第数字光纤通信系统专项文档

1、第数字光纤通信系统（优选）第数字光纤通信系统 传输频带宽、信息容量大光波频率高，携带信号信息量大； 不受电磁干扰、防腐和不锈蚀光纤是非金属材料，不受电磁干扰，也不发生锈蚀， 具有防腐能力； 不怕高温，防爆、防火性能强iiiT光纤是石英玻璃材料（熔点2000C以上），不怕高温, 有防火性能； 光纤通信保密性好光纤在传输光信号时泄漏小，不会产生串话等干扰， 因而光纤通信保密性好。7.1.2数字光纤通信系统的组成数字光纤通信系统由发送设备、传输信道和接收设备 三大部分构成，图7.1为光纤通信系统组成原理方框图。数字光纤通信系统，常釆用数字编码信号经强度调制-直接检波的数字通信系统（强度调制是利用数字

2、信号直接 调制光源的光强度；直接检波是在光接收机的光频上检测数 字脉冲信号）0E/O变换O/E变换E/O变换O/E变换光源光检测器图7.1光纤通信系统组成原理方框图发端有源器件把数字脉冲信号转换为光信号送光纤中 传输；收端光检测器件将接收到的光信号转换为数字脉冲 信号。传输距离较远时，釆用光中继设备把信号经过中继 再生处理后传输。图7.2为一个实用的数字光纤通信传输系统结构框图。 发端：数字端机把用户各种数字信号通过复用设备组成一 定的数字传输结构，光端机把数字端机送来的不同速率等 级的数字信号处理成光脉冲；收端：光端机把光脉冲转换 为数字信号；数字端机把不同速率等级的数字信号通过分 路设备分

3、解为用户的各种数字信号。新汨謁超謂00kKMA电端机微y0關搠攵戀搠攵10搠攵KM 电.端戀V机部图7.2数字光纤通信传输系统结构方框图光端机：主要由光发送、光接收、信号处理及辅助电 路组成。光发送完成电/光变换；光接收完成光/电变换；Hit信号处理把数字端机送来的数字脉冲信号再处理，以及各 种码型变换；辅助电路进行告警、监控及区间通信等。光中继机：将长距离光纤传输后的光脉冲信号（受到衰耗及色散畸变）转换为电信号，经放大整形、定时、再 生还原为规则数字脉冲信号，然后经再调制光源变为光脉 冲信号。7.1.3光纤和光缆1光纤光纤是导光的玻璃纤维的简称，比明线、电缆传送 的信息量高成千上万倍（可达上

4、百千兆比特/秒）。2光纤的导光原理光纤是利用光的全反射特性来导光的。我们知道光 在分界面会产生折射，设两种介质的折射率分别为n°, np 入射角、折射角分别为0。和,图7.3为光线从光疏媒质 射向光密媒质时光的折射示意图，可见。1V 0俨®光瓯质图7.4为光线从光密媒质射向光疏媒质时光的折射示意 图，可见折射角大于入射角，随着0。增大折射角们可达 90°（此时缶称临界角）；缶继续增大，折射角会大于临界角 使光线全部返回光密媒质中，这种现象称为光的全反射。era制造光纤时，使光纤芯的折射率高，外面涂上折射率低 的包屏层，当选择一定的角度缶时，射入纤芯的光束将会全 部

5、返回纤芯中。考虑到石英玻璃质地脆、易断裂的因素，通 常在裸光纤外面进行两次涂覆构成光纤芯线，图7.5为光纤 芯线结构示意图。光纤芯线由纤芯、包层、涂覆层和套塑四部分组成。!1!图7.4临界角和光线的全反射图7.5光纤芯线的剖面构造3单模光纤及特性参数光纤的传播模式分为：多模光纤和单模光纤。1）多模光纤多模光纤是能承受多个模式的光纤，如图7.6（a）、（b） 所示。多模光纤带宽窄、衰耗大、时延差大，用于早期的 数字光纤通信系统（PDH系列），逐步被单模光纤代替。2）单模光纤单模光纤是只能传送单一基模的光纤，如图7.6（c）所示。 单模光纤不存在时延差，带宽比多模光纤宽得多，有利于高 码率信息长距

