第5章光纤通信系统

第五讲光纤通信系统主要内容5.1光通信线路组成5.2光纤通信系统的设计5.3光放大器5.4多路信号复用5.5波分复用5.6同步数字系列（SDH）第5章波分复用光纤通信系统5.1光纤通信系统新技术简述

5.2波分复用（WDM）技术5.3光中继器

5.3.1光电转换型中继器

5.3.2全光型中继器概述

5.3.3掺铒光纤放大器（EDFA）

5.3.4光纤拉曼放大器（FRA）

5.3.6半导体光放大器（SOA）第6章光纤数字通信系统的传输规范

6.1光纤数字通信系统的两种主要传输制式

6.1.2同步数字系列（SDH）6.2光纤数字通信系统的基本质量指标

6.3光纤数字通信系统的基本设计6.4光纤数字通信系统的测量§5.1光通信线路组成1、点到点单用户线路光发送机光接收机光发送机光接收机光发送机光接收机光接收机光发送机光缆光缆光端机光端机2、点到点多用户线路多路信号复用多路信号解复用多路信号复用多路信号解复用光端机光端机电端机电端机电源公务、管理3、远距离线路光端机光端机电端机电端机中继站中继站远距离信号损耗衰减中继站的作用：补偿光纤的损耗和色散1）光信号放大（补偿光纤损耗）2）光信号脉冲再生（消除补偿光纤的色散）中继方式：1）光信号直接放大-------光放大器2）光端机光端机光端机中继器（中继站）随着传输线路的延长，会由于传输损耗而使脉冲衰减，同时加上传输线路的失真特性（光纤中的各种色散）产生脉冲波型的失真。因此，需要中继器来进行修复。3R：re-amplifying

再放大（光放大器的功能）

re-timing

再定时（消除时间抖动）

re-shaping

再整形（消除波形畸变）光端机光端机电端机电端机中继站中继站通过这3个R，得到接近于发射端的光信号从而延长传输距离，提高信号质量。3R再生功能放大消除波形畸变消除时间抖动4、远距离光通信链路终端站中继站分路站枢纽站（中心站）为了节约建设成本，往往是一缆多对光纤，并行传输,m对为了防止线路故障中断，往往留有备份线路因此线路中，应有线路质量检测和倒换设备中间站通信站终端站终端站终端站中间站分路站枢纽站中继站将一系列点到点光纤线路组合并连起来，就形成光通信链路光通信链路也是一种基本的光通信网络。复用段、数字段中继段当发生线路故障中断时，在该复用段倒换线路------用备份线路代替工作线路5、光纤通信网络光纤通信网络是由光传输系统连接的信息传输网络。（1）基本拓扑结构类型a)点对点(b)线形总线网(c)环形网(d)星形网(e)树形网(f)网格形网光纤通信网络由网络节点和线路组成（2）网络结构分类城域/本地网多采用环形结构接入网通常是环形和星形的复合结构骨干网多采用网状结构按层次划分：分为骨干网，本地网和接入网按分布区域划分：广域网、城域网，局域网5.2系统的设计系统设计的主要任务是:选择最佳路由和局站设置传输体制和传输速率光纤光缆和光端机的基本参数和性能指标以使系统的实施达到最佳的性能价格比。在技术上，系统设计的主要问题是确定中继距离尤其对长途光纤通信系统，中继距离设计是否合理，对系统的性能和经济效益影响很大。系统设计的一般步骤1）选定传输速率和传输制式2）选定工作波长3）选定光源和光检测器件4）选定光纤光缆类型5）选定路由、估算中继距离6）估算误码率

S和R两点之间光纤线路总损耗不能超过系统的总功率衰减L为中继距离(km)αf光纤损耗系数(dB/km)αs光纤平均接头损耗(dB/km)Pt为平均发射光功率(dBm)Pr为接收灵敏度(dBmαc

为连接器损耗(dB/对)Me

为系统功率余量(dB)Mm为系统功率代价(dB)受光纤线路损耗限制的中继距离为5.2.1中继距离受损耗的限制光纤总损耗系统允许总衰减

连接器损耗一般为0.3～1dB/对。光纤损耗系数αf取决于光纤类型和工作波长，例如单模光纤在1310nm,αf为0.4～0.45dB/km;

