第三章P2光纖通信169#

第三章P2光纖通信169#第一頁(yè)，共169頁(yè)。

引言1:國(guó)際跨洋及我國(guó)電力光纖通信系統(tǒng)第二頁(yè)，共169頁(yè)。第三頁(yè)，共169頁(yè)。第四頁(yè)，共169頁(yè)。第五頁(yè)，共169頁(yè)。第六頁(yè)，共169頁(yè)。

引言2:

光纖通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第七頁(yè)，共169頁(yè)。S1.1光纖通信的概況光纖即為光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱(chēng)；光纖通信是以光波作為載頻，以光導(dǎo)纖維作為傳輸媒質(zhì)的通信方式；光波是一種電磁波，波長(zhǎng)在微米級(jí)，頻率在1014數(shù)量級(jí)；目前光通信使用的波長(zhǎng)范圍在0.7～1.8m；光纖通信是信息傳輸?shù)淖钪匾绞街?；光纖通信滿(mǎn)足了在信息傳輸中對(duì)于帶寬和容量的需要；光纖通信是主干傳輸網(wǎng)的最主要通信方式；世界上有60％-80％的通信業(yè)務(wù)是經(jīng)光纖傳輸?shù)?。S1概述第八頁(yè)，共169頁(yè)。光纖通信的發(fā)展

光纖通信技術(shù)是近30年迅猛發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)，發(fā)展歷程如下:1966年，英籍華人高錕(C·K·Kao)預(yù)見(jiàn)利用玻璃可以制成衰減為20dB／km的通信光導(dǎo)纖維(簡(jiǎn)稱(chēng)光纖)1970年，美國(guó)康寧公司首先研制成衰減為20dB／km的光纖，同時(shí)出現(xiàn)連續(xù)室溫工作的激光器。1976年，人們?cè)O(shè)法降低OH含量后發(fā)現(xiàn)低衰減的長(zhǎng)波長(zhǎng)窗口有：1.31μm、1.55μm，短波主要是0.85μm；1977年，第一次實(shí)現(xiàn)光纖系統(tǒng)通信，進(jìn)入商用化，2.5～3dB/km，8～10km，第一代；1980年，光纖衰減已降低到2dB/km(1310nm),20~50km,色散最低，第二代；1983年，1310nm，0.3～0.5dB/km,50~100km,實(shí)現(xiàn)干線(xiàn)和越洋通信，第三代；80年代后期，1550nm、0.2dB/km，120km，第四代；1995年后，密集波分復(fù)用得到實(shí)用化，向全光智能光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，第五代；2002年，DWDM系統(tǒng)容量達(dá)160×10Gb/s;第九頁(yè)，共169頁(yè)。S1.2我國(guó)光纖通信發(fā)展動(dòng)態(tài)1974年開(kāi)始研究；70年代末就進(jìn)行了光纖通信系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，80年代主要進(jìn)行實(shí)用化攻關(guān)；90年代初期，我國(guó)就開(kāi)始了光纖通信系統(tǒng)的大量建設(shè)，市話(huà)中繼、省內(nèi)干線(xiàn)、國(guó)家干線(xiàn)，包括農(nóng)村通信都用光纜逐漸取代電纜，建設(shè)現(xiàn)代化的電信網(wǎng)，完成了“八縱八橫”國(guó)家干線(xiàn)；主干光纜線(xiàn)路主要采用8×2.5GSDH波分復(fù)用系統(tǒng)；采用MSTP多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)，融合IP、ATM等業(yè)務(wù)；在DWDM的研究方面進(jìn)展很快，除了4×2.5Gbit/s和8×2.5Gbit/s系統(tǒng)之外，16×2.5Gbit/s系統(tǒng)也取得了單向傳輸600km的成績(jī)。第十頁(yè)，共169頁(yè)。S1.3為什么光作為載波可提高帶寬？Shannon公式C：信道容量,B：信道帶寬,SNR：信噪比增加信道帶寬可以提高信道容量信道的帶寬取決于載波的頻率頻率越高，信道的帶寬越大；經(jīng)驗(yàn)：帶寬約為載波頻率的十分之一；第十一頁(yè)，共169頁(yè)。光波是電磁波，光波范圍包括紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)，其波長(zhǎng)范圍為：300μm～6×10^-3μm?？梢?jiàn)光由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色的連續(xù)光波組成，其中紅光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，紫光的波長(zhǎng)最短。波長(zhǎng)再短就是X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)。光纖通信的光波波譜光纖通信的波譜在1.67×1014Hz～3.75×1014Hz之間，即波長(zhǎng)在0.8μm～1.8μm之間，屬于紅外波段，將0.8μm～0.9μm稱(chēng)為短波長(zhǎng)，1.0μm～1.8μm稱(chēng)為長(zhǎng)波長(zhǎng)，2.0μm以上稱(chēng)為超長(zhǎng)波長(zhǎng)。第十二頁(yè)，共169頁(yè)。光纖通信的光波波譜第十三頁(yè)，共169頁(yè)。S1.4光纖的傳輸窗口當(dāng)光纖中的信號(hào)工作在該波段時(shí)具有較好的透射特性，即為傳輸窗口，也叫透射窗口有三處，大約在：850nm，2dB/km1310nm，0.5dB/km1550nm，0.2dB/km第十四頁(yè)，共169頁(yè)。S2光纖與光纜

光纖的材料石英光纖塑料光纖

塑料包層石英芯光纖

纖芯折射率漸變光纖階躍光纖傳輸模式分類(lèi)單模光纖多模光纖

護(hù)層結(jié)構(gòu)緊套光纖松套光纖第十五頁(yè)，共169頁(yè)。S2.1光纖的結(jié)構(gòu)用石英材料做成的橫截面積很小的雙層同心玻璃體；外層玻璃的折射率比內(nèi)層稍低，折射率高的中心部分叫做纖芯，其折射率為n1，直徑為2a；折射率低的外圍部分稱(chēng)為包層，其折射率為n2，直徑為

2b;依靠全反射原理，光線(xiàn)束縛在纖芯中向前傳輸；第十六頁(yè)，共169頁(yè)。光纖的結(jié)構(gòu)圖

纖芯2a包層2b一次涂敷:硅酮樹(shù)脂二次涂敷:外層套塑聚乙烯\聚丙稀等塑料第十七頁(yè)，共169頁(yè)。S2.2光纖損耗

吸收損耗散射損耗本征吸收雜質(zhì)吸收線(xiàn)性散射非線(xiàn)性散射第十八頁(yè)，共169頁(yè)。光纖的損耗譜第十九頁(yè)，共169頁(yè)。(1)吸收損耗吸收作用是光波通過(guò)光纖材料時(shí)，有一部分光能變成熱能，造成光功率的損失。引起吸收損耗的原因很多，但都與光材料有關(guān)。

A、本征吸收它是光纖基本材料固有的吸收，并不是由雜質(zhì)或缺陷引起的，因此本征吸收基本確定了任何特定材料的吸收的下限。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。

第二十頁(yè)，共169頁(yè)。B、雜質(zhì)吸收它是由光材料的不純凈而造成的附加的吸收損耗，影響最嚴(yán)重的是過(guò)渡金屬離子吸收和水的氫氧根離子吸收。

1)過(guò)渡金屬離子主要包括：鐵、鉻、鈷和銅等，它們?cè)诠饫w工作波段都有自己的吸收峰，它們的含量越多，損耗越嚴(yán)重，為了降低損耗需要嚴(yán)格控制他們的含量。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，由于原材料的改進(jìn)及工藝的完善，過(guò)渡金屬離子吸收問(wèn)題基本得到了解決。

2)氫氧根離子吸收熔融的石英玻璃中含水時(shí)，由水分子中的氫氧根離子振動(dòng)而造成的吸收。第二十一頁(yè)，共169頁(yè)。(2)散射損耗由于光的材料、形狀、折射指數(shù)分布等的缺陷或不均勻，使光纖中傳導(dǎo)的光散射而產(chǎn)生的損耗叫散射損耗。散射損耗包括線(xiàn)性散射損耗和非線(xiàn)性散射損耗，所謂線(xiàn)性與非線(xiàn)性主要是指散射損耗所引起的損耗功率和傳播模式的功率是否呈線(xiàn)性關(guān)系。

線(xiàn)性損耗主要有：瑞利散射和材料不均勻引起的散射；非線(xiàn)性損耗主要有：受激喇曼散射和受激布里淵散射等。除此之外引起光纖損耗的還有：光纖彎曲產(chǎn)生的損耗以及纖芯和包層中的損耗等等。第二十二頁(yè)，共169頁(yè)。S2.3光纖的色散信號(hào)在光纖中是由不同的頻率成分和不同的模式成分?jǐn)y帶的，這些不同的頻率成分和模式成分有不同的傳播速度，從而引起色散。也可以從波形在時(shí)間上展寬的角度去理解，即光脈沖在通過(guò)光纖傳播期間，其波形在時(shí)間上發(fā)生了展寬，這種現(xiàn)象就稱(chēng)為色散。光纖色散包括材料色散、波導(dǎo)色散和模式色散.前兩種色散是由于信號(hào)非單一頻率而引起，后一種是由于信號(hào)不是單一模式所引起。第二十三頁(yè)，共169頁(yè)。模式色散，是指光纖不同模式在同一頻率下的相位常數(shù)β不同，因此群速不同而引起的色散，它是以光纖中傳輸?shù)淖罡吣Ｊ脚c最低模式之間的時(shí)延差來(lái)表示的。波導(dǎo)色散：實(shí)際上進(jìn)入單模光纖的光信號(hào)功率大約只有80％在纖芯中傳輸，另外20％在包層傳輸；由于纖芯和包層有不同的折射率，且二者的傳輸速度不同，從而導(dǎo)致光纖輸出脈沖被展寬。材料色散:纖芯材料的折射率隨著波長(zhǎng)變化，引起各個(gè)模式的群速率隨著波長(zhǎng)變化而造成。實(shí)質(zhì)是光源發(fā)出的光不是單一波長(zhǎng)，存在一定譜線(xiàn)寬度.第二十四頁(yè)，共169頁(yè)。S2.4單模光纖的分類(lèi)1）G．652光纖廣泛應(yīng)用的常規(guī)單模光纖，稱(chēng)之為1310nm性能最佳的單模光纖，又稱(chēng)為色散未移位單模光纖。纖芯折射率分布主要有匹配包層和下陷包層兩類(lèi)，均可適用于1310nm和1550nm。在1310nm波長(zhǎng)工作時(shí)，理論色散值為零；在1550nm波長(zhǎng)工作時(shí)，傳輸損耗最低，但色散系數(shù)較大，在單通路速率達(dá)到STM-64時(shí)，需采取色散補(bǔ)償手段.2）G．653光纖指1550nm波長(zhǎng)性能最佳的單模光纖，又稱(chēng)為色散移位光纖,通過(guò)改變折射率分布，使零色散點(diǎn)從1310nm移至1550nm工作波長(zhǎng)區(qū).3）G．654光纖截止波長(zhǎng)移位的單模光纖，它的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是如何降低1550nm波長(zhǎng)處的衰減，其零色散點(diǎn)仍然位于1310nm波長(zhǎng)處，而在1550nm波長(zhǎng)處的色散值仍然較高;主要應(yīng)用于需要很長(zhǎng)再生段距離的海底光纖通信。4）G．655光纖這種光纖稱(chēng)之為非零色散移位光纖，色散零點(diǎn)不在1550nm，而是移1570nm或1510~1520nm附近，從而使1550nm處具有一定的色散值。該種光纖主要應(yīng)用于1550nm工作波長(zhǎng)區(qū)，它的色散系數(shù)不大，色散受限距離達(dá)數(shù)百公里，而且它能保持最小的色散系數(shù)，在開(kāi)通光波分復(fù)用系統(tǒng)時(shí)，可以有效地減小四波混頻的影響。第二十五頁(yè)，共169頁(yè)。層絞式光纜

