信设备的空间占用。
6. 高扩展性:波分复用技术可以通过增加波长来扩展通信系统的传输容量,方
便了系统的升级和扩充。
总之,波分复用技术通过利用不同波长的光信号在同一光纤中独立传输的特性,提高了光纤通信系统的传输效率和容量,是当前光纤通信领域中广泛应用的核心技术之一。