北郵版 數(shù)字通信原理 第六章

第六章數(shù)字信號(hào)的傳輸數(shù)字信號(hào)的傳輸方式可分為基帶傳輸和頻帶傳輸。所謂基帶傳輸就是編碼處理后的數(shù)字信號(hào)（此信號(hào)叫基帶信號(hào)）直接在電纜信道中傳輸；而頻帶傳輸則是將基帶信號(hào)的頻帶搬到適合于光纖、無(wú)線信道傳輸?shù)念l帶上再進(jìn)行傳輸。第一節(jié)數(shù)字信號(hào)基帶傳輸?shù)幕纠碚摰诙?jié)基帶傳輸?shù)木€路碼型第三節(jié)基帶數(shù)字信號(hào)的再生中繼傳輸?shù)谒墓?jié)數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸?shù)谖骞?jié)SDH傳輸網(wǎng)第一節(jié)數(shù)字信號(hào)基帶傳輸?shù)幕纠碚撘?、?shù)字信號(hào)波形與功率譜 數(shù)字信號(hào)波形的種類(lèi)很多，其中較典型的是二進(jìn)制矩形脈沖信號(hào)，它可以構(gòu)成多種形式的信號(hào)序列，如圖6.1所示。圖6.1二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)序列的基本波形 該頻譜圖表明，矩形脈沖信號(hào)的頻譜函數(shù)分布于整個(gè)頻率軸上，而其主要能量集中在直流和低頻段。圖6.2單元矩形脈沖及頻譜圖6.3二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)序列的功率譜曲線二、基帶傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成 基帶數(shù)字信號(hào)所占的頻帶都是從直流或零頻開(kāi)始的某一段頻帶。圖6.4數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本構(gòu)成圖6.5單位沖激脈沖函數(shù)及所對(duì)應(yīng)的頻譜圖6.6孔徑均衡特性圖6.7基帶傳輸系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型三、數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)幕緶?zhǔn)則（無(wú)碼間干擾的條件）1.無(wú)碼間干擾的時(shí)域條件（不考慮噪聲干擾）圖6.8理想低通特性圖6.9理想低通網(wǎng)絡(luò)的輸出響應(yīng)此波形的特點(diǎn)為：（1）t=0時(shí)有輸出最大值，且波形出現(xiàn)拖尾，其拖尾的幅度是隨時(shí)間而逐漸衰減的；(2)其響應(yīng)值在時(shí)間軸上具有很多零點(diǎn)。第一個(gè)零點(diǎn)是±1/2fc，以后各相鄰零點(diǎn)的間隔都是1/2fc（fc是理想低通的截止頻率）。圖6.10單位沖激脈沖序列圖6.11最大值點(diǎn)處抽樣判決示意圖結(jié)論：對(duì)于等效成截止頻率為fc的理想低通網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，若數(shù)字信號(hào)以2fc的符號(hào)速率傳輸，則在各碼元的間隔處（即TB=1/2fc的整數(shù)倍處）進(jìn)行抽樣判決，不產(chǎn)生碼間干擾，可正確識(shí)別出每一個(gè)碼元。這一信號(hào)傳輸速率與理想低通截止頻率的關(guān)心就是數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)囊粋€(gè)基本準(zhǔn)則-----奈奎斯特第一準(zhǔn)則。2.理想基帶傳輸系統(tǒng) 理想基帶傳輸系統(tǒng)有以下三個(gè)主要特點(diǎn)： (1)輸出響應(yīng)波形R(t)在抽樣判決點(diǎn)（識(shí)別點(diǎn)）上無(wú)碼間干擾； (2)達(dá)到最高傳輸效率。 (3)在給定發(fā)送信號(hào)能量和信道噪聲條件下，在抽樣判決點(diǎn)上能給出最大信噪比（此處只給出結(jié)論，公式推導(dǎo)從略）。3.滾降低通傳輸網(wǎng)絡(luò)圖6.12滾降低通的幅頻特性第二節(jié)基帶傳輸?shù)木€路碼型一、對(duì)基帶傳輸碼型的要求1.傳輸碼型的功率譜中應(yīng)不含直流分量，同時(shí)低頻分量要盡量少 滿足這種要求的原因是PCM端機(jī)、再生中繼器與電纜線路相互連接時(shí)，需要安裝變量器（變壓器），以便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端供電（因設(shè)置無(wú)人站）以及平衡電路與不平衡電路的連接。2.