光通信设备基础PDF电子书下载

目录 1

第一篇 光纤通信基本原理 1

第一章 光纤通信概貌 1

1.1　光纤通信概述 1

1.2　光纤通信系统组成 2

1.2.1　主信道工作系统 3

1.2.2　备用信道系统 3

1.2.3　报警切换系统 3

1.2.4　远供系统 3

1.2.5　监控系统 3

1.2.6　勤务电话系统 4

1.3　光纤通信的优越性 4

1.4　光纤通信发展简史 5

1.5　光纤通信现状 6

1.6　光纤通信发展前景 8

第二章 光纤光缆及其光无源器件 11

2.1　绪言 11

2.2　光纤分类 11

2.3　光纤的波导机理 12

2.3.1 光纤的射线分析 13

2.3.2 多模阶跃型光纤 13

2.3.3　多模梯度型光纤 14

2.3.4 空间状态图 15

2.4　光纤传输的波动性分析 16

2.5　光纤的主要技术性能 16

2.5.1 光纤的传输损耗 16

2.5.2　光纤的传输带宽 17

2.6.1 气相沉积法制备硅玻璃 21

2.6　光纤的制造技术 21

2.6.2 光纤预制棒的制作过程 22

2.6.3　光纤的拉制 26

2.6.4 成品光纤的主要参数 27

2.7　光缆的结构 28

2.7.1　涂覆光纤 28

2.7.2　单元组成 28

2.7.3　缆芯 29

2.7.4　护套 30

2.8　光缆性能 30

2.8.1　传输损耗 30

2.8.2　脉冲延迟失真——传输带宽 30

2.8.3　环境特性 30

2.9　光无源器件 31

2.8.4　机械性能 31

2.9.1　光连接器 32

2.9.2　光衰耗器 38

2.9.3　光定向耦合器（光分路／耦合器） 40

2.9.4 光开关 42

2.9.5　光隔离器 44

2.9.6　光波分复用器 45

第三章 光源 47

3.1　光纤通信对光源的要求 47

3.2　半导体材料的发光机理 47

3.3　光源材料的选择 48

3.4　注入发光 49

3.5.1　发光二级管性能 50

3.5　发光二极管 50

3.5.2　异质结发光 51

3.5.3　发光二极管产品 52

3.6　激光二极管 54

3.6.1　激光二极管概况 54

3.6.2　激光二极管结构 54

3.6.3　激光二极管产品 56

3.7　激光二极管组件 59

3.7.1 组件功能 59

3.7.2　温度控制 59

3.7.3　光学匹配 60

3.7.4 密封 60

3.7.5　验收 60

3.8.3　发射光功率 62

3.8.4　光功率密度与光源辐射图 62

3.8　激光二极管与发光二极管性能比较 62

3.8.2　光／电流特性 62

3.8.1 发光机理 62

3.8.5　频谱宽度 63

3.8.6　调制频率 63

3.8.7　线性度与热特性 63

3.8.8　可靠性 63

3.8.9　适用范围 63

第四章　光发射机 64

4.1　光发射机组成 64

4.2　光发射机技术性能 64

4.3.1　一般调制方式 65

4.3　调制方式 65

4.3.2　光纤通信中采用的调制方式 67

4.4　光源驱动器 70

4.4.1　发光二极管的驱动电路 70

4.4.2　激光二极管的驱动电路 72

4.5　典型自动偏置控制方法 76

4.6　几个典型光发射机电路 77

4.6.1 亚特兰大光纤试验系统——镓铝砷激光发射机 77

4.6.2　注入式激光二极管的偏置和调制电流同时反馈控制的模拟电路 81

4.6.3　邮电部武汉邮电科学研究院四次群光发射机 83

4.6.4　德国SEL公司SVR750A1型光发射机 86

5.1.2　光接收机的噪声和灵敏度 91

5.1.1　光接收机组成 91

5.1　概述 91

第五章　光接收机 91

5.2　光检测器 93

5.2.1　光检测器工作原理 93

5.2.2　几个名词解释 94

5.2.3　雪崩光电二极管的特性曲线 95

5.2.4　雪崩光电二极管的主要性能 96

5.3　前置放大器 97

5.3.1　直接前端放大器（输入放大器） 98

5.3.2　高阻抗放大器（积分前端放大器） 98

5.3.3　互导放大器（电压并联负反馈放大器） 99

