第數(shù)字光纖通信系統(tǒng)演示文稿

第數(shù)字光纖通信系統(tǒng)演示文稿目前一頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)（優(yōu)選）第數(shù)字光纖通信系統(tǒng)目前二頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

③傳輸頻帶寬、信息容量大

光波頻率高，攜帶信號信息量大；

④不受電磁干擾、防腐和不銹蝕

光纖是非金屬材料，不受電磁干擾，也不發(fā)生銹蝕，具有防腐能力；

⑤不怕高溫，防爆、防火性能強(qiáng)

光纖是石英玻璃材料（熔點(diǎn)2000℃以上），不怕高溫，有防火性能；

⑥光纖通信保密性好

光纖在傳輸光信號時泄漏小，不會產(chǎn)生串話等干擾，因而光纖通信保密性好。目前三頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

7.1.2數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的組成

數(shù)字光纖通信系統(tǒng)由發(fā)送設(shè)備、傳輸信道和接收設(shè)備三大部分構(gòu)成，圖7.1為光纖通信系統(tǒng)組成原理方框圖。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)，常采用數(shù)字編碼信號經(jīng)強(qiáng)度調(diào)制——直接檢波的數(shù)字通信系統(tǒng)（強(qiáng)度調(diào)制是利用數(shù)字信號直接調(diào)制光源的光強(qiáng)度；直接檢波是在光接收機(jī)的光頻上檢測數(shù)字脈沖信號）。目前四頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.1光纖通信系統(tǒng)組成原理方框圖電信號光發(fā)送機(jī)E/O變換光源光中繼機(jī)光纜O/E變換O/E變換光接收機(jī)電信號光檢測器光纖連結(jié)器E/O變換目前五頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

發(fā)端有源器件把數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)換為光信號送光纖中傳輸；收端光檢測器件將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號。傳輸距離較遠(yuǎn)時，采用光中繼設(shè)備把信號經(jīng)過中繼再生處理后傳輸。圖7.2為一個實用的數(shù)字光纖通信傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。發(fā)端：數(shù)字端機(jī)把用戶各種數(shù)字信號通過復(fù)用設(shè)備組成一定的數(shù)字傳輸結(jié)構(gòu)，光端機(jī)把數(shù)字端機(jī)送來的不同速率等級的數(shù)字信號處理成光脈沖；收端：光端機(jī)把光脈沖轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；數(shù)字端機(jī)把不同速率等級的數(shù)字信號通過分路設(shè)備分解為用戶的各種數(shù)字信號。目前六頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.2數(shù)字光纖通信傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖

目前七頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

光端機(jī)：主要由光發(fā)送、光接收、信號處理及輔助電路組成。光發(fā)送完成電/光變換；光接收完成光/電變換；信號處理把數(shù)字端機(jī)送來的數(shù)字脈沖信號再處理，以及各種碼型變換；輔助電路進(jìn)行告警、監(jiān)控及區(qū)間通信等。

光中繼機(jī)：將長距離光纖傳輸后的光脈沖信號（受到衰耗及色散畸變）轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大整形、定時、再生還原為規(guī)則數(shù)字脈沖信號，然后經(jīng)再調(diào)制光源變?yōu)楣饷}沖信號。目前八頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)7.1.3光纖和光纜1光纖

光纖是導(dǎo)光的玻璃纖維的簡稱，比明線、電纜傳送的信息量高成千上萬倍（可達(dá)上百千兆比特/秒）。2光纖的導(dǎo)光原理

光纖是利用光的全反射特性來導(dǎo)光的。我們知道光在分界面會產(chǎn)生折射，設(shè)兩種介質(zhì)的折射率分別為n0,n1，入射角、折射角分別為θ0和θ1，圖7.3為光線從光疏媒質(zhì)射向光密媒質(zhì)時光的折射示意圖，可見θ1＜θ0。

目前九頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.3光的折射示意圖目前十頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

圖7.4為光線從光密媒質(zhì)射向光疏媒質(zhì)時光的折射示意圖，可見折射角大于入射角，隨著θ0增大折射角θ1可達(dá)90°(此時θ1稱臨界角）；θ1繼續(xù)增大,折射角會大于臨界角使光線全部返回光密媒質(zhì)中，這種現(xiàn)象稱為光的全反射。制造光纖時，使光纖芯的折射率高，外面涂上折射率低的包屏層，當(dāng)選擇一定的角度θ0時，射入纖芯的光束將會全部返回纖芯中。考慮到石英玻璃質(zhì)地脆、易斷裂的因素，通常在裸光纖外面進(jìn)行兩次涂覆構(gòu)成光纖芯線，圖7.5為光纖芯線結(jié)構(gòu)示意圖。

光纖芯線由纖芯、包層、涂覆層和套塑四部分組成。目前十一頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.4臨界角和光線的全反射目前十二頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.5光纖芯線的剖面構(gòu)造

目前十三頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)3單模光纖及特性參數(shù)

光纖的傳播模式分為：多模光纖和單模光纖。

1)多模光纖

多模光纖是能承受多個模式的光纖，如圖7.6(a)、(b)所示。多模光纖帶寬窄、衰耗大、時延差大，用于早期的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)(PDH系列)，逐步被單模光纖代替。

