【正文】 第 5章 光通信傳輸系統(tǒng) 在通信傳輸?shù)恼麄€系統(tǒng)和傳輸過程中，光傳輸系統(tǒng)是最基本、最重要的組成部分，也是新技術(shù)發(fā)展十分迅速的一個系統(tǒng)；在未來的技術(shù)發(fā)展中，無論是通信“接入網(wǎng)”系統(tǒng)，還是“城域網(wǎng)”或長途“廣域網(wǎng)”，光通信系統(tǒng)都將扮演主要的角色。本章是對光通信傳輸系統(tǒng)的基本組成原理與基本技術(shù)的論述。 51 光通信系統(tǒng)概述 52 光傳輸設備系統(tǒng) 53 光纖波分復用系統(tǒng) 54 光通信系統(tǒng)的綜合業(yè)務傳輸與智能化 55 新一代光傳送網(wǎng)（ OTN）系統(tǒng) 51 光通信系統(tǒng)概述 ? 511 ? 現(xiàn)代通信方式，是將各類信息轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號 ，傳輸?shù)闹饕O備是 “數(shù)字光纖通信系統(tǒng)” 。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)與一般通信傳輸系統(tǒng)一樣 , 它由發(fā)送設備、 傳輸信道和接收設備三大部分構(gòu)成。 ? 現(xiàn)在普遍采用的數(shù)字光纖通信系統(tǒng) , 是采用數(shù)字編碼信號，經(jīng)“ 強度調(diào)制 — 直接檢波 ”形成的數(shù)字通信系統(tǒng)。這里的“ 強度 ”是指光強度 , 即單位面積上的光功率?！?強度調(diào)制 ”是利用數(shù)字信號直接調(diào)制光源的光強度 , 使之與信號電流成線性變化?！?直接檢波 ” , 是指在光接收機的光頻上“ 直接 ”檢測出數(shù)字光脈沖信號，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的過程。光纖通信系統(tǒng)組成原理方框圖如圖 。 電信號光發(fā)送機E / O 變換光源光中繼機光纜O / E 變換 O / E 變換光接收機電信號光檢測器 光纖連結(jié)器E / O 變換圖 光纖通信系統(tǒng)組成原理方框圖 ? 在發(fā)送設備中 , “光電轉(zhuǎn)換器件”把數(shù)字脈沖電信號轉(zhuǎn)換為光信號 (E/O變換 ), 送到光纖中進行傳輸。在接收端 , 設有“光信號檢測器件” , 將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號 (O/E變換 )。 在其傳輸?shù)穆吠局?, 當距離較遠時 , 采用光中繼設備 , 把通信信號經(jīng)過再生處理后傳輸。實用系統(tǒng)是雙方向的 , 其結(jié)構(gòu)圖如下圖 所示。 P C M電端機發(fā)送接收發(fā)送接收接收發(fā)送接收發(fā)送P C M電端機模擬信號數(shù)字信號光端機 光信號 光端機數(shù)字信號模擬信號監(jiān)控臺光中繼機光信號圖 數(shù)字光纖通信傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖 512 數(shù)字光纖通信系統(tǒng) 圖 “數(shù)字信號光纖傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)” , 分為以下四大部分： （ 1）模擬 / 數(shù)字信號轉(zhuǎn)換部分（數(shù)字端機）； （ 2）電 / 光信號轉(zhuǎn)換部分（光端機）； （ 3）傳輸光纜； （ 4）光信號再生中繼器。 ? 數(shù)字端機的主要作用是把用戶各種信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 , 并通過復用設備組成一定的數(shù)字傳輸結(jié)構(gòu) (通常是 2M的 PCM幀結(jié)構(gòu) )的編碼信號（通常是“ HDB3碼”等） , 然后將該數(shù)字信號流送至光端機。 ? 光端機把數(shù)字端機送來的數(shù)字信號再次進行編碼轉(zhuǎn)換處理 , 主要以普通的二進制編碼（ NRZ或 RZ編碼）的形式，轉(zhuǎn)換成光脈沖數(shù)字信號，送入光纖進行遠距離傳輸；到了接收端則進行相反的變換。 （ 1）系統(tǒng)傳輸原理 ? 光端機主要由光發(fā)送系統(tǒng)、光接收系統(tǒng)、信號處理及輔助電路組成。 ? 在光發(fā)送部分，“光電轉(zhuǎn)換器件”是光發(fā)送電路的核心器件，目前主要使用的有“發(fā)光二極管 (LED)”和“激光二極管 (LD)” 兩種。負責把數(shù)字脈沖電信號轉(zhuǎn)換為光信號 (E/O變換 )。 ? 在光接收部分，核心的光檢測器件主要有“光電二極管（ PIN）”和“雪崩二極管（ APD）”，將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖電信號，也就是將光信號重新轉(zhuǎn)化為電信號（ O/E變換 )。 ? 信號處理系統(tǒng)，則主要是把數(shù)字端機送來的 HDB3碼等數(shù)字脈沖信號 , 轉(zhuǎn)換為 NRZ或 RZ編碼的普通二進制數(shù)字信號，使之適應光傳輸?shù)男盘栟D(zhuǎn)換的需要。 ? 輔助電路主要包括告警、公務、監(jiān)控及區(qū)間通信等等。 （ 2）光端機傳輸原理 （ 3）光再生中繼器 ? 光再生中繼器的作用 , 是將光纖長距離傳輸后 , 受到衰耗及色散畸變的光脈沖信號 , 恢復成標準的數(shù)字光信號，進行再次傳輸，以達到延長傳輸距離的目的。 ? 目前，數(shù)字光信號的再生中繼方式主要有兩種，較常用的是“電中繼”方式：它將微弱變形的光信號先轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺?jīng)放大整形后，變成標準的數(shù)字電信號，再調(diào)制成光信號，繼續(xù)沿光纖傳輸。 ? 另一種發(fā)展技術(shù)十分迅速的方法是“光信號放大 +再生中繼”的方式：首先使用光放大器，直接將接收到的微弱光信號放大并整形，然后再將其轉(zhuǎn)換為電信號，進行第 2次信號轉(zhuǎn)換與放大整形的方法。這種類型的光放大器目前有兩種，最成熟的是摻鉺光纖放大器(EDFA)，其次，拉曼光纖放大器也是一種很有前途的光放大器。 ? 513 數(shù)字信息流在光纖通信系統(tǒng)中的 3層通道原理 ? 在現(xiàn)代光通信系統(tǒng)中，由于光通信系統(tǒng)本身的特殊性，將各類通信信號分為 3個層次的信道包裝進行組合與傳送。由低往高依次是：“光纖再生中繼層”、“光纖復用段層”和“數(shù)字信道層”三層。如下圖 。 支路信號SDHTM再生段REG再生段SDH D XC或 ADM復用段支路信號SDHTM再生段REG再生段復用段通道圖 通道、復用段、再生段示意圖 由上面的敘述可知，不同的開銷字節(jié)負責管理不同層次的資源對象，下圖 SDH中再生段、復用段、通道的含義。 ? “數(shù)字信道層”的形成 ? 各種需要傳送的原始信息，在發(fā)信端由SDH格式或 OTN格式（見本章第 5節(jié)）進行第一層的“虛信道”復用映射包裝：加入包頭和包尾“通道開銷 POH”信息，以指明目的地址、信號類別、信道糾檢錯碼的方式等綜合信息，直接形成 SDH傳輸格式（如155Mb/s或 622Mb/s）或 OTN格式（本章第5節(jié)講述）。這個過程始于發(fā)信端，而終于收信端，在傳輸過程中不會變更，就好象兩端形成了一條 SDH制式 155Mb/s或 622Mb/s傳輸信道通路一般，保證了該系列信息在兩點之間始終以此格式有效傳輸。 ? 例如，浙江麗水到東北沈陽之間建立一條 SDH制式 155Mb/s傳輸信道，在傳輸過程中，信息內(nèi)容不會變更，猶如在兩點之間架設了一條“虛”通道一般。系統(tǒng)圖如下圖 （ 1）所示。 包頭 1 原始信號 包尾 1 包頭 1 原始信號 包尾 1 兩點之間 形成“虛”通道層 （ 1）