畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）蘭州移動(dòng)光纖傳輸網(wǎng)組網(wǎng)方案的總體設(shè)計(jì)

1、蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）緒論 未來幾年內(nèi)光纖傳輸將面臨全新的技術(shù)更新，建設(shè)新一代寬帶通信網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施是我們的首要任務(wù)。 一方面隨著ip業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用日趨ip化；同時(shí)隨著信息化進(jìn)程的推進(jìn)，三網(wǎng)合一的格局已經(jīng)形成。因此未來的網(wǎng)絡(luò)是基于ip的，是三網(wǎng)合一的。另一方面：從傳輸鏈路容量看，sdh的速率高達(dá)10g，40g的系統(tǒng)已經(jīng)商用。而光纖的容量僅利用了不到1 %。顯然只有采用dwdm技術(shù)才可能充分這一巨大的光纖帶寬資源。目前實(shí)際傳輸容量已高到1. 6tb/s。未來不久商用的傳輸容量將會(huì)達(dá)到幾十個(gè)tb/s。在技術(shù)方面，為了解決業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)電”瓶頸”問題，在不久的將來引入以光分插復(fù)用器

2、（oadm）和光交叉器（oxc）節(jié)點(diǎn)為特征的光傳送網(wǎng)（otn）將成為現(xiàn)實(shí)。這種光節(jié)點(diǎn)能直接在光路上對(duì)不同的信號(hào)實(shí)現(xiàn)上下和交叉連接功能。一個(gè)oxc可同時(shí)交叉連接數(shù)百個(gè)上千個(gè)波長的信號(hào)，單個(gè)節(jié)點(diǎn)的吞吐量有可能達(dá)到幾個(gè)tb/s甚至十幾個(gè)tb/s。利用光節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)高度透明可靠、節(jié)點(diǎn)和鏈路容量容許不斷增長，并可混合不同體制、信號(hào)格式，可互連現(xiàn)有系統(tǒng)及未來新系統(tǒng)的超寬帶傳輸網(wǎng)，從而大大降低設(shè)置連接的復(fù)雜度，使網(wǎng)絡(luò)功能趨于扁平化。因此未來的網(wǎng)絡(luò)又將會(huì)是全光動(dòng)態(tài)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。1. sdh & mstp技術(shù)1.1同步數(shù)字系列（sdh） sdh（synchronous digital hierarchy）是一

3、種新的數(shù)字傳輸體質(zhì)。它被稱為電信傳輸體制的一次革命。它是高速、大容量光纖傳輸技術(shù)和高度靈活、又便于管理控制的智能網(wǎng)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。最初的目的是在光網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，便于不同廠家的產(chǎn)品能在光路上互通，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的靈活性。經(jīng)國際電報(bào)電話委員會(huì)（即后來的itu-t）修訂，使他不僅適用于光纖，也適用與微波和衛(wèi)星傳輸?shù)募夹g(shù)體制，并且使其網(wǎng)絡(luò)管理功能大大增強(qiáng)。所謂的光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)是有一些sdh網(wǎng)絡(luò)單元（ne）組成的，在光纖上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。它有世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)電接口（nni），從而簡(jiǎn)化了信號(hào)的互通及信號(hào)的傳輸、交叉連接和交換過程。它有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，稱為同步傳輸模塊s

4、tm-1， stm-4, stm-16， stm-64，stm-n，再有它的幀結(jié)構(gòu)中，安排有較多的開銷比特用于操作、管理和維護(hù)（oam ），它的基本網(wǎng)絡(luò)單元有終端復(fù)用器（tm）、分插復(fù)用器（adm）、同步交叉連接設(shè)備（dxc）等等。雖然其功能各異，但都有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)光接口，即允許不同廠家設(shè)備在光路上互通。它有一套特殊的復(fù)用結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)同步數(shù)字系列、同步數(shù)字系列、atm信號(hào)、ip信號(hào)都能進(jìn)入其幀結(jié)構(gòu)，因而具有廣泛的適用性。出于其強(qiáng)大的網(wǎng)管功能，使增加新功能和新業(yè)務(wù)變得十分方便。 若將信息高速公路和目前交通上用的高速公路進(jìn)行做一個(gè)類比：公路將是sdh傳輸系統(tǒng)（主要采用光纖作為傳輸媒介，還可采用微波和衛(wèi)

5、星來傳輸sdh）,立交橋?qū)⑹谴笮偷腶tm交換機(jī)、sdh系統(tǒng)中的分插復(fù)用器（adm）將是一些小的立交橋和叉路口，而在”sdh高速公路上跑的車”將是各種電信業(yè)務(wù)（語音、數(shù)據(jù)、圖像等）。1.2 sdh的特點(diǎn) sdh具有以下特點(diǎn)： 1 sdh可對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（nni）進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)范。其中包括數(shù)字速率等級(jí)、幀結(jié)構(gòu)、復(fù)用方式、線路接口和監(jiān)控管理等，這使得sdh能橫向兼容。 2 sdh信號(hào)的基本模塊是速率為155. 520mb/s的同步傳送模塊（stm-1），更高的同步數(shù)字系列信號(hào)，如stm-4 （622. 080mb/s） 、stm-16 （2488. 320mb/s）、stm-64 （9953.280

6、mb/s），可通過簡(jiǎn)單的將stm-1的信號(hào)進(jìn)行字節(jié)見插入同步信號(hào)復(fù)接而成。大大簡(jiǎn)化了復(fù)接和分接，使sdh十分適合與高速大容量光纖通信系統(tǒng)，便于系統(tǒng)的升級(jí)和換代。 3 sdh信號(hào)的基本傳輸模塊可以容納現(xiàn)有的北美、日本和歐洲的準(zhǔn)同步數(shù)字系列。從1.5到140的pdh都能裝進(jìn)“虛容器”，然后經(jīng)復(fù)接安排到stm-1幀結(jié)構(gòu)的凈負(fù)荷內(nèi)，使新的sdh能支持現(xiàn)有的pdh，便于從pdh向sdh順利的過渡，體現(xiàn)了sdh的后向兼容性。4 sdh采用同步復(fù)接方式和靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，使得上下業(yè)務(wù)十分容易。若把sdh技術(shù)和pdh技術(shù)的主要區(qū)別用鐵路運(yùn)輸類比一下的話，pdh技術(shù)如同散裝列車。各種貨物對(duì)在車廂內(nèi)，若想把某一

7、包特定貨物（某一相傳輸業(yè)務(wù)）在某一站取下，即需要把車上的全部貨物卸下，找到你所需的貨物然后再把剩余的貨物全部裝到車廂內(nèi)。因此，pdh技術(shù)在需要上下電路的地方都需要大量各次群的復(fù)接設(shè)備。而sdh就像集裝箱列車，各種貨物貼上標(biāo)簽（各種開銷：overhead）后裝入集裝箱。然后小箱子裝入大箱子，一級(jí)套一級(jí)，這樣通過各級(jí)標(biāo)簽，就可以在高速行駛的列車上準(zhǔn)確的將某一包貨物取下，因此只有在sdh中才可以簡(jiǎn)單的上下電路。5 sdh靈活的同步復(fù)用方式也使數(shù)字交叉連接（dxc）功能的實(shí)現(xiàn)大大簡(jiǎn)化，大大提高網(wǎng)絡(luò)的自愈能力和動(dòng)態(tài)組網(wǎng)能力。6 sdh幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的開銷比特，因而網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、維護(hù)和管理能力大大增強(qiáng)。

