電信傳輸技術(shù)第四章

1、電信傳輸技術(shù)第四章第1頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四4.1光纖傳輸鏈路的基本單元光纖傳輸鏈路由圖4-1所示，其關(guān)鍵部分是由光源和驅(qū)動(dòng)電路組成的光發(fā)送機(jī)、將光纖包在其中對(duì)光纖起到機(jī)械加固和保護(hù)作用的光纜以及由光檢測(cè)器、光放大電路、信號(hào)恢復(fù)電路組成的光接收機(jī)三大部分組成。第2頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四圖4-1第3頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四1. 光纖和光纜 在光纖鏈路中，成纜后的光纖是最重要的元件之一，有關(guān)光纖的基本概念已在第2章介紹。與銅纜類似，光纜可以架空鋪設(shè)，也可以鋪設(shè)在管道內(nèi)、鋪設(shè)于海底或直埋于

2、地下。 2. 發(fā)送機(jī) 核心是光源。光源的主要功能就是將輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。一般鋪設(shè)好光纜以后，光源應(yīng)有與光纖纖芯相匹配的尺寸，以便于將光功率注入光纖。第4頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四3. 接收機(jī) 光接收器的關(guān)鍵設(shè)備是光電檢測(cè)器。光信號(hào)注入光纖以后，由于光纖材料的散射、吸收和色散機(jī)理，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)隨傳輸距離的增加而產(chǎn)生連續(xù)的衰減和失真。第5頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四4.2 光纖的導(dǎo)光原理4.2.1 基本光學(xué)定律 1. 光速和材料的折射率光在不同的介質(zhì)中以不同的速度傳播，看起來就好像不同的介質(zhì)以不同的阻力阻礙光的傳播。描述介質(zhì)的這

3、一特征的參數(shù)就是折射率，或者折射指數(shù)。 第6頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 如果v是光在某種介質(zhì)中的速度，c是光在真空中的傳播速度 ，那么介質(zhì)的折射率n為第7頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四例【4.1】 已知光從空氣照射玻璃并從其中穿過，問光在玻璃中的傳播速度是多少？解：取光對(duì)玻璃的折射率n=1.5，得到光在玻璃中的傳播速度為第8頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四2. 光線的反射定律和折射定律 光在傳播過程中，若從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)的交界面時(shí)，因兩種介質(zhì)的折射率不等，將會(huì)在交界面上發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，如圖

4、4-5所示，圖中是 入射角， 是折射角。 是反射角第9頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（a)光從空氣進(jìn)入玻璃 (b) 光從玻璃進(jìn)入空氣圖4-5入射光線、反射光線和折射光線第10頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四【例4.2】 圖4-5中, 那么 和 的值是多少？解： , 由 ，可求得 第11頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（a）任意角度入射（b）入射角度增加第12頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（c）臨界入射角發(fā)生全內(nèi)反射 （d）入射角度大于臨界入射角所有的光全 部被反射回第13頁，共1

5、71頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四4.2.2 光纖對(duì)光的傳導(dǎo)1.纖芯和包層的折射率 根據(jù)光纖橫截面上折射率分布的不同，可分為階躍型光纖和漸變型光纖 圖4-8給出了階躍型光纖的結(jié)構(gòu)示意圖。第14頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（a）折射率圖 (b) 光纖的橫截面前視圖 (c)光纖的橫截面右視圖第15頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四【例4.4】 已知纖芯的折射率 ，包層的折射率 ，在什么條件下光可以保持在纖芯中？解：這個(gè)條件就是全反射。為了實(shí)現(xiàn)全反射，至少要使光纖以臨界入射角入射到纖芯包層邊界則第16頁，共171頁，2022

6、年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四2. 臨界入射角 和臨界傳播角臨界傳播角 指光線與光纖中心線的角度（在光纖術(shù)語中常稱它為“臨界角”）；臨界入射角 是光線和與纖芯和包層間的光邊界垂直的直線間的角度第17頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四圖4-10臨界入射角和臨界傳播角第18頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四3. 光纖接受角度光當(dāng)然要從像LED或LD這樣的某個(gè)源發(fā)出，而這個(gè)源是在光纖之外的，所以我們必須把它導(dǎo)向到光纖中。圖4-11示出了從一個(gè)光源輻射的光如何進(jìn)入一根光纖的過程。第19頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四

7、圖4-11 光從光源導(dǎo)向光纖的過程第20頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四【例4.5】 已知光纖纖芯的折射率 ，包層的折射率 的光纖，問其接受角是多少？解： 因?yàn)椋?由 ，對(duì)于空氣， 。則 ，求得所以接受角度 。第21頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四4. 數(shù)值孔徑NA數(shù)值孔徑表征光纖從光源接收光線的能力。NA值越大，光纖接收收集光的能力越強(qiáng)。數(shù)值孔徑NA的定義是：由于 ， ，則得到NA的常用公式： 第22頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 4.3 光纖的傳輸特性4.3.1光纖的損耗特性一、彎曲損耗 1.宏彎損耗 宏

8、彎損耗是指由整個(gè)光纖軸線的彎曲造成的損耗，其原理如圖4-12所示。第23頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 圖4-12彎曲損耗第24頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四2.微彎損耗 微彎損耗是指由光纖軸線微小的崎變?cè)斐傻膿p耗。其原理如圖4-13所示。纖芯包層接口在幾何上的不完善可能會(huì)造成在相應(yīng)區(qū)域上微觀的凸起或凹陷。光束最初以臨界傳播角傳輸，經(jīng)過在這些不完善點(diǎn)處的反射以后，傳播角會(huì)發(fā)生變化。結(jié)果就是不再滿足全內(nèi)反射條件，部分光束被折射掉，即它們泄露出纖芯，從而產(chǎn)生微彎損耗。第25頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四圖4-

9、13 微彎損耗第26頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四二、散射損耗 光纖本身損耗的原因，大致包括兩類：散射損耗和吸收損耗。 所謂散射是指光通過密度或折射率等不均勻的物質(zhì)時(shí)，除了在光的傳播方向以外，在其它方向也可以看到光，這種現(xiàn)象稱為光的散射 散射損耗中瑞利散射和結(jié)構(gòu)缺陷散射對(duì)光纖傳輸?shù)挠绊戄^大。第27頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四1.瑞利散射 這種散射是由于光纖材料的折射率隨機(jī)性變化而引起的2.結(jié)構(gòu)缺陷散射 在光纖制造過程中，由于結(jié)構(gòu)缺陷（如光纖中的氣泡、未發(fā)生反應(yīng)的原材料以及纖芯和包層交界處粗糙等），將會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺陷散射損耗，這種損耗與

