現(xiàn)代通信網(wǎng)(邵汝峰)第6章

1、第6章 光纖傳輸網(wǎng)第6章 光纖傳輸網(wǎng)6.1 光纖傳輸網(wǎng)概述光纖傳輸網(wǎng)概述6.2 光線與光纜光線與光纜6.3 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)6.4 光纖傳輸網(wǎng)概述光纖傳輸網(wǎng)概述6.5 SDH光同步傳輸網(wǎng)光同步傳輸網(wǎng)6.6 波分復(fù)用系統(tǒng)波分復(fù)用系統(tǒng)6.6 自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)第6章 光纖傳輸網(wǎng)6.1光纖通信概述6.1.1光纖通信的概念 隨著人們對(duì)信息需求的不斷增加，在通信網(wǎng)中對(duì)信息傳輸?shù)膸捯笤絹碓礁?，傳統(tǒng)的窄帶傳輸系統(tǒng)已無法滿足寬帶業(yè)務(wù)傳輸?shù)陌l(fā)展需要，各種寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，成為當(dāng)今通信技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。光纖傳輸系統(tǒng)以其大容量、高質(zhì)量的傳輸特點(diǎn)成為現(xiàn)在和未來寬帶傳輸網(wǎng)的主要傳輸方式。

2、 第6章 光纖傳輸網(wǎng) 6.1.2 光纖通信的工作波長(zhǎng) 光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為光波的傳輸媒介的一種通信方式。在光纖通信中，光波的波長(zhǎng)在微米（m）量級(jí)，頻率為10141015Hz數(shù)量級(jí)，通常光纖通信光波的波長(zhǎng)范圍是在近紅外區(qū)內(nèi)，即波長(zhǎng)為0.81.8m之間 第6章 光纖傳輸網(wǎng)613光纖通信系統(tǒng)的基本組成1.光發(fā)射機(jī) 2.光纖：光纖OF（Optical Fiber）為光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱，是由一種透明材料做成的纖芯和另一種包裹在纖芯周圍具有比纖芯的折射率稍低的材料做成的包層組成的 ，其結(jié)構(gòu)和同軸電纜相似，只是沒有外面的網(wǎng)狀屏蔽層。光纖可將射入纖芯的光波，經(jīng)包層界面反射、折射，使光波沿著纖芯

3、向前傳輸。3. 光中繼器 4. 光接收機(jī)第6章 光纖傳輸網(wǎng)1.復(fù)用/解復(fù)用單元 2. 光發(fā)送/接收單元 3.光纖光纜低速電信號(hào)高速電信號(hào)復(fù)用光發(fā)送單元解復(fù)用光接收單元光信號(hào)光信號(hào)高速電信號(hào)低速電信號(hào)高速電信號(hào)復(fù)用光接收單元解復(fù)用光發(fā)送單元光信號(hào)光信號(hào)高速電信號(hào)低速電信號(hào)低速電信號(hào)第6章 光纖傳輸網(wǎng)614 光纖通信的主要特點(diǎn)1、傳輸頻帶寬，通信容量大：2、線路損耗低，傳輸距離遠(yuǎn)：3、信號(hào)串?dāng)_小、保密性能好：4、抗電磁干擾、傳輸質(zhì)量高，應(yīng)用范圍廣：5、光纖尺寸小、重量輕，便于敷設(shè)和運(yùn)輸：6、光纖制造資源豐富：第6章 光纖傳輸網(wǎng) 光纖除具有以上突出的優(yōu)點(diǎn)外，還具有耐腐蝕力強(qiáng)、抗核幅射、能源消耗小等優(yōu)

4、點(diǎn)，其缺點(diǎn)是質(zhì)地脆、機(jī)械強(qiáng)度低，連接比較困難，分路、耦合不方便，彎曲半徑不宜太小等。這些缺點(diǎn)在技術(shù)上都是可以克服的。 第6章 光纖傳輸網(wǎng)6.2 光纖與光纜6.2.1 光纖結(jié)構(gòu)及種類1、光纖的結(jié)構(gòu)： 光纖裸纖一般分為三層： 中心高折射率玻璃芯(芯徑一般為50或62.5m)，中 間為低折射率硅玻璃包層(直徑一般為125m)，最外是加強(qiáng)用的樹脂涂層。 入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個(gè)角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個(gè)角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù)值孔徑大小對(duì)于光纖的對(duì)接是有利的。不同廠家生產(chǎn)的光纖的數(shù)值孔徑不同 。第6章 光纖傳輸網(wǎng)(n2)入射出射纖芯包層(n1)n1n2SZKJ