8、7 sdh具有較強(qiáng)的智能，可通過遠(yuǎn)程控制靈活的組網(wǎng)和管理。由于對(duì)網(wǎng)管設(shè)備接口進(jìn)行了規(guī)范，使不同廠家的網(wǎng)管互連成為可能。8 sdh構(gòu)成了世界性的統(tǒng)一的nn工接口基礎(chǔ)，因?yàn)閟dh支持除了電路交換的同步傳送模式（stm）外，還支持基于分組交換的異步轉(zhuǎn)移模式（atm）及ip業(yè)務(wù)。這樣sdh適合向atm和工p的過渡，體現(xiàn)前向兼容性。作為一種成熟的技術(shù)，光同步數(shù)字傳輸技術(shù)（stm）的速率從155m， 622m，l0g已經(jīng)發(fā)展到40g，l0g系統(tǒng)已經(jīng)在全球得到廣泛應(yīng)用，40g也已經(jīng)開始。mstp是指基于sdh平臺(tái)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)tdm，atm、以太網(wǎng)等多種業(yè)務(wù)的接入處理和傳送，提供統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。mstp明

9、顯地優(yōu)于sdh，主要表現(xiàn)在多種類端口，提供靈活服務(wù)，支持wdm的升級(jí)擴(kuò)容，最大效用的光纖帶寬利用，較小粒度的帶寬管理等方面。mstp技術(shù)和業(yè)務(wù)特點(diǎn)包括： 1.繼承了sdh技術(shù)良好的保護(hù)倒換性能、對(duì)tdm業(yè)務(wù)較好的支持能力； 2.支持多種協(xié)議，通過對(duì)不同業(yè)務(wù)的聚合、交換或路由來提供對(duì)不同類型傳輸流的分離，提供豐富的多業(yè)務(wù)（pdh/sdh，atm，以太網(wǎng)/ip，圖像業(yè)務(wù)等）接口，支持的物理接口包括tdm接口（t1/e1， t3/e3）， sdh接口（oc-n/stm-m）、以太網(wǎng)接口（10/100baset， ge）， pos接口等； 3.提供集成的數(shù)字交叉連接交換，支持vc-4/vc-3/vc-

10、12各種等級(jí)的交叉連接以及連續(xù)級(jí)聯(lián)或虛級(jí)聯(lián)處理，節(jié)省傳輸帶寬以及省去核心層中昂貴的數(shù)字交叉連接系統(tǒng)端口； 4.支持動(dòng)態(tài)帶寬分配，提供高效的鏈路配置、維護(hù)和管理能力。具有以太網(wǎng)和atm業(yè)務(wù)的透明傳輸或二層交換能力，其傳輸鏈路帶寬可配置，并支持vlan，流量控制、業(yè)務(wù)和端口的匯聚或統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能； 5.具備多種完善的保護(hù)機(jī)制（sdh，atm，以太網(wǎng)/ip）和靈活的組網(wǎng)特性； 6.可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一、智能的網(wǎng)絡(luò)管理，具有良好的兼容性和互操作性。 并且，mstp技術(shù)仍在不斷的發(fā)展完善之中，部分廠家在mstp設(shè)備中引入了中間的智能適配層（1.5層，包括mpls，rpr等）、采用gfp高速封裝協(xié)議、支持vc虛級(jí)聯(lián)和

11、鏈路容量自動(dòng)調(diào)整（lcas）機(jī)制，可支持多點(diǎn)到多點(diǎn)的連接、具有可擴(kuò)展性、支持用戶隔離和帶寬共享、支持qos，sla增強(qiáng)、阻塞控制以及公平接入。mstp可應(yīng)用在城域網(wǎng)各層，ip城域網(wǎng)中繼電路對(duì)mstp僅是其上承載的一種業(yè)務(wù)方式。對(duì)于各層ip城域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，采用mstp設(shè)備直接提供以太網(wǎng)口，為ip城域網(wǎng)設(shè)備提供點(diǎn)到點(diǎn)傳輸通道，也可以提供共享帶寬的傳送通道，這樣網(wǎng)絡(luò)邊緣的ip城域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)就可以通過以太網(wǎng)中繼直接和核心節(jié)點(diǎn)相連，由sdh層為以太網(wǎng)中繼提供50ms環(huán)路保護(hù)。波分復(fù)用技術(shù)dwdm技術(shù)指在當(dāng)前1.5511 m波段密集放置更多信道，在發(fā)送端采用光復(fù)用器（合波器）將不同規(guī)定波長的信號(hào)光載波合并起來送入

12、一根光纖進(jìn)行傳播。在接收端，由一個(gè)光解復(fù)用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號(hào)的光載波分開，從而在一根光纖中可以實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。在建議標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定信道間隔為100ghz的整數(shù)倍?，F(xiàn)在，人們已在試驗(yàn)采用和33.3ghz的信道間隔，甚至更窄，力求更充分地利用光纖的可用帶寬。系統(tǒng)主要由光源、光放大器、光復(fù)用器和光解復(fù)用器組成。 wdm系統(tǒng)的性能優(yōu)勢(shì)： 1.傳輸容量大、傳輸速率高 在pdh階段，光纖線路的傳送速率多采用34mbit/s和140mbit/s，sdh階段，傳輸速率多采用155mbit/s, 622mbit/s, 2.5gbit/s以及l(fā)0gbit/s。由于在采用tdm方式的sd

13、h傳送10gb t / s或40gb t / s速率時(shí)，還需要相關(guān)的調(diào)制技術(shù)和更高級(jí)的激光器，這將使成本極高，用戶難以接受。而采用wdm方式，每個(gè)波長不僅可以傳輸2.5gbit/ s的sdh信號(hào)，也可以傳送l0gbit/s及40gbit/s以上的光載波信號(hào)，使得在一個(gè)光纖上傳輸?shù)娜萘勘葐文９饫w大幾倍到幾十倍。 2.光纖系統(tǒng)的傳輸距離長、傳輸設(shè)備簡(jiǎn)單 wdm系統(tǒng)采用了石英光纖最低損耗的1550nm窗口，其傳輸損耗更小、傳輸距離更長，并且edfa技術(shù)、外調(diào)制、電吸收等方式使得wdm系統(tǒng)中繼段的允許損耗、色散更大，傳輸距離由幾十公里向幾百公里或更長距離的延長。wdm系統(tǒng)采用了光放大器代替了原來的電再

14、生器，大大減少了sdh中繼器的數(shù)量，節(jié)省了成本，簡(jiǎn)化了設(shè)備。 3.網(wǎng)絡(luò)更加智能化 未來光纖網(wǎng)發(fā)展的目標(biāo)之一是實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的傳輸網(wǎng)監(jiān)控并順利地納入tmn。目前的pdh網(wǎng)管幀結(jié)構(gòu)中的管理比特少、網(wǎng)管能力差；sdh雖然在幀結(jié)構(gòu)中增加了豐富的管理、維護(hù)用開銷比特，但由于各廠商的信息模型不同，使得不同廠商的網(wǎng)管系統(tǒng)在接口上不能互通；wdm系統(tǒng)設(shè)置了重要的網(wǎng)管監(jiān)控通路，以傳輸wdm系統(tǒng)的網(wǎng)管信息，其網(wǎng)管更接近tmn模式。 4.適合傳輸多媒體綜合業(yè)務(wù)信息由于同一光纖中傳輸?shù)墓廨d波信號(hào)彼此獨(dú)立，可以傳送不同傳輸特性的不同信號(hào)，并且其通道對(duì)于數(shù)據(jù)格式是完全透明的，與信號(hào)的速率和調(diào)制方式無關(guān)，從而多種格式的業(yè)務(wù)信號(hào)，