6、离传输。gA图7.6裸光纤结构示意图(a)阶跃型多模光纤;(b)梯度型多模光纤;(c)单模光纤J牌农3) 单模光纤的主要特性单模光纤的主要参数：模场直径、衰减系数和工作波长或截止波长等。(1)模场直径单模光纤的基模场强在光纤横截面近似为高斯分布，如图7.7所示。通常将纤芯中场分布曲线最大值1/e处所对应的宽度定义为模场直径，用d表示。(2)截止波长人工作波长大于截止波长时才能保证光纤在单模工作。®图7.7基模场强分布曲线(3)衰减系数衰减量的大小衰减系数指沿光纤传播方向光信号的损耗。 通常用衰减系数。来表示，单位是dB/km。L Po式中，P为光纤的输入光功率；P。为光纤的输出光功率

7、;L为光纤的长度(单位为km)。4光缆光缆主要由缆芯、护套和加强元件组成。1）缆芯缆芯由光纤芯组成，分为单芯和多芯两种。表7.1为单芯型缆芯和多芯型缆芯结构示意图O单芯型由单根二次涂覆处理后的光纤组成；多芯型由多根经二次涂覆处理后的光纤组成，又分为带状结构和单位式结构。目前国内外对二次涂覆主要釆用两种保护结构：紧套结构和松套结构，如图7.8所示。表7. 1缆芯结构结W形状结构尺寸及光纤數单芯型充实5S 2是结枸 3展结构二次涂4H 一次涂覆 光纤一缓冲信外径.1。_ 7h 2 ram缓冲层厚度，5。26。pm管型空气，硅油外径1 0. ?L 2 ram多芯型帶状 （f） 1节距，0.4mm 光

8、纤数412单位式®L ®£）外径s 13 mm 光舒救：60.1250.40.9光纤一次涂覆缓冲层二次被涂覆层光纤油膏一次涂覆松套管单位：nin(a)图7.8(b)紧套和松套光纤结构示意图(a)紧套光纤结构示意图;(b)松套光纤结构示意2）强度元件!1!在光缆内中心或四周加一根或多根加强元件使其能够承受外力。3）护层保护光纤芯线免受外部机械力和环境损坏，护层分内护层和外护层。.4）光缆的种类表7.2为公用通信网中的光缆结构。ft类长紙级结构t155"单館骨架式鼓式箪位式用户场局内郷单般带状式单位式初.2公用通信网中的光縫构光睥数<1010-200&

9、lt;1040 10040 100<200>2220低毓、顧為可用单盘盘长的光联嗷 设，宣架弍有利于腳压力酬耗、南水压、膨力IHI融度,多芯和此中臨直醜、統纸可孩性好II(1) 层绞式光缆将若秒光纤芯线以强度元件为中心绞合在一起，如 图7.9(a)所示。(2) 单位式光缆将几根至十几根光纤芯线集合成一个单位，再由数个 单位以强度元件为中心绞合成缆，如图7.9(b)所示。(3) 骨架式光缆将单根或多根光纤放入骨架的螺旋槽内，骨架中心是 强度元佐 骨架上的沟槽可以是V型、U型或凹型，如图 7.9(c)所示。(4) 带状式光缆将412根光纤芯线排列成行构成带状光纤单元，再将 多个带状单元

10、按一定方式排列成缆，如图7.9(d)所示。«图7.9光缆的基本结构(a)层绞式；(b)单位式;n(d)带状(c)骨架式;7-2 PDH数字光纤传输系统图7.2为PDH数字光纤通信传输系统方框图，系统终端设备由数字端机和光端机组成o近年来PDH系列设备只在公用电话网中用作市话网的中继传输系统，我国PDH系列的数字结构，主要 用于数字网络接口标准（2 Mb/s速率的接口）ogif 图7.2数字光纤通信传输系统结构方框图1 PDH系统电接口主要参数CCITT G.703协议规定了以2.048Mb/s为基础的PDH系列接口特性、速率、码型，如表73所示；G.921协议规定了标称比特容差，如表

11、7.4所示。表7, 3 PDH系列规定的电接口主要參數裝口速率/(Mb/s)2.0488.44834. 368139.264接口码型hdb3hdb3HDBaCMI光纤衰减/dB0-80-80-20-12表-4 G921规定的标称比特客差标称比特速率/(Mb/s)2. 0488. 44834.368139.264容差/X10-6±50±30±20士 152 PDH系统光接口主要参数系统发光功率如表7.5所示，光接收灵敏度如表7.6所示(BER=1X1O10) o表7-5系统发光功率源类型（SM）S点平均发送光功率/dB.LD£ 9、（一6）、（一3）LED

