【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和宇宙飛船內(nèi)部的光纜系統(tǒng)）。 構(gòu)成因特網(wǎng)的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，如光纖以太 網(wǎng)、路由器間光纖高速傳輸鏈路。 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 5 有線電視網(wǎng)的干線和分配網(wǎng)；工業(yè)電視系統(tǒng)，如工廠、銀行、商場(chǎng)、交通和公安部門的監(jiān)控；自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。 綜合業(yè)務(wù)光纖接入網(wǎng)，分為有源接入網(wǎng)和無源接入網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)電話、數(shù)據(jù)、視頻（會(huì)議電視、可視電話等）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)。 第三節(jié) 光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成及分類 一、光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成 圖 2 給出了光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成圖。其主要組成包括光纖、光發(fā)送器、光接收器、光中繼器以及適當(dāng)?shù)慕涌谠O(shè)備等。其中，光發(fā)送器的功能是將來自用戶端的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成 為光信號(hào)，然后入射到光纖內(nèi)傳輸。光接收器的功能是將光纖傳送過來的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，然后送往用戶端。光中繼器用來增大光的傳輸距離，它將經(jīng)過光纖傳輸后有較大衰減和畸變的光信號(hào)變成沒有衰減和畸變的光信號(hào)，再繼續(xù)輸入光纖內(nèi)傳輸。實(shí)際中，光發(fā)送器和光接收器安放在同一機(jī)架中，合稱為光纖傳輸終端設(shè)備，又稱光端機(jī)。 二、光纖通信系統(tǒng)分類 按傳輸信號(hào)劃分 （ 1）光線模擬通信系統(tǒng) 特征：用模擬電信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。 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。 缺點(diǎn)：光電變換時(shí)噪聲大，使用 光中繼器時(shí)噪聲積累多。 使用范圍：短距離通信，如傳輸廣播電視節(jié)目、工業(yè)和交通監(jiān)控電視等。 （ 2）光纖數(shù)字通信系統(tǒng) 特征：用脈沖編碼調(diào)制（ PCD）電信號(hào)對(duì)光源強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制。 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。 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 6 缺點(diǎn)：設(shè)備較復(fù)雜。 使用范圍：長(zhǎng)距離通信，是目前廣泛采用的光纖通信系統(tǒng)。 按光波長(zhǎng)和光纖類型劃分 （ 1）短波長(zhǎng)（ 左右）多模光纖通信系統(tǒng) 通信速率為 34Mb/s 以下，中繼間距為 10km 以內(nèi)。 （ 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。 例如，建于 1987 年的武漢－荊州 34Mb/s()多模光纖通信系統(tǒng)，全長(zhǎng) 240km,設(shè) 9 個(gè)中繼站，通信容量為 480 路。 * 單模光纖通信系統(tǒng) 通信速率可達(dá) 140Mb/s 和 565Mb/s,中繼間距為 30～ 50km(140Mb/s)。 例如，建于 1991 年的合肥－蕪湖 140Mb/s()單模光纖通信系統(tǒng)，全長(zhǎng) 146km,設(shè) 4 個(gè)中繼站，通信容量為 1920 路。 * 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。 按調(diào)制方式劃分 （ 1）直接強(qiáng)度調(diào)制光纖通信系統(tǒng) 該系統(tǒng)是將待傳輸?shù)臄?shù)字電信號(hào)直接在光源的發(fā)光過程中進(jìn)行調(diào)制，使光源發(fā)出的光本身就是已調(diào)制光，又稱為內(nèi)調(diào)制或直接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)。其設(shè)備簡(jiǎn)便、價(jià)廉，調(diào)制效率較高。