140Mbit/s 34Mbit/s 8Mbit/s
DXC
LAN
•SDH的分查复用器（ADM）组成保护环 •PDH支路和ATM等信息通过SDH网络传送
SDH网络示意（2）
干线网 层1
Exchange
STM-4
STM-16
STM-1
干线网 层2
用户 接入
Local Exchange
Mux 64/2M
wavelength / nm -->
色散概念
光谱
白光源
孔径
棱镜
•光信号通过介质时与折射率密切相关，折射率与波长 的关系是一函数。 •非单一波长的光信号在介质中传输色散。
色散体系结构
多模色散
总色散 (ps/ nm -km)
单模色散
波导色散
材料色散
多模色散
• 不同的传输模式引起传输路径的不同，从而引起即是 在光速恒定条件下的时延差异。
>640 公里
激光器和调制类型 直接调制的 DFB 激光器 集成式 EA 电吸收调制器/MOCVD－DFB 激光器模块 集成式 EA 电吸收调制器/MOCVD－DFB 激光器模 块，集成式 III－V 族半导体马赫－策恩德调制器 /MOCVD － DFB 激 光 器 模 块 ， 分 离 式 铌 酸 锂 （LiNbO3）策恩德调制器/DFB CW 激光器。 分离式铌酸锂（LiNbO3）策恩德调制器/DFB CW 激 光器。
• 时延的差异造成信号脉冲展宽。
材料色散
, c0 , c1
• 不同波长的光在介质中以不同的速度传输，即是在相同传输路径 下也会引起不同的时延，造成信号脉冲展宽。
• 实际信号总是非绝对单色，含有多个波长成分，即总有谱线宽度。
光纤色散对信号的影响
STM-4
Non-linearities scale as (optical power)2
2）康宁 (LEAF-大等效面积光纤） 陆缆：零色散波长 (1510 nm) 模 场直径 9.6 m Aeff 72 m2 色散(1530-1565 nm ) 1 D 6ps / nm.km 海缆：零色散波长 (1585 nm) 模场直径 9.6 m Aeff 72 m2
3）朗讯 （真波光纤） Aeff 55 m2
E/OConversion
Optical Transmission
O/E Conversion
Electrical transmission
electrical signal processing
Fiber as transmission medium
依据国际标准进行电子信号处理。 将信号转换为光波频带可以利用后来发展起来的光纤 传输的优势。
n cladding n core
阶梯光纤
渐进光纤
无论哪一种光纤均由芯、覆层和包层组成。 根据波导模式有单模和多模光纤。
光信号在阶梯光纤中传输
half
acceptance
angle
c
N.A.
ncladding ncore
coating cladding core
数值孔径 临界角
(n NA =
) clad2 - ncore2
电再生器
恢复损伤和失真的信号。
电再生器通过光/电/光变换。 电再生器为3R再生器实现再放大、在整形、 再定时。
DFB Laser
O/E
调制器 E/O
传送信息速率和帧格式
PCM帧格式，速率2M，传送电话或数据。 PDH帧格式，速率为2M－8M－34M－140， 传送电话或数据。 SDH帧格式，速率为155M－622M－2.5G10G等，可传送电话、数据和视频信息。 发展到透明格式和速率的传送。可任意传 送信息。主要随着波分复用技术的发展变 为现实。
STM-16
色散造成信号失真，限制传输距离和传输速率。
单模光纤色散曲线
衰减 (dB/km) 色散(ps/nm.km)
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
1100
衰减 (所有)
1200
G.652 & G.654
EDFA 频带
G.655
1300
1400
波长(nm)
1500
1600
20 10 0 -10 -20 1700
Composite Optical
小结
损耗和色散是影响光传输的主要因素。 电再生器的采用提高传输距离和信号质量。 调制技术和电子信号帧格式迅速发展。 传送速率随着技术的发展有PCM 2M发展到 SDH 2.5G的传送。 时分复用（TDM）技术在传送中普遍采用， 但进一步发展存在电子瓶颈技术限制。
红外吸收在长波方向限制传输。OH吸收峰在 1400nm附近。 造成三个传输窗口：850, 1310nm和1550nm 。