5、第 6 頁光纖由纖芯和包層組成纖芯折射率n1包層折射率n2光纖利用全反射原理導(dǎo)光第6章 光纖傳輸網(wǎng)2、光纖的種類：A. 按光在光纖中的傳輸模式可分為：?jiǎn)蚊饫w和多模光纖。 多模光纖：中心玻璃芯較粗(50或62.5m)，可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的頻率，而且隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時(shí)則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。 單模光纖：中心玻璃芯較細(xì)(芯徑一般為8或10m)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模 光纖對(duì)光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高

6、的要求， 即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。第6章 光纖傳輸網(wǎng)單模光纖和多模光纖 模：電磁場(chǎng)的一種場(chǎng)型 多模光纖：光纖中可傳輸多種場(chǎng)型 單模光纖：光纖只能傳輸一種場(chǎng)型 單模光纖和多模光纖特點(diǎn)比較單模光纖多模光纖纖芯直徑較小可與光波相比擬（5-10m）大于光波長(zhǎng)折射率分布階躍分布拋物線分布模色散無有帶寬寬窄傳輸距離遠(yuǎn)較近應(yīng)用廣泛少第6章 光纖傳輸網(wǎng) 多模光纖單模光纖n1n1多模光纖和單模光纖的結(jié)構(gòu)n2n2第6章 光纖傳輸網(wǎng)B. 按最佳傳輸頻率窗口分：常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖。 常規(guī)型：光纖生產(chǎn)廠家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長(zhǎng)的光上，如1.3m。 色散位移型：光纖生產(chǎn)廠家將光纖傳輸頻率最佳化在兩

7、個(gè)波長(zhǎng)的光上，如：1.3m和1.55m。 第6章 光纖傳輸網(wǎng)C.按折射率分布情況分：突變型和漸變型光纖。 突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，模間色散高。適用于短途低速通訊，如：工控。但單模光纖由于模間色散很小，所以單模光纖都采用突變型。 漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但成本較高，現(xiàn)在的多模光纖多為漸變型光纖。 第6章 光纖傳輸網(wǎng)常用光纖規(guī)格： 單模：8/125m，9/125m，10/125m 多模：50/125m歐洲標(biāo)準(zhǔn)；62.5/125m美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) 工業(yè)，醫(yī)療和低速網(wǎng)絡(luò)：100/

8、140m，200/230m 塑料：98/1000m用于汽車控制。 第6章 光纖傳輸網(wǎng)6.2.2 光纖的導(dǎo)光原理（p142）6.2.3 光纖的傳輸特性1. 光纖傳輸?shù)膿p耗特性衰減： =（10 / L）Log10 pi / po (dB/Km)pi - 光纖的輸入光功率 po - 光纖的輸出光功率 L - 光纖長(zhǎng)度 衰減是光纖的重要指標(biāo) 它表明光纖對(duì)光能的傳輸損耗 對(duì)光纖通信系統(tǒng)的傳輸距離有決定性影響 單模光纖有兩個(gè)低衰減窗口：1.31m , 1.55 m第6章 光纖傳輸網(wǎng) 光纖對(duì)于不同波長(zhǎng)的光波信號(hào)具有不同的衰減特性。因此，在光纖通信中常選擇低損耗波長(zhǎng)的光波作為信息載體進(jìn)行傳輸，這些低損耗波長(zhǎng)點(diǎn)

9、稱為光波的低損耗窗口。常用的低損耗窗口有三個(gè)：（1）短波長(zhǎng)窗口：波長(zhǎng)為0.85m，損耗約2dB/km。（2）長(zhǎng)波長(zhǎng)窗口1：波長(zhǎng)為1.31m，損耗約0.5dB/km。（3）長(zhǎng)波長(zhǎng)窗口2：波長(zhǎng)為1.55m。損耗約0.2dB/km。 造成光纖衰減的主要因素有本征、彎曲、擠壓、雜質(zhì)、不均勻和對(duì)接等。第6章 光纖傳輸網(wǎng) (dB/km)1.31m1.55m光纖衰減-波長(zhǎng)特性第6章 光纖傳輸網(wǎng)2. 光纖的色散特性 由于不同波長(zhǎng)的光波在光纖傳輸中具有不同的傳播速度，因此，光脈沖沿光纖傳播時(shí)脈沖寬度的展寬稱為色散。色散現(xiàn)象限制了光纖的傳輸距離。 集中的光能（如光脈沖），經(jīng)過光纖傳輸后 在末端發(fā)生的能量分散。 色