15、如語音、數(shù)據(jù)、視頻等多媒體信息都可以在wdm系統(tǒng)中得到高質(zhì)量的傳送，改善了業(yè)務(wù)質(zhì)量。光傳送網(wǎng)絡(luò)（otn）otn（光傳送網(wǎng)，optical transport network），是以波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)，在光層組織網(wǎng)絡(luò)的傳送網(wǎng)，是下一代的骨干傳送網(wǎng)。otn通過g.872， g.709， g.798等一系列itu-t的建議所規(guī)范的新一代“數(shù)字傳送體系”和“光傳送體系”。otn將解決傳統(tǒng)wdm網(wǎng)絡(luò)無波長/子波長業(yè)務(wù)調(diào)度能力、組網(wǎng)能力弱、保護(hù)能力弱等問題。 光傳送網(wǎng)面向ip業(yè)務(wù)、適配ip業(yè)務(wù)的傳送需求已經(jīng)成為光通信下一步發(fā)展的一個(gè)重要議題。光傳送網(wǎng)從多種角度和多個(gè)方面提供了解決方案，在兼容現(xiàn)有技術(shù)的前提

16、下，由于sdh設(shè)備大量應(yīng)用，為了解決數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的處理和傳送，在sdh技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)了mstp設(shè)備，并己經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)中大量應(yīng)用，很好地兼容了現(xiàn)有技術(shù)，同時(shí)也滿足了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送功能。但是隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)顆粒的增大和對(duì)處理能力更細(xì)化的要求，業(yè)務(wù)對(duì)傳送網(wǎng)提出了兩方面的需求：一方面?zhèn)魉途W(wǎng)要提供大的管道，這時(shí)廣義的otn技術(shù)（在電域?yàn)?th，在光域?yàn)閞oadm）提供了新的解決方案，它解決了sdh基于vc-12/vc-4的交叉顆粒偏小、調(diào)度較復(fù)雜、不適應(yīng)大顆粒業(yè)務(wù)傳送需求的問題，也部分克服了wdm系統(tǒng)故障定位困難，以點(diǎn)到點(diǎn)連接為主的組網(wǎng)方式，組網(wǎng)能力較弱，能夠提供的網(wǎng)絡(luò)生存性手段和能力較弱等缺點(diǎn)；另一方面業(yè)務(wù)對(duì)光

17、傳送網(wǎng)提出了更加細(xì)致的處理要求，業(yè)界也提出了分組傳送網(wǎng)的解決方案，目前涉及的主要技術(shù)包括t-mpls和pbb-te等。2 光纖傳輸?shù)脑砑疤匦?.1 光纖傳輸?shù)脑砉饫w傳輸系統(tǒng)是數(shù)字通信的理想通道。與模擬通信相比較，數(shù)字通信有很多的優(yōu)點(diǎn)，靈敏度高、傳輸質(zhì)量好。因此，大容量長距離的光纖通信系統(tǒng)大多采用數(shù)字傳輸方式。數(shù)字光纖通信的基本原理是將數(shù)字通信中的數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)首先經(jīng)過電-光變換成光脈沖數(shù)字信號(hào)，然后通過光纖光纜傳輸?shù)綌?shù)字通信的對(duì)方，然后再經(jīng)過光-電變換、放大、均衡與定時(shí)再生成數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)。完整的數(shù)字光纖通信設(shè)備包括光發(fā)送端機(jī)、光接收端機(jī)和光中繼器以及光纖光纜傳輸線路。光接收機(jī)完成光-電變換，

18、既由光檢測(cè)器把光信號(hào)變換成電信號(hào)，經(jīng)光接收機(jī)放大、均衡和定時(shí)再生出數(shù)據(jù)信號(hào)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如2.1所示。光中繼器光接收端機(jī)pcm端機(jī)光發(fā)送端機(jī)pcm端機(jī)光纖線路圖2.1 光纖通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 pcm設(shè)備（電端機(jī)）送來的電信號(hào)是適合pcm傳輸?shù)拇a型，為hdb3（三階高密度雙極性碼）碼或cmi（信號(hào)反轉(zhuǎn)碼）碼。信號(hào)進(jìn)入光發(fā)送機(jī)后，首先進(jìn)入輸入接口電路，進(jìn)行信道編碼（作用是提高傳輸可靠性），變成由0和1碼組成的不歸零碼（nrz）。然后在碼型變換電路中進(jìn)行碼型變換，變換成適合于光線路傳輸mbnb碼（便于定時(shí)，在高速光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中應(yīng)用的，意思是每m位二元輸入信息被編碼成一個(gè)n位二元輸出編碼）或插入碼，再送

19、入光發(fā)送電路，將電信號(hào)變換成光信號(hào)，送入光纖傳輸。 目前，實(shí)用的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)都是用二進(jìn)制pcm（脈沖編碼調(diào)制）信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行直接強(qiáng)度調(diào)制的。光發(fā)送機(jī)輸出的經(jīng)過強(qiáng)度調(diào)制的光脈沖信號(hào)通過光纖傳輸?shù)浇邮斩?。由于受發(fā)送光功率、接收機(jī)靈敏度、光纖線路損耗、甚至色散等因素的影響及限制，光端機(jī)之間的最大傳輸距離有限。目前常用的光中繼器有三種功能：再放大(re-amplifying)、再整形（re-shaping）、再定時(shí)（re-timing），這三種功能的光中繼器又稱為“3r”中繼器。但這種過程相對(duì)煩瑣，很不利于光纖的高速傳輸。自從摻鉺光纖放大器問世以后光中繼實(shí)現(xiàn)了全光中繼，通常又稱為1r（re-amp

20、lifying）再生。而光接收機(jī)則是從光纖傳來的光信號(hào)進(jìn)入光接收電路，將光信號(hào)變成電信號(hào)并放大后，進(jìn)行定時(shí)再生，又恢復(fù)成數(shù)字信號(hào)。由于發(fā)送端有碼型變換，因此，在接收端要進(jìn)行碼型反變換，然后將信號(hào)送入輸出接口電路。2.2 光纖傳輸?shù)奶匦?.2.1 損耗特性由于損耗的存在，在光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)不管是模擬信號(hào)還是脈沖信號(hào)，其幅度都要減小。衰減是光纖的一個(gè)重要的傳輸參數(shù)。它表明了光纖對(duì)光能的傳愉損耗，光纖每單位長度的損耗，直接關(guān)系到光纖通信系統(tǒng)傳翰距離的長短，對(duì)光纖質(zhì)量的評(píng)定和對(duì)光纖通信系統(tǒng)的中繼距離的確定都起著十分重要的作用。形成光纖損耗的原因很多，既有來自光纖本身的損耗，也有光纖與光源的藕合損耗以