弯曲下光纤损耗
attenuation coefficient / dB/km -->
3,0 宏弯光纤
2,0
微弯光纤
未弯曲光纤
1,0
0,0 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700
SDH概念
PDH
SDH复用器
SDH SDH电再生器
SDH
#
交叉 连接
再生段 复用段
再生段SDHBiblioteka SDH复用器复用段
PDH
通道
SDH网络示意（1）
140Mbit/s 2Mbit/s
STM-1
TM
ADM
2Mbit/s 34Mbit/s
ADM
ATM Switch STM-1
STM-1, STM-4
STM-4/-16 ADM
FlexMux
复用技术
•目前PDH、SDH等技术均采用时分复用（TDM）技术。
时分复用
Optical to
Electical Converter
STM－16 2.5 G/bs
TDM MUX
FOTS
Optical
Electrical
STM－64 10 G/bs
Optical
波分复用
Optical
光纤通信的优势
传输速率快，光速为30万公里每秒。 传送带宽大，可达30THz，2.5Gb/s仅占带 宽的0.008%。 安全可靠。 信号损伤和失真较小。 是未来各种高速、宽带业务传输的必然选 择。
光纤特性基本概念
Electrical transmission
electrical signal processing
光谱特性
紫外
红外
Invisible
可见
Invisible
wavelength
8n5m0 980 nm 1n3m10 1n4m80
1550 nm
1625 nm
光通信频带范围
光纤通信波长范围目前利用 850, 1310nm和1550nm三个窗口
光纤结构
n cladding n core
coating cladding core
1
瑞利散射
0.1
1/
800 1000 1200 1400 1600 wavelength / nm -->
多模光纤 单模光纤 红外吸收
典型光纤损耗曲线（2）
多模光纤的损耗高于单模光纤。 瑞利散射对光纤传输产生极大的限制：
瑞利散射是不可避免的损耗机制，在各个方向上散射，并 且依赖波长。在短波方向限制大，逐步向长波方向减小。
光通信技术简介
前言
自从Marconi在光纤上实现信号传送之后， 利用光纤介质传送信息的技术和系统得到 了极大的发展，近十年内的进展更为迅速。
传输速率的提高：2Mb/s－140Mb/s－ 2.5Gb/s－10Gb/s－40Gb/s直至Tb/s量级。 传输系统的发展：PCM－PDH－SDH－ WDM－OTN 光通信技术和器件的发展：价格更低，功 能更强大。
1 angle of incident in medium 1 2 angle of transition medium 2 n1 refractiv index in medium 1 n2 refractiv index in medium 2 c1 velocity in medium 1 c2 velocity in medium 2
偏振模色散
色度色散
脉冲包含补贴波长成分 不同的波长按不同的速度传输 引起信号脉冲展宽，导致失真
偏振模色散
单模光纤的光场可分解为两个 偏振态 在介质中快轴和慢轴有不同能够的群速度 通过介质传输，引起了脉冲展宽
色散和损耗限制
电信号调制成光信号原理
LED
Popt
Popt
LASER
t -> t ->
If
critical = arc sin (ncladding /ncore)
光信号在渐进光纤中传输
ncladding ncore
coating cladding core
在芯边界通过准连续的折射率变化约束光信号 在光纤中传输。
光纤通信原理
相速度 c
c = x f
真空中的相速度 c0
c0 = 300 000 Km/s
信号在光纤中传输损耗的产生
c)
a)
b)
损耗来源
a) 吸收
d)
b) 散射
c) 宏弯 (external bendings)
d) 微弯 (internal)
典型光纤损耗曲线（1）
attenuation coefficient / dB/km -->
10 1. window
2. window 3. window
光纤类型
一般采用单模光纤：
G.652光纤（常规单模光纤 SMF） 色散 17 ps/nm.km(1550nm) 模场直径 10.5 m