【正文】 .................................... 21 一、 SDH 網(wǎng)同步結(jié)構(gòu)和同步方式 .............................................................................. 21 二、 SDH 網(wǎng)元的定時(shí) .................................................................................................. 22 第三章 現(xiàn)代光纖通信技術(shù)簡(jiǎn)介 ........................................................................................ 23 第一節(jié) DWDM 技術(shù) ........................................................................................................... 23 一、 DWDM 概述 ......................................................................................................... 23 二、 DWDM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ................................................................................................. 24 第二節(jié) 光纖通信新技術(shù) ..................................................................................................... 26 一、相干光通信 ........................................................................................................... 26 二、超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通信 ............................................................................................... 26 三、光集成技術(shù) ........................................................................................................... 27 四、光孤子通信 ........................................................................................................... 27 結(jié) 語(yǔ) ......................................................................................................................................... 28 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................... 29 致 謝 ......................................................................................................................................... 30 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 1 引 言 自從 1996 年英籍華人高錕提出光纖通信的概念以來(lái)，光纖通信的發(fā)展速度之快實(shí)為通信史上所罕見(jiàn)。為了使人能全面、系統(tǒng)地了解現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng)的特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)的原理及其應(yīng)用，以及光纖通信在 21 世紀(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，本文由淺入深、 準(zhǔn)確清晰地描述了光纖通信的基本概念和基本原理，其中的論證簡(jiǎn)明扼要，避免了繁瑣的推理，著重地論述了結(jié)論，注重將基本原理和實(shí)際應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，并且特別注意以形象、直觀(guān)的圖標(biāo)形式來(lái)配合文字的敘述，能使人抓住技術(shù)關(guān)鍵并全面理解本文內(nèi)容。第三章主要介紹了現(xiàn)代光纖通信技術(shù)的 DWDM 技術(shù)并簡(jiǎn)單介紹了光纖通信的相干光通信、超波超長(zhǎng)光纖通信、光集成技術(shù)以及光孤子通信等新技術(shù)。其中，用戶(hù)通過(guò)電纜或雙絞線(xiàn)與發(fā)送端和接收端相聯(lián)，發(fā)送端將用戶(hù)輸入的信息（語(yǔ)音、文字、圖形、圖像等）經(jīng)過(guò)處理后調(diào)制 在光波上，然后入射到光纖內(nèi)傳送到接收端，接收端對(duì)收到的光波進(jìn)行處理，還原出發(fā)送用戶(hù)的信息輸送給接收用戶(hù)。 1972 年，美國(guó)康寧公司制成 4dBkm 損耗的光纖。 現(xiàn)在，光纖損耗已低于 （ 波長(zhǎng)窗口）和 （ 波長(zhǎng)窗口）。如橫跨太平洋的海底光纜，橫跨大西洋的海底光纜等。從 1988 年起 ，我國(guó)的光纖通信系統(tǒng)有多模向單模發(fā)展。 1993 年和 1995 年先后實(shí)現(xiàn) 纖通信系統(tǒng)，隨后推出的密集波分復(fù)用技術(shù)可使光纖傳輸速率提高到幾百個(gè) Gb/s。 第二節(jié) 光纖通信的特點(diǎn)與應(yīng)用 一、光纖通信的特點(diǎn) 通信容量大 從理論上講，一根僅有頭發(fā)絲粗細(xì)的光纖可以同時(shí)傳輸 1000 億個(gè)話(huà)路。 