12、一30表7.6系统光接收灵敏度标称速率/（Mb/s标称波长/nm'光检測器PIN接收灵敏度&/dBm8.4481310PIN FET50( 46)34-3681310PIN FET_42139. 2641310PIN - FET-387.3 SDH光同步数字传输系统7. 3.1概念及特点1 SDH系统的基本概念SDH系列实质是在光纤上同步传输信息的一些网络 单元(NE),有国际统一的网络节点接口(NNI),有一套标 准化的信息结构等级(同步传输模块”STM-N, N为1,4,16, 64,）。 MB1=1图7.10为NNI位置示意图，表7.7为SDH同步传输块等级。bM N4

13、NnL1R如劄言号line绑各彩充9M 同 器 radio 充成设題BX：夕陪I接入设备7.10 NNI的位置示意图传舖块STM - N等级比特速率/Mb/stti£K«(64kb/s)STM-1155.520(155)1920STM-4622.080(622)7680STM-162488.320(2.5G)30720STM - 649953.280(10G)122880STM-N)5552XN1920XN,眾2 SDH系统的特点优点：有标准光接口 ； 同步字节复用（复接）;强大的网络管理功能。缺点:频带利用率低于PDH系统;技术设备复杂； 系统易发生重大故障甚至瘫痪o7.

14、 3.2 SDH的开销功能1开销的概念开销指在帧结构中安排的一些特殊比特，是网络节点 接口数据流中信息净负荷以外的部分。2开销分类1)段开销SOH监视、管理和维护段层性能，分为再生段开销(RSOH)和复用段开销(MSOH)oRSOH可在再生器接入，也可以在终端设备接入; MSOH透明通过再生器终结在终端设备。图7.11为STM.1 SOH字节安排示意图。9X270XN 字#/传输方向SOHAU-PTRSOHV 9xN AVSTM N净负荷（含 POH）261 x n270 x N 列SDH帧结构9字节 mJA】A】A1A2A2A2qB|EiF|XXRS OH.D24AUPTR9行b2B2b2K

15、k204Eid6D7DsD9MS OHDioDuD“Z1Z|Z|Z,Z2E2XXX国内使用字节X不扰码国内使用字节图7.11 STM-1 SOH字节安排2）通道开销Vc-POH1= I-II用于复用（复接）Vc进入STM,安排在净负荷中。通道 开销分为低阶Vc-POH和高阶Vc-POHo低阶Vc-POH监视、 维护低阶Vc通道性能，指示告警状态；高阶Vc-POH监视、 维护高阶Vc通道性能，指示告警状态、复用结构等。3段开销安排以S TM-1 SOH为例。1）帧定位字节:Al和义2A、A?用来识别帧的起始位置，A为11110110, 为 00101000 o STM-1帧有3个A和3个A?帧定

16、位字节；STM.： 帧定位有3 X N个A】和3 X N个A?。2) STM识别字符:Cic I识别每个STM-1信号在STM-N复用结构中的位置。3) 数据通信字节(DCC): DiDuu aIsDCC构成SDH管理网的传送通路，STM-1中D】、D2. D3共192 kb/s的通路作再生段的DCC；字节DlD】2共576 kb/s的通路字节作为复用段的DCCo4) 公务联络字节:Ei、E2话音通信的公务联络通路，E为再生段开销的一部分, E2是复用段开销的一部分。5) 使用者通路字节:F田给网络使用者，为特殊维护目的提供临时数据/音頻 通路连接。'6）BIP-8 字节：Bi监测再生

17、段的误码，为使用偶校验的比特间插奇偶校验8 位码（BIP-8）。7）BIP-NX24字节:B?监测复用段误码，STM-1有三个字节。8）自动保护倒换（APS）通路字节：町,琦（州烷）9）同步状态字节:ZJbsbg）用作同步状态消息。10）空闲字节:Z（bib4）和Z2咔id复用段远端失效指示字节:K2（b6b8）专,7. 3.3 SDH系列的复用1复用结构SDH复接由一些基本单元经过若干步复接，并且釆用净负荷指针技术。ITU-T G.709协议规定了SDH的复用结构，图7.12为 G.709复用结构示意图。各种低速率等级的数字信号分别 进入相应的接口容器完成适配功能，ITU-T G.709规定