在1550nm,αf为0.22～0.25dB/km。平均接头损耗可取0.05dB/个，每千米光纤平均接头损耗αs可根据光缆生产长度计算得到。光纤系统代价Mm在一个中继段总余量不超过5dB。系统余量Me包括由于时间和环境的变化而引起的发射光功率和接收灵敏度下降，以及设备内光纤连接器性能劣化，Me一般不小于3dB。最大色散/psnm-1最大损耗/dB120（多纵模）2424131015504139.264300（多纵模）282813101550139.264不要求（多纵模）35131034.368不要求4013108.448S和R之间的容限BER110-10标称波长/nm标称速率/（Mbs-1）

根据ITU-T(原CCITT)G.955建议，用LD作光源的常规单模光纤(G.652)系统，在S和R之间数字光纤线路的容限如表。

5.3.2中继距离受色散(带宽)的限制如果系统的传输速率较高，光纤线路色散较大，中继距离主要受色散(带宽)的限制。为使光接收机灵敏度不受损伤，保证系统正常工作，必须对光纤线路总色散(总带宽)进行规范。对于数字光纤线路系统，色散增大，意味着数字脉冲展宽增加，因而在接收端要发生码间干扰，使接收灵敏度降低，或误码率增大。严重时甚至无法通过均衡来补偿，使系统失去设计的性能。不归零码归零码T不归零码归零码RZT矩形脉冲高斯脉冲光纤通信传输信号码型有一定占空比高电平在一个周期之内所占的时间比率101011高斯脉冲tσ为均方根(rms)脉冲宽度高斯脉冲的码间干扰定义为相对rms脉冲宽度τ脉冲半高全宽度(FWHM)τ=σ/0.424713.510-24.410-21.710-23.910-3

3.410-40.500.400.350.300.25a=/T相对rms脉冲宽度a和码间干扰的关系当a=0.25时，码间干扰δ只有峰值的0.034%，完全可以忽略不计。当a=0.5时，δ增加到13.5%，此时功率代价为7～8dB，难以通过均衡进行补偿。一般系统设计选取a=0.25～0.35，功率代价不超过2dB。对于宽光谱光源，在非零色散波长

在这个基础上，根据原CCITT建议，对于实际的单模光纤通信系统，受色散限制的中继距离L可以表示为：σλ为光源谱线宽度(nm)，对多纵模激光器(MLM-LD)，σλ

为rms宽度，对单纵模激光器(SLM-LD),σλ

为峰值下降20dB的宽度。ε是与功率代价和光源特性有关的参数，对于MLM-LD,ε=0.115对于SLM-LD，ε=0.306a=0.25～0.35

由于光纤制造工艺的偏差，光纤的零色散波长不会全部等于标称波长值，而是分布在一定的波长范围内。

光源的峰值波长也是分配在一定波长范围内，并不总是和光纤的零色散波长度相重合。对于G.652规范的单模光纤波长为1285～1330nm，色散系数D不得超过±3.5ps/(nm·km))波长为1270～1340nm,D不得超过6ps/(nm·km)

(1)光纤通信系统的中继距离受损耗限制时从损耗限制和色散限制两个计算结果中，选取较短的距离，作为中继距离计算的最终结果。(2)中继距离受色散限制时对于MLM-LD,ε=0.115对于SLM-LD，ε=0.3065.1光通信线路组成5.2光纤通信系统的设计估算中继距离设系统平均发射功率Pt=-3dBm,接收灵敏度Pr=-42dBm，功率代价Mm=6dB，设备余量Me=3dB，连接器损耗αc=0.3dB/对，光纤损耗系数αf=0.35dB/km,光纤平均接头损耗αs=0.04dB/km。例：计算140Mb/s单模光纤通信系统中继距离。得到中继距离解：线路码速率fb=140Mb/s,|D|=3.0ps/(nm·km)，MLM-LDσλ=2.5nm。（1）损耗限制系统Pt=-3dBmPr=-42dBmαc=0.3dB/对Mm=6dBMe=3dBαf=0.35dB/kmαs=0.04dB/km