保密性能好 光波在光纖中傳輸時(shí)只在其芯區(qū)進(jìn)行，基本上沒(méi)有光“泄露”出去，其保密性能極好。 原材料來(lái)源豐富，潛在價(jià)格低廉 制造石英光纖的最基本原材料是二氧化硅，即砂子，而砂子在大自然中幾乎是取之不盡、用之不竭的。光纖寬帶干線(xiàn)傳送網(wǎng)和接入網(wǎng)發(fā)展迅速，是當(dāng)前研究、開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的主要目標(biāo)。 綜合業(yè)務(wù)光纖接入網(wǎng)，分為有源接入網(wǎng)和無(wú)源接入網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)電話(huà)、數(shù)據(jù)、視頻（會(huì)議電視、可視電話(huà)等）及多媒體業(yè)務(wù)綜合接入核心網(wǎng)，提供各種各樣的社區(qū)服務(wù)。光接收器的功能是將光纖傳送過(guò)來(lái)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，然后送往用戶(hù)端。 優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，不需要模 /數(shù)（ A/D）、數(shù) /模（ D/A）轉(zhuǎn)換部件。 優(yōu)點(diǎn)：抗干擾性強(qiáng)，噪聲積累少，與計(jì)算機(jī)聯(lián)用方便。 （ 2）長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng) * 多模光纖通信系統(tǒng) 通信速率為 34Mb/s 和 140Mb/s,中繼間距為 20km 左右。 * 單模光纖通信系統(tǒng) 通信速率可達(dá) 565Mb/s 以下，中繼間距更長(zhǎng)，可 達(dá) 70km 左右。目前實(shí)用的光纖通信系統(tǒng)均采用這類(lèi)調(diào)制方式，其最高速率已達(dá) 10Gb/s。其原理是：發(fā)送端的本地光頻振蕩信號(hào)被電信號(hào)所調(diào)制（調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相等），然后輸入到單摸光纖內(nèi)傳輸，光束傳到接收端后再與接收端的本地河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 7 光頻振蕩信號(hào)進(jìn)行混頻、解調(diào)，還原出電信號(hào)。 （ 2）中速光纖通信系統(tǒng) 傳輸速率為 34Mb/s、 140Mb/s。 按數(shù)字復(fù)接類(lèi)型（即速率轉(zhuǎn)換制式）劃分 （ 1）準(zhǔn)同步數(shù)字系列 (PDH)光纖通信系統(tǒng) 目前 565Mb/s 以下速率的光纖通信系統(tǒng)多屬此類(lèi)。SDH 是一種全新的傳輸體制，它是隨著現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和用戶(hù)要求的不斷提高而產(chǎn)生的。由于沒(méi)有統(tǒng)一的世界性標(biāo)準(zhǔn)，造成國(guó)際間互通、互連困難。為了上下電路，惟一的方法是逐級(jí)碼速調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)用 /解復(fù)用，這不僅增加了設(shè)備的復(fù)雜性，而且也缺乏靈活性，使信號(hào)產(chǎn)生損傷。 SDH 的產(chǎn)生 由于 PDH 已不能滿(mǎn)足現(xiàn)代通信的需求，于是在 1984 由美國(guó)貝爾通信研究所的科學(xué)家們提出來(lái)一種新的傳輸體制 — 光同步傳送網(wǎng)（ SYNTRAN），此技術(shù)結(jié)合了高速大容量光纖傳輸技術(shù)和智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 1988 年原CCITT 經(jīng)充分地討論協(xié)商，接受了 SONET 的概念，并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男薷模匦旅麨橥綌?shù)字體系（ SDH），使之成為不僅適于光纖，也適于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)募夹g(shù)體制。 SDH 的概念 所謂 SDH 是一套可進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字信號(hào)的結(jié)構(gòu)等級(jí)。它在網(wǎng)絡(luò)中的位置如圖 3 所示。 要規(guī)范一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口，則必須有一個(gè)統(tǒng)一、規(guī)范的接口速率和信號(hào)幀結(jié)構(gòu)。相應(yīng)各 SYMN 等級(jí)的速率為 STM1 STM4 STM16 STM64 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 11 SDH 的幀結(jié)構(gòu) SDH 的幀結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn) SDH 網(wǎng)絡(luò)諸多功能的基礎(chǔ)。 對(duì)于 STM1 而言，其信息結(jié)構(gòu)為 9 行 270 列的塊狀幀結(jié)構(gòu)；一幀的字節(jié)數(shù)為 9270=2430 字節(jié)；一幀的比特?cái)?shù)是 2430 8=19440 比特；傳輸一幀的時(shí)間為 125us，每秒共傳 8000 幀；傳輸速率： fb=9 270 8 8000=。 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 12 從結(jié)構(gòu)組成來(lái)看，整個(gè)幀結(jié)構(gòu)可分成 3 個(gè)區(qū)域，分別是段開(kāi)銷(xiāo)區(qū)域、信息凈負(fù)荷區(qū)域和管理單元指針區(qū)域。由于幀長(zhǎng)為 125us，所以傳輸 RSOH 的速率是 ，傳輸 MSOH的速率是 ，總計(jì)用于 OAM的速率為 可見(jiàn)段開(kāi)銷(xiāo)是非常豐富的，為實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理奠定了基礎(chǔ)。 （ 3）管理單元指針區(qū)域 管理單元指針（ AUPTR）是一種指示符，其作用是用來(lái)指示凈負(fù) 荷區(qū)域內(nèi)的信息首字節(jié)在 STMN 幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置，以便在接收端能正確分離凈負(fù)荷。 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 13 （ 3）網(wǎng)絡(luò)管理能力強(qiáng) SDH 幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的開(kāi)銷(xiāo)比特，使網(wǎng)絡(luò)的 OAM 能力大大加強(qiáng)，通過(guò)軟件下載的方式，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各網(wǎng)絡(luò)單元的分布式管理，同時(shí)也便于新功能和新特性的及時(shí)開(kāi)發(fā)與升級(jí)。因此 SDH 網(wǎng)具有完全的前向兼容性和后向兼容性。 （ 8）系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 SDH 已提出了一系列較完整的標(biāo)準(zhǔn)，使各生產(chǎn)單位和使用單位均有章可循，同時(shí)也使各廠(chǎng)家的產(chǎn)品可以直接互通，另外也便于國(guó)際互連互通。例如， PDH的四次群（ ）中含有 64 個(gè) ，而SDH 的 STM1（ ）中只能含有 63 個(gè) 系統(tǒng)， 頻帶利用率分別從 PDH 的 94%和 99%下降到 83%和 66%。 （ 5） IP 業(yè)務(wù)對(duì) SDH 傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)的影響 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的 IP 業(yè)務(wù)量越來(lái)越大時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)業(yè)務(wù)量向骨干網(wǎng)的轉(zhuǎn)移、收發(fā)數(shù)據(jù)的不對(duì)稱(chēng)性、網(wǎng)絡(luò) IP 業(yè)務(wù)量大小的不可預(yù)測(cè)性、網(wǎng)絡(luò) IP 業(yè)務(wù)量變動(dòng) 的不可預(yù)測(cè)性和 IP 業(yè)務(wù)量的多跳性等特征，對(duì)底層的 SDH 傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)將會(huì)產(chǎn)生重大的影響。 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 15 第三節(jié) 映射原理與同步復(fù)用 一、基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu) 由圖 5 可見(jiàn)， SDH 的通用復(fù)用映射結(jié)構(gòu)是由一些基本復(fù)用映射單元組成的、有若干個(gè)中間復(fù)用步驟的復(fù)用結(jié)構(gòu)。然后是定位，由 VC 出來(lái)的數(shù)字流再進(jìn)入管理單元（ AU）或支路單元（ TU），在 AU和 TU 中要 進(jìn)行速率調(diào)整，因而低一級(jí)數(shù)字流在高一級(jí)數(shù)字流中的起始點(diǎn)是浮動(dòng)的。 定位 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 16 定位是把 VCn 放進(jìn) TUn 或 AUn 中，同時(shí)將其與幀參考點(diǎn)的偏差也作為信息結(jié)合進(jìn)去的過(guò)程。 （ 2） 比特同步映射 比特同步映射是一種對(duì)映射信號(hào)無(wú)任何限制，但要求其與網(wǎng)絡(luò)同步，從而無(wú)需碼速調(diào)整即可使信號(hào)適配裝入 VC 的映射方法。 映射方式選擇 以上所講的 3 種映射方法和兩類(lèi)工作模式最多可以組合成 5 種映射方式，即浮動(dòng)的異步映射、浮動(dòng)的字節(jié)同步映射、浮動(dòng)的比特同步映射、鎖定的字節(jié)同步映射和鎖定的比特同步映射。 四、 復(fù)用方法 將 N 個(gè) AU4 復(fù)用進(jìn) STMN 幀 （ 1） AU4 復(fù)用進(jìn) AUG AU4 由 VC4(9 261 字節(jié) )凈負(fù)荷加上 AU4 指針組成，但 VC4 在 AU4 內(nèi)的相位是不確定的，即允許 VC4 在 AU4 幀內(nèi)浮動(dòng)以便進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位。 （ 2）將 N 個(gè) AUG 復(fù)用進(jìn) STMN 幀 AUG 是由 9 行 261 列外加 9 個(gè)字節(jié)的 AU PTR 所構(gòu)成，而 STMN 則是由 N 個(gè) AUG外加 SOH 構(gòu)成，這 N 個(gè) AUG 是按單字節(jié)間插的方式復(fù)用成 STMN 幀結(jié)構(gòu)， N 個(gè) AUG與 STMN 幀有確定的相位關(guān)系。將 TU3 加上 6 個(gè)字節(jié)的塞入比特即可構(gòu)成 TUG3。第 1 列的第一個(gè)字節(jié)為 TU12 指針。 （ 3） 3 個(gè) TUG3 復(fù)用進(jìn) VC4 VC4 幀由 3 7 3=63 個(gè) TU12 復(fù)用而成，即一個(gè) VC4 可容納 63 個(gè) 的信號(hào)。 指針?lè)譃?AU PTR 和 TU PTR， AU PTR 又包括 AU4 PTR 和 AU3 PTR， TUPTR包括 TU3 PTR、 TU2 PTR、 TU11 PTR 和 TU12 PTR。 SOH 包含有定幀信息、用于維護(hù)和性能監(jiān)視的信息以及其他操作功能。有低階通道開(kāi)銷(xiāo)（ LPOH）和高階通道開(kāi)銷(xiāo)（ HPOH）兩種， LPOH（ VC1 POH/VC2 POH/VC3 POH）在低階 VCn 的組裝和拆卸處接入或終接， HPOH（ VC3 POH/VC4 POH）在高階 VCn 的組裝和拆卸處河南工程學(xué)院畢