1、l 7.2光纤通信的线路码型光纤通信的线路码型l 7.1数字光纤通信系统数字光纤通信系统l 7.3光纤通信系统的性能指标光纤通信系统的性能指标l 7.4光纤损耗和色散对系统的限制光纤损耗和色散对系统的限制l 7.6光同步传输网光同步传输网l 7.7光纤通信系统设计光纤通信系统设计l 7.8光纤通信系统工程光纤通信系统工程7.1数字光纤通信系统数字光纤通信系统1IM-DD数字光纤通信系统的组成数字光纤通信系统的组成目前最常用、最主要的方式是强度调制直接目前最常用、最主要的方式是强度调制直接检测检测(IM-DD)数字光纤通信系统。数字光纤通信系统。2PCM端机端机通信中传送的许多信号通信中传送的许
2、多信号(如话音、图像如话音、图像信号等信号等)都是模拟信号。都是模拟信号。PCM端机的任端机的任务，就是把模拟信号转换为数字信号务，就是把模拟信号转换为数字信号(A/D变换变换)，完成，完成PCM编码，并且按照编码，并且按照时分复用的方式把多路信号复接、合群，时分复用的方式把多路信号复接、合群，从而输出高比特率的数字信号。从而输出高比特率的数字信号。PCM编码包括取样、量化、编码三个步编码包括取样、量化、编码三个步骤骤3数字光纤通信系统的数字系列数字光纤通信系统的数字系列为了提高信道利用率，可使多路信号沿同一信道传为了提高信道利用率，可使多路信号沿同一信道传输而又互不干扰，这就是多路复用。输而
3、又互不干扰，这就是多路复用。多路复用的方法主要有频分复用、时分复用、码分多路复用的方法主要有频分复用、时分复用、码分复用等，数字通信中广泛采用时分复用方式。复用等，数字通信中广泛采用时分复用方式。按按CCITT对话音对话音PCM数字信号复用的建议，有两数字信号复用的建议，有两种基群系列，即种基群系列，即PCM30/32路系统路系统(我国及西欧采用我国及西欧采用)及及PCM24路系统路系统(日美采用日美采用)。在。在PCM30/32路系统路系统中，帧长中，帧长125s，共有共有32个时隙个时隙(TS0TS31)，其中其中30个话路时隙个话路时隙(TS1TS15及及TS17TS31)，TS0时时隙
4、用作帧同步，隙用作帧同步，TS16时隙用作信令及复帧同步。由时隙用作信令及复帧同步。由于每个时隙包含于每个时隙包含8个比特，故一帧共有个比特，故一帧共有832=256比特，相应的码速为2.048Mb/s。为了实现更多路信号的复用，可采用数字复接的为了实现更多路信号的复用，可采用数字复接的方法将几个低次群复接成一个高次群，如将方法将几个低次群复接成一个高次群，如将4个个32路的基群复接成一个二次群，四个二次群复接路的基群复接成一个二次群，四个二次群复接成一个三次群等等。成一个三次群等等。目前，有一些的数字通信设备采用准同步数字系目前，有一些的数字通信设备采用准同步数字系列列PDH(Plesioc
5、hronous Digital Hierarchy)，其复其复接结构采用异步方式，即各支路的数字信号流标接结构采用异步方式，即各支路的数字信号流标称速率值相同，它们的主时钟是彼此独立的，但称速率值相同，它们的主时钟是彼此独立的，但通过加进一些额外的比特使各支路信号与复接设通过加进一些额外的比特使各支路信号与复接设备同步，并复用成高速信号。备同步，并复用成高速信号。PDH系列可很好地适应传统电信网的点对点通信，系列可很好地适应传统电信网的点对点通信，但难以适应动态联网要求，也但难以适应动态联网要求，也难以支持新业务的开发及现代的网络管理。PDH系列的缺点有：系列的缺点有：(1)PDH有两种系列，
6、即以有两种系列，即以2.048Mb/s为基群为基群及以及以1.544Mb/s为基群的体系，相互间难以互为基群的体系，相互间难以互通和兼容。通和兼容。(2)由于没有统一规范的光接口，不同厂家的由于没有统一规范的光接口，不同厂家的设备在光路上不能互通，必须转换成标准电设备在光路上不能互通，必须转换成标准电接口才能互通，限制了联网应用。接口才能互通，限制了联网应用。(3)PDH高次群信号中的低次群信号位置没有指高次群信号中的低次群信号位置没有指示，因此要从中取出示，因此要从中取出/插入一个低次群信号插入一个低次群信号(俗称俗称上上/下电路下电路)很不方便，必须逐级分接、复接才能很不方便，必须逐级分接