傳輸碼型的功率譜中高頻分量應(yīng)盡量少這是因?yàn)橐粭l電纜中包含有許多線對(duì)，線對(duì)間由于電磁感應(yīng)會(huì)引起串話，且這種串話隨頻率的升高而加劇。3.便于定時(shí)時(shí)鐘的提取 傳輸碼型功率譜中應(yīng)含有定時(shí)鐘信息，以便再生中繼器或接收端能提取必需的定時(shí)鐘信息。4.傳輸碼型應(yīng)具有一定的檢測(cè)誤碼能力 數(shù)字信號(hào)在信道中傳輸時(shí)，由于各種因素的影響，有可能產(chǎn)生誤碼：若傳輸碼型有一定的規(guī)律性，那么就可根據(jù)這一規(guī)律性來(lái)檢測(cè)是否有誤碼，即做到自動(dòng)監(jiān)測(cè)，以保證傳輸質(zhì)量。5.對(duì)信源統(tǒng)計(jì)依賴(lài)性最小 信道上傳輸?shù)幕鶐鬏敶a型應(yīng)具有對(duì)信源統(tǒng)計(jì)依賴(lài)最小的特性，即對(duì)信源經(jīng)信源編碼后，直接轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)的類(lèi)型不應(yīng)有任何限制（例如“1”和“0”出現(xiàn)的概率及連“0”多少等）。6.要求碼型變換設(shè)備簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)由信息源直接轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)不適合于直接在電纜信道中傳輸（原因見(jiàn)后），需經(jīng)碼型變換設(shè)備轉(zhuǎn)換成適合于傳輸?shù)拇a型，要求碼型變換設(shè)備要簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。二、常見(jiàn)的傳輸碼型1.單極性不歸零碼 （即NRZ碼）圖6.13單極性不歸零碼及其功率譜由圖可見(jiàn)，單極性不歸零碼有如下缺點(diǎn)：（1）有直流成分，且信號(hào)能量大部分集中在低頻（占空比越大，信號(hào)能量越集中在低頻部分）。（2）提取時(shí)鐘fB困難。（3）無(wú)檢測(cè)誤碼能力，因傳輸碼型無(wú)規(guī)律。2.單極性歸零碼（即RZ碼）圖6.14單極性歸零碼（τ=TB/2）及功率譜3.傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼（AMI碼）圖6.15AMI碼及功率譜從AMI碼的功率譜中可以看出它有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）無(wú)直流成份，低頻成份也少（由于AMI碼的傳號(hào)碼極性交替反轉(zhuǎn)），有利于采用變量器進(jìn)行遠(yuǎn)供電源的隔離，而且對(duì)變量器的要求（如體積）也可以降低。（2）高頻成份少。這不僅可節(jié)省傳輸頻帶、提高信道利用率，同時(shí)也可以減少電磁感應(yīng)引起的串話。（3）碼型功率譜中雖無(wú)fB定時(shí)鐘頻率成份，但經(jīng)全波整流，可將AMI碼變換成單極性半占空碼，就會(huì)含有定時(shí)鐘fB成份（見(jiàn)圖6.14），便可從中提取定時(shí)鐘成份。（4）AM1碼具有一定的檢錯(cuò)能力。AMI碼缺點(diǎn)：原碼中連續(xù)“0”過(guò)多時(shí)，AMI碼中出現(xiàn)長(zhǎng)連“0”，不利于時(shí)鐘信息的提取4.三階高密度雙極性碼（HDB3碼） HDB3碼編碼規(guī)則如下： （1）進(jìn)碼序列中的“0”碼在HDB3碼中原則上仍編為“0”碼，但當(dāng)出現(xiàn)4個(gè)連“0”碼時(shí)，用取代節(jié)000V或B00V代替。（2）取代節(jié)的安排順序是：先用000V，當(dāng)它不能用時(shí)，再用B00V。①各取代節(jié)之間的V碼要極性交替出現(xiàn)。②V碼要與前一個(gè)傳號(hào)碼的極性相同。（3）HDB3碼序列中的傳號(hào)碼（包括“1”碼、V碼和B碼）除V碼外要滿足極性交替出現(xiàn)的原則。5.傳號(hào)反轉(zhuǎn)碼（CMI碼）圖6.16CMI碼及功率譜三、傳輸碼型的誤碼增殖 誤碼增殖是由各碼元的相關(guān)性引起的。誤碼增殖現(xiàn)象可用誤碼增殖比（ε）來(lái)表示，定義為：ε=反變換后誤碼個(gè)數(shù)/線路誤碼個(gè)數(shù)四、傳輸碼型特性的分析比較1.最大連“0”數(shù)及定時(shí)鐘提取2.檢測(cè)誤碼能力AMI碼、HDB3碼和CMI碼均具有一定的檢測(cè)誤碼能力。3.誤碼增殖 由前面分析可見(jiàn)：AMI碼和CMI碼無(wú)誤碼增殖，而HDB3碼有誤碼增殖。4.