2)單模光纖

單模光纖是只能傳送單一基模的光纖,如圖7.6(c)所示。單模光纖不存在時延差，帶寬比多模光纖寬得多,有利于高碼率信息長距離傳輸。目前十四頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

圖7.6裸光纖結(jié)構(gòu)示意圖(a)階躍型多模光纖;(b)梯度型多模光纖;(c)單模光纖目前十五頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)3)單模光纖的主要特性

單模光纖的主要參數(shù)：模場直徑、衰減系數(shù)和工作波長或截止波長等。

(1)模場直徑

單模光纖的基模場強(qiáng)在光纖橫截面近似為高斯分布,如圖7.7所示。通常將纖芯中場分布曲線最大值1/e處所對應(yīng)的寬度定義為模場直徑，用d表示。

(2)截止波長λ

工作波長大于截止波長時才能保證光纖在單模工作。目前十六頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.7基模場強(qiáng)分布曲線目前十七頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)(3)衰減系數(shù)

衰減系數(shù)指沿光纖傳播方向光信號的損耗。衰減量的大小通常用衰減系數(shù)α來表示，單位是dB/km。

式中，Pi為光纖的輸入光功率；Po為光纖的輸出光功率;L為光纖的長度(單位為km)。

目前十八頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)4光纜

光纜主要由纜芯、護(hù)套和加強(qiáng)元件組成。

1)纜芯

纜芯由光纖芯組成，分為單芯和多芯兩種。表7.1為單芯型纜芯和多芯型纜芯結(jié)構(gòu)示意圖。單芯型由單根二次涂覆處理后的光纖組成；多芯型由多根經(jīng)二次涂覆處理后的光纖組成，又分為帶狀結(jié)構(gòu)和單位式結(jié)構(gòu)。目前國內(nèi)外對二次涂覆主要采用兩種保護(hù)結(jié)構(gòu)：緊套結(jié)構(gòu)和松套結(jié)構(gòu)，如圖7.8所示。目前十九頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)目前二十頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

圖7.8緊套和松套光纖結(jié)構(gòu)示意圖(a)緊套光纖結(jié)構(gòu)示意圖；(b)松套光纖結(jié)構(gòu)示意圖目前二十一頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

2)強(qiáng)度元件

在光纜內(nèi)中心或四周加一根或多根加強(qiáng)元件使其能夠承受外力。

3)護(hù)層

保護(hù)光纖芯線免受外部機(jī)械力和環(huán)境損壞，護(hù)層分內(nèi)護(hù)層和外護(hù)層。

4)光纜的種類

表7.2為公用通信網(wǎng)中的光纜結(jié)構(gòu)。目前二十二頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)目前二十三頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)(1)層絞式光纜

將若干根光纖芯線以強(qiáng)度元件為中心絞合在一起，如圖7.9(a)所示。

(2)單位式光纜

將幾根至十幾根光纖芯線集合成一個單位，再由數(shù)個單位以強(qiáng)度元件為中心絞合成纜，如圖7.9(b)所示。

(3)骨架式光纜

將單根或多根光纖放入骨架的螺旋槽內(nèi)，骨架中心是強(qiáng)度元件，骨架上的溝槽可以是V型、U型或凹型，如圖7.9(c)所示。

(4)帶狀式光纜

將4～12根光纖芯線排列成行構(gòu)成帶狀光纖單元，再將多個帶狀單元按一定方式排列成纜，如圖7.9(d)所示。

目前二十四頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

圖7.9光纜的基本結(jié)構(gòu)(a)層絞式；(b)單位式；(c)骨架式；(d)帶狀目前二十五頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)7.2PDH數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)

圖7.2為PDH數(shù)字光纖通信傳輸系統(tǒng)方框圖，系統(tǒng)終端設(shè)備由數(shù)字端機(jī)和光端機(jī)組成。近年來PDH系列設(shè)備只在公用電話網(wǎng)中用作市話網(wǎng)的中繼傳輸系統(tǒng)，我國PDH系列的數(shù)字結(jié)構(gòu)，主要用于數(shù)字網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)（2Mb／s速率的接口）。

目前二十六頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.2數(shù)字光纖通信傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖

目前二十七頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)1PDH系統(tǒng)電接口主要參數(shù)

CCITTG.703協(xié)議規(guī)定了以2.048Mb/s為基礎(chǔ)的PDH系列接口特性、速率、碼型，如表7.3所示；G.921協(xié)議規(guī)定了標(biāo)稱比特容差，如表7.4所示。

目前二十八頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)2PDH系統(tǒng)光接口主要參數(shù)

系統(tǒng)發(fā)光功率如表7.5所示，光接收靈敏度如表7.6所示（BER=1×10-10）。

目前二十九頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)7.3SDH光同步數(shù)字傳輸系統(tǒng)7.3.1概念及特點(diǎn)1SDH系統(tǒng)的基本概念

SDH系列實質(zhì)是在光纖上同步傳輸信息的一些網(wǎng)絡(luò)單元(NE)，有國際統(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（“同步傳輸模塊”STM-N，N為1,4,16,64,…)。圖7.10為NNI位置示意圖，表7.7為SDH同步傳輸模塊等級。目前三十頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.10NNI的位置示意圖目前三十一頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)目前三十二頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)2SDH系統(tǒng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):

有標(biāo)準(zhǔn)光接口;

同步字節(jié)復(fù)用(復(fù)接);

強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理功能。缺點(diǎn):