7、、复接才能实现，需要设备多，上下业务费用高。实现，需要设备多，上下业务费用高。(4)PDH各等级的帧结构中预留的插入比特各等级的帧结构中预留的插入比特(开开销销)很少，使网络无法适应不断演变的管理要求，很少，使网络无法适应不断演变的管理要求，更难以支持新一代的网络。更难以支持新一代的网络。为此，为此，CCITT根据世界各国间通信联网的需要，根据世界各国间通信联网的需要，制定了同步数字系列制定了同步数字系列SDH(Synchronous Digital Hierarchy)的建议。在用光纤来构成基于的建议。在用光纤来构成基于SDH的 传 输 网 时，也 称 为 同 步 光 网的 传 输 网 时，
8、也 称 为 同 步 光 网SONET(Synchronous Optical Network)，是一是一种新一代的理想传输体制。种新一代的理想传输体制。4监视控制系统监视控制系统监控系统为监视、监测和控制系统的简称。它与其他监控系统为监视、监测和控制系统的简称。它与其他通信系统一样，在一个实用的光纤通信系统中，为保通信系统一样，在一个实用的光纤通信系统中，为保证通信的可靠，监控系统是必不可少的。证通信的可靠，监控系统是必不可少的。(1)监控的内容监控的内容监视内容监视内容a在数字光纤通信系统中误码率是否满足指标要求；在数字光纤通信系统中误码率是否满足指标要求；b各个光中继器是否有故障；各个光中
9、继器是否有故障；c接收光功率是否满足指标要求；接收光功率是否满足指标要求；d光源的寿命；光源的寿命；e电源是否有故障；电源是否有故障；f环境的温度、湿度是否在要求的范围内。环境的温度、湿度是否在要求的范围内。除上述内容外，还可根据需要设置其他监测内容。除上述内容外，还可根据需要设置其他监测内容。控制内容当光纤通信系统中主用系统出现故障控制内容当光纤通信系统中主用系统出现故障时，监控系统即由主控站发出倒换指令，遥控时，监控系统即由主控站发出倒换指令，遥控装置将备用系统接入，将主用系统退出工作。装置将备用系统接入，将主用系统退出工作。当主用系统恢复正常后，监控系统应再发出指当主用系统恢复正常后，监
10、控系统应再发出指令，将系统从备用倒换到主用中。令，将系统从备用倒换到主用中。另外，当市电中断后，监控系统还要发出启动另外，当市电中断后，监控系统还要发出启动电机的指令，又如中继站温度过高，则应发出电机的指令，又如中继站温度过高，则应发出启动风扇或空调的指令。同样，还可根据需要启动风扇或空调的指令。同样，还可根据需要设置其他控制内容。设置其他控制内容。(2)监控信号的传输监控信号的传输在光纤通信监控系统中，监控信号是怎样在主控在光纤通信监控系统中，监控信号是怎样在主控站和被控站之间传输呢站和被控站之间传输呢?目前有两类方式：目前有两类方式：一类是在光缆中加金属导线对来传输监控信号，一类是在光缆中
11、加金属导线对来传输监控信号，已经逐渐被淘汰；已经逐渐被淘汰；另一类是由光纤来传输监控信号。另一类是由光纤来传输监控信号。光纤来传输监控信号又可分为如下两种方式光纤来传输监控信号又可分为如下两种方式：a频分复用传输方式。频分复用传输方式。采用频分方式可有不同的方法，其中一种方法是脉采用频分方式可有不同的方法，其中一种方法是脉冲调顶方法。冲调顶方法。这种方法在使用这种方法在使用5B6B码型的机器上，用来传输监控码型的机器上，用来传输监控信号，此外还可传输公务区间通信等信号。信号，此外还可传输公务区间通信等信号。b时分复用方式。时分复用方式。这种方式就是在电的主信号码流中插入冗余这种方式就是在电的主
12、信号码流中插入冗余(多余多余)的比特，用这个冗余的比特来传输监控等信号。的比特，用这个冗余的比特来传输监控等信号。5脉冲插入与脉冲分离脉冲插入与脉冲分离 在一个实用的光纤通信系统中，除了要传输从在一个实用的光纤通信系统中，除了要传输从电端机送来的多路信号之外，为了使整个系统完善电端机送来的多路信号之外，为了使整个系统完善地工作，还需传送监控信号、公务联络信号、区间地工作，还需传送监控信号、公务联络信号、区间通信信号以及其他信号。通信信号以及其他信号。脉冲复接是将监控信号、公务联络信号、区脉冲复接是将监控信号、公务联络信号、区间通信信号等汇接后在读脉冲的作用下，将上述间通信信号等汇接后在读脉冲的
13、作用下，将上述信号插入信码流经编码后多余的时隙中，然后在光信号插入信码流经编码后多余的时隙中，然后在光纤中传输。纤中传输。在光纤通信系统的接收端设有脉冲分离电路。在光纤通信系统的接收端设有脉冲分离电路。它的作用与脉冲插入电路相反，将插入的监控信号、它的作用与脉冲插入电路相反，将插入的监控信号、公务联络信号、区间通信信号分离出来，送至相应公务联络信号、区间通信信号分离出来，送至相应的单元中。的单元中。6保护倒换系统保护倒换系统传输故障主要来源于光缆线路，且多传输故障主要来源于光缆线路，且多为人为故障，因而需要设置另外一套为人为故障，因而需要设置另外一套光端机、光中继器以及光缆线路，供光端机、光中