21、及光纖之間的連接損耗。光纖本身損耗的原因主要有吸收損耗和散射損耗兩類。吸收損耗是光波通過光纖的材料時(shí)，有一部分光能變成熱能，從而造成光功率的損失。造成吸收損耗的原因很多，主要有本征吸收和雜質(zhì)吸收。本征吸收是指光纖基本材料(例如：純site )固有的吸收。本征吸收是不可避免的，所以本征吸收基本上確定了任何特定材料的吸收下限。對(duì)于石英光纖，本征吸收有兩個(gè)吸收帶：一個(gè)是紫外吸收帶，一個(gè)是紅外吸收帶。光纖中的雜質(zhì)吸收有鐵、鉻、銅等過渡金屬離子和氫氧根離子吸收。目前過渡金屬離子含量可以降低到0.4ppb以下，1ppb表示質(zhì)量的十億分之一，吸收峰損耗也可降低到1db/km以下。由氫氧根離子產(chǎn)生吸收峰出現(xiàn)在

22、950mm、1240mm和1390mm波和附近。其中以1390mm的吸收峰影響最為嚴(yán)重。一般氫氧根離子的含量可降低到l0.5db/km以下。目前采用特殊的生產(chǎn)工藝幾乎可以完全消除光纖內(nèi)部的氫氧根離子，從而可以制成一個(gè)無水峰光纖，也稱全波光纖。散射損耗是由于光纖的材料、形狀、折射率分布等的缺陷或不均勻，使光纖中傳導(dǎo)的光發(fā)生散射而產(chǎn)生的損耗。2.2.2 色散特性及帶寬光纖色散是光纖通信的最重要的傳輸特性之一。在光纖中由于不同成分的光信號(hào)有不同的傳輸速度。因而有不同的時(shí)間延時(shí)而產(chǎn)生的一種物理效應(yīng)。在光纖中，不同速率的信號(hào)傳過同樣的距離需要不同的時(shí)間，從而產(chǎn)生時(shí)延差.時(shí)延差越大，色散越嚴(yán)重，因此可用時(shí)

23、延差表示色散的程度。由干光纖中色散的存在，將直接導(dǎo)致光信號(hào)在光纖傳愉過程中的畸變，會(huì)使輸入脈沖在傳輸過程中展寬，產(chǎn)生碼間干擾.增加誤碼率，從而限制了通信容量和傳愉距離。因此制造優(yōu)質(zhì)的、色散小的光纖，對(duì)于通信系統(tǒng)容量和加大傳輸距離是非常重要的。從光纖色散產(chǎn)生的機(jī)理來看，它包括模式色散、材料色散和波導(dǎo)色散3種。模式色散：在多模光纖中由于各傳輸模式的傳輸路徑不同，各模式到達(dá)出射端的時(shí)間不同，從而引起光脈沖展寬，由此產(chǎn)生的色散稱為模式色散。材料色散：光纖材料石英玻璃的折射率對(duì)不同的傳輸光波長有不同的值，包含有許多波長的太陽光通過棱鏡以后可分成7種不同顏色就是一個(gè)證明。由于上述原因，材料折射率隨光波長而

24、變化從而引起脈沖展寬的現(xiàn)象稱為材料色散。波導(dǎo)色散：由于光纖的纖芯與包層的折射率差別很小，因而在界面產(chǎn)生全反射現(xiàn)象時(shí)，有一部分光進(jìn)入到包層之內(nèi)。由于出現(xiàn)在包層內(nèi)的這部分光，大小與光波長有關(guān)，這就相當(dāng)于光傳輸路徑長度隨光波波長的不同而異。具有一定波譜線寬的光源所發(fā)出的光脈沖射入到光纖后，由于不同波長的光其傳輸路程不完全相同，所以到達(dá)光纖出射端的時(shí)間也不相同，從而使脈沖展寬。具體說入射光的波長越長，進(jìn)入到包層的光強(qiáng)比例就越大，傳輸路徑距離越長。由上述原因所形成的脈沖展寬現(xiàn)象叫做波導(dǎo)色散。材料色散和波導(dǎo)色散都與光波長有關(guān)，所以又統(tǒng)稱為波長色散。模式色散僅在多模光纖中存在，在單模光纖中不產(chǎn)生模式色散，而

25、只有材料色散和波導(dǎo)色散。通常各種色散的大小順序是模式色散材料色散波導(dǎo)色散，因此多模光纖的傳輸帶寬幾乎僅由模式色散所制約。在單模光纖中由于沒有模式色散，所以它具有非常寬的帶寬。色散的單位是指單位光源光譜寬度、單位光纖長度所對(duì)應(yīng)的光脈沖的展寬（延時(shí)差）。無論是核心網(wǎng)還是接入網(wǎng)，目前主要應(yīng)用的還是g.652單模光纖，不過在核心網(wǎng)新建線路中已開始采用g.655光纖。光纖的選型是波分復(fù)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中很重要的一個(gè)問題，過去由于技術(shù)的限制光纖只有少數(shù)的幾種，同時(shí)我國已埋設(shè)的光纖幾乎都是常規(guī)單模光纖，選型問題顯得不是很重要?，F(xiàn)在新型光纖種類越來越多，在設(shè)計(jì)波分復(fù)用系統(tǒng)和進(jìn)行傳輸網(wǎng)建設(shè)時(shí)，光纖的選型就十分重要。通

26、過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，如果輸入光信號(hào)的功率大小保持不變，隨著調(diào)制頻率的增加，通過光纖傳輸后，其輸出光功率會(huì)隨發(fā)端調(diào)制頻率的增加而減小，這說明光纖也存在象電纜一樣的帶寬系數(shù)，即對(duì)調(diào)制光信號(hào)的調(diào)制頻率有一定的響應(yīng)特性。象電纜一樣有高頻線、低頻線的區(qū)分，目前高頻、低頻線的衰減也不一樣。帶寬系數(shù)的定義：一公里長的光纖，其輸出光信號(hào)的功率下降到其最大值(直流光輸入時(shí)的輸出光功率)的一半時(shí)，此時(shí)光信號(hào)的調(diào)制頻率就叫做光纖的帶寬系數(shù)，即下降一半時(shí)光信號(hào)的帶寬，也叫3db帶寬，對(duì)dwdm設(shè)備，還有o.sdb帶寬、1db帶寬、20db帶寬的特性測(cè)試。 需要注意的是，光信號(hào)是以光功率來度量的，一般以dbm為單位，也可用

27、瓦特w來表示，w與dbm是可相互轉(zhuǎn)換的，換算公式為dbm = l 0lgw，1mw就是odbm,5oouw就是一3 dbm左右。所以3db帶寬就是光信號(hào)輸出功率減少一半時(shí)的帶寬，相同的對(duì)十電纜來說，一般以6db帶寬來表示其電能量衰減一半，因?yàn)殡娦盘?hào)是以電壓或電流來度量的，是以201g來計(jì)算的。引起光纖帶寬變窄的原因主要是光纖的色散。對(duì)于多模光纖而言，傳輸?shù)氖嵌嗄９庑盘?hào)，帶寬也叫模式色散帶寬，用帶寬系數(shù)表示多模光纖的傳輸能力。對(duì)于單模光纖，因模式色散為零，也有帶寬系數(shù)的概念，同時(shí)引入色散系數(shù)的概念。由十單模光纖制造技術(shù)的提高，其色散系數(shù)一般為20ps/km.nm。對(duì)于單模發(fā)送激光器，都會(huì)給出一個(gè)

