第4章光纤通信课件

第4章光纤通信用光纤替代原来同轴电缆CATV网络干线传输中的同轴电缆，配线和引入线部分仍然保留原来的同轴电缆网结构，组成光纤同轴电缆混合系统（Hybrid FiberCable，HFC）HFC系统通常前端设备与光节点设备之间采用副载波复用（Sub-CarrierMultiplexing，SCM）进行多路模拟电视信号的光纤传输4.2数字光纤通信系统数字光纤通信系统组成框图光纤传输系统及其网管在系统/网络运行、管理、维护和指配（Operations，Administration，Maintenance&Provisioning，OAM&P）方面的主要任务:（1）根据用户业务需求和系统/网络资源状况来配置系统/网络、开通业务（2）对系统运行状况（传输性能、关键部件状态等）进行不中断业务的在线实时监测，数字光纤传输系统最重要的一项监测项就是误码性能的监测（3）故障告警。一旦设备或设备中的部件或光缆线路出现故障，系统应能检测到并在网管界面上显示出来或在设备上指示出来，并要能够及时通知维护人员（4）为故障定位和其他维护需求而提供环回控制、主要项目的测试等（5）为系统/网络OAM信息提供传输通道（6）为系统的运营者提供业务性能、流量等方面的统计信息（7）为维护管理人员提供话音通信的手段（公务电话）具有再生器/中继器的数字光纤传输系统4.3SDH系统 4.3.1 SDH/Sonet技技术的的产生生l全世界统一标准l运行维护管理能力强大l具有自愈能力l便于从高速信号中分插低速信号 4.3.2 SDH技技术的特点的特点lSDH网不仅能与现有的PDH网实现兼容，即使PDH的1.544Mbit/s和2.048Mbit/s两大体系在SDH信息结构上能获得统一，形成数字传输体制上的世界标准lSDH网络通过网络保护和网络恢复具有强大的自愈能力，这不仅使SDH网络的生存性和可靠性大大增强，而且便于组网和降低网络维护的费用lSDH采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，使低阶信号和高阶信号的复用和解复用一次到位，大大简化了设备的处理过程，省去了大量的有关电路单元、跳线电缆和电路接口数量，从而简化运营和维护，改善网络的业务透明性lSDH标准规范了全世界统一的网络节点接口，对各网络单元的光接口有严格的规范要求，从而使得任何网络单元在光路上得以互通，实现了横向的兼容性lSDH帧结构中安排了丰富的开销比特，使网络运营管理、维护与指配（OAM&P）的能力大大地加强，通过远程控制，可实现对各网络单元/节点设备的分布式管理，同时也便于新功能和新特性的及时开发和升级，而且促进了更完善的网络管理和智能化设备的发展lSDH采用先进的指针调整技术，支持伪同步工作环境，使来自不同提供者的信息净负荷可以在不同的同步岛之间进行传送，并有能力承受一定的定时基准丢失4.4数字光纤传输系统的总体设计 4.4.1 总体考体考虑1网络拓扑、线路路由选择2网络/系统容量的确定3光纤/光缆选型lG.652光纤lG.653光纤lG.654光纤lG.655光纤4透择合适的设备，核实设备的性能指标5光传输设计 4.4.2 