在工程设计中，中继距离应取75.3km。

在本例中中继距离主要受损耗限制。MLM-LD,ε=0.115（2）色散限制系统fb=140Mb/s,|D|=3.0ps/(nm·km)，MLM-LDσλ=2.5nm得到中继距离中继距离和传输速率的关系，包括损耗限制和色散限制的结果Gb/s对于波长为0.85μm的多模光纤，由于损耗大，中继距离一般在20km以内。传输速率很低，SI光纤的速率不如同轴线，GI光纤的速率在0.1Gb/s以上就受到色散限制。单模光纤在长波长工作，损耗大幅度降低，中继距离可达100～200km在1.31μm零色散波长附近，当速率超过1Gb/s时，中继距离才受色散限制。在1.55μm波长上，由于色散大，通常要用单纵模激光器，理想系统速率可达5Gb/s0.85μm,SIF光纤，fb×L～0.01×1=0.01(Gb/s)·km

0.85μm,GIF光纤，fb×L～0.1×20=2.0(Gb/s)·km

1.31μm,SMF光纤，fb×L～1×125=125(Gb/s)·km

1.55μm,SMF光纤，fb×L～2×75=150(Gb/s)·km

1.55μm,DSF光纤，fb×L～20×80=1600(Gb/s)·km

把反映光纤传输系统技术水平的指标：速率×距离(fb×L)乘积大体归纳如下：5.3光放大器

光放大器分类

半导体光放大器

掺铒光纤放大器

光纤拉曼放大器5.3.1光放大器分类5.3.2半导体光放大器1半导体光放大器原理2半导体光放大器特性3半导体光放大器的应用(SOA,SemiconductorOpticalAmplifier)半导体光放大器外形半导体光放大器的机理与激光器的相同，通过受激发射放大入射光信号。光放大器只是一个没有反馈的激光器，其核心是当放大器被光或电泵浦时，使粒子数反转获得光增益。增益不仅与入射信号的频率（或波长）有关，而且与放大器内任一点的局部光强有关，该频率和光强与光增益的关系又取决于放大器介质。1、半导体光放大器原理行波光放大器是一个没有反馈的激光器。其核心是当放大器被光或电泵浦时，使粒子数反转获得光增益。行波半导体光放大器减小半导体激光器腔体界面反射，可使激光器变为放大器。放大器就称为F-P放大器。F-P谐振腔反射率R越大，SOA的增益越大。但是，当R超过一定值后，光放大器将变为激光器。F-PSOA2半导体激光放大器

（SOA）特性增益：芯片3035dB,除810dB的耦合损耗外，还有2225dB的增益；带宽：很宽，3dB带宽约为70

nm（9THz）可以对窄至几个ps

的超窄光脉冲进行放大；噪声：典型值为5～7dB；可与光发射机和接收机一起单片集成在一起；缺点：对偏振方向非常敏感。

半导体光放大器带宽和增益频谱曲线法布里-玻罗放大器(F-PA)和行波放大器(TWA)的带宽比较行波光放大器的增益与波长的关系波长可调激光器+光放大

+调制器集成化器件表几种商用半导体光放大器（SOA）性能指标3半导体光放大器的应用SOA存在增益受偏振影响、信道交叉串扰以及耦合损耗较大等缺点，所以不能作为在线放大器使用。SOA可以在1.3m光纤系统中作为光放大使用，因为一般的EDFA不能在该窗口使用。SOA芯片具有高达30~35dB的增益，除输入和输出端存在总共8~10dB的耦合损耗外，还有22~25dB的增益。另外行波半导体光放大器具有很宽的带宽，可以对窄至几个ps的超窄光脉冲进行放大。在DWDM光纤通信中，可作为波长路由器中的波长转换和快速交换器件使用。在OTDM中，也可以用作时钟恢复和解复用器的非线性器件。在石英光纤中掺入稀土离子作为增益介质在泵浦光的激发下实现光信号的放大。放大器的特性主要由掺杂元素决定。5.3.3掺铒光纤放大器有许多不同的稀土元素，如铒（Er），镨（Pr）,钬（Ho），钕（Nd），钐（Sm），铥（Tm），和镱（Yb）等。都可用于实现不同波长的光放大器，这些波长覆盖了从可见光到红外的很宽范围，直至2.8μm。ErbiumDopedFiberAmpliferEDFA掺铒光纤放大器工作于1.55μm具有高增益、高功率和宽带宽等优良特性，一、掺铒光纤EDFEDF结构和折射率分布二、掺铒光纤放大器的基本结构泵浦光由半导体激光器（LD）提供,与被放大信号光一起通过光耦合器或波分复用耦合器注入掺铒光纤（EDF）光隔离器用于隔离反馈光信号，提高稳定性。光滤波器用于滤除放大过程中产生的噪声。3种构成结构---3种配置方式前向泵浦正向泵浦后向或反向泵结构双向泵结构三、EDFA工作原理1、铒离子的能级结构掺铒光纤能放大光信号的基本原理在于铒离子能吸收泵浦光的能量，实现粒子数反转，当波长为1.55μm的信号光通过已被激活的掺铒光纤时，亚稳态上的粒子以受激辐射的方式跃迁到基态。对应于每一次跃迁，都将产生一个与激发该跃迁的光子完全一样的光子，从而实现了信号光在掺铒光纤的传播过程中不断放大。基态亚稳态激发态有源媒质(几十米左右长的掺铒石英光纤，芯径3～5m,掺杂浓度(25～1000)10–6)(a)EDFA的结构;(b)能级;(c)增益谱泵浦光源(990或1480nmLD)三能级系统放大的自发发射(ASE)谱，带宽很大(达20～40nm)，且有两个峰值，分别对应于1530nm和1550nm。2、自发辐射谱3、受激辐射四、EDFA的特性