10、散會(huì)使傳輸?shù)墓饷}沖畸變展寬，影響光纖 的帶寬，限制了光纖的傳輸容量。 單模光纖也存在色散但無模色散。第6章 光纖傳輸網(wǎng)6.2.4. 光纜的結(jié)構(gòu)和種類結(jié)構(gòu)：骨架式、層絞式、中心束管式類型：非帶狀光纜、帶狀光纜光纜芯數(shù)即為光纜中光纖的數(shù)量塑料護(hù)套加強(qiáng)芯鋁皮光纖塑料綁帶第6章 光纖傳輸網(wǎng)第6章 光纖傳輸網(wǎng)小結(jié) 光纖分為單模光纖和多模光纖 單模光纖主要參數(shù)：衰減和色散 單模光纖有兩個(gè)低衰減窗口： 1.31m , 1.55 m 光纜是對(duì)光纖進(jìn)行保護(hù)后在工程上的應(yīng)用 光纖的芯數(shù)就是光纜中光纖的數(shù)量第6章 光纖傳輸網(wǎng)63 光纖通信系統(tǒng) 光纖通信系統(tǒng)主要是由電收發(fā)端機(jī)（通稱電端機(jī)）、光收發(fā)端機(jī)（通稱光端機(jī)）、

11、光中繼器、光傳輸線等組成。第6章 光纖傳輸網(wǎng) 發(fā)送電端機(jī) 是傳輸信源的通信設(shè)備。它的作用是將要傳輸?shù)碾娦盘?hào)進(jìn)行處理，使其變成適合發(fā)送光端機(jī)接收的頻分多路復(fù)用信號(hào)或時(shí)分多路復(fù)用信號(hào)，送至發(fā)送光端機(jī)。 第6章 光纖傳輸網(wǎng) 發(fā)送光端機(jī) 主要完成將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的任務(wù)。發(fā)送光端機(jī)主要由信道編碼電路、光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器、光源和控制電路組成 第6章 光纖傳輸網(wǎng) 發(fā)送光端機(jī)各部分的作用1）信道編碼電路。其作用是消除輸入數(shù)字電信號(hào)中的直流分量，產(chǎn)生便于在光纖中傳輸?shù)墓饷}沖所要求的調(diào)制碼型，一般由均衡電路、碼型轉(zhuǎn)換電路、加擾碼電路和編碼電路組成。第6章 光纖傳輸網(wǎng) 發(fā)送光端機(jī)各部分的作用2）光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器。其作

12、用是完成將電調(diào)制信號(hào)變換成適合驅(qū)動(dòng)光源的電流脈沖信號(hào)的任務(wù)和信號(hào)的驅(qū)動(dòng)放大任務(wù)，調(diào)制方式常采用電調(diào)制信號(hào)控制光源光強(qiáng)度的直接強(qiáng)度調(diào)制方式，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。第6章 光纖傳輸網(wǎng) 發(fā)送光端機(jī)各部分的作用3）控制電路。其作用是穩(wěn)定光源的輸出光信號(hào)功率，包括自動(dòng)溫度控制電路和自動(dòng)功率控制電路。4）光源。是光發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵器件，其功能是產(chǎn)生光纖傳輸系統(tǒng)的光載波。光源一般由半導(dǎo)體發(fā)光二極管LED和半導(dǎo)體激光器LD兩種。第6章 光纖傳輸網(wǎng) 發(fā)送光端機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)包括：發(fā)送光功率（dBm）、所使用的光波工作波長(zhǎng)、連接光纖的工作模式、光線路傳輸速度、光線路編碼碼型、光連接器類型及電接口特性。第6章 光纖傳輸網(wǎng)