再生段的再生段的设计光再生段组成在实际组网应用中通常有三种光传输设计方法:l最坏值设计法l联合设计法l统计设计法（包括半统计设计法）应用范围最广的是最坏值设计法再生段距离的设计可以分为两种情况：l损耗受限系统，即再生段距离由S和R点之间的光通道损耗决定l色散受限系统，即再生段距离由S和R点之间的光通道总色散所决定1损耗受限系统S-R之间的光通道的损耗组成损耗受限系统的最大再生段距离或者称作最大中继距离可以用下式来估算其中对于最坏值设计，最大传输距离则公式中带下标“m”的参数皆为相应参数的最坏值如光缆富余度按整个段总量留取，则上式变为2色散受限系统对于色散受限系统，系统设计者首先应确定所设计的再生段的总色散（ps/nm），再据此选择合适的光接口及相应的一整套光参数色散受限系统最大无再生传输距离的最坏值可以用下式估算（1）使用多纵模激光器时系统色散受限的最大传输距离使用多纵模激光器的光缆线路系统的光通路功率代价仅需计算模式分配噪声的功率代价和码间干扰的功率代价两项模式分配噪声的功率代价和码间干扰的功率代价均和相对展宽因子有关，表示码元脉冲经过信道传输后脉冲的相对展宽值可以求出系统色散受限的最大传输距离（2）使用单纵模激光器系统色散受限系统的最大传输距离对于使用单纵模激光器的光缆线路系统，其光通路功率代价仅需计算频率啁啾的功率代价和码间干扰的功率代价两项频率啁啾的功率代价均和相对展宽因子有一定的关系采用单纵模激光器的系统，可以得到一个十分简明的色散限制最大传输距离4.5数字光纤传输系统的性能指标1误码概念及其性能参数的定义误码是指经光接收机的接收与判决再生之后，码流中的某些比特发生了差错，使传输的质量发生了损伤误码的产生主要有以下因素各种噪声产生的误码由于光纤色散导致的码间干扰引起的误码定时抖动产生的误码各种外界因素产生的误码以“块”为基础的误码事件和误码性能参数有以下几种l差错块l误块秒l严重误块秒l背景块差错l严重误码期l误块秒比l严重误块秒比l背景块差错比l严重误码期强度1误码概念及其性能参数的定义ITU-T所制定的与网络长期误码性能指标相关的标准有G.826和G.828，与网络短期误码性能指标相关的标准有M.2101。对于一次群或高于一次群的固定比特速率传送网，只要求满足G.826/G.828即可 4.5.2 抖抖动、漂移性能、漂移性能1抖动、漂移概念及其影响（1）抖动定时抖动（简称抖动）定义为数字脉冲信号的特定时刻（如最佳判决时刻）相对于其理想时间位置的短时间偏离（2）漂移漂移定义为数字脉冲的特定时刻相对于其理想时间位置的长时间偏移2抖动、漂移性能要求抖动、漂移相关性能指标：l输入抖动/漂移容限PDH、SDH设备必须容许输入信号含有一定的抖动/漂移，保证系统正常工作所容许的输入信号的最大抖动/漂移范围称为输入抖动/漂移容限l最大允许输出抖动/漂移能够使网元任意互连而不影响网络传输质量而允许的网络接口的最大输出抖动/漂移l抖动/漂移转移特性输出信号的抖动/漂移与输入信号的抖动/漂移的比值随频率变化的特性3可用性可用性指在一个观察期内的可用时间所占的百分比，也称为可用性比率（AvailabilityRatio，AR），不可用性指在一个观察期内的不可用时间所占的百分比，也称为不可用性比率（UnavailabilityRatio，UR）根据AR和UR的定义，它们满足AR+UR=14.6光纤放大器及其在光纤通信系统中的应用 4.6.1 掺铒光光纤放大器放大器1EDFA的工作原理EDFA未作平坦处理的增益谱2EDFA的结构3EDFA的基本性能（1）增益特性增益特性表示了光放大器的放大能力，定义为输出功率与输入功率之比EDFA的增益大小与多种因素有关，增益一般为15dB40dB（2）输出功率特性（3）噪声特性EDPA的噪声主要有4种：信号光的散粒噪声被放大的自发辐射光ASE的散粒噪声自发辐射ASE光谱与信号光之间的差拍噪声自发辐射ASE光谱间的差拍噪声衡量EDFA的噪声特性可用噪声系数（NF）来度量，其定义为EDFA的输入信噪比与输出信噪比的比值（用dB表示）。它与同相传输的自发辐射频谱密度和放大器增益密切相关，与输入信号功率、泵浦功率和泵浦方式等有关。