光纤通信系统工程设计毕业论文31页.doc 31页

'蕿蒁蝿膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇毕业设计任务书专业通信技术年级2011级班级一班姓名l刘育雄学号Z4061633 34MB/S光纤通信系统工程设计摘要根据课堂所学内容的原理，这次我们设计的任务是34MB/S光纤通信系统工程,具体设计是从实训楼D339到数学A楼弱电间之间开通一套34MB光纤系统。要求设计当中要选择合适的路线，并计算总长度以及光纤的长度、光纤的使用芯数，而且要选择合适的光纤、光缆和光端机。并写出具体的实施及方案、工程造价、光通路保护、光端机安装后的系统调测，并说明如何对工程施工质量进行控制。 目录前言…………………………………………………………………………………1第1章概论………………………………………………………………………21.1光纤通信发展的历史……………………………………………………………………21.2光纤通信发展的现状……………………………………………………………………21.3光纤通信的发展趁势……………………………………………………………………3第2章光通信系统………………………………………………………………52.1 光纤的介绍……………………………………………………………………………52.1.1光纤概念……………………………………………………………………………52.1.2光纤传输原理分析…………………………………………………………………52.1.3光纤的传输特性……………………………………………………………………52.1.4光纤的型号介绍……………………………………………………………………72.2光缆的介绍…………………………………………………………………82.2.1光缆历史…………………………………………………………………………82.2.2光缆的种类………………………………………………………………………82.2.3光缆网是信息高速路的基石……………………………………………………92.3光端机的介绍……………………………………………………………………………92.3.1模拟光端机………………………………………………………………………102.3.2数字光端机………………………………………………………………………102.4光纤通信的介绍………………………………………………………………………112.5光纤通信技术与产业发展中几个值得思考的问题…………………………………112.5.1积极创新开发具有自主知识产权的新技术……………………………………12 2.5.2开发具有先进技术水平、与使用环境、施工技术相配套的新产品…………… 12第3章材料选择…………………………………………………………………133.1距离测量………………………………………………………………………………133.2光纤、光缆选择…………………………………………………………………………133.3光端机选择……………………………………………………………………………14第4章具体的实施及方案………………………………………………………174.1光缆线路的施工程序…………………………………………………………………174.2光缆的直埋敷设………………………………………………………………………184.3用光纤将发送与接收连接…………………………………………………………18第5章光通路保护………………………………………………………………19第6章光端机安装后的系统调测………………………………………………216.1光发送机参数测试……………………………………………………………………216.1.1平均发送光功率测量……………………………………………………………216.1.2消光比的测试……………………………………………………………………216.2光接收机参数测试……………………………………………………………………216.2.1动态范围的测试…………………………………………………………………216.2.2灵敏度的测试……………………………………………………………………216.3抖动测试………………………………………………………………………………226.4误码性能测试…………………………………………………………………………226.5警报系统的测试………………………………………………………………………22第7章整个工程的造价…………………………………………………………23第8章结束语……………………………………………………………………24参考文献…………………………………………………………………………25 致谢……………………………………………………………………………26 前言人类社会的一切活动都离不开资讯的传递——通信,它像人的神经系统一样重要。通信是人与人之间通过某种媒体进行的信息交流与传递。从广义上说，无论采用何种方法，使用何种媒质，只要将信息从一地传送到另一地，均可称为通信。古代的通信方式有烽火台、击鼓、驿站快马接力、信鸽、旗语等。古代的通信对远距离来说，最快也要几天的时间，而现代通信以电信方式，如电报电话、快信、短信、E-MAIL等，实现了即时通信在目前人类的一切通信方式中，电话通信是应用最广泛的一种。电话通信的目的是达成人们在任意两地之间的通话。因此，必须要解决三个问题：第一是语音信号的发送和接收；第二是语音信号的传输；第三是语音信号的交换。第一个问题由使用者的终端设备——电话机来解决。第二个问题由各种类型的电话传输设备从最简单的音频传输线到多路载波设备，数位微波，卫星通信线路设备等等来解决。