EDFA的增益与许多参数有关，

Er离子浓度与径向分布、光纤尺寸、放大器长度、泵浦功率与输入信号功率等

1.增益特性输入功率（dBm）0-20-1001020输出功率(dBm)输出饱和光功率输入功率（dBm）1.48μm泵浦对给定的放大器长度L，放大器增益先随泵浦功率按指数增长，当泵浦功率超过某一值时，增长变慢了。EDFA的小信号增益随泵浦功率和放大器长度而变的曲线1.48μm泵浦对给定的泵浦功率，放大器增益随长度变化，并存在一最佳长度，超过此长度后，由于泵浦功率的消耗，最佳点后的铒光纤不能受到足够泵浦，而且要吸收已放大的信号能量，导致增益很快降低。

从图中曲线可见，采用1.55μm信号波长、5mW的泵浦功率，在L＝30m时已达到30dB增益，过长已无意义。2、放大器增益随长度变化

3、归一化输出功率随归一化输入功率的关系

4、增益随输出功率的变化及增益饱和特性

增益系数增益系数各种光纤放大器的带宽比较

GS-EDFA为增益移位EDFA，EDTFA为掺碲(Te)的硅基掺铒光纤放大器，TDFA为掺铥(Tm)的光纤放大器，GS-TDFA为增益移位掺铥光纤放大器，RFA为喇曼光纤放大器。5.噪声特性EDFA的输出光中，除了有信号光外，还有自发辐射光，它们一起被放大，形成了影响信号光的噪声源。EDFA的噪声主要有以下四种：①信号光的散粒噪声；②被放大的自发辐射光的散粒噪声；③自发辐射光谱与信号光之间的差拍噪声；④自发辐射光谱间的差拍噪声。以上四种噪声中，后两种影响最大，尤其是第三种。噪声是决定EDFA性能的主要因素。衡量EDFA的噪声特性可用噪声指数F来度量。EDFA的宽带放大特性可同时放大多路信号。只要多信道的总带宽小于放大器带宽。

EDFA亦非常适用于波分复用（WDM）或光频分复用光波通信系统。多路信号通过EDFA同时放大时一个重要问题是信道间的串音。串音主要起因有两个因素：一是四波混频或互调制；二是交叉调制或交叉饱和。

6、多信道放大特性

●多路信号信道四波混频或互调在多路信号通过EDFA同时放大时，铒光纤中载流子数N将受到Ωjk=ωj-ωk的差频调制，因此铒光纤的增益和折射率受到频率Ωjk的调制，这种由多路信号产生的调制称为增益和折射率光栅，此光栅将部分信号从一个信道散射到另一个信道，称为信道串音，亦可看作是非线性效应产生的四波混频或互调。通常，当Ωjkτsp>>1时，调制频率很高，载流子寿命很长，相比之下载流子数因而折射率和增益的变化很慢，信道串音就可忽略。在EDFA中，上能级载流子的寿命典型值为τsp≈10ms（半导体激光器的载流子寿命为0.5ns），因此信道间隔即使降至Ωjk=10kHz，条件Ωjkτsp>>1也满足，实际通信系统中，Ωjk＞10MHz，因此完全可忽略这类串音。●交叉饱和交叉饱和是指某特定信道的响应不仅是由其自身功率造成（称自饱和），而且也受相邻信道的功率的影响而引起。这种效应引起的串音是所有放大器共有的。但当放大器用于非饱和区时即可避免这种串音。在EDFA光放大系统中，由于增益恢复时间τg较长，一般不存在图形效应，即使运用于饱和区，由交叉饱和导致的串音亦可忽略。

