波分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì).doc

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)（論文）題目 波分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)（WDM） 電子與信息工程學(xué) 院（系）通信工程 專業(yè) 學(xué)生姓名 開(kāi)題日期：2010年 12 月 1 日波分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng) 摘要：本文主要介紹波分復(fù)用器的工作原理操作規(guī)則及實(shí)際應(yīng)用。WDM（波分復(fù)用）是利用多個(gè)激光器在單條光纖上同時(shí)發(fā)送多束不同波長(zhǎng)激光的技術(shù)。每個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)（文本、語(yǔ)音、視頻等）調(diào)制后都在它獨(dú)有的色帶內(nèi)傳輸。WDM能使電話公司和其他運(yùn)營(yíng)商的現(xiàn)有光纖基礎(chǔ)設(shè)施容量大增。制造商已推出了WDM系統(tǒng)，也叫DWDM（密集波分復(fù)用）系統(tǒng)。DWDM可以支持150多束不同波長(zhǎng)的光波同時(shí)傳輸，每束光波最高達(dá)到10Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸率。這種系統(tǒng)能在一條比頭發(fā)絲還細(xì)的光纜上提供超過(guò)1Tb/s的數(shù)據(jù)傳輸率。WDM 技術(shù)的特點(diǎn)決定了它可以幾倍幾十倍的提升帶寬。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)與動(dòng)手操作，能更好的理解與感受到WDM獲得廣泛應(yīng)用的原因和實(shí)際應(yīng)用的便捷。進(jìn)一步了解WDM技術(shù)的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：波分復(fù)用器，原理，操作，應(yīng)用。波分復(fù)用(WDM)是將兩種或多種不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)(攜帶各種信息)在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器(亦稱合波器，Multiplexer)匯合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)；在接收端，經(jīng)解復(fù)用器(亦稱分波器或稱去復(fù)用器，Demultiplexer)將各種波長(zhǎng)的光載波分離，然后由光接收機(jī)作進(jìn)一步處理以恢復(fù)原信號(hào)。這種在同一根光纖中同時(shí)傳輸兩個(gè)或眾多不同波長(zhǎng)光信號(hào)的技術(shù),稱為波分復(fù)用。WDM光波系統(tǒng)是高速全光傳輸中傳輸容量潛力最大的一種多信道復(fù)用方案，本實(shí)驗(yàn)采用1310nm和1550nm的光波進(jìn)行波分復(fù)用。 1.波分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)（WDM）原理及結(jié)構(gòu)1.1 波分復(fù)用（WDM）技術(shù)原理波分復(fù)用技術(shù)是在一根光纖中同時(shí)傳輸多個(gè)波長(zhǎng)的光載波信號(hào)，而每個(gè)光載波可以通過(guò)FDM或TDM方式，各自承載多路模擬或多路數(shù)字信號(hào)。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合起來(lái)（復(fù)用），并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端又將這些組合在一起的不同波長(zhǎng)的信號(hào)分開(kāi)（解復(fù)用），并作進(jìn)一步處理，恢復(fù)出原信號(hào)后送入不同的終端。因此將此技術(shù)稱為光波長(zhǎng)分割復(fù)用，簡(jiǎn)稱波分復(fù)用技術(shù)。 根據(jù)信道間隔的大小，光波分復(fù)用技術(shù)可分為三種，即稀疏的WDM、密集的WDM和致密的WDM，后者也叫做光頻分復(fù)用（PFDM）。 WDM技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容升級(jí)，發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)，挖掘光纖帶寬能力，實(shí)現(xiàn)超高速通信等均具有十分重要的意義，尤其是加上摻鉺光纖放大器的WDM對(duì)現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)更具有強(qiáng)大的吸引力。