14、继器以及光缆线路，供一个或多个主用系统共同备用，当某一个或多个主用系统共同备用，当某一个主用系统出现故障，则可以通过一个主用系统出现故障，则可以通过倒换装置，启用该备用系统，以保证倒换装置，启用该备用系统，以保证信息的正常传输。信息的正常传输。7.2光纤通信的线路码型光纤通信的线路码型1码型转换的必要性和应遵循的原则码型转换的必要性和应遵循的原则码型转换是十分必要的，因为码型转换是十分必要的，因为HDB3不能在光纤不能在光纤中传输。中传输。选择线路码型应满足下面要求：选择线路码型应满足下面要求：(1)码流中码流中“1”及及“0”码的出现是随机的，可码的出现是随机的，可能会出现长串的连能会出现长
15、串的连“1”或连或连“0”，这时定时，这时定时信息将会消失，使接收机定时信息提取产生困信息将会消失，使接收机定时信息提取产生困难；难；(2)简单的单极性码流中有直流成分，且当码流简单的单极性码流中有直流成分，且当码流中中“0”与与“1”作随机变化时直流成分也作随作随机变化时直流成分也作随机变化，从而引起数字信号的基线漂移，给判机变化，从而引起数字信号的基线漂移，给判决和再生带来困难。决和再生带来困难。(3)不可能在不中断业务的条件下检测线路不可能在不中断业务的条件下检测线路的的BER。除此之外线路码速比标准码速尽量增加要除此之外线路码速比标准码速尽量增加要小，对高次群光纤通信系统特别重要。还小
16、，对高次群光纤通信系统特别重要。还应具备电路简单等特点。应具备电路简单等特点。常用的码型有分组码、伪双极性码、插入常用的码型有分组码、伪双极性码、插入比特码。比特码。2分组码分组码分组码又称为分组码又称为mBnB码。码。它是把输入信码流中每它是把输入信码流中每m比特码分为一组，比特码分为一组，然后变换为然后变换为n比特比特(nm)输出。输出。mBnB码型有码型有1B2B，2B3B，3B4B，5B6B，5B7B，6B8B等。我国在三次群或四次群系等。我国在三次群或四次群系统中常采用统中常采用5B6B编码。编码。5B6B码的优点是：码的优点是：冗余度较小；冗余度较小；对于三、四次群，可以利用计算机
17、的对于三、四次群，可以利用计算机的IC-PROM器件直接编、译码，电路设计得到简化；器件直接编、译码，电路设计得到简化；连连“0”和连和连“1”数小，定时方便；数小，定时方便；可以实现运行误码监测。可以实现运行误码监测。3伪双极性码伪双极性码光纤通信中使用的伪双极性码是用光纤通信中使用的伪双极性码是用“11”和和“00”来代表双极性码中的来代表双极性码中的+1和和-1。这种编码的优点是可使信码流的直流分量为这种编码的优点是可使信码流的直流分量为0，缺点是冗余度大，仅在基群和二次群系统中使缺点是冗余度大，仅在基群和二次群系统中使用。用。4插入比特码插入比特码插入比特码是将信码流中每插入比特码是将
18、信码流中每m比特划为一组，然后比特划为一组，然后在这一组的末尾一位之后插入一个比特码输出，在这一组的末尾一位之后插入一个比特码输出，根据插入码的类型分为：根据插入码的类型分为：mB1P码，码，mB1C码，码，mB1H码。码。mB1P码中插入的码中插入的P码为奇偶校验码，利用它码为奇偶校验码，利用它可实现误码监测的功能。可实现误码监测的功能。mB1C码中插入的码中插入的C码为补码，这种码除了进码为补码，这种码除了进行误码监测外，还可以减少连行误码监测外，还可以减少连“0”或连或连“1”的不良影响。的不良影响。mB1H码中插入的码中插入的H码为混合码。这种码型具码为混合码。这种码型具有多种功能。它
19、除了可以完成有多种功能。它除了可以完成mB1P或或mB1C码的功能外，还可同时用来做几路区间通信，码的功能外，还可同时用来做几路区间通信，公务联络、数据传输以及误码监测的功能。公务联络、数据传输以及误码监测的功能。从使用上看从使用上看mB1H有较强的优势。有较强的优势。常采用的码型有常采用的码型有8B1H、4B1H、1B1H。5加加扰扰二二进进码码除除了了以以上上三三种种光光线线通通信信线线路路码码型型外，外，光光纤纤通通信信还还广广泛泛使使用用加加扰扰二二进进码。码。它它改改变变了了原原来来的的码码序序列列并并改改善善了了码码流流的的一一些些特特性性(如如限限制制了了连连“1”和和连连“0”