表现为以下3点 在输入小信号情况下，光放大器的噪声系数（NF）随着输入信号光功率的增大而略有减小，而EDFA处于饱和状态时噪声系数随信号功率的增大而增大。噪声系数随着泵浦功率的增加而减小。信噪比恶化基本相同，但是当掺铒光纤长度增大时，同向泵浦形式输出的ASE功率最小，因而噪声系数最低；双向泵浦形式的噪声系数居中；反向泵浦形式的噪声系数最高4EDFA的应用（1）EDFA的基本应用形式（2）EDFA在DWDM系统中的应用（3）EDFA在光缆有线电视传输系统（HFC系统）中的应用（4）RFA+EDFA混合放大 4.6.2 喇曼光纤放大器喇曼光纤放大器1RFA的工作原理RFA的放大原理示意图历史岳麓版第13课交通与通讯的变化资料精品课件欢迎使用自读教材自读教材填要点填要点一、铁路，更多的铁路一、铁路，更多的铁路1地位地位铁路是铁路是建设的重点，便于国计民生，成为国民经济建设的重点，便于国计民生，成为国民经济发展的动脉。发展的动脉。2出现出现1881年，中国自建的第一条铁路年，中国自建的第一条铁路唐山唐山至胥各庄铁至胥各庄铁路建成通车。路建成通车。1888年，年，宫廷宫廷专用铁路落成。专用铁路落成。交通运输交通运输开平开平3发展发展(1)原因：原因：甲午战争以后列强激烈争夺在华铁路的甲午战争以后列强激烈争夺在华铁路的。修路成为中国人修路成为中国人的强烈愿望。的强烈愿望。(2)成果：成果：1909年年建成通车；民国以后，各条商路修筑建成通车；民国以后，各条商路修筑权收归国有。权收归国有。4制约因素制约因素政潮迭起，军阀混战，社会经济凋敝，铁路建设始终未入政潮迭起，军阀混战，社会经济凋敝，铁路建设始终未入正轨。正轨。修筑权修筑权救亡图存救亡图存京张铁路京张铁路二、水运与航空二、水运与航空1水运水运(1)1872年年,正式成立，标志着中国新式航运业的诞生。正式成立，标志着中国新式航运业的诞生。(2)1900年前后，民间兴办的各种轮船航运公司近百家，几乎都是年前后，民间兴办的各种轮船航运公司近百家，几乎都是在列强排挤中艰难求生。在列强排挤中艰难求生。2航空航空(1)起步：起步：1918年，附设在福建马尾造船厂的海军飞机工程处开始年，附设在福建马尾造船厂的海军飞机工程处开始研制研制。(2)发展：发展：1918年，北洋政府在交通部下设年，北洋政府在交通部下设“”；此后十年间，航空事业获得较快发展。；此后十年间，航空事业获得较快发展。轮船招商局轮船招商局水上飞机水上飞机筹办航空事宜筹办航空事宜处处三、从驿传到邮政三、从驿传到邮政1邮政邮政(1)初办邮政：初办邮政：1896年成立年成立“大清邮政局大清邮政局”，此后又设，此后又设，邮传正式脱离海关。，邮传正式脱离海关。(2)进一步发展：进一步发展：1913年，北洋政府宣布裁撤全部驿站；年，北洋政府宣布裁撤全部驿站；1920年，中国首次参加年，中国首次参加。邮传部邮传部万国邮联大会万国邮联大会2电讯电讯(1)开端：开端：1877年，福建巡抚在年，福建巡抚在架设第一条电报线，成为中国自架设第一条电报线，成为中国自办电报的开端。办电报的开端。(2)特点：进程曲折，发展缓慢，直到特点：进程曲折，发展缓慢，直到20世纪世纪30年代情况才发生变年代情况才发生变化。化。3交通通讯变化的影响交通通讯变化的影响(1)新式交通促进了经济发展，改变了人们的通讯手段和新式交通促进了经济发展，改变了人们的通讯手段和，转变了人们的思想观念。转变了人们的思想观念。(2)交通近代化使中国同世界的联系大大增强，使异地传输更为便交通近代化使中国同世界的联系大大增强，使异地传输更为便捷。捷。(3)促进了中国的经济与社会发展，也使人们的生活促进了中国的经济与社会发展，也使人们的生活。