【導讀】為了能全面、系統(tǒng)地了解現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng)的特點、關鍵技術的原理及其應。用，以及光纖通信在21世紀的發(fā)展趨勢，我選寫了本文。本文力求由淺入深，循序漸進，的敘述，能使人抓住技術關鍵并全面理解本文內(nèi)容。并且簡單介紹了幾種現(xiàn)代光纖通信技術及光纖通信技術的發(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院畢業(yè)論文 19 接入或終接。各種開銷對應于相應的管理對象，如圖 6 所示。 第五節(jié) SDH 網(wǎng)元 SDH 傳輸網(wǎng)由各種網(wǎng)元構成，網(wǎng)元的基本類型有終端復用器（ TM）、分插復用器（ ADM）、同步數(shù)字交叉連接設 備（ SDXC）等。 終端復用器（ TM） 終端復用器（ TM）用作線路終端設備，它的主要任務是將準同步電信號（ 2Mbit/s、34Mbit/s 或 140Mbit/s）復接成 STMN 信號，并完成電 /光轉(zhuǎn)換；也可將準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）復接成 STMN信號，并完成電光轉(zhuǎn)換。 分插復用器（ ADM） ADM 是一個三端口設備，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同步信號，也可以是同步信號。 ADM 的特點是可從主流信號 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)字交叉連接設備（ DXC） DXC 的基本功能是分離本地交換業(yè)務和非本地交換業(yè)務；為非本地交換業(yè)務迅速提供可用路由；為臨時性重要事件迅速提供電路；網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，迅速提供網(wǎng)絡的重新河南工程學院畢業(yè)論文 20 配置；按業(yè)務流量的季節(jié)性變化使網(wǎng)絡最佳化；網(wǎng)絡運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)是指通風新網(wǎng)絡發(fā)生故障時，無需人為干預，網(wǎng)絡就能在極端的時間內(nèi)從失效故障中自動恢復所攜帶的業(yè)務，使用戶感覺不到網(wǎng)絡已出現(xiàn)了故障。 自愈網(wǎng)技術可分為“保護”型和“恢復”型兩類。 二、線路保護倒換 線路保護倒換是最簡單的自愈網(wǎng)形式，基本原理是當出現(xiàn)故障時，由工作通道倒換到保護通道，使業(yè)務得以繼續(xù)傳送。線路保護倒換有 1+1 和 1： N 兩種方式。 三、 ADM 自愈環(huán)保護 所 謂自愈環(huán)是指采用分插復用器組成環(huán)形網(wǎng)實現(xiàn)自愈的一種保護方式。根據(jù)自愈環(huán)的結構，可分為通道保護環(huán)和復用保護環(huán)。根據(jù)環(huán)中節(jié)點間信息的傳送方向，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 DXC 自愈網(wǎng)的拓撲結構主要是愛我能夠狀結構，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，實現(xiàn)網(wǎng)絡自愈的經(jīng)濟性。 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 容量，動態(tài)方式次之，靜態(tài)方式需要的保護容量最大。然而，即時方式的業(yè)務恢復時間最長，靜態(tài)方式的業(yè)務恢復時間最短。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)務恢復時間很長；在分布式結構中業(yè)務恢復時間較短?？筛鶕?jù)實際情況選用不同方式。 河南工程學院畢業(yè)論文 21 第七節(jié) SDH網(wǎng)同步 一、 SDH 網(wǎng)同步結構和同步方式 SDH 網(wǎng)絡中的網(wǎng)同步結構采用主從同步方式，要求所有網(wǎng)元時鐘的定時都能最終跟蹤至全網(wǎng)的基準主時鐘。同步定時的分配則隨網(wǎng)絡應用場合不同而異。 SDH 網(wǎng)同步結構 （ 1）局內(nèi)應用 局內(nèi)同步分配通常采用邏輯上的星 形拓撲，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)的基準主時鐘。 （ 2）局間應用 局間同步分配一般采用樹形拓撲，使 SDH 網(wǎng)內(nèi)的所有節(jié)點都能同步。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（即便是故障時也應避免備用電路構成環(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)絡惟一的基準主時鐘（ PRC）。在這種運行方式中 ，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，呈隨機性。在單一網(wǎng)絡運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 當網(wǎng)絡中有兩個以上都遵守 ITUT 的 G..811 建議要求的基準時鐘時，即它們具有相同的標稱頻率，但準確頻率略有差異，網(wǎng)絡中的從時鐘可能跟蹤于不同的基準時鐘，形成幾個不同的同步網(wǎng)。由于各個基準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)絡之間、分布式多個基準時鐘控制的全同步網(wǎng)之間以及不同的經(jīng)營者網(wǎng)絡之間，該方式是正常工作方式，其性能仍然 是滿意的。 （ 3）準同步方式 當網(wǎng)同步中有一個節(jié)點或多個節(jié)點時鐘的同步路徑和替代路徑都不能使用時，時鐘將進入保持模式或自由運行模式。這時的同步方式為準同步方式。 （ 4）異步方式 當網(wǎng)絡節(jié)點時鐘出現(xiàn)大的頻率偏差時，則網(wǎng)絡工作于異步方式。 河南工程學院畢業(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 設備可能需要定義一個以上的基準時鐘源。在正常運行情況下，各設備從第一基準獲得定時信號時不會出現(xiàn)定時環(huán)路。但當出現(xiàn)故障時，部分設備可能倒換到第二基準取得定時信號，如果第二基準設置不當就可能產(chǎn)生定時環(huán)路。 （ 2）防止定時環(huán)路的方法 ① 在同步規(guī)劃中對每個設備時鐘來源合理地設置優(yōu)先級，按優(yōu)先級次序選擇，當高優(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），使每個設備通過查收，了解是否可以用作定時基準。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同步高等級時鐘。 ③ 對于某些不提供 S1 字節(jié)的老設備，可只設主用同步鏈路。如果主用同步鏈路失效，設備時鐘即轉(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 從設備內(nèi)部振蕩器獲取 內(nèi)部定時 河南工程學院畢業(yè)論文 23 第三章 現(xiàn)代光纖通信技術簡介 第一節(jié) DWDM 技術 一、 DWDM 概述 DWDM 原理概述 DWDM 技術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)絡系統(tǒng)的通信容量， 充分利用了光纖的帶寬，而且它具有擴容簡單和性能可靠等諸多優(yōu)點，特別是它可以直接接入多種業(yè)務更使得它的應用前景十分光明。 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用的方法來提高系統(tǒng)的傳輸容量。事實上，這樣的復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）的復用稱為光波分復用（ WDM），而把在同一窗口中信道間隔較小的 WDM 稱為密集波分復用（ DWDM）。隨著科技的進步，現(xiàn)代的技術已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)波長間隔為納米級的復用，甚至可以實現(xiàn)波長間隔為零點幾個納米級的復用，只是在器件的技術要求上更加嚴格而已，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大幾倍至幾十倍。在長途網(wǎng)中，可以根據(jù)實際業(yè)務量的需要逐步增加波長來實現(xiàn)擴容，十河南工程學院畢業(yè)論文 24 分靈活。在不清楚實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現(xiàn)兩個方向光信號的同時傳 輸，兩個方向的光信號應安排在不同波長上。 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 的應用形式 DWDM 通常有兩種應用形式：開放式 DWDM 和集成式 DWDM。 開放式 DWDM 系統(tǒng)的特點是對復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 建議的光接口標準。 DWDM 系統(tǒng)采用波長轉(zhuǎn)換技術，將復用終端的光信號轉(zhuǎn)換成指定的波長，不同終端設備的光信號轉(zhuǎn)換成不同的符合 ITUT 建議的波長，然后進行合波。 集成式 DWDM 系統(tǒng)沒有采用波長轉(zhuǎn)換技術，它要求復用終端的光信號的波長符合系統(tǒng)的規(guī)范，不同的復用終端設備發(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)結構 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)性能好壞的關鍵是 DWDM 器件，其要求是復用信道數(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 及相關建議的要求。 DWDM 的幾種網(wǎng)絡單元類型 DWDM 設備一般按用途可分為光終端復用器（ OTM）、光線路放大器（ OLA）、光河南工程學院畢業(yè)論文 25 分插復用器（ OADM）和電中繼器（ REG ）幾種類型。 DWDM 網(wǎng)絡的一般組成 DWDM 系統(tǒng)最基本的組網(wǎng)方式為點到點組網(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雜的網(wǎng)絡形式。 點到點組網(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 的點到點組網(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 河南工程學院畢業(yè)論文 26 在本地網(wǎng)特別是都市網(wǎng)的應用中，用戶根據(jù)需要可以由 DWDM 的 DWDM 構成環(huán)形網(wǎng)。環(huán)形網(wǎng)一般都是由 SDH 自己進行通道環(huán)或復用段保護， DWDM 設備沒有必要提供另外的保護，但也可以根據(jù)用戶需要進行波長保護。 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 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，并用先進的調(diào)制方法（如 FSK、 ASK 和 PSK）對之進行調(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行混頻與差頻，然后把差頻后的中頻信號進行放大、檢波。 相干光通信技術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的靈敏度（可提高 10