20、数数)7.3光纤通信系统的性能指标光纤通信系统的性能指标目前，目前，ITU-T已经对光纤通信系统的各个速率、各已经对光纤通信系统的各个速率、各个光接口和电接口的各种性能给出具体的建议，系个光接口和电接口的各种性能给出具体的建议，系统的性能参数也有很多，这里介绍系统最主要的两统的性能参数也有很多，这里介绍系统最主要的两大性能参数，误码性能和抖动性能。大性能参数，误码性能和抖动性能。1误码性能误码性能系统的误码性能是衡量系统优劣的一个非常重要的系统的误码性能是衡量系统优劣的一个非常重要的指标，它反映数字信息在传输过程中受到损伤的程指标，它反映数字信息在传输过程中受到损伤的程度。度。通常用长期平均误
21、码率、误码的时间百分数和误码通常用长期平均误码率、误码的时间百分数和误码秒百分数来表示。秒百分数来表示。长期平均误码率简称误码率长期平均误码率简称误码率(BER：Bit Error Rate)它表示传送的码元被错误判决它表示传送的码元被错误判决的概率，的概率，但它不能反映反统是否有突发性、成群的但它不能反映反统是否有突发性、成群的误码存在，为了有效地反映系统实际的误误码存在，为了有效地反映系统实际的误码特性，还需引入误码的时间百分数和误码特性，还需引入误码的时间百分数和误码秒百分数。常用的有劣化分百分数码秒百分数。常用的有劣化分百分数(DM)和严重误码秒百分数和严重误码秒百分数(SES)。2抖
22、动性能抖动性能所谓数字信号的抖动一般指定时抖动，它是数字传所谓数字信号的抖动一般指定时抖动，它是数字传输中的一种不稳定现象，即数字信号在传输过程中，输中的一种不稳定现象，即数字信号在传输过程中，脉冲在时间间隔上不再是等间隔的，而是随时间变脉冲在时间间隔上不再是等间隔的，而是随时间变化的一种现象，这种现象就称为抖动。化的一种现象，这种现象就称为抖动。抖动产生的原因主要有：抖动产生的原因主要有：由于噪声引起的抖动。由于噪声引起的抖动。时钟恢复电路产生的抖动。时钟恢复电路产生的抖动。其他原因引起的抖动。引起抖动还有其他原因，其他原因引起的抖动。引起抖动还有其他原因，如数字系统的复接、分接过程，光缆的
23、老化等。如数字系统的复接、分接过程，光缆的老化等。抖动的单位是抖动的单位是UI(Unit Interval)1UI的时间相差非常大，一般用抖动占的时间相差非常大，一般用抖动占UI的的相对值来表示。相对值来表示。由于抖动难以完全消除，为保证整个系统正由于抖动难以完全消除，为保证整个系统正常工作，根据常工作，根据ITU-T建议和我国国标，抖动建议和我国国标，抖动的性能参数主要有：的性能参数主要有：输入抖动容限；输入抖动容限；输出抖动；输出抖动；抖动转移特性。抖动转移特性。7.4光纤损耗和色散对系统的限制光纤损耗和色散对系统的限制1光纤损耗对系统的限制光纤损耗对系统的限制光纤通信系统受到光纤损耗的限
24、制，因此光纤通信系统受到光纤损耗的限制，因此，我们要在满足系统的性能指标前提下，我们要在满足系统的性能指标前提下，最大限度地延长中继距离。最大限度地延长中继距离。中继距离的估算一般采用中继距离的估算一般采用ITU-T G.956所建所建议的极限值设计法。议的极限值设计法。2光纤色散对系统的限制光纤色散对系统的限制光纤色散会使系统性能参数恶化，比较重要的有三类：光纤色散会使系统性能参数恶化，比较重要的有三类：(1)码间干扰码间干扰(2)模分配噪声模分配噪声(3)啁啾声。啁啾声。那么光纤色散对系统的中继距离有哪些影响呢那么光纤色散对系统的中继距离有哪些影响呢?光脉冲在传输过程中会使光脉冲展宽，造成
25、光脉冲展宽光脉冲在传输过程中会使光脉冲展宽，造成光脉冲展宽重叠的原因很多，包括：光纤色度色散、频率啁啾、差重叠的原因很多，包括：光纤色度色散、频率啁啾、差分群延迟、抖动和反射等。其中以光纤色度色散的距离分群延迟、抖动和反射等。其中以光纤色度色散的距离积累影响最为严重。积累影响最为严重。估算色散受限距离的简明公式：估算色散受限距离的简明公式：式中，式中，Dm为光纤在工作波长范围内的最大色散为光纤在工作波长范围内的最大色散系数；系数；3dB为光源谱线的半高全宽；为光源谱线的半高全宽；Tb为系统为系统的数字传输速率的倒数。的数字传输速率的倒数。根据上式估算的结果可以得出：根据上式估算的结果可以得出：