電路實(shí)現(xiàn) AMI碼和CMl碼的實(shí)現(xiàn)電路（即碼型變換電路）簡(jiǎn)單，HDB3碼實(shí)現(xiàn)電路比較復(fù)雜一些，也可以實(shí)現(xiàn)。6.3數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸6.3.1基帶傳輸信道特性 信道是指信號(hào)的傳輸通道，目前有兩種定義方法： 狹義信道——是指信號(hào)的傳輸媒介，其范圍是從發(fā)送設(shè)備到接收設(shè)備之間的媒質(zhì)。 廣義信道——指消息的傳輸媒介。 如果把信道特性等效成為一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)，則信號(hào)通過(guò)信道的傳輸可用圖6.17所示模型來(lái)表示。 其數(shù)學(xué)表示式為：e0(t)=ei(t)*h(t)＋n(t)圖6.17信道等效模型圖6.18三種電纜的衰減特性圖6.19經(jīng)電纜傳輸后的脈沖波形示意圖由圖可見(jiàn)，這種矩形脈沖信號(hào)經(jīng)信道傳輸后，波形產(chǎn)生失真，其失真主要反映在以下幾個(gè)方面：（1）接收到的信號(hào)波形幅度變小。（2）波峰延后。（3）脈沖寬度大大增加。圖6.20雙極性半占空碼序列及經(jīng)信道傳輸后失真波形6.3.2再生中繼系統(tǒng)1.再生中繼系統(tǒng)的構(gòu)成 再生中繼系統(tǒng)的方框圖如圖6.20所示。再生中繼的目的是：當(dāng)信噪比不太大的時(shí)候，對(duì)失真的波形及時(shí)識(shí)別判決（識(shí)別出是“1”碼還是“0”碼），只要不誤判，經(jīng)過(guò)再生中繼后的輸出脈沖會(huì)完全恢復(fù)為原數(shù)字信號(hào)序列。圖6.20基帶傳輸?shù)脑偕欣^系統(tǒng)2.再生中繼系統(tǒng)的特點(diǎn) 再生中繼系統(tǒng)中，由于每隔一定的距離加一再生中繼器，所以它有以下兩個(gè)特點(diǎn)：（1）無(wú)噪聲積累（2）有誤碼率的積累3、再生中繼器圖6.21再生中繼器方框簡(jiǎn)圖均衡放大——將接收的失真信號(hào)均衡放大成宜于抽樣判決的波形（均衡波形）。定時(shí)鐘提取——從接收信碼流中提取定時(shí)鐘頻率成份，以獲得再生判決電路的定時(shí)脈沖。抽樣判決與碼形成（判決再生）——對(duì)均衡波形進(jìn)行抽樣判決，并進(jìn)行脈沖整形，形成與發(fā)端一樣的脈沖形狀。圖6.22再生中繼器方框圖6.3.3誤碼率及誤碼率的累積1.誤碼率 前面己說(shuō)過(guò)，產(chǎn)生誤碼的原因是多方面的，現(xiàn)僅考慮由熱噪聲形成的誤碼，以便求出信道誤碼率的理論極限值。2.誤碼率的累積 在實(shí)際PCM系統(tǒng)中包含著很多個(gè)再生中繼段，而上述的誤碼率是指一個(gè)再生中繼段的誤碼率。PCM通信系統(tǒng)要求總誤碼率在10-6以下，因此要分析一下總誤碼率PE與每一個(gè)再生中繼段的誤碼率Ｐei的關(guān)系。2、誤碼信噪比 具有誤碼的碼字被解碼后將產(chǎn)生幅值失真，這種失真引起的噪聲稱(chēng)誤碼噪聲。圖6.40A律13折線誤碼信噪比6.4數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸 所謂數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸是對(duì)基帶數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，將其頻帶搬移到光波頻段或微波頻段上，利用光纖、微波和衛(wèi)星等信道傳輸數(shù)字信號(hào)。6.4.2數(shù)字調(diào)制 對(duì)基帶數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制稱(chēng)為數(shù)字調(diào)制。通過(guò)調(diào)制把基帶數(shù)字信號(hào)進(jìn)行了頻率搬移，而且數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成了模擬信號(hào)，所以頻帶傳輸實(shí)際傳輸?shù)氖悄M信號(hào)。 數(shù)字調(diào)幅（ASK）是利用基帶數(shù)字信號(hào)控制載波幅度變化。數(shù)字調(diào)相（PSK）是指載波的相位受數(shù)字信號(hào)的控制作不連續(xù)的、有限取值的變化的一種調(diào)制方式。數(shù)字調(diào)頻（FSK）是用基帶數(shù)字信號(hào)控制載波頻率。數(shù)字調(diào)制的主要目的（1）使數(shù)字信號(hào)適合在帶通信道中傳輸并易于實(shí)現(xiàn)；