13、光中繼器為了延長(zhǎng)光纖傳輸距離，通常在光纖傳輸通道中加入光中繼器，以便放大和處理經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸而衰減和變形的光脈沖傳輸信號(hào)，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的恢復(fù)和再生，以延長(zhǎng)光信號(hào)在線路上的傳輸距離。目前光中繼器主要有三種結(jié)構(gòu)：直接光放大型中繼器O/E+E/O型中繼器O/E+再生+E/O第6章 光纖傳輸網(wǎng) 接收光端機(jī) 主要完成將光纖傳來的光信號(hào)還原恢復(fù)成電信號(hào)的任務(wù)。接收光端機(jī)主要由光電檢測(cè)器、電信號(hào)處理電路和信道解碼器組成 第6章 光纖傳輸網(wǎng) 接收光端機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)包括：光接收靈敏度、光接收的動(dòng)態(tài)范圍、連接光纖的工作模式、接收誤碼率、光線路傳輸速度、光線路編碼碼型、光連接器類型及電接口特性 第6章 光纖傳輸網(wǎng) 接

14、收電端機(jī) 接收電端機(jī)是作為傳輸信宿的通信設(shè)備，它的作用是處理從接收光端機(jī)送出的電信號(hào)，使其由多路復(fù)用信號(hào)恢復(fù)成各個(gè)單路用戶信號(hào)，送至用戶使用。 第6章 光纖傳輸網(wǎng) 光傳輸線路實(shí)際應(yīng)用中所使用的光纖通常是以光纜形式出現(xiàn)的，光纜通常是由多根光纖構(gòu)成的，依據(jù)線芯數(shù)量不同，光纜分為單芯、2芯、4芯、8芯、12芯、18芯、24芯、32芯等等種類。第6章 光纖傳輸網(wǎng) 光無源器件 （1）光耦合器：（2）光隔離器：（3）光衰減器：（4）光纖連接器：（5）光復(fù)用器解復(fù)用器：（6）光開關(guān)：（7）光環(huán)形器：第6章 光纖傳輸網(wǎng)6.4 SDH光纖傳輸系統(tǒng)SDH： Synchronize Digital Hierarch

15、y 同步數(shù)字系列PDHSDH上下電路不方便，不能直接從高速信號(hào)中分出低速支路信號(hào)方便，可從高速信號(hào)中一次直接分插插出低速支路信號(hào)信息結(jié)構(gòu)全世界不統(tǒng)一。歐洲、中國(guó)：2Mb/s美國(guó)：1.5Mb/s全世界統(tǒng)一，有標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，稱同步傳送模塊 STM-1光接口信號(hào)各廠家不同，不能橫向兼容具有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)光接口信號(hào)和通信協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)橫向兼容網(wǎng)管功能開銷比特少，網(wǎng)管能力不強(qiáng)開銷比特豐富，網(wǎng)管能力強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸具有高可靠性的自愈環(huán)形網(wǎng)結(jié)構(gòu)SDH 具有后向兼容性和前向兼容性，可兼容 PDH 各種速率，又可容納各種新的業(yè)務(wù)信號(hào)，如 ATM 信元第6章 光纖傳輸網(wǎng)同步數(shù)字系列的速率速 率含 2M

16、數(shù)含 STM-1 數(shù)STM-1155.520Mb/s631STM-4622.080Mb/s4634STM-162488.320Mb/s166316第6章 光纖傳輸網(wǎng)6.4.1 SDH傳輸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)1. SDH網(wǎng)絡(luò)單元 同步復(fù)用設(shè)備（TM）低速支路信號(hào)TMSTM-N同步復(fù)用/解復(fù)用發(fā)送接收單元低速支路信號(hào)STM-N高速光信號(hào)STM-N高速信號(hào)用符號(hào)表示：第6章 光纖傳輸網(wǎng) TM主要為使用傳統(tǒng)接口的用戶(如T1/E1、FDDI、Ethernet)提供到SDH網(wǎng)絡(luò)的接入，它以類似時(shí)分復(fù)用器的方式工作，將多個(gè)PDH低階支路信號(hào)復(fù)用成一個(gè)STM-1或STM-4，TM也能完成從電信號(hào)STM-N到光載波OC-