若干根光纖芯以強(qiáng)度元件為中心膠合在一起的一種結(jié)構(gòu)，這樣光纜的制造方法和電纜較相似，可采用電纜的成纜設(shè)備。光纖芯數(shù)一般不超過(guò)10根單位式光纜它將幾根至幾十根光芯線(xiàn)集合成一個(gè)單位，再由數(shù)個(gè)單位以強(qiáng)度元件為中心膠合成纜。光纖芯數(shù)一般適用于幾十芯S2.5光纜層絞式單位式第二十六頁(yè)，共169頁(yè)。骨架式光纜

這種結(jié)構(gòu)是將單根或多根光纖放入骨架的螺旋槽內(nèi)，骨架的中心是強(qiáng)度元件，骨架的溝槽可以是V型、U型或凹型，由于光纖在骨架溝槽內(nèi)具有較大空間，因此當(dāng)光纖受到張力時(shí)，可在槽內(nèi)作一定的位移，減少光纖芯線(xiàn)的應(yīng)力應(yīng)變和微變，這種光纜具有耐側(cè)壓、抗彎曲、抗拉的特點(diǎn)帶狀式光纜

4-12根光芯線(xiàn)排列成行，構(gòu)成帶狀光纖單元，再將這個(gè)帶裝單元按一定方式排列成纜。結(jié)構(gòu)緊湊，高密度用戶(hù)光纜。骨架式帶式第二十七頁(yè)，共169頁(yè)。全介質(zhì)自承式光纜AllDielectricSelf-SupportingOpticalFiberCable(簡(jiǎn)稱(chēng)ADSS光纜）是一種用于高壓輸電系統(tǒng)通信線(xiàn)路的新型結(jié)構(gòu)的光纜。ADSS光纜主要用于架空高壓輸電系統(tǒng)的通信線(xiàn)路，也可用于雷電多發(fā)地帶、大跨度等架空敷設(shè)環(huán)境下的通信線(xiàn)路。層絞式1—

外護(hù)套

2—芳綸紗3—內(nèi)墊層4—松套管

5—填充復(fù)合物6—中心加強(qiáng)件7—光纖

1234567第二十八頁(yè)，共169頁(yè)。光纖復(fù)合架空地線(xiàn)Opticalfibercompositeoverheadgroundwires（簡(jiǎn)稱(chēng)OPGW）是用于高壓輸電系統(tǒng)通信線(xiàn)路的新型結(jié)構(gòu)的地線(xiàn)，具有普通架空地線(xiàn)和通信光纜的雙重功能。鋁合金線(xiàn)中心加強(qiáng)件鋁包鋼線(xiàn)鋁管光單元鋁管+層絞塑管的OPGW結(jié)構(gòu)圖鋁管+中心塑管的OPGW結(jié)構(gòu)第二十九頁(yè)，共169頁(yè)。S3光收發(fā)原理光發(fā)射機(jī)的作用是把從電端機(jī)送來(lái)的電信號(hào)，例如在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中脈碼調(diào)制(PCM)信號(hào)，經(jīng)過(guò)編碼、調(diào)制，再由光源變?yōu)楣庑盘?hào),并用耦合技術(shù)有效注入光纖線(xiàn)路.電/光轉(zhuǎn)換是用承載信息的數(shù)字電信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。光發(fā)射…利用光-電檢波管，將由發(fā)送光端機(jī)經(jīng)光纖傳過(guò)來(lái)的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)．由判決電路和碼形成電路,脈沖再生電路將均衡器輸出的信號(hào)，例如，升余弦頻譜脈沖，恢復(fù)為“0”或“1”的數(shù)字信號(hào)．主要包括光檢測(cè)器、前置放大器、主放大器、均衡器、時(shí)鐘提取電路、取樣判決器以及自動(dòng)增益控制(AGC)電路。光接收……光纖第三十頁(yè)，共169頁(yè)。

(1)

光源的發(fā)光波長(zhǎng)合適光導(dǎo)纖維有三個(gè)低損耗的范圍(又稱(chēng)窗口)．

(2)

合適的輸出光功率

(3)

較好消光比（EX）

光源在“O”碼時(shí)的光功率和“1”碼時(shí)的光功率之比。消光比越小越好，其大小取決于光源直流偏置電流的大小。過(guò)大的消光比會(huì)劣化接收機(jī)的靈敏度。

(4)

調(diào)制特性好要求光源的P-I曲線(xiàn)在運(yùn)用范圍內(nèi)線(xiàn)性\穩(wěn)定性好，光源壽命長(zhǎng)S3.1光發(fā)射機(jī)1)光發(fā)射機(jī)要求第三十一頁(yè)，共169頁(yè)。2)發(fā)射原理框圖均放解碼HDB3時(shí)鐘擾碼編碼自動(dòng)溫度控制自動(dòng)功率控制光監(jiān)測(cè)調(diào)制光源告警輸出電端機(jī)光纖第三十二頁(yè)，共169頁(yè)。3)光發(fā)射機(jī)組成(1)均衡放大由PCM端機(jī)送來(lái)的HDB3碼流，經(jīng)過(guò)電纜的傳輸產(chǎn)生了衰減和畸變．所以在上述信號(hào)進(jìn)人發(fā)射機(jī)時(shí)，首先要經(jīng)過(guò)均衡和放大，以補(bǔ)償衰減的電平、均衡畸變的波形。

(2)解碼由于PCM系統(tǒng)傳播的碼型是HDB3碼(3階高密度雙極性碼），這種碼型是雙極性的(+1，0，-1)．而在光纖通信系統(tǒng)里，由于光源可用有光和無(wú)光與“0“,“1”兩個(gè)碼對(duì)應(yīng)，一般不容易與+1，0，-1對(duì)應(yīng)，因此要將這種碼轉(zhuǎn)換為單極性碼.第三十三頁(yè)，共169頁(yè)。(3)擾碼信碼流中長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)“1”，“0”就會(huì)給定時(shí)的提取帶來(lái)困難，因此要加一個(gè)擾碼電路，有規(guī)律的破壞連零串，在接收端要加相應(yīng)的解擾電路。(4)時(shí)鐘解碼和解擾要時(shí)鐘信號(hào)作為依據(jù)，在均衡放大后要提取時(shí)鐘信號(hào)，以作為解碼、編碼和擾碼電路用。(5)調(diào)制(驅(qū)動(dòng))

編碼后的數(shù)字信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行調(diào)制，讓光源發(fā)出的光強(qiáng)跟隨信碼流變化，形成相應(yīng)的光脈沖送入光導(dǎo)纖維。第三十四頁(yè)，共169頁(yè)。(6)自動(dòng)功率控制光發(fā)射機(jī)的光源經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間會(huì)出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，為保證輸出光功率穩(wěn)定，增加一個(gè)可調(diào)的穩(wěn)壓電源保證光功率的穩(wěn)定。(7)自動(dòng)溫度控制為保證環(huán)境溫度的變化輸出特性穩(wěn)定，在發(fā)射機(jī)的發(fā)送端裝有自動(dòng)溫度控制電路，通過(guò)熱敏電阻作為溫度傳感器把溫度的變化轉(zhuǎn)換為電量的變化控制制冷器，維持激光器的溫度。(8)保護(hù)、監(jiān)測(cè)電路

LD保護(hù)電路：使激光器的偏流慢起動(dòng)。無(wú)光告警電路：激光器長(zhǎng)時(shí)間不發(fā)光，輸入信號(hào)中斷，告警電路發(fā)出告警指示。第三十五頁(yè)，共169頁(yè)。4)線(xiàn)路編碼在光纖通信系統(tǒng)中，從電端機(jī)輸出的是適合于電纜傳輸?shù)碾p極性碼。光源不可能發(fā)射負(fù)光脈沖，因此必須進(jìn)行碼型變換，以適合于數(shù)字光纖通信系統(tǒng)傳輸?shù)囊?。?shù)字光纖通信系統(tǒng)普遍采用二進(jìn)制二電平碼，即“有光脈沖”表示“１”碼，“無(wú)光脈沖”表示“0”碼。但簡(jiǎn)單的二電平碼會(huì)帶來(lái)如下問(wèn)題：

(1)在碼流中，出現(xiàn)“１”碼和“0”碼的個(gè)數(shù)是隨機(jī)變化的，因而直流分量也會(huì)發(fā)生隨機(jī)波動(dòng)(基線(xiàn)漂移)，給光接收機(jī)的判決帶來(lái)困難。

(2)在隨機(jī)碼流中，容易出現(xiàn)長(zhǎng)串連“１”碼或長(zhǎng)串連“0”碼，這樣可能造成位同步信息丟失，給定時(shí)提取造成困難或產(chǎn)生較大的定時(shí)誤差。

