【導(dǎo)讀】為了能全面、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)，我選寫了本文。本文力求由淺入深，循序漸進(jìn)，的敘述，能使人抓住技術(shù)關(guān)鍵并全面理解本文內(nèi)容。并且簡(jiǎn)單介紹了幾種現(xiàn)代光纖通信技術(shù)及光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

　　

【正文】 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)院畢業(yè)論文 19 接入或終接。各種開銷對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的管理對(duì)象，如圖 6 所示。 第五節(jié) SDH 網(wǎng)元 SDH 傳輸網(wǎng)由各種網(wǎng)元構(gòu)成，網(wǎng)元的基本類型有終端復(fù)用器（ TM）、分插復(fù)用器（ ADM）、同步數(shù)字交叉連接設(shè) 備（ SDXC）等。 終端復(fù)用器（ TM） 終端復(fù)用器（ TM）用作線路終端設(shè)備，它的主要任務(wù)是將準(zhǔn)同步電信號(hào)（ 2Mbit/s、34Mbit/s 或 140Mbit/s）復(fù)接成 STMN 信號(hào)，并完成電 /光轉(zhuǎn)換；也可將準(zhǔn)同步支路信號(hào)和同步支路信號(hào)（電的或光的）或?qū)⑷舾蓚€(gè)同步支路信號(hào)（電的或光的）復(fù)接成 STMN信號(hào)，并完成電光轉(zhuǎn)換。 分插復(fù)用器（ ADM） ADM 是一個(gè)三端口設(shè)備，有兩個(gè)線路口（輸出和輸入均為 SYMN 信號(hào)），和一個(gè)支路口，支路信號(hào)可以是各種準(zhǔn)同步信號(hào)，也可以是同步信號(hào)。 ADM 的特點(diǎn)是可從主流信號(hào) 中分出一些信號(hào)并接入另外一些信號(hào)。與 TM 相同， ADM 既能終接不同的信號(hào)也能分支具有比主流信號(hào)更低容量的電或光信號(hào)。 數(shù)字交叉連接設(shè)備（ DXC） DXC 的基本功能是分離本地交換業(yè)務(wù)和非本地交換業(yè)務(wù)；為非本地交換業(yè)務(wù)迅速提供可用路由；為臨時(shí)性重要事件迅速提供電路；網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，迅速提供網(wǎng)絡(luò)的重新河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 20 配置；按業(yè)務(wù)流量的季節(jié)性變化使網(wǎng)絡(luò)最佳化；網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者可以自由地在使用不同的數(shù)字體系。 再生中繼器（ REG） 再生中繼器的功能是對(duì)經(jīng)傳輸衰減后的信號(hào)進(jìn)行放大、整形和判決再生，以延長(zhǎng)傳輸距離。首先將線路口接收到的光 信號(hào)變換成電信號(hào)，然后對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大、整形和判決再生，最后再把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)送到線路上 [8]。 第六節(jié) SDH自愈網(wǎng) 一、自愈網(wǎng)的概念 自愈網(wǎng)是指通風(fēng)新網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，無需人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)就能在極端的時(shí)間內(nèi)從失效故障中自動(dòng)恢復(fù)所攜帶的業(yè)務(wù)，使用戶感覺不到網(wǎng)絡(luò)已出現(xiàn)了故障。 自愈網(wǎng)技術(shù)可分為“保護(hù)”型和“恢復(fù)”型兩類。 二、線路保護(hù)倒換 線路保護(hù)倒換是最簡(jiǎn)單的自愈網(wǎng)形式，基本原理是當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，由工作通道倒換到保護(hù)通道，使業(yè)務(wù)得以繼續(xù)傳送。線路保護(hù)倒換有 1+1 和 1： N 兩種方式。 三、 ADM 自愈環(huán)保護(hù) 所 謂自愈環(huán)是指采用分插復(fù)用器組成環(huán)形網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自愈的一種保護(hù)方式。