第三个问题，则由各种类型的电话交换设备来解决。这三个部分只要有系统地结合起来，就能构成一个完整的电话通信系统。而电话交换设备，是整个电话通信网路中的枢纽，有着相当重要的作用。20世纪90年代中期以前的光线通信系统事以电时分复用为基础的单波长系统。在新一代超高速光线通信系统中，最具代表性的成就事指在2000年，光波分复用系统使用波分复用技术在一根光纤上实现了3.28Tb/s的传输速率。光波分复用的突出优点是可有效地利用单模光纤地损耗区所带来的巨大带宽资源，明显提高系统的传输容量，同时将相应增加的成本降到很低的程度。目前，“掺铒光纤放大器+密集波分复用+非零色散光纤+光子集成”正成为国际上长途高速光纤通信线路的主要技术方向。同时，光交叉链接设备和光分插复用设备以及基于波长选路的密集波分复用全光网正在大力研究和试验。此外，新型的光器件，新兴的技术和新型的系统也都层出不穷，并获得迅速发展。 第一章概论1.1光纤通信发展的历史伴随社会的进步与发展，以及人们日益增长的物质与文化需求，通信向大容量、长距离的方向发展已经是必然趋势。由于光波具有极高的频率，也就是说是具有极高的宽带从而可以容纳巨大的通信信息，所以用光波作为载体来进行通信是人们几百年来追求的目标。1966年，英籍华裔学者高锟博士在PIEE杂志上发飙了一篇十分著名的文章——《用于高频的光纤表面波导》，该文从理论上分析和证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信的可靠性，并设计了通信用光纤的波导结。1970年，美国康宁玻璃公司根据高锟文章的设想，用改进型化学汽相沉积法制造出当时世界上第一根超低损耗光纤，成为使光纤通信爆炸性竞相发展的导火索。虽然当时康宁玻璃公司制造出的光纤只有几米长，衰耗约20dB/km，而且几个小时之后便损坏了。但它证明了用当时的科学技术与工艺方法制造通信用的超低损耗光纤是完全有可能的。1970年以后，世界各发达国家对光纤通信的研究倾注了大量的人力与物力，其来势之凶、规模之大、速度之快远远超出了人们的意料，使光纤通信技术取得了及其惊人的进展。从光纤的损耗来看，1970年是20dB/km，1972年是4dB/km，1974年是1.1dB/km，1976年是0.5dB/km，1979年是0.2dB/km，1990年是0.14dB/km，已经接近石英光纤的理论衰耗极限值0.1dB/km。从光器件看，1970年，美国贝尔公司研制出世界上第一只在室温下连续波工作的的砷化镓铝半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源器件。后来逐渐发展到性能更好、寿命达几万小时的异质结条形激光器和现在的分布反馈式单纵模激光器以及多量子阱激光器。光接收器件也从简单的硅PIN光二极管发展到量子效率达90%的雪崩光二极管APD。从光纤通信系统看，正是光纤制造技术和光电器件制造技术的飞速发展，以及大规模、超大规模集成电路技术和微处理机技术的发展，带动了光纤通信系统从小容量刀大容量、从短距离刀长距离、从低水平到高水平、从旧体制刀新体制的迅猛发展。1.2光纤通信发展的现状1976年美国在亚特兰大进行的现场试验，标志着光纤通信基础研究发展到了商业应用的新阶段。此后，光纤通信技术不断创新；光纤从多模发展到单模，工作波长从0.85um发展到1.31um和1.55 um，传输速率从几十兆特每秒发展到几十吉比特每秒。另一方面，随着技术的进步和大规模产业的形成，光纤价格不断下降，应用范围不断扩大；从初期的单一类型信息的传输到多种业务的传输。目前光纤已成为信息宽带传输的主要媒质，光纤通信系统将成为未来国家信息基础设施的支柱。总之，从1970年刀现在虽然只有短短30多年的时间，但光纤通信技术却取得了及其惊人的进展。用带宽极其惊人的进展。用带宽极其宽的光波作为传送信息的载体以实现通信，这一百年来人们梦寐以求的幻想在今天已成为活生生的现实。然而就目前的光纤通信而言，其实际应用的仅是其潜在能力的2%左右，尚有巨大的潜力等待人们去开发和利用。因此，光纤通信技术并未停滞不前，而是向高水平、更高阶段方向发展。1.3光纤通信的发展趁势光纤通信从1970年真正起步，乃今为止仅有30多年的时间，但光纤通信的技术无论是光纤制造技术还是光电器件的制造技术，以及光纤通行系统的水平都取得了极其惊人的进展，它以成为现代通信最主要的传输手段。光纤通信的潜力是巨大的，目前的光纤通信应用水平据分析仅仅是其能力的1%~2%左右。光纤通信作为现代通信的主要支柱，在现代通信网中起着重要的作用。光纤通信具有以下几个发展趁势：1.波分复用技术所谓波分复用，就是用一根光纤同时传输几种不同波长的光波，已达到扩大通信容量的目的。在系统的发送端，由各个分系统分别发出不同波长的光波，并由合波器合成一束光波进入光纤进行传输，而在接收端用光波分离开，分别输入刀各个系统的光接收机。2.相干光通信乃今为止，已应用的光纤通信都是采用强度调制与直接检波的工作方式，它只相当于原始的无线通信所使用的调制与解调技术。在此方式下，光波元器件的调制速率、光接收机的灵敏度受到局限而难以再提高，适用不了超大容量、超长距离通信的要求。所谓相干光通信，就是在发端由激光器发出谱线较窄，频率稳定、相位恒定的相干光，并用先进的调制方法对之进行调制。在收端，把由光纤传输来的相干光载波与本振光源发出的相干光，经光耦合器后加到光混合器上进行混频与差额，然后把差额后的中频光信号进行放大、检波。3.超大波长光纤通信为了实现越来越大的信息容量和超长距离传输，必须适用低损耗和低色散的单模光纤。