26、(1)STM-4的最大色散受限距离与最大衰耗受限的最大色散受限距离与最大衰耗受限距离基本相当，因此距离基本相当，因此PDH系统都是衰耗受限系系统都是衰耗受限系统，色散的影响可以忽略不计，工程设计时只统，色散的影响可以忽略不计，工程设计时只要工作波长不超过要工作波长不超过C区和区和D区范围，光纤产品区范围，光纤产品的色散特性甚至无需检验。速率等级高于的色散特性甚至无需检验。速率等级高于STM-4的系统的最大无再生传输距离主要取决的系统的最大无再生传输距离主要取决于色散的限制。于色散的限制。(2)STM-16系统用于局间通信时必需选用线宽系统用于局间通信时必需选用线宽较窄的较窄的SLM激光器。不加
27、光放大器情况下，激光器。不加光放大器情况下，1310nm工作波长区最大无再生距离可达工作波长区最大无再生距离可达50km，1550nm工作波长区最大无再生距离可达工作波长区最大无再生距离可达80km以上。加光放大器不加色散补偿，在以上。加光放大器不加色散补偿，在1550nm工工作波长区最大无再生距离可达作波长区最大无再生距离可达160km。(3)STM-64系统在选用系统在选用SLM激光器，且选用激光器，且选用1550nm工作波长区，不加光放大器也不加色散工作波长区，不加光放大器也不加色散补偿的情况下，最大无再生距离至多为补偿的情况下，最大无再生距离至多为37km。超过超过37km必须加色散补
28、偿措施。必须加色散补偿措施。(4)STM-256系统无补偿措施不能用于局间通信，系统无补偿措施不能用于局间通信，而且简单的补偿办法也是行不通的，因为仅频率而且简单的补偿办法也是行不通的，因为仅频率啁啾引起的波形展宽就可能使脉冲展宽一倍，表啁啾引起的波形展宽就可能使脉冲展宽一倍，表7-4-1估算结果的误差可能大到已经失去了参考估算结果的误差可能大到已经失去了参考价值。价值。STM-256系统需要光源的外调制、光放大系统需要光源的外调制、光放大和色散补偿多重技术同时采用。可见和色散补偿多重技术同时采用。可见STM-256系系统目前的传输成本不支持其实用化。统目前的传输成本不支持其实用化。7.5光纤
29、局域网光纤局域网1光纤局域网的概念光纤局域网的概念所谓光纤局域网所谓光纤局域网(LAN)是指利用光纤将较为靠近是指利用光纤将较为靠近的许多用户连接起来的网络，这样网上的所有的许多用户连接起来的网络，这样网上的所有用户都可以通过该网络进行相互数据交流。用户都可以通过该网络进行相互数据交流。2LAN的拓扑结构的拓扑结构光纤局域网的基本拓扑结构形式，有星型、环光纤局域网的基本拓扑结构形式，有星型、环型、总线型和树型以及它们间的不同组合。型、总线型和树型以及它们间的不同组合。3光纤光纤LAN的组成的组成(1)总线型结构总线型结构(2)星型结构星型结构星型网络拓扑结构具有交换的功能，使之有别于星型网络拓
30、扑结构具有交换的功能，使之有别于总线型网络结构。总线型网络结构。星型网络结构如图星型网络结构如图7-5-4所示，从图中可以看出，所示，从图中可以看出，它是利用点对点的光纤传输，将所有节点它是利用点对点的光纤传输，将所有节点与一个中心节点实现互连，这个中心节点通常是与一个中心节点实现互连，这个中心节点通常是采用星型耦合器。采用星型耦合器。(3)环型结构环型结构环型结构是一种附着于网络上的端系统或站点之环型结构是一种附着于网络上的端系统或站点之间互连的方式。目前随着技术的不断进步，采间互连的方式。目前随着技术的不断进步，采用用1.31m的多模光纤和标准的光纤分布数据接的多模光纤和标准的光纤分布数据
31、接口口(FDDI)，工作于工作于100Mbit/s速率的环型拓扑速率的环型拓扑结构的光纤局域网得到了很大发展。结构的光纤局域网得到了很大发展。4网络协议网络协议不同的网络结构，用于数据传输的控制协议有所不同的网络结构，用于数据传输的控制协议有所不同。不同。(1)以太网以太网它主要应用于办公室自动化、分布数据处理、终它主要应用于办公室自动化、分布数据处理、终端访问网络，甚至用于工厂自动化等场合。端访问网络，甚至用于工厂自动化等场合。它多数应用于总线型和星型拓扑网络中，媒质接它多数应用于总线型和星型拓扑网络中，媒质接入方式为载波监听多路访问入方式为载波监听多路访问/冲突检测冲突检测(CSMA/CD