28、色散容限值參數(shù)，如7200ps，則7200/20-360km，表示此激光器在無電中繼的情況下，可傳輸360km，對(duì)于sdh的傳輸，其無電中繼傳輸時(shí)，一般不會(huì)超過150km，一般不考慮色散容限值這個(gè)參數(shù)，只有在dwdm中，才考慮這個(gè)參數(shù)，在dwdm中，無電中繼最大可傳輸640km，所以要求的色散容限值要在12800ps/km以上。顯然，光纖的帶寬與色散有關(guān)，與長度呈非線性關(guān)系，但光纖的衰耗與長度有，與長度呈線性關(guān)系。帶寬系數(shù)bc是在頻域范圍內(nèi)描述光纖傳輸特性的重要參數(shù)，實(shí)際上沿用了模擬通信的概念。對(duì)多模光纖來說，測(cè)量時(shí)，一般用均方根譜寬of末表述帶寬系數(shù)特性，對(duì)單模光纖來說，一般測(cè)量3db和20

29、db譜寬特性來表述帶寬系數(shù)特性。光纖的均方根譜寬的物理意義：對(duì)應(yīng)于光纖高斯沖擊響應(yīng)最大函數(shù)值的0.61倍時(shí)，自變量時(shí)間t的數(shù)值。一方面在實(shí)際工作中，人們?cè)跁r(shí)域內(nèi)進(jìn)行測(cè)量臂在頻域內(nèi)測(cè)量更加方便可行，另一方面光纖的均方根of與數(shù)字光纖通信理論有著更密切的關(guān)系，直接和其傳輸?shù)墓饷}沖的均方根脈寬發(fā)生聯(lián)系。均方根譜寬不僅能確切地描述光脈沖的特性，而且與光纖通信系統(tǒng)的傳輸中繼距離密切相關(guān)，所以在光纖通信的理論中經(jīng)常用到。2.2.3光纖類型的選用目前主要的單模光纖有g(shù).652、 g.653、 g.654、 g.655。各類光纖的主要性能與應(yīng)用特點(diǎn)：（1）g.652光纖1310nm波長性能最佳單模光纖（或稱非

30、色散位移光纖），是目前最常用的單模光纖，主要應(yīng)用在1310nm波長區(qū)開通長距離2.5gbit/s及以下系統(tǒng)，在1550nm波長區(qū)開通2.5gbit/s，或n2.5gbit/s波分復(fù)用系統(tǒng)。而有pmd（偏振模色散）要求的g.652b則可支持n10gbit/s系統(tǒng)。（2）g.653光纖1550nm波長性能最佳單模光纖（或稱為色散位移單模光纖）是將零色散波長由1310nm移到最低衰耗的1550nm波長區(qū)的單模光纖，在1550nm波長區(qū)，它不僅具有最低衰耗特性，而且又是零色散波長，因此，這種光纖主要用于在1550nm波長區(qū)開通長距離10gbit/s及其以上系統(tǒng)，但由于工作波長零色散區(qū)的非線性影響，并產(chǎn)

31、生嚴(yán)重的四波混頻效應(yīng)，其不支持波分復(fù)用系統(tǒng),故僅用于單信道高速率系統(tǒng)。（3）g.654光纖1550nm波長衰減最小單模光纖。一般多用于長距離海底光纜系統(tǒng)，陸地傳輸一般不采用。（4）g.655光纖非零色散位移單模光纖。其中，g.655a用于帶放大器的單信道系統(tǒng)，而g.655b同時(shí)克服了g.652光纖在1550nm波長色散大和g.653光纖在1550nm波長產(chǎn)生的非線性效應(yīng)不支持波分復(fù)用系統(tǒng)的缺點(diǎn)。這種光纖主要用于在1550nm波長區(qū)開通10gbit/s及以上速率的波分復(fù)用高速傳輸系統(tǒng)。光纖是傳輸網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，在光纖系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，必須考慮未來1520年壽命期仍能滿足傳輸容量和速率的發(fā)展需要。從我國的國

32、情與未來發(fā)展需要看，我國東部發(fā)達(dá)地區(qū)的新干線建設(shè)多采用以10gbit/s速率為基礎(chǔ)的波分復(fù)用系統(tǒng)。在這種情況下，對(duì)于新敷設(shè)的大容量光纜線路采用g.655b（或部分g.655b）光纖是合適的。g.655光纖技術(shù)發(fā)展很快，目前有朗訊g.655（真波光纖）、康寧g.655（大有效面積）這種光纖是為了適應(yīng)更大容量和更長傳輸距離的wdm系統(tǒng)應(yīng)用，其有效面積為72um2,零色散點(diǎn)位于1510nm處，并可承受較大的光功率，在使用edfa的波分復(fù)用系統(tǒng)中，可以有效克服非線性效應(yīng)光纖以及我國長飛公司的g.655保時(shí)光纖等。至于具體哪一種g.655光纖更適合中國的網(wǎng)絡(luò)，目前尚無定論，應(yīng)具體分析。但可預(yù)計(jì)的是：第二

33、代g.655光纖的低色散斜率、非零色散位移光纖和大有效面積光纖在性能上足以支撐我國至少15年的容量和速率的發(fā)展需要。g.655光纖在1550nm波長上有較小的色散，itu-t規(guī)定15301565nm波長范圍內(nèi)，色散應(yīng)在0.16.0ps/(nmkm)之間。色散位移的方法和g.653光纖一樣，在g.652光纖的基礎(chǔ)上減少纖芯芯徑，加大相對(duì)折射率差，在選擇較好的折射率剖面，就制造出g.655光纖。2.3光纖傳輸指標(biāo)光傳輸再生段距離由光纖衰減和色散等因素決定。不同的系統(tǒng)，由于各種因素的影響程度不同，再生段距離的設(shè)計(jì)方式也不同。在實(shí)際的工程應(yīng)用中，設(shè)計(jì)方式分為二種情況，第一種情況是衰減受限系統(tǒng)，即再生段

34、距離根據(jù)s和r點(diǎn)之間的光通道衰減決定。第二種是色散受限系統(tǒng)，即再生段距離根據(jù)s和r點(diǎn)之間的光通道色散決定。光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的再生段長度計(jì)算首選最壞值設(shè)計(jì)法計(jì)算，即在設(shè)計(jì)時(shí)，將所有光參數(shù)指標(biāo)都按最壞值進(jìn)行計(jì)算，而不是設(shè)備出廠或系統(tǒng)驗(yàn)收指標(biāo)。優(yōu)點(diǎn)是可以為工程設(shè)計(jì)人員及設(shè)備生產(chǎn)廠家，分別提供簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)指導(dǎo)和明確的元部件指標(biāo)，不僅能實(shí)現(xiàn)基本光纜段上設(shè)備的橫向兼容，而且能在系統(tǒng)壽命終了，所有系統(tǒng)和光纜富余度都用盡，且處于允許的最惡劣的環(huán)境條件下仍能滿足系統(tǒng)指標(biāo)。1.衰減受限系統(tǒng)光纜線路衰減受限系統(tǒng)的再生段距離傳統(tǒng)上一般用下式計(jì)算： la(psprme2ac)/(afasmc) (km) 式(2.1) 式

35、中：la衰減受限再生段長度(km)。pss點(diǎn)發(fā)送光功率（dbm），已扣除設(shè)備連接器c的衰減和ld耦合反射噪聲功率代價(jià)。prr點(diǎn)接收光功率（dbm），已扣除設(shè)備連接器c的衰減。me設(shè)備富余度（db），考慮了收、發(fā)器件的性能劣化，溫度影響等因素引起的光功率代價(jià)。mc光纜富余度（db/km），是指光纜線路運(yùn)行中的變動(dòng)（維護(hù)時(shí)附加接頭和光纜長度的增加），外界環(huán)境因素引起的光纜性能劣化，s和r點(diǎn)間其他連接器（若配置時(shí)）性能劣化在設(shè)計(jì)中應(yīng)保留必要的富余量。2acs和r點(diǎn)間其他連接器衰減之和（db），pc（平面連接）型平均0.03 db/個(gè)。af光纜光纖平均衰減常數(shù)（db/km），廠家一般提供標(biāo)稱波長的平均