目前石英光纤的损耗已接近理论极限值，再无多大潜力可挖。4.光集成技术 它和电子技术中的集成电路相类似，是把许多微型光学元件，如光源器件、光检测器光透镜、光滤波器、光栅等集成在一块很小的芯片上，构成具有复杂性能的光器件；还可以和集成电路等电子元件集成在一起形成功能更复杂的光电部件，如光发送机与光接收机等。采用光集成技术，不仅是设备的体积、重量大大减少、而且提高了稳定性与可靠性。5.光弧子通信通信容量越大，要求光脉冲越窄。窄光脉冲经光纤传输后，因光纤的色散作用出现脉冲展宽一直是制约大容量、长距离传输的关键因素。经研究发现，当注入光强密度足够大时，会引起光脉冲变窄的奇特现象，其光脉冲宽度可抵达几个皮秒，即所谓光弧子脉冲。因此用弧子脉冲可以实现超大容量的光纤通信。 第二章光通信系统2.1 光纤的介绍2.1.1光纤概念光纤，是由纤芯和包层两部分组成的。纤芯区域完成光信号的传输,包层则是将光封闭在纤芯内，并保护纤芯,增加光纤的机械强度。目前，通信光纤的纤芯和包层的主体材料都是石英玻璃，但两区域中掺杂情况不同，因而折射率也不同。纤芯的折射率一般是1.463～1.467，包层的折射率是1.45～1.46左右。也就是说，纤芯的折射率比包层的折射率稍微大一些。这就满足了全反射的一个条件。当纤芯内的光线入射到纤芯与包层的交界面时，只要其入射角大于临界角，就会在纤芯内发生全反射，光就会全部由交界面偏向中心。当碰到对面交界面时，又全反射回来，光纤中的光就是这样在芯包交界面上，不断地来回全反射，传向远方，而不会漏射到包层中去。2.1.2光纤传输原理分析光独立传播定律认为，从不同光源发出的光线，以不同的方向通过介质某点时，各光线彼此互不影响，好象其他光线不存在似的。光的直线传播和折射、反射定律认为，光在各向同性的均匀介质（折射率n不变）中，光线按直线传播。光在传播中遇到两种不同介质的光滑界面时，光发生反射和折射现象。光在均匀介质中的传播速度为：V=c/n。(式中c是光在真空中的传播速度,n是介质的折射率)反射定律为反射线位于入射线和法线所决定的平面内，反射线和入射线处于法线的两侧，反射角等于入射角。折射定律为折射线位于入射线和法线所决定的平面内，折射线和入射线位于法线的两侧。光在传播过程中，若从一种介质传播到另一种介质的交界面时，因两种介质的折射率不等，将会在交界面上发生反射和折射现象。一般将折射率较大的介质称为光密媒质，折射率小的称为光疏媒质。为了保证光信号在光纤中能进行远距离传输，一定要使光信号在光纤中反复进行全反射，才能保证衰减最小，色散最小，到达远端。实现全反射的两个条件为:一定要使光纤纤芯的折射率n1大于光纤包层的折射率n2;光入光纤的光线向纤芯一包层界面入射时，入射角应大于临界角。2.1.3光纤的传输特性 (1)损耗特性由于损耗的存在，在光纤中传输的光信号不管是模拟信号还是脉冲信号，其幅度都要减小。衰减是光纤的一个重要的传输参数。它表明了光纤对光能的传愉损耗、光纤每单位长度的损耗，直接关系到光纤通信系统传翰距离的长短，对光纤质量的评定和对光纤通信系统的中继距离的确定都起着十分重要的作用。形成光纤损耗的原因很多，既有来自光纤本身的损耗，也有光纤与光源的藕合损耗以及光纤之间的连接损耗。光纤本身损耗的原因主要有吸收损耗和散射损耗两类。吸收损耗是光波通过光纤的材料时，有一部分光能变成热能，从而造成光功率的损失。造成吸收损耗的原因很多，主要有本征吸收和杂质吸收。本征吸收是指光纤基本材料固有的吸收。本征吸收是不可避免的，所以本征吸收基本上确定了任何特定材料的吸收下限。对于石英光纤，本征吸收有两个吸收带;一个是紫外吸收带，一个是红外吸收带。光纤中的杂质吸收有铁、铬、铜等过渡金属离子和氢氧根离子吸收。目前过渡金属离子含量可以降低到0.4ppb以下，1ppb表示质量的十亿分之一，吸收峰损耗也可降低到1dB/km以下。由氢氧根离子产生吸收峰出现在950mm、1240mm和1390mm波和附近。其中以1390mm的吸收峰影响最为严重。一般氢氧根离子的含量可降低到l0.5dB/km以下。目前采用特殊的生产工艺几乎可以完全消除光纤内部的氢氧根离子，从而可以制成一个无水峰光纤，也称全波光纤。散射损耗是由于光纤的材料、形状、折射率分布等的缺陷或不均匀，使光纤中传导的光发生散射而产生的损耗。(2)色散特性光纤色散是光纤通信的最重要的传输特性之一。在光纤中由于不同成分的光信号有不同的传输速度。因而有不同的时间延时而产生的一种物理效应。在光纤中，不同速率的信号传过同样的距离需要不同的时间，从而产生时延差.时延差越大，色散越严重，因此可用时延差表示色散的程度。由干光纤中色散的存在，将直接导致光信号在光纤传愉过程中的畸变，会使输入脉冲在传输过程中展宽，产生码间干扰.增加误码率，从而限制了通信容量和传愉距离。因此制造优质的、色散小的光纤，对于通信系统容量和加大传输距离是非常重要的。从光纤色散产生的机理来看，它包括模式色散、材料色散和波导色散3种。　　 模式色散：在多模光纤中由于各传输模式的传输路径不同，各模式到达出射端的时间不同，从而引起光脉冲展宽，由此产生的色散称为模式色散。材料色散：光纤材料石英玻璃的折射率对不同的传输光波长有不同的值，包含有许多波长的太阳光通过棱镜以后可分成7种不同颜色就是一个证明。由于上述原因，材料折射率随光波长而变化从而引起脉冲展宽的现象称为材料色散。波导色散：由于光纤的纤芯与包层的折射率差别很小，因而在界面产生全反射现象时，有一部分光进入到包层之内。由于出现在包层内的这部分光，大小与光波长有关，这就相当于光传输路径长度随光波波长的不同而异。