32、)。(2)令牌总线令牌总线又称为又称为IEEE 802.4标准，它不仅是为办标准，它不仅是为办公室环境而设计的，而且还适用于工厂公室环境而设计的，而且还适用于工厂和其他军事环境。通常运用于总线型成和其他军事环境。通常运用于总线型成星型结构。星型结构。(3)令牌环网令牌环网IEEE 802.5令牌环网是媒质访问控制方令牌环网是媒质访问控制方式，它同样可用于办公室、工厂等环境，式，它同样可用于办公室、工厂等环境，但是网络拓扑是环型拓扑。但是网络拓扑是环型拓扑。7.6光同步传输网光同步传输网1SDH网的提出和基本特点网的提出和基本特点 PDH存在着一系列缺点，已经不能适应目存在着一系列缺点，已经不能
33、适应目前的光纤通信领域的迅速发展。从前的光纤通信领域的迅速发展。从1988年到年到1995年共通过了年共通过了16个有关个有关SDH的决议，建立了一个新的决议，建立了一个新的数字体制的数字体制同步数字系列同步数字系列(SDH)。这种新的这种新的数字体制。数字体制。光同步传输网的具有同步复用、标准光接口光同步传输网的具有同步复用、标准光接口和强大的网络管理能力。具体地说有如下主要特和强大的网络管理能力。具体地说有如下主要特点：点：(1)使使24路制和路制和30路制两种路制两种PDH数字系列在数字系列在STM-1等等级上实现了统一，使之成为数字传输体制上的世界级上实现了统一，使之成为数字传输体制上
34、的世界标准；标准；(2)由于采用了同步复用和复用映射方法，各种不同由于采用了同步复用和复用映射方法，各种不同等级的码流在帧结构净负荷内的排列是有规律的，等级的码流在帧结构净负荷内的排列是有规律的，而净负荷与网络同步。因此可以方便地从高速信号而净负荷与网络同步。因此可以方便地从高速信号中一次分出低速支路信号，省去中一次分出低速支路信号，省去PDH中全套背靠背中全套背靠背的数字复用的数字复用/去复用设备，及相应的多次码速调整与去复用设备，及相应的多次码速调整与变换，这不仅使上下业务变得非常容易，而且便于变换，这不仅使上下业务变得非常容易，而且便于业务的管理及改善网络的业务透明性；业务的管理及改善网
35、络的业务透明性；(3)在帧结构中安排了丰富的开销比特，因而使网络在帧结构中安排了丰富的开销比特，因而使网络的运行、管理和维护的运行、管理和维护(OAM)能力大大加强，而且便能力大大加强，而且便于将部分网络管理能力分配到网络单元，实现分布于将部分网络管理能力分配到网络单元，实现分布式管理以及实现高可靠性的自式管理以及实现高可靠性的自愈环网结构；愈环网结构；(4)确定了世界统一的光纤网络接口，可以在光路确定了世界统一的光纤网络接口，可以在光路上实现横向兼容，便于网络的组织和调度，使网上实现横向兼容，便于网络的组织和调度，使网络投资成本节约络投资成本节约1020%以上；以上；(5)SDH网具有信息净
36、负荷和定时的透明性。所谓网具有信息净负荷和定时的透明性。所谓信息净负荷的透明性指的是网络可以传送信息净负荷的透明性指的是网络可以传送各种净负荷及其它们的组合，而与信息的具体结各种净负荷及其它们的组合，而与信息的具体结构无关；构无关；(6)SDH网具有后向和前向兼容性。它与传统的网具有后向和前向兼容性。它与传统的PDH网完全兼容。另外它还能容纳新的业务信号，网完全兼容。另外它还能容纳新的业务信号，如如B-ISDN中的中的ATM信元、高速局域网的光纤分布信元、高速局域网的光纤分布式数据接口式数据接口(FDDI)信号和分布排队双总线信号和分布排队双总线(DQDB)信号等。信号等。2SDH传输速率传输
37、速率在在SDH传输网中，信息结构采用标准化的模块信号，传输网中，信息结构采用标准化的模块信号，即同步传送模块即同步传送模块STM-N(N=1、4、16等等)，其中，其中N=1是基本的标准模块信号，其速率为是基本的标准模块信号，其速率为155.52Mb/s，其其它等级信号的标准速率为基本的标准模块信号速率它等级信号的标准速率为基本的标准模块信号速率的的4倍关系。倍关系。3SDH的帧结构的帧结构SDH的帧结构，它是块状帧，如图的帧结构，它是块状帧，如图7-6-1所示，它由所示，它由横向横向270N列和纵向列和纵向9行字节行字节(1字节为字节为8比特比特)组成。组成。每秒传输每秒传输8000帧。帧。
38、整个帧结构大体可以分为三个主要区域：整个帧结构大体可以分为三个主要区域：(1)段开销段开销(SOH)所谓段开销是指所谓段开销是指STM帧结构中为了保证信息正帧结构中为了保证信息正常灵活传送所必需的附加字节，主要是些维护管常灵活传送所必需的附加字节，主要是些维护管理字节，例如误码监视、帧定位、数据通信、公理字节，例如误码监视、帧定位、数据通信、公务通信和自动保护倒换字节等。务通信和自动保护倒换字节等。(2)信号净负荷区域信号净负荷区域所谓信息净负荷就是网络节点接口码流中可用于所谓信息净负荷就是网络节点接口码流中可用于电信业务的部分，因而净负荷区域就是存放各种电信业务的部分，因而净负荷区域就是存放