根據(jù)自愈環(huán)的結(jié)構(gòu)，可分為通道保護(hù)環(huán)和復(fù)用保護(hù)環(huán)。根據(jù)環(huán)中節(jié)點(diǎn)間信息的傳送方向，自愈環(huán)可分為單向環(huán)和雙向環(huán)。根據(jù)環(huán)中每一對(duì)節(jié)點(diǎn)間所用光纖的最小數(shù)量來分，自愈環(huán)由二纖環(huán)和四纖環(huán)。 四、 DXC 網(wǎng)形網(wǎng)保護(hù) DXC 自愈網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是愛我能夠狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀網(wǎng)中的物理路由有許多條，可節(jié)省備用容量的配置，提高資源利用率，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自愈的經(jīng)濟(jì)性。 DXC 的工作方式： DXC 的工作方式按路由表的計(jì)算方式不同，可分為靜態(tài)方式、動(dòng)態(tài)方式和即時(shí)方式 3 種。即時(shí)方式需要最少的保護(hù) 容量，動(dòng)態(tài)方式次之，靜態(tài)方式需要的保護(hù)容量最大。然而，即時(shí)方式的業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間最長(zhǎng)，靜態(tài)方式的業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間最短。按 DXC 自愈網(wǎng)控制方式，有集中式控制和分布式控制。集中式控制的業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間很長(zhǎng)；在分布式結(jié)構(gòu)中業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間較短。可根據(jù)實(shí)際情況選用不同方式。 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 21 第七節(jié) SDH網(wǎng)同步 一、 SDH 網(wǎng)同步結(jié)構(gòu)和同步方式 SDH 網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)同步結(jié)構(gòu)采用主從同步方式，要求所有網(wǎng)元時(shí)鐘的定時(shí)都能最終跟蹤至全網(wǎng)的基準(zhǔn)主時(shí)鐘。同步定時(shí)的分配則隨網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)合不同而異。 SDH 網(wǎng)同步結(jié)構(gòu) （ 1）局內(nèi)應(yīng)用 局內(nèi)同步分配通常采用邏輯上的星 形拓?fù)?，即所有網(wǎng)元時(shí)鐘都直接從本局內(nèi)最高質(zhì)量的大樓綜合定時(shí)源（ BITS）獲取定時(shí)，只有 BITS 是從來自別的交換節(jié)點(diǎn)的同步分配鏈路中提取定時(shí)并能一直跟蹤至全網(wǎng)的基準(zhǔn)主時(shí)鐘。 （ 2）局間應(yīng)用 局間同步分配一般采用樹形拓?fù)?，?SDH 網(wǎng)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)都能同步。需要注意，低等級(jí)的時(shí)鐘只能接收更高等級(jí)或同一等級(jí)時(shí)鐘的定時(shí)（即便是故障時(shí)也應(yīng)避免備用電路構(gòu)成環(huán)路），這樣可以避免形成定時(shí)信號(hào)的環(huán)路，造成同步不穩(wěn)定。 SDH 網(wǎng)同步方式 （ 1）同步方式 網(wǎng)中所有時(shí)鐘都能最終跟蹤到網(wǎng)絡(luò)惟一的基準(zhǔn)主時(shí)鐘（ PRC）。在這種運(yùn)行方式中 ，SDH 指針調(diào)整只是有同步分配過程中不可避免的噪聲引起，呈隨機(jī)性。在單一網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行者所管轄的范圍內(nèi)，該方式是正常工作方式，同步性能最好。 （ 2）偽同步方式 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有兩個(gè)以上都遵守 ITUT 的 G..811 建議要求的基準(zhǔn)時(shí)鐘時(shí)，即它們具有相同的標(biāo)稱頻率，但準(zhǔn)確頻率略有差異，網(wǎng)絡(luò)中的從時(shí)鐘可能跟蹤于不同的基準(zhǔn)時(shí)鐘，形成幾個(gè)不同的同步網(wǎng)。