优点（1）工作波长与光纤的最小窗口和目前的波分窗口相对应。（2）耦合效率高。

（3）增益与偏振态无关。

（5）增益高、输出功率大。

（4）所需的泵浦功率小。（6）噪声小Nf=4—7dB(7)对信号和传输速率透明，兼容各种制式（8）频带宽30-35nm（9）WDM串话很小

EDFA具有高增益、高功率、宽带宽、低噪声、低串音、低插损等优良特性。

五、EDFA的系统应用光放大器在光波系统中的可能应用EDFA在干线光波系统中的应用采用不设在线EDFA或再生中继器的方案已使2Gb/s的信号传输距离超过300km3R中继器的级联，每段间接入3R混合中继，以提高系统性能，延长通信距离。

采用在线多级1R光中继器，3R混合中继器组合系统，以延长通信距离；

EDFA在宽带光波分配系统中的应用

EDFA在宽带光波分配系统中的应用EDFA在宽带光波分配系统中的应用

(c)

当采用1.5μm的光放大器作为AM-FDM光发送机的功率提升放大器和分配中心光接收机的前置放大器时，传输距离可达20km，而且采用星形耦合器可提供N≈15个光分路，服务范围扩大很多（。5.3光放大器

光放大器分类

半导体光放大器

掺铒光纤放大器

光纤拉曼放大器5.3.4光纤拉曼放大器1、分布式拉曼放大器工作原理2、拉曼放大器的增益个带宽3、拉曼放大器的构成利用强泵浦光通过光纤传输时产生受激拉曼散射，使组成光纤的石英晶格振动和泵浦光之间发生相互作用，产生比泵浦光波长还长的散射光（斯托克斯光）。如果散射光波长和信号光波长相同，就使弱信号光得到放大。一、分布式光纤拉曼放大器的工作原理利用非线性光学效应，受激拉曼散射对信号光放大如果一个弱信号光与一个强泵浦光同时在一根光纤中传输，产生比泵浦光波长还长的散射光（斯托克斯光），并且弱信号光的波长在泵浦光的拉曼增益带宽内，

该散射光与波长相同的信号光重叠，从而使弱信号光放大，获得拉曼增益。对石英光纤泵浦光波长与待放大信号光波长之间的频率差大约为13THz，在1.5m波段，它相当于约100nm的波长差。二、拉曼放大器（FRA）组成

可以采用前向泵浦,也可以采用后向泵浦，因后向泵浦减小了泵浦光和信号光相互作用的长度，从而也就减小了泵浦噪声对信号的影响，所以通常采用后向泵浦。光纤分布式喇曼放大器（DRA）构成

-----后向泵浦三、光纤拉曼放大器的特性1、拉曼增益和带宽拉曼增益系数频谱曲线当时，增益达到最大。增益带宽达到。

小信号光在长光纤内的喇曼增益泵浦功率为200mW时，最大增益值为7.78dB泵浦功率为100mW时，最大增益值为3.6dB。在增益峰值附近的增益带宽约为7~8THz。2、多波长泵浦增益带宽增益波长由泵浦光波长决定，选择适当的泵浦光波长，可得到任意波长的光信号放大。分布式光纤拉曼放大器的增益频谱是每个波长的泵浦光单独产生的增益频谱叠加的结果，所以它是由泵浦光波长的数量和种类决定的。5个泵浦波长单独泵浦时，产生的增益频谱和总的增益频谱曲线。3、多波长泵浦增益频谱§5.5多路信号复用技术1、多路信号复用方式的分类FDMTDMCDM多路电信号复用方式多路光信号复用方式WDM----DWDM(OFDM)OTDMOCDM频分复用时分复用码分复用密集波分复用2、TDM