(3)不能實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)(不中斷業(yè)務(wù))的誤碼檢測(cè)，不利于長(zhǎng)途通信系統(tǒng)的維護(hù)。第三十六頁(yè)，共169頁(yè)。編碼應(yīng)該滿(mǎn)足的主要要求(1)為兩電平碼

HDB3碼有+1，0，—1三種狀態(tài)，而在光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，光源只有發(fā)光和不發(fā)光兩種狀態(tài)，沒(méi)有發(fā)負(fù)光這種狀態(tài)，因此，在光纖系統(tǒng)中無(wú)法傳輸HDB3碼；(2)避免信碼流中出現(xiàn)長(zhǎng)“0”和長(zhǎng)“1”碼

因?yàn)樾糯a流如果連“0”或連“1”，定時(shí)信號(hào)因無(wú)法提取而消失．即使是歸零碼，但因經(jīng)光纖的長(zhǎng)距離傳輸后脈沖出現(xiàn)拖尾，定時(shí)信號(hào)也難于提??；(3)能進(jìn)行不中斷業(yè)務(wù)的誤碼監(jiān)測(cè)

HDB3碼是利用雙極性碼中正、負(fù)極性的有規(guī)律交替來(lái)實(shí)現(xiàn)誤碼監(jiān)測(cè)的．現(xiàn)在在光纖通信中變換為單極性碼，故需另想措施來(lái)實(shí)現(xiàn)不中斷誤碼監(jiān)測(cè)；(4)盡量減少信碼流中直流分量的起伏

由于HDB3碼是雙極性的，故正、負(fù)極性的交替可以使碼流中沒(méi)有直流分，現(xiàn)在變?yōu)閱螛O性碼，必然存在直流分量，由于信碼流的隨機(jī)性就會(huì)出現(xiàn)直流分量的浮動(dòng),為此在選擇碼型時(shí)，應(yīng)考慮這個(gè)因素。第三十七頁(yè)，共169頁(yè)。5)擾碼

為了保證傳輸?shù)耐该餍裕谙到y(tǒng)光發(fā)射機(jī)的調(diào)制器前，需要附加一個(gè)擾碼器，將原始的二進(jìn)制碼序列加以變換，使其接近于隨機(jī)序列。相應(yīng)地，在光接收機(jī)的判決器之后，附加一個(gè)解擾器，以恢復(fù)原始序列。擾碼與解擾可由反饋移位寄存器和對(duì)應(yīng)的前饋移位寄存器實(shí)現(xiàn)。擾碼改變了“１”碼與“0”碼的分布，從而改善了碼流的一些特性。例如：擾碼前：1100000011000…;擾碼后：1101110110011…第三十八頁(yè)，共169頁(yè)。但是，擾碼仍具有下列缺點(diǎn)：①不能完全控制長(zhǎng)串連“１”和長(zhǎng)串連“0”序列的出現(xiàn)；②沒(méi)有引入冗余，不能進(jìn)行在線(xiàn)誤碼監(jiān)測(cè)；③信號(hào)頻譜中接近于直流的分量較大，不能解決基線(xiàn)漂移。因?yàn)閿_碼不能完全滿(mǎn)足光纖通信對(duì)線(xiàn)路碼型的要求，所以許多光纖通信設(shè)備除采用擾碼外還采用其它類(lèi)型的線(xiàn)路編碼。

第三十九頁(yè)，共169頁(yè)。類(lèi)型1：mBnB碼mBnB碼是把輸入的二進(jìn)制原始碼流進(jìn)行分組，每組有m個(gè)二進(jìn)制碼，記為mB，稱(chēng)為一個(gè)碼字，然后把一個(gè)碼字變換為n個(gè)二進(jìn)制碼，記為nB，并在同一個(gè)時(shí)隙內(nèi)輸出。這種碼型是把mB變換為nB，所以稱(chēng)為mBnB碼，其中m和n都是正整數(shù)，n>m，一般選取n=m+1。mBnB碼有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B、17B18B等等。

mBnB碼編碼原理:最簡(jiǎn)單的mBnB碼是1B2B碼，即曼徹斯特碼，這就是把原碼的“０”變換為“01”，把“1”變換為“10”。因此最大的連“０”和連“１”的數(shù)目不會(huì)超過(guò)兩個(gè)，例如1001和0110。但是在相同時(shí)隙內(nèi)，傳輸1比特變?yōu)閭鬏?比特，碼速提高了1倍。以3B4B碼為例，輸入的原始碼流3B碼，共有(23)8個(gè)碼字，變換為4B碼時(shí)，共有(24)16個(gè)碼字。為保證信息的完整傳輸，必須從4B碼的16個(gè)碼字中挑選8個(gè)碼字來(lái)代替3B碼。設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)最佳線(xiàn)路碼特性的原則來(lái)選擇碼表。例如：在3B碼中有2個(gè)“0”，變?yōu)?B碼時(shí)補(bǔ)1個(gè)“１”；在3B碼中有2個(gè)“1”，變?yōu)?B碼時(shí)補(bǔ)1個(gè)“0”。而000用0001和1110交替使用；111用0111和1000交替使用。同時(shí)，規(guī)定一些禁止使用的碼字，稱(chēng)為禁字，例如0000和1111。。第四十頁(yè)，共169頁(yè)。

碼字?jǐn)?shù)字和WDS：

作為普遍規(guī)則，引入“碼字?jǐn)?shù)字和WDS”來(lái)描述碼字的均勻性，并以WDS的最佳選擇來(lái)保證線(xiàn)路碼的傳輸特性。所謂“碼字?jǐn)?shù)字和”，是在nB碼的碼字中，用“-1”代表“0”碼，用“+1”代表“１”碼，整個(gè)碼字的代數(shù)和即為WDS。如果整個(gè)碼字“１”碼的數(shù)目多于“0”碼，則WDS為正；如果“0”碼的數(shù)目多于“1”碼，則WDS為負(fù)；如果“0”碼和“1”碼的數(shù)目相等，則WDS為0。例如：對(duì)于0111，WDS=+2；對(duì)于0001，WDS=-2；對(duì)于0011，WDS=0。

nB碼的選擇原則是：盡可能選擇|WDS|最小的碼字，禁止使用|WDS|最大的碼字。以3B4B為例，應(yīng)選擇WDS=0和WDS=±2的碼字，禁止使用WDS=±4的碼字。第四十一頁(yè)，共169頁(yè)。

5B6B碼：

我國(guó)3次群和4次群光纖通信系統(tǒng)最常用的線(xiàn)路碼型是5B6B碼，其編碼規(guī)則如下：

5B碼共有(25)32個(gè)碼字，變換6B碼時(shí)共有(26)64個(gè)碼字，其中WDS=0有20個(gè)，WDS=±2有15個(gè)，WDS=-2有15個(gè)，共有50個(gè)|WDS|最小的碼字可供選擇。由于變換為6B碼時(shí)只需32個(gè)碼字，為減少連“１”和連“0”的數(shù)目，刪去：000011、110000、001111和111100。當(dāng)然禁用WDS=±4和±6的碼字。第四十二頁(yè)，共169頁(yè)。mBnB碼的特點(diǎn)：mBnB碼是一種分組碼，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)傳輸特性的要求確定某種碼表。mBnB碼的特點(diǎn)是：

(1)碼流中“0”和“1”碼的概率相等，連“0”和連“1”的數(shù)目較少，定時(shí)信息豐富。

(2)高低頻分量較小，信號(hào)頻譜特性較好，基線(xiàn)漂移小。

(3)在碼流中引入一定的冗余碼，便于在線(xiàn)誤碼檢測(cè)。

mBnB碼的缺點(diǎn)是傳輸輔助信號(hào)比較困難。因此，在要求傳輸輔助信號(hào)或有一定數(shù)量的區(qū)間通信的設(shè)備中，不宜用這種碼型。第四十三頁(yè)，共169頁(yè)。

插入碼是把輸入二進(jìn)制原始碼流分成每m比特(mB)一組，然后在每組mB碼末尾按一定規(guī)律插入一個(gè)碼，組成m+1個(gè)碼為一組的線(xiàn)路碼流。根據(jù)插入碼的規(guī)律，可以分為mB1C碼、mB1H碼和mB1P碼。插入碼的編碼原理:

mB1C碼的編碼原理是，把原始碼流分成每m比特(mB)一組，然后在每組mB碼的末尾插入1比特補(bǔ)碼，這個(gè)補(bǔ)碼稱(chēng)為C碼，所以稱(chēng)為mB1C碼。補(bǔ)碼插在mB碼的末尾，連“0”碼和連“1”碼的數(shù)目最少。類(lèi)型2：插入碼第四十四頁(yè)，共169頁(yè)。S3.2光接收機(jī)電端機(jī)解碼自動(dòng)增益控制電路解擾編碼主放大器光電檢測(cè)器均衡器前置放大器判決器時(shí)鐘恢復(fù)電路光纖第四十五頁(yè)，共169頁(yè)。(1)光電檢測(cè)器光電檢測(cè)器的作用是利用光—電檢波管，將由發(fā)送光端機(jī)經(jīng)光纖傳過(guò)來(lái)的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)．目前廣泛使用的光-電檢波管是半導(dǎo)體光-電二極管，包括PIN管和雪崩光電二極管（APD）．第四十六頁(yè)，共169頁(yè)。(2)前置放大器這個(gè)放大器與光電檢測(cè)器緊相連，故稱(chēng)前置放大器.在一般的光纖通信系統(tǒng)中，經(jīng)光電檢測(cè)器輸出的光電流是十分微弱的．為了保證通信質(zhì)量，必須將這種微弱的電信號(hào)通過(guò)多級(jí)放大器進(jìn)行放大．放大器在放大的過(guò)程中，放大器本身的電阻會(huì)引入熱噪聲；放大器中的晶體管要引入散粒噪聲．在一個(gè)多級(jí)放大器中，后一級(jí)放大器將把前一級(jí)放大器的信號(hào)和噪聲同樣放大，即前一級(jí)引入的噪聲也被放大．信號(hào)本來(lái)就微弱，又引人了噪聲，而且噪聲還被同樣放大．因此，對(duì)多級(jí)放大器的前級(jí)就有特別的要求，應(yīng)是低噪聲、高增益的，這樣才能得到較大的信噪比目前光接收機(jī)前置放大器有多種類(lèi)型，如雙極型晶體管前置放大器、場(chǎng)效應(yīng)晶體管互阻抗前置放大器第四十七頁(yè)，共169頁(yè)。(3)主放大器主放大器的作用有兩個(gè)方面：①將前置放大器輸出的信號(hào)放大到判決電路所需要的信號(hào)電平．②它還是一個(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(guò)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．第四十八頁(yè)，共169頁(yè)。