36、值和最大值，設(shè)計(jì)中按平均值增加0.050.08 db/km取值。as光纜固定接頭平均熔接衰減（db/km），與光纜質(zhì)量、熔接機(jī)性能、操作水平有關(guān)。工程中取0.02 db/km。在高速率sdh傳輸系統(tǒng)中，還需考慮通道功率代價(jià)pl，它是傳輸通道中碼間干擾、光源啁啾、傳輸反射、模分配噪聲等因素引起的信號(hào)波形畸變，造成接收判決困難，為保證規(guī)定的誤碼指標(biāo)而須將接收光功率提高（即接收靈敏度降低的代價(jià)）。對(duì)于sdh和dwdm光纖傳輸系統(tǒng)，各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)相對(duì)比較規(guī)范，可將上式中的af、as、mc三項(xiàng)合并在一起考慮，即要求光纜線路在每千米長度上的衰減不大于0.28db，此外，me亦可考慮在pr之內(nèi)，故而，上式可簡(jiǎn)

37、化為：la(psprpl)/0.28 (km) 式(2.2) 光傳輸系統(tǒng)在不同工作條件下的最大衰減受限距離見表2.1表2.1不同工作條件下的最大衰減受限距離速率等級(jí)stm-4stm-16stm-64工作波長(nm)131015501310155013101550最大衰減受限距離(km)659856884570光傳輸系統(tǒng)的接收靈敏度與接收檢測(cè)器類型、系統(tǒng)傳輸速率以及規(guī)定的誤碼指標(biāo)有關(guān)。一般系統(tǒng)的接收靈敏度列于表2.2中。表2.2 光接受機(jī)在不同條件下的接收靈敏度速率等級(jí)34mbit/sstm-4stm-16stm-64ber10-910-1010-12優(yōu)擾比(q)66.367.04接收機(jī)靈敏度(

38、pr)-42dbm-32dbm-28dbm-22dbm2.色散受限系統(tǒng)色散受限系統(tǒng)再生段距離用下式計(jì)算：ld（106）/（bd）（km） 式(2.3) 式中，ld色散受限再生段長度；光源系數(shù)：對(duì)于多縱模激光器（mlm），=0.115；對(duì)于單縱模激光器（slm），=0.306；b線路傳輸速率（bit/s）；d光纖色散系數(shù)（ps/nm.km）；光源譜線寬度（nm）。在規(guī)范化的sdh系統(tǒng)和dwdm系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，傳輸速率，光源性能以及誤碼指標(biāo)等因素，確定了系統(tǒng)的最大色散容限 dmax ，色散受限再生距離亦可用下式計(jì)算：ld=dmax/d 式(2.4) 式中，dmaxs點(diǎn)與r點(diǎn)之間允許的最大色散值（ps/

39、nm）；d光纖色散系數(shù)（ps/nm.km）。sdh光傳輸系統(tǒng)在不同條件下的色散受限距離，見表2.3。表2.3 sdh系統(tǒng)在不同條件下的色散受限距離速率等級(jí)stm-4stm-16stm-64tb(ps)1600400100dps(ps/nmkm)1310155013101550131015503.5203.53.5203.520g.6523.5g.653光源類型mlmslmmlmslmslm均方根譜寬(nm)1.01.0-20db譜寬1.01.00.53db(nm)2.3550.3882.3550.3880.194lm(km)6265373151693847實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)衰減受限式及色散受限

40、式分別計(jì)算，取其兩者較小值確定為最大再生段距離。2.3.1光纖傳輸?shù)纳⒀a(bǔ)償光纖傳輸中的信號(hào)衰減由于光放大器的應(yīng)用而在很大程度上獲得解決，但傳輸色散引起的脈沖展寬則嚴(yán)重限制著信號(hào)速率和再生距離，成為傳輸設(shè)計(jì)中的主要矛盾。特別是在系統(tǒng)傳輸速率已達(dá)數(shù)10gbit/s，再生距離要求更長的今天，這一矛盾則更加突出。因而，研究光纖的傳輸色散，并采用相應(yīng)措施消除或減少色散的影響，成為傳輸設(shè)計(jì)中的重要問題。目前，光纖傳輸設(shè)計(jì)中采用的色散調(diào)節(jié)技術(shù)主要有如下兩種：(1)采用色散補(bǔ)償光纖；(2)利用自相位調(diào)制效應(yīng)（spm）等。前一項(xiàng)措施為無源補(bǔ)償方式，而后一項(xiàng)則為有源補(bǔ)償方式。在密集波分復(fù)用（dwdm）系統(tǒng)中，采

41、用1550nm波長對(duì)于g.652與g.655光纖而言，由于存在或大或小的色散的作用。四波混頻的非線性效應(yīng)不易產(chǎn)生，但色散引起的脈沖展寬則會(huì)限制信道傳輸速率，故高速率dwdm系統(tǒng)的傳輸需考慮色散補(bǔ)償?shù)膯栴}。色散補(bǔ)償光纖（dcf）的應(yīng)用：光纖的傳輸色散有正負(fù)之分，而正負(fù)色散可互相補(bǔ)償（抵消）。這就是dcf的作用機(jī)理。dcf是專門為色散補(bǔ)償制作的具有大的負(fù)色散系數(shù)的單模光纖。如dcf的色散系數(shù)可達(dá)-65ps/nm.km，如使用12.3km即可補(bǔ)償g.652光纖40km的正色散。因而可以將色散受限距離提高40km。dcf通常不成纜，盤在一個(gè)終端盒中作為一個(gè)單獨(dú)的無源器件。當(dāng)然，如果將其成纜作為傳輸光纜

42、的一部分，還可以再增加色散受限距離12.3km。這取決于dcf生產(chǎn)水平的提高和其他色散補(bǔ)償技術(shù)的進(jìn)展。因?yàn)閐cf作為一個(gè)無源器件時(shí)是放在機(jī)房內(nèi)，調(diào)整和更換都很方便。dcf補(bǔ)償方式有兩個(gè)問題：一是它的損耗系數(shù)大，12.3km將引入約5.6db的衰耗，需要edfa的增益來補(bǔ)償，從這個(gè)角度看，這種補(bǔ)償方法的成本代價(jià)也存在疑問。第二個(gè)缺點(diǎn)是它的色散斜率的絕對(duì)值與g.652光纖的色散斜率并不吻合，因此dcf的實(shí)際長度需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。dcf補(bǔ)償方式由于技術(shù)上簡(jiǎn)單易行，尤其在wdm系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)其成本是由多個(gè)波長系統(tǒng)分擔(dān)的，因此是目前最實(shí)用的色散補(bǔ)償方法。色散補(bǔ)償光纖與傳輸光纖的長度及各自的色散系數(shù)可按下列關(guān)系

