【正文】 以及信號的幀結(jié)構(gòu)、復(fù)用方式均 不相同，這種局面造成了國際互通的困難，不適應(yīng)當前隨時隨地便捷通信的發(fā)展趨勢。同時用戶希望傳輸網(wǎng)能有世界范圍的接口標準，能實現(xiàn)我 們這個地球村中的每一個用戶隨時隨地便捷地通信。它代表了今后光纖發(fā)展的方向。 4. 光纖 1550nm波長衰減最小光纖，它以努力降低光纖的衰減為主要目的，在 1550nm波長區(qū)域的衰減系數(shù)低達 ～ ，而零色散點仍然在 1310nm 波長處。 在 1550nm波長區(qū)域，因為 光纖的色散系數(shù)極小，所以特別適合傳輸單波長、大容量的 SDH 信號。它主要應(yīng)用于 1550nm 波長區(qū)域，且在 1550nm波長區(qū)域的性能最佳。 在 1550nm波長區(qū)域，用 TDM 方式的 的 WDM 信號是沒有問題的，因為后者對光纖的色散要求仍相當于單波長 系統(tǒng)的要求。故稱其為1310nm 波長性能最佳光纖。在 850nm 波長區(qū)衰減系數(shù)低于4dB/km，色散系數(shù)低于 120ps/；在 1310nm 波長區(qū)衰減系數(shù)低于 2dB/km，色散系數(shù)低于 6ps/。由于單模光纖具有低損耗、帶寬大、易于擴容和成本低等特點，目前國際上已一致認同 SDH/DWDM 光傳輸系統(tǒng)使用單模光纖作為傳輸媒質(zhì)。一般來講，光纖的零色散波長位于 1310nm波長區(qū)內(nèi)，但人們可以通過巧妙的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計使光纖的零色散波長移到我們所希望的波長區(qū)內(nèi)，從而制造出色散移位光纖。 上述兩種單模光纖的包層直徑均為 125?m。 圖 14 典型光纖的色散特性 3. 模場直徑 單模光纖的纖芯直徑為 8～ 10?m，與工作波長 ～ ?m 處于同一量級，由于衍射效應(yīng)，不易測出纖芯直徑的精確值。一般光纖存在三種色散： ? 模式色散：光纖中攜帶同一個頻率信號能量的各種模式成分，在傳輸過程中由于不同模式的時間延遲不同而引起的色散。這些結(jié)構(gòu)上有缺陷的幾何尺寸遠大于光波，引起與波長無關(guān)的散射損耗，并且將整個光纖損耗譜曲線上移，但這種散射損耗相對前一種散射損耗而言要小得多。對于突變型光纖而言，它可以使光波在纖芯和包層的交界面形成全反射，引導(dǎo)光波沿纖芯向前傳播；對于漸變型光纖而言，它可以使光波在纖芯中產(chǎn)生連續(xù)折射，形成 穿過光纖軸線的類似于正弦波的光射線，引導(dǎo)光波沿纖芯向前傳播，兩種光射線軌跡如圖 15（ b）、（ c）所示。但從光纖的外觀上來看，兩種光纖區(qū)別不大。 圖 12 光纖的典型結(jié)構(gòu) 纖芯的粗細、纖芯材料和包層材料的折射率，對光纖的特性起著決定性的影響。在接收端，光接收機把數(shù)字信號從光波中檢測出來送給電端機，而電端機再進行數(shù) /模轉(zhuǎn)換，恢復(fù)成原來的模擬信息。 圖 11 數(shù)字光纖通信系統(tǒng) 從 圖 11 可以看出，數(shù)字光纖通信系統(tǒng)基本上由光發(fā)射機、光纖與光接收機組成。 光纖通信的概念 所謂光纖通信，就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波以達到通信之目的。 要使光波成為攜帶信息的載體，必須在發(fā)射端對其進行調(diào)制，而在接收端把信息從光波中檢測出來（解調(diào)）。在發(fā)射端，電端機把模擬信息（如話音）進行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換，用轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號去調(diào)制發(fā)射機中的光源器件（一般是半導(dǎo)體激光器 LD），則光源器件就會發(fā)出攜帶信息的光波。