5.4　主放大器 99

5.5　峰值检测及自动增益控制电路 100

5.6　雪崩光检测器的偏置电路 102

5.7　接收电路性能 102

5.8.1　判决电路 103

5.8　判决器电路 103

5.8.2　定时恢复 104

5.9　天津光电通信公司生产的德国SEL公司二次群光接收机 106

5.9.1　接收机组成 106

5.9.2　工作原理 106

5.9.3　主要技术性能 110

5.10　天津光电通信公司生产的8705-Ⅰ型四次群光接收机 110

5.10.1　接收机组成 110

5.10.2　工作原理 110

5.10.3　主要技术数据 112

6.2　光缆中继系统的传输质量 113

6.2.1 中继系统的误码率 113

6.1　绪言 113

第六章 光中继系统 113

6.2.2 系统抖动特性 114

6.3　中继间隔的计算 115

6.3.1 影响中继间隔的因素 115

6.3.2 中继段长度的计算 115

6.4　光中继器方框图及系统布局 116

6.4.1 光中继器框图 116

6.4.2　中继系统远供、遥测、遥信业务 116

6.4.3　中继系统布局 116

6.5　中继器结构安排 117

6.5.1 德国SEL公司五次群中继器结构安排 117

6.5.2 日本NTT公司FR—2系统中继器结构安排 118

6.6　介绍几个中继系统 119

6.6.1 亚特兰大光纤试验系统中的45Mb/s光中继器 119

6.6.2　F—4000M系统（日）的中继线路 120

6.6.3 海底光中继器 121

第七章　辅助工作系统 123

7.1　辅助信息的传输信道 123

7.2　调幅方法 124

7.2.1　我国设备 124

7.2.2　德国SEL公司设备 125

7.3　附加比特插入法 125

7.3.1 日本NEC公司四次群光纤传输系统的辅助信号的传输 125

7.3.2　nBCH码型光纤传输系统辅助信息的传输 127

7.4　线路码型冗余度的利用 128

7.4.1　5B6B线路码型辅助信息的插入方法 129

7.4.2　利用5B6B线路码型冗余度传输辅助信息的编译码器设计 136

7.4.3　辅助信道性能 137

7.5　线路主备切换系统 138

7.4.4　结论 138

7.5.1　切换系统的功能 139

7.5.2　线路切换过程 139

7.5.3　切换系统主要技术性能 140

7.6　勤务电话系统 140

7.6.1 对勤务电话系统的要求 141

7.6.2　勤务电话系统的主要技术指标 141

第八章 监控系统 143

8.1　绪言 143

8.2　系统的可靠性 143

8.3　监测系统 143

8.3.1　监测系统要求 143

8.3.2　监测段长度 144

8.3.3　监测与控制项目 145

8.4　监控系统组成 146

8.3.6　通信控制规程 146

8.3.4　其他功能要求 146

8.3.5　监测控制信道安排 146

8.4.1　站监控单元（RTU） 147

8.4.2　子主站（SM） 148

8.4.3　主站（M） 148

8.5　故障定位设备 148

8.5.1 应用 148

8.5.2　故障定位原理 149

8.5.3　报文 149

8.5.4　结构与工作方式 151

8.6　一种光缆通信系统的集中监控系统 152

8.6.1　监控系统概况 152

8.6.2　监控参数 153

8.6.3　架监控盘组成及其功能 153

8.6.4　监控信息汇总盘 154

8.6.5　监控系统技术性能 155

8.7　德国SEL公司SCADA监控系统 156

8.7.1 系统组成 156

8.7.2　站监控单元（RTU） 156

8.7.3　子主站（SM） 160

8.7.4 主站（M） 162

8.8　中小容量光缆通信监控系统（日本） 162

8.8.1 系统概要 162

8.8.2　监控设备布置 163

8.8.3　监控系统运行情况 163

8.8.4　监控系统的主要性能 164

9.1.2　光纤数字传输系统的特殊性 166

9.1.1　一般数字传输系统采用的线路码型 166

9.1　绪言 166