頻帶利用率低于PDH系統(tǒng)；技術(shù)設(shè)備復(fù)雜；系統(tǒng)易發(fā)生重大故障甚至癱瘓。目前三十三頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)7.3.2SDH的開銷功能1開銷的概念開銷指在幀結(jié)構(gòu)中安排的一些特殊比特，是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口數(shù)據(jù)流中信息凈負(fù)荷以外的部分。2開銷分類

1)段開銷SOH

監(jiān)視、管理和維護(hù)段層性能，分為再生段開銷(RSOH)和復(fù)用段開銷(MSOH)。

RSOH可在再生器接入，也可以在終端設(shè)備接入；MSOH透明通過再生器終結(jié)在終端設(shè)備。圖7.11為STM-1SOH字節(jié)安排示意圖。目前三十四頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)9×270×N字節(jié)SOHAU-PTRSOH1234567893行1行5行STM-N凈負(fù)荷(含POH)傳輸方向9×N261×N270×N列SDH幀結(jié)構(gòu)目前三十五頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.11STM-1SOH字節(jié)安排目前三十六頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)2)通道開銷Vc-POH

用于復(fù)用（復(fù)接）Vc進(jìn)入STM，安排在凈負(fù)荷中。通道開銷分為低階Vc-POH和高階Vc-POH。低階Vc-POH監(jiān)視、維護(hù)低階Vc通道性能，指示告警狀態(tài)；高階Vc-POH監(jiān)視、維護(hù)高階Vc通道性能，指示告警狀態(tài)、復(fù)用結(jié)構(gòu)等。

3段開銷安排以STM-1SOH為例。

1)幀定位字節(jié):A1和A2A1、A2用來識別幀的起始位置，A1為11110110，A2為00101000。STM-1幀有3個A1和3個A2幀定位字節(jié)；STM-N幀定位有3×N個A1和3×N個A2。

目前三十七頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

2)STM識別字符:C1

Ｃ1識別每個STM-1信號在STM-N復(fù)用結(jié)構(gòu)中的位置。

3)數(shù)據(jù)通信字節(jié)(DCC):D1～D12DCC構(gòu)成SDH管理網(wǎng)的傳送通路，STM-1中D1、D2、D3共192kb/s的通路作再生段的DCC；字節(jié)D4～D12共576kb/s的通路字節(jié)作為復(fù)用段的DCC。

4)公務(wù)聯(lián)絡(luò)字節(jié):E1、E2

話音通信的公務(wù)聯(lián)絡(luò)通路，E1為再生段開銷的一部分，E2是復(fù)用段開銷的一部分。

5)使用者通路字節(jié):F1

留給網(wǎng)絡(luò)使用者，為特殊維護(hù)目的提供臨時數(shù)據(jù)/音頻通路連接。

目前三十八頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

6)BIP-8字節(jié):B1

監(jiān)測再生段的誤碼，為使用偶校驗的比特間插奇偶校驗8位碼(BIP-8)。

7)BIP-N×24字節(jié):B2

監(jiān)測復(fù)用段誤碼，STM-1有三個字節(jié)。

8)自動保護(hù)倒換(APS)通路字節(jié)：K1,K2(b1～b5)9)同步狀態(tài)字節(jié):Z1(b5~b8)

用作同步狀態(tài)消息。

10)空閑字節(jié):Z1(b1～b4)和Z2

11)復(fù)用段遠(yuǎn)端失效指示字節(jié):K2(b6~b8)目前三十九頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)7.3.3SDH系列的復(fù)用1復(fù)用結(jié)構(gòu)

SDH復(fù)接由一些基本單元經(jīng)過若干步復(fù)接，并且采用凈負(fù)荷指針技術(shù)。

ITU-TG.709協(xié)議規(guī)定了SDH的復(fù)用結(jié)構(gòu)，圖7.12為G.709復(fù)用結(jié)構(gòu)示意圖。各種低速率等級的數(shù)字信號分別進(jìn)入相應(yīng)的接口容器完成適配功能，ITU-TG.709規(guī)定了5種標(biāo)準(zhǔn)接口容器C-11、C-12、C-2、C-3、C-4的標(biāo)準(zhǔn)比特速率,我國制定了3種標(biāo)準(zhǔn)：C-12(PDH2.048Mb/s)、C-3(34.368Mb/s)和C-4(139.264Mb/s)，圖7.13為我國的SDH基本復(fù)用結(jié)構(gòu)示意圖。目前四十頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.12G-709復(fù)用結(jié)構(gòu)目前四十一頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.13我國的SDH基本復(fù)用結(jié)構(gòu)139264kb/sAU-4STM-NAUGVc-4TUG-3TUG-2TU-3TU-12Vc-3Vc-12C-3C-12C-434368kb/s2048kb/s指針處理復(fù)用定位校準(zhǔn)映射×N×1×3×1×7×3注：在干線上采用34368kb/s

時，應(yīng)經(jīng)上級主管部門批準(zhǔn)目前四十二頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

復(fù)接過程：映射、指針處理、定位和形成TU。圖7.14為PDH支路形成TU示意圖。

圖7.14PDH支路形成TU過程脈沖插入映射入容器支路PDH＋指針PDHCVCTU目前四十三頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)2復(fù)用過程