10、光波長(zhǎng)無關(guān)第28頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四三、吸收損耗 吸收損耗是光波通過光纖材料時(shí)，有一部分光能變成熱能，造成光功率的損失。造成吸收損耗的原因很多，但都與光纖材料有關(guān)，下面主要介紹本征吸收和雜質(zhì)吸收。（1）本征吸收 材料的固有吸收損耗與波長(zhǎng)有關(guān)，對(duì)于石英系光纖，本征吸收有兩個(gè)吸收帶，一個(gè)是紫外吸收帶，另一個(gè)是紅外吸收帶。第29頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（2）雜質(zhì)吸收 雜質(zhì)吸收是由光纖材料的不純凈而造成的附加吸收損耗。影響最嚴(yán)重的是：金屬過渡離子和水的氫氧根離子吸收電磁能量而造成的損耗。第30頁，共171頁，2022年，5月2

11、0日，17點(diǎn)37分，星期四四、對(duì)衰減的計(jì)算 光纖損耗（Loss）是指光纖輸出端的功率 與發(fā)射到光纖時(shí)的功率 的比值。 其中功率和以瓦（W）為單位。第31頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 【例4.7】 一個(gè)傳輸系統(tǒng)使用衰減A為0.5 dB/km的光纖。如果輸入功率是1 mw，鏈路長(zhǎng)度為15km，求出輸出光功率。 解：由（4.3-3）式得 第32頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四【例4.8】如果發(fā)射功率為1mW，接收器的敏感性為50uw，計(jì)算衰減為0.5Db/km的光纖鏈路的最大傳輸距離。解：由于 的最小值是由接收器的敏感性來決定的，則 。由公

12、式（4.3-4）得 第33頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四4.3.2 光纖的色散特性 光纖色散是光纖的另一個(gè)重要特性，由于光纖中色散的存在，會(huì)使得輸入脈沖在傳輸過程中展寬，產(chǎn)生碼間干擾，增加誤碼率，這就限制了傳輸容量和傳輸距離。 光纖的色散可歸結(jié)為三類：模式色散、材料色散，波導(dǎo)色散。第34頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四一、模式及模式數(shù)量1模式 光在光纖中是以一組獨(dú)立的光束或光線傳播。如果我們能夠看到光纖內(nèi)部的話，我們會(huì)看到一組光線以不同的傳播角 傳播，傳播角的值從零到臨界值第35頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期

13、四（a）不同光束的模式第36頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四(b)不同的光束具有不同的相位變化第37頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四光纖只支持那些在同一相位完成整個(gè)鋸齒形的模式第38頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四2.模式數(shù)量 光纖中的模式數(shù)量依賴于光纖的光特性和幾何特性。一根光纖的纖芯直徑越大纖芯所能容納的光就越多，所具有的模式就越多；同樣，光的波長(zhǎng)越短光纖所能容納的模式也越多。第39頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 一根光纖中模式的數(shù)量由歸一化頻率（normalized freq

14、uency）參數(shù)V來決定，這個(gè)參數(shù)常被稱為V參數(shù)。這個(gè)值等于 （4.3-5）其中,d為纖芯直徑，為工作波長(zhǎng)， n1和n2分別為纖芯和包層的折射率。對(duì)于階躍折射率光纖，當(dāng)V值較大（V20）時(shí)，可以采用下公式計(jì)算模式的數(shù)量N 第40頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 （4.3-6）對(duì)于漸變折射率光纖，模式的數(shù)量N為第41頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 3模式的物理意義 在光纖中，總的光功率是由單個(gè)的模式攜帶的，所以在光纖輸出端這些小部分結(jié)合起來就成了帶一定功率的輸出光束。第42頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四二、模

15、式色散1.色散的概念 在光纖中，信號(hào)的不同模式或不同頻率在傳輸時(shí)具有不同的速度，因而信號(hào)到達(dá)終端時(shí)會(huì)出現(xiàn)傳輸時(shí)延差，從而引起信號(hào)畸變，這種現(xiàn)象統(tǒng)稱色散。2. 模式色散 由于光束在光纖內(nèi)部的模式結(jié)構(gòu)所造成的脈沖展寬被稱為模式色散第43頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 3.模式色散的計(jì)算 色散的大小用時(shí)延差 表示?，F(xiàn)以階躍型多模光纖為例，對(duì)其最大模式色散進(jìn)行估算 在多模階躍光纖中，傳輸最快和最慢的兩條光線分別是沿軸心傳播的光線1和以臨界角 傳播的光線2，如圖4-18所示。使用弱光纖可以表示為第44頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四【例4.10】

16、對(duì)于一個(gè) ， 階躍折射率光纖，問一個(gè)光脈沖在此光纖中傳輸5 km之后光脈沖擴(kuò)展（即模式色散）為多少？ 解：由于弱光纖 相差很小，這里用代替。根據(jù)公式（4.3-11）得第45頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 4.模式色散對(duì)傳輸速率的影響 假設(shè)我們需要以10 Mbps（兆比特每秒）的速度傳輸信息,也就是說每秒鐘想要傳輸個(gè)脈沖；換句話說，每個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間為100 ns. 模式色散會(huì)使這些脈沖產(chǎn)生擴(kuò)展讓我們看【例4.10】中的數(shù)字第46頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四第47頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四三、減少模式

17、色散的措施1.采用漸變折射率光纖（1）漸變折射率光纖的結(jié)構(gòu) 由圖4-18的分析已知，在階躍型多模光纖的纖芯中，零級(jí)模式沿中心軸線傳播，較高級(jí)的模式以等于或小于臨界傳播角傳播。這樣，同樣速度的光束傳輸不同的距離，它們以不同的時(shí)間到達(dá)接收器，從而形成脈沖擴(kuò)展（模式色散）。第48頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（2）漸變折射率光纖如何減少模式色散 對(duì)于漸變折射率光纖，其模式色散（最大脈沖擴(kuò)展） 可由下公式給出 （4.3-12）其中是相對(duì)折射率，c是光在真空中的速度，為纖芯群折射率。第49頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 【例4.11】 對(duì)于一個(gè)