17、N的轉(zhuǎn)換。第6章 光纖傳輸網(wǎng) ADM STM-NSTM-N2Mb/s2Mb/s2Mb/s發(fā)送/接收單元光發(fā)送/接收單元STM-N高速光信號(hào)STM-N高速信號(hào)STM-N高速信號(hào) 分插復(fù)用設(shè)備（ADM）用符號(hào)表示：第6章 光纖傳輸網(wǎng) ADM可以提供與TM一樣的功能，但ADM的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是為了方便組建環(huán)網(wǎng)，提高光網(wǎng)絡(luò)的生存性。它負(fù)責(zé)在STM-N中插入或提取低階支路信號(hào)，利用內(nèi)部時(shí)隙交換功能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)STM-N之間不同VC的連接。另外一個(gè)ADM環(huán)中的所有ADM可以被當(dāng)成一個(gè)整體來進(jìn)行管理，以執(zhí)行動(dòng)態(tài)分配帶寬，提供信道操作與保護(hù)、光集成與環(huán)路保護(hù)等功能，從而減小由于光纜斷裂或設(shè)備故障造成的影響，它是目前

18、SDH網(wǎng)中應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)單元。第6章 光纖傳輸網(wǎng) 數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）STM-1STM-1STM-1STM-12Mb/s用符號(hào)表示：VC12（1）VC12（63）VC12（1）VC12（63）VC12（1）VC12（63）VC12（1）VC12（63）STM-1STM-12Mb/s2Mb/s2Mb/s2Mb/sDXC 4/1設(shè)備交叉連接相當(dāng)于自動(dòng)數(shù)字配線架半永久連接，集中網(wǎng)管具有復(fù)用/解復(fù)用功能作為PDH與SDH的網(wǎng)關(guān)使用分離本地業(yè)務(wù)和非本地業(yè)務(wù)第6章 光纖傳輸網(wǎng) 習(xí)慣上將SDH網(wǎng)中的DXC設(shè)備稱為SDXC，以區(qū)別于全光網(wǎng)絡(luò)中的ODXC，在美國(guó)則叫做DCS。 一個(gè)SDXC具有多個(gè)STM

19、-N信號(hào)端口，通過內(nèi)部軟件控制的電子交叉開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，可以提供任意兩端口速率(包括子速率)之間的交叉連接，另外SDXC也執(zhí)行檢測(cè)維護(hù)，網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)等功能。多個(gè)DXC的互連可以方便地構(gòu)建光纖環(huán)網(wǎng)，形成多環(huán)連接的網(wǎng)孔網(wǎng)骨干結(jié)構(gòu)。與電話交換設(shè)備不同的是，SDXC的交換功能(以VC為單位)主要為SDH網(wǎng)絡(luò)的管理提供靈活性，而不是面向單個(gè)用戶的業(yè)務(wù)需求。第6章 光纖傳輸網(wǎng) SDXC設(shè)備的類型用SDXC p/q的形式表示，“p”代表端口速率的階數(shù)，“q”代表端口可進(jìn)行交叉連接的支路信號(hào)速率的階數(shù)。例如SDXC 4/4, 代表端口速率的階數(shù)為155.52 Mb/s，并且只能作為一個(gè)整體來交換；SDXC 4/1代

20、表端口速率的階數(shù)為155.52 Mb/s，可交換的支路信號(hào)的最小單元為2 Mb/s。第6章 光纖傳輸網(wǎng)2. SDH傳輸網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)物理拓?fù)洌?種）線型樹型星型環(huán)型網(wǎng)孔型第6章 光纖傳輸網(wǎng) SDH與PDH的不同點(diǎn)在于，PDH是面向點(diǎn)到點(diǎn)傳輸?shù)?，而SDH是面向業(yè)務(wù)的，利用ADM、DXC等設(shè)備，可以組建線性、星型、環(huán)型、網(wǎng)型等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的傳送網(wǎng)，SDH還提供了豐富的開銷字段。這些都增強(qiáng)了SDH傳送網(wǎng)的可靠性和OAM&P能力，這些都是PDH系統(tǒng)不具備的。 第6章 光纖傳輸網(wǎng)TxRxTxTxRxTxRxRx6.4.2 SDH自愈網(wǎng) 自愈網(wǎng)就是無需人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)就能在極短時(shí)間內(nèi)從失效故障中自動(dòng)恢