由于各個(gè)基準(zhǔn)主時(shí)鐘之間的頻率會(huì)有一些微小的差異，從而引起指針調(diào)整。通常在國(guó)際網(wǎng)絡(luò)之間、分布式多個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘控制的全同步網(wǎng)之間以及不同的經(jīng)營(yíng)者網(wǎng)絡(luò)之間，該方式是正常工作方式，其性能仍然 是滿意的。 （ 3）準(zhǔn)同步方式 當(dāng)網(wǎng)同步中有一個(gè)節(jié)點(diǎn)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘的同步路徑和替代路徑都不能使用時(shí)，時(shí)鐘將進(jìn)入保持模式或自由運(yùn)行模式。這時(shí)的同步方式為準(zhǔn)同步方式。 （ 4）異步方式 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘出現(xiàn)大的頻率偏差時(shí)，則網(wǎng)絡(luò)工作于異步方式。 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 22 二、 SDH 網(wǎng)元的定時(shí) 網(wǎng)元定時(shí)方式 SDH 網(wǎng)元包 g 括 DXC、 ADM、 TM 和 REG 等設(shè)備，用它們可以組成網(wǎng)狀網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)和線形網(wǎng)等。這些不同的網(wǎng)元在網(wǎng)中的地位、數(shù)量和應(yīng)用有很大差別，因而其同步配置和時(shí)鐘要求也不盡相同。從取得定時(shí)信號(hào)的來源可以分成 3 種定時(shí)方式，如表 1 所示（其中 從接收的 STMN 信號(hào)中提取定時(shí)又可細(xì)分成 3 種）。 定時(shí)環(huán)路的產(chǎn)生和防止 （ 1）定時(shí)環(huán)路的產(chǎn)生 從定時(shí)可靠性考慮，一個(gè) SDH 設(shè)備可能需要定義一個(gè)以上的基準(zhǔn)時(shí)鐘源。在正常運(yùn)行情況下，各設(shè)備從第一基準(zhǔn)獲得定時(shí)信號(hào)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)定時(shí)環(huán)路。但當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，部分設(shè)備可能倒換到第二基準(zhǔn)取得定時(shí)信號(hào)，如果第二基準(zhǔn)設(shè)置不當(dāng)就可能產(chǎn)生定時(shí)環(huán)路。 （ 2）防止定時(shí)環(huán)路的方法 ① 在同步規(guī)劃中對(duì)每個(gè)設(shè)備時(shí)鐘來源合理地設(shè)置優(yōu)先級(jí)，按優(yōu)先級(jí)次序選擇，當(dāng)高優(yōu)先級(jí)的時(shí)鐘可用時(shí)就不選低優(yōu)先級(jí)的時(shí)鐘。 ② 合理使用 STMN 信號(hào)中開銷 —— 同步狀態(tài)消息字節(jié)（ S1），使每個(gè)設(shè)備通過查收，了解是否可以用作定時(shí)基準(zhǔn)。這不僅能有 效地防止產(chǎn)生定時(shí)環(huán)路，也可以用來防止自低等級(jí)的定時(shí)基準(zhǔn)同步高等級(jí)時(shí)鐘。 ③ 對(duì)于某些不提供 S1 字節(jié)的老設(shè)備，可只設(shè)主用同步鏈路。如果主用同步鏈路失效，設(shè)備時(shí)鐘即轉(zhuǎn)入保持工作狀態(tài)，這樣也可以防止產(chǎn)生定時(shí)環(huán)路 [9]。 表 1 SDH 網(wǎng)元定時(shí)方式 定時(shí)信號(hào)的來源 定時(shí)方式 從外部定時(shí)源、通常為 BITS 獲取 外同步輸入定時(shí) 從接收的 STMN 信號(hào)中提取 通路定時(shí) 環(huán)路定時(shí) 線路定時(shí) 從設(shè)備內(nèi)部振蕩器獲取 內(nèi)部定時(shí) 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 23 第三章 現(xiàn)代光纖通信技術(shù)簡(jiǎn)介 第一節(jié) DWDM 技術(shù) 一、 DWDM 概述 DWDM 原理概述 DWDM 技術(shù)是利用單模光纖的寬帶以及低損耗的特性，采用多個(gè)波長(zhǎng)作為載波，允許各載波信道在一條光纖內(nèi)同時(shí)傳輸。 