18、 ， 的漸變折射率光纖，如果鏈路長(zhǎng)5 km，計(jì)算其由模式色散（脈沖擴(kuò)展值）。 解：由公式（4.3-12）得 第50頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四2.采用單模光纖 單模光纖也由纖芯和包層構(gòu)成，一般纖芯直徑2a4-10，包層直徑2b= 125 單模光纖是在給定的工作波長(zhǎng)上，只傳輸單一基模的光纖.不會(huì)產(chǎn)生模式色散第51頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四3.各種光纖模式色散的比較（a）階躍折射率多模光線第52頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 （b）漸變折射率多模光纖第53頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)3

19、7分，星期四（c）階躍折射率單模光纖第54頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四四、材料色散 材料色散是由光纖材料自身特性造成的。石英玻璃的折射率，嚴(yán)格來說，并不是一個(gè)固定的常數(shù)，而是對(duì)不同的傳輸波長(zhǎng)有不同的值。光纖傳輸實(shí)際上用的光源發(fā)出的光，并不是只有理想的單一波長(zhǎng)，而是有一定的波譜寬度。第55頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 由材料色散造成的脈沖擴(kuò)展可用以下公式進(jìn)行計(jì)算 （4.3-13） 其中， 是材料色散系數(shù)， 單位是； 是光源光譜寬度。第56頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四【例4.12】某光纖的材料色散系數(shù)

20、，其譜線寬度 ，試求該光傳輸1km之后的材料色散。（注： ）解：由式（4.3-13）得 第57頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四五、波導(dǎo)色散 波導(dǎo)色散是由光纖中的光波導(dǎo)引起的，由此產(chǎn)生的脈沖展寬現(xiàn)象叫做波導(dǎo)色散。這類色散在開路介質(zhì)中是不存在的。波導(dǎo)色散主要存在單模光纖中。多模光纖中的波導(dǎo)色散可以忽略。第58頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四4.4光源和光發(fā)射機(jī)4.4.1半導(dǎo)體光源器件 為了提高光纖通信系統(tǒng)的傳輸性能，要求光源在下面幾個(gè)方面具有良好的質(zhì)量指標(biāo)： (1)光源的發(fā)射波長(zhǎng)應(yīng)該與光纖的低損耗窗口一致，目前為085、l3和1.55這三個(gè)低

21、損耗窗口。第59頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（2）光源的譜線宜窄，這樣可以減小光纖色散對(duì)信號(hào)傳輸質(zhì)量的影響。光源的譜線寬度直接影響到光纖的色散特性，限制了傳輸速率和傳輸距離。目前較好的半導(dǎo)體激光器譜線寬度可達(dá)到0.1nm。（3）光源與光纖的耦合效率要高，使更多的光功率進(jìn)入光纖傳輸。目前，半導(dǎo)體激光器與尾纖的耦合效率為1020，最好可達(dá)50。（4）調(diào)制方法簡(jiǎn)單。第60頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（5）響應(yīng)速度要快，以滿足高速率傳輸?shù)男枰＃?）能夠室溫連續(xù)工作。并能提供足夠的光輸出功率；目前，半導(dǎo)體激光器尾纖的輸出功率可達(dá)5002m

22、w；半導(dǎo)體發(fā)光二極管的尾纖輸出功率可達(dá)10左右；（7）體積小、重量輕。壽命長(zhǎng)。其壽命應(yīng)在10萬小時(shí)以上。第61頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四一、半導(dǎo)體激光器（LD）的工作特性1.閾值特性第62頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四2.光譜特性 當(dāng)時(shí) ，發(fā)出的是熒光，因此，光譜很寬，如圖4-23(a)所示，其寬度常達(dá)數(shù)百埃（ ）。當(dāng) 后，發(fā)射光譜突然變窄，譜線中心強(qiáng)度急劇增加，表明發(fā)出激光，第63頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四3.溫度特性圖4-25激光器閾值電流隨溫度的變化第64頁，共171頁，2022年，5月20

23、日，17點(diǎn)37分，星期四二、半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）的工作特性1.光譜較寬由于LED是屬于自發(fā)輻射發(fā)光，因此，其譜線寬度要比LD寬的多，在這一點(diǎn)對(duì)于高速率信號(hào)的傳輸是不利的。目前，國(guó)內(nèi)一般邊發(fā)光二極管的最高調(diào)制頻率為70100MHz。第65頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四2.PI曲線的線性較好 由于LED是無閾值器件，它隨著注入電流的增加，輸出光功率近似呈線性地增加，其PI曲線如圖4-27所示。因此，在進(jìn)行調(diào)制時(shí)，其動(dòng)態(tài)范圍大，信號(hào)失真小第66頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四圖4-27發(fā)光二極管的P-I特性第67頁，共171頁，2022

24、年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四3.光纖的耦合效率較低4.壽命長(zhǎng)。發(fā)光二極管的壽命可以達(dá)到h以上。5.溫度特性較好第68頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四4.4.2光源的調(diào)制在目前廣泛使用的強(qiáng)度調(diào)制直接檢波光纖傳輸系統(tǒng)中，要將電信號(hào)調(diào)到光波上，這就要對(duì)光源進(jìn)行調(diào)制。實(shí)現(xiàn)調(diào)制的方法有兩類：一類是直接調(diào)制；另一類是間接調(diào)制第69頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四一、光源的直接調(diào)制 光源的直接調(diào)制方式又稱為內(nèi)調(diào)制。常用的直接調(diào)制方法有下列三種： （1）模擬強(qiáng)度調(diào)制（AIM），這種方式與基帶傳輸相似。 （2）脈位調(diào)制（PPM），這種方式適應(yīng)光源和

25、檢測(cè)管的特性，實(shí)際上仍屬于模擬調(diào)制。 （3）數(shù)字調(diào)制，如 PCM-IM，這是光纖通信最常用的調(diào)制方式。第70頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四1. 模擬信號(hào)的直接調(diào)制第71頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四2. 數(shù)字信號(hào)的直接調(diào)制第72頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四二、光源的間接調(diào)制1. 電光調(diào)制器 電光調(diào)制器的基本工作原理是晶體的線性電光效應(yīng)。電光效應(yīng)是指電場(chǎng)引起晶體折射率變化的現(xiàn)象，能夠產(chǎn)生電光效應(yīng)的晶體稱為電光晶體。2. 聲光調(diào)制器 聲光調(diào)制器是利用介質(zhì)的聲光效應(yīng)制成。第73頁，共171頁，2022年，5月