如：對(duì)無(wú)線信道，信號(hào)頻率必須足夠高才能使天線的尺寸在合理大小的水平（/4）；（2）能通過(guò)頻分復(fù)用將數(shù)字信息(基帶信號(hào))安排在不同的頻段傳輸，提高頻帶利用率。

6.1、引言(續(xù))

三種典型的數(shù)字調(diào)制方式示例

(a)振幅鍵控(b)頻移鍵控(c)相移鍵控

6.2、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)

二進(jìn)制移幅鍵控(2ASK)基帶信號(hào)：

2ASK信號(hào)：

二進(jìn)制移幅鍵控(2ASK)(續(xù))

2ASK實(shí)現(xiàn)方案：

(a)采用乘法器實(shí)現(xiàn)

(b)采用開(kāi)關(guān)電路實(shí)現(xiàn)通過(guò)該方式輸出的信號(hào)也稱(chēng)通斷鍵控(OOK)信號(hào)。

二進(jìn)制移幅鍵控(2ASK)(續(xù))

2ASK信號(hào)的功率譜設(shè)基帶信號(hào)的功率譜為

2ASK信號(hào)的功率譜為則：

二進(jìn)制移幅鍵控(2ASK)(續(xù))

2ASK信號(hào)的帶寬

ASK信號(hào)是一種由基帶信號(hào)線性調(diào)制載波后產(chǎn)生的信號(hào)信號(hào)頻譜是基帶信號(hào)頻譜簡(jiǎn)單地搬移，帶寬是原基帶信號(hào)的兩倍。

二進(jìn)制移幅鍵控(2ASK)(續(xù))

2ASK信號(hào)的頻帶利用率(1)對(duì)于具有理想的無(wú)碼間串?dāng)_系統(tǒng)

(2)對(duì)于滾降系數(shù)為的基帶調(diào)制信號(hào)

二進(jìn)制移幅鍵控(2ASK)(續(xù))

2ASK信號(hào)的頻帶利用率(3)對(duì)于OOK信號(hào)，如果只考慮信號(hào)的主瓣

二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)設(shè)二元信號(hào)序列

其中

2PSK信號(hào)可表示為若為一非歸零矩形脈沖，則2PSK信號(hào)為

二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)(續(xù))

2PSK信號(hào)的波形示意圖

2PSK信號(hào)調(diào)制的實(shí)現(xiàn)方案

二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)(續(xù))

2PSK信號(hào)的功率譜設(shè)雙極性基帶信號(hào)的功率譜為：則2PSK信號(hào)的功率譜為：

二進(jìn)制移幅鍵控(2ASK)(續(xù))

2PSK信號(hào)的頻帶利用率

若基帶信號(hào)的脈沖為矩形的非歸零脈沖若僅考慮信號(hào)頻譜的主瓣，則2PSK帶寬利用率為與2ASK信號(hào)相同。2PSK信號(hào)可看作兩個(gè)相位相反的OOK信號(hào)之和。

二進(jìn)制差分移相鍵控(2DPSK)差分移相鍵控的特點(diǎn)：

差分碼可以克服解調(diào)時(shí)的相位模糊問(wèn)題可以采用較為簡(jiǎn)單的差分相干解調(diào)方案

2DPSK調(diào)制的實(shí)現(xiàn)方案

二進(jìn)制移幅鍵控(2DPSK)(續(xù))

2DPSK信號(hào)的功率譜

由可知2DPSK信號(hào)與2PSK信號(hào)有相同的功率譜。

同理，2DPSK信號(hào)與2PSK信號(hào)有相同的帶寬利用率。

二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)對(duì)于二元信號(hào)序列，一般地有：

相應(yīng)地

2FSK信號(hào)的一般表示形式為其中為基帶信號(hào)的碼元波形。

二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)(續(xù))若記則有

二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)(續(xù))

2FSK實(shí)現(xiàn)方案：

(a)采用變?nèi)荻O管模擬調(diào)頻實(shí)現(xiàn)

(b)采用開(kāi)關(guān)電路實(shí)現(xiàn)通過(guò)鍵控法實(shí)現(xiàn)

二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)(續(xù))

2FSK信號(hào)的功率譜

由式

2FSK信號(hào)看成是兩個(gè)OOK振幅鍵控信號(hào)相疊加，其功率譜是兩信號(hào)與功率譜之和。 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸系統(tǒng)主要有光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)、數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)和數(shù)字衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)，下面分別加以介紹。6.4.3.光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)（1）光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成 光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的方框圖，如圖6.43所示。6.4.3.光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)（1）光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成 光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的方框圖，如圖6.43所示。圖6.46光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng) 它由電端機(jī)（PCM數(shù)字設(shè)備）、光端機(jī)、光中繼機(jī)、光纖線路和光活動(dòng)連接器等組成。①電端機(jī) 電端機(jī)的作用是為光端機(jī)提供各種標(biāo)準(zhǔn)速率等級(jí)的數(shù)字信號(hào)源和接口。②光端機(jī) 光端機(jī)把電端機(jī)送來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)處理后變成光脈沖送入光纖線路進(jìn)行傳輸，接收端則完成相反的變換。③光中繼機(jī) 光中繼機(jī)的作用是將光纖長(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)換成電信號(hào)后進(jìn)行放大整形、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。④光纖線路 系統(tǒng)中信號(hào)的傳輸媒介是光纖。（2）5B6B碼①基線漂移的形成 如前所述，單極性碼的主要問(wèn)題是信碼中含有直流分量，同時(shí)低頻分量比較豐富，它受到電路的交流耦合影響后，將產(chǎn)生“基線漂移”效應(yīng)。②5B6B碼 近年來(lái)在高速數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)中采用了5B6B碼型。2.光纖通信的波分復(fù)用（1）什么是波分復(fù)用技術(shù)？WDM:(WavelengthDvisionMultiplexing)

