【文章內(nèi)容簡介】 、導(dǎo)彈和宇宙飛船內(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、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轉(zhuǎn)換成 為光信號，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轉(zhuǎn)換成為電信號，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變成沒有衰減和畸變的光信號，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 按傳輸信號劃分 （ 1）光線模擬通信系統(tǒng) 特征：用模擬電信號對光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。 優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，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）電信號對光源強(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：長距離通信，是目前廣泛采用的光纖通信系統(tǒng)。 按光波長和光纖類型劃分 （ 1）短波長（ 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）長波長光纖通信系統(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 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 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，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)備簡便、價(jià)廉，調(diào)制效率較高。缺點(diǎn)是這類調(diào)制會使光譜有所增寬，對進(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被電信號所調(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 光頻振蕩信號進(jìn)行混頻、解調(diào)，還原出電信號。 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，對激光光源的頻率穩(wěn)定度和單色性以及對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)，使國際間的互通存在困難 國際上現(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，而中國則采用以。由于沒有統(tǒng)一的世界性標(biāo)準(zhǔn)，造成國際間互通、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，其余高速等級信號均采用準(zhǔn)同步復(fù)用。這種復(fù)用難以從高速信號中直接識別和提取低速支路信 號。為了上下電路，惟一的方法是逐級碼速調(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。 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 年美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ ANSI）通過此標(biāo)準(zhǔn)，形成了國家的正式標(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數(shù)字體系的新標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，歐洲和日本等國也提出了自己的意見，同時(shí)也引起了原國際電報(bào)電 話咨詢委員會 CCITT（現(xiàn)改為 ITUT，即國際電聯(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，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、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)字信號的結(jié)構(gòu)等級。 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幀結(jié)構(gòu)。而 SDH 的 NNI 處有標(biāo)準(zhǔn)化接口速率、信號幀結(jié)構(gòu)和信號碼型，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，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 ；更高等級的 SYMN 信號是將 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)，目前國際標(biāo)準(zhǔn)化 N的取值為： N=1， 4， 16， 64， … 。相應(yīng)各 SYMN 等級的速率為 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)。對它的基本要求是：（ 1）能夠滿足對支路信號進(jìn)行同步數(shù)字復(fù)用和交叉連接；（ 2）支路信號在幀內(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=。 更高等級的 STMN 信號是將 N 個(gè) STM1 信號按同步復(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。對于 STM1 而言，共有 18792bit（ 8bit