與通用的單信道系統(tǒng)相比，密集 WDM（ DWDM）不僅極大地提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信容量， 充分利用了光纖的帶寬，而且它具有擴(kuò)容簡(jiǎn)單和性能可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，特別是它可以直接接入多種業(yè)務(wù)更使得它的應(yīng)用前景十分光明。 在模擬載波通信系統(tǒng)中，為了充分利用電纜的帶寬資源，提高系統(tǒng)的傳輸容量，通常利用頻分復(fù)用的方法，即在同一根電纜中同時(shí)傳輸若干個(gè)信道的信號(hào)，接收端根據(jù)各載波頻率的不同利用帶通濾波器濾出每一個(gè)信道的信號(hào)。 同樣，在光纖通信系統(tǒng)中也可以采用光的頻分復(fù)用的方法來提高系統(tǒng)的傳輸容量。事實(shí)上，這樣的復(fù)用方法在光纖通信系統(tǒng)中是非常有效的。與模擬的載波通信系統(tǒng)中的頻分復(fù)用不同的是，在光纖通信系統(tǒng)中是用光波作 為信號(hào)的載波，根據(jù)每一個(gè)信道光波的頻率（或波長(zhǎng)）不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，從而在一根光纖中實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的服用傳輸。 人們通常把光信道間隔較大（甚至在光纖的不同窗口上）的復(fù)用稱為光波分復(fù)用（ WDM），而把在同一窗口中信道間隔較小的 WDM 稱為密集波分復(fù)用（ DWDM）。隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代的技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)波長(zhǎng)間隔為納米級(jí)的復(fù)用，甚至可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)間隔為零點(diǎn)幾個(gè)納米級(jí)的復(fù)用，只是在器件的技術(shù)要求上更加嚴(yán)格而已，因此把波長(zhǎng)間隔較小的 8 個(gè)波、 16 個(gè)波、 32T 波乃至更多個(gè)波長(zhǎng)的復(fù)用稱為 DWDM。 DWDM 工作方式 （ 1） 雙纖雙向傳輸 雙纖單向傳輸指一根光纖只完成一個(gè)方向光信號(hào)的傳輸，反向光信號(hào)的傳輸由另一根光纖來完成。因此，同一波長(zhǎng)在兩個(gè)方向上可以重復(fù)利用。 這種 DWDM 系統(tǒng)可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量擴(kuò)大幾倍至幾十倍。在長(zhǎng)途網(wǎng)中，可以根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)量的需要逐步增加波長(zhǎng)來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，十河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 24 分靈活。在不清楚實(shí)際光纜色散的前提下，也是一種暫時(shí)避免采用超高速光系統(tǒng)而利用多個(gè) 。 （ 2） 單纖雙向傳輸 單纖雙向傳輸指在一根光纖中實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向光信號(hào)的同時(shí)傳 輸，兩個(gè)方向的光信號(hào)應(yīng)安排在不同波長(zhǎng)上。 單纖雙向傳輸允許單根光纖攜帶全雙工通路，通?？梢员葐蜗騻鬏敼?jié)約一半的光纖器件，由于兩個(gè)方向傳輸?shù)男盘?hào)不交互產(chǎn)生 FWM（四波混頻）產(chǎn)物，因此其總的 FWM產(chǎn)物比雙纖單向傳輸少很多，但缺點(diǎn)是該系統(tǒng)需要采用特殊的措施來對(duì)付光反射（包括由于光接頭引起的離散反射和光纖本身的瑞利散射），以防多徑干擾；當(dāng)需要將光信號(hào)放大以延長(zhǎng)傳輸距離時(shí)，必須采用雙向光纖放大器以及光環(huán)形器等元件。 （ 3） DWDM 的應(yīng)用形式 DWDM 通常有兩種應(yīng)用形式：開放式 DWDM 和集成式 DWDM。 開放式 DWDM 系統(tǒng)的特點(diǎn)是對(duì)復(fù)用終端光接口沒有特別的要求，只要求這些接口符合 ITUT G..957 建議的光接口標(biāo)準(zhǔn)。 