39、各种信息业务容量的地方。信息业务容量的地方。(3)管理单元指针区域管理单元指针区域管理单元指针管理单元指针(AU PTR)是一种指示符，主要用来指示净负是一种指示符，主要用来指示净负荷的第荷的第1个字节在个字节在STM-N帧内的准确位置，以便接收端正帧内的准确位置，以便接收端正确地分解。确地分解。(4)复用映射结构复用映射结构SDH的帧周期是以的帧周期是以125m为基础的，在此周期中，既可以为基础的，在此周期中，既可以装入相互同步的装入相互同步的STM信号，也可以装入信号，也可以装入PDH体系支持的各体系支持的各低速支路信号，同时为达到上述目的，低速支路信号，同时为达到上述目的，ITU-T在在
40、G.709建议建议中给出了中给出了SDH的复用结构与过程。由于的复用结构与过程。由于ITU-T要照顾全球要照顾全球范围内的各种情况，因而范围内的各种情况，因而ITU-T所规定的复用结构是最全所规定的复用结构是最全面的，也是最复杂的。面的，也是最复杂的。我国仅选用我国仅选用PCM30/32系列系列PDH信号，因而根据具体实信号，因而根据具体实际情况，对际情况，对ITU-T的复用结构进行简化。如图的复用结构进行简化。如图7-6-3所示。所示。我国目前采用的复用结构是以我国目前采用的复用结构是以2Mbit/s系列系列PDH信号为信号为基础，通常应采用基础，通常应采用2Mbit/s和和140Mbit/
41、s支路接口，当然支路接口，当然如有需要时，也可采用如有需要时，也可采用34Mbit/s支路接口。支路接口。SDH的复用的复用结构是由一系列基本复用单元组成，而复用单元实际上结构是由一系列基本复用单元组成，而复用单元实际上是一种信息结构，不同的复用单元，其信息结构不同，是一种信息结构，不同的复用单元，其信息结构不同，因而在复用过程中所起的功能各不相同。常用的复用单因而在复用过程中所起的功能各不相同。常用的复用单元有容器元有容器(C)、虚容器虚容器(VC)、管理单元管理单元(AU)、支路单元支路单元(TU)等。等。5SDH传输系统传输系统在在SDH光缆线路系统中，通常采用点对点链状系统和环网光缆线
42、路系统中，通常采用点对点链状系统和环网系统系统在点对点系统中，它是由具有复用和光接口功能的线路终在点对点系统中，它是由具有复用和光接口功能的线路终端、中继器和光缆传输线构成，其中中继器可以采用目前端、中继器和光缆传输线构成，其中中继器可以采用目前常见的光电光再生器，也可以使用掺铒光纤放大器常见的光电光再生器，也可以使用掺铒光纤放大器EDFA，在光路上完成放大的功能。在光路上完成放大的功能。而在环网系统中，可选用分插复用器，也可以选用交叉连而在环网系统中，可选用分插复用器，也可以选用交叉连接设备来作为节点设备，它们的区别在于后者具有交换功接设备来作为节点设备，它们的区别在于后者具有交换功能，它是
43、一种集复用、自动化配线、保护能，它是一种集复用、自动化配线、保护/恢复、监控和网恢复、监控和网管等功能为一体的传输设备。可以在外接的操作系统或电管等功能为一体的传输设备。可以在外接的操作系统或电信管理网络信管理网络(TMN)设备的控制下，对多个电路组成的电路设备的控制下，对多个电路组成的电路群进行交换，因此其成本很高，故通常使用在线路交汇处。群进行交换，因此其成本很高，故通常使用在线路交汇处。6SDH设备简介设备简介SDH传输网中的设备有三类：即交换、传输和接传输网中的设备有三类：即交换、传输和接入设备。入设备。就其传输设备而言，又包括再生器、复用设备和就其传输设备而言，又包括再生器、复用设备
44、和交叉连接设备。交叉连接设备。7.7光纤通信系统设计光纤通信系统设计一个光纤通信系统的设计，需要考虑许多问题，一个光纤通信系统的设计，需要考虑许多问题，如：当前和未来的需求，设备的技术性和经济性，如：当前和未来的需求，设备的技术性和经济性，ITU-T的各项建议和系统的各项指标。弄清上面的各项建议和系统的各项指标。弄清上面情况后，需要对下面问题具体考虑。情况后，需要对下面问题具体考虑。(1)选择路由，设置局站选择路由，设置局站(2)确定系统的制式、速率确定系统的制式、速率(3)光纤选型光纤选型(4)选择合适的设备，核实设备的性能指标选择合适的设备，核实设备的性能指标(5)对中继段进行功率和色散预