(4)均衡器①?zèng)]有均衡器將出現(xiàn)的問(wèn)題在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中，送到發(fā)送光端機(jī)進(jìn)行調(diào)制的數(shù)字信號(hào)是一系列矩形脈沖．由信號(hào)分析知道，理想的矩形脈沖具有無(wú)窮的帶寬．這種脈沖從發(fā)送光端機(jī)輸出后要經(jīng)過(guò)光纖、光電檢測(cè)器、放大器等部件，這些部件的帶寬卻是有限的．因此，矩形脈沖頻譜中只有有限的頻率分量可以通過(guò)，這樣，從接收機(jī)主放大器輸出的脈沖形狀將不再會(huì)是矩形的了，將可能出現(xiàn)很長(zhǎng)的拖尾。這種拖尾現(xiàn)象將會(huì)使前、后碼元的波形重疊，產(chǎn)生碼間干擾，嚴(yán)重時(shí)，造成判決電路誤判，產(chǎn)生誤碼·第四十九頁(yè)，共169頁(yè)。

②均衡器的作用它的作用是使經(jīng)過(guò)均衡器以后的波形成為有利于判決的波形．例如，成為升余弦頻譜脈沖．說(shuō)得具體一點(diǎn)就是，經(jīng)過(guò)均衡以后的波形，在本碼判決時(shí)刻，波形的瞬時(shí)值應(yīng)為最大值；而這個(gè)本碼波形的拖尾在鄰碼判決時(shí)刻的瞬時(shí)值應(yīng)為零．這樣，即使經(jīng)過(guò)均衡以后的輸出波形仍有拖尾，但這個(gè)拖尾在鄰碼判決的這個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻為零，從而不干擾對(duì)鄰碼的判決(5)判決器和時(shí)鐘恢復(fù)電路判決器由判決電路和碼形成電路構(gòu)成．判決器和時(shí)鐘恢復(fù)電路合起來(lái)構(gòu)成脈沖再生電路．脈沖再生電路的作用是將均衡器輸出的信號(hào)，例如，升余弦頻譜脈沖，恢復(fù)為“0”或“1”的數(shù)字信號(hào)．第五十頁(yè)，共169頁(yè)。(6)光接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍和自動(dòng)增益控制光接收機(jī)的指標(biāo)——靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍光接收機(jī)的自動(dòng)增益控制(AGC)，就是用反饋環(huán)路來(lái)控制主放大器的增益，在采用雪崩管的接收機(jī)中還通過(guò)控制雪崩管的高壓來(lái)控制雪崩管的雪崩增益．當(dāng)信號(hào)強(qiáng)時(shí)，則通過(guò)反饋環(huán)路使上述增益降低；當(dāng)信號(hào)變?nèi)鯐r(shí)，則通過(guò)反饋環(huán)路使上述增益提高，從而達(dá)到使送到判決器的信號(hào)穩(wěn)定，以利判決的目的(7)解碼、解擾電路(8)輔助電路：溫度補(bǔ)償，告警電路。第五十一頁(yè)，共169頁(yè)。S4光纖通信系統(tǒng)

電端機(jī)發(fā)中繼器電端機(jī)收光發(fā)射機(jī)光接收機(jī)光纖或光纜光纖通信系統(tǒng)放大器第五十二頁(yè)，共169頁(yè)。光纖通信系統(tǒng)組成說(shuō)明

1）光發(fā)信機(jī)：光發(fā)信機(jī)是實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。功能是將來(lái)自于電端機(jī)的電信號(hào)對(duì)光源發(fā)出的光波進(jìn)行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號(hào)耦合到光纖或光纜去傳輸。

2）光收信機(jī)：光收信機(jī)是實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它由光檢測(cè)器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來(lái)的光信號(hào)，經(jīng)光檢測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后，再將這微弱的電信號(hào)經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端機(jī)去。

3）光纖或光纜：光纖或光纜構(gòu)成光的傳輸通路。其功能是將發(fā)信端發(fā)出的已調(diào)光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光纖或光纜的遠(yuǎn)距離傳輸，完成傳送信息任務(wù)。

4）中繼器：中繼器由光檢測(cè)器、光源和判決再生電路組成。作用：一是補(bǔ)償光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)受到的衰減；另一個(gè)是對(duì)波形失真的脈沖進(jìn)行整形。

5）光纖連接器、耦合器等無(wú)源器件：一條光纖線(xiàn)路可能存在多根光纖相連接的問(wèn)題。于是，光纖連接器、耦合器等無(wú)源器件完成光纖間的連接、光纖與光端機(jī)的連接及耦合等作用。第五十三頁(yè)，共169頁(yè)。根據(jù)前面所討論的光纖傳輸系統(tǒng)的各種指標(biāo)要求，光發(fā)射機(jī)與光接收機(jī)之間有最大傳輸距離的問(wèn)題。因此如要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離通信，在設(shè)計(jì)一個(gè)光纖系統(tǒng)時(shí)，最大中繼距離的設(shè)計(jì)就是一個(gè)重要問(wèn)題。從前面的性能討論知道，最大中繼距離要受發(fā)射機(jī)耦合入光纖的功率PT、光接收機(jī)靈敏度Pmin、光纖的衰減系數(shù)、光纖的色散4個(gè)因素的影響。下面我們分兩種情況討論：光纖傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第五十四頁(yè)，共169頁(yè)。1.中繼距離受光纖衰減限制的情況如果在光纖通信系統(tǒng)中，信號(hào)的碼速不是很高，帶寬足夠?qū)?，則光纖的色散對(duì)傳輸距離的影響不大，可認(rèn)為光纖傳輸系統(tǒng)的最大中繼距離僅受光纖衰減的影響。則中繼距離的長(zhǎng)度可按下式計(jì)算。

式中：PT為平均發(fā)射光功率(dBm)；Pmin為接收靈敏度(dBm)；αc為連接器損耗（dB/對(duì)）；Me為系統(tǒng)余量(dB)；αf為光纖損耗系數(shù)(dB/km)；αs為每km光纖平均接頭損耗(dB/km)；αm為每km光纖線(xiàn)路損耗余量(dB/km)；L為中繼距離(km)。

第五十五頁(yè)，共169頁(yè)。連接器損耗一般為0.3～1dB/對(duì)。設(shè)備余量Me包括由于時(shí)間和環(huán)境的變化而引起的發(fā)射光功率和接收靈敏度下降，以及設(shè)備內(nèi)光纖連接器性能劣化，Me一般不小于3dB。光纖損耗系數(shù)αf取決于光纖類(lèi)型和工作波長(zhǎng)。光纖損耗余量αm一般為0.1～0.2dB/km，但一個(gè)中繼段總余量不超過(guò)5dB。平均接頭損耗可取0.05dB/個(gè)，每千米光纖平均接頭損耗αs可根據(jù)光纜生產(chǎn)長(zhǎng)度計(jì)算得到。第五十六頁(yè)，共169頁(yè)。2.色散對(duì)中繼距離的影響當(dāng)光纖系統(tǒng)的碼速大于140Mb/s時(shí)，如果中繼距離過(guò)長(zhǎng)，由于色散的影響，會(huì)造成數(shù)字信號(hào)脈沖過(guò)大的展寬，引起碼間干擾，從而降低光接收機(jī)的靈敏度。就目前的速率系統(tǒng)而言，僅考慮色散影響的中繼距離的計(jì)算公式為

式中：LD為傳輸距離，km；fb為線(xiàn)路碼速率，Mb/s；D為色散系數(shù)，ps/km·nm；ε為與色散代價(jià)有關(guān)的系數(shù)。ε由系統(tǒng)中所選用的光源類(lèi)型來(lái)決定，若采用多縱模激光器，取ε為0.115；若采用單縱模激光器和半導(dǎo)體發(fā)光二極管，則取ε為0.306。對(duì)于某一傳輸速率的系統(tǒng)而言，在考慮上述兩個(gè)因素的同時(shí)，分別算出兩個(gè)中繼距離L和LD，然后取距離短的為該傳輸速率的實(shí)際中繼距離。

第五十七頁(yè)，共169頁(yè)。

以140Mb/s單模光纖通信系統(tǒng)為例計(jì)算中繼距離。設(shè)系統(tǒng)平均發(fā)射功率PT=-3dBm,接收靈敏度Pmin=-42dBm，設(shè)備余量Me=3dB，連接器損耗αc=0.3dB/對(duì)，光纖損耗系數(shù)αf=0.35dB/km,光纖余量αm=0.1dB/km，每km光纖平均接頭損耗αs=0.03dB/km。把這些數(shù)據(jù)代入式(1)，得到中繼距離74km。又設(shè)線(xiàn)路碼型為5B6B,線(xiàn)路碼速率fb=140×(6/5)=168Mb/s,|D|=3.0ps/(nm·km)，σλ=2.5nm。把這些數(shù)據(jù)代入式(2)，得到中繼距離91km。因?yàn)椋琇D>L，所以中繼距離為74km。在工程設(shè)計(jì)中，中繼距離應(yīng)取74km。在本例中中繼距離主要受損耗限制。第五十八頁(yè)，共169頁(yè)。S5同步數(shù)字系列(SDH)

目前數(shù)字傳輸系統(tǒng)都采用同步時(shí)分復(fù)用(TDM)技術(shù)，復(fù)用又分為若干等級(jí)，因而先后有兩種傳輸體制：準(zhǔn)同步數(shù)字系列(PDH，PlesiochronousDigitalHierarchy)和SynchronousDigitalHierarchy)。PDH早在1976年就實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，目前還大量使用。隨著光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，PDH遇到了許多困難。在技術(shù)迅速發(fā)展的推動(dòng)下，美國(guó)提出了同步光纖網(wǎng)(SONET)。1988年，ITU-T參照SONET的概念，提出了同步數(shù)字系列(SDH)的3個(gè)主要建議，并在1989年CCITT藍(lán)皮書(shū)上正式刊載。它們就是：（1）G.707—同步數(shù)字體系的比特率；（2）G.708一同步數(shù)字體系的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口；（3）G.709一同步復(fù)用結(jié)構(gòu)；自1988年以來(lái)，SDH標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)展非常迅速，涉及網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)和設(shè)備、光/電接口、傳輸網(wǎng)管理與性能、定時(shí)和信息模型等各個(gè)方面。第五十九頁(yè)，共169頁(yè)。