具有一定波谱线宽的光源所发出的光脉冲射入到光纤后，由于不同波长的光其传输路程不完全相同，所以到达光纤出射端的时间也不相同，从而使脉冲展宽。具体说入射光的波长越长，进入到包层的光强比例就越大，传输路径距离越长。由上述原因所形成的脉冲展宽现象叫做波导色散。材料色散和波导色散都与光波长有关，所以又统称为波长色散。模式色散仅在多模光纤中存在，在单模光纤中不产生模式色散，而只有材料色散和波导色散。通常各种色散的大小顺序是模式色散>材料色散>波导色散，因此多模光纤的传输带宽几乎仅由模式色散所制约。在单模光纤中由于没有模式色散，所以它具有非常宽的带宽。色散的单位是指单位光源光谱宽度、单位光纤长度所对应的光脉冲的展宽。2.1.4光纤的型号介绍在这里主要介绍GYTA单模光纤。GYTA光缆的结构是将250µm光纤套入高模量材料制成的松套管中，松套管内填充防水化合物。缆芯的中心是一根金属加强芯，对于某些芯数的光缆来说，金属加强芯外还需挤上一层聚乙烯（PE）。松套管围绕中心加强芯绞合成紧凑和圆形的缆芯，缆芯内的缝隙充以阻水填充物。涂塑铝带（APL）纵包后挤制聚乙烯护套成缆。8、12代表是8芯和12芯，B1代表G.652类是常规单模光纤。通信光纤具体分为G.651、G.652、G.653、G.654、G.655和G.656六个大类和若干子类。(1)G.651类是多模光纤，IEC和GB/T又进一步按它们的纤芯直径、包层直径、数值孔径的参数细分为A1a、A1b、A1c和A1d四个子类。(2)G.652类是常规单模光纤，目前分为G.652A、G.652B、G.652C和G.652D四个子类,IEC和GB/T把G.652C命名为B1.3外，其余的则命名为B1.1。(3)G.653光纤是色散位移单模光纤，IEC和GB/T把G.653光纤分类命名为B2型光纤。(4) G.654光纤是截止波长位移单模光纤，也称为1550nm性能最佳光纤，IEC和GB/T把G.654光纤分类命名为B1.2型光纤。(5)G.655类光纤是非零色色散位移单模光纤，目前分为G.655A、G.655B和G.655C三个子类，IEC和GB/T把G.655类光纤分类命名为B4类光纤。2.2光缆的介绍光缆(opticalfibercable)主要是由光导纤维（细如头发的玻璃丝）和塑料保护套管及塑料外皮构成，光缆内没有金、银、铜铝等金属，一般无回收价值。光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。即由光纤(光传输载体)经过一定的工艺而形成的线缆。图2-1光缆2.2.1光缆历史1976年，美国贝尔研究所在亚特兰大建成第一条光纤通信实验系统，采用了西方电气公司制造的含有144根光纤的光缆。1980年，由多模光纤制成的商用光缆开始在市内局间中继线和少数长途线路上采用。单模光纤制成的商用光缆于1983年开始在长途线路上采用。1988年，连接美国与英法之间的第一条横跨大西洋海底光缆敷设成功，不久又建成了第一条横跨太平洋的海底光缆。中国于1978年自行研制出通信光缆，采用的是多模光纤，缆心结构为层绞式。曾先后在上海、北京、武汉等地开展了现场试验。后不久便在市内电话网内作为局间中继线试用，1984年以后，逐渐用于长途线路，并开始采用单模光纤。通信光缆比铜线电缆具有更大的传输容量，中继段距离长、体积小，重量轻，无电磁干扰，自1976年以后已发展成长途干线、市内中继、近海及跨洋海底通信、以及局域网、专用网等的有线传输线路骨干，并开始向市内用户环路配线网的领域发展，为光纤到户、宽代综合业务数字网提供传输线路。2.2.2光缆的种类光缆的种类很多，其分类的方法就更多，下面介绍一些习惯的分类：(1)按敷设方式分有：自承重架空光缆、管道光缆、铠装地埋光缆和海底光缆。 (2)按光缆结构分有：束管式光缆、层绞式光缆、紧抱式光缆、带式光缆，非金属光缆和可分支光缆。(3)按用途分有：长途通讯用光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆。2.2.3光缆网是信息高速路的基石光缆是当今信息社会各种信息网的主要传输工具。如果把“互联网”称作“信息高速公路”的话，那么，光缆网就是信息高速路的基石---光缆网是互联网的物理路由。一旦某条光缆遭受破坏而阻断，该方向的“信息高速公路”即告破坏。通过光缆传输的信息，除了通常的电话、电报、传真以外，现在大量传输的还有电视信号、银行汇款、股市行情等一刻也不能中断的信息。目前，长途通信光缆的传输方式已由PDH向SDH发展，传输速率已由当初的140MB/S发展到2.5GB/S、4×2.5GB/S、16×2.5GB/S甚至更高。也就是说，一对纤芯可开通3万条、12万条、48万条甚至向更多话路发展。如此大的传输容量，光缆一旦阻断不但给电信部门造成巨大损失，而且由于通信不畅会给广大群众造成诸多不便，如计算机用户不能上网、股票行情不能知晓、银行汇兑无法进行、异地存取成为泡影、各种信息无法传输。在边远山区，一旦光缆中断，就会使全县甚至光缆沿线几个县在通信上与世隔绝，成为孤岛。给党政军机关和人民群众造成的损失是无法估量的。2.3光端机的介绍当今社会,光纤通信已成为通信的主要手段之一。同时，光纤通讯技术也在飞速的发展，使得光纤传输系统以其众多的优点，赢得了大家的青睐。光纤传输系统具有以下显著优点：容量大、传输距离远、抗干扰能力强等。光传输系统由光发送机、传输介质、光接收机三部分组成。其中，光发送机与光接收机统称为光端机。光端机是光纤通信系统中的光纤传输中断设备，它们位于电端机和光纤传输线路之间。