DWDM 系統(tǒng)采用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)，將復(fù)用終端的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成指定的波長(zhǎng)，不同終端設(shè)備的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成不同的符合 ITUT 建議的波長(zhǎng)，然后進(jìn)行合波。 集成式 DWDM 系統(tǒng)沒有采用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)，它要求復(fù)用終端的光信號(hào)的波長(zhǎng)符合系統(tǒng)的規(guī)范，不同的復(fù)用終端設(shè)備發(fā)送不同的符合 ITUT 建議的波長(zhǎng)，這樣他們?cè)诮尤牒喜ㄆ鲿r(shí)就能占據(jù)不同的通道，從而完成合波。 二、 DWDM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) DWDM 器件 在 DWDM 系統(tǒng)中， DWDM 器件分 為合波器和分波器兩種。合波器的主要作用是將多個(gè)信號(hào)波長(zhǎng)合在一根光纖中傳輸；分波器的主要作用是將在一根光纖中傳輸?shù)亩鄠€(gè)波長(zhǎng)信號(hào)分離。 DWDM 系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵是 DWDM 器件，其要求是復(fù)用信道數(shù)量足夠多、插入損耗小、串音衰耗大和通帶范圍寬等。從原理上講，合波器與分波器是相同的，只需要改變輸入、輸出的方向。 DWDM 系統(tǒng)中使用的 DWDM 器件的性能滿足 ITUT G..671 及相關(guān)建議的要求。 DWDM 的幾種網(wǎng)絡(luò)單元類型 DWDM 設(shè)備一般按用途可分為光終端復(fù)用器（ OTM）、光線路放大器（ OLA）、光河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 25 分插復(fù)用器（ OADM）和電中繼器（ REG ）幾種類型。 DWDM 網(wǎng)絡(luò)的一般組成 DWDM 系統(tǒng)最基本的組網(wǎng)方式為點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)方式、鏈形組網(wǎng)方式和環(huán)形組網(wǎng)方式，有這 3 種方式可組合出其他較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)形式。 點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)，如圖 7 所示： 鏈形組網(wǎng)，如圖 8 所示： 環(huán)形組網(wǎng) SDH OTM OLA OTM 圖 7 DWDM 的點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)示意圖 SDH SDH SDH OTM OADM SDH OADM 圖 8 DWDM 的鏈形組網(wǎng) 示意圖 OADM OADM OADM OADM 1~8 1~8 1~8 1~8 圖 9 DWDM 的環(huán)形組網(wǎng)示意圖 河南工程學(xué)院畢業(yè)論文 26 在本地網(wǎng)特別是都市網(wǎng)的應(yīng)用中，用戶根據(jù)需要可以由 DWDM 的 DWDM 構(gòu)成環(huán)形網(wǎng)。環(huán)形網(wǎng)一般都是由 SDH 自己進(jìn)行通道環(huán)或復(fù)用段保護(hù)， DWDM 設(shè)備沒有必要提供另外的保護(hù)，但也可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行波長(zhǎng)保護(hù)。 DWDM 環(huán)形組網(wǎng)示意圖如圖 9所示： 第 二節(jié) 光纖通信新技術(shù) 一、相干光通信 所謂相干光通信，就是在發(fā)端由激光器發(fā)出譜線極窄、頻率穩(wěn)定、相位恒定的相干光，并用先進(jìn)的調(diào)制方法（如 FSK、 ASK 和 PSK）對(duì)之進(jìn)行調(diào)制。在收端，把由光纖傳輸來的相干光載波與本振光源發(fā)出的相干光，經(jīng)光耦合器后加到混頻器上進(jìn)行混頻與差頻，然后把差頻后的中頻信號(hào)進(jìn)行放大、檢波。 相干光通信技術(shù)一則可以增大光纖的傳輸容量，二則可以大大提高光接收機(jī)的靈敏度（可提高 10