26、20日，17點(diǎn)37分，星期四4.4.3光發(fā)送機(jī)光發(fā)射機(jī)的原理方框圖第74頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四1. 輸入盤各部分功能均衡器 對(duì)于使用不同速率的光端機(jī)，CCITT規(guī)定了系列數(shù)字接口的碼型，以2048kbit/s為基群速率的數(shù)字系列各比特率所規(guī)定的接口碼型第75頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四表4.4-1 數(shù)字復(fù)接等級(jí)對(duì)應(yīng)的接口碼型第76頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四碼型變換 由均衡器輸出的 HDB3碼（又稱三階高密度雙極性碼）或 CMI碼（又稱傳號(hào)反轉(zhuǎn)碼），前者是三值雙極性碼（即+l，0、-l），后者

27、是歸零碼，在數(shù)字電路中為了處理方便，需通過碼型變換電路，將其變換為非歸零碼（即NRZ碼）。第77頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四擾碼 若信碼流中出現(xiàn)長(zhǎng)連“0”或長(zhǎng)連“1”的情況，將會(huì)給時(shí)鐘信號(hào)的提取帶來困難，為了避免出現(xiàn)這種情況，需加一擾碼電路，它可有規(guī)律地破壞長(zhǎng)連“0”和長(zhǎng)連“ 1”的碼流。從而達(dá)到“0”、“l(fā)”等概出現(xiàn)。擾碼以后的信號(hào)再進(jìn)行線路編碼。第78頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四時(shí)鐘提取由于碼型變換和擾碼過程都需要以時(shí)鐘信號(hào)作為依據(jù)，因此，在均衡電路之后，由時(shí)鐘提取電路提取出時(shí)鐘信號(hào)，供碼型變換和擾碼電路使用。第79頁，共17

28、1頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四編碼如上所述，經(jīng)過擾碼后的碼流，盡量使得“l(fā)”和“0”的個(gè)數(shù)均等，這樣便于接收端提取時(shí)鐘信號(hào)。另外從實(shí)用角度來看，為了便于不間斷業(yè)務(wù)的誤碼監(jiān)測(cè)、區(qū)間通信聯(lián)絡(luò)、監(jiān)控及克服直流分量的波動(dòng)，在實(shí)際的光纖傳輸系統(tǒng)中，都要對(duì)經(jīng)過擾碼以后的信碼流進(jìn)行編碼，以滿足上述要求。經(jīng)過編碼以后，就變?yōu)檫m合在光纖線路中傳送的線路碼型。第80頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四2. 發(fā)送盤各部分的功能發(fā)送盤主要完成將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并將光信號(hào)送入光纖的任務(wù)。 驅(qū)動(dòng) 光源驅(qū)動(dòng)電路是光發(fā)送盤的核心 自動(dòng)光功率控制（APC）和自動(dòng)溫度控制（ATC）

29、電路對(duì)由LD管構(gòu)成的光源，發(fā)送盤還有自動(dòng)光功率控制（APC）和自動(dòng)溫度控制電路（ATC）第81頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四3. 其他保護(hù)、監(jiān)測(cè)電路 發(fā)送盤除上述各部分電路外，還有如下一些輔助電路：光源過流保護(hù)電路。以防止反向沖擊電流過大；無光告警電路。這時(shí)延遲告警電路將發(fā)出告警指示；LD偏流（壽命）告警。光發(fā)送盤中的LD管，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，其閾值電流也將逐漸加大。第82頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四4.5光接收機(jī)一、光纖數(shù)字接收機(jī)的組成第83頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四1.光電檢測(cè)器 光接收機(jī)中實(shí)

30、現(xiàn)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件稱為光電檢測(cè)器。光電檢測(cè)器是利用材料的光電效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的。2.前置放大器 前置放大器在將信號(hào)放大的過程中，放大器本身的電阻將引入熱噪聲；放大器中的晶體管將引入散彈噪聲。第84頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四3.主放大器 主放大器的作用有兩個(gè)：一是將前置放大器輸出的信號(hào)電平放大到判決電路所需要的信號(hào)電平；二是一個(gè)增益可調(diào)節(jié)的放大器。當(dāng)光電檢測(cè)器輸出的信號(hào)出現(xiàn)起伏時(shí)，通過光接收機(jī)的自動(dòng)增益控制電路對(duì)主放大器的增益進(jìn)行調(diào)整，以使主放大器的輸出信號(hào)幅度在一定范圍不受輸入信號(hào)的影響。第85頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，

31、星期四二、光接收機(jī)的主要指標(biāo)1.光接收機(jī)靈敏度光接收機(jī)的靈敏度，就是在滿足給定的誤碼率指標(biāo)條件下最低接收的平均光功率 。 光接收機(jī)靈敏度中的光功率若用相對(duì)值來描述，工程上常用dBm來表示，即 第86頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 上式中， 指在滿足給定的誤碼率指標(biāo)條件下最低接收光功率。 指1mw光功率。 上述靈敏度的物理含義是：如果一部光接收機(jī)在滿足給定的誤碼率指標(biāo)下所需的平均光功率低，說明這部接收機(jī)在微弱的輸入光條件下就能正常工作第87頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四2.光接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍光接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍D，是在保證系統(tǒng)的誤碼率指標(biāo)

32、要求下，接收機(jī)的最低輸入光功率（用dBm來描述）和最大允許輸入光功率（用dBm來描述）之差（dB）。即 （dB） 第88頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四4.6 SDH光傳輸網(wǎng)4.6.1 SDH的基本概念和特點(diǎn) 1.SDH的基本概念 SDH是由一些基本網(wǎng)絡(luò)單元（NE）組成，在信道上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。 目前實(shí)際應(yīng)用的基本網(wǎng)絡(luò)單元有四種，即終端復(fù)用器（TM）、分插復(fù)用器（ADM）、再生中繼器 （REG）和SDH數(shù)字交叉連接設(shè)備（SDXC）。第89頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（1）終端復(fù)用器（TM）圖4-32 終端復(fù)用器