光端机就是将多个E1信号变成光信号并传输的设备，它的作用主要就是实现电-光和光-电转换。光端机根据传输E1口数量的多少，价格也不同。一般最小的光端机可以传输4个E1，目前最大的光端机可以传输4032个E1。图2-2光端机 由于光纤传输的种种优点，光端机应用的场合非常广泛。例如可以应用于企业内部部门之间长距离局域网络之间的数据通信、移动网络中无线基站间传输系统，公共交换电话网中远端线路单元，商业网中提供专线及PABX群路的网络终端，校园网中的点对点链路和接入网中用于通常的信号传输等等。目前光端机应用最多的方面就是长距离视频和数据的传输。在高速公路、银行、电力、电信等的监控领域都要求对视频信号进行远程的传输，目前主要的解决方法是利用光端机将视频信号转化为数字信号通过光纤进行传输。此外光端机在远程视频会议、远程教学、远程医疗、通讯等诸多领域都有很广阔的用武之地，未来的光端机将向着数字化、网络化的方向发展。下图是光端机的工作原理：图2-3光端机工作原理图2.3.1模拟光端机　模拟光端机采用了PFM调制技术实时传输图像信号，是目前使用较多的一种。发射端将模拟视频信号先进行PFM调制后(一般有调频、调相、调幅几种方式，从而把模拟光端机分成调频、调相、调幅等几种光端机)，再进行电-光转换，光信号传到接收端后，进行光-电转换，然后进行PFM解调，恢复出视频信号。由于采用了PFM调制技术，其传输距离很容易就能达到30Km左右，有些产品的传输距离可以达到60Km，甚至上百公里。并且，图像信号经过传输后失真很小，具有很高的信噪比和很小的非线性失真。通过使用波分复用技术，还可以在一根光纤上实现图像和数据信号的双向传输。2.3.2数字光端机由于数字技术与传统的模拟技术相比在很多方面都具有明显的优势，所以正如数字技术在许多领域取代了模拟技术一样，光端机的数字化也是一种必然趋势。目前，数字图像光端机主要有两种技术方式：一种是MPEGII图像压缩数字光端机，另一种是非压缩数字图像光端机。图像压缩数字光端机一般采用MPEGII图像压缩技术，它能将活动图像压缩成N×2Mbps的数据流通过标准电信通信接口传输或者直接通过光纤传输。由于采用了图像压缩技术，它能大大降低信号传输带宽。 图像压缩数字光端机一般采用MPEGII图像压缩技术，它能将活动图像压缩成N×2Mbps的数据流通过标准电信通信接口传输或者直接通过光纤传输。由于采用了图像压缩技术，它能大大降低信号传输带宽，以利于占用较少的资源就能传送图像信号。同时，由于采用了N×2Mbps的标准接口，可以利用现有的电信传输设备的富裕通道传输监控图像，为工程应用带来了方便。不过，图像压缩数字光端机也有其固有的缺点。其致命的弱点就是不能保证图像传输的实时性。因为图像压缩与解压缩需要一定的时间，所以一般会对所传输的图像产生1-2s的延时。因此，这种设备只适合于用在对实时性要求不高的场所，在工程使用上受到一些限制。另外，经过压缩后图像会产生一定的失真，并且这种光端机的价格也偏高。非压缩数字图像光端机的原理就是将模拟视频信号进行A/D变换后和语音、音频、数据等信号进行复接，再通过光纤传输。它用高的数据速率来保证视频信号的传输质量和实时性，由于光纤的带宽非常大，所以这种高数据速率也并没有对传输通道提出过高要求。非压缩数字图像光端机能提供很好的图像传输质量(信噪比大于60dB，微分相位失真小于2°，微分增益失真小于2%)，达到了广播级的传输质量，并且图像传输是全实时的。由于采用数字化技术，在设备中可以利用已经很成熟的通信技术比如复接技术、光收发技术等，提高了设备的可靠性，也降低了成本。2.4光纤通信的介绍光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤通信的原理是在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去。在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。光纤通信之所以发展迅猛，主要缘于它具有以下特点：(1)通信容量大、传输距离远。(2)信号串扰小、保密性能好。(3)抗电磁干扰、传输质量好。(4)光纤尺寸小、重量轻、便于敷设和运输。(5)材料来源丰富，环境保护好，有利于节约有色金属铜。(6)无辐射,难于窃听。(7)光缆适应性强，寿命长。2.5光纤通信技术与产业发展中几个值得思考的问题  2.5.1积极创新开发具有自主知识产权的新技术 　虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用，但是应该看到这种比例仍是很小的，国内有近200家光纤光缆厂，但大多产品单一，没有自主的知识产权，技术含量较低，竞争力不强。有资料统计，1997～1999年国内企业申请光通信专利的有132件，其中光纤38件，光缆只有19件，而同期外国公司在中国申请光通信专利达550件，其中光纤光缆37件。还有资料报道：从1997年以来，国内光通信核心技术专利是90件，我国自主申请的只有9件，仅占10％。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大，因此我们作为世界第二的光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。2.5.2开发具有先进技术水平、与使用环境、施工技术相配套的新产品 　电信网络在不断发展的同时也对光缆电缆产品不断提出新的要求。不难发现，光缆的结构越来越依赖于使用的环境条件及施工的具体要求，在海底光缆、浅水光缆、ADSS及OPGW光缆的开发中，会对这一点有深刻的体会。