1)映射

把PDH系列各種速率數(shù)字信號和ATM信元經(jīng)適配處理進(jìn)入虛容器Vc。

(1)PDH系列映射

目前有異步映射、同步映射、浮動模式映射、鎖定模式映射等多種方式，一般采用浮動異步映射方式。

(2)ATM信元映射

ATM信元長53個字節(jié),前5個字節(jié)為信頭，其余48個字節(jié)為信息域。ATM信元映射將每個信元的字節(jié)結(jié)構(gòu)與所用虛容器字節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位對準(zhǔn)（信息域映射進(jìn)入Vc-X前要擾碼）。目前四十四頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)2)指針調(diào)整

(1)指針描述

Vc在AU或TU幀內(nèi)提供的動態(tài)定位方法，作用：

網(wǎng)絡(luò)同步工作時校準(zhǔn)同步信號間的相位；

網(wǎng)絡(luò)失去同步時校準(zhǔn)頻率和相位，網(wǎng)絡(luò)異步工作時跟蹤校準(zhǔn)頻率；

容納網(wǎng)絡(luò)中的頻率抖動和漂移。

(2)指針分類

指針分為兩類：AU-PTR和TU-PTR目前四十五頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

AUPTR指AU-4PTR；TU-PTR指TU-11、TU-12、TU-3PTR。

●

AU-4PTR：提供PDH系列的四次群139.264Mb/s的數(shù)字信號進(jìn)入Vc-4，包括指針位置、指針值的碼字安排、頻率調(diào)整和標(biāo)識符NDF；

●

TU-12PTR：提供PDH系列的一次群2.048Mb/s的數(shù)字信號進(jìn)入Vc-12，包括指針位置、字節(jié)及指針值的比特安排、頻率調(diào)整和新標(biāo)識符NDF等；

●

TU-3PTR：提供PDH三次群34.368Mb/s的數(shù)字信號進(jìn)入Vc-3，包括位置指示字節(jié)、指針值、頻率調(diào)整及新數(shù)據(jù)標(biāo)識符NDF等。目前四十六頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

3)通道開銷Vc-POH

通道開銷分為兩類：低階Vc-POH和高階Vc-POH

●

低階Vc-POH：Vc-11/Vc-12POH，用在幀復(fù)接結(jié)構(gòu)中，C-12加Vc-12POH構(gòu)成Vc-12。

●

高階Vc-POH：Vc-3/Vc-4POH，用在子幀復(fù)接結(jié)構(gòu)中，C-4加Vc-4POH構(gòu)成Vc-4。

4)復(fù)用過程

SDH系列復(fù)用單元包括：容器C-n、虛容器Vc-n、支路單元TU-n、支路單元組TUG-n、管理單元AU-n和管理單元組AUG-n。

目前四十七頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

復(fù)用過程:

(7.3.1)(7.3.2)TU-1n×N=TUG2(7.3.3)TUG2×N=TUG3(7.3.4)AU-n×N=AUG(7.3.6)AUG×N=STM-1(7.3.7)STM-1×N=STM-N(7.3.8)目前四十八頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

例1利用AU-4直接從C-12復(fù)用，如圖7.15所示。

●

PDH一次群數(shù)字信號(2.048Mb/s)進(jìn)C-12適配，加上Vc-12POH構(gòu)成Vc-12(2.240Mb/s)；

●

Vc-12加上TU-12PTR，經(jīng)速率調(diào)準(zhǔn)和相位對準(zhǔn)構(gòu)成TU-12(2.304Mb/s)；

●

TU-12經(jīng)均勻同步復(fù)接組成TUG-2(6.912Mb/s)；

●

7個TUG-2單字節(jié)間插組成TUG-3(49.536Mb/s)；

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3個TUG-3經(jīng)字節(jié)間插后，再加上Vc-4POH即構(gòu)成Vc-4(150.336Mb/s)；

●

Vc-4加AU-4PTR組成AU-4(150.912Mb/s)；

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單個AU-4直接置入AUG；

●單個AUG加段開銷組成STM-1(155.520Mb/s)。目前四十九頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.15利用AU-4直接從C-12復(fù)用的方法目前五十頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

例2利用AU-4直接從C-4復(fù)用，如圖7.16所示。

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PDH系列四次群數(shù)字信號(139.264Mb/s)進(jìn)入C-4適配，加Vc-4POH構(gòu)成Vc-4(速率為150.336Mb/s)；

●

Vc-4加AU-4PTR構(gòu)成AU-4(150.912Mb/s)；

●單個AU-4直接置入AUG；

●單個AUG經(jīng)單字節(jié)間插，加段開銷構(gòu)成標(biāo)稱速率為155.520Mb/s的STM-1；

●

N個AUG經(jīng)單字節(jié)間插，加段開銷即構(gòu)成STM-N。

目前五十一頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.16利用AU-4直接從C-4復(fù)用的方法目前五十二頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)3IPoverSDH

IP數(shù)據(jù)包根據(jù)RFC1662規(guī)范插入到PPP幀的信息段；SDH通道層的業(yè)務(wù)適配器把封裝的IP數(shù)據(jù)包映射到SDH的同步凈負(fù)荷區(qū)，再經(jīng)SDH傳輸層和段層,加上相應(yīng)的開銷,

