城市轨道交通专用通信设备维护课程城市轨道交通专业教学资源库光纤传输系统

光纤传输系统具有的优点：1.传输频带宽、通信容量大2.传输损耗低、传输距离长3.体积小、重量轻、便于铺设4.抗干扰性好、保密性强、使用安全5.材料资源丰富6.节约有色金属，且成本逐年降低

光通信的主要缺点：纤芯细且质脆、抗拉强度极其有限、机械性比金属差、各种操作要高度精确等。光纤传输系统信号光发射机光源中继器检测器光接收机信号电E/光O转换光纤光O/电E转换发送单元传输单元接收单元连接器件光纤传输系统

光纤传输系统主要由三部分组成：光源(又称光发射机)，传输介质、光接收机。计算机网络之间的光纤传输中，光源和检测器的工作一般都是用光纤收发器完成的，光纤收发器简单的来说就是实现双绞线与光纤连接的设备，其作用是将双绞线所传输的信号转换成能够通过光纤传输的信号(光信号)。当然也是双向的，同样能将光纤传输的信号转换能够在双绞线中传输的信号，实现网络间的数据传输。

光纤传输系统

光纤传输系统按传输信号可分为数字传输系统和模拟传输系统。模拟传输系统是把光强进行模拟调制，将输入信号变为传输信号的振幅(频率或相位)的连续变化。数字传输系统是把输入的信号变换成“1”，“O”脉冲信号，并以其作为传输信号，在接受端再还原成原来的信号。光纤传输系统光发射机光发射机的核心是光源及其驱动电路，它的作用是将被传输的电信号直接去调制光源的光强使之随信号电流线性变化，并有效地把光信号送入传输光纤。有两种半导体光源：发光二极管（LightEmittingdiode,LED）和激光二极管（LaserDiode,LD）光纤传输系统LED:输出是非相干光，其频谱宽，入纤功率小，调制速率低；LD：输出是相干光，其频谱窄，入纤功率大，调制速率高，而且LD的耦合效率比LED高10～15dB。多模光纤采用LED光源单模光纤一般采用LD光源光纤传输系统

光接收机光接收机是以最小的附加噪声及失真恢复由光纤传输携带的电信息。光检测器把接收到的光信号直接检波转换成电流。光检测器和前置放大器合起来叫做光接收机光纤传输系统

光波波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）将来自不同光源的的不同波长的光信号经过合波器后，耦合进入同一对光纤中传输，在光纤输出端，分波器再把不同波长的光信号分开，然后送到各自的光接收机分别检测、放大、再生。优点：

1.增加光纤的传输容量，降低成本；

2.在一条光纤中利用不同的波长，实现双向通信、不同类型信息通信（如数字模拟等）；光纤传输系统吹光纤布线技术针对70％～80％的用户在光纤安装之后闲置浪费的现状，吹光纤技术是近几年发展起来的新型的光纤管道安装布线技术。所谓“吹光纤”即预先在建筑物中敷设特制的管道，在实际需要使用光纤时，才将光纤通过压缩空气吹入管道中，做到随用随做，如果需要更换光缆，可以简单地将旧光缆吹出，并用新的光缆替代。光纤传输系统

吹光纤系统的构成吹光纤系统由微管和微管组、吹光纤专用光缆、附件和安装设备构成的。微管有外经5mm和8mm两种规格（现在有10mm），多根微管构成微管组。5mm管径吹制距离达300－500m，8mm时达600－1000m。每根微管可最多容纳4－60芯（甚至更多）各类光纤。光纤传输系统光纤传输系统光纤传输系统光纤传输系统吹光纤专用光缆可供吹制的光纤有62.5/125微米多模、50/125微米多模和8.3微米单模三类吹光纤表面采用特殊涂层，质量极轻，在压缩空气进入空管时，光纤可借助空气动力悬浮在空管内向前飘行。

另外由于吹光纤的内层结构与普通光纤相同，因此光纤的端接技术与普通光纤相同。光纤传输系统

吹光纤技术的特点吹光纤与传统光纤的区别主要在于铺设方式，光纤本身的衰减等指标与普通光纤相同，同样可采用ST型或SC型接头端接，而且吹光纤传输系统的造价亦与普通光纤传输系统相差无几。但存在以下优点：

1.分散投资成本（先铺设微管即可，且成本很低）

2.安装灵活、方便（可以替换微管，而且轻松改变光纤走向）

3.便于升级换代

4.节省投资光纤传输系统光缆传输系统及设备一、HFC网络概述1、HFC定义

HFC=HybridFiberCoax,混合式光纤同轴系统2、混合式光纤同轴系统(HFC)的优点:

（1）可长距离传输而不需干线及桥接放大器与同轴电缆(-12)