SDH解決了PDH存在的問(wèn)題，是一種比較完善的新一代傳輸體制，現(xiàn)已得到大量應(yīng)用。這種傳輸體制不僅適用于光纖信道，也適用于微波和衛(wèi)星干線(xiàn)傳輸。準(zhǔn)同步數(shù)字系列有兩種基礎(chǔ)速率：一種是以1.544Mb/s為第一級(jí)(一次群，或稱(chēng)基群)基礎(chǔ)速率，采用的國(guó)家有北美各國(guó)和日本；另一種是以2.048Mb/s為第一級(jí)(一次群)基礎(chǔ)速率，采用的國(guó)家有西歐各國(guó)和中國(guó)。對(duì)于以2.048Mb/s為基礎(chǔ)速率的制式，各次群的話(huà)路數(shù)按4倍遞增，速率的關(guān)系略大于4倍，這是因?yàn)閺?fù)接時(shí)插入了一些相關(guān)的比特。對(duì)于以1.544Mb/s為基礎(chǔ)速率的制式，在3次群以上，日本和北美各國(guó)又不相同，看起來(lái)很雜亂(表2-6，P37）。第六十頁(yè)，共169頁(yè)。

PDH各次群比特率相對(duì)于其標(biāo)準(zhǔn)值有一個(gè)規(guī)定的容差，而且是異源的，通常采用正碼速調(diào)整方法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)同步復(fù)用。1次群至4次群接口比特率在1976年實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，并得到各國(guó)廣泛采用。PDH主要適用于中、低速率點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸。隨著技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)對(duì)信息的需求，數(shù)字系統(tǒng)傳輸容量不斷提高，網(wǎng)絡(luò)管理和控制的要求日益重要，寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展，迫切需要建立在世界范圍內(nèi)統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)。在這種形勢(shì)下，現(xiàn)有PDH的許多缺點(diǎn)也逐漸暴露出來(lái)，主要有：第六十一頁(yè)，共169頁(yè)。(1)北美、西歐和亞洲所采用的三種數(shù)字系列互不兼容，沒(méi)有世界統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)光接口，使得國(guó)際電信網(wǎng)的建立及網(wǎng)絡(luò)的營(yíng)運(yùn)、管理和維護(hù)變得十分復(fù)雜和困難，難以適應(yīng)現(xiàn)代通信管理的要求。(2)各種復(fù)用系列都有其相應(yīng)的幀結(jié)構(gòu)，沒(méi)有足夠的開(kāi)銷(xiāo)比特，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)缺乏靈活性，不能適應(yīng)電信網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)大、技術(shù)不斷更新的要求。(3)由于低速率信號(hào)插入到高速率信號(hào)，或從高速率信號(hào)分出，都必須逐級(jí)進(jìn)行，不能直接分插，因而復(fù)接/分接設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，上下話(huà)路價(jià)格昂貴。第六十二頁(yè)，共169頁(yè)。1.SDH傳輸網(wǎng)

SDH網(wǎng)是在統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)管理下，采用光纖信道實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)(網(wǎng)元)間同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口(NNI)，有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，稱(chēng)為同步傳送模塊(STM-N，N=1，4，16，…).STM-N采用了塊狀幀結(jié)構(gòu)，允許安排豐富的開(kāi)銷(xiāo)(附加)比特用于網(wǎng)絡(luò)的管理，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)光接口，實(shí)現(xiàn)了不同廠家設(shè)備在光路上的互連；它的基本網(wǎng)元終端復(fù)用器(TM)用于將低/高速率的碼流復(fù)接/分接成高/低速率的碼流，分插復(fù)用器(ADM，Add/DropMu1tiplexer)用于在高速率碼流中取出/插入低速率的碼流，數(shù)字交叉連接設(shè)備(DXC，S5.1同步數(shù)字系列SDH第六十三頁(yè)，共169頁(yè)。DigitalCross-Connectequipment)用于同等速率碼流之間的交換等；能夠承載多種速率的業(yè)務(wù)，如現(xiàn)存的PDH速率體系、ATM(異步轉(zhuǎn)移模式)、IP(IP分組)和FDDI等；采用網(wǎng)管軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和控制，使新功能和新特性的增加比較方便，適用于將來(lái)業(yè)務(wù)的發(fā)展。

SDH不僅適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，而且適合于多點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸。圖4-27示出SDH傳輸網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它由SDH終接設(shè)備(或稱(chēng)SDH終端復(fù)用器TM)、分插復(fù)用設(shè)備ADM、數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC等網(wǎng)絡(luò)單元以及連接它們的(光纖)物理鏈路構(gòu)成。SDH終端的主要功能是復(fù)接/分接和提供業(yè)務(wù)適配，例如將多路E1信號(hào)復(fù)接成STM-1信號(hào)及完成其逆過(guò)程，第六十四頁(yè)，共169頁(yè)。或者實(shí)現(xiàn)與非SDH網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的適配。ADM是一種特殊的復(fù)用器，它利用分接功能將輸入信號(hào)所承載的信息分成兩部分：一部分直接轉(zhuǎn)發(fā)，另一部分卸下給本地用戶(hù)。然后信息又通過(guò)復(fù)接功能將轉(zhuǎn)發(fā)部分和本地上送的部分合成輸出。DXC類(lèi)似于交換機(jī)，它一般有多個(gè)輸入和多個(gè)輸出，通過(guò)適當(dāng)配置可提供不同的端到端連接。圖4-27SDH傳輸網(wǎng)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第六十五頁(yè)，共169頁(yè)。

通過(guò)DXC的交叉連接作用，在SDH傳輸網(wǎng)內(nèi)可提供許多條傳輸通道，每條通道都有相似的結(jié)構(gòu)，其連接模型如圖4-28(a)所示，相應(yīng)的分層結(jié)構(gòu)如圖4-28(b)所示。每個(gè)通道(Path)由一個(gè)或多個(gè)復(fù)接段(Line)構(gòu)成，而每一復(fù)接段又由若干個(gè)再生段(Section)串接而成。第六十六頁(yè)，共169頁(yè)。圖4-28傳輸通道的結(jié)構(gòu)(a)傳輸通道連接模型；(b)分層結(jié)構(gòu)第六十七頁(yè)，共169頁(yè)。與PDH相比，SDH具有下列特點(diǎn)：

(1)SDH采用世界上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率等級(jí)。最低的等級(jí)也就是最基本的模塊稱(chēng)為STM-1，傳輸速率為155.520Mb/s；4個(gè)STM-1同步復(fù)接組成STM-4，傳輸速率為4×155.52Mb/s=622.080Mb/s；16個(gè)STM-1組成STM-16,傳輸速率為2488.320Mb/s，以此類(lèi)推。

(2)SDH各網(wǎng)絡(luò)單元的光接口有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。因此，光接口成為開(kāi)放型接口，任何網(wǎng)絡(luò)單元在光纖線(xiàn)路上可以互連，不同廠家的產(chǎn)品可以互通，這有利于建立世界統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)。另一方面，標(biāo)準(zhǔn)的光接口綜合進(jìn)各種不同的網(wǎng)絡(luò)單元，簡(jiǎn)化了硬件，降低了網(wǎng)絡(luò)成本。

第六十八頁(yè)，共169頁(yè)。(3)在SDH幀結(jié)構(gòu)中，豐富的開(kāi)銷(xiāo)比特用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、維護(hù)和管理，便于實(shí)現(xiàn)性能監(jiān)測(cè)、故障檢測(cè)和定位、故障報(bào)告等管理功能。(4)采用數(shù)字同步復(fù)用技術(shù)，其最小的復(fù)用單位為字節(jié)，不必進(jìn)行碼速調(diào)整，簡(jiǎn)化了復(fù)接分接的實(shí)現(xiàn)設(shè)備，由低速信號(hào)復(fù)接成高速信號(hào)，或從高速信號(hào)分出低速信號(hào)，不必逐級(jí)進(jìn)行。圖4-29示出PDH和SDH分插信號(hào)流程的比較。在PDH中，為了從140Mb/s碼流中分出一個(gè)2Mb/s的支路信號(hào)，必須經(jīng)過(guò)140/34Mb/s,34/8Mb/s和8/2Mb/s三次分接。而若采用SDH分插復(fù)用器(ADM)，可以利用軟件一次直接分出和插入2Mb/s支路信號(hào)，十分簡(jiǎn)便。(5)采用數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC可以對(duì)各種端口速率進(jìn)行可控的連接配置，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自動(dòng)化的調(diào)度和管理，既提高了資源利用率，又增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的抗毀性和可靠性。SDH采用了DXC后，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性及對(duì)各種業(yè)務(wù)量變化的適應(yīng)能力，使現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)提高到一個(gè)嶄新的水平。第六十九頁(yè)，共169頁(yè)。

圖4-29分插信號(hào)流程的比較第七十頁(yè)，共169頁(yè)。2.SDH幀結(jié)構(gòu)建立一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口(NNI)是實(shí)現(xiàn)SDH網(wǎng)的關(guān)鍵，而定義一整套必須共同遵守的速率和數(shù)據(jù)傳送格式是NNI標(biāo)準(zhǔn)化的首要任務(wù)。SDH幀結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字同步時(shí)分復(fù)用、保證網(wǎng)絡(luò)可靠有效運(yùn)行的關(guān)鍵。圖4-30給出SDH幀的一般結(jié)構(gòu)。一個(gè)STM-N幀有9行，每行由270×N個(gè)字節(jié)組成。這樣每幀共有9×270×N個(gè)字節(jié)，每字節(jié)為8bit。幀周期為125μs，即每秒傳輸8000幀。對(duì)于STM-1而言，傳輸速率為9×270×8×8000=155.520Mb/s。字節(jié)發(fā)送順序?yàn)椋河缮贤轮鹦邪l(fā)送，每行先左后右。第七十一頁(yè)，共169頁(yè)。