而今后光缆建设的重点将会随着接入网、用户驻地网的建设不断展开，新一代的光缆结构和施工技术也会基于如微型光缆、吹入或漂浮安装及迷你型微管或小管系统的全套技术而有一系列新的变化，以便有限的敷设空间得到充分、灵活的利用。这当中也包含了若干光缆设计、制造工艺、光纤光缆材料、施工安装方面的新的技术课题。一些国家或公司已取得了一些经验，正逐渐形成新的系统技术专利。我国的用户众多，接入网和用户驻地网具有很多的特色，对接入光缆也会有更多的要求，为我们研究和创新接入网和用户驻地网光缆结构提供了很好的机会。应该说，多数光缆技术我们是跟在国外最新技术的后面，虽然紧跟了先进技术，但自我创新的成份太少。今后应当在这方面下些功夫，走自己的创新之路。在有中国特色的接入网及用户驻地网中多采用一些有中国特色的光电缆产品。 第三章材料选择3.1距离测量经过对地形考察，我们具体的了解了我们毕业设计的具体结构图，如下：图3-1设计路线图根据整体图和设计要求，规划了两种路线走向，分为两种路径A和B。其中一条是A路线走广场，另一条是B路线走商务楼。第一条总长680米，第二条总长820米。为了便于光缆维护和线路畅通，两条线路同时铺设光缆，一路做为备用线了。线路总长度为1400米，光缆用量应大于1400米，选择光缆数量为1450米。3.2光纤、光缆选择由上面的框架得出了一系列器件的选择：具设计的要求应选四芯室外多模光纤光缆。图3-2四芯室外多模光纤光缆产品名称Beild产品名称立孚4芯室外多模光缆 四芯室外多模光纤产品类型多模光纤产品类型多模光纤波长(nm)1300，850波长(nm)1300，850纤芯数量4纤芯数量4损耗(波长/损耗值)dB/km850/3.5，1300/1.0损耗(波长/损耗值)dB/km850/3.5，1300/1.0规格50/125，62.5/125规格50/125，62.5/125工作温度(℃)-40℃～70℃工作温度(℃)-30℃～60℃工作湿度0～90%工作湿度0～90%表3-1光纤及光缆图表由上面的原理我们可以看出上述两个光缆的性能差异不大，但前者单价为5元/米，而后者则为2.8元/米。3.3光端机选择那么下面介绍一下这次施工中所需要的两种光端机：(1)OLYCOMOM8108-240B光端机参考价格：￥2000OLYCOMOM8108-240B光端机参数：设备类型PDH光端机接口类型基本业务8E1附加业务RS-232、PCM公务电话传输距离多模2公里、单模40公里、单模60公里、单模120公里信号阻抗75Ω/不平衡20Ω/平衡（任选一）表3-2主要参数电源48V/+24V/110V/220V（任选一）工作温度-40℃～+75℃存储温度-40℃～+85℃湿度0~95%，无冷凝表3-3其他参数功能特点：1.高度集成化设计，设备工作稳定，故障率极低。2.E1端口采用数字式时钟恢复电路和数字式平台滑锁相电路。3.供电电压可以选择-48V/+24V/110V/220V提供过压、过流保护具有良好的电磁屏蔽性能。4.抖动指标远优于通信标准。5.利用光路带内通道监控对端设备,对端工作状态通过面版上指示灯显示。 6.提供命令8个E1对端环回环回功能；提供一路公务电话接口（选用）。图3-3OLYCOMOM8108-240B光端机(2)COCOM16E1光端机参考价格：￥2800COCOM16E1光端机参数：设备类型16E1光端机接口类型16路E1、1个RS232接口、1个网管接口带宽2MHz信号阻抗75Ω/120Ω（任选一）表3-4主要参数电源220v/-48v（任选一）工作温度0℃~50℃外观尺寸483×140×45mm湿度≤95%，无凝结表3-5其他参数功能特点：16×E1光端机可以将16个2.048Mb/s的支路信号复接成42.224Mb/s的群路光信号，具有2个方向的光接口。该设备集成了PDH设备的新技术和SDH设计思想，支持最新的国际标准和国家标准。提供三路接口类型可选的数据通道及一路公务电话，具备完善的告警和网管功能。可组建经济、灵活的多业务混合网。可应用于交换机局间中继、局域网数据传输、大用户出租业务2M接入、住宅小区/智能大厦宽带接入、移动基站、寻呼台站的连接等。HM-P48016×E1光端机可直接安装在19机架上，采用机架结构时可实现集中网管，集中供电。 图3-4COCOM16E1光端机以上两种光端机就是在这次设计中所需要的两种光端机，而且我们得出了以下结论。模拟光端机实现的方式要比数字光端机简单些，而且调制解调芯片目前市场上的价格十分低廉，所以系统造价相对便宜些。数字光端机相对比较复杂，技术含量较高。它所使用的模数、数模转换芯片，复接和分接芯片以及可编程逻辑芯片目前市场价都比较昂贵。数字光端机具有传输信号质量高，没有模拟调频、调相、调幅光端机多路信号同传时交调干扰严重、容易受环境干扰影响、传输质量低劣、长期工作稳定性差的缺点，因此许多大型重点工程已普遍采用数字光端机。从长远来看，数字传输的应用将会成为主流，模拟传输方式的产品还会存在，但可能会用来做一些短距离的传输。由于目前国内还不具备数字光端机的软件开发技术，因此数字光端机的产地大都在国外。目前国内公路监控的技术需求并不是太复杂，因此目前数字光端机应用并不是太多。但随着日益加大的交通流量，对图像、声音和数据的综合传输要求也会越来越高，数字光端机将会被业主们作为一种必需的设备而采用。 第四章具体的实施及方案光缆施工现场及工程验收的测试方法与标准要求，以及测试中应注意的问题，对光缆工程正确、合理和规范的质量检测，发现隐患及时解决，以便延长光缆的使用寿命，减少光缆线的维护量，确保通信畅通，将起到应有的作用。