把凈負(fù)荷裝入到SDH幀；最后到達(dá)光層在光纖中傳輸。圖7.17為IPoverSDH分層模型示意圖。

圖7.17IPoverSDH分層模型

目前五十三頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)7.3.4SDH設(shè)備

SDH設(shè)備分為：終端復(fù)用設(shè)備TM、分/插復(fù)用設(shè)備ADM和同步數(shù)字交叉連接設(shè)備SDXC等。

TM、ADM復(fù)用設(shè)備

1)終端復(fù)用器

功能：將PDH信號(或STM-N信號）復(fù)接成高速STM-M信號，并完成電光相互轉(zhuǎn)換。

TM終端復(fù)用設(shè)備分為：接口終端復(fù)用設(shè)備和高階終端復(fù)用設(shè)備,圖7.18(a)、圖7.18(b)分別為接口終端復(fù)用設(shè)備和高階終端復(fù)用設(shè)備示意圖。目前五十四頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.18終端復(fù)用設(shè)備簡圖(a)接口終端復(fù)用設(shè)備(b)高階終端復(fù)用設(shè)備目前五十五頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

●

接口終端復(fù)用設(shè)備：G.703協(xié)議規(guī)定各類PDH系列信號作為支路的輸入、輸出信號；

●

高階終端復(fù)用設(shè)備：復(fù)接/分接同步系列各級信號，把若干STM-N同步復(fù)接為STM-M，或?qū)TM-M分接為若干STM-N(M=4N)。

2)ADM分/插復(fù)用設(shè)備

SDH系統(tǒng)中上、下電路功能比PDH系統(tǒng)更靈活,圖7.19為同步ADM代替PDH的ADM示意圖。

ADM設(shè)備可替代TM作為終端復(fù)用器，圖7.20為ADM用作終端復(fù)用器的示意圖。目前五十六頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.19同步ADM代替PDH的ADM34/140MMUX34/140MMUXOLTEOLTE2/34MMUX2/34MMUXADMFLM-150140Mb/s…2Mb/s34Mb/sDF2Mb/sSTM-NSTM-N（A/D模式)2Mb/sDF：數(shù)字配線架OLTE：光端機(jī)……目前五十七頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.20ADM用作終端復(fù)接器目前五十八頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

ADM設(shè)備可方便地從主信號碼流中提取出支路信號，也可將支路信號方便地插入到主信號碼流中。（STM-M信號與PDH支路信號的分/插；在STM-M信號與STM-N信號的分/插）。

ADM設(shè)備可用于點(diǎn)對點(diǎn)傳輸、鏈狀網(wǎng)以及環(huán)型網(wǎng)，圖7.21為ADM功能組成框圖。ADM設(shè)備由基本盤和擴(kuò)展盤構(gòu)成，基本盤由交換盤、復(fù)接盤、控制盤、通信盤、輔助盤、電源盤等組成；擴(kuò)展盤與應(yīng)用要求有關(guān)。目前五十九頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.21ADM功能圖交換盤A交換盤B復(fù)接光電復(fù)接光電復(fù)接光電復(fù)接光電復(fù)接光電復(fù)接HDB3復(fù)接HDB3復(fù)接HDB3復(fù)接CMI控制盤通信盤輔助盤電源盤西STM-1(1+1)東STM-1(1+1)FQSTM-1光STM-1(140Mb/s)34Mb/s2Mb/s2Mb/s備用目前六十頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)2SDH系統(tǒng)的數(shù)字交叉連接設(shè)備SDXC

1)DXC基本概念

SDH系統(tǒng)的DXC稱為SDXC，是一種具有1個或多個PDH準(zhǔn)同步數(shù)字系列或SDH同步數(shù)字系列信號，可對任何端口信號(和/或其子速率信號)與其他端口信號(和/或其子速率信號)進(jìn)行可控連接和再連接的設(shè)備。

SDXC能在接口端口間提供可控Vc的透明連接和再連接，圖7.22為PDH與SDH交叉連接示意圖；SDXC還能支持G.84規(guī)定的控制、管理功能；實現(xiàn)Vc信號的連接和再連接(交換功能)。圖7.23為SDXC實現(xiàn)虛容器交換示意圖。目前六十一頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.22PDH與SDH交叉連接光端機(jī)光端機(jī)光端機(jī)光端機(jī)光端機(jī)光端機(jī)接口接口接口接口接口接口接口140M11141664………8M34MSTM-1140M140M2MSTM-1STM-1140M140M140M交叉連接VCX…14目前六十二頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.23SDXC實現(xiàn)虛容器交換目前六十三頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

Vc信號按順序周期映射到STM-1信號，特定Vc固定在同一個列組，Vc的交換變成STM幀結(jié)構(gòu)中列組間的交換。

交叉連接也實現(xiàn)“交換功能”，表7.8為DXC和數(shù)字交換機(jī)的的比較。

目前六十四頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

2)交叉連接設(shè)備圖7.24為交叉連接設(shè)備組成原理方框圖，交叉連接設(shè)備由交叉連接矩陣、控制系統(tǒng)、外部時鐘、線路時鐘、TMN(電信管理網(wǎng))接口、告警指示、調(diào)配線及輸入/輸出接口等組成。圖7.25為典型交叉連接設(shè)備示意圖。該設(shè)備能在STM-1信號間交換Vc，可提供8×8個STM-1信號容量，9個掛鉤裝在1個板上可組成16×16個STM-1的更大容量，還可用更多電路板組成一個方陣開關(guān)供更大系統(tǒng)應(yīng)用。目前六十五頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.24DXC方框圖目前六十六頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.25阿爾卡特1641SX交叉連接的體系結(jié)構(gòu)目前六十七頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