第九章　线路码型 166

9.1.3　光纤数字传输系统采用的线路码型 167

9.2　线路码型的主要性能 167

9.2.1 误码特性 167

9.2.2　数字和及数字和变差 168

9.2.3　码型冗余度与码率变换 168

9.2.4　最大连续相同码元（符号）数 168

9.2.5　转换概率 168

9.2.6　功率谱密度 169

9.2.7　传输辅助信息能力 169

9.2.8　编、译码器硬件实现 169

9.3　编、译码器功能框图 169

9.3.3　时序控制电路 170

9.3.1　信息输入／输出电路 170

9.3.2　码型变换电路 170

9.3.4　码组同步电路 171

9.3.5　误码监测电路 172

9.4　mBnB线路码型 172

9.4.1 绪言 172

9.4.2 1B2B码型及2B3B码型 173

9.4.3 3B4B码型及5B6B码型 173

9.4.4 5B7B码型及6B7B码型 174

9.5 5B6B线路码型 174

9.5.1 编码规则及码表选择 174

9.5.2 5B6B码型编码器 177

9.5.3 5B6B码型译码器 181

9.5.4 中继器的误码检测 186

9.5.5 编、译码器联测 187

9.5.6 天津光电通信公司生产的一种5B6B线路码型编、译码器 188

9.6　mB1C线路码型 195

9.6.1 mB1C码型性能 195

9.6.2 mB1C码型帧结构 195

9.6.3 mB1C码型成帧变换框图 195

9.6.4 mB1C码型编、译码过程 195

9.7 扰码 197

9.7.1　扰码目的 197

9.7.2　扰码原理 198

9.7.4　一种国产四次群光端机扰码器及解扰器安排 200

9.7.3　基本扰码器、解扰器框图 200

9.7.5　用随机存储器实现多级高速扰码器的设计 201

9.8 nBCH线路码型 205

9.8.1 nBCH码型结构 205

9.8.2 nBCH码型编、译码器 206

9.9 AMI编码 207

9.9.1 两电平传号交替反相码（AMI编码） 207

9.9.2 CMI编码电路的设计 207

9.9.3 MCMI编码 208

9.10 高速编、译码器的设计 210

9.10.1　编、译码器的交错设计方法 210

9.10.2　使用折叠法实现5B6B线路码型码表的逻辑设计 210

10.2.1　供电的安排 215

10.2　供电系统设计 215

10.2.2　设计中应考虑的几个问题 215

第十章　远供系统 215

10.1　绪言 215

10.2.3　实际中继器供电系统 216

10.3　供电设备 217

10.4　变换器的设计 217

10.4.1　交换电路的选择 217

10.4.2　交换器的开关频率 218

10.5　恒定直流变换器 218

10.6　供电设备的电气性能 219

10.7　供电系统实例 219

10.7.1 日本NTT公司（FR-2）系统的供电系统 219

1 0.7.2　FD-013A/B型140Mb/s光中继系统的远供系统 221

10.7.3　SEL公司Z66A型远供系统 221

11.2　异步复接原理 225

11.3　正码速调整 225

11.1　绪言 225

第十一章 光纤数字网的复接体制 225

11.4 NEC公司N5000s系列8M二次群数字复接设备 227

11.4.1 概况 227

11.4.2　复接原理 227

11.4.3 帧结构 227

11.5　各国异步复接体制 229

11.6　HDB3线路码型 230

11.6.1 编码规则 230

11.6.2 HDB3码型编码器 230

11.6.3 HDB3码型译码器 232

11.6.4 误码检测电路 232

11.7　光纤同步网络 232

11.8.1 SONET光纤同步网络 235

11.8.2 日本NTT公司新式同步接口设备 235

11.8　各国光纤同步网络设备 235

11.8.3　阿尔卡特（Alcatel）S9系列同步数字体系设备 237

第十二章 光纤通信系统 239

12.1　绪言 239

12.2　光纤传输系统的要求 239