18、了 5种标准接口容器C.ll、C.12、C.2、C.3、C.4的标准比特 速率,我国制定了 3种标准:C-12(PDH 2.048Mb/s)、 C.3(34.368Mb/s)和 C.4(139.264 Mb/s),图 7.13 为我国的 SDH基本复用结构示意图。&xN xl但5心x3xlXTJ-12G2Xl:-J<”C4，翊26m©121iys卜&12卜 ei2 <-TLH1« H1 <2M8Uys1544联图7.12 G.709复用结构XNXI139 264kb/s34 368 kb/s2048 kb/s映射注：在干线上采用34 368

19、 kb/s时，应经上级主管部门批准07.13我国的SDH基本复用结构Ill复接过程：映射、指针处理、定位和形成TU。图7.14 为PDH支路形成TU示意图。CVCTU图7.14 PDH支路形成TU过程2复用过程1)映射把PDH系列各种速率数字信号和ATM信元经适配处 理进入虚容器Vc。(1) PDH系列映射目前有异步映射、同步映射、浮动模式映射、锁定模 式映射等多种方式，一般釆用浮动异步映射方式。(2) ATM信元映射ATM信元长53个字节，前5个字节为信头，其余48个 字节为信息域° ATM信元映射将每个信元的字节结构与 所用虚容器字节结构进行定位对准(信息域映射进入V 前要扰码)

20、o2) 指针调整(1)指针描述Vc在AU或TU帧内提供的动态定位方法，作用:网络同步工作时校准同步信号间的相位； 网络失去同步时校准频率和相位，网络异步工作时跟踪校准频率;容纳网络中的频率抖动和漂移。(2)指针分类指针分为两类：AU-PTR和TU.PTRAU PTR指AU4 PTR； TU PTR指 TU11、TU12、TU-3 PTRoU! AU-4 PTR：提供PDH系列的四次群139.264 Mb/s的 数字信号进入Vc-4,包括指针位置、指针值的码字安排、 频率调整和标识符NDF；II TU-12 PTR：提供PDH系列的一次群2.048 Mb/s的 数字信号进入Vc-12,包括指针位

21、置、字节及指针值的比特 安排、频率调整和新标识符NDF等； TU-3 PTR：提供PDH三次群34.368 Mb/s的数字信 号进入Vc-3,包括位置指示字节、指针值、频率调整及新郷 数据标识符NDF等。3）通道开销Vc-POH通道开销分为两类：低阶Vc-POH和高Vc-POH 低阶Vc-POH： Vc-ll/Vc-12 POH,用在帧复接结构中，C.12加Vc l2 POH构成Vc.i2。高阶Vc-POH： Vc-3/Vc-4 POH,用在子帧复接结构 中，C.4加Vc.4 POH构成Vc.4。4）复用过程支路SDH系列复用单元包括：容器C.n、虚容器Vc.n、单元TU.n、支路单元组TUG

22、.n、管理单元AUn和管理单元 组AUGn。金-复用过程:(7.3.1)STM-1XN=STM-N(73.2)(7.3.3)(7.3.4)(7.3.6)(7.3.7)(7.3.8)TU-inXN=TUG2TUG2 X N=TUG3 AU-n X N=AUG AUGXN=STM-1例1利用AU-4直接从C.12复用，如图7.15所示。 PDH一次群数字信号(2.048Mb/s)进C.12适配，加上 Vc-12 POH构成Vc.12(2.240Mb/s)； Vc.12加上TU-12 PTR,经速率调准和相位对准构成 TU-12(2.304Mb/s)； TU-12经均匀同步复接组成TUG-2(6.9

23、12Mb/s)； 7 个 TUG-2 单字节间插组成 TUG-3(49.536Mb/s)； 3个TUG-3经字节间插后，再加上Vc.4 POH即构成 Vc-4(150.336Mb/s)； Vc.4加AU.4 PTR组成AU-4(150.912Mb/s)；单个AU-4直接置入AUG；.单个AUG加段开销组成STM-l(155.520Mb/s) o &(2.0 4 8 M b h)T U G 3TUG-2(15 0 33 6 M b /$)V c-4IA V - 4 P T R777777777777777777777777777777771 药- 1A U -4 P I R.f/ 7;7