45、算对中继段进行功率和色散预算 7.8光纤通信系统工程光纤通信系统工程光纤通信系统工程包括工程设计、工程施工、光纤通信系统工程包括工程设计、工程施工、工程验收三个阶段。工程验收三个阶段。工程设计是光纤通信系统设计基础上的具体工程设计是光纤通信系统设计基础上的具体化，工程建设中的详细的经费概预算，设备化，工程建设中的详细的经费概预算，设备和线路的具体工程安装细节则是工程设计的和线路的具体工程安装细节则是工程设计的主要任务。主要任务。工程施工主要包括光缆线路的施工和设备的安装。工程施工主要包括光缆线路的施工和设备的安装。它直接关系到整个系统是否能正常运行。它直接关系到整个系统是否能正常运行。工程验收
46、就是对整个光纤通信系统进行测试，测工程验收就是对整个光纤通信系统进行测试，测试结果与系统的许多因素有关，测试结果的优劣试结果与系统的许多因素有关，测试结果的优劣直接影响系统能否正常地稳定地工作。直接影响系统能否正常地稳定地工作。工程施工包括光缆线路施工和端机设备安装施工。工程施工包括光缆线路施工和端机设备安装施工。1光缆线路的敷设光缆线路的敷设光缆的敷设方式有直埋方式、管道方式和架空方式光缆的敷设方式有直埋方式、管道方式和架空方式(1)架空光缆敷设方式架空光缆敷设方式在进行施工时应注意以下几个方面的问题。在进行施工时应注意以下几个方面的问题。在光缆的架设过程中，首先应根据光缆结构及架在光缆的架
47、设过程中，首先应根据光缆结构及架挂方式，准确计算架空光缆垂度，并由此反复核算光挂方式，准确计算架空光缆垂度，并由此反复核算光缆的伸长率，以确保缆的伸长率处于规定的范围之内。缆的伸长率，以确保缆的伸长率处于规定的范围之内。当在长途架空明线杆路上架挂光缆时，还要注意当在长途架空明线杆路上架挂光缆时，还要注意保证光缆与地面的隔距要求。最好将光缆及吊线架挂保证光缆与地面的隔距要求。最好将光缆及吊线架挂在第二层的位置。这样，一方面可以确保光缆的架设在第二层的位置。这样，一方面可以确保光缆的架设具有一定的高度；另一方面，还可以减小钢吊线和光具有一定的高度；另一方面，还可以减小钢吊线和光缆对明线回路造成的第
48、三回路串音影响。缆对明线回路造成的第三回路串音影响。为了保证架空光缆的施工以及日常维护人为了保证架空光缆的施工以及日常维护人员高空作业的安全，一般架空光缆采用不小于员高空作业的安全，一般架空光缆采用不小于7/2.2的钢绞线作为县挂光缆的吊线，另外，还的钢绞线作为县挂光缆的吊线，另外，还考虑到杆路中明线、吊线、光缆以及电杆本身考虑到杆路中明线、吊线、光缆以及电杆本身有风压和冰凌条件下所引起的最大负载有风压和冰凌条件下所引起的最大负载(或负或负荷荷)，取，取33.5的安全系统数即可。的安全系统数即可。在中等负荷区或重负荷区布放架空光缆时，在中等负荷区或重负荷区布放架空光缆时，除了考虑上述因素之外，
49、还应在每杆做预留处除了考虑上述因素之外，还应在每杆做预留处理理(即在架挂处多留一段光缆以备急需之用即在架挂处多留一段光缆以备急需之用)。即使在轻负荷区，也要每隔即使在轻负荷区，也要每隔35杆作一处预留。杆作一处预留。(2)管道光缆敷设方式管道光缆敷设方式管道敷设是将光缆放入管道内，使得管道与光缆管道敷设是将光缆放入管道内，使得管道与光缆之间有一定的空间，对外力冲击具有抵御和缓解之间有一定的空间，对外力冲击具有抵御和缓解的作用，因而在敷设时，应注意下列事项：的作用，因而在敷设时，应注意下列事项：在进行管道设计时，应考虑到远期扩容的需要，在进行管道设计时，应考虑到远期扩容的需要，预先留有适当的孔道
50、，因而光缆敷设前应按设计预先留有适当的孔道，因而光缆敷设前应按设计要求核对光缆占用管孔的位置。通常在同路由上要求核对光缆占用管孔的位置。通常在同路由上选用一致的孔位。选用一致的孔位。一段光缆旋转在塑料子管内，这样通过布放塑一段光缆旋转在塑料子管内，这样通过布放塑料子管，可以避免光缆布放时与管道的直接摩擦，料子管，可以避免光缆布放时与管道的直接摩擦，而且对光缆而言，也可以起到保护作用。而且对光缆而言，也可以起到保护作用。在光缆的布放过程中，通常要求在布放的塑料子管在光缆的布放过程中，通常要求在布放的塑料子管的管孔，采取一定的措施来固定子管。有时，还要求的管孔，采取一定的措施来固定子管。有时，还要