就這樣完成了一次通信的全過程。圖 13所示為常用光纖三種基本類型。 從圖中可以看出，在纖芯和包層橫截面上，折射率剖面有兩種典型的分布。 光纖的基本特性 1. 衰減系數(shù) 光纖的損耗主要包括吸收損耗、散射損耗、彎曲損耗三種，在彎曲半徑較大的情況下，彎曲損耗對光纖衰減系數(shù)的影響不大，決定光纖衰減系數(shù)的損耗主要是吸收損耗和散射損耗。 綜合以上幾個方面的損耗，單模光纖的衰減系數(shù)一般分別為 ～ （ 1310nm 區(qū)域）和 ～ （ 1550nm 區(qū)域）。 ? 材料色散：由于光纖纖芯材料的折射率隨頻率變化，使得光纖中不同頻率的信號分量具有不同的傳播速度 而引起的色散。此外，由于基模 LP 01 場強的分布不只局限于纖芯之內(nèi)，因而單模光纖纖芯直徑的概念在物理上已沒有什么意義，所以改用模場直徑的概念。 4. 截止波長 為避免模式噪聲和色散代價，系統(tǒng)光纜中的最短光纜長度的截止波長應(yīng)該小于系統(tǒng)的最低工作波長，截止波長條件可以保證在最短光纜長度上單模傳輸，并且可以抑制高階模的產(chǎn)生或可以將產(chǎn)生的高階模式噪聲功率代價減小到完全可以忽略的地步。 6. 零色散斜率 在零色散波長附近，光纖的色度色散系數(shù)隨波長而變化的曲線斜率稱之為零色散斜率。 ITUT 在 、 、 和 建議中分別定義了四種單模光纖，在此一并予以簡要介紹。 2. 光纖 光纖即指零色散點在 1310nm 波長附近的常規(guī)單模光纖，又稱色散未移位光纖，這也是到目前為止得到最為廣泛應(yīng)用的單模光纖。 在 1550nm波長區(qū)域， 光纖呈現(xiàn)出極低的衰減，其衰減系數(shù)規(guī)范值為 ～ 。但用來傳輸 10Gbit/s 的 SDH 信號或基于 10Gbit/s 的 WDM 信號則會遇到相當大的麻煩。因為在光纖制造時已對光纖的零色散點進行了移位設(shè)計，即通過改變光纖內(nèi)折射率分布的辦法把光纖的零色散點從1310nm 波長移位到 1550nm 波長處，所以它在 1550nm 波長區(qū)域的色散系數(shù)最小，低達。例如用它來傳輸 TDM 方式的 10Gbit/s 的 SDH信號是沒有問題的。 主要應(yīng)用于需要中繼距離很長的海底光纖通信，但其傳輸容量卻不能太大。 第 2 章 SDH 概述 SDH產(chǎn)生的背景 SDH 全稱叫做同步數(shù)字傳輸體制，是一種傳輸?shù)捏w制（協(xié)議），就象 PDH—— 準同步數(shù)字傳輸體制一樣， SDH 這種傳輸體制規(guī)范了數(shù)字信號的幀結(jié)構(gòu)、復(fù)用方式、傳輸速率等級，接口碼型等特性。目前傳統(tǒng)的 PDH 傳輸網(wǎng)，由于其復(fù)用方式不能滿足信號大容量傳輸要求，而且 PDH 體制的地區(qū)性規(guī)范也使網(wǎng)絡(luò)互連增加了難度，由此看出在通信網(wǎng)向大容量、標準化發(fā)展的今天， PDH 的傳輸體制已經(jīng)愈來愈成為現(xiàn)代通信網(wǎng)的瓶頸，制約了傳輸網(wǎng)向更高的速率發(fā)展。三種信號系列的電接口速率等級如圖 21 所示。其中 mB 為信息碼， nB 是冗余碼，冗余碼的作用是實現(xiàn)設(shè)備對線路傳輸性能的監(jiān)控功能。由于 PDH 采用異步復(fù)用方式，那么就導(dǎo)致當?shù)退傩盘枏?fù)用到高速信號時，其在高速信號的幀結(jié)構(gòu)中的位置沒規(guī)律性和固定性。 既然 PDH 采用異步復(fù)用方式，那么從 PDH 的高速信號中就不能直接的分 /插出低速信號，例如：不能從 140Mbit/s 的信號中直接分 /插出 2Mbit/s 的信號。 圖 22 140Mbit/s 信號分 /插出 2Mbit/s 信號示意圖 從圖中看出，在將 140Mbit/s 信號分 /插出 2Mbit/s 信號過程中，使用了大量的“背靠背”設(shè)備。 (2) 由于低速信號分 /插到高速信號要通過層層的復(fù)用和解復(fù)用過程，這樣就會使信號在復(fù)用 /解復(fù)用過程中產(chǎn)生的損傷加大，使傳輸性能劣化，在大容量傳輸時，此種缺點是不能容忍的。 4. 網(wǎng)管接口 由于沒有統(tǒng)一的網(wǎng)管接口，這就使你買一套某廠家的設(shè)備，就需買一套該廠家的網(wǎng)管系統(tǒng)。 SDH相對 PDH的優(yōu)勢 由于 SDH傳輸體制是 PDH傳輸體制進化而來的，因此它具有 PDH 體制所無可比擬的優(yōu)點，它是不同于 PDH體制的全新的一代傳輸體制，與 PDH相比在技術(shù)體制上進行了根本的變革。 SDH體制對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口（ NNI）作了統(tǒng)一的規(guī)范。基本的信號傳輸結(jié)構(gòu)等級是同步傳輸模塊 —— STM1，相應(yīng)的速率是155Mbit/s。擾碼的目的是抑制線路碼中的長連“ 0”和長連“ 1”，便于從線路信號中提取時鐘信號。另外，由于采用了同步復(fù)用方式和靈活的映射結(jié)構(gòu)，可將 PDH 低速支路信號（例如 2Mbit/s）復(fù)用進 SDH 信號的幀中去（ STMN），這樣使低速支路信號在 STMN 幀中的位置也是可預(yù)見的，于是可以從 STMN 信號中直接分 /插出低速支路信號。 3. 運行維護 SDH 信號的幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的用于運行維護（ OAM）功能的開銷字節(jié)，使網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控功能大大加強，也就是說維護的自動 化程度大大加強。這樣就使系統(tǒng)的維護費用大大降低，而在通信設(shè)備的綜合成本中，維護費用占相當大的一部分，于是 SDH 系統(tǒng)的綜合成本要比 PDH 系統(tǒng)的綜合成本低，據(jù)估算僅為 PDH 系統(tǒng)的 %。 SDH 是怎樣容納各種體制的信號呢？很簡單， SDH 把各種體制的低速信號在網(wǎng)絡(luò)邊界處（例如： SDH/PDH 起點）復(fù)用進 STM1 信號的幀結(jié)構(gòu)中，在網(wǎng)絡(luò)邊界處（終點）再將它們拆分出來即可，這樣就可以在 SDH 傳輸網(wǎng)上傳輸各種體制的數(shù)字信號了。但是由于這時通頻帶相應(yīng)的會變窄，必然會使音質(zhì)下降，也就 是可靠性下降。 2. 指針調(diào)整機理復(fù)雜 SDH 體制可從高速信號（例如 STM1）中直接下低速信號（例如 2Mbit/s），省去了多級復(fù)用 /解復(fù)用過程。最重要的是使系統(tǒng)產(chǎn)生 SDH 的一種特有抖動－－由指針調(diào)整引起的結(jié)合抖動。這樣系統(tǒng)的安全性就成了很重要的一個方面。這 不是 SDH信號所特有的， PDH信號、 ATM信號、分組交換的數(shù)據(jù)包，它們的幀結(jié)構(gòu)都算是塊狀幀。此處的 N 與 STMN 的 N相一致，取值范圍： 1， 4， 16， 64??。 STMN 信號的傳輸也遵循按比特的傳輸方式，信號幀傳輸?shù)脑瓌t是：幀結(jié)構(gòu)中的字節(jié)（ 8 位）從左到右，從上到下一個字節(jié)一個字節(jié)（一個比特一個比特）的傳輸，傳完一行再傳下一行，傳完一幀再傳下一幀。由于幀周 期的恒定使 STMN 信號的速率有其規(guī)律性。從圖 31 中可以看出， STMN的幀結(jié)構(gòu)由 3 部分組成：段開銷，包括再生段開銷（ RSOH）和復(fù)用段開銷（ MSOH）；管理單元指針（ AUPTR）；信息凈負荷（ payload）。