3)DXC的主要特點(diǎn)①信號獨(dú)立性；②無阻塞；③周期性；④同步性；⑤冗余性；⑥透明性。3SDH再生中繼設(shè)備

1)再生設(shè)備模型及功能圖7.26為SDH中繼設(shè)備模型示意圖。目前六十八頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.26SDH中繼設(shè)備模型開銷接口(OHA)SDH物理接口SPI(收)SDH物理接口SPI(發(fā))再生段終端RST(收)再生段終端RST(發(fā))定時發(fā)生器(RTG)同步設(shè)備管理功能(SEMF)消息通信功能(MCF)OHA接口U1U1E1F1ASTM-NBCB′ASTM-NT1S1T0S2S2T0S1T1T1T0StsHHD1~D3(DCCR)D1~D3(DCCR)Q、F接口′′′′′′目前六十九頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

A參考點(diǎn)：經(jīng)光纜衰減的STM-N全幀光信號送物理接口SPI(收)，經(jīng)光/電變換、均衡放大、判決處理、定時提取、再定時等形成全幀電信號。

B參考點(diǎn)：STM-N全幀電信號送入再生段終端RST(收)，經(jīng)幀定位、解擾碼處理并提取RSOH字節(jié)送開銷接口OHA；完成BIP-8誤碼計數(shù)與B1字節(jié)的校驗；對幀失步OOF、幀丟失LOF條件進(jìn)行檢驗，并經(jīng)S2報告給同步設(shè)備管理功能塊SEMF。

C參考點(diǎn)：無RSOH的STM-N信號送再生段終端RST(發(fā))，把本地RSOH字節(jié)插入到STM-N信號形成全幀STM-N信號，并進(jìn)行擾碼、比特間插奇偶校驗計算。

目前七十頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

參考點(diǎn)B′：STM-N全幀電信號送物理接口SPI(發(fā)),進(jìn)行電/光變換為STM-N全幀光信號，進(jìn)行發(fā)送光失效、激光偏流門限和激光器溫度檢測，經(jīng)S1′報告給同步設(shè)備管理功能塊SEMF。參考點(diǎn)A′：把重新組合的含有RSOH的STM-N全幀光信號通過光纜向下游發(fā)送。

2)其他功能塊的作用

(1)再生中繼設(shè)備定時發(fā)生器RTG

RTG內(nèi)有定時濾波器和內(nèi)部振蕩器，T1為輸入定時信號，T0為輸出定時信號。目前七十一頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

(2)同步設(shè)備管理功能SEMF

處理參考點(diǎn)S1、S2來的數(shù)據(jù)以及硬件告警信號等，并送相關(guān)功能塊。

(3)消息通信功能MCF

處理SEMF信息送有關(guān)數(shù)據(jù)通道，也可直接送上游數(shù)據(jù)通道，遠(yuǎn)端監(jiān)視、控制線路運(yùn)行狀態(tài)。

(4)開銷接口OHA

用于RSOH的相關(guān)字節(jié)、公務(wù)聯(lián)絡(luò)電話接口、使用者通道和備用服務(wù)接口。目前七十二頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)7.4光波分復(fù)用系統(tǒng)

7.4.1光波分復(fù)用系統(tǒng)基本概念1光波分復(fù)用系統(tǒng)組成圖7.27為光波分復(fù)用系統(tǒng)組成示意圖。

發(fā)端：傳輸信號在光終端設(shè)備通過波長轉(zhuǎn)換變?yōu)椴ǚ謴?fù)用系統(tǒng)系列工作波長，多路光信號通過光復(fù)用器耦合到一根光纖上，放大后在光纖線路中傳輸；

收端：放大的光耦合信號在光終端設(shè)備解復(fù)用為多路光信號，通過波長轉(zhuǎn)換將各路光信號的工作波長轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波長。目前七十三頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.27光波分復(fù)用系統(tǒng)組成………WDMWDM12M光放大器光放大器光放大器光放大器12M終端設(shè)備光放大設(shè)備光放大設(shè)備終端設(shè)備目前七十四頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)2光波分復(fù)用傳輸原理圖7.28為光波分復(fù)用傳輸原理框圖。圖7.28(a)：一根光纖中同時單向傳輸幾個不同波長的光波信號。發(fā)端：信號先通過光源變?yōu)椴煌ㄩL的光波信號；再通過光波分復(fù)用器WDM耦合到一根光纖中傳輸。收端：光耦合信號通過光波分復(fù)用器WDM解復(fù)用，再通過光檢測器取得多波長光信號。圖7.28(b)：一根光纖中同時雙向傳輸幾個不同波長的光波信號，傳輸過程與單向傳輸相同。目前七十五頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.28WDM傳輸原理圖目前七十六頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)3光波分復(fù)用波長區(qū)通路劃分光波分復(fù)用系統(tǒng)中用波長表述通路，各通路間頻率間隔一般有50GHz、100GHz、200GHz等。