24、/ '/In in q i 1(15 0 9 12 Mb")AUGAUGAUGAJ uh A3 na :非阴畛|U fll区域是厢也n 区冃的珂世专ift定仁的，Ifl 8 准定位由府好覺_ ? M M将？I味(” 1 5 5.5 2 0 M b J)图 7.15e 与，/ rja定并由si头掉IS T M - .V例2利用AU.4直接从C.4复用，如图7.16所示。!1! PDH系列四次群数字信号(139.264 Mb/s)进入C.4适 配，加Vc.4 POH构成Vc.4(速率为150.336 Mb/s)； Vc-4加AU.4 PTR构成AU-4(150.912 Mb/s)

25、； 单个AU-4直接置入AUG； 单个AUG经单字节间插，加段开销构成标称速率为155.520Mb/s 的 S TM-1； N个AUG经单字节间插，加段开销即构成STM-No(1 3 9.2 6 4 M b/s)C-4( 1 4 9.7 6 0 M b/s)!(1 50 33 6 M b/s)；11I111A U - 4 PTR1/落,'川川M(15 0.912 M b/s)11I AU -4 PTR.(15 0 .9 1 2 M b/s)SO HAUG.AUG(Arxl 5 5.5 2 0 M b/8)是相（i涉准定也的， 的相恒对准定担由指 r F . #Vc-4 POHA U -

26、 4AUGSTM - N区区示阴阴头图7.16利用AU-4直苕:从C.4复用的方法III2,图7.17 IP over SDH分层模型3 IP over SDHIP数据包根据RFC 1662规范插入到PPP帧的信息段； SDH通道层的业务适配器把封装的IP数据包映射到SDH的 同步净负荷区，再经SDH传输层和段层，加上相应的开销, 把净负荷装入到SDH帧；最后到达光层在光纤中传输。 图7.17为IP over SDH分层模型示意图。7. 3.4 SDH设备SDH设备分为：终端复用设备TM、分/插复用设备ADM 和同步数字交叉连接设备SDXC等°1 TM、ADM复用设备1)终端复用器1

27、=1功能：将PDH信号(或STMN信号)复接成高速STM-M 信号，并完成电光相互转换。TM终端复用设备分为：接口终端复用设备和高阶终端 复用设备，图7.18(a)、图7.18(b)分别为接口终端复用设备和 高阶终端复用设备示意图。PDHf 列2MWs 或140Mb/s0TMSTM-MSTM-7VTMSTM-MM>N(a)(b)07.18终端复用设备简图(a)接口终端复用设备(b)高阶终端复用设备接口终端复用设备：G.703协议规定各类PDH系列 信号作为支路的输入、输出信号；高阶终端复用设备：复接/分接同步系列各级信号， 把若干STM-N同步复接为STM-M,或将STM-M分接为若 干

28、STM-N (M=4N) 02) ADM分/插复用设备SDH系统中上、下电路功能比PDH系统更灵活，图7.19 为同步ADM代替PDH的ADM示意图。ADM设备可替代TM作为终端复用器，图7.20为ADM 用作终端复用器的示意图。、DFDF：数字配线架 n olte：光端机图 7.19i=i同步ADM代替PDH的ADM多达 126.2 Mb/s0 7.20ADM用作终端复接器ADM设备可方便地从主信号码流中提取出支路信号, 也可将支路信号方便地插入到主信号码流中。（STM-M 信号与PDH支路信号的分/插；在STM-M信号与STM-N 信号的分/插）。IIIATIIIIIIIADM设备可用于点

29、对点传输、链状网以及环型网， 图7.21为ADM功能组成框图。ADM设备由基本盘和扩展 盘构成，基本盘由交换盘、复接盘、控制盘、通信盘、 辅助盘、电源盘等组成；扩展盘与应用要求有关。STM-1(140 Mb/s)2 Albs0 7.21 ADM功能图2 SDH系统的数字交叉连接设备SDXC1） DXC基本概念SDH系统的DXC称为SDXC,是一种具有1个或多个 PDH准同步数字系列或SDH同步数字系列信号，可对任 何端口信号（和/或其子速率信号）与其他端口信号（和/或其 子速率信号）进行可控连接和再连接的设备。LT.SDXC能在接口端口间提供可控Vc的透明连接和再 连接，图7.22为PDH与S

