80网络工程课程设计 光电收发器技术性能分析与应用

长沙理工大学《网络工程设计》课程设计报告李秩期学院城南学院专业通信工程班级2005542502学号200554250201学生姓名李秩期指导教师刘青课程成绩完成日期2008年7月8日课程设计成绩评定学院城南学院专业通信工程班级2005542502学号200554250201学生姓名李秩期指导教师刘青完成日期2008年7月8日指导教师对学生在课程设计中的评价评分项目优良中及格不及格课程设计中的创造性成果学生掌握课程内容的程度课程设计完成情况课程设计动手能力文字表达学习态度规范要求课程设计论文的质量指导教师对课程设计的评定意见综合成绩指导教师签字2008年月日课程设计任务书城南学院通信工程专业课程名称网络技术课程设计时间2007～2008学年第二学期18～19周学生姓名李秩期指导老师刘青题目光电收发器技术性能分析与应用主要内容：(1)光电收发器工作原理(2)光电收发器技术分析(3)光电收发器的应用情况要求：(1)综合运用计算机网络基本理论和网络工程设计的方法设计本系统。(2)学会文献检索的基本方法和综合运用文献的能力。(3)通过课程设计培养严谨的科学态度，认真的工作作风和团队协作精神。应当提交的文件：(1)课程设计学年论文。(2)课程设计附件（相关图纸、设备配置清单、报告等）。光电收发器技术性能分析与应用第1页共24页光电收发器技术性能分析与应用学生姓名：李秩期指导教师：刘青摘要：本课程设计主要分析和讨论光电收发器的技术性能及其的应用。了解光电收发器的基本概念，理解光电收发器的工作原理，分析常目前常用的光电收发器技术，深入理解光电收发器的实际应用例子，掌握光电收发器当前的应用状况。举例说明在应用光电收发器技术的过程中可能会出现的问题并对其进行讨论，提出解决方案。对光电收发器目前的应用状况做简要的概括并指出当前光电收发器应用上出现的问题。通过以上的学习过程后，全面掌握光电收发器及其相关的各方面内容。关键字：光电收发器；IEEE802.3；以太网；单模；多模；长距离组网光电收发器技术性能分析与应用第2页共24页目录1引言.....................................................................................................................31.1课程设计目的.....................................................................................................................................31.2课程设计的步骤.................................................................................................................................32基本原理.............................................................................................................42.1光电收发器概述.................................................................................................................................42.2光收发模块.........................................................................................................................................52.3以太网转换电路.................................................................................................................................73光电收发器技术性能分析.................................................................................83.1光电收发器的分类.............................................................................................................................83.2光电收发器产品特点及其应用范围...............................................................................................103.3光电收发器的主要技术指标............................................................................................................113.4常见光电收发器...............................................................................................................................144光电收发器的应用...........................................................................................164.1用光电收发器实现长距离组网.......................................................................................................164.2光电收发器使用原则及其故障排除方法.......................................................................................194.3光电收发器选用原则.......................................................................................................................214.4光电收发器发展趋势.......................................................................................................................225结束语...............................................................................................................23参考文献.................................................................................................................24光电收发器技术性能分析与应用第3页共24页1引言当今社会的信息化建设突飞猛进，人们对于数据、语音、图像等多媒体通信的需求日益旺盛，以太网宽带接入方式因此被提到了越来越重要的位置[1]。光纤通信以其信息容量大、保密性好、重量轻、体积小、无中继、传输距离长等优点得到了广泛的应用，光电收发器正是利用了光纤这一高速传播介质很好的解决了以太网在传输方面的问题。在一些规模较大的企业，网络建设时直接使用光纤为传输介质建立骨干网，而内部局域网的传输介质一般为铜线，为了实现局域网同光纤主干网相连。需要在不同端口、不同线形、不同光纤间进行转换并保证链接质量。光电收发器的出现，将双绞线电信号和光信号进行相互转换，确保了数据包在两个网络间顺畅传输，同时它将网络的传输距离极限从铜线的100米扩展到100Km。1.1课程设计目的本课程设计首先主要了解什么是光电收发器。进而理解光电收发器的工作原理，及光电收发器的各个组成部分，每个部分的性能指标。知道光电收发器的类别，每个类别常用于哪个方面。初步掌握目前常用的光电收发器。通过具体的例子理解光电收发器的实际应用。1.2课程设计的步骤(1)简明阐述什么是光电收发器并对起元件的选择做大致的概述，再以目前使用较多的l00M光电收发器为例对光电收发器的工作原理作介绍。(2)对光电收发器的分类方法进行说明，了解光电收发器的特点、使用范围。对光电收发器的性能指标进行详细描述。从应用方面介绍各种常用的光电收发器。(3)利用光电收发器进行长距离组网，理解光电收发器的实际应用。对光电收发机实际应用中可能出现的问题进行讨论并给出解决方法。对光电收发器的发展现状做概述并提出现在存在的问题。光电收发器技术性能分析与应用第4页共24页2基本原理光电转换器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元。产品一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中，且通常定位于宽带城域网的接入层应用；同时在帮助把光纤最后一公里线路连接到城域网和更外层的网络上也发挥了巨大的作用。光电收发器是目前中小公司包括大型公司经常使用到的一种网络设备。其作用是将光纤介质转换成铜线接入。企业在进行信息化基础建设时，通常更多地关注路由器、交换机乃至网卡等用于节点数据交换的网络设备，却往往忽略介质转换这种非网络核心必不可少的设备。特别是在一些要求信息化程度高、数据流量较大的政府机构和企业，网络建设时需要直接上连到以光纤为传输介质的骨干网，而企业内部局域网的传输介质一般为铜线，确保数据包在不同网络间顺畅传输的介质转换设备成为必需品。2.1光电收发器概述(1)光电收发器的结构光电收发器包括三个基本功能模块：光电介质转换芯片、光信号接口(光收发一体模块)和电信号接口(RJ45)，如果配备网管功能则还包括网管信息处理单元。(2)光电收发器元器件的选择在以太网光电收发器设计中，元器件的选择举足轻重，它决定了产品的性能、寿命和成本。光电介质转换芯片(OEMC)是整个收发器的核心。它的选择直接影响和决定了其它元器件的选择。光电介质转换芯片的主要性能指标有：网管功能：网络管理是网络可靠性的保证，是提高网络效益的方式，网络管理的运行、管理、维护等功能可以大大增加网络的可用时间，提高网络的利用率、网络性能、服务质量、安全性和经济效益。但研制有网管功能的以太网光电收发器所需的人力、物力远远超过无网管的同类产品，主要表现在：硬件投资、软件投资、调试工作、人员的投入等。兼容性：光电介质转换芯片(OEMC)应支持IEEE802、CISCOISL等常用网络通信标准，以保证以太网光电收发器有良好的兼容性。光电收发器技术性能分析与应用第5页共24页环境要求：a.输入输出电压。光电介质转换芯片(OEMC)的工作电压多为5伏或3.3伏，但以太网光电收发器上另一个重要的器件——光收发一体模块的工作电压绝大多数为5伏。若两者工作电压不一致，则会增加PCB板布线的复杂程度。b.工作温度。在选择光电介质转换芯片(OEMC)的工作温度时，开发人员需从最不利的条件出发并留有余地，比如夏天最高气温达40℃，而以太网光电收发器机箱内部因为各种元器件尤其OEMC发