33、 第90頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（2）分插復(fù)用器（ADM） 分插復(fù)用器用于SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接站點(diǎn)處，例如鏈的中間節(jié)點(diǎn)或環(huán)上節(jié)點(diǎn)，是SDH網(wǎng)上使用最多、最重要的一種網(wǎng)元，它是一個(gè)三端口的器件，如圖4-33所示。第91頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四圖4-33 分插復(fù)用器第92頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（3）再生中繼器 （REG） 再生中繼器（REG）是光中繼器，它是雙端口器件，只有兩個(gè)線路端口W和E，如圖4-34所示。其作用是將光纖長(zhǎng)距離傳輸后受到較大衰減及色散畸變的光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)后進(jìn)行放

34、大整形、再定時(shí)、再生為規(guī)劃的電脈沖信號(hào)，再調(diào)制光源變換為光脈沖信號(hào)送入光纖繼續(xù)傳輸，以延長(zhǎng)傳輸距離。第93頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四圖4-34 再生中繼器第94頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（4）SDH數(shù)字交叉連接設(shè)備（SDXC） 數(shù)字交叉連接設(shè)備主要完成STM-N信號(hào)的交叉連接功能，它是一個(gè)多端口器件，它實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)交叉矩陣，完成各個(gè)信號(hào)間的交叉連接，如圖4-35所示。第95頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四圖4-35數(shù)字交叉連接設(shè)備功能圖第96頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，

35、星期四 通常用SDXC m/n來表示一個(gè)SDXC的類型和性能（注mn），m表示可接入SDXC的最高速率等級(jí)，n表示在交叉矩陣中能夠進(jìn)行交叉連接的最低速率級(jí)別。m越大表示SDXC的承載容量越大；n越小表示SDXC的交叉靈活性越大第97頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四表4.6-1 m、n 數(shù)值與速率對(duì)應(yīng)表第98頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 由上述四種網(wǎng)絡(luò)單元構(gòu)成的SDH系統(tǒng)如圖4-36所示。圖中示出了再生段、復(fù)用段和通道的劃分。圖4-37為SDH設(shè)備實(shí)例圖。圖4-38為SDH機(jī)房實(shí)例圖。第99頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)

36、37分，星期四2. SDH的特點(diǎn)SDH的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI)，包括統(tǒng)一的數(shù)字速率等級(jí)、幀結(jié)構(gòu)、復(fù)接方法、線路接口、監(jiān)控管理等等。實(shí)現(xiàn)了數(shù)字傳輸體制上的世界標(biāo)準(zhǔn)及多廠家設(shè)備的橫向兼容。（2）采用標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，其基本模塊是速率為155.520Mbit/s的同步傳輸模塊第一級(jí)（記作STM-1）。第100頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（3）SDH的幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的開銷比特，使網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)功能大大加強(qiáng)，而且適應(yīng)將來B-ISDN的要求。（4）SDH采用同步復(fù)用方式和靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，利用設(shè)置指針的辦法，可以在

37、任意時(shí)刻，在總的復(fù)接碼流中確定任意支路字節(jié)的位置，從而可以從高速信號(hào)一次直接插入或取出低速支路信號(hào)，使上下業(yè)務(wù)十分容易。第101頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（5）SDH確定了統(tǒng)一新型的網(wǎng)絡(luò)部件，這些部件是TM，ADM，SDXC以及REG。這些部件都有世界統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。此外，由于用一個(gè)光接口代替大量的電接口，可以直接經(jīng)光接口通過中間節(jié)點(diǎn)，省去大量電路單元。（6）SDH對(duì)網(wǎng)管設(shè)備的接口進(jìn)行了規(guī)范，使不同廠家的網(wǎng)管系統(tǒng)互聯(lián)成為可能。這種網(wǎng)管不僅簡(jiǎn)單而且?guī)缀跏菍?shí)時(shí)的，因此降低了網(wǎng)管費(fèi)用，提高了網(wǎng)絡(luò)的效率、靈活性和可靠性。第102頁，共171頁，2022年，5月20日，17

38、點(diǎn)37分，星期四（7）SDH與現(xiàn)有PDH完全兼容，體現(xiàn)了后向兼容性。同時(shí)SDH還能容納各種新的業(yè)務(wù)信號(hào)，如高速局域網(wǎng)的光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）信號(hào)，城域網(wǎng)的分布排隊(duì)雙總線 （DQDB ）信號(hào)，以及異步傳遞模式（ATM）信元，體現(xiàn)了完全的前向兼容性。第103頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四4.6.2 SDH的速率與幀結(jié)構(gòu)1. SDH的速率 SDH具有統(tǒng)一規(guī)范的速率。SDH信號(hào)以同步傳輸模塊（STM）的形式傳送。SDH信號(hào)最基本的同步傳輸模塊是STM-1，其速率為155.520 Mbit/s。更高等級(jí)的STM-N信號(hào)是將STM-1經(jīng)字節(jié)間插同步復(fù)接而成。其中，N是

39、正整數(shù)。目前SDH僅支持N=1，4，16，64。第104頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四有三個(gè)信號(hào)A、B、C如圖4-39（a）所示，幀結(jié)構(gòu)各為每幀3個(gè)字節(jié)，若將這三個(gè)信號(hào)通過字節(jié)間插復(fù)用方式復(fù)用成信號(hào)D，那D就應(yīng)該是這樣一種幀結(jié)構(gòu)：幀中有9個(gè)字節(jié)，且這9個(gè)字節(jié)的排放次序如圖4-39（b）所示，則這樣的復(fù)用方式就是字節(jié)間插復(fù)用方式。第105頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四圖4-39字節(jié)間插復(fù)用示意圖第106頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四2. 幀結(jié)構(gòu)STM-N信號(hào)幀結(jié)構(gòu)的安排應(yīng)盡可能使支路低速信號(hào)在一幀內(nèi)均勻地、

40、有規(guī)律的分布。這樣便于實(shí)現(xiàn)支路信號(hào)的同步復(fù)用、交叉連接（DXC）、分/插和交換，也即為了方便從高速信號(hào)中直接上/下低速支路信號(hào)。鑒于此，ITU-T規(guī)定了STM-N的幀是以字節(jié)（8bit）為單位的矩形塊狀的幀結(jié)構(gòu)，如圖4-40所示。第107頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四圖4-40 SDH幀結(jié)構(gòu)第108頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 從圖4-40可以看出，STM-N的幀結(jié)構(gòu)由3部分組成：段開銷（SOH），包括再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開銷（MSOH）；管理單元指針（AU-PTR）；信息凈負(fù)荷（payload）區(qū)域.（1）信息凈負(fù)荷（p