21、復(fù)所攜帶的業(yè)務(wù)，使用戶感覺不到網(wǎng)絡(luò)已出了故障。 S1P1S1P1倒換復(fù)用復(fù)用解復(fù)用解復(fù)用- 線路保護(hù)倒換第6章 光纖傳輸網(wǎng)CA AC （2Mb/s）CA AC (2Mb/s）CA AC（2Mb/s）CA AC （2Mb/s）倒換S1AP1BCDABCDS1P1P1S1P1S1(a)(b)二纖單向通道倒換環(huán)- 環(huán)形網(wǎng)保護(hù) （設(shè)備為ADM）第6章 光纖傳輸網(wǎng) 6.4.3 我國(guó)的SDH傳輸網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 按地理區(qū)域來分割，現(xiàn)階段我國(guó)SDH傳送網(wǎng)分為四個(gè)層面：省際干線網(wǎng)、省內(nèi)干線網(wǎng)、中繼網(wǎng)、用戶接入網(wǎng)，如圖所示。 1一級(jí)干線網(wǎng)一級(jí)干線網(wǎng) 在主要省會(huì)城市和業(yè)務(wù)量大的匯接節(jié)點(diǎn)城市裝有DXC4/4，它們之間用ST

22、M-4、STM-16、STM-64高速光纖鏈路構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)孔型結(jié)構(gòu)的國(guó)家骨干傳送網(wǎng)。 2二級(jí)干線網(wǎng)二級(jí)干線網(wǎng) 在省內(nèi)主要匯接節(jié)點(diǎn)裝有DXC4/4或DXC4/1, 它們之間用STM-1、STM-4、STM-16高速光纖鏈路構(gòu)成網(wǎng)狀或環(huán)型省內(nèi)骨干傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)。第6章 光纖傳輸網(wǎng) 3中繼網(wǎng)中繼網(wǎng) 中繼網(wǎng)指長(zhǎng)途端局與本地網(wǎng)端局之間，以及本地網(wǎng)端局之間的部分。對(duì)中等城市一般可采用環(huán)型結(jié)構(gòu)，特大和大城市則可采用多環(huán)加DXC結(jié)構(gòu)組網(wǎng)。該層面主要的網(wǎng)元設(shè)備為ADM、DXC4/1，它們之間用STM-1、STM-4光纖鏈路連接。 4用戶接入網(wǎng)用戶接入網(wǎng) 該層面處于網(wǎng)絡(luò)的邊緣，業(yè)務(wù)容量要求低，且大部分業(yè)務(wù)都要匯聚于端局

23、，因此環(huán)型和星型結(jié)構(gòu)十分適合于該層面。使用的網(wǎng)元主要有ADM和TM。提供的接口類型也最多，主要有STM-1、STM-4，PDH體制的2M、34M或140M接口等。 第6章 光纖傳輸網(wǎng)我國(guó)SDH傳送網(wǎng)的結(jié)構(gòu)STM-4、STM-16、STM-64DXC4/4DXC4/4DXC4/4DXC4/4DXC4/1DXC4/1DXC4/4DXC4/4STM-1、STM-4、STM-16ADMADMDXC4/1省際干線網(wǎng)省內(nèi)干線網(wǎng)ADMADMDXC4/1DXC4/1ADMADMDXC4/1中繼網(wǎng)STM-1、STM-4ADMADMADMTMADMTMTMADM用戶接入網(wǎng)第6章 光纖傳輸網(wǎng)6.5 波分復(fù)用系統(tǒng)65

24、1 WDM的概念 波分復(fù)用WDM（Wave Division Multiplexing）技術(shù)就是將多個(gè)具有不同傳輸波長(zhǎng)的光載波信號(hào)通過一根光纖傳送，以提高單根光纖的傳輸容量，使總的信息傳輸量倍增的光傳輸技術(shù)。 第6章 光纖傳輸網(wǎng) 波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)是指在光纖上采用WDM(Wavelength Division Multiplexing)技術(shù)的系統(tǒng)。WDM本質(zhì)上是光域上的頻分復(fù)用(FDM)技術(shù)，為了充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源， WDM將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，每一信道占用不同的光波頻率(或波長(zhǎng))，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器(合波器)將不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)合并起來送入一根光纖進(jìn)

25、行傳輸。在接收端，再由一波分復(fù)用器(分波器)將這些由不同波長(zhǎng)光載波信號(hào)組成的光信號(hào)分離開來。由于不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)可以看作是互相獨(dú)立的(不考慮光纖非線性時(shí))，在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。第6章 光纖傳輸網(wǎng) WDM系統(tǒng)按照工作波長(zhǎng)的波段不同可以分為兩類：粗波分復(fù)用(Coarse WDM)和密集波分復(fù)用(Dense WDM)。最初的WDM系統(tǒng)由于技術(shù)的限制，通常一路光載波信號(hào)就占用一個(gè)波長(zhǎng)窗口，最常見的是兩波分復(fù)用系統(tǒng)(分別占用1310 nm和1550 nm波長(zhǎng))，每路信號(hào)容量為2.5 Gb/s，總共5 Gb/s容量。由于波長(zhǎng)之間間隔很大(通常在幾十納米以上)，故稱粗波分復(fù)用。第6章