同步时分复用准同步时分复用异步时分复用在频域划分子信道在时域划分子信道正交编码，不同信道码型正交收发同步时钟时钟同步时分复用异步时分复用PDHSDHATMIP3、PDH速率等级数字复用等级包含64Kb/s信道的数目数据率（Mb/s）北美欧洲日本010.0640.0640.0641（次群）241.5541.554302.048483.1523.1522（次群）966.3126.3121208.4483（次群）48034.36832.06467244.376134491.053144097.7284（次群）1920139.2644032274.1765760397.200一次群二次群三次群四次群4、PDH数字复接正码速调整速率调整同步复用定时系统时钟帧同步发生器分路恢复定时提取低速码流高速码流§5.6波分复用技术WDM，WavelengthDivisionMultiplexing1光波分复用的基本概念和分类2WDM系统的特点3WDM系统的结构4光波分复用系统的技术要求5WDM多信道信号传输性能光波分复用（WDM，WavelengthDivisionMultiplexing）技术是在一根光纤上能同时传送多波长光信号的一项技术。一、光波分复用的基本概念与分类在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开（解复用）并作进一步处理，恢复出原信号送入不同的终端。因此，此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用（WDM）技术。单模光纤的带宽100nm100nmDWDM把在光纤同一低损耗窗口中信道间隔较小的波分复用称为密集波分复用。两个波长之间的间隔为0.8nm、1.6nm或更低。密集波分复用DWDM，DenseWavelengthDivisionMultiplexing1550nm波长WDM系统的基本形式1.双纤单向传输2.单纤双向传输3.光分路插入传输双纤单向传输单纤双向传输光分路插入传输TTTRR波分复用器（也称合波器Multiplexer）解复用器(也称为分波器De-multiplexer)WDM系统的分类稀疏或粗波复用CWDM，通道数2个～8个，

通道间隔10nm～100nm,间隔最大的为1310/1550nm复用器。(2)密集波分复用DWDM，通道数8个～32个，

通道间隔1nm～10nm，

现在商用系统较多采用8个、16个和32个复用通道。(3)致密波分复用或称光频分复用OFDM，

通道数40个～1000个，

通道间隔0.1nm～1nm，是进一步发展的方向。二、WDM系统的特点

充分利用光纤的带宽资源可以在一根光纤同时传输多种电信业务可实现单纤双向传输节省大量光纤降低器件的超高速要求适用于多种网络形式引入宽带业务方便高度的组网灵活性、经济性和可靠性三、

WDM系统总体结构光波长的分配目前在SiO2光纤上，光信号的传输都在光纤的两个低损耗区段，即1310nm和1550nm。但由于目前常用的EDFA的工作波长范围为1530～1565nm。因此，光波分复用系统的工作波长应该在1530～1565nm。在这有限的波长区内如何有效地进行通路分配，关系到提高带宽资源的利用率及减少相邻通路间的非线性影响等。标称中心频率和最小通路间隔为了保证不同WDM系统之间的横向兼容性，必须对各个通路的中心频率进行规范。标称中心频率是指光波分复用系统中每个通路对应的中心波长。目前国际上规定的通路频率是基于参考频率为193.1THz，最小间隔为100GHz的频率间隔系列。16通路和8通路WDM系统中心频率通路分配表光发射机中继器中继器中继器光接收机光发射机中继器中继器中继器光接收机光发射机中继器中继器中继器光接收机光发射机中继器中继器中继器光接收机光发射机光发射机光发射机光发射机N123光接收机光接收机光接收机光接收机N123复用器解复用器EDFA波长稳定、窄线宽高速、小啁啾调制窄带、小串话、稳定滤波增益平坦、宽带、较高输出功率高灵敏度宽动态范围四、复用系统的技术要求（1）．光纤／光缆为避免1550nm处的高色散产生的色散展宽和非线性四波混频FWM效应引起的信道间串扰，应采用非零色散位移光纤NZDSF（即G.655光纤）。G.655光纤能同时克服G.652光纤在1550nm波长处高色散展宽和G.653光纤在同一波长处的非线性FWM导致的信道间的串扰。DWDM复用系统需要提供几项重要的配套条件（2）．光发送和接收机技术性能为在实际掺铒光纤放大器EDFA35nm或更宽的波谱宽度的增益谱宽内减小信道间隔，增加复用波长通道数，要求：