缺點(diǎn)是這類調(diào)制會(huì)使光譜有所增寬，對(duì)進(jìn)一步提高速率有影響。目前實(shí)用的光纖通信系統(tǒng)均采用這類調(diào)制方式，其最高速率已達(dá) 10Gb/s。 （ 2）外調(diào)制光纖通信系統(tǒng) 該系統(tǒng)是在光源發(fā)出光之后，在光的輸出通路上加調(diào)制器（如電光晶體等）進(jìn)行調(diào)制，又稱為間接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)。這類調(diào)制對(duì)光源譜線影響小 ，適合很高速率的通信，目前采用外調(diào)制的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)其速率可達(dá) 20Gb/s。 （ 3）外差光纖通信系統(tǒng) 又稱相干光通信系統(tǒng)。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)。 其優(yōu)點(diǎn)是接收靈敏度高，信道選擇性好。但外差系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜，對(duì)激光光源的頻率穩(wěn)定度和單色性以及對(duì)單摸光纖的保偏性要求都很高，技術(shù)難度很大，正在研制中。 按傳輸速率劃分 （ 1）低速光纖通信系統(tǒng) 傳輸速率為 2Mb/s、 8Mb/s。 （ 2）中速光纖通信系統(tǒng) 傳輸速率為 34Mb/s、 140Mb/s。 （ 3）高速光纖通信系統(tǒng) 傳輸速率 565Mb/s。 按應(yīng)用范圍劃分 （ 1）公用光纖通信系統(tǒng) 如光纖市話中繼通信系統(tǒng)、光纖長(zhǎng)途通信系統(tǒng)、光纖用戶接入系統(tǒng)等。、 （ 2）專用光纖通信系統(tǒng) 主要指非郵電部門經(jīng)營(yíng)的光纖通信系統(tǒng)，如光纖局域網(wǎng)等。 按數(shù)字復(fù)接類型（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。 （ 2）同步數(shù)字系列（ SDH）光纖通信系統(tǒng) 該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)甚多，正 在發(fā)展之中。目前，已經(jīng)實(shí)用的 SDH 系統(tǒng)其單波長(zhǎng)通信速率可達(dá) [2]。 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 8 第二章 光纖通信 —— SDH 技術(shù) 第一節(jié) SDH的產(chǎn)生和基本概念 隨著社會(huì)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以往在傳送網(wǎng)絡(luò)中普遍采用的準(zhǔn)同步數(shù)字體系（ PDH），已不能滿足現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)的傳輸要求，因此同步數(shù)字體系（ SDH）應(yīng)運(yùn)而生。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)展和用戶要求的不斷提高而產(chǎn)生的。它顯著提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，并大大降低了管理和維護(hù)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了靈活、可靠和高效的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、 維護(hù)與管理，因而在現(xiàn)代信息傳送網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)重要地位。 PDH 存在的主要問題 長(zhǎng)期以來 PDH 在通信網(wǎng)的傳輸中占著主導(dǎo)地位，然而隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，這種復(fù)用方法有以下一些固有弱點(diǎn)。 （ 1）兩大體系， 3 種地區(qū)性標(biāo)準(zhǔn)，使國(guó)際間的互通存在困難 國(guó)際上現(xiàn)存著相互獨(dú)立的兩大體系或 3 種地區(qū)性標(biāo)準(zhǔn)（日本、北美和歐洲） ,北美和日本都采用以 ，但略有不同，而中國(guó)則采用以。由于沒有統(tǒng)一的世界性標(biāo)準(zhǔn)，造成國(guó)際間互通、互連困難。 （ 2）無統(tǒng)一的光接口，使各廠家的產(chǎn)品互不兼容 PDH 僅制定了電接口（ G..703）的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但未制定光接口的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致各個(gè)廠家自行開發(fā)的專用光接口大量滋生，使得傳輸設(shè)備在光路上只能實(shí)現(xiàn)縱向兼容，無法實(shí)現(xiàn)橫向兼容，限制了設(shè)備選擇的靈活性，也增加了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和運(yùn)營(yíng)成本。 （ 3）準(zhǔn)同步復(fù)用方式，上下電路不便 現(xiàn)行的 PDH 中只有 （及日本的 次群）用同步復(fù)用，其余高速等級(jí)信號(hào)均采用準(zhǔn)同步復(fù)用。這種復(fù)用難以從高速信號(hào)中直接識(shí)別和提取低速支路信 號(hào)。為了上下電路，惟一的方法是逐級(jí)碼速調(diào)整來實(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。 （ 4）網(wǎng)絡(luò)管理能力弱，給建立集中式電信管理網(wǎng)帶來困難 PDH 中沒有安排很多的用于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理和維護(hù)（ OAM）的比特，只有通過線路編碼來安排一些插入比特用于監(jiān)控，因此用于網(wǎng)管的通道明顯不足，難以滿足電信管理網(wǎng)（ TMN）發(fā)展的要求。 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 9 （ 5）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)缺乏靈活性 PDH 是建立在點(diǎn)到點(diǎn)連接的基礎(chǔ)之上的，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺乏靈活性，造成網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度性較差，同時(shí)也很難實(shí)現(xiàn)良好的自愈功能。 （ 6）面向話 音業(yè)務(wù) PDH 主要是為話音業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)，不適應(yīng)業(yè)務(wù)多樣化、寬帶化、智能化和個(gè)人化的發(fā)展趨勢(shì)。 SDH 的產(chǎn)生 由于 PDH 已不能滿足現(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)。 1985 年美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ ANSI）通過此標(biāo)準(zhǔn)，形成了國(guó)家的正式標(biāo)準(zhǔn)，并更名為同步光網(wǎng)絡(luò)（ SONET）。 1986 年這一體系成為美國(guó)數(shù)字體系的新標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，歐洲和日本等國(guó)也提出了自己的意見，同時(shí)也引起了原國(guó)際電報(bào)電 話咨詢委員會(huì) CCITT（現(xiàn)改為 ITUT，即國(guó)際電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)化組織）的關(guān)注。 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?，重新命名為同步?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。 1989年， ITUT 在其藍(lán)皮書上發(fā)表了 G..70 G..708 和 G..709 三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，從而揭開了現(xiàn)代信息傳輸嶄新的一頁(yè)，并在隨后的十多年里得到了空前的應(yīng)用和發(fā)展。 SDH 與 SONET 相比，兩者的主體思想和內(nèi)容基本一致，但在一些技術(shù)細(xì)節(jié)上卻不盡相同，主要反映在速率等 級(jí)、復(fù)用映射結(jié)構(gòu)、開銷字節(jié)定義、指針中比特定義和凈負(fù)荷類型等方面。近年來， SDH 與 SONET 的標(biāo)準(zhǔn)各自都進(jìn)行了一些修改，并向彼此靠攏，盡量做到兼容互通。 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)。 SDH 網(wǎng)絡(luò)則是由一些基本網(wǎng)絡(luò)單元（ NE）組成的，在傳輸媒質(zhì)上（如光纖、微波等）進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的傳送網(wǎng)絡(luò)。它的基本網(wǎng)元由終端復(fù)用器（ TM）、分插復(fù)用器（ ADM）、同步數(shù)字交叉連接設(shè)備（ SDXC）和再生中繼器（ REG）等，其功能各異， 但都有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)光接口，能夠在光路上實(shí)現(xiàn)橫向兼容。 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 10 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（ NNI）是表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的接口，在實(shí)際中也可以看成是傳輸設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的接口。