43、考慮：d1l1d2l20 式(2.5) 式中，d1傳輸光纖色散系數(shù)；l1傳輸光纖長度；d2補(bǔ)償光纖色散系數(shù)；l2補(bǔ)償光纖長度。dcf在系統(tǒng)中的配置位置在發(fā)送側(cè)應(yīng)放在edfa與發(fā)送終端之間，這有三個(gè)好處：一是便于對(duì)dcf調(diào)整和變換；二是dcf先衰耗有利于減輕oa的功率飽和限制；三是避免dcf中出現(xiàn)非線性效應(yīng)。在接收機(jī)側(cè)dcf放在edfa與接收終端之間。這時(shí)與發(fā)送側(cè)不同，放大后的信號(hào)光也仍然較弱，不會(huì)在dcf中引起明顯的非線性效應(yīng)。自相位調(diào)制（spm）技術(shù)：自相位調(diào)制是指輸入光強(qiáng)變化時(shí)，光纖的折射率隨之改變，從而引起光波的相位產(chǎn)生變化，與光纖的色散相結(jié)合后，將導(dǎo)致頻譜展寬，并隨長度的增加而積累，光

44、功率變化越快，導(dǎo)致的光頻率變化也越大，對(duì)系統(tǒng)中的高速窄脈沖影響較大。在光纖傳輸中應(yīng)用光放大器加大光功率，產(chǎn)生自相位調(diào)制（spm）的非線性效應(yīng)，此時(shí)在正色散光纖中，光信號(hào)脈沖的前沿會(huì)出現(xiàn)“紅移”，即光頻變低；光信號(hào)脈沖的后沿則會(huì)出現(xiàn)“藍(lán)移”，即光頻變高而速度變快。這樣，脈沖的前、后沿向中間靠攏，從而達(dá)到將光纖色散造成的信號(hào)脈沖展寬進(jìn)行壓縮的目的，這也是“光孤子”傳輸?shù)幕驹怼Ｗ韵辔徽{(diào)制（spm）產(chǎn)生于傳輸光纖中，條件是信號(hào)能量達(dá)到其“閾值”，一般在靠近光發(fā)送機(jī)或光放大器的部位效果較好。2.3.2光纖工作波長的確定工作波長可根據(jù)通信距離和通信容量進(jìn)行選擇。如果是短距離小容量的系統(tǒng)，則可選擇短波長

45、范圍及800900nm。如果是長距離大容量的系統(tǒng)，則選用長波長的傳輸窗口，即1310nm和1550nm，因?yàn)檫@兩個(gè)波長均具有較低的損耗和色散。wdm信道的標(biāo)準(zhǔn)波長分等間隔和不等間隔兩種分配方案。由于使用g.655光纖的wdm系統(tǒng)中沒有觀察到四波混頻效應(yīng)的明顯影響，因此itu-t對(duì)g.655光纖的wdm系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)波長按等間隔配置。對(duì)于wdm系統(tǒng)確定信道間隔和中心波長有兩種方案可供選擇。一種是利用edfa的20nm固有平坦帶寬，必須采用50ghz信道間隔，另一種是使用edfa的32nm帶寬，信道間隔可取100ghz，但對(duì)edfa有增益平坦化修整要求。這兩種方案的選擇取決于設(shè)備廠家的技術(shù)儲(chǔ)備。如果

46、設(shè)備廠家已經(jīng)掌握了edfa的增益平坦化技術(shù)，那么就應(yīng)該優(yōu)先選擇后一種方案。2.4 光檢測(cè)器的選擇選擇檢測(cè)器需要看系統(tǒng)在滿足特定誤碼率的情況下所需的最小接收光功率。即接收機(jī)的靈敏度，此外還要考慮檢測(cè)器的可靠性、成本和復(fù)雜程度。光纖通信系統(tǒng)較多采用pin-pd（p-i-n光電二級(jí)管）及雪崩光電二極管（apd）。為了提高接收機(jī)的靈敏度，常將pin-pd或apd與場(chǎng)效應(yīng)管（fet)組合成為pin-fet或apd-fet接收機(jī)組件，它們都具有光電轉(zhuǎn)換和放大作用。本設(shè)計(jì)采用pin檢測(cè)器，pin比起apd來簡(jiǎn)單，溫度特性更加穩(wěn)定，成本低廉。2.5 光源的選擇光源是將電信號(hào)變成光信號(hào)的器件。作為光源可以采用半

47、導(dǎo)體激光二極管(ld，由半導(dǎo)體激光器)、半導(dǎo)體發(fā)光二極管（led）。選擇led還是ld，需要考慮一些系統(tǒng)參數(shù)，比如色散、碼速率、傳輸距離和成本等。led輸出頻譜的譜寬比起ld來寬得多，這樣引起的色散較大，使得led的傳輸容量（碼速距離積）較低，限制在1500（mb/s）.km以下（1310nm）；而ld的譜線較窄，傳輸容量可達(dá)500（gb/s）.km(1550nm)。 led與ld相比，因?yàn)樗l(fā)射的不是激光，所以輸出功率較小。半導(dǎo)體發(fā)光二極管可以作為中短距離、中小容量的光纖通信系統(tǒng)的光源。本設(shè)計(jì)的距離長，通信容量大，所以選擇半導(dǎo)體激光器作為光源。2.6 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)問題2.6.1 sdh

48、系統(tǒng)光接口選擇工程設(shè)計(jì)往往是先在局部地區(qū)，甚至是在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間進(jìn)行的，它們建成之后是可以在局部地區(qū)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間完成通信任務(wù)。然而這種局部地區(qū)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間的光通信系統(tǒng)必須符合下列進(jìn)網(wǎng)要求，以便保證公用數(shù)字通信全程全網(wǎng)暢通。在我國的實(shí)際情況是，早年建設(shè)的光傳輸系統(tǒng)多半為準(zhǔn)同步數(shù)字系列的pdh系統(tǒng)，特別是在某些本地網(wǎng)或某些二級(jí)干線中。目前，這些系統(tǒng)正逐漸被淘汰。隨著通信技術(shù)的發(fā)展、多業(yè)務(wù)傳輸?shù)囊笠约皞鬏斚到y(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)，近年建設(shè)的光纖傳輸系統(tǒng)均為622mbit/s、2.5gbit/s（本地網(wǎng)或二級(jí)干線），10gbit/s或n2.5(10)gbit/swdm系統(tǒng)（一級(jí)干線），故而：（1）通信系統(tǒng)應(yīng)符合i

49、tu-t規(guī)范并結(jié)合我國數(shù)字通信系統(tǒng)各級(jí)接口參數(shù)的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以保證全程數(shù)字信號(hào)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、互通的實(shí)現(xiàn)。（2）在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、特別是干線系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要遵循國家對(duì)數(shù)字段平均長度的要求，以保證全程數(shù)字段的限制；否則全程數(shù)字段過多，數(shù)字信號(hào)劣化可能超過容許指標(biāo)。（3）光通信系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)是為工程竣工驗(yàn)收、維護(hù)和管理提供依據(jù)，在工作設(shè)計(jì)中，必須按國家有關(guān)技術(shù)規(guī)范予以明確。（4）隨著通信容量需求的快速增長，目前新建的光纖傳輸系統(tǒng)均為以sdh為基礎(chǔ)的密集波分復(fù)用系統(tǒng)（dwdm）。很多原來建設(shè)的光纖傳輸系統(tǒng)亦在陸續(xù)進(jìn)行波分復(fù)用改造，以擴(kuò)大系統(tǒng)的傳輸容量。這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與指標(biāo)確定應(yīng)按照itu-t相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用代碼執(zhí)