对工程的布线走向如下图：图4-1布线图分为两种路径A，B。光缆施工的现场测试为连接光端机总调测做准备。单盘光缆测试的目的在于工厂产品的质量；施工布放后的测试是为检查布放过程有无损伤，并作为接续前的检查；接续中的测试是为了检查接头是否达到低损耗；接续后组成单元光缆段的测试，目的在于检查是否达到设计对传输总衰减和总基带响应要求，作为连接光端机总调测的准备。单模光纤是以色散系数来表征色散的。4.1光缆线路的施工程序光缆施工的现场测试很重要，它为连接光端机总测试做准备。(1)光缆的弯曲半径不小于光缆外径的15倍，施工过程中不应小于20倍。(2)布放光缆时，光缆必须由缆盘上放出并保存松弛的弧形。(3)布放光缆时，牵引力应不超过光缆允许张力的80%，瞬时最大引力不得超过光缆允许张力的100%。而且应牵引光缆的加强心部分，并作好光缆头部的防水加强处理。 (4)布放过程中无扭转，严禁打小卷，浪涌等现象。如缠整线应以“8”字盘整。(5)光缆引入和引出必须加顺引装置，不可直接拖地。(6)将对应纤序的光纤进行熔接时，进行熔接损耗估算。我们一般把划光缆线路的施工程序分为准备、敷设、接续、测试和竣工验收五个阶段。光缆的单盘检验主要是检查光缆的外观，光纤的有关特性及信号线等等。路由复测应一批准的施工设计图为依据，复核光缆路由的具体走向，敷设条件以及接头的具体位置，复测路由的地面距离等，为光缆得配盘等提供必要条件。路由准备包括管道光缆敷设得管道清理，预防铁丝或预放塑料导管，以及直埋敷设时光缆沟的开挖，接头坑的设置等准备工作。体将为工程的顺利进行和光缆的安全敷设提供便利条件。以上统称为光缆线路施工的准备阶段。4.2光缆的直埋敷设光缆沟的界面尺寸应按施工图要求，其底宽随光缆数目而变，一般1～2条光缆，沟底宽30～40cm。3条光缆，沟底宽55cm.4条光缆，沟底宽65cm。沟底宽度约为底宽+0.1倍埋深。同沟敷设的光缆部的交叉，重叠。量直线段上光缆沟要求越直越好，直线与障碍物时可以躲开，老开后应回到原来的直线上，转弯段的弯曲半径应不小于20m。4.3用光纤将发送与接收连接测试前先用短光纤将发送与接收连接，记录其波形。将被测光纤介入，再记录其波形。将两波形相减得出-6dB点的频率就是被测光纤的带宽，进而折算出单位长度(km)的基带响应。 第五章光通路保护光纤通信传输系统本身虽然有保护功能，但在实际中只采用传输设备自身的保护管理系统在光缆线路发生全阻断障碍时，很难真正保证传输的安全和畅通。例如具有环路自愈功能的SDH传输系统，如果光纤传输环不是真实的物理光缆环，在某处的光缆线路阻断也可能造成SDH传输环的通信中断。近年来兴起的光缆线路自动监测系统虽然能完成对光缆的实时自动监测，但不能预防预测外力作用造成的光缆突发阻断障碍，也不能在光缆线路发生故障时使其中的光传输系统得到保护。一条光缆发生全阻断或其中部分纤芯阻断，对于那些没有通过另一条物理光缆传输路由保护的光系统会造成较长时间的业务传输中断。目前，城域中继光缆和用户主干光缆大都在24芯以上，大多数光缆中的大多数纤芯在占用中，光缆阻断时，在比较好的现场条件下，从阻断到完全修复一般需要6～10h。这对于高速、宽带、大容量的光纤传输所造成的通信损失是严重的，尤其是对于传输系统多、中断时间长的重大光缆阻断障碍，不仅会给电信运营部门造成严重的经济损失，而且会造成严重不良的社会影响。光纤通信的路由保护可以通过多种形式实现，主要有以下几种保护段：1.到设备间和重要大客户的引入光缆物理双路由保护问题2.通信交换端局间中继光缆物理双路由互保问题3.WDM传输互保方式下面主要介绍通信交换端局间中继光缆物理双路由互保。多数局向间都有2条以上光缆，先后建设时主要考虑的是局间的传输容量，对于光缆传输互相保护问题考虑得不够。局间的光缆或同路由，或不同路由，由于不是同时建设的，在局内的成端一般都不在同一ODF架内，有的甚至相距很远。如果1条光缆阻断或割接，临时把中断的光系统或受割接影响的光系统调到另1光缆里（假设该光缆里有足够的备纤），需要从ODF架向光端机布放临时跳线，如果系统多，做起来比较麻烦，费时费力。如果相同局向的光缆成端在同一ODF架内的同一ODM上或在相邻ODM上（成端最好采用插拔式活动连接器，使连接起来快速方便），即使不是采取SDH自愈环传输，通过人工操作，2条光缆也容易做到互相保护，极大地缩短系统阻断历时。如图5-1 所示，s1光缆和p1光缆是2条不同物理路由的光缆，s1光缆成端对应ODM1，p1光缆成端对应ODM2，其中都有传输系统也都有足够的备纤。2条光缆不同物理路由，同时受到外力作用而同时阻断的几率微乎其微。当s1光缆因外力作用而突然阻断或需要迁改割接时，在A端局和C端局同步地把与s1光缆相连接的光跳线（连接头）从ODM1上取下移接到ODM2上（光跳线的其它部位及其另一头不需要动），不管通过s1光缆传输的系统是A、C端局之间的还是通过A、C端局跳接到其它端局的，都能快速通过p1光缆跳接通（在实际操作中，A端和C端同步地把ODM1上2根跳线头移接到ODM2上可在2min内完成），p1光缆对s1光缆起到了保护作用。由于通过s1光缆传输的系统都已通过p1光缆接通，然后可从容地对s1光缆进行修复或割接，能保证线路质量。待s1光缆修复或割接完毕后，再把移接到ODM2上的跳线移到ODM1上，使系统复原。当b光缆因外力作用而突然阻断或需要迁改割接时情况亦然。如下图所示，图A为正常情况下的传输，图B为B、C之间的光缆被切断时候的情况：图A图B图5-1二纤单向复用段倒换环 第六章光端机安装后的系统调测6.1光发送机参数测试6.1.1平均发送光功率测量平均发送光功率是指光端机通信时，光源尾纤输出的平均功率，它与光源器件的输出功率，器件同尾纤的耦合效率及数字编码信号有关。