台湾台湾出行出行方式方式多姿多彩多姿多彩合作探究合作探究提认知提认知电视剧电视剧闯关东闯关东讲述了济南章丘朱家峪人朱开山一家，讲述了济南章丘朱家峪人朱开山一家，从清末到九一八事变爆发闯关东的前尘往事。下图是朱开山从清末到九一八事变爆发闯关东的前尘往事。下图是朱开山一家从山东辗转逃亡到东北途中可能用到的四种交通工具。一家从山东辗转逃亡到东北途中可能用到的四种交通工具。依据材料概括晚清中国交通方式的特点，并分析其成因。依据材料概括晚清中国交通方式的特点，并分析其成因。提示：提示：特点：新旧交通工具并存特点：新旧交通工具并存(或：传统的帆船、独轮车，或：传统的帆船、独轮车，近代的小火轮、火车同时使用近代的小火轮、火车同时使用)。原因：近代西方列强的侵略加剧了中国的贫困，阻碍社会发原因：近代西方列强的侵略加剧了中国的贫困，阻碍社会发展；西方工业文明的冲击与示范；中国民族工业的兴起与发展；展；西方工业文明的冲击与示范；中国民族工业的兴起与发展；政府及各阶层人士的提倡与推动。政府及各阶层人士的提倡与推动。串点成面串点成面握全局握全局一、近代交通业发展的原因、特点及影响一、近代交通业发展的原因、特点及影响1原因原因(1)先进的中国人为救国救民，积极兴办近代交通业，促先进的中国人为救国救民，积极兴办近代交通业，促进中国社会发展。进中国社会发展。(2)列强侵华的需要。为扩大在华利益，加强控制、镇压列强侵华的需要。为扩大在华利益，加强控制、镇压中国人民的反抗，控制和操纵中国交通建设。中国人民的反抗，控制和操纵中国交通建设。(3)工业革命的成果传入中国，为近代交通业的发展提供工业革命的成果传入中国，为近代交通业的发展提供了物质条件。了物质条件。2特点特点(1)近代中国交通业逐渐开始近代化的进程，铁路、水运和航近代中国交通业逐渐开始近代化的进程，铁路、水运和航空都获得了一定程度的发展。空都获得了一定程度的发展。(2)近代中国交通业受到西方列强的控制和操纵。近代中国交通业受到西方列强的控制和操纵。(3)地域之间的发展不平衡。地域之间的发展不平衡。3影响影响(1)积极影响：促进了经济发展，改变了人们的出行方式，一积极影响：促进了经济发展，改变了人们的出行方式，一定程度上转变了人们的思想观念；加强了中国与世界各地的联定程度上转变了人们的思想观念；加强了中国与世界各地的联系，丰富了人们的生活。系，丰富了人们的生活。(2)消极影响：有利于西方列强的政治侵略和经济掠夺。消极影响：有利于西方列强的政治侵略和经济掠夺。1李鸿章李鸿章1872年在上海创办轮船招商局，年在上海创办轮船招商局，“前前10年盈和，成年盈和，成为长江上重要商局，招商局和英商太古、怡和三家呈鼎立为长江上重要商局，招商局和英商太古、怡和三家呈鼎立之势之势”。这说明该企业的创办。这说明该企业的创办()A打破了外商对中国航运业的垄断打破了外商对中国航运业的垄断B阻止了外国对中国的经济侵略阻止了外国对中国的经济侵略C标志着中国近代化的起步标志着中国近代化的起步D使李鸿章转变为民族资本家使李鸿章转变为民族资本家解析：解析：李鸿章是地主阶级的代表，并未转化为民族资本家；李鸿章是地主阶级的代表，并未转化为民族资本家；洋务运动标志着中国近代化的开端，但不是具体以某个企业洋务运动标志着中国近代化的开端，但不是具体以某个企业的创办为标志；洋务运动中民用企业的创办在一定程度上抵的创办为标志；洋务运动中民用企业的创办在一定程度上抵制了列强的经济侵略，但是并未能阻止其侵略。故制了列强的经济侵略，但是并未能阻止其侵略。故B、C、D三项表述都有错误。三项表述都有错误。