41、ayload）區(qū)域 信息凈負(fù)荷區(qū)域是幀結(jié)構(gòu)中存放各種信息負(fù)載的地方。 （2）段開銷（SOH）第109頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 段開銷（SOH）是指STM-N 幀結(jié)構(gòu)中為了保證信息凈負(fù)荷正常、靈活傳送所必須附加的供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理和維護(hù)（OAM）使用的字節(jié)。 段開銷（SOH）又分為再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開銷（MSOH），分別對(duì)相應(yīng)的段層進(jìn)行監(jiān)控。我們講過段其實(shí)也相當(dāng)于一條大的傳輸通道，RSOH和MSOH的作用也就是對(duì)這一條大的傳輸通道進(jìn)行監(jiān)控。第110頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（3）管理單元指針（AU-PTR） 管理單元

42、指針位于STM-N幀中第4行的9N列，共9N個(gè)字節(jié)。其作用是用來指示信息凈負(fù)荷的第一個(gè)字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置的指示符，以便收端能根據(jù)這個(gè)位置指示符的值（指針值）正確分離信息凈負(fù)荷。第111頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四4.6.3 SDH的復(fù)用結(jié)構(gòu)和步驟各種業(yè)務(wù)信號(hào)復(fù)用進(jìn)STM-N幀的過程都要經(jīng)歷映射（相當(dāng)于信號(hào)打包）、定位（相當(dāng)于指針調(diào)整）、復(fù)用三個(gè)步驟。1. 復(fù)用結(jié)構(gòu)ITU-T規(guī)定了一整套完整的復(fù)用結(jié)構(gòu)（也就是復(fù)用路線），通過這些路線可將PDH3個(gè)系列的數(shù)字信號(hào)以多種方法復(fù)用成STM-N信號(hào)。第112頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，

43、星期四圖4-42 我國(guó)SDH基本復(fù)用結(jié)構(gòu)第113頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四為了對(duì)SDH的復(fù)用映射過程有一個(gè)較全面的認(rèn)識(shí)，也為后面介紹映射、定位、復(fù)用的概念作鋪墊，現(xiàn)以139.264Mbit/s支路信號(hào)復(fù)用映射成STM- N幀為例詳細(xì)說明整個(gè)復(fù)用映射過程。參見圖4-43。第114頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四圖4-43 139.264Mbit/s支路信號(hào)的復(fù)用映射過程第115頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 首先將標(biāo)稱速率為139.264Mbit/s的支路信號(hào)裝進(jìn)C-4，經(jīng)適配處理后C-4的輸出速率為14

44、9.760Mbit/s。然后加上每幀9字節(jié)的POH（相當(dāng)于576kbit/s）后，便構(gòu)成了VC-4（150.336Mbit/s），以上過程稱為映射。第116頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四2. SDH的復(fù)用步驟 由圖4-43可見，在將低速支路信號(hào)復(fù)用成STM-N信號(hào)時(shí)，要經(jīng)過3個(gè)步驟：映射、定位、復(fù)用。 映射是一種在SDH網(wǎng)絡(luò)邊界處（例如SDH/PDH邊界處）將支路信號(hào)適配進(jìn)虛容器的過程。第117頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四4.6.4 SDH網(wǎng)絡(luò)1.SDH網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如果信息是從一點(diǎn)到另一點(diǎn)進(jìn)行傳輸，這就是點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，常規(guī)P

45、DH系統(tǒng)和早期PDH系統(tǒng)即基于這種物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。除此之外，還有五種基本類型的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖4-44所示。第118頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四圖4-44 SDH基本物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第119頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 從以上可看出，各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)各有其優(yōu)點(diǎn)。在作具體的選擇時(shí)，應(yīng)綜合考慮網(wǎng)絡(luò)的生存性、網(wǎng)絡(luò)配置的容量，同時(shí)考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)適于新業(yè)務(wù)的引進(jìn)等多種實(shí)際因素和具體情況。一般來說，星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適合用戶接入網(wǎng)，環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于中繼網(wǎng)，樹形和網(wǎng)孔形相結(jié)合的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于長(zhǎng)途網(wǎng)第120頁，共171頁，202

46、2年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四2.SDH自愈網(wǎng)所謂自愈網(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。其基本原理就是使網(wǎng)絡(luò)具備備用（替代）路由，并重新確立通信能力。自愈的概念只涉及重新確立電信傳輸，而不管具體失效元部件的修復(fù)與更換，而后者仍需人工干預(yù)才能完成。第121頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（1）線路保護(hù)倒換 線路保護(hù)倒換有兩種方式：1+1方式。1+1方式采用并發(fā)優(yōu)收，即工作段和保護(hù)段在發(fā)送端永久地連在一起（橋接），信號(hào)同時(shí)發(fā)往工作段和保護(hù)段，在接收端擇優(yōu)選擇接收性能良好的信號(hào)。1：n方式。所謂

47、1：n方式是保護(hù)段由n個(gè)工作段共用，當(dāng)其中任意一個(gè)出現(xiàn)故障時(shí)，均可倒至保護(hù)段。1：1方式是1：n方式的一個(gè)特例。第122頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四線路保護(hù)倒換的主要特點(diǎn)有：業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間很快，可短于50ms。若工作段和保護(hù)段屬同纜復(fù)用（即主用和備用光纖在同一纜芯內(nèi)），則有可能導(dǎo)致工作段（主用）和保護(hù)段（備用）同時(shí)因意外故障而被切斷，此時(shí)這種保護(hù)方式就失去作用了。第123頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（2）環(huán)形網(wǎng)保護(hù) 當(dāng)把網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連成一個(gè)環(huán)形時(shí)，可以進(jìn)一步改善網(wǎng)絡(luò)的生存性和成本，這是SDH網(wǎng)的一種典型拓?fù)浞绞?。環(huán)形網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)一般用ADM