簡(jiǎn)單地說(shuō)，不同的信號(hào)匯集在一起傳輸而互不干擾稱(chēng)為復(fù)用。“波分復(fù)用技術(shù)”指的是將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)匯集在一根光纖中發(fā)射傳輸，在接收端將它們分開(kāi)。WDM技術(shù)的發(fā)展概況兩波長(zhǎng)WDM(1310/1550nm)80年代在AT&T網(wǎng)中使用90年代中期，發(fā)展緩慢從155M－622M－2.5G－10GTDM技術(shù)的相對(duì)簡(jiǎn)單性和波分復(fù)用器件的發(fā)展還沒(méi)有完全成熟。1995年開(kāi)始，高速發(fā)展

(1)光纖色散和偏振模色散限制了10Gb/s的傳輸。

(2)TDM10Gb/s面臨著電子元器件響應(yīng)時(shí)間的挑戰(zhàn)。

(3)光電器件的迅速發(fā)展。

我國(guó)光通信的先行者武漢郵電科學(xué)研究院研制的波分復(fù)用技術(shù)，為光網(wǎng)絡(luò)傳輸提供了實(shí)現(xiàn)“高速信息公路”的可能。

1997年，武漢郵電科學(xué)研究院承擔(dān)了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。

1999年，國(guó)產(chǎn)首條密集波分復(fù)用系統(tǒng)工程在山東投入實(shí)際運(yùn)行，表明我國(guó)光通信產(chǎn)業(yè)在該領(lǐng)域中已取得了重大的突破，并一躍成為世界上少數(shù)能夠開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)這一設(shè)備的國(guó)家之一。目前，我國(guó)已能夠自行提供從集成式，半開(kāi)放式到全開(kāi)放式整個(gè)系列的密集波分復(fù)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)將覆蓋國(guó)家干線網(wǎng)，本地網(wǎng)、教育網(wǎng)。主要特點(diǎn)充分利用了光纖的巨大帶寬節(jié)約了大量的光纖降低了器件的超高速要求通道對(duì)傳輸信號(hào)完全透明可擴(kuò)展性好DWDMDenseWavelengthDivisionMultiplexerITU-TG692信道間隔：nm量級(jí)

Dl

Df 1.6nm 200GHz 0.8nm 100GHz 0.4nm 50GHzWDM系統(tǒng)的基本類(lèi)型及其應(yīng)用雙纖單向傳輸單向WDM傳輸是指所有光通路同時(shí)在一根光纖上沿同一方向傳送。由于各信號(hào)是通過(guò)不同光波長(zhǎng)攜帶的，因而彼此之間不會(huì)混淆。在接收端通過(guò)光解復(fù)用器將不同波長(zhǎng)的信號(hào)分開(kāi)，完成多路光信號(hào)傳輸?shù)娜蝿?wù)。反方向通過(guò)另一根光纖傳輸?shù)脑砼c此相同。

雙纖單向WDM傳輸單纖雙向傳輸單纖雙向WDM傳輸集成式波分復(fù)用系統(tǒng)：就是SDH終端具有滿足G.692的光接口；標(biāo)準(zhǔn)的光波長(zhǎng)、滿足長(zhǎng)距離的光源。整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，但是不能直接接納過(guò)去老SDH系統(tǒng)和不同廠家的系統(tǒng)。開(kāi)放式波分復(fù)用系統(tǒng)：就是波分復(fù)用器前端加入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)移單元OTU，將當(dāng)前SDH的G.957接口波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為G.692的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)光接口?？梢越蛹{過(guò)去的老SDH系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)不同廠家互聯(lián)，但OTU的引入可能對(duì)系統(tǒng)性能帶來(lái)一定的負(fù)面影響。

雙向WDM系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)必須要考慮幾個(gè)關(guān)鍵的系統(tǒng)因素：