12.2.1 光接收机 239

12.2.2　光发射机 240

12.2.3　光中继器 240

12.2.4　光纤、光缆 241

12.2.5 中继距离的考虑 241

12.3　光纤传输系统实例 241

12.3.1 日本NTT·FR-2中、小容量光纤传输系统 241

12.3.2　武汉120路市话光纤通信实用系统 245

12.3.3 美国贝尔实验室亚特兰大光纤系统 246

12.3.4 日本五次群F-400M光纤传输系统 249

12.3.5 天津—塘沽140Mb/s局间光缆中继系统 251

第十三章 光纤通信复用技术 256

13.1　绪言 256

13.2　光波复用通信 256

13.2.1 波分复用通信 256

13.2.2　空分复用（SDM）通信 259

13.3　光波信号复用通信 261

13.3.1 时分复用（TDM）通信 261

13.3.2　频分复用（FDM）通信系统 262

第十四章 现代光通信新进展 264

14.1　绪言 264

14.2　光纤相干光通信 264

14.2.1 通信系统的相干调制 265

14.2.2　通信系统的光外差检测（解调） 266

14.2.3　相干光通信系统 271

14.3　光孤子通信 272

14.3.1 相干光脉冲的传播特性 273

14.3.2　光孤子工作方程 275

14.3.3　光孤子激光器及其光通信系统 277

14.4　量子光通信 280

14.4.1 量子光通信的基表概念 280

14.4.2　量子光通信的关键技术 282

14.4.3　光量子通信的实验系统 285

14.5　主动光纤、光纤放大器与全光通信 286

14.5.1 主动光纤及其在光通信中的应用 287

14.5.2　光纤放大器及其在光通信中的应用 293

14.5.3 全光通信 301

15.1　系统设备组成 304

15.2　PCM复用设备 304

第二篇 光纤通信系统设备 304

第十五章 光纤通信系统设备组成 304

15.3　光端机、光中继器设备 305

15.4　辅助设备 307

15.5　设备结构形式 307

15.5.1 德国SEL公司T9系列标准结构 307

15.5.2 日本NEC公司N5500系列标准结构 310

15.5.3 日本NEC公司N6000系列标准结构 312

15.5.4 美国AT T公司D400、D500系列标准结构 318

第十六章　PCM复用设备 324

16.1　零次群数字复用设备 324

16.1.1　SD04型零次群数字复用设备（ZDME） 324

16.2 PCM基群复用设备 325

16.1.2　SZX02型数字电路终端设备（DCE） 325

16.3 DSMXE720A1型DSMX 2/8数字复用设备 334

16.4 DSMXE720A1型DSMX 2/8/34数字复用设备 339

16.5　DSMX34/140B型数字复用设备 344

16.6　DSMX140/565BX型数字复用设备 350

第十七章 光端机、光中继器设备 356

17.1 基群光端机（VR724 LE2GF—ONAX型2Mbit/s线路终端设备） 356

17.2 二次群光端机 361

17.3　三次群光端机 368

17.4　四次群光端机 371

17.5　五次群光端机 377

17.6　FD-113A型2Mbit/s局内型光中继器设备 383

17.7　FD-2135型8Mbit/s局内型光中继器设备 385

17.8　ZWRE718A1型34GF—FNBX光中继器设备 386

17.9　ZWRE713A1型140GF—FNBX光中继器设备 389

17.10　ZWRE711A1型565GF—FNBX光中继器设备 397

17.11　六次群（2.5G）光纤传输系统 403

第十八章　辅助设备 407

18.1　DESG 34/140（n＋1）型数字保护切换设备 407

18.1.1　概况 407

18.1.2　特点 407

18.1.3　设备组成 408

18.1.4　结构设计 409

18.1.5　工作原理 409

18.1.6　技术数据 415

18.2　DKS Ⅱ型勤务电话设备 416