圖4-30SDH幀的一般結(jié)構(gòu)

第七十二頁(yè)，共169頁(yè)。SDH幀大體可分為三個(gè)部分：（1）段開(kāi)銷(xiāo)(SOH)。段開(kāi)銷(xiāo)是在SDH幀中為保證信息正常傳輸所必需的附加字節(jié)(每字節(jié)含64kb/s的容量)，主要用于運(yùn)行、維護(hù)和管理，如幀定位、誤碼檢測(cè)、公務(wù)通信、自動(dòng)保護(hù)倒換以及網(wǎng)管信息傳輸。對(duì)于STM-1而言，SOH共使用9×8(第4行除外)=72Byte相應(yīng)于576bit。由于每秒傳輸8000幀，所以SOH的容量為576×8000=4.608Mb/s。根據(jù)圖4-28(a)的傳輸通道連接模型，段開(kāi)銷(xiāo)又細(xì)分為再生段開(kāi)銷(xiāo)(RSOH)和復(fù)接段開(kāi)銷(xiāo)(MSOH)。前者占前3行，后者占5～9行。

第七十三頁(yè)，共169頁(yè)。(2)信息載荷(Payload)。信息載荷域是SDH幀內(nèi)用于承載各種業(yè)務(wù)信息的部分。對(duì)于STM-1而言，Payload有9×261=2349Byte,相應(yīng)于2349×8×8000=150.336Mb/s的容量。在Payload中包含少量字節(jié)用于通道的運(yùn)行、維護(hù)和管理，這些字節(jié)稱(chēng)為通道開(kāi)銷(xiāo)(POH)。(3)管理單元指針(AUPTR)。管理單元指針是一種指示符，主要用于指示Payload第一個(gè)字節(jié)在幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置(相對(duì)于指針位置的偏移量)。對(duì)于STM-1而言，AUPTR有9個(gè)字節(jié)(第4行)，相應(yīng)于9×8×8000=0.576Mb/s。

采用指針技術(shù)是SDH的創(chuàng)新，結(jié)合虛容器(VC)的概念，解決了低速信號(hào)復(fù)接成高速信號(hào)時(shí)，由于小的頻率誤差所造成的載荷相對(duì)位置漂移的問(wèn)題。第七十四頁(yè)，共169頁(yè)。

3.復(fù)用原理

將低速支路信號(hào)復(fù)接為高速信號(hào)，通常有兩種傳統(tǒng)方法：正碼速調(diào)整法和固定位置映射法。SDH采用載荷指針技術(shù)，結(jié)合了上述兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，付出的代價(jià)是要對(duì)指針進(jìn)行處理。超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)指針技術(shù)創(chuàng)造了條件。指針（Pointer）是管理單元和支路單元的重要組成部分。指針的作用主要有兩個(gè)，一是用AU-4指針指明VC-4在AU-4中的位置；二是用于碼速調(diào)整，即調(diào)整與標(biāo)稱(chēng)值相比較快或較慢VC，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)各支路的同步，保持低次群的完整性。圖4-31示出載荷包絡(luò)與STM-1幀的一段關(guān)系與指針?biāo)鸬淖饔?。通過(guò)指針的值，接收端就可以確定載荷的起始位置。第七十五頁(yè)，共169頁(yè)。圖4-31載荷包絡(luò)與SDH幀的一般關(guān)系

第七十六頁(yè)，共169頁(yè)。

ITU-T規(guī)定了SDH的一般復(fù)用映射結(jié)構(gòu)。所謂映射結(jié)構(gòu)，是指把支路信號(hào)適配裝入虛容器的過(guò)程，其實(shí)質(zhì)是使支路信號(hào)與傳送的載荷同步。這種結(jié)構(gòu)可以把目前PDH的絕大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)速率信號(hào)裝入SDH幀。圖4-32示出SDH一般復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，圖中C-n是標(biāo)準(zhǔn)容器，用來(lái)裝載現(xiàn)有PDH的各支路信號(hào)，即C-11、C-12、C-2、C-3、C-4分別裝載1.5Mb/s、2Mb/s、6Mb/s、34/45Mb/s和140Mb/s的支路信號(hào)，并完成速率適配處理的功能。

在標(biāo)準(zhǔn)容器的基礎(chǔ)上，加入少量通道開(kāi)銷(xiāo)(POH)字節(jié)，即組成相應(yīng)的虛容器VC。VC的包絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)同步，但其內(nèi)部則可裝載各種不同容量和不同格式的支路信號(hào)。所以引入虛容器的概念，使得不必了解支路信號(hào)的內(nèi)容，便可以對(duì)裝載不同支路信號(hào)的VC進(jìn)行同步復(fù)用、交叉連接和交換處理，實(shí)現(xiàn)大容量傳輸。第七十七頁(yè)，共169頁(yè)。圖5-6SDH的一般復(fù)用映射結(jié)構(gòu)第七十八頁(yè)，共169頁(yè)。由于在傳輸過(guò)程中，不能絕對(duì)保證所有虛容器的起始相位始終都能同步，所以要在VC的前面加上管理單元指針(AUPTR)，以進(jìn)行定位校準(zhǔn)。加入指針后組成的信息單元結(jié)構(gòu)分為管理單元(AU)和支路單元(TU)。AU由高階VC(如VC-4)加AU指針組成，TU由低階VC加TU指針組成。TU經(jīng)均勻字節(jié)間插后，組成支路單元組(TUG)，然后組成AU-3或AU-4。3個(gè)AU-3或1個(gè)AU-4組成管理單元組(AUG)，加上段開(kāi)銷(xiāo)SOH，便組成STM-1同步傳輸信號(hào)；N個(gè)STM-1信號(hào)按字節(jié)同步復(fù)接，便組成STM-N。

第七十九頁(yè)，共169頁(yè)。

最簡(jiǎn)單的例子是，由PDH的4次群信號(hào)到SDH的STM-1的復(fù)接過(guò)程。把139.264Mb/s的信號(hào)裝入容器C-4，經(jīng)速率適配處理后，輸出信號(hào)速率為149.760Mb/s；在虛容器VC-4內(nèi)加上通道開(kāi)銷(xiāo)POH(每幀9Byte,相應(yīng)于0.576Mb/s)后，輸出信號(hào)速率為150.336Mb/s；在管理單元AU-4內(nèi)，加上管理單元指針AUPTR(每幀9Byte,相應(yīng)于0.576Mb/s)，輸出信號(hào)速率為150.912Mb/s；由1個(gè)AUG加上段開(kāi)銷(xiāo)SOH(每幀72Byte，相應(yīng)于4.608Mb/s)，輸出信號(hào)速率為155.520Mb/s,即為STM-1。第八十頁(yè)，共169頁(yè)。4.SDH的基本設(shè)備

SDH傳輸網(wǎng)的基本設(shè)備有3種，即交換、傳輸和接入設(shè)備。對(duì)于光纖通信系統(tǒng)而言，SDH作為傳輸設(shè)備，它又包括再生器、復(fù)用器和交叉連接設(shè)備。終端復(fù)用設(shè)備TM、分插復(fù)用設(shè)備ADM和數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC的功能框圖分別如圖4-33(a)、(b)、(c)所示。第八十一頁(yè)，共169頁(yè)。圖4-33SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)單元(a)終端復(fù)用器TM；(b)分插復(fù)用設(shè)備ADM(Add/DropMultiplexer)；(c)數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC第八十二頁(yè)，共169頁(yè)。（1）再生器。由于光纖的長(zhǎng)距離傳輸及本身的損耗影響，必須對(duì)傳輸中變?nèi)醯墓獠ㄐ盘?hào)進(jìn)行放大和整形，這個(gè)設(shè)備就是再生器。（2）復(fù)用設(shè)備。在SDH傳輸網(wǎng)中有兩種傳輸復(fù)用設(shè)備，即終端復(fù)用設(shè)備TM和分插復(fù)用設(shè)備ADM。終端復(fù)用設(shè)備能一次完成復(fù)用功能，并進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換后送入光纖。分插復(fù)用器可靈活地完成上下話(huà)路功能。（3）數(shù)字交叉連接器。數(shù)字交叉連接器可完成電路調(diào)度功能、業(yè)務(wù)匯集和疏導(dǎo)功能、保護(hù)倒換功能。

第八十三頁(yè)，共169頁(yè)。

數(shù)字交叉連接設(shè)備(DXC)相當(dāng)于一種自動(dòng)的數(shù)字電路配線(xiàn)架。圖4-33（c）表示的是SDH的DXC(也適合于PDH)，其核心部分是可控的交叉連接開(kāi)關(guān)(空分或時(shí)分)矩陣。參與交叉連接的基本電路速率可以等于或低于端口速率，它取決于信道容量分配的基本單位。一般每個(gè)輸入信號(hào)被分接為m個(gè)并行支路信號(hào)，然后通過(guò)時(shí)分(或空分)交換網(wǎng)絡(luò)，按照預(yù)先存放的交叉連接圖或動(dòng)態(tài)計(jì)算的交叉連接圖對(duì)這些電路進(jìn)行重新編排，最后將重新編排后的信號(hào)復(fù)接成高速信號(hào)輸出。第八十四頁(yè)，共169頁(yè)。

通常用DXCX/Y來(lái)表示一個(gè)DXC的配置類(lèi)型，其中第一個(gè)數(shù)字X表示輸入端口速率的最高等級(jí)，第二個(gè)數(shù)字Y表示參與交叉連接的最低速率等級(jí)。數(shù)字0表示64kb/s電路速率；數(shù)字1、2、3、4分別表示PDH的1至4次群的速率，其中4也代表SDH的STM-1等級(jí)；數(shù)字5和6分別代表SDH的STM-4和STM-16等級(jí)。例如，DXC1/0表示輸入端口的最高速率為一次群信號(hào)的速率(E1：2.048Mb/s),而交叉連接的基本速率為64kb/s；DXC4/1表示輸入端口的最高速率為155.52Mb/s(對(duì)于SDH)或140Mb/s(對(duì)于PDH)，而交叉連接的基本速率為2.048Mb/s。目前應(yīng)用最廣泛的是DXC1/0、DXC4/1和DXC4/4。第八十五頁(yè)，共169頁(yè)。5.SDH的應(yīng)用