如為了抑制多通道干擾(MPI)，必須注意到光反射的影響、雙向通路之間的隔離、串?dāng)_的類(lèi)型和數(shù)值、兩個(gè)方向傳輸?shù)墓β孰娖街岛拖嗷ラg的依賴(lài)性、光監(jiān)控信道(OSC)傳輸和自動(dòng)功率關(guān)斷等問(wèn)題，同時(shí)要使用雙向光纖放大器。但與單向WDM系統(tǒng)相比，雙向WDM系統(tǒng)可以減少使用光纖和線路放大器的數(shù)量。另外，通過(guò)在中間設(shè)置光分插復(fù)用器(OADM)或光交叉連接器(OXC)，可使各波長(zhǎng)光信號(hào)進(jìn)行合流與分流，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的上下路(Add/Drop)和路由分配，這樣就可以根據(jù)光纖通信線路和光網(wǎng)的業(yè)務(wù)量分布情況，合理地安排插入或分出信號(hào)。波長(zhǎng)變換器（OUT）光分插復(fù)用設(shè)備(OADM）光放大設(shè)備(EDFA)光交叉互連設(shè)備(OXC)DWDM的線路光速率可從10Gbit/s、20Gbit/s、40Gbit/s、80Gbit/s、320Gbit/s直至1600Gbit/s。半開(kāi)放式波分復(fù)用系統(tǒng)6.4.4.數(shù)字微波傳輸系統(tǒng) 數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的方框圖如圖6.51所示。圖6.51數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)主要傳輸三次群、四次群，可用于長(zhǎng)途通信和地形復(fù)雜地區(qū)的短距離通信。這里有兩點(diǎn)需要說(shuō)明：（1）由電端機(jī)（數(shù)字設(shè)備）輸出的高次群在微波信道機(jī)中（接口電路）先要進(jìn)行碼型變換轉(zhuǎn)換成NRZ碼，然后擾碼，再進(jìn)行調(diào)制。（2）調(diào)制是分兩步進(jìn)行的，第一步先利用頻率為70MHz的中頻載波進(jìn)行調(diào)制，然后再利用射頻載波（頻率為幾千MHz）將其調(diào)到微波射頻上。6.4.5數(shù)字衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)圖6.52數(shù)字衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)6.5SDH傳輸網(wǎng) 通信網(wǎng)交換局之間都采用SDH作為傳輸網(wǎng)，為交換局之間提供高質(zhì)量的數(shù)字傳送能力6.5.1傳輸網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浞褐妇W(wǎng)絡(luò)的形態(tài)，即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和傳輸線路的幾何排列，反映了物理上的連接性，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?duì)于SDH網(wǎng)的應(yīng)用十分重要，特別是網(wǎng)絡(luò)的功能，可靠性和經(jīng)濟(jì)性在很大程度上與具體物理拓?fù)溆嘘P(guān)。如果通信只涉及兩個(gè)點(diǎn)時(shí)，即為點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)洌瑐鹘y(tǒng)的PDH系統(tǒng)和早期應(yīng)用的SDH系統(tǒng)，就是基于這種物理拓?fù)?。除此?jiǎn)單情況外，網(wǎng)絡(luò)的基本物理拓?fù)溥€有線形、星形、樹(shù)形、環(huán)形和網(wǎng)孔等五種類(lèi)型，如6.53所示。圖6-53基本物理拓?fù)漕?lèi)型

1.線性把涉及通信的每個(gè)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，使首尾兩點(diǎn)開(kāi)放，這樣即構(gòu)成線性拓?fù)?，為了使兩個(gè)非相鄰點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)連接，則要求其間的所有點(diǎn)都應(yīng)具有連接的功能，這是一種較為經(jīng)濟(jì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2.星形把涉及通信的所有點(diǎn)中有一個(gè)特殊的點(diǎn)與其余的所有點(diǎn)直接相連，而其余點(diǎn)之間互相不能直接相連，該特殊點(diǎn)應(yīng)具有連接和路由調(diào)度功能，這樣即構(gòu)成星形拓?fù)?，也稱(chēng)樞紐形拓?fù)?，這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢詫⑻厥恻c(diǎn)的多個(gè)光纖終端統(tǒng)一為一個(gè)，并具有綜合的帶寬分配的靈活性，使投資的運(yùn)營(yíng)成本降低，但存在特殊點(diǎn)的潛在瓶頸問(wèn)題和失效問(wèn)題。星形連接適合終端設(shè)備分布在相對(duì)較大區(qū)域范圍而業(yè)務(wù)流量少的場(chǎng)合。3.樹(shù)形把點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)鋯卧哪┒它c(diǎn)連接到幾個(gè)特殊點(diǎn)，這樣即構(gòu)成樹(shù)形拓?fù)?，這樣結(jié)構(gòu)可以看成是線性拓?fù)浜托切瓮負(fù)涞慕Y(jié)合，這種結(jié)構(gòu)存在瓶頸問(wèn)題，因此不適于提供雙向通信業(yè)務(wù)。4.環(huán)形把涉及通信的所有點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，而且首尾相連，沒(méi)有任何點(diǎn)開(kāi)放，這樣即構(gòu)成了環(huán)形拓?fù)洹⒕€性結(jié)構(gòu)中的首、尾兩點(diǎn)相連，就變成了環(huán)形網(wǎng)。在環(huán)形網(wǎng)中，為了完成兩個(gè)非相鄰點(diǎn)之間的連接，這兩點(diǎn)之間的所有點(diǎn)都應(yīng)完成連接功能，這種拓?fù)涞淖畲髢?yōu)點(diǎn)是具有很高的生存性，這對(duì)現(xiàn)代大容量光纖網(wǎng)絡(luò)是至關(guān)重要的。因而它在SDH網(wǎng)中受到特別的重視。5.網(wǎng)孔形把涉及通信的許多點(diǎn)直接互連，這樣即構(gòu)成了網(wǎng)孔形拓?fù)洌卜Q(chēng)格狀形拓?fù)?。如果將所有點(diǎn)都直接互連，則構(gòu)成理想的網(wǎng)孔形。在網(wǎng)孔形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，由于各節(jié)點(diǎn)之間具有高度的互連有多條路由的選擇，可靠性極高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，因此適用于業(yè)務(wù)量很大的地區(qū)。6.5.2SDH自愈網(wǎng)自愈網(wǎng)就是無(wú)需人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)就能在極短時(shí)間內(nèi)從失效的故障中自動(dòng)恢復(fù)所攜帶的業(yè)務(wù)，使用戶(hù)感覺(jué)不到網(wǎng)絡(luò)已出了故障。實(shí)現(xiàn)自愈網(wǎng)的手段多種多樣，主要采用的是線路保護(hù)倒換、環(huán)形網(wǎng)保護(hù)、DXC保護(hù)及混合保護(hù)。１、線路保護(hù)倒換當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，由工作通道倒換到保護(hù)通道上，用戶(hù)業(yè)務(wù)得以繼續(xù)傳送。（１）線路保護(hù)倒換方式①1+1方式②1:n方式（２）線路保護(hù)倒換的特點(diǎn)①業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間很快，小于50毫秒。②若工作段和保護(hù)段屬于同纜復(fù)用，則會(huì)失去保護(hù)作用。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)的生存性和降低成本，這是SDH網(wǎng)絡(luò)的一種典型應(yīng)用。環(huán)形網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)一般采用ADM（或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。自愈環(huán)的種類(lèi)較多，也可以有不同的分類(lèi)。按環(huán)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)插入支路信號(hào)在環(huán)中流動(dòng)的方向，分為單向環(huán)和雙向環(huán)；按保護(hù)倒換的層次來(lái)分，可分為通道倒換和復(fù)用段倒換環(huán)；按環(huán)中每一對(duì)節(jié)點(diǎn)間所采用光纖的最小數(shù)量來(lái)分，可分為二纖環(huán)和四纖環(huán)。下面是幾種常用的自愈環(huán)：（１）二纖單向通道倒換環(huán)（２）二纖雙向通道倒換環(huán)（３）二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)（４）四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)（５）二纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)S1P1P1S1ACCA