它在網(wǎng)絡(luò)中的位置如圖 3 所示。 圖中包含了傳輸網(wǎng)絡(luò)的兩種基本設(shè)備，即傳輸設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。傳輸設(shè)備可以 是光纜傳輸系統(tǒng)、微波傳輸系統(tǒng)或衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)終結(jié)、復(fù)用和交叉連接等功能。 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)。而 SDH 的 NNI 處有標(biāo)準(zhǔn)化接口速率、信號(hào)幀結(jié)構(gòu)和信號(hào)碼型，即 SDH 在 NNI 實(shí)現(xiàn) 了標(biāo)準(zhǔn)化 [3]。 第二節(jié) SDH的速率與幀結(jié)構(gòu) SDH 的速率 SDH 采用一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，稱為同步傳送模塊 STMN（ N=1,4,16,64,… ），其中最基本的模塊是 STM1，其傳輸速率是 ；更高等級(jí)的 SYMN 信號(hào)是將 N 個(gè) STM1 按字節(jié)間插同步復(fù)用后所獲得的。其中 N 是正整數(shù)，目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化 N的取值為： N=1， 4， 16， 64， … 。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)它的基本要求是：（ 1）能夠滿足對(duì)支路信號(hào)進(jìn)行同步數(shù)字復(fù)用和交叉連接；（ 2）支路信號(hào)在幀內(nèi)的分布是均勻的、有規(guī)律和可控的，便于接入和取出；（ 3） ，都具有統(tǒng)一的方便性和實(shí)用性。 為滿足上述要求， ITUT 最終采納了一種以字節(jié)（每個(gè)字節(jié)含 8bi）為基本單元的矩形塊狀 幀結(jié)構(gòu)，如圖 4 所示。 它是由 9 行和 270 N 列字節(jié)組成的塊狀幀結(jié)構(gòu)，幀周期為 125us，幀結(jié)構(gòu)中字節(jié)的傳輸是由左到右逐行進(jìn)行，首先由圖中左上角第 1 個(gè)字節(jié)開始，從左到右、由上到下順序排成串形碼流依次傳輸，在 125us 時(shí)間內(nèi)傳完一幀的 9 270 N 個(gè)字節(jié)，再轉(zhuǎn)入下一幀。 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=。 更高等級(jí)的 STMN 信號(hào)是將 N 個(gè) STM1 信號(hào)按同步復(fù)用，經(jīng)字節(jié)間插后的結(jié)果，其中 N 值是正整數(shù)，取值為 1 64 等。例如，將 4 個(gè) STN1 同步復(fù)用構(gòu)成 STM4，傳輸速率為 =。以此類推，彼此正好是 4 倍的關(guān)系。 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 12 從結(jié)構(gòu)組成來看，整個(gè)幀結(jié)構(gòu)可分成 3 個(gè)區(qū)域，分別是段開銷區(qū)域、信息凈負(fù)荷區(qū)域和管理單元指針區(qū)域。 （ 1）段開銷（ SOH）區(qū)域 段開銷是指 SDH 幀結(jié)構(gòu)中為了保證信息凈負(fù)荷正常、靈活、有效地傳送所必需附加的字節(jié)，主要用于網(wǎng)絡(luò)的 運(yùn)行、管理和維護(hù)（即 OAM）功能。 段開銷分為再生段開銷（ RSOH）和復(fù)用段開銷（ MSOH）兩部分，其中： RSOH 位于幀結(jié)構(gòu)中的 1~3 行和 1~9 N 列， MSOH 位于幀結(jié)構(gòu)中的 5~9 行和 1~9 N 列。例如，對(duì)于 STM1 而言，每幀有 216bit（ 8bit/字 節(jié) 9 字節(jié) /行 3 行）用于 RSOH，有 360bit（ 8bit/字 節(jié) 9 字節(jié) /行 5 行）用于 MSOH。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 可見段開銷是非常豐富的，為實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理奠定了基礎(chǔ)。 （ 2）信息凈負(fù)荷（ payload）區(qū)域 信息凈負(fù)荷區(qū)域主要用于存放各種業(yè)務(wù)信息比特，也存放了少量可用于通道性能監(jiān)視、管理和控制的通道開銷（ POH）字節(jié)。圖 63 中 1~9 行、 10 N~270 N 列字節(jié)屬于信息凈負(fù)荷區(qū)域。對(duì)于 STM1 而言，共有 18792bit（ 8bit 字