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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