48、（也可以用DXC），而利用ADM的分插能力和智能構(gòu)成的自愈環(huán)是SDH的特色之一，也是目前研究和應(yīng)用比較活躍的領(lǐng)域。采用環(huán)形網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自愈的方式稱為自愈環(huán)。第124頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四圖4-45 二纖單向通道倒換環(huán)第125頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（3）DXC保護(hù) DXC保護(hù)主要是指利用DXC設(shè)備在網(wǎng)孔形網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行保護(hù)的方式。在業(yè)務(wù)量集中的長(zhǎng)途網(wǎng)中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)有很多大容量的光纖支路，它們彼此之間構(gòu)成互連的網(wǎng)孔形拓?fù)?。若是在?jié)點(diǎn)處采用DXC4 /4設(shè)備，則一旦某處光纜被切斷時(shí)，利用DXC4 /4的快速交叉連接特性，可以很快地找出替

49、代路由，并且恢復(fù)通信。于是產(chǎn)生了DXC保護(hù)方式，如圖4-46所示。第126頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四圖4-46采用DXC為節(jié)點(diǎn)的保護(hù)第127頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（4）混合保護(hù) 所謂混合保護(hù)是采用環(huán)形網(wǎng)保護(hù)和DXC保護(hù)相結(jié)合，這樣可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，大大增加網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)能力?；旌媳Ｗo(hù)結(jié)構(gòu)如圖4-47所示。第128頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四圖4-47 混合保護(hù)結(jié)構(gòu)第129頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（5）各種自愈網(wǎng)的比較線路保護(hù)倒換方式（采用路由備用線路）配置容易，網(wǎng)

50、絡(luò)管理簡(jiǎn)單，而且恢復(fù)時(shí)間很短（50ms以內(nèi)），但缺點(diǎn)是成本較高，主要適用于兩點(diǎn)間有穩(wěn)定的大業(yè)務(wù)量的點(diǎn)到點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)合。第130頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四3. 我國(guó)SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 我國(guó)的SDH系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 一般都采用有自愈功能的環(huán)型網(wǎng)結(jié)構(gòu)及少部分的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)線性結(jié)構(gòu)（一級(jí)干線），我國(guó)SDH系統(tǒng)組網(wǎng)分為四個(gè)層面, 如圖4-48所示。第131頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四圖4-48 我國(guó) SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第132頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四最高層為一級(jí)干線網(wǎng), 它是國(guó)家骨干網(wǎng), 是由比較大的省會(huì)城市構(gòu)成網(wǎng)型網(wǎng)結(jié)

51、構(gòu)，并輔以少量線型網(wǎng)。在業(yè)務(wù)量大的匯接點(diǎn)城市裝有DXC 4/4，具有STM-N接口和PDH系列的140 Mb/s接口。第二層為二級(jí)干線網(wǎng), 主要實(shí)現(xiàn)省內(nèi)的骨干環(huán)型網(wǎng)（少量線型網(wǎng)），其主要匯接點(diǎn)有DXC 4/4和DXC 4/1，有PDH的2 Mb/s、34 Mb/s和140 Mb/s接口，也有SDH系列接口，具有靈活的調(diào)度電路能力。 第133頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 第三層一般為中繼線網(wǎng)（長(zhǎng)途市局和市內(nèi)局間連接），可按區(qū)域組成若干環(huán)，由ADM組成各類自愈環(huán)，也可以以路由備用方式構(gòu)成兩結(jié)點(diǎn)環(huán)。第134頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四

52、第四層面為用戶接入網(wǎng)。它是SDH網(wǎng)中最龐大、最復(fù)雜的部分，從建設(shè)投資來看，它占50%以上。用戶光纖化正在實(shí)施，光纖到路邊FTTC，光纖到大樓FTTB，光纖到家庭FTTH為最終目標(biāo)，這些均要作長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，應(yīng)搞一體化的SDH/CATV網(wǎng)，開通多媒體業(yè)務(wù)，直至提供圖像、電視和高清晰度電視等寬帶業(yè)務(wù)。第135頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四綜上所述，我國(guó)的SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）具有四個(gè)相對(duì)獨(dú)立而又綜合一體的層面；（2）簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)；（3）適應(yīng)現(xiàn)行行政管理體制；（4）各個(gè)層面可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)最佳化；（5）具有體制和規(guī)劃的統(tǒng)一性、完整性和先進(jìn)性。第136頁，共17

53、1頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四4.6.5 SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸性能 傳輸系統(tǒng)的性能對(duì)整個(gè)電信傳輸網(wǎng)的通信質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。影響SDH傳輸網(wǎng)傳輸性能的主要傳輸損傷包括誤碼、抖動(dòng)和漂移。第137頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四1. 誤碼性能誤碼是指經(jīng)接收、判決、再生后，數(shù)字碼流中的某些比特發(fā)生了差錯(cuò)，使傳輸?shù)男畔①|(zhì)量產(chǎn)生損傷。（1）誤碼的產(chǎn)生和分布 誤碼可說是傳輸系統(tǒng)的一大害，輕則使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，重則導(dǎo)致傳輸中斷(以上)。第138頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四從網(wǎng)絡(luò)性能角度出發(fā)可將誤碼分成兩大類：內(nèi)部機(jī)理產(chǎn)生的誤碼。系

54、統(tǒng)的此種誤碼包括由各種噪聲源產(chǎn)生的誤碼；定位抖動(dòng)產(chǎn)生的誤碼；復(fù)用器、交叉連接設(shè)備和交換機(jī)產(chǎn)生的誤碼；以及由光纖色散產(chǎn)生的碼間干擾引起的誤碼，此類誤碼會(huì)由系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的誤碼性能反應(yīng)出來。第139頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四脈沖干擾產(chǎn)生的誤碼。由突發(fā)脈沖諸如電磁干擾、設(shè)備故障、電源瞬態(tài)干擾等原因產(chǎn)生的誤碼。此類誤碼具有突發(fā)性和大量性，往往系統(tǒng)在突然間出現(xiàn)大量誤碼，可通過系統(tǒng)的短期誤碼性能反映出來。第140頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（2）誤碼性能的度量 傳統(tǒng)誤碼性能的度量（G.821)是度量64kbit/s的通道在27500km全程端到