30、DH交叉连接示意图；SDXC还能 支持G.84规定的控制、管理功能；实现Vc信号的连接和 再连接（交换功能）。图7.23为SDXC实现虚容器交换示意图。0140 M140 M140 M8M2MiTMSIM140M14U M图7.22 PDH与SDH交叉连接机140 MOSTMQ比端机34 MO光端机光端机光端机lf:, F 切: aft*. 1 . 图7.23 SDXC实现虚容器交换Vc信号按顺序周期映射到STM-1信号，特定Vc固定在同一个列组，Vc的交换变成STM帧结构中列组间的交换。交叉连接也实现“交换功能”,表7.8为DXC和数字交换机的的比较。衰8 DXC和数字交换机的比较DXC数字

31、交换机交换对象 正常保持时间 典型交换口数量 正常交换设计交换控制嵌入于 定时透明性2 155 Mb/s数小时至数天（半永久）161024无阻塞或低阻塞 外部控制信号（OS控制）具备64 kb/s几分钟（暂时）量级100010 0000可能有阻塞业务信号（用户控制）不具备2）交叉连接设备图7.24为交叉连接设备组成原理方框图，交叉连接设备由交叉连接矩阵、控制系统、外部时钟、线路时钟、TMN（电信管理网）接口、告警指示、调配线及输入/输出接口等组成。图7.25为典型交叉连接设备示意图。该设备能在STM-1信号间交换Vc,可提供8X8个STM-1信号容量,9个挂钩装在1个板上可组成16X16个ST

32、M.1的更大容量,还可用更多电路板组成一个方阵开关供更大系统应用o本地或远端操作终端图7.24 DXC方框图'识别器/奇偶性 识别器/奇偶监控編插入至DU误码导致矩阵一致性的变化3) DXC的主要特点 信号独立性； 无阻塞； 周期性； 同步性； 冗余性； 透明性。3 SDH再生中继设备1)再生设备模型及功能®图7.26为SDH中继设备模型示意图。% 二OHA 接 口A参考点：经光缆衰减的STM-N全帧光信号送物理接口 SPI（收），经光/电变换、均衡放大、判决处理、定时提取、 再定时等形成全帧电信号。B参考点：STM-N全帧电信号送入再生段终端RST（收）, 经帧定位、解扰码

33、处理并提取RSOH字节送开销接口 OH A ； 完成BIP.8误码计数与Bl字节的校验；对帧失步OOF、帧丢 失LOF条件进行检验，并经S?报告给同步设备管理功能块 SEMF 。C参考点：无RSOH的STM.N信号送再生段终端 RST（发），把本地RSOH字节插入到STM-N信号形成全帧© STM-N信号.并进行扰码、比特间插奇偶校验计算。« P1='参考点B，： STM-N全帧电信号送物理接口SPI（发），进 行电/光变换为STM.N全帧光信号，进行发送光失效、激 光偏流门限和激光器温度检测，经S1，报告给同步设备管 理功能块SEMFo参考点A把重新组合的含有RS

34、OH的STM.N全帧 光信号通过光缆向下游发送。2）其他功能块的作用（1）再生中继设备定时发生器RTGRTG内有定时滤波器和内部振荡器，I；为输入定时 © 信号，To为输出定时信号。(2)同步设备管理功能SEMF处理参考点S2来的数据以及硬件告警信号等，并 送相关功能块。(3)消息通信功能MCF处理SEMF信息送有关数据通道，也可直接送上游数 据通道，远端监视、控制线路运行状态。(4)开销接口 OHA用于RSOH的相关字节、公务联络电话接口、使用者 通道和备用服务接口。7.4光波分复用系统7. 4.1光波分复用系统基本概念1光波分复用系统组成图7.27为光波分复用系统组成示意图。发端

35、：传输信号在光终端设备通过波长转换变为波 分复用系统系列工作波长，多路光信号通过光复用器耦 合到一根光纤上，放大后在光纤线路中传输；收端：放大的光耦合信号在光终端设备解复用为多 路光信号，通过波长转换将各路光信号的工作波长转 为标准波长。终端设备终端设备12M图7.27光波分复用系统组成,2光波分复用传输原理图7.28为光波分复用传输原理框图。图7.28(a)： 一根光纤中同时单向传输几个不同波长的 光波信号。发端：信号先通过光源变为不同波长的光波信 号；再通过光波分复用器WDM耦合到一根光纤中传输。 收端：光耦合信号通过光波分复用器WDM解复用，再通 过光检测器取得多波长光信号O图7.28(