要注意的是，一般光源器件的输出功率是在直流信号驱动下器件端面或已装配的尾纤的峰值输出功率。真实的发送光功率应扣除光纤连接器的插入损耗，约1dB以下。测得值应符合CCITT规定值标准。图6-1　光功率测量6.1.2消光比的测试消光比定义为光源发出全“1”和全“0”码时的平均P(on)与P(off)之比。测试该参数时，根据消光比的定义先考虑切断送至光发送电路的电信号，来获得全“0”状态，测出P(off)，而对于P(on)，由于平均发送光功率Pt可测，而全“1”对应的P(on)是P(A)的两倍。6.2光接收机参数测试6.2.1动态范围的测试动态范围是指在一定的误码率指标下，光端机所能接收的最大光功率与最小光功率之比的对数，通常用D表示。该参数用以衡量光端机接收部分对所接收到的光信号因功率变化的适应程度。6.2.2灵敏度的测试平均发送光功率是指光端机通信时，光源尾纤输出的平均功率，它与光源器件的输出功率，器件同尾纤的耦合效率及数字编码信号有关。要注意的是，一般光源器件的输出功率是在直流信号驱动下器件端面或已装配的尾纤的峰值输出功率。真实的发送光功率应扣除光纤连接器的插入损耗，约1dB以下。测得值应符合CCITT规定值标准。 图6-2光接收灵敏度与动态范围测试连接图6.3抖动测试市内网和短距离光系统的抖动值大都能满足CCITT规定值。一般可不测或从若干个系统中抽测一个系统。每个数字段的抖动转移函数最大增益不应超过1dB。测试时用专用的抖动测试仪。6.4误码性能测试所需的仪表是误码分析仪，其测试方法与光接收机灵敏度测试相似。长期平均误码率的测试即在相当长的时间内，测得累计的误码总数除以测量时间(秒)，得长期平均误码率。长期平均误码率是反映系统误码性的能最主要方面。CCITT详尽的误码性能要求，还包括误码秒(ES)、严重误码秒(SES)和劣化分(DM)。其含义分别为误码秒是含1个或1个以上的误码秒数，SES严重误码秒是误码率大于10-3的秒数，劣化分是误码率大于等于10-6的分钟数。6.5警报系统的测试警报系统包括紧急警报和非紧急警报，至少应具有下列告警。(1)电源故障：主备用电源转换。(2)误码率超过10-6。(3)误码率超过10-3，并转换到备用系统。(4)发送、接收端无光信号。 第七章整个工程的造价铺设光缆一共需要16个人从四个起点分四组开始铺设，需要铺设的时间在5天，每人每天50元的工资；光端机的熔接每芯30元，共16芯；光缆的总长度为1450米，光缆的单价为3元/米；光端机的总造价为12830元。名称数量单价总价光缆1450米3元/米4350元熔芯16芯30元/芯480元光端机2台2000元/台4000元工人16人*5天50元/天/人4000元总工程造价12830元表7-1整个工程的造价表 第八章结束语我们的毕业设计终于完成了。几个月来，从开始接到论文题目到作品的完成，再到论文文章的完成，每一步对我门来说都是新的尝试与挑战，在老师的细心指导和严格要求下顺利画上句号。衷心感谢xx指导老师，本毕业设计是在他的细心关怀和精心指导下完成的。毕业设计中的许多思想和方法得益于指导老师的指导和启发，从设计选题到论文写作都倾注了指导老师的巨大心血。本设计能顺利的完成也归功与各位老师的认真负责，使我们能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得一体现。在做这次毕业设计过程中使我学到了很多，我感到不论做什么事都要真真正正用心去做，才会使自己更加的成长，没有学习就不可能有实践的能力，没有自己的实践就不会有所突破，希望这次的经历能让我们在以后的学习生活中不断成长与进步。 参考文献通信网络安全技术现代电信交换技术与通信网交换机及其应用技术程控交换技术与设备程控数字交换与现代通信网程控交换技术实用教程电话通信网及交换技术通信网规划理论与实务综合布线系统综合布线实用教程现代通信系统（第2版）现代交换原理与通信网技术通信电源设备安装工程验收规范通信原理教程本地网通信线路工程验收规范通信电缆配线管道图集光纤通信系统与网络通信系统工程(第二版)移动通信原理数字通信系统现代交换技术通信光缆与电缆工程杨远红刘飞尤克等黎连业劳文微叶敏李正吉边祥娟张曙光李茂长梁雄建等编著刘化君江云霞杨延嵩马颂阳高健卞佳丽等信息产业部综合规划司樊昌信邮电部计划建设司信息产业部综合规划司胡庆王敏琦普埃克 吴伟陵等强世锦尤克胡庆杨义先钮心忻崔宝江黄治国等编著张公忠赵梓森机械工业出版社北京航空航天大学出版社清华大学出版社电子工业出版社北京邮电大学出版社西安电子科技大学出版社国防工业出版社北京邮电大学出版社机械工业出版社国防工业出版社机械工r业出版社北京邮电大学出版社北京邮电大学出版社电子工业出版社北京邮电大学出版社北京邮电大学出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社西安电子科技大学出版社机械工业出版社人民邮电北京邮电大学出版社  致谢首先衷心地感谢我的导师xx老师。本文从选题到完成，从理论上的探讨到实际问题的解决，无处不饱含着xx的心血。在我撰写论文的过程中，xx老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了xx老师悉心细致的教诲和帮助，特别是他广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终身受益，在此表示真诚的感谢个深深的谢意。肅蚄蒈膃肅莄螄聿肄蒆薇羅肃'