它負責(zé)對低速信號進行通道性能監(jiān)視、管理和控制。舉個簡單的例子，若光纖上傳輸?shù)氖?STM16 信號，那么， RSOH 監(jiān)控的是 STM16 整體的傳輸性能，而 MSOH 則是監(jiān)控 STM16 信號中每一個 STM1 的性能情況。 RSOH在 STMN幀中的位置是第一到第三行的第一到第 9 N列，共 3 9 N個字節(jié)。管理單元指針位于STMN 幀中第 4 行的 9 N 列，共 9 N 個字節(jié)。 虛容器（ VC） 由信息容器出來的數(shù)字流加上通道開銷后就構(gòu)成了虛容器，這是 SDH 中最重要的一種信息結(jié) 構(gòu)，主要支持通道層連接。 管理單元（ AU） 管理單元是一種為高階通道層與復(fù)用段層提供適配功能的信息結(jié)構(gòu)，它由高階 VC 與AUPTR 組成 。復(fù)用也就是通過字節(jié)間插方式把 TU 組織進高階 VC 或把 AU 組織進 STMN 的過程。 SDH的復(fù)用方法 要通過 SDH 網(wǎng)絡(luò)傳輸業(yè)務(wù)信號，必須先將業(yè)務(wù)信號復(fù)用進 STMN信號幀當中。例如： 2Mbit/s 的信號可通過兩種途徑復(fù)用成 STMN 信號。 第一 種情況在前面已經(jīng)提及，復(fù)用的方法主要通過字節(jié)間插復(fù)用方式來完成的。在復(fù)用成的 STMN 幀中，段開銷并不是所有低階 SDH 幀中的段開銷間插復(fù)用而成，而是舍棄了一些低階幀中的段開銷，其具體的復(fù)用方法在下一節(jié)中講述。在這種復(fù)用結(jié)構(gòu)中，通過指針調(diào)整定位技術(shù)來取代 125μ s 緩存器用以校正支路信號頻差和實現(xiàn)相位對準，各種業(yè)務(wù)信號復(fù)用進 STMN 幀的過程都要經(jīng)歷映射（相當于信號打包）、定位（相當于指針調(diào) 整）、復(fù)用（相當于字節(jié)間插復(fù)用）三個步驟。 VC4 相鄰級聯(lián)就是將相鄰的 X個 C4 的容量拼在一起，相當于形成一個大的容器，來滿足大于 C4的大容量客戶信號傳輸?shù)囊蟆?VC4Xc的第 2 列至第 X列規(guī)定為固定填充比特， VC4Xc 的第 1 列用作 POH，這個 POH 用于監(jiān)測整個 VC4Xc。 (2) 虛級聯(lián) 由上面的敘述可以看到， ITUT 已經(jīng)對 VC4 相鄰級聯(lián)的實現(xiàn)作了規(guī)定。一個 VC4Xv 提供具有凈荷容量為 X倍 149760kbit/s 的一個 X 倍 C4 的相鄰凈荷區(qū)域（ C4Xc），如圖 34 所示。由圖 34 可以看出，由于每個 VC4 不同的傳播時延，在各個 VC4 之間必然產(chǎn)生時延差。復(fù)幀指示在 VC4Xv 的所有 VC4 中都產(chǎn)生，其在所有 VC4 的 H4 字節(jié)的 58 比特傳送，復(fù)幀指示的編號為 015，見圖 35。直到傳送 C4Xv 中第 X 個時隙的 VC4 具有序列號（ X1）。用復(fù)幀中第 15 幀的 H4 字節(jié)和 14 比特傳送序列號的低 4 位比特。中國的光同步傳輸網(wǎng)技術(shù)體 制規(guī)定了以 2Mbit/s信號為基礎(chǔ)的 PDH系列作為 SDH的有效負荷，并選用 AU4 的復(fù)用途徑，其結(jié)構(gòu)見圖 36 所示。 圖 37 C4 的幀結(jié)構(gòu)圖 C4 信號的幀有 260 列 9 行（ PDH信號在復(fù)用進 STMN中時，其塊狀幀一直保持是 9行），那么 E4 信號適配速率后的信號速率（也就是 C4信號的速率）為： 8000 幀 /秒 9 行 260 列 8bit=。 (2) 為了能夠?qū)?140Mbit/s 的通道信號進行監(jiān)控，在復(fù)用過程中要在 C4 的塊狀幀前加上一列通道開銷字 節(jié)（