答案：答案：A二、近代以来交通、通讯工具的进步对人们社会生活的影二、近代以来交通、通讯工具的进步对人们社会生活的影响响(1)交通工具和交通事业的发展，不仅推动各地经济文化交交通工具和交通事业的发展，不仅推动各地经济文化交流和发展，而且也促进信息的传播，开阔人们的视野，加快流和发展，而且也促进信息的传播，开阔人们的视野，加快生活的节奏，对人们的社会生活产生了深刻影响。生活的节奏，对人们的社会生活产生了深刻影响。(2)通讯工具的变迁和电讯事业的发展，使信息的传递变得通讯工具的变迁和电讯事业的发展，使信息的传递变得快捷简便，深刻地改变着人们的思想观念，影响着人们的社快捷简便，深刻地改变着人们的思想观念，影响着人们的社会生活。会生活。2清朝黄遵宪曾作诗曰：清朝黄遵宪曾作诗曰：“钟声一及时，顷刻不少留。虽钟声一及时，顷刻不少留。虽有万钧柁，动如绕指柔。有万钧柁，动如绕指柔。”这是在描写这是在描写()A电话电话B汽车汽车C电报电报D火车火车解析：解析：从从“万钧柁万钧柁”“动如绕指柔动如绕指柔”可推断为火车。可推断为火车。答案：答案：D典题例析典题例析例例1上海世博会曾吸引了大批海内外人士利用各种上海世博会曾吸引了大批海内外人士利用各种交通工具前往参观。然而在交通工具前往参观。然而在19世纪七十年代，江苏沿江世纪七十年代，江苏沿江居民到上海，最有可能乘坐的交通工具是居民到上海，最有可能乘坐的交通工具是()A江南制造总局的汽车江南制造总局的汽车B洋人发明的火车洋人发明的火车C轮船招商局的轮船轮船招商局的轮船D福州船政局的军舰福州船政局的军舰解析解析由材料信息由材料信息“19世纪七十年代，由江苏沿江居民世纪七十年代，由江苏沿江居民到上海到上海”可判断最有可能是轮船招商局的轮船。可判断最有可能是轮船招商局的轮船。答案答案C题组冲关题组冲关1中国近代史上首次打破列强垄断局面的交通行业是中国近代史上首次打破列强垄断局面的交通行业是()A公路运输公路运输B铁路运输铁路运输C轮船运输轮船运输D航空运输航空运输解析：解析：根据所学根据所学1872年李鸿章创办轮船招商局，这是洋务年李鸿章创办轮船招商局，这是洋务运动中由军工企业转向兼办民用企业、由官办转向官督商运动中由军工企业转向兼办民用企业、由官办转向官督商办的第一个企业。具有打破外轮垄断中国航运业的积极意办的第一个企业。具有打破外轮垄断中国航运业的积极意义，这在一定程度上保护了中国的权利。据此本题选义，这在一定程度上保护了中国的权利。据此本题选C项。项。答案：答案：C2.右图是右图是1909年年民呼日报民呼日报上登载的上登载的一幅漫画，其要表达的主题是一幅漫画，其要表达的主题是()A帝国主义掠夺中国铁路权益帝国主义掠夺中国铁路权益B西方国家学习中国文化西方国家学习中国文化C西方列强掀起瓜分中国狂潮西方列强掀起瓜分中国狂潮D西方八国组成联军侵略中国西方八国组成联军侵略中国解析：解析：从图片中可以了解到各国举的灯笼是火车形状，从图片中可以了解到各国举的灯笼是火车形状，20世纪初的这一幅漫画正反映了帝国主义掠夺中国铁路世纪初的这一幅漫画正反映了帝国主义掠夺中国铁路权益。权益。B项说法错误，项说法错误，C项不能反映漫画的主题，项不能反映漫画的主题，D项时项时间上不一致。间上不一致。答案：答案：A典题例析典题例析例例2(2010福建高考福建高考)上海是近代中国茶叶的一个外销上海是近代中国茶叶的一个外销中心。中心。1884年，福建茶叶市场出现了茶叶收购价格与上海出年，福建茶叶市场出现了茶叶收购价格与上海出口价格同步变动的现象。与这一现象直接相关的近代事业是口价格同步变动的现象。与这一现象直接相关的近代事业是()A电报业电报业B大众报业大众报业C铁路交通业铁路交通业D轮船航运业轮船航运业解析解析材料主要反映了信息交流的快捷，故选材料主要反映了信息交流的快捷，故选A。