光发送机的发光波长要可调，稳定性要高，谱线要窄，消光比要高，输出功率可调控。

光接收机的信噪比OSNR和灵敏度要高，动态范围和电带宽要宽。99（3）．光放大器的技术性能对于在目前应用较多的C波段（1530nm～1565nm）复用系统中，应采用宽带EDFA，对于L波段（1570nm～1610nm）的复用系统则采用增益移位的GS-EDFA，而对于S波段（1490nm～1530nm）的复用系统可采用增益移位掺铥光纤放大器GS-TDFA，亦可以采用分布式超宽带喇曼放大器RFA。不管使用哪一类OA，均要求有良好的增益平坦特性，低的噪声指数，并具有增益锁定和自定增益控制功能。1001985年Bellcore

提出了SONETSynchronousOpticalNetwork1988年CCITT接受了SONET更名为SDHSynchronousDigitalHierarchyPDHPseudosynchronousDigitalHierarchy5.6光同步数字传输网（SDH）SDH的速率SDH的帧结构与开销功能SDH的主要设备1.标准速率SDH具有统一规范的接口速率。SDH以同步传送模块（STMSynchromousTransportmodule）的形式传输。最基本的同步传送模块是STM-1速率是155.520Mbit/s更高等级的STM-N模块可以近似看作是将N个基本模块STM-1按同步复用，经过字节间插后的结果。STM-N的速率是STM-1速率155.520Mbit/s的N倍，N值只能是4的整数次幂，目前SDH仅支持N＝1，4，16，64和256。STM-NN=4i，i=0,1,2,3,4SDH标准速率（表1.2）103SDHSONET等级速率（Mbit/s）等级（光载波／电信号）速率（Mbit/s）STM-051.840OC-1STS-151.840STM-1155.520OC-3STS-3155.520OC-9STS-9466.560STM-4622.080OC-12STS-12622.080OC-18STS-18933.120OC-24STS-241244.160OC-36STS-361866.240STM-162488.320OC-48STS-482488.320OC-96*STS-96*4976.640STM-649953.280OC-192STS-1929953.280STM-25639813.120OC-576STS-57639813.1202．帧结构帧结构是一种按规律有序排列的重复性图案。STM-N帧由270×N列、9行字节组成，每个字节为8比特。帧周期是125μs，即帧的重复频率为8000Hz，这与话音信号的取样频率一致。104再生段开销RSOH复用段开销MSOH管理单元指针AUPTR帧周期2进制数据流POHPathOverhead3．段开销的字节安排与功能丰富的段开销是SDH的一个重要特点。105段开销字节帧定位字节：A1、A2再生段踪迹字节：J0BIP-8字节：B1公务字节：E1、E2使用者通路字节：F1DCC字节：D1～D12BIP-N×24字节：B2APS字节：K1、K2同步状态字节：S1复用段远端差错指示字节：M1STM-1段开销A1=11110110,A2=00101000D1-D3:192kbit/s,D4-D12:575kbit/s6.4.4SDH设备SDH网络由一系列SDH网元组成，SDH网元的物理实体就是SDH设备。SDH设备包括四类：终端复用器（TM）用于将PDH或其他业务信号复用进STM-N帧信号，或是用于将速率较低的STM-N信号组合成一个速率较高的STM-M（M≥N）信号。分插复用器（ADM）能够在无需分接或终结整个STM-N信号的前提下，分出和插入STM-N信号中的任何支路信号，数字交叉连接设备（SDXC）是一种具有一个或多个信号接口，并可以对任何端口之间接口速率信号（和∕或其子速率信号）提供可控的VC透明连接和再连接的设备。为了实现长距离传输，在适当距离上需要加入再生器（REG）。106终端复用器（TM）分插复用器（ADM）数字交叉连接设备（SDXC）再生器（REG）TM多路低速信号一路高速信号高速信号高速信号低速信号ADM选路，路由，交叉连接信号转发5.1光通信线路组成5.2光纤通信系统的设计5.3光放大器5.4多路信号复用5.5波分复用5.6ＳＤＨ§5.4光通信线路性能指标误码性能和抖动性能