50、行。普通sdh系統(tǒng)與dwdm系統(tǒng)的分類及相關(guān)應(yīng)用代碼列于表2.4、表2.5中。表2.4 sdh系統(tǒng)光接口分類與應(yīng)用代碼應(yīng)用類型局內(nèi)局 間短距離長距離甚長距離光源波長(nm)13101310155013101550光纖類型g.652g.652g.652g.652g.652g.653g.655目標(biāo)距離(km)2154080等級(jí)代碼stm-1stm-4stm-16stm-64i-1i-4i-16i-64s-1.1s-4.1s-16.1s-64.1s-1.2s-4.2s-16.2s-64.2l-1.1l-4.1l-16.1l-64.1l-1.2l-4.2l-16.2l-64.2l-1.3l-4.3l-

51、16.3l-64.3v-16.5v-64.5表2.5 dwdm系統(tǒng)光接口分類與應(yīng)用代碼應(yīng)用類型長跨距段(80km)甚長跨距段(120km)超長跨距段(160km)跨距段數(shù)5638波長系統(tǒng)8l5y.z8v6y.z8u3y.z16波長系統(tǒng)16l5y.z16v6y.z8u3y.z32波長系統(tǒng)32l5y.z32v6y.z8u3y.z注：wdm系統(tǒng)的應(yīng)用代碼格式為nwxy.zn：信道（波長數(shù)）；w：跨距段長度（l-80 km、v-120 km、u-160 km）；x：跨距段數(shù)；y：信道速率等級(jí)；z：光纖類型（2-g.652、5-g.655）。工程設(shè)計(jì)中必須選用取得進(jìn)網(wǎng)許可證、已定型且批量生產(chǎn)的設(shè)備，這不

52、僅能保證設(shè)備有良好的技術(shù)性能，在設(shè)備使用壽命期內(nèi)的運(yùn)行、維護(hù)中還可提供備件和機(jī)盤。在設(shè)備選型中，還應(yīng)注意到我國現(xiàn)行的技術(shù)體制，選用符合進(jìn)網(wǎng)要求的設(shè)備。sdh傳輸設(shè)備的制造與選用應(yīng)符合itu-tg.957建議的規(guī)范及相關(guān)的應(yīng)用代碼。帶光放大器的單信道系統(tǒng)應(yīng)符合itu-tg.691建議，而帶光放大器的多信道系統(tǒng)則應(yīng)符合itu-tg.692建議的規(guī)范及相關(guān)的應(yīng)用代碼。光傳輸系統(tǒng)速率等級(jí)與對(duì)應(yīng)的話路容量列于表2.6中。表2.6 sdh系統(tǒng)速率系列與話路容量等級(jí)stm-1stm-4stm-16stm-64標(biāo)稱速率(mbit/s)155.52622.082488.329953.28工程簡(jiǎn)稱155m622m

53、2.5g10g話路容量2016ch8064ch32256ch129024ch根據(jù)不同工程規(guī)模和電路等級(jí)，工程設(shè)計(jì)中還必須選用一些輔助設(shè)備。比如，在縣局以上的電路中心，就應(yīng)該配備光配線架，以便于光路和電路的調(diào)度和測(cè)試；承擔(dān)比較重要的通信業(yè)務(wù)的光通信設(shè)備中，應(yīng)該安排倒換設(shè)備，通常采用1+1、11或1n的方案，并按此配備主、備用系統(tǒng)，當(dāng)主用系統(tǒng)因意外原因發(fā)生故障時(shí)，將自動(dòng)或人工方式倒換到備用系統(tǒng)工作，維護(hù)通信業(yè)務(wù)。2.6.2速率等級(jí)的選擇單通道系統(tǒng)的傳輸速率取決于通信容量的需求和通信成本的合理化。對(duì)于wdm系統(tǒng)，同樣的通信容量可以用不同的方案來實(shí)現(xiàn)。就目前的是實(shí)用化水平而言，以stm-16和stm-

54、64位基礎(chǔ)的wdm系統(tǒng)都進(jìn)入了商品化階段。我們知道對(duì)于國內(nèi)長途干線，stm-16的單通道系統(tǒng)，無需運(yùn)用額外的色散補(bǔ)償技術(shù)，一般也不需要加在線光放大器（“在線”放大是指將edfa直接插入到光纖傳輸鏈路中對(duì)信號(hào)進(jìn)行中繼放大的應(yīng)用形式），就可以達(dá)到最大站間距離160km。而stm-64的單通道系統(tǒng)必須采用特別設(shè)計(jì)的色散補(bǔ)償技術(shù)才能達(dá)到120km，超過120 km就要使用光線路放大器。stm-16等級(jí)對(duì)光源和光纖的要求相對(duì)較低，其sdh設(shè)備的成本也較低。atm-16等級(jí)還允許運(yùn)用集成化的光轉(zhuǎn)發(fā)器和光接收模塊。對(duì)速率等級(jí)選擇的原則是：站間距離較長，總?cè)萘吭?0gb/s（如果允許采用48路規(guī)格，總?cè)萘靠杉?/p>

55、大到120gb/s）以下，優(yōu)先選擇stm-16等級(jí)；總?cè)萘吭?0gb/s(如果允許采用48路規(guī)格，總?cè)萘靠杉哟蟮?20gb/s)以上，或者多數(shù)站間距離較短，則選用stm-64等級(jí)?？紤]到實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)選用stm-4和stm-1的速率等級(jí)。3 傳輸網(wǎng)傳輸技術(shù)及光纜的選擇3.1傳輸技術(shù)的選擇目前應(yīng)以光纖為主要傳輸媒介，sdh體制與pdh體制相比，具有傳輸容量大，網(wǎng)絡(luò)配置靈活性和生存性高、兼容性高，維護(hù)管理功能強(qiáng)等特點(diǎn)。因此本地傳輸網(wǎng)應(yīng)以sdh為基礎(chǔ)。 建議采用sdh及派生的mstp傳輸技術(shù)，但mstp技術(shù)不同廠家提供的產(chǎn)品有較大的區(qū)別，在選用時(shí)應(yīng)充分結(jié)合不同地區(qū)本地網(wǎng)的特點(diǎn)和要求。rpr技術(shù)在傳

56、輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面有很大的優(yōu)勢(shì)，但在提供傳統(tǒng)業(yè)務(wù)方面的能力明顯不足，而且標(biāo)準(zhǔn)化工作還沒有完成，組網(wǎng)能力也比較差，提供仿真電路的成本高，因此，除非對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)單獨(dú)組網(wǎng)，暫不考慮采用。城域wdm技術(shù)目前主要是用作提高光纖的帶寬利用能力，在組網(wǎng)靈活性和保護(hù)機(jī)制等方面還不是十分成熟和實(shí)用，價(jià)格也比較貴。智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以說是將來光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向，有非常多的優(yōu)點(diǎn)，但標(biāo)準(zhǔn)化工作還不太完善，價(jià)格也比較貴，因此，建議暫不在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。 3.2光纜選擇目前，itu-t已經(jīng)在g.652、g.653、g.654和g.655中分別定義了4種不同設(shè)計(jì)的單模光纖。其中g(shù).652光纖就是目前廣泛使用的單模光纖，稱為1310nm波長性能最佳的單模光纖,它同時(shí)具有1310nm和1550nm兩個(gè)窗口，零色散點(diǎn)位于1310nm窗口，而最小衰減窗口位于1550nm窗口；g.653光纖稱為1550nm波長性能最佳的單模光纖,主要應(yīng)用于1