26、 光纖傳輸網(wǎng) 現(xiàn)行的DWDM只在1550 nm窗口傳送多路光載波信號(hào)。由于這些WDM系統(tǒng)的相鄰波長(zhǎng)間隔比較窄(一般在0.82 nm之間)，且工作在一個(gè)窗口內(nèi)的各路信號(hào)共享EDFA光放大器，為了區(qū)別于傳統(tǒng)的WDM系統(tǒng)，人們稱這種波長(zhǎng)間隔更緊密的WDM系統(tǒng)為密集波分復(fù)用系統(tǒng)。由于DWDM光載波的間隔很密，因此必須采用高分辨率波分復(fù)用器件來選取，如平面波導(dǎo)型或光纖光柵型等新型光器件，而不能再利用熔融的波分復(fù)用器件。下圖是一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的DWDM傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。第6章 光纖傳輸網(wǎng)DWDM傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1TX12TX2TXnOEOnMUX OA光放大器1， 2， n1RX12RX2RXnDMUXnTX光發(fā)

27、射器；RX光接收器；OEO波長(zhǎng)變換器 光波分波器/光波合波器是一種光學(xué)濾波器，其作用是對(duì)各路光載波信號(hào)進(jìn)行復(fù)用和解復(fù)用。 光放大器的作用是對(duì)光信號(hào)進(jìn)行光放大。 光纖系統(tǒng)傳輸距離收到光色散的限制，特別是在高速率傳輸情況下。第6章 光纖傳輸網(wǎng) 導(dǎo)致DWDM得以商用化的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是1550nm窗口EDFA光放大器(Erbium Doped Optical Amplifier)的商用化。EDFA是通過在光纖中摻入少量稀有金屬來制成的，使用EDFA后，多路光信號(hào)可以共享一個(gè)EDFA，EDFA可以直接在光域?qū)λ鼈兺瑫r(shí)進(jìn)行放大，而無需像以前那樣將每一路光信號(hào)先轉(zhuǎn)換回電信號(hào)，再進(jìn)行放大。通常1550 nm

28、EDFA整個(gè)放大頻譜在15301565 nm內(nèi)，目前EDFA可以將在此范圍內(nèi)的輸入信號(hào)增益+20dB以上。EDFA的使用大大降低了構(gòu)建DWDM系統(tǒng)的成本，為全光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)鋪平了道路。但在目前的DWDM系統(tǒng)中，EDFA光放大器和普通的光電光(OEO)再生中繼器還將共同存在，通常EDFA用來補(bǔ)償光纖的損耗，而常規(guī)的OEO再生中繼器用來補(bǔ)償色散、噪聲積累帶來的信號(hào)失真，一般在80150 km左右需設(shè)置一個(gè)EDFA，對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大，每隔數(shù)個(gè)EDFA則需設(shè)置一個(gè)OEO再生中繼器將光纖進(jìn)行分段。第6章 光纖傳輸網(wǎng)6.5.2 DWDM的基本結(jié)構(gòu) 按照信號(hào)在一根光纖中的傳送方向來分，目前的DWDM系統(tǒng)分為兩類：雙纖單向傳輸系統(tǒng)和單纖雙向傳輸系統(tǒng)。雙纖單向指使用兩根光纖實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的全雙工通信。單纖雙向指將兩個(gè)方向的信號(hào)分別安排在一根光纖的不同波長(zhǎng)上傳輸。根據(jù)波分復(fù)用器的不同，可以復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)也不同，從兩個(gè)至幾十個(gè)不等，現(xiàn)在商用化的一般是8波長(zhǎng)、16波長(zhǎng)、40波長(zhǎng)系統(tǒng)，每波長(zhǎng)速率為2.5 Gb/s或10 Gb/s。目前實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中已實(shí)現(xiàn)了256波長(zhǎng)，每信道40 Gb/s，傳輸距離100 km的DWDM