【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，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。

　　

【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。各種開銷對應(yīng)于相應(yīng)的管理對象，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（ 2Mbit/s、34Mbit/s 或 140Mbit/s）復(fù)接成 STMN 信號，并完成電 /光轉(zhuǎn)換；也可將準(zhǔn)同步支路信號和同步支路信號（電的或光的）或?qū)⑷舾蓚€同步支路信號（電的或光的）復(fù)接成 STMN信號，并完成電光轉(zhuǎn)換。 分插復(fù)用器（ ADM） ADM 是一個三端口設(shè)備，有兩個線路口（輸出和輸入均為 SYMN 信號），和一個支路口，支路信號可以是各種準(zhǔn)同步信號，也可以是同步信號。 ADM 的特點(diǎn)是可從主流信號 中分出一些信號并接入另外一些信號。與 TM 相同， ADM 既能終接不同的信號也能分支具有比主流信號更低容量的電或光信號。 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；為臨時性重要事件迅速提供電路；網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，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經(jīng)傳輸衰減后的信號進(jìn)行放大、整形和判決再生，以延長傳輸距離。首先將線路口接收到的光 信號變換成電信號，然后對電信號進(jìn)行放大、整形和判決再生，最后再把電信號轉(zhuǎn)換為光信號送到線路上 [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，無需人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)就能在極端的時間內(nèi)從失效故障中自動恢復(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)倒換是最簡單的自愈網(wǎng)形式，基本原理是當(dāng)出現(xiàn)故障時，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算方式不同，可分為靜態(tài)方式、動態(tài)方式和即時方式 3 種。即時方式需要最少的保護(hù) 容量，動態(tài)方式次之，靜態(tài)方式需要的保護(hù)容量最大。然而，即時方式的業(yè)務(wù)恢復(fù)時間最長，靜態(tài)方式的業(yè)務(wù)恢復(fù)時間最短。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)時間很長；在分布式結(jié)構(gòu)中業(yè)務(wù)恢復(fù)時間較短?？筛鶕?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)元時鐘的定時都能最終跟蹤至全網(wǎng)的基準(zhǔn)主時鐘。同步定時的分配則隨網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場合不同而異。 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)元時鐘都直接從本局內(nèi)最高質(zhì)量的大樓綜合定時源（ BITS）獲取定時，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并能一直跟蹤至全網(wǎng)的基準(zhǔn)主時鐘。 （ 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，低等級的時鐘只能接收更高等級或同一等級時鐘的定時（即便是故障時也應(yīng)避免備用電路構(gòu)成環(huán)路），這樣可以避免形成定時信號的環(huán)路，造成同步不穩(wěn)定。 SDH 網(wǎng)同步方式 （ 1）同步方式 網(wǎng)中所有時鐘都能最終跟蹤到網(wǎng)絡(luò)惟一的基準(zhǔn)主時鐘（ 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)中有兩個以上都遵守 ITUT 的 G..811 建議要求的基準(zhǔn)時鐘時，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)中的從時鐘可能跟蹤于不同的基準(zhǔn)時鐘，形成幾個不同的同步網(wǎng)。由于各個基準(zhǔn)主時鐘之間的頻率會有一些微小的差異，從而引起指針調(diào)整。通常在國際網(wǎng)絡(luò)之間、分布式多個基準(zhǔn)時鐘控制的全同步網(wǎng)之間以及不同的經(jīng)營者網(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)同步中有一個節(jié)點(diǎn)或多個節(jié)點(diǎn)時鐘的同步路徑和替代路徑都不能使用時，時鐘將進(jìn)入保持模式或自由運(yùn)行模式。這時的同步方式為準(zhǔn)同步方式。 （ 4）異步方式 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時鐘出現(xiàn)大的頻率偏差時，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 網(wǎng)元定時方式 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鐘要求也不盡相同。從取得定時信號的來源可以分成 3 種定時方式，如表 1 所示（其中 從接收的 STMN 信號中提取定時又可細(xì)分成 3 種）。 定時環(huán)路的產(chǎn)生和防止 （ 1）定時環(huán)路的產(chǎn)生 從定時可靠性考慮，一個 SDH 設(shè)備可能需要定義一個以上的基準(zhǔn)時鐘源。在正常運(yùn)行情況下，各設(shè)備從第一基準(zhǔn)獲得定時信號時不會出現(xiàn)定時環(huán)路。但當(dāng)出現(xiàn)故障時，部分設(shè)備可能倒換到第二基準(zhǔn)取得定時信號，如果第二基準(zhǔn)設(shè)置不當(dāng)就可能產(chǎn)生定時環(huán)路。 （ 2）防止定時環(huán)路的方法 ① 在同步規(guī)劃中對每個設(shè)備時鐘來源合理地設(shè)置優(yōu)先級，按優(yōu)先級次序選擇，當(dāng)高優(yōu)先級的時鐘可用時就不選低優(yōu)先級的時鐘。 ② 合理使用 STMN 信號中開銷 —— 同步狀態(tài)消息字節(jié)（ S1），使每個設(shè)備通過查收，了解是否可以用作定時基準(zhǔn)。這不僅能有 效地防止產(chǎn)生定時環(huán)路，也可以用來防止自低等級的定時基準(zhǔn)同步高等級時鐘。 ③ 對于某些不提供 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)備時鐘即轉(zhuǎn)入保持工作狀態(tài)，這樣也可以防止產(chǎn)生定時環(huán)路 [9]。 表 1 SDH 網(wǎng)元定時方式 定時信號的來源 定時方式 從外部定時源、通常為 BITS 獲取 外同步輸入定時 從接收的 STMN 信號中提取 通路定時 環(huán)路定時 線路定時 從設(shè)備內(nèi)部振蕩器獲取 內(nèi)部定時 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，采用多個波長作為載波，允許各載波信道在一條光纖內(nèi)同時傳輸。 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傳輸若干個信道的信號，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信道的信號。 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 為信號的載波，根據(jù)每一個信道光波的頻率（或波長）不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道，從而在一根光纖中實(shí)現(xiàn)多路光信號的服用傳輸。 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)波長間隔為納米級的復(fù)用，甚至可以實(shí)現(xiàn)波長間隔為零點(diǎn)幾個納米級的復(fù)用，只是在器件的技術(shù)要求上更加嚴(yán)格而已，因此把波長間隔較小的 8 個波、 16 個波、 32T 波乃至更多個波長的復(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方向光信號的傳輸，反向光信號的傳輸由另一根光纖來完成。因此，同一波長在兩個方向上可以重復(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，也是一種暫時避免采用超高速光系統(tǒng)而利用多個 。 （ 2） 單纖雙向傳輸 單纖雙向傳輸指在一根光纖中實(shí)現(xiàn)兩個方向光信號的同時傳 輸，兩個方向的光信號應(yīng)安排在不同波長上。 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，由于兩個方向傳輸?shù)男盘柌唤换ギa(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)需要將光信號放大以延長傳輸距離時，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)采用波長轉(zhuǎn)換技術(shù)，將復(fù)用終端的光信號轉(zhuǎn)換成指定的波長，不同終端設(shè)備的光信號轉(zhuǎn)換成不同的符合 ITUT 建議的波長，然后進(jìn)行合波。 集成式 DWDM 系統(tǒng)沒有采用波長轉(zhuǎn)換技術(shù)，它要求復(fù)用終端的光信號的波長符合系統(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，這樣他們在接入合波器時就能占據(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信號波長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€波長信號分離。 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