為了充分利用光纖的頻帶資源，提高光波系統(tǒng)的通信容量，除了WDM技術(shù)外，還有如下幾種復(fù)用技術(shù)：一，時(shí)分復(fù)用；二，光碼分復(fù)用；三，空分復(fù)用；四，方向分割復(fù)用。1.2波分復(fù)用系統(tǒng)的基本構(gòu)成波分復(fù)用系統(tǒng)（WDM）的基本構(gòu)成主要分雙纖單向傳輸和單纖雙向傳輸兩種方式。單向WDM是指所有光通路同時(shí)在一根光纖上沿同一方向傳送，在發(fā)送端將載有各種信息的具有不同波長(zhǎng)的已調(diào)光信號(hào)通過(guò)光延長(zhǎng)用器組合在一起，并在一根光纖上單向傳輸，由于各信號(hào)是通過(guò)不同波長(zhǎng)的光攜帶的，所以彼此間不會(huì)混淆，在接收端通過(guò)光的解復(fù)用器將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)分開(kāi)，完成多路光信號(hào)的傳輸，而反方向則通過(guò)另一根光纖傳送。雙向WDM是指光通路在一根光纖上同時(shí)向兩個(gè)不同的方向傳輸，所有的波長(zhǎng)相互分開(kāi)，以實(shí)現(xiàn)彼此雙方全雙工的通信聯(lián)絡(luò)。WDM系統(tǒng)主要有以下五個(gè)部分組成：光發(fā)送機(jī)，光中繼放大，光接收機(jī)，光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。2.波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皟?nèi)容掌握波分復(fù)用技術(shù)及實(shí)驗(yàn)方法。用波分復(fù)用器實(shí)現(xiàn)兩路模擬信號(hào)傳輸、兩路數(shù)字信號(hào)傳輸、模擬和數(shù)字混傳。 2.2實(shí)驗(yàn)流程實(shí)驗(yàn)框圖如下：圖1 流程圖 實(shí)驗(yàn)步驟：1、 關(guān)閉系統(tǒng)電源。有三種連線方式分別代表了模擬信號(hào)和模擬信號(hào)一起傳輸、模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)混傳、數(shù)字信號(hào)和數(shù)字信號(hào)一起傳輸圖2 連線方式列表2、用以上三種方式中的一種連接好。然后將波分復(fù)用器連入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中連接方法如圖3線路圖。 3、用同樣的方法將另一只波分復(fù)用器與1310nm和1550nm光端機(jī)連接。 4、用光纖活動(dòng)連接器將兩波分復(fù)用器連接起來(lái)。、如果傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，則重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 圖3 線路圖3.模擬信號(hào)光纖傳輸3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皟?nèi)容1、了解模擬信號(hào)光纖系統(tǒng)的通信原理；2、了解完整的模擬信號(hào)光纖通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)；3、掌握各種模擬信號(hào)的傳輸機(jī)理。通過(guò)不同頻率的正弦信號(hào)、方波信號(hào)、三角波進(jìn)行光傳輸實(shí)驗(yàn)。所用儀器有：光纖通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) ，示波器，光纖跳線 。 3.2實(shí)驗(yàn)原理與流程本實(shí)驗(yàn)中將模擬信號(hào)源輸出的正弦波、三角波、方波信號(hào)通過(guò)光纖進(jìn)行傳輸。查看模擬信號(hào)源的電路圖：圖中P400是輸入的方波信號(hào)，輸入的方波信號(hào)有兩種頻率可選1k、2k。P401是三角波的輸出端，P410是正弦波的輸出端。模擬信號(hào)也可以通過(guò)PCM編碼后變成數(shù)字信號(hào)。然后，再送入光發(fā)射模塊數(shù)字信號(hào)端進(jìn)行傳輸。接收到信號(hào)后再送入PCM譯碼模塊，得到模擬信號(hào)。這種傳輸方法將在后面的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行。 實(shí)驗(yàn)步驟：關(guān)閉系統(tǒng)電源，用光纖跳線連接1310nm光發(fā)模塊和1310nm光收模塊；將模擬信號(hào)源模塊的正弦波（P410）連接到1310nm光發(fā)模塊的P104；把1310nm光發(fā)模塊的J101設(shè)置為“模擬”。