（2）没有电磁波干扰(EMI)问题（3）宽频且传输方式透明化（4）由头端做中央控制可靠性增加,维修成本降低（5）是一个适合长期投资与经营的网络：由纯娱乐性的网络转变为通讯网络(三网合一)前端系统用户终端用户终端HFC3、HFC网在CATV系统中的位置4、HFC网络几个基本概念（1）主前端：与其他信息网络互联，具有信号的产生、处理、复合及网管等功能（2）光纤骨干网：从前端到分前端，以及各分前端之间的光纤传输网络（3）分前端：与光纤骨干网相连，处理骨干网送来的信号以及本地信号；有时也作为与电信网络和INTERNET服务的接入点（4）光节点：光信号到电信号的转换点，回传信号中电信号到光信号的转换点（5）同轴系统：从光节点到用户区用RF放大器级连传送信号5、HFC网的构成机房用户回传光发射机回传光接收机机房光接收机光发射机光节点光分路器光缆光放大器有线电视传输网除前端设备外,包括光干线和分配网两部分。同轴电缆分配网的结构都无例外的采用树枝形结构。光传输网络结构有三种基本形式：环形，星形和树枝形二、HFC网的基本结构1、星型网络拓扑结构每个光节点的信号都是通过从前端直接连到该光节点的专用光纤传输的。每个光节点占用3－6根光纤(包括正向,反向以及备份光纤)。这种结构非常灵活，可靠性高，容易升级到双向传输功能。是光缆传输网普遍采用的一种结构形式。2、树枝型结构树枝相同方向的光节点的信号从前端通过一根光纤传出，在每个光节点附近用光分路器分出光功率送到光节点。这种结构节约光纤，降低造价。但不灵活，可靠性不高，较少采用3、环形结构环形这是为提高系统可靠性，设置冗余路由而产生的一种结构形式。由双向光纤构成冗余传输路由。环形网为二级传输，可节省大量光纤和光功率。使整个网络结构简单。这种结构最大的特特点是可靠性高。但要消耗2倍的光功率和2倍的光纤。从而，使系统的成本大大提高。4、上述3种网络结构的比较项目环形星型树枝型成本最高高低管理易易易灵活性好好差回传方便方便不方便可靠性最高高差与通信网兼容性好好差从3种基本结构又演绎出3种环形网的结构型式:

物理环形,逻辑星形物理环形,逻辑树枝形微环形

物理上的环形，逻辑上的星形采用1550nm或1310nm光传输设备构成物理上的环形,逻辑上的星形网。这种结构提供了路由和设备的热备份。这种结构对光发射机的功率要求灵活，可由多台1310nm光发射机构成。它兼有星形网可靠性高的优点，目前采用得比较多物理上的环形，逻辑上的树枝形前端用一台光发射机完成整个环的信号传送。在每个分前端加光分路器，分出光信号，送到光接收机。这种结构具有树枝形结构的特点。在某处出现故障，有可能使环上同一个方向上的所有光节点的信号全部中断，全部切换到备份线路。这种结构节省光纤。节省投资。适合于1550nm的环形结构。

微环结构根据整个系统光节点的地理分布，分成几个小的环形网。这种结构因地制宜，可以节省光纤和光发射机的光功率。光缆施工方便，可能节省投资。但各微环之间的相互通信均需通过总前端。1310nm光链路构成光缆跳线光发射机光纤配线架光分路器终端盒尾纤尾缆光接收机接续盒跳线光缆三、光器件1550nm光链路构成光缆跳线光发射机光纤配线架光分路器终端盒尾纤尾缆光接收机接续盒跳线光缆光放大器跳线前端1、光分路器2、光纤跳线3、尾缆4、法兰盘5、发射机防止LD输出的激光反射，实现光的单向传输保持LD组件内恒定的温度，保证激光参数的稳定性使LD有恒定的光输出功率数据电接口线路编码驱动电路调制器光隔离器LD功控温控光发射机光发射机结构光源调制方式：直接调制间接调制（外调制）直接调制的特点：将要传送的信息转变为电流信号注入LD或LED调制后的光波振幅的平方比例于调制信号（强度调制）简单、经济、容易实现响应带宽有限（~2.5Gb/s）引入调制啁啾外调制：将调制信号控制激光器后接的外调制器，利用调制器的电光、声光等物理效应使其输出光的强度等参数随信号而变。调制信号啁啾小。外调制器以LN电光调制和EA电致吸收为主。6、光接收机光信号光电变换前置放大主放大器均衡滤波判决器时钟恢复输出AGC电路性能指标:接收灵敏度、误码率或信噪比前端线性通道对信号进行高增益放大与整形，提高信噪比，减少误码率。为确定是“1”或是“0”，需要对某时隙的码元作出判决。若判决结果为“1”，则由再生电路产生一个矩形“1”脉冲；若判决结果为“0”，则由再生电路重新输入一个“0”。为了精确地确定“判决时刻”，需要从信号码流中提取准确的时钟信息作为标定，以保证与发送端一致。7、光放大器概述光放大器的出现，可视为光纤通信发展史上的重要里程碑。光放大器出现之前，光纤通信的中继器采用光－电－光(O-E-O)变换方式。装置复杂、耗能多、不能同时放大多个波长信道，光放大器（O-O）多波长放大、低成本光放大器的应用线路放大(In-line)：周期性补偿各段光纤损耗功率放大(Boost)：增加入纤功率,延长传输距离前置预放大(Pre-Amplify):提高接收灵敏度局域网的功率放大器：补偿分配损耗，增大网络节点数谢谢