光纤通信系统的设计与实现

光纤通信系统设计技术要点

摘要：文章主要对光纤通信系统的构成进行了介绍，同时总结了系统设计的一般原则，并对设计过程中，如何确定系统的制式、速率，光纤的传输窗口及光纤选型，传输中继器距离设计进行了简要的概述，以供参考。

关键词：光纤通信 设计原则 设计参数

前言：

光纤通信是以激光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。由于光纤的传光性能优异，传输带宽极大，因此已经形成了以光纤通信为主，微波、卫星、电缆通信为辅的通信格局。

光缆数字传输系统，是一种高质量的信息传输系统，首先要搞清楚其所处的地理位置、当前和未来3-5年内对系统的需求、itu-t的各项建议、系统的各项性能指标以及当前设备和技术的成熟程度等，并对其进行具体的考虑和设计。

1.光缆传输系统的构成

光缆传输系统主要用于骨干网光缆传输系统，本地网光缆传输系统以及光缆接入网，主要由发送设备、传输线路、接收设备3大部分构成。

光缆传输系统中电发射端机的作用是对来自信息源的信号进行模/数转换并做多路复用处理。光发射机的作用是实现电/光转换，即把电信号调制成光信号，送入光纤传至远方。光接收机的作用是

实现光/电转换，即把来自光纤的信号还原成电信号，经放大、整形、再恢复原形后，送至接收机，完成数字信号的分接以及数/模转换。

对于长距离的光缆传输系统，还需要中继器，其作用是将经过长距离光纤衰减和畸变后的微弱光信号放大、整形、再生成具有一定强度的光信号，继续送向前方，以保证良好的通信质量。目前的中继器都采用光-电-光形式，即将接收到的光信号用光电检测器变换为电信号，经放大、整形、再生成后再进行调制光源，将短信后变化为光信号重新发出。

2.系统设计的原则

系统设计必须遵循一定的方法，并符合相关标准。系统设计一般采用的是最坏情况设计，即所谓最坏情况系统设计法，是在客户网络（如pdh、sdh等）中的光系统由光合电的系统参数来规范，而这些参数的取值是在其最坏情况下的极限值。当然，在实际的光纤通信系统中，可以充分利用设计分布特性，有效设计再生段距离，降低总成本。

ＮｅＴ

１ｗｒａｏｎｒｓｋｍｉｔ　

摘　要　囵北京歌华有线电视网络股份有限公司　张玉虔　

冬爻ｉ芋细　绐＿ｒＥＰＯＮｆｔ＜，Ｊ１　份娘　．系绕没　致溺试　

列ＥＰｏＮ的结构．｝　｜　打数键传输．　议分珐．多点控翩　

协议　Ｉｔ　稚设　考　的餐索等述　ｆ磁｝ｌ｝ｉ，分辑总结　ＥＰｏＮ技术作为　最话一公　’辨决方案妁优点　

———飞　一　关键词　————————————～　

ＥＰＯＮ　接人Ｉ￣ＺＬＩＡＩ化政造　驳　公壁　Ｉ作琢理　

系统设　系统酒试　一ＥＰＯＮ　作原理　

ＰＯＮ是一种点对多点的光纤传输系统，下行采用广播　

方式，上行采用时分多址方式．在光分支点不需要有源节　

点设备，只是安装一个无源的光分路器。而ＥＰＯＮ是传输　

标准以太网帧的ＰＯＮ，它采用８Ｂ／ｌＯＢ线路码（８个数据比　特编码成１０个线路比特），工作在标准的千兆以太网速率。　

１．ＰＯＮ的结构　

经过最近的十几年发展．光纤通信网络经历了巨大的ＰＯＮ由ＯＬＴ、ＰＯＳ和ＯＮＵ组成，如图１所示。　

变化。光放大、光波分复用以及高速交换等　

先进技术在广域网（ＷＡＮ）获得了成功应用．　

但随着骨干网、局域网的发展和互联网流量　

的海量增加，接入网的作用显得尤为突出，　

“最后一公里　依然是骨干网和局域网之间　

的瓶颈。　

目前最广泛采用的宽带接入解决方案是　

“数字用户线（ＤＳＬ）”和　同轴电缆调制解　

调（ＣＭ）”这两种网络方案。尽管它们比过　

去的拨号上网（５６Ｋｂｐｓ）方式有了很大改进，　

但是仍然不能提供足够的带宽以支持更高速　

度服务的业务需求。　ＯｐｔｉｃＭ【如ｅ　Ｔｅｒｍｌｕａｌ　Ｆ＇ｏｓｓｉｖｏ　Ｌ　ｐｔｉｃｏｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ无源光网络　：　