將模擬信號(hào)源模塊的J400設(shè)置為1K；將1310nm光收模塊的RP106順時(shí)針旋到最大，RP108逆時(shí)針旋到最大。 打開(kāi)系統(tǒng)電源，用示波器觀測(cè)模擬信號(hào)源模塊的TP402,調(diào)節(jié)模擬信源模塊的RP400，使信號(hào)的峰-峰值為2V。 用示波器觀測(cè)1310nm光收模塊的TP108。通過(guò)調(diào)節(jié)1310nm光發(fā)模塊RP104使得到的模擬信號(hào)不失真且幅度盡可能的大；關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。將各實(shí)驗(yàn)儀器擺放整齊。觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在示波器上可以看到經(jīng)調(diào)試后的波形，與標(biāo)準(zhǔn)波形比較基本上沒(méi)有失真。 方 波 三 角 波 正 弦 波4.圖像光纖傳輸系統(tǒng)4.1 實(shí)驗(yàn)原理 在光纖通信專用通信系統(tǒng)中，短程廣播電視信號(hào)傳輸是較早采用光纖傳輸?shù)念I(lǐng)域之一。由于光纖本身是絕緣材料，因此光纜短程傳輸不像同軸電纜那樣容易受到地電位差的影響，從而避免了所謂傳輸中的滾道干擾現(xiàn)象。近年來(lái)，為了提高廣播電視傳輸質(zhì)量，在電視中心至微波站或電視發(fā)射塔之間、微波站與地面衛(wèi)星站之間的短程線視頻傳輸常用模擬光纖系統(tǒng)來(lái)替代電纜系統(tǒng)。 視頻光纖傳輸?shù)膶?shí)質(zhì)就是模擬信號(hào)的光纖傳輸。視頻信號(hào)由攝像頭產(chǎn)生，通過(guò)激光器調(diào)制，經(jīng)光纖傳輸后，由光收端機(jī)恢復(fù)出視頻信號(hào)并輸出到電視機(jī)接收端。視頻信號(hào)的帶寬為06MHz相對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)的03KHz來(lái)說(shuō)寬了許多，因此光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)的要求更嚴(yán)格，實(shí)驗(yàn)中要認(rèn)真調(diào)整才能得到滿意的圖象傳輸效果。 攝像頭有三個(gè)接口：紅色是電源接口，黃色是視頻接口，白色是音頻接口。視頻光纖傳輸系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)框圖如下： 圖6視頻光纖傳輸系統(tǒng)4.2實(shí)驗(yàn)步驟1、關(guān)閉系統(tǒng)電源。2、將1310nm光收發(fā)模塊調(diào)為無(wú)失真?zhèn)鬏敔顟B(tài)。然后，關(guān)閉系統(tǒng)電源，保留光纖跳線連接，拆除其它連線。3、用視頻連接線連接攝像頭和1310nm光發(fā)模塊的P104。再用視頻連接線連接1310nm模擬輸出和監(jiān)視器。點(diǎn)擊查看實(shí)驗(yàn)連線。4、打開(kāi)系統(tǒng)電源，可以觀察到監(jiān)視器上會(huì)顯示攝像頭傳輸?shù)囊曨l信號(hào)。（注意：監(jiān)視器背后有一按鍵應(yīng)將其設(shè)置為AV模式。如果圖像比較模糊，調(diào)節(jié)攝像頭的焦距即可得到清晰的圖像。5、調(diào)節(jié)1310nm光收模塊的RP106、RP108，觀察圖像有何變化。6、關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。將各實(shí)驗(yàn)儀器擺放整齊。這樣，通過(guò)監(jiān)視器就能看到攝像頭掃描到的圖片，同時(shí)也能聽(tīng)到攝像頭前的聲音。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以得出WDM具有如下特點(diǎn)：可以充分利用光纖的巨大帶寬資源；適應(yīng)各種信號(hào)；透明傳輸；擴(kuò)容方便；網(wǎng)絡(luò)生存性好；節(jié)省成本。WDM（波分復(fù)用技術(shù)），是新一代的超高速的光纜技術(shù)，所謂波分復(fù)用技術(shù)，就是在單一光纖內(nèi)同步傳輸多個(gè)不同波長(zhǎng)的光波，讓數(shù)據(jù)傳輸速度和容量獲得倍增，它充分利用單模光纖的低損耗區(qū)的巨大帶寬資源，采用合波器，在發(fā)送端將不同規(guī)定波長(zhǎng)的光載波進(jìn)行合并，然后傳入單模光纖。在接收部分將再由分波器將不同波長(zhǎng)的光載波分開(kāi)的復(fù)用方式，由于不同波長(zhǎng)的載波是相互獨(dú)立的，所以可以雙向傳輸。