36、b)： 一根光纤中同时双向传输几个不同波长的 光波信号，传输过程与单向传输相同。检测器1 v光源1光源2光源3光源1光源n检测器1单根光纤危,WEMWDW检测遍(a)单根光纤nJWDIWDM/T检测蹒一21(b)旦盘检测能险测器10 7.20ADM用作终端复接器3光波分复用波长区通路划分光波分复用系统中用波长表述通路，各通路间频率间隔 一般有50GHz、100GHz、200GHz等。通路间隔：光波分复用系统中两相邻通路间的标称波长 （频率）差。通路间隔可相等.也可不等。标称中心波长：光波分复用系统每个信号通路所对应的 中心波长称为标称中心波长（标称中心频率）。国际上一般 以193.1THZ为参

37、考频率，标称波长为1552.52nm,目前开发 的光纤波长在1310 nm和1550 nm窗口。表7.9为16通路和8通路WDM系统中心波长（频率）表7,96通路和8通路WDM系统中心波长（頻率）放长序号中心频師THz波长/nm波长序号中心頡率仃田波长/nm1192,101560.61 *9192,901554,13 *2192.201559.7910193,001553, 333192.301558.98 *11193,101552.52 *4192.401558, 1712193,201551-725192.501557,36 *13193,301550.92 *6192,601556.5

38、514193.401550,127192.701555.75 *15193,501549.32 *IGf8192.801554.9416193.60154& 517.4.2光波分复用系统结构 . iVi图7.29为光波分复用系统结构示意图，由光发射机、 光接收机、光放大器、光纤（光缆）、光监控信道和网络 管理系统六部分组成。光发射：SDH端机的光信号先送光发射端经光转发 器把非特定波长的光信号转换为特定波长的光信号；再 利用合波器合成多通路的光信号；最后经功率放大器放大 后送光纤信道传输。光放大器：用掺弭光放大器放大光纤信号，不同波长 光信号的放大增益相同。成光接收机：长途传输后衰减的

39、主信道弱光信号经前置 放大器放大送光分波器，从主信道光信号中分出特定波长 的光信号。IIII光监控信道：监控系统内各信道的传输情况。发送端 将本节点产生的光监测信号(1510 nm)与业务光信道信 号合波输出；接收端从光合波信号中分出光监控信号 (1550 nm)和业务光信道信号。网络系统管理：通过光监控信道传送的开销字节及其 他节点的开销字节对WDM系统进行管理。光麴机1n光监控嚴 发送器光中麒大光监控信道 接收/发送网络管理系统光接她07.29WDM系统结构示意图7. 6.3光波分复用的分层模型及功能描述1光波分复用系统的分层模型图7.30为光波分复用系统的分层模型示意图，WDM系统分为两

40、层：SDH层和WDM层。SDH层：提供用户信息；组成SDH帧信号；将SDH 电信号转换为SDH光信号WDM层：提供业务信号端到端透明传送;提供多波长光信号的系统（网络）功能；提供光信号在各种光纤上© 的传输功能。SDH层电路层电通道层电复用段层WDM层光通道层光复用段层光传输段层图7.30 WDM系统分层模型光波分复用系统分为两大类：集成系统和开放系统。集成系统：标称光波和长距离色散受限的光源集成在SDH设备中，系统中STM-N的TM、ADM及REG都必须 符合WDM系统的光接口要求。开放系统：同一个WDM系统中不同厂商的SDH设备 （系统）可以互通（兼容），并可把SDH非规范的光波

41、长转换 为标称波长。2光波分复用系统的功能描述图731为光波分复用系统功能结构示意图。线路终端电再生器光放大器线路终端r+4/LSBSB9B!在)1逾9BK图7.31 WDM系统功能结构图岫JWL统WDM系统分为两类：无线路光放大器的传输系统和有线路光放大器的传输系统。图7.32、图7.33分别为无线路光放大器和有线路光 放大器的WDM系统线路配置示意图。其中：Txl.Txn 为不同波长光发射器，RX1 Rxn为不同波长光接收器， OM/OA为光合波与光放大器集成，OA/OD为光前置 放大器与光分波器集成，oA为光放大器。表7.10为图7.32、图7.33中各参考点的定义。® 7.3