Ⅱ　的结构　

为解决　最后一公里”的瓶颈问题．接入网发展的下　

一步就是光纤到路边（ＦＴＴＣ）、光纤到楼（ＦＴＴＢ）、光纤　

到办公室（ＦＴＴＯ）甚至光纤到户（ＦＴＴＨ）。ＦＴＴｘ实质上　

是一种无源光网络（Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ．ＰＯＮ）．它最　小化了光收发器数、机房光纤连接器数和户外光纤的敷设。　

第２７卷第９期　２０１０年９月　机　电　工　程　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．２７　Ｎｏ．９　Ｓｅｐ．２０１０　

基于ＦＰＧＡ的喷绘机高速光纤通信系统设计与实现　

李　冲　，杨泽彬　，彭　虎　

（１．安徽力宇电脑设备制造有限责任公司，安徽合肥２３００８８；２．中国科学技术大学计算机科学与技术学院，　

安徽合肥２３００２７；３．中国科学技术大学电子科学与技术系，安徽合肥２３００２７）　

摘要：为解决喷绘机打印数据实时传输问题，将以现场可编程门阵列（ＦＰＧＡ）和串行解串器为基础的高速光纤通信技术应用到打印　数据的通讯中。系统中ＦＰＧＡ用于实现通讯数据的存取、８Ｂ／１０Ｂ编解码和ＣＲＣ校验的功能；串行解串器实现了并／串和串／并转换　及锁相功能；光收发一体模块实现了电光转换和光电转换。该光纤通信系统在喷绘机上进行了实际打印试验，应用结果表明系统　在３００　Ｍｂｐｓ通信带宽下能够稳定传输，在１２０小时的连续测试过程中没有出现打图错误现象。实现了高可靠性、长距离、高速数据　传输的功能。　关键词：光纤；现场可编程门阵列；低压差分信号传输；串行解串器　中图分类号：ＴＨ３９；ＴＮ４７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—４５５１（２０１０）０９—００４９—０４　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｋｊｅｔ　ｐｒｉｎｔｅｒ　ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ　ｏｐｔｉｃａｌ　

ｆｉｂｅｒ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＦＰＧＡ　

ＬＩ　Ｃｈｏｎｇ　，ＹＡＮＧ　Ｚｅ．ｂｉｎ　，ＰＥＮＧ　Ｈｕ　（１．Ａｎｈｕｉ　ＬＩＹＵ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｅｆｅｉ　２３００８８，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｈｅｆｅｉ　２３００２７，Ｃｈｉｎａ；３．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｈｅｆｅｉ　２３００２７，Ｃｈｉｎａ）　

附件1：

山东建筑大学毕业论文任务书

班 级 姓名 指导教师

设计题目 光纤通信系统的传输设计

设计

原始

参数 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，被称之为“有线”光通信。当今，光纤以其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式。

光纤通信系统的计算机仿真, 是对此类系统进行规划设计、可行性论证以及研制新型系统的重要手段,可用于对已设计的光纤传输系统在硬件实现之前进行性能评估和可行性论证, 可节约大量时间和经费; 同时在分析中可随时改动参数值, 便于理论研究.要建立一个方便可靠的光纤通信系统的仿真平台, 有赖于对系统各模块物理特性进行推导和归纳, 建立起系统各模块的数学模型。建模的基本原则是既要能描述器件的特性, 具有一定的精确度, 同时又要兼顾计算的复杂度, 要有较快的分析速度。同时, 还应能根据研究目的的不同, 调整模型的选取。为此，设计光通信系统的仿真模型，并利用这些模型来研究光通信系统的性能，具有一定的实际意义。该系统旨在结合MATLAB和Simulink设计一个光纤通信系统的仿真模型。

设计

工作

内容 基于MATLAB和Simulink完成一个相对完整的光纤通信系统传输模型的搭建和仿真设计，并基于MATLAB完成信号的产生、64QAM调制、IFFT、64QAM解制等模块，并通过对系统性能的仿真验证系统设计的可靠性。给出实验结果与程序测试。 设计

工作

基本

要求

1. 对选题进行调查研究，选择一种比较合理的设计方案，写出文献综述（目前国内外技术发展历史和现状、存在的问题）和开题报告；

2. 查阅相关文献20篇以上，包括外文文献。翻译与设计内容有关的外文资料，译文字符数10000以上。

3. 给出用户需求分析，模块划分，功能简介，系统流图等，编写计算机程序，上机调试并分析实验结果，完成指定任务。