這次的動(dòng)手操作增強(qiáng)了我的實(shí)踐能力，使我進(jìn)一步掌握了實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)，加深了對(duì)WDM的理解。實(shí)驗(yàn)儀器列表： 纖通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 視頻連接線 視器 光纖跳線 攝像頭 示波器 參考文獻(xiàn)：1 鄧忠禮.送網(wǎng)和波分復(fù)用系統(tǒng)SDH&WDM 清華大學(xué)出版社. 20032 劉繼紅.姚英. WDM光傳送網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)研究 西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào) 2002(01)3 邱琪.光纖雙向視頻數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn) 電子科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2001(06)正文書寫WDM內(nèi)容參照指導(dǎo)書同時(shí)結(jié)合各種英特網(wǎng)資料及其相關(guān)書籍。要有：1. 關(guān)于波分復(fù)用（WDM）的基本原理介紹說(shuō)明，2. 相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容步驟3. 獲取的實(shí)驗(yàn)圖表，圖像，自己加上（如正弦波與三角波復(fù)用等的圖像復(fù)用前的，解復(fù)用后的等等）。4. 得到的結(jié)論要圖文并茂，排版工整，無(wú)錯(cuò)別字排版要求：參見(jiàn)下文內(nèi)容宋體小四 單倍行距圖一定要有圖題及編號(hào)可直接寫1 1.1 1.223等標(biāo)題，不用分章寫第幾章正文內(nèi)容不得少于5頁(yè)項(xiàng)目研究意義與研究?jī)?nèi)容：目前，WDM（波分復(fù)用）技術(shù)發(fā)展十分迅速，已展現(xiàn)出巨大的生命力和光明的發(fā)展前景，我國(guó)的光纜干線和一些省內(nèi)干線已開(kāi)始采用WDM系統(tǒng)，并且國(guó)內(nèi)一些廠商也正在開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)。為幫助學(xué)生了解和熟悉這一新技術(shù)，故申請(qǐng)?jiān)搶?shí)驗(yàn)室開(kāi)放項(xiàng)目。光波分復(fù)用是將兩種不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)（攜帶有各種類型的信息）可在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器把這些光載波信號(hào)匯合在一起，并耦合到光線路中同一根光纖中進(jìn)行傳輸；在接收端經(jīng)分波器將各種波長(zhǎng)的光載波進(jìn)行分離，然后由光接收機(jī)作相應(yīng)的處理恢復(fù)原信號(hào)?？梢赃M(jìn)行單向傳輸，也可以進(jìn)行雙向傳輸。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生了解光波分復(fù)用的幾種技術(shù)；掌握波分復(fù)用原理、技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法；通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握合波器、分波器、光耦合器件、光功率計(jì)、光連接器件等的使用方法。進(jìn)而綜合提高學(xué)生的專業(yè)水平與實(shí)踐能力。第1章 緒 論居中，用公式編輯器編輯1.1 外資并購(gòu)國(guó)有企業(yè)的背景與動(dòng)機(jī)1.1.1 外資并購(gòu)國(guó)有企業(yè)的背景外資并購(gòu)公式式樣: （1-1）式中：St 企業(yè)在t時(shí)間區(qū)段的總收入；公式序號(hào)居右Ct 企業(yè)在t時(shí)間區(qū)段的總成本。注意：公式中，要注意外文字母的正、斜體之分。1.1.2 外資并購(gòu)國(guó)有企業(yè)的動(dòng)機(jī)外資并購(gòu)的動(dòng)機(jī)在于圖上空1行第1章 TC05號(hào)宋體5號(hào)黑體下空1行1.2 研究外資并購(gòu)的意義研究外資并購(gòu)的意義在于第2章 外資并購(gòu)國(guó)有企業(yè)的基本模式2.1 外資并購(gòu)的具體含義表2.1為各年產(chǎn)品產(chǎn)量 表2.1 19881997年各年的產(chǎn)品產(chǎn)量 萬(wàn)噸年份19901991199219931994199519961997產(chǎn)量2.4082.7333.0943.3575號(hào)黑體上空一行3.2853.7303.8133.8