SDH可用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、鏈形網(wǎng)和環(huán)形網(wǎng)。SDH環(huán)形網(wǎng)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是具有“自愈”能力。當(dāng)某節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障或光纜中斷時(shí)，仍能維持一定的通信能力。所以，SDH環(huán)網(wǎng)目前得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然，SDH通過(guò)ADM和DXC等網(wǎng)絡(luò)單元可以構(gòu)成更為復(fù)雜的網(wǎng)形網(wǎng)(如圖4-27所示)。這種SDH網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)是端到端之間存在一條以上的路徑，可同時(shí)構(gòu)成一條以上的傳輸通道，通過(guò)DXC的靈活配置，使網(wǎng)絡(luò)具有更好的抗毀性和更高的可靠性。第八十六頁(yè)，共169頁(yè)。S5.2SDH光纖通信系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)建設(shè)一個(gè)光纖通信系統(tǒng)，是根據(jù)通信的實(shí)際需求而來(lái)的。作為一項(xiàng)投資，項(xiàng)目在立項(xiàng)前會(huì)考慮諸多因素，主要在于經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益方面，而作為通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)，則會(huì)主要側(cè)重于技術(shù)方面，目標(biāo)是保證設(shè)計(jì)出的通信系統(tǒng)的技術(shù)性能、安全可靠指標(biāo)符合通信系統(tǒng)的要求,確保質(zhì)量、滿(mǎn)足業(yè)務(wù)要求。第八十七頁(yè)，共169頁(yè)。一個(gè)SDH光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中大致要考慮的問(wèn)題:系統(tǒng)的容量；光纜光設(shè)備的選型；相關(guān)指標(biāo)的核算和分配，如功率、色散預(yù)算，誤碼率和抖動(dòng)等；路由、局站及機(jī)房的選擇等等。（一）確定系統(tǒng)容量要根據(jù)系統(tǒng)通信的實(shí)際需求以及預(yù)測(cè)今后3～5年內(nèi)的通信需求增長(zhǎng)來(lái)確定容量，根據(jù)可能開(kāi)展的業(yè)務(wù)來(lái)設(shè)定光纜的容量(芯數(shù))，電力系統(tǒng)主干網(wǎng)絡(luò)一般選用32芯、24芯光纜，地方電網(wǎng)一般采用16芯、12芯、8芯等，接入網(wǎng)光纖一般采用4芯。光纖的參數(shù)選擇可參考ITU-T的規(guī)范。第八十八頁(yè)，共169頁(yè)。

根據(jù)規(guī)范以及通信系統(tǒng)的實(shí)際情況可以選擇合適的光纜類(lèi)型。一般而言，G.652光纖設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、工藝成熟、成本較低，是目前應(yīng)用最多的的光纖，特別對(duì)于電力系統(tǒng)而言，通信容量要求不大，此種光纖得到了大量應(yīng)用。它的零色散窗口位于1300～1324nm，因此是最適合于傳輸1.3um波段的單模光纖，但它工作在1550nm波長(zhǎng)時(shí)，達(dá)到+17ps/nm.km的色散，勢(shì)必使高速率的傳輸系統(tǒng)的傳輸距離受限。目前密集波分復(fù)用DWDM研究及使用的光纖是G.655光纖以及大有效面積光纖，其中以G.655光纖應(yīng)用較多。

第八十九頁(yè)，共169頁(yè)。

關(guān)于光通信設(shè)備的制式，自90年代SDH技術(shù)非常成熟，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化程度高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。使得它在各種通信網(wǎng)中得到了大量的應(yīng)用，新建通信系統(tǒng)基本上均采用了SDH制式。它在地方電網(wǎng)中應(yīng)用較多的是STM-1及STM-4兩種速率，也有可在線(xiàn)升級(jí)到STM-16速率的。目前全國(guó)電力通信現(xiàn)有SDH通信線(xiàn)路中，傳輸容量最高為2.5Gbit/s，許多省級(jí)干線(xiàn)已形成了SDH光環(huán)網(wǎng)。對(duì)于PDH制式，在部分農(nóng)電光纖通信工程上有應(yīng)用。第九十頁(yè)，共169頁(yè)。（二）光纜、光設(shè)備選型

光纜的選擇與光纜的路由類(lèi)型密切相關(guān)，在電力系統(tǒng)的架空輸電線(xiàn)路上架設(shè)的電力特種光纜主要有地線(xiàn)復(fù)合光纜(OPGW)、地線(xiàn)纏繞式光纜(GWWOP)和全介質(zhì)自承式光纜(ADSS)等三種，一般情況下新建220kV及以上電壓等級(jí)輸電線(xiàn)路會(huì)使用OPGW光纜；35kV及110kV電壓等級(jí)的輸電線(xiàn)路會(huì)選用ADSS光纜，ADSS光纜還特別適用于已建輸電線(xiàn)路；10KV電壓等級(jí)的輸電線(xiàn)路一般會(huì)選用普通架空光纜。從實(shí)際使用的情況看，以O(shè)PGW和ADSS為最多。

第九十一頁(yè)，共169頁(yè)。

現(xiàn)在光纜廠家新推出“8”字型普通架空光纜，它將鋼架線(xiàn)與光纜連為一體，特別適于架設(shè)；城市管道則使用地下光纜；在沿海地區(qū)及跨越大江大河、湖泊等應(yīng)采用海底光纜。在光纜的選擇上，建議同一條中繼線(xiàn)路只能選擇同一廠家同一型號(hào)的光纜。對(duì)于光設(shè)備的選用，目前，PDH系列設(shè)備應(yīng)用較少，而SDH系列設(shè)備大量應(yīng)用，STM-1、STM-4、STM-16、STM-64各種傳輸速率都有，還有STM-1/STM-4/STM-16可在線(xiàn)升級(jí)等等。

第九十二頁(yè)，共169頁(yè)。

目前地方電網(wǎng)電力通信系統(tǒng)常使用的有STM-1、STM-1/STM-4、STM-1/STM-4/STM-16等SDH系列設(shè)備。需要說(shuō)明的是，SDH系列設(shè)備在目前電力系統(tǒng)專(zhuān)網(wǎng)常用的是分插復(fù)用器ADM(AddDropMultiplexer)，它能靈活的將2M在STM-N中進(jìn)行分插復(fù)接，即通常所說(shuō)的上下電路。對(duì)于數(shù)字交叉連接器DXC(DigitalConectEquipment)在SDH中稱(chēng)之為同步數(shù)字交叉連接器SDXC，它的特點(diǎn)在于交叉連接,或者說(shuō)電路的交換功能，能夠?qū)﹄娐愤M(jìn)行調(diào)配。當(dāng)然它也具有復(fù)用、保護(hù)倒換等功能。但是它的價(jià)格較貴，往往僅用于主干網(wǎng)或復(fù)雜的組網(wǎng)時(shí)。第九十三頁(yè)，共169頁(yè)。（三）功率預(yù)算

功率預(yù)算是設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)所必需的，正確的預(yù)算，才能選擇合適的功率匹配，使整個(gè)系統(tǒng)工作在良好狀態(tài)。受損耗限制的中繼距離由第五節(jié)式（4-13）確定，也可采用預(yù)算損耗的方法。用S表示總損耗，a表示每公里光纖損耗(dB/km)；L表示光纜長(zhǎng)度km，aj表示光纜接頭損耗dB/個(gè)，n表示接頭數(shù)量;ac表示光纖連接器損耗(dB/個(gè)),m表示連接器數(shù)量;Mc表示光纜富余度(常見(jiàn)0.05～0.1dB/km)，Me表示光設(shè)備富余度。則S=a×L+aj×n+ac×m+MC+Me。（4-14）第九十四頁(yè)，共169頁(yè)?，F(xiàn)舉一例說(shuō)明，某電業(yè)局A變一B變，全長(zhǎng)約30km(電力線(xiàn)長(zhǎng)度為接近29km)，1310nm波長(zhǎng)光纜損耗a為0.33dB/km，aj取0.1dB/個(gè)，光纜盤(pán)長(zhǎng)以標(biāo)稱(chēng)3km計(jì)，接頭11個(gè)，ac取1dB/個(gè)，共2個(gè)，Mc取3dB，Me取1dB。這樣：S=0.33×30+0.1×11+1×2+3+1=17dB第九十五頁(yè)，共169頁(yè)。

計(jì)算出該結(jié)果就要看光設(shè)備發(fā)送功率與該結(jié)果的差值在光設(shè)備接收功率動(dòng)態(tài)范圍之內(nèi)，否則就要提高發(fā)光功率或者增加光衰減器，來(lái)達(dá)到功率平衡。（四）色散預(yù)算由于色散的存在，光脈沖在傳輸過(guò)程中將被展寬，限制了光纖的傳輸容量或者說(shuō)傳輸帶寬，因此在高速率傳輸系統(tǒng)中，色散是主要考慮的。受色散限制的中繼距離由第五節(jié)式（4-13）確定。（五）誤碼與抖動(dòng)誤碼性能和抖動(dòng)性能是SDH光傳輸系統(tǒng)中兩個(gè)重要性能指標(biāo)。第九十六頁(yè)，共169頁(yè)。

1.誤碼性能參數(shù)

由于在SDH光傳輸系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸是以塊的形式進(jìn)行的，其長(zhǎng)度不等，可以是幾十比特，也可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)千比特，然而無(wú)論其長(zhǎng)短，只要出現(xiàn)誤碼，即使僅出現(xiàn)1比特的錯(cuò)誤，該數(shù)據(jù)塊也必須進(jìn)行重發(fā)，因而在高比特率通道的誤碼性能參數(shù)是用誤塊來(lái)進(jìn)行說(shuō)明的，這在ITU-T制定的G.826規(guī)范中得以充分體現(xiàn)。規(guī)范是以誤塊秒比(ESR)、嚴(yán)重誤塊比(SESR)及背景誤塊比(BBER)為參數(shù)來(lái)表示的。第九十七頁(yè)，共169頁(yè)。2.抖動(dòng)性能

