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光路保护系统的设计与开发

作　者: 李本泰
导　师: 李康
学　校: 山东大学
专　业: 无线电物理
关键词: 光路保护光路切换光功率检测对数放大器
分类号: TN929.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

从上世纪光纤和优良激光器的诞生,到近些年来海底光缆和普通光纤作为信息主干道的广泛应用,人类逐步跨入了光纤通信时代。光纤以其通信容量大、可靠性高、传输损耗小等优点为当前的信息时代所接受。一方面,光纤通信技术迎合了人们对大容量信息传输的需求；另一方面,人们在追求信息化所带来的便利的同时,也进一步推动了光纤通信技术的进一步发展。然而,在追求传输容量的同时,人们正逐渐地更看重传输质量。当前,光纤通信系统的传输状况不甚乐观。除光器件本身发生故障外,光缆线路因为施工挖掘、鼠害、火灾和射击等因素而时常中断也是引发的光路中断的重要原因。为了解决光通信中光路中断的问题,本文主要探讨了光路保护系统的方案和组成。光路保护方案通过提供备用光路或者查询其它可用链路提供冗余保护。及时选通未损光路可避免不必要的损失,而其关键点在于切换凭据的可靠性,即：在线监测光缆线路所得到的光功率值的准确度与灵敏度。当前应用较多的方案在检测光功率值方面存在许多弊端,如准确度不高、不够灵敏、检测范围过小,且一旦设定切换阈值后就无法更改等等。针对以上弊端,本文在“1+1”光路保护方案的基础上,采用对数放大器、微处理芯片和光器件,设计和开发出一套大范围、高精度的光路自动保护系统。而且增加了网络通信模块,通过向微处理器移植uIP协议,实现了远程微机终端与在线控制模块的通信。此外,为了提高光功率值的准确性,本文对测试结果进行了分析并根据结果对系统进行了拟合和修正。经过实际运行与测试,本文所设计系统的光功率检测范围在-60～4dBm,光路切换时间在ms量级。较之与终端远程通信后做出响应的时间,系统自动切换的响应时间更短,满足ITU-T对于光缆保护线路的切换要求。本文提出了一种光纤线路自动保护方案,并进行了设计和实现。结果表明,该系统运行稳定、可靠,灵敏度和测量范围等各项工作指标均优于当前所应用的方案,对于提高光通信网络的可靠性具有重要意义。

全文目录

中文摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
缩略名词索引  11-12
第一章引言  12-15
  1.1 光纤通信的发展历程  12-13
  1.2 光纤线路在实际运行中的状况  13-14
  1.3 本文的研究内容和结构安排  14-15
第二章光路保护方案  15-30
  2.1 理论基础和研究状况  15-18
    2.1.1 光网路的应用技术  15-16
    2.1.2 光网络的拓扑结构  16-18
    2.1.3 研究状况  18
  2.2 现行方案  18-22
    2.2.1 自愈环保护  19-20
    2.2.2 光路分流保护  20
    2.2.3 人工调度保护  20-21
    2.2.4 光路自动切换保护  21-22
  2.3 本文方案  22-29
    2.3.1 方案原理  22-24
    2.3.2 主要光器件  24-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章软硬件设计  30-48
  3.1 硬件设计  30-36
    3.1.1 总体结构  30
    3.1.2 基板模块  30-33
    3.1.3 以太网通信模块  33-35
    3.1.4 通信协议与接口  35-36
  3.2 软件设计  36-47
    3.2.1 开发环境  36-38
    3.2.2 基板单片机流程  38-40
    3.2.3 以太网单片机流程  40-43
    3.2.4 远程控制界面及程序设计  43-47
  3.3 本章小结  47-48
第四章光功率检测  48-56
  4.1 测试设备与流程  48-50
  4.2 数据拟合  50-52
    4.2.1 数据拟合准则  50-51
    4.2.2 数据拟合方法  51-52
  4.3 结果分析  52-55
  4.4 本章小结  55-56
第五章总结及展望  56-58
参考文献  58-63
致谢  63-64
攻读硕士学位期间发表的学术论文  64-65
学位论文评阅及答辩情况表  65

光路保护系统的设计与开发

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