42、2无线路光放大器的WDM系统图7.33有线路光放大器的WDM系统表"10各参考点的定义参考点_定_义 Sf通ig F在发射机不同波长的光欹出连接葬參考点R"R/通道1二在OMMM的光粉人连接器的光纤参考点MPI - SOM/OA在光勢出连接器后面光纤上的毒者点綫路光放大證的光输人连接器前面光纤上琴考点S1线齡光故大器的光输出连接器后面光纤上参考点MPI-R在OA/DD的光输入连接器前面无纤上的参考点* ，, iSn,通道1円光接收机输B连接器处光纤上瑟考点 亠 一 Rm + R迫玉”光接收器堆入遂接器处光纤上参考点1 1 7.4.4光波分复用系统的主要设备光波分复用系统的主

43、要设备：光转发器、光合波器/ 分波器、光纤放大器。1光转发器光转发器(波长转换器)：把标准波长转换为ITU-T 规范的标称波长。=1目前商用的是光/电/光(O/E/O)的转换方式，转换中 进行电再生处理，改善了信号质量；釆用光/光(0/0)变换 有利于集成，目前无商用介绍。光转发器在发端把SDH设备光信号转换为波分复用钧 光信号，在收端把波分复用光信号恢复为开放SDH系列： 光信号。膏、下表为光转发器接口参数示意表7.11光转发器接口畚数主要参敝项目接口麥数B£发送端OTI；中堪器OTU输岀端OTU入 端 S 点接收机灵並度/dBm 接收机反射B*过载功率/dBm 卷入信号波长区-1

44、8>2701280-1565-25|>27一91280-1565-25>27一 91.280 1565输 出 端平均发送功率最大/dBm 平均发送功率敢小/dBm0-100-10远距离局内_9 -18+ 3-2最小消光rt/dB+ 10+ 108.22光合波器/分波器光合波器：将不同波长光信号合并为多波长光信号;光分波器：将一根光纤送来的多波长光信号分解为不同波长光信号。光合波器/分波器主要有：介质膜滤波器、各种光栅:|型和星型耦合器等结构形式。图7.34为闪耀光栅型光波分复用器结构示意图，主要由透镜和光栅组成。光栅07.34光栅型光波分复用器结构示意图Sill：Aah在能够

45、投射或反射平面上划平行等距沟痕，形成 许多同间隔的狭缝，多波长光信号通过光栅时会产生 衍射，不同成分的光信号将以不同的角度出射。图7.35为阵列波导光栅型光波分复用器示意图, 用半导体加工工艺构筑光波导结构。ill光波导间的功率耦合与波长、间隔、材料等特性 有关，釆用半导体加工工艺制造光波分复用器。波长 间隔小，信道数多，适合超高速、大容量光波分复用 系统，是目前研制、开发和应用的重点。图735 IX 8波分复用器3光纤放大器光纤放大器：直接放大光波信号。1）掺弭光纤放大器EDFA石英光纤芯层中掺入弭Er形成的特殊光纤，在泵浦 光源激励下可放大光信号，因此称掺街光纤放大器。掺弭光纤放大器特点：

46、高增益、高输出、宽频带、低噪声。l¥光纤放大器在发端用作功率放大器，提高进入光纤 线路放大器的功率.在收端解复用前用作前置放大器， 提高接收机灵敏度。熏2）掺街光纤放大器的基本结构图7.36为掺督光纤放大器的基本组成示意图，主要由 掺弭光纤、泵浦源、光耦合器、光隔离器等组成。掺毎光纤：工作波长为1550 nm,掺杂浓度与光纤放大器的光纤长度有关，长度越长，掺杂浓度越小。泵浦源：能量较强的激励光源，光激励下增强光能,大功率半导体激光器可提供光泵浦源功率O光耦合器:较弱的光信号与较强的泵浦源一起进入掺弭光纤，泵浦光激活弭粒子；信号光子感应弭离子受激 辐射产生能级跃迁，同样光子注入信号光完成放大作用O ©光隔离器：抑制光反射，确保光放大器稳定工作。图7.36 EDFA的基本组成，7. 4.5光波分复用线路光纤1 G.652、G.653、G. 654、G, 655光纤目前光纤通信中广泛釆用G.652、G.653、G.654、 G.655光纤。G.652光纤：1310nm波长性能最佳的单模光纤，适用 于1310 nm和1530 nm以下的单通路；G.653光纤（色散移位光纤）：1550nm波长性能最佳