ACCA圖6-54二纖單向通道倒換環(huán)(a)S1P1P1S1ACCA

ACCA圖6-54二纖單向通道倒換環(huán)(b)ABCDS1S2ACCA

ACCA圖6-55二纖雙向通道倒換環(huán)(a)ABCDP2P1S1S2ACCA

ACCA圖6-55二纖雙向通道倒換環(huán)(b)ABCDP2P1ABCDP1S1P1S1CAACACCA圖6-56二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)（a)ABCDP1S1P1S1CAACACCA圖6-56二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)（b)倒換S1S2P1P2P2S2P1S1

ABCDACCAACCA圖6-57四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)(a)S1S2P1P2P2S2P1S1

ABCDACCAACCA圖6-57四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)(b)倒換ABCDCAACACCA圖6-58二纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)（a）S1/P2S2/P1S2/P1S1/P2ABCDCAACACCA圖6-58二纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)（b）S1/P2S2/P1S2/P1S1/P2倒換主要自愈環(huán)的比較

P227表6-73、DXC保護(hù)主要指利用DXC設(shè)備在網(wǎng)孔形網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行保護(hù)的方式。12單位業(yè)務(wù)量

DXC

DXC

DXC

DXC

DXC

DXCABE

C

F

D6單位2單位

4單位圖6-59采用DXC為節(jié)點(diǎn)的保護(hù)4、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。DXC4/4ADMADMADMADMADMADMDXC4/1長(zhǎng)途網(wǎng)局間中繼網(wǎng)圖6.60混合保護(hù)結(jié)構(gòu)（6）各種自愈網(wǎng)的比較線路保護(hù)倒換配置簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)管理簡(jiǎn)單，恢復(fù)時(shí)間很短，缺點(diǎn)是成本較高。環(huán)形網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有很高的生存性，故障恢復(fù)時(shí)間短，具有良好的業(yè)務(wù)輸導(dǎo)能力。

DXC保護(hù)具有很高的生存性?；旌捅Ｗo(hù)網(wǎng)的可靠性和生存性較高。6.5.4SDH傳輸網(wǎng)的網(wǎng)同步1、網(wǎng)同步的基本概念（1）網(wǎng)同步的概念所謂網(wǎng)同步是使網(wǎng)中所有的交換節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘和相位保持一致，以便使網(wǎng)內(nèi)各交換節(jié)點(diǎn)的全部數(shù)字流實(shí)現(xiàn)正確有效的交換。（3）網(wǎng)同步的方式主從同步方式：在網(wǎng)內(nèi)某一主交換局設(shè)置高精度高穩(wěn)定度的時(shí)鐘源（基準(zhǔn)主時(shí)鐘），并以其為基準(zhǔn)時(shí)鐘通過(guò)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的時(shí)鐘分配網(wǎng)傳送到網(wǎng)內(nèi)其他各交換局，各交換局采用鎖相技術(shù)將本局時(shí)鐘頻率和相位鎖定在基準(zhǔn)主時(shí)鐘上，使全網(wǎng)各交換節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘都與基準(zhǔn)主時(shí)鐘同步。前ITU-T將時(shí)鐘劃分為四級(jí)：一級(jí)時(shí)鐘：基準(zhǔn)主時(shí)鐘，G.811來(lái)規(guī)范。二級(jí)時(shí)鐘：轉(zhuǎn)接局從時(shí)鐘，G.812來(lái)規(guī)范。三級(jí)時(shí)鐘：端局從時(shí)鐘，G.812來(lái)規(guī)范。四級(jí)時(shí)鐘：數(shù)字小交換機(jī)、遠(yuǎn)端模塊或SDH