误码率与通话质量误码率通话质量10－6感觉不到干扰10－5在低话音电平范围内感觉轻微干扰10－4在低话音电平范围内有个别“咯咯”声10－3在低话音电平范围内都感觉有干扰10－2强烈干扰，听懂程度明显下降0.5几乎听不懂如何测试SERIESG:TRANSMISSIONSYSTEMSANDMEDIADigitaltransmissionsystems–Digitalnetworks–QualityandavailabilitytargetsErrorperformanceofaninternationaldigitalconnectionoperatingatabitratebelowtheprimaryrateandformingpartofanintegratedservicesdigitalnetwork低于基群速率的国际数字连接的误码性能ITU-TRecommendationG.821INTERNATIONALTELECOMMUNICATIONUNIONITU-TG.821TELECOMMUNICATION

STANDARDIZATIONSECTOR

OFITU(08/96)1、HRX HypotheticalReferenceConnection2、Parameters

erroredsecond(ES)Itisaone-secondperiodinwhichoneormorebitsareinerrorseverelyerroredsecond(SES)Itisaone-secondperiodwhichhasabiterrorratio>

1.10-3erroredsecondratio(ESR)TheratioofEStototalsecondsinavailabletimeduringafixedmeasurementinterval

severelyerroredsecondratio(SESR)

TheratioofSEStototalsecondsinavailabletimeduringafixedmeasurementinterval

AvailableandunavailabletimeAperiodofunavailabletimebeginswhenthebiterrorratio(BER)ineachsecondisworsethan1

.

10-3foraperiodoftenconsecutiveseconds.Thesetensecondsareconsideredtobeunavailabletime.AnewperiodofavailabletimebeginswiththefirstsecondofaperiodoftenconsecutivesecondseachofwhichhasaBERbetterthan10-3.

Itshouldbenotedthattotalobservationtime(Stotal)issplitintotwoparts,namely,timeforwhichtheconnectionisdeemedtobeavailable(Savail)andthattimewhenitisunavailable(Sunavail).Errorperformanceshouldonlybeevaluatedwhilsttheconnectionisintheavailablestate.3、Performanceobjectives

PerformanceclassificationObjective(Notes1,2)SeverelyErroredSecondRatio

0.002ErroredSecondRatio

0.08NOTES1 Theratiosarecalculatedovertheavailabletime.Theobservationtimehasnotbeenspecifiedsincetheperiodmaydependupontheapplication.Aperiodoftheorderofanyonemonthissuggestedasareference.2 Annex

B

illustrateshowtheoverallperformanceshouldbeassessed.4、Allocationoftheobjectives

forthethree-circuitclassifications

CircuitclassificationAllocationoftheobjectivesgiveninTable1Localgrade

(2ends)15%blockallowancetoeachend

(Notes2,5and6)Mediumgrade

(2ends)15%blockallowancetoeachend

(Notes3,5and6)Highgrade40%(equivalenttoconceptualqualityof0.0016%perkmfor25000km)

(Notes4,7and8)AllocationofErroredSecondRatioobjectiveCircuitclassificationNetworkperformanceobjectives

ESRLocalgrade0.012Mediumgrade0.012Highgrade0.032INTERNATIONALTELECOMMUNICATIONUNION

ITU-TG.826TELECOMMUNICATION

STANDARDIZATIONSECTOR

OFITU(02/99)SERIESG:TRANSMISSIONSYSTEMSANDMEDIA,DIGITALSYSTEMSANDNETWORKSDigitaltransmissionsystems–Digitalnetworks–QualityandavailabilitytargetsErrorperformanceparametersandobjectivesforinternational,constantbitratedigitalpathsatorabovetheprimaryrateITU-TRecommendationG.826基群及更高速率的国际数字通道的误码性能1、HypotheticalReferencePath

2、Errorperformanceparameters

ErroredBlock(EB):Ablockinwhichoneormorebitsareinerror.

ErroredSecond(ES):Aone-secondperiodwithoneormoreerroredblocksoratleastonedefect.

SeverelyErroredSecond(SES):Aone-secondperiodwhichcontains30%erroredblocksoratleastonedefect.SESisasubsetofES.

ErroredSecondRatio(ESR):TheratioofEStototalsecondsinavailabletimeduringafixedmeasurementinterval.

Severely