55、端連接的數(shù)字參考電路的誤碼性能，是以比特的錯(cuò)誤情況為基礎(chǔ)的。第141頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（4）誤碼減少策略內(nèi)部誤碼的減?。焊纳剖招艡C(jī)的信噪比是降低系統(tǒng)內(nèi)部誤碼的主要途徑。另外，適當(dāng)選擇發(fā)送機(jī)的消光比，改善接收機(jī)的均衡特性，減少定位抖動(dòng)都有助于改善內(nèi)部誤碼性能。在再生段的平均誤碼率低于數(shù)量級(jí)以下，可認(rèn)為處于“無誤碼”運(yùn)行狀態(tài)。 外部干擾誤碼的減少：基本對(duì)策是加強(qiáng)所有設(shè)備的抗電磁干擾和靜電放電能力，例如，加強(qiáng)接地。此外在系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)留有充足的冗度也是一種簡(jiǎn)單可行的對(duì)策。第142頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四2. 可用性參數(shù)（1

56、）不可用時(shí)間傳輸系統(tǒng)的任一個(gè)傳輸方向的數(shù)字信號(hào)連續(xù)10秒期間內(nèi)每秒的誤碼率均劣于，從這10秒的第一秒鐘起就認(rèn)為進(jìn)入了不可用時(shí)間。（2）可用時(shí)間當(dāng)數(shù)字信號(hào)連續(xù)10秒期間內(nèi)每秒的誤碼率均優(yōu)于，那么從這10秒鐘的第一秒起就認(rèn)為進(jìn)入了可用時(shí)間。第143頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（3）可用性可用時(shí)間占全部總時(shí)間的百分比稱之為可用性。為保證系統(tǒng)的正常使用，系統(tǒng)要滿足一定的可用性指標(biāo)。第144頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四3.抖動(dòng)漂移性能抖動(dòng)和漂移與系統(tǒng)的定時(shí)特性有關(guān)。定時(shí)抖動(dòng)（抖動(dòng)）是指數(shù)字信號(hào)的特定時(shí)刻（例如最佳抽樣時(shí)刻）相對(duì)其理想時(shí)間位置

57、的短時(shí)間偏離。所謂短時(shí)間偏離是指變化頻率高于10Hz的相位變化。而漂移指數(shù)字信號(hào)的特定時(shí)刻相對(duì)其理想時(shí)間位置的長(zhǎng)時(shí)間的偏離，所謂長(zhǎng)時(shí)間是指變化頻率低于10HZ的相位變化。抖動(dòng)和漂移會(huì)使收端出現(xiàn)信號(hào)溢出或取空，從而導(dǎo)致信號(hào)滑動(dòng)損傷。第145頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（1）抖動(dòng)和漂移的產(chǎn)生機(jī)理 有兩個(gè)SDH網(wǎng)特有的抖動(dòng)源：在將支路信號(hào)裝入VC時(shí)，加入了固定塞入比特和控制塞入比特，分接時(shí)需要移去這些比特，這將導(dǎo)致時(shí)鐘缺口，經(jīng)濾波后產(chǎn)生殘余抖動(dòng)脈沖塞入抖動(dòng)；指針調(diào)整抖動(dòng)。此種抖動(dòng)是由指針進(jìn)行正負(fù)調(diào)整和去調(diào)整時(shí)產(chǎn)生的。第146頁，共171頁，2022年，5月20日，17

58、點(diǎn)37分，星期四（2）抖動(dòng)性能規(guī)范SDH網(wǎng)中常見的度量抖動(dòng)性能的參數(shù)有：輸入抖動(dòng)容限。輸入抖動(dòng)容限分為PDH輸入口的（支路口）和STM-N輸入口（線路口）的兩種輸入抖動(dòng)容限。對(duì)于PDH輸入口則是在使設(shè)備不產(chǎn)生誤碼的情況下，該輸入口所能承受的最大輸入抖動(dòng)值。第147頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四輸出抖動(dòng)與輸入抖動(dòng)容限類似，也分為PDH支路口和STM-N線路口。定義為在設(shè)備輸入無抖動(dòng)的情況下，由端口輸出的最大抖動(dòng)。映射和結(jié)合抖動(dòng)在PDH/SDH網(wǎng)絡(luò)邊界處由于指針調(diào)整和映射會(huì)產(chǎn)生SDH的特有抖動(dòng)，為了規(guī)范這種抖動(dòng)采用映射抖動(dòng)和結(jié)合抖動(dòng)來描述這種抖動(dòng)情況。第148頁，共1

59、71頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四抖動(dòng)轉(zhuǎn)移函數(shù)抖動(dòng)轉(zhuǎn)移特性抖動(dòng)轉(zhuǎn)移函數(shù)定義為設(shè)備輸出的STM-N信號(hào)的抖動(dòng)與設(shè)備輸入的STM-N信號(hào)的抖動(dòng)的比值隨頻率的變化關(guān)系，此頻率指抖動(dòng)的頻率。第149頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四（3）抖動(dòng)減少的策略線路系統(tǒng)的抖動(dòng)減少：線路系統(tǒng)抖動(dòng)是SDH網(wǎng)的主要抖動(dòng)源，設(shè)法減少線路系統(tǒng)產(chǎn)生的抖動(dòng)是保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵之一PDH支路口輸出抖動(dòng)的減少：由于SDH采用的指針調(diào)整可能會(huì)引起很大的相位躍變（因?yàn)橹羔樥{(diào)整是以字節(jié)為單位的）和伴隨產(chǎn)生的抖動(dòng)和漂移，因而在SDH/PDH網(wǎng)邊界處支路口采用解同步器來減少其抖動(dòng)和漂移幅度，

60、解同步器有緩存和相位平滑作用第150頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四4.7 實(shí)現(xiàn)高速大容量的光傳輸技術(shù)4.7.1復(fù)用技術(shù)分類 從分割復(fù)用技術(shù)所分割的“域”的角度可將復(fù)用技術(shù)分為空間域的空分復(fù)用（SDM ）、時(shí)間域的時(shí)分復(fù)用（TDM ）、頻率域的頻分復(fù)用（FDM）和碼字域的碼分復(fù)用（CDM ），如圖4-49所示。它們分別從不同域拓展了通信傳輸系統(tǒng)的容量，豐富了信號(hào)交換和控制的方式第151頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四圖4-49 不同域的分割復(fù)用技術(shù)第152頁，共171頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)37分，星期四 在早期的模擬通信系統(tǒng)中