通路間隔：光波分復(fù)用系統(tǒng)中兩相鄰?fù)烽g的標(biāo)稱波長（頻率）差。通路間隔可相等，也可不等。標(biāo)稱中心波長：光波分復(fù)用系統(tǒng)每個信號通路所對應(yīng)的中心波長稱為標(biāo)稱中心波長（標(biāo)稱中心頻率）。國際上一般以193.1THz為參考頻率，標(biāo)稱波長為1552.52nm，目前開發(fā)的光纖波長在1310nm和1550nm窗口。

表7.9為16通路和8通路WDM系統(tǒng)中心波長(頻率)。

目前七十七頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)目前七十八頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)7.4.2光波分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖7.29為光波分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，由光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)、光放大器、光纖（光纜）、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)六部分組成。

光發(fā)射：SDH端機(jī)的光信號先送光發(fā)射端經(jīng)光轉(zhuǎn)發(fā)器把非特定波長的光信號轉(zhuǎn)換為特定波長的光信號；再利用合波器合成多通路的光信號；最后經(jīng)功率放大器放大后送光纖信道傳輸。

光放大器：用摻鉺光放大器放大光纖信號，不同波長光信號的放大增益相同。

目前七十九頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

光接收機(jī)：長途傳輸后衰減的主信道弱光信號經(jīng)前置放大器放大送光分波器，從主信道光信號中分出特定波長的光信號。

光監(jiān)控信道：監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各信道的傳輸情況。發(fā)送端將本節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的光監(jiān)測信號（1510nm）與業(yè)務(wù)光信道信號合波輸出；接收端從光合波信號中分出光監(jiān)控信號（1550nm）和業(yè)務(wù)光信道信號。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理：通過光監(jiān)控信道傳送的開銷字節(jié)及其他節(jié)點(diǎn)的開銷字節(jié)對WDM系統(tǒng)進(jìn)行管理。目前八十頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.29WDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖目前八十一頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)7.6.3光波分復(fù)用的分層模型及功能描述1光波分復(fù)用系統(tǒng)的分層模型圖7.30為光波分復(fù)用系統(tǒng)的分層模型示意圖，WDM系統(tǒng)分為兩層：SDH層和WDM層。

SDH層：提供用戶信息；組成SDH幀信號；將SDH電信號轉(zhuǎn)換為SDH光信號

WDM層：提供業(yè)務(wù)信號端到端透明傳送；提供多波長光信號的系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)）功能；提供光信號在各種光纖上的傳輸功能。目前八十二頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.30WDM系統(tǒng)分層模型目前八十三頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

光波分復(fù)用系統(tǒng)分為兩大類：集成系統(tǒng)和開放系統(tǒng)。

集成系統(tǒng)：標(biāo)稱光波和長距離色散受限的光源集成在SDH設(shè)備中，系統(tǒng)中STM-N的TM、ADM及REG都必須符合WDM系統(tǒng)的光接口要求。開放系統(tǒng)：同一個WDM系統(tǒng)中不同廠商的SDH設(shè)備(系統(tǒng))可以互通(兼容)，并可把SDH非規(guī)范的光波長轉(zhuǎn)換為標(biāo)稱波長。2光波分復(fù)用系統(tǒng)的功能描述圖7.31為光波分復(fù)用系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)示意圖。目前八十四頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.31WDM系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖目前八十五頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

WDM系統(tǒng)分為兩類：無線路光放大器的傳輸系統(tǒng)和有線路光放大器的傳輸系統(tǒng)。圖7.32、圖7.33分別為無線路光放大器和有線路光放大器的WDM系統(tǒng)線路配置示意圖。其中：Tx1…Txn為不同波長光發(fā)射器，Rx1…Rxn為不同波長光接收器，OM/OA為光合波與光放大器集成，OA/OD為光前置放大器與光分波器集成，OA為光放大器。表7.10為圖7.32、圖7.33中各參考點(diǎn)的定義。目前八十六頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.32無線路光放大器的WDM系統(tǒng)目前八十七頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

圖7.33有線路光放大器的WDM系統(tǒng)目前八十八頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)目前八十九頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)7.4.4光波分復(fù)用系統(tǒng)的主要設(shè)備光波分復(fù)用系統(tǒng)的主要設(shè)備：光轉(zhuǎn)發(fā)器、光合波器/分波器、光纖放大器。1光轉(zhuǎn)發(fā)器光轉(zhuǎn)發(fā)器(波長轉(zhuǎn)換器)：把標(biāo)準(zhǔn)波長轉(zhuǎn)換為ITU-T規(guī)范的標(biāo)稱波長。目前商用的是光/電/光(O/E/O)的轉(zhuǎn)換方式，轉(zhuǎn)換中進(jìn)行電再生處理，改善了信號質(zhì)量；采用光/光(O/O)變換有利于集成，目前無商用介紹。光轉(zhuǎn)發(fā)器在發(fā)端把SDH設(shè)備光信號轉(zhuǎn)換為波分復(fù)用光信號，在收端把波分復(fù)用光信號恢復(fù)為開放SDH系列光信號。目前九十頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)下表為光轉(zhuǎn)發(fā)器接口參數(shù)示意目前九十一頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)2光合波器/分波器光合波器：將不同波長光信號合并為多波長光信號；光分波器：將一根光纖送來的多波長光信號分解為不同波長光信號。光合波器/分波器主要有：介質(zhì)膜濾波器、各種光柵型和星型耦合器等結(jié)構(gòu)形式。圖7.34為閃耀光柵型光波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)示意圖，主要由透鏡和光柵組成。目前九十二頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.34光柵型光波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)示意圖目前九十三頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