18.2.1　DKS Ⅱ型勤务电话设备简要说明 416

18.2.3　技术数据 417

18.2.2　电路框图 417

18.2.4　机架安排 419

18.2.5　子机架安排 419

18.2.6　操作说明 419

18.2.7　与光纤通信设备的连接 419

18.3　电源分配设备 423

18.3.1　STRVTE710A1型电源分配子架设备 423

18.3.2　STRVTE716A1型电源分配子架设备 426

18.4　辅助机架设备 426

18.4.1　辅助机架设备组成 426

18.4.2　LZEO13A1型可视报警设备 427

18.4.3　VRE726A1型放大器子架 427

18.4.4　SV29型供电单元 428

18.5　远供系统 429

18.5.1　Z66A型远供系统概况 430

18.5.2　Z66A型远供设备组成 430

18.5.3　FSP704C2型供电单元的技术数据 432

18.5.4 FSP704C2型设备直流故障定位 433

18.6 光纤通信系统配线架 434

18.6.1　概述 434

18.6.2　配线架组成 434

18.6.3　对配线架的要求 435

18.6.4　音频配线架（VDF） 435

18.6.5　数字配线架（DDF） 438

第十九章 光纤通信设备的新进展 440

19.1　IM/DD设备 440

19.2 内强度调制／直接检测（M/DD）设备的进展 440

19.3 光纤通信外差接收设备的进展 442

19.4 结语 443

第三篇 光纤通信系统工程设计、 444

施工、调试和验收 444

第二十章　光纤通信系统工程设计 444

20.1 绪言 444

20.2　系统工程应用领域 445

20.3　系统工程应用领域特点 445

20.3.1 中继网应用领域特点 445

20.3.2 长途干线网应用领域特点 446

20.3.3　光纤局域网特点 447

20.3.4 铁路交通领域应用特点 448

20.3.5 电力系统应用领域特点 449

20.3.6 厂矿企业应用领域特点 450

20.4.1 初步设计文件内容 451

20.4　系统工程总体设计步骤 451

20.3.7 军事应用领域特点 451

20.4.2 施工设计文件内容 452

20.5　系统工程设计要求 454

20.5.1 系统总体要求 455

20.5.2　对光缆的技术要求 470

20.5.3　对机房的技术要求 472

20.5.4 对设备的技术要求 474

20.6　光纤通信系统工程范例 489

20.6.1 概述 489

20.6.2 系统特性 490

20.6.3　设备特性及光纤光缆特性 491

20.6.4　主要设计图纸 495

21.1.2　机房内传输设备安装 498

21.1.1 传输设备安装准备 498

21.1　机房传输设备安装 498

第二十一章 光纤通信系统工程施工、调试开通与验收 498

21.1.3　机房内传输设备安装要求 499

21.1.4　机房内传输设备布线检查及通电试验 501

21.2　光缆敷设与接续 502

21.2.1 光缆的敷设 502

21.2.2 光纤和光缆的接续 511

21.3　系统调试与开通 517

21.3.1 系统技术指标调测项目 517

21.3.2 系统技术指标调测 519

21.3.3　使用仪器清单 534

21.4　系统工程验收并网 536

附录Ⅰ 电气图用图形符号光通信国家标准 540

附录 540

附录Ⅱ 复接体制 542

Ⅱ-1　异步复接体制 542

Ⅱ-2　同步复接体制 542

附录Ⅲ 中华人民共和国国家标准 544

市内光缆通信系统进网技术要求（报批稿） 544

附录Ⅳ 中华人民共和国国家标准 553

长途光缆通信进网技术要求（报批稿） 553

附录Ⅴ 中华人民共和国邮电部部标准 561

电信网光纤数字传输系统工程施工及验收暂行技术规定 561

附录Ⅵ 目前一些国外厂家光通信产品性能 590

附录Ⅶ 数字传输和复用及脉冲编码调制（PCM）术语汇编 592

附录Ⅷ　TOEC设备主要技术性能 602

附录Ⅸ 本书中采用缩写符号英汉对照表 606