網(wǎng)絡(luò)單元從時(shí)鐘。G.813來(lái)規(guī)范。主時(shí)鐘從時(shí)鐘從時(shí)鐘從時(shí)鐘從時(shí)鐘從時(shí)鐘從時(shí)鐘從時(shí)鐘從時(shí)鐘從時(shí)鐘從時(shí)鐘圖6-63主從同步方式（4）從時(shí)鐘工作模式①正常工作模式②保持模式③自由運(yùn)行模式2、SDH網(wǎng)同步（1）SDH網(wǎng)同步結(jié)構(gòu)①局間應(yīng)用：局間同步時(shí)鐘分配采用樹(shù)型結(jié)構(gòu)；使SDH網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)都能同步。②局內(nèi)同步分配一般采用邏輯上的星型結(jié)構(gòu)。所有網(wǎng)元都直接從本局內(nèi)最高質(zhì)量的時(shí)鐘（BITS）獲取。

（2）SDH網(wǎng)同步的工作方式①同步方式：網(wǎng)中的所有時(shí)鐘都能最終跟蹤到同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)主時(shí)鐘。②偽同步方式：在網(wǎng)中有幾個(gè)都遵守G.811建議要求的基準(zhǔn)主時(shí)鐘，他們有相同的標(biāo)稱(chēng)頻率，但實(shí)際頻率略有差別。③準(zhǔn)同步方式：同步網(wǎng)中有各個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘的同步路徑或替代路徑出現(xiàn)故障時(shí)，失去所有外同步鏈路的節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘，進(jìn)入保持模式或自由運(yùn)行模式工作；④異步方式：網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)很大的頻率偏差，當(dāng)時(shí)鐘精度達(dá)不到ITU-TG.81s所規(guī)定的數(shù)值時(shí)，SDH將不再維持業(yè)務(wù)而將發(fā)送AIS告警信號(hào)。根據(jù)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB12048－89《數(shù)字網(wǎng)內(nèi)時(shí)鐘和同步設(shè)備的進(jìn)網(wǎng)要求》，數(shù)字同步網(wǎng)

采用主從同步方式，按照時(shí)鐘的性能，我國(guó)的同步網(wǎng)劃分為以下四級(jí)：

第一級(jí)：數(shù)字網(wǎng)中最高質(zhì)量的時(shí)鐘，它是網(wǎng)內(nèi)時(shí)鐘的唯一基準(zhǔn)，采用銫原子時(shí)鐘組。第二級(jí)：具有保持功能的高穩(wěn)定時(shí)鐘，可以是受控銣鐘或高穩(wěn)定度晶體鐘，一級(jí)和

二級(jí)長(zhǎng)途交換中心（C1和C2）用A類(lèi)時(shí)鐘。三級(jí)和四級(jí)長(zhǎng)途交換中心（C3和C4）用B類(lèi)時(shí)

鐘。B類(lèi)時(shí)鐘受A類(lèi)時(shí)鐘控制。

第三級(jí)：具有保持功能的高穩(wěn)定晶體時(shí)鐘，設(shè)在匯接局和端局。

第四級(jí)：一般晶體時(shí)鐘。

同步網(wǎng)內(nèi)必須避免定時(shí)環(huán)路的發(fā)生，這是因?yàn)椋海╝）定時(shí)信號(hào)發(fā)生環(huán)路后，環(huán)路

內(nèi)的時(shí)鐘就脫離了本段基準(zhǔn)時(shí)鐘的同步控制，影響時(shí)鐘輸出信號(hào)的準(zhǔn)確度；（b）環(huán)內(nèi)

時(shí)鐘形成自反饋，造成頻率不穩(wěn)。

6.5.5SDH傳輸網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)1.SDH傳輸網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的原則（1）SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)應(yīng)有計(jì)劃分步驟實(shí)施。（2）SDH網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃應(yīng)與本地電話網(wǎng)的范圍相協(xié)調(diào)，省內(nèi)傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)一般應(yīng)覆蓋所有長(zhǎng)途傳輸中心所在的城市。（3）我國(guó)的長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)目前是由省際網(wǎng)（一級(jí)干線網(wǎng)）和省內(nèi)網(wǎng)（二級(jí)干線網(wǎng)）兩個(gè)層面組成的，SDH網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃應(yīng)考慮兩個(gè)層的合理銜接。（4）當(dāng)進(jìn)行SDH網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，除考慮電話業(yè)務(wù)之外，必須兼顧數(shù)據(jù)、圖文、視頻、電路租用等業(yè)務(wù)對(duì)傳輸?shù)囊?。?）在我國(guó)的SDH映射結(jié)構(gòu)中，只對(duì)PDH2Mbit/s，34Mbit/s和140Mbit/s三種支路信號(hào)提供了映射路徑，又由于34Mbit/s信號(hào)的頻帶利用