在能夠投射或反射平面上劃平行等距溝痕，形成許多同間隔的狹縫，多波長光信號通過光柵時會產(chǎn)生衍射，不同成分的光信號將以不同的角度出射。

圖7.35為陣列波導(dǎo)光柵型光波分復(fù)用器示意圖，用半導(dǎo)體加工工藝構(gòu)筑光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。光波導(dǎo)間的功率耦合與波長、間隔、材料等特性有關(guān)，采用半導(dǎo)體加工工藝制造光波分復(fù)用器。波長間隔小，信道數(shù)多，適合超高速、大容量光波分復(fù)用系統(tǒng)，是目前研制、開發(fā)和應(yīng)用的重點(diǎn)。目前九十四頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.351×8波分復(fù)用器目前九十五頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)3光纖放大器光纖放大器：直接放大光波信號。

1)摻鉺光纖放大器EDFA

石英光纖芯層中摻入鉺Er形成的特殊光纖，在泵浦光源激勵下可放大光信號，因此稱摻鉺光纖放大器。摻鉺光纖放大器特點(diǎn)：高增益、高輸出、寬頻帶、低噪聲。

光纖放大器在發(fā)端用作功率放大器，提高進(jìn)入光纖線路放大器的功率，在收端解復(fù)用前用作前置放大器，提高接收機(jī)靈敏度。目前九十六頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)

2）摻鉺光纖放大器的基本結(jié)構(gòu)圖7.36為摻鉺光纖放大器的基本組成示意圖，主要由摻鉺光纖、泵浦源、光耦合器、光隔離器等組成。

摻鉺光纖：工作波長為1550nm，摻雜濃度與光纖放大器的光纖長度有關(guān)，長度越長，摻雜濃度越小。

泵浦源：能量較強(qiáng)的激勵光源，光激勵下增強(qiáng)光能，大功率半導(dǎo)體激光器可提供光泵浦源功率。

光耦合器：較弱的光信號與較強(qiáng)的泵浦源一起進(jìn)入摻鉺光纖，泵浦光激活鉺粒子；信號光子感應(yīng)鉺離子受激輻射產(chǎn)生能級躍遷，同樣光子注入信號光完成放大作用。光隔離器：抑制光反射，確保光放大器穩(wěn)定工作。目前九十七頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)圖7.36EDFA的基本組成目前九十八頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)7.4.5光波分復(fù)用線路光纖1G.652、G.653、G.654、G.655光纖目前光纖通信中廣泛采用G.652、G.653、G.654、G.655光纖。

G.652光纖：1310nm波長性能最佳的單模光纖，適用于1310nm和1530nm以下的單通路；

G.653光纖（色散移位光纖）：1550nm波長性能最佳的單模光纖，零色散從1310nm移至1530nm波長，主要用在SDH系統(tǒng)；目前九十九頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)G.654光纖：截止波長移位的單模光纖，主要用于海底光纖通信；

G.655光纖（非零色散移位單模光纖）：零色散從1550nm移至1570nm及1510～1520nm附近，主要用于1530nm波長源較長距離的波分復(fù)用。2非零色散移位光纖非零色散移位光纖是G.655光纖改進(jìn)型，可有效抑制光放大器非線性引起的回波混頻效應(yīng)，避免信道回串?dāng)_。目前一百頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)7.4.6光波分復(fù)用的主要技術(shù)1光源技術(shù)

WDM系統(tǒng)要求光源發(fā)光波長精確、工作穩(wěn)定；激光器集成芯片成本低。目前用于波長監(jiān)測與穩(wěn)定技術(shù)的方法：溫度反饋控制法和波長反饋控制法。

溫度反饋控制法：激光器芯片所在熱沉溫度來檢測控制相應(yīng)溫控電路，從而控制、穩(wěn)定波長;

波長反饋控制法：輸出端檢測光波長，用相應(yīng)輸出電壓與標(biāo)準(zhǔn)參考電壓的差值來控制激光器的溫度，進(jìn)一步控制、穩(wěn)定波長。

目前一百零一頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)2濾光技術(shù)濾光器指允許特定波長(頻率)的光信號通過的器件，能通過可調(diào)波長的濾光器稱為波長可調(diào)諧濾光器。3色散補(bǔ)償技術(shù)波分復(fù)用系統(tǒng)中，光纖色散隨傳輸距離增加而增加，采用色散補(bǔ)償技術(shù)可解決色散問題。

色散補(bǔ)償（光均衡）基本原理：光脈沖信號經(jīng)過長距離光纖傳輸后信號會發(fā)生畸變，用一段色散補(bǔ)償光纖來修正可以消除畸變。目前一百零二頁\總數(shù)一百一十六頁\編于十八點(diǎn)4光纖放大器的增益平坦技術(shù)

帶內(nèi)增益平坦度：通帶內(nèi)最大增益與最小波長點(diǎn)的增益差。

WDM系統(tǒng)要求摻餌光纖放大器增益平坦，各光纖放大器帶內(nèi)增益平坦度不超過1dB。為保證WDM系統(tǒng)中各光纖放大器增益平坦，可取一些特殊技術(shù)：選EDFA增益平坦區(qū)域的波長區(qū)工作；采用增益均衡技術(shù)；采用光電反