答案答案A题组冲关题组冲关3假如某爱国实业家在假如某爱国实业家在20世纪初需要了解全国各地商业信世纪初需要了解全国各地商业信息，可采用的最快捷的方式是息，可采用的最快捷的方式是()A乘坐飞机赴各地了解乘坐飞机赴各地了解B通过无线电报输送讯息通过无线电报输送讯息C通过互联网通过互联网D乘坐火车赴各地了解乘坐火车赴各地了解解析：解析：本题考查中国近代物质生活的变迁。注意题干信本题考查中国近代物质生活的变迁。注意题干信息息“20世纪初世纪初”“最快捷的方式最快捷的方式”，因此应选，因此应选B，火车速度，火车速度远不及电报快。远不及电报快。20世纪世纪30年代民航飞机才在中国出现，年代民航飞机才在中国出现，互联网出现在互联网出现在20世纪世纪90年代。年代。答案：答案：B4下列不属于通讯工具变迁和电讯事业发展影响的是下列不属于通讯工具变迁和电讯事业发展影响的是()A信息传递快捷简便信息传递快捷简便B改变着人们的思想观念改变着人们的思想观念C阻碍了人们的感情交流阻碍了人们的感情交流D影响着人们的社会生活影响着人们的社会生活解析：解析：新式通讯工具方便快捷，便于人们感情的沟通和交流。新式通讯工具方便快捷，便于人们感情的沟通和交流。答案：答案：C关关键词交通和通交通和通讯不断不断进步、辛亥革命和国民大革命步、辛亥革命和国民大革命顺应时代潮流代潮流图说历史史主旨句主旨句归纳(1)近代交通由近代交通由传统传统的人力工具逐的人力工具逐渐渐演演变为变为机械机械动动力力牵牵引的新式交通工具，火引的新式交通工具，火车车、汽汽车车、电车电车、轮轮船、船、飞飞机先后出机先后出现现。(2)通通讯讯工具由工具由传统传统的的邮邮政通信政通信发发展展为为先先进进的的电讯电讯工具，有工具，有线电报线电报、电话电话、无、无线电线电报报先后先后发发明。明。(3)近代以来，交通、通近代以来，交通、通讯讯工具的工具的进进步，推步，推动动了了经济经济与社会的与社会的发发展。展。关关键词交交通通和和通通讯不不断断进步步、辛辛亥亥革革命命和和国国民民大大革革命命顺应时代潮流代潮流图说历史史主旨句主旨句归纳(1)1911年，革命党人年，革命党人发动发动武昌起武昌起义义，辛亥革，辛亥革命命爆爆发发，随后建立了中，随后建立了中华华民国，民国，颁颁布了布了中中华华民国民国临时约临时约法法；辛亥革命是中国近代化；辛亥革命是中国近代化进进程的里程碑。程的里程碑。(2)1924年国民党年国民党“一大一大”召开，召开，标标志着第志着第一一次次国共国共合作正式合作正式实现实现，国民大革命，国民大革命兴兴起。起。(3)1926年国民革命年国民革命军军出出师师北伐，北伐，连连克武昌、克武昌、九九江，直江，直捣捣南京、上海，取得巨大成功。南京、上海，取得巨大成功。关关键词交通和通交通和通讯不断不断进步、辛亥革命和国民大革命步、辛亥革命和国民大革命顺应时代潮流代潮流图说历史史主旨句主旨句归纳(1)20世世纪纪初，初，孙孙中山提出中山提出“民族、民民族、民权权、民生民生”三民主三民主义义，成，成为为以后辛亥革命以后辛亥革命的的指指导导思想。思想。(2)三民主三民主义义没有明确提出反帝要求，也没有明确提出反帝要求，也没没有提出有提出废废除封建土地制度，是一个不除封建土地制度，是一个不彻彻底的底的资产阶级资产阶级革命革命纲领纲领。(3)1924年，年，孙孙中山将三民主中山将三民主义发义发展展为为新新三三民主民主义义，明确提出了反帝要求，它成，明确提出了反帝要求，它成为为第一次国共合作的政治基第一次国共合作的政治基础础和国民大和国民大革革命的旗命的旗帜帜。