與前面介紹的系統(tǒng)抖動(dòng)性能分析一樣，ITU-T根據(jù)抖動(dòng)累積規(guī)律，對(duì)兩類(lèi)設(shè)備(數(shù)字段內(nèi)傳輸設(shè)備和數(shù)字復(fù)接設(shè)備)，就其容許的抖動(dòng)范圍提出了建議，具體技術(shù)指標(biāo)為輸入抖動(dòng)容限、無(wú)輸入抖動(dòng)時(shí)的輸出抖動(dòng)容限和抖動(dòng)轉(zhuǎn)移特性等。第九十八頁(yè)，共169頁(yè)。（六）路由選擇

對(duì)于電力系統(tǒng)而言，最豐富的就是路由資源，無(wú)處不在的不同電壓等級(jí)的輸電線(xiàn)路，桿塔管道都是用來(lái)敷設(shè)光纜的極好資源。電力系統(tǒng)通信站一般都是變電站、供電局(電力局)，且都建有通信機(jī)房。在兩通信站間有多種電力線(xiàn)路可以敷設(shè)光纜時(shí)，一般應(yīng)選擇電壓等級(jí)高的電力線(xiàn)路，因?yàn)殡妷旱燃?jí)愈高安全性愈好。第九十九頁(yè)，共169頁(yè)。

S5.3SDH傳送網(wǎng)（一）SDH傳送網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)

所謂傳送網(wǎng)就是完成傳送功能的手段，主要指邏輯功能意義上的網(wǎng)絡(luò),描述對(duì)象是信息傳送的功能過(guò)程。而傳輸網(wǎng)的描述對(duì)象是信號(hào)在具體物理媒質(zhì)傳輸?shù)奈锢磉^(guò)程,并且傳輸主要是指由具體設(shè)備所形成的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)。在不引起誤解的前提下，它們也都可以認(rèn)為是全部邏輯網(wǎng)或?qū)嶓w網(wǎng)。由于傳送網(wǎng)實(shí)際上是一個(gè)巨大的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，為了使分析簡(jiǎn)單，我們規(guī)定一種網(wǎng)絡(luò)模型，它具有規(guī)定的功能實(shí)體并具有分層(Layering)和分割(Partitioning)概念，這樣也便于網(wǎng)絡(luò)的建立、維護(hù)和管理。第一百頁(yè)，共169頁(yè)。傳送網(wǎng)可從垂直方向分解為一個(gè)獨(dú)立的層網(wǎng)絡(luò)，即電路層、通道層和傳輸媒質(zhì)層(又分為段層和物理層)。每一層網(wǎng)絡(luò)為其相鄰的高一層網(wǎng)絡(luò)提供傳送服務(wù)，同時(shí)又使用相鄰的低一層網(wǎng)絡(luò)所提供的傳送服務(wù)。提供傳送服務(wù)的層，稱(chēng)為服務(wù)者(Server)，使用傳送服務(wù)的層，稱(chēng)為客戶(hù)(Client)，因而相鄰的層網(wǎng)絡(luò)之間構(gòu)成了客戶(hù)/服務(wù)者關(guān)系。每一層網(wǎng)絡(luò)在水平方向又可以按照該層內(nèi)部結(jié)構(gòu)分割為若干分離的部分，組成適于網(wǎng)絡(luò)管理的基本骨架。因而分層和分割之間滿(mǎn)足正交關(guān)系。

SDH傳送網(wǎng)分層模型如圖4-34所示。自上而下依次為電路層網(wǎng)絡(luò)、通道層網(wǎng)絡(luò)和傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)。第一百零一頁(yè)，共169頁(yè)。

圖4-34SDH傳送網(wǎng)的分層模型第一百零二頁(yè)，共169頁(yè)。

傳送網(wǎng)分層后，每一層網(wǎng)絡(luò)仍然很復(fù)雜，地理上覆蓋的范圍很大。為了便于管理，在分層的基礎(chǔ)上，將每一層網(wǎng)絡(luò)在水平方向上按照該層內(nèi)部的結(jié)構(gòu)分割為若干個(gè)子網(wǎng)和鏈路連接。分割往往是從地理上將層網(wǎng)絡(luò)再細(xì)分為國(guó)際網(wǎng)、國(guó)內(nèi)網(wǎng)和地區(qū)網(wǎng)等，并獨(dú)立地對(duì)每一部分行使管理。圖4-35給出了傳送網(wǎng)分割概念與分層概念的一般關(guān)系。采用分割的概念可以方便地在同一網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)定，允許層網(wǎng)絡(luò)的一部分被層網(wǎng)絡(luò)的其余部分看作一個(gè)單獨(dú)實(shí)體；可以按所希望的程度將層網(wǎng)絡(luò)遞歸分解表示，為層網(wǎng)絡(luò)提供靈活的連接能力，從而方便網(wǎng)絡(luò)管理，也便于改變網(wǎng)絡(luò)的組成并使之最佳化。第一百零三頁(yè)，共169頁(yè)。圖4-35傳送網(wǎng)的分割

(a)分層概念；(b)分割概念第一百零四頁(yè)，共169頁(yè)。

鏈路是代表一對(duì)子網(wǎng)之間有固定拓?fù)潢P(guān)系的一種拓?fù)湓脕?lái)描述不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接點(diǎn)間的聯(lián)系，例如兩個(gè)交叉連接設(shè)備之間的多個(gè)平行的光纜線(xiàn)路系統(tǒng)就構(gòu)成了鏈路。（二）SDH網(wǎng)的物理拓?fù)?/p>

網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)湟话阌?種類(lèi)型，即線(xiàn)形、星形、樹(shù)形、環(huán)形和網(wǎng)孔形，如圖4-36所示。第一百零五頁(yè)，共169頁(yè)。圖4-36SDH網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)?a)線(xiàn)形；(b)星形；(c)樹(shù)形;(d)環(huán)形；(e)網(wǎng)孔形第一百零六頁(yè)，共169頁(yè)。

上述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都有各自的特點(diǎn)，在網(wǎng)中都有不同程度的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪x擇要考慮的因素很多，如網(wǎng)絡(luò)的生存性是否高，網(wǎng)絡(luò)配置是否容易，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是否適于引進(jìn)新業(yè)務(wù)等。一個(gè)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的不同部分適宜采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也有可能不同，例如本地網(wǎng)適宜采用環(huán)形和星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有時(shí)也可用線(xiàn)形拓?fù)?，市?nèi)局間中繼網(wǎng)適宜采用環(huán)形和線(xiàn)形拓?fù)洌L(zhǎng)途網(wǎng)可能采用網(wǎng)孔形拓?fù)?。（三）自愈網(wǎng)隨著人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入信息社會(huì)，人們對(duì)通信的依賴(lài)性越來(lái)越大，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)生存性的要求也越來(lái)越高，自愈網(wǎng)(SelfhealingNetwork)應(yīng)運(yùn)而生。第一百零七頁(yè)，共169頁(yè)。所謂自愈網(wǎng)就是無(wú)需人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)就能在極短的時(shí)間內(nèi)從失效故障中自動(dòng)恢復(fù)，使用戶(hù)感覺(jué)不到網(wǎng)絡(luò)已出了故障。其基本原理就是使網(wǎng)絡(luò)具備發(fā)現(xiàn)替代傳輸路由并重新確立通信的能力。自愈網(wǎng)的概念只涉及重新確立通信，不管具體失效元部件的修復(fù)或更換，后者仍需人員干預(yù)才能完成。

PDH系統(tǒng)采用的線(xiàn)路保護(hù)倒換方式是最簡(jiǎn)單的自愈網(wǎng)形式。但是當(dāng)光纜被切斷時(shí)，往往是同一纜內(nèi)的所有光纖(包括主用和備用)都被切斷，在這種情況下上述保護(hù)方式就無(wú)能為力了。改善網(wǎng)絡(luò)生存性的最好辦法是將網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)連成一個(gè)環(huán)形，形成所謂的自愈環(huán)(SelfhealingRing)。環(huán)形網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)可以是ADM，也可以是DXC，但通常由ADM構(gòu)成。SDH的特色之一便是能夠利用ADM的分插復(fù)用能力構(gòu)成自愈環(huán)。第一百零八頁(yè)，共169頁(yè)。

自愈環(huán)結(jié)構(gòu)可分為兩大類(lèi)：通道倒換環(huán)和復(fù)用段倒換環(huán)。通道倒換環(huán)屬于子網(wǎng)連接保護(hù)，其業(yè)務(wù)量的保護(hù)是以通道為基礎(chǔ)，是否倒換以離開(kāi)環(huán)的每一個(gè)通道信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)劣而定，通常利用通道AIS信號(hào)來(lái)決定是否應(yīng)進(jìn)行倒換。復(fù)用段倒換環(huán)屬于路徑保護(hù)，其業(yè)務(wù)量的保護(hù)以復(fù)用段為基礎(chǔ)，以每對(duì)結(jié)點(diǎn)的復(fù)用段信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)劣來(lái)決定是否倒換。通道倒換環(huán)與復(fù)用段倒換環(huán)的一個(gè)重要區(qū)別是前者往往使用專(zhuān)用保護(hù)，即正常情況下保護(hù)段也在傳業(yè)務(wù)信號(hào)，保護(hù)時(shí)隙為整個(gè)環(huán)專(zhuān)用；而后者往往使用公用保護(hù)，即正常情況下保護(hù)段是空閑的，保護(hù)時(shí)隙由每對(duì)結(jié)點(diǎn)共享。

第一百零九頁(yè)，共169頁(yè)。

如果按照進(jìn)入環(huán)的支路信號(hào)與由該支路信號(hào)分路結(jié)點(diǎn)返回的支路信號(hào)方向是否相同，又可以將自愈環(huán)分為單向環(huán)和雙向環(huán)。正常情況下，單向環(huán)中所有業(yè)務(wù)信號(hào)按同一方向在環(huán)中傳輸。雙向環(huán)中進(jìn)入環(huán)的支路信號(hào)按一個(gè)方向傳輸，而由該支路信號(hào)分路結(jié)點(diǎn)返回的支路信號(hào)按相反的方向傳輸。如果按照一對(duì)結(jié)點(diǎn)間所用光纖的最小數(shù)量還可以分為二纖環(huán)和四纖環(huán)。第一百一十頁(yè)，共169頁(yè)。1.自愈環(huán)結(jié)構(gòu)下面以四個(gè)結(jié)點(diǎn)的環(huán)為例，介紹4種典型的自愈環(huán)結(jié)構(gòu)（1）二纖單向