光技术与光纤通信章改底2

光技术与光纤通信云南大学信息学院通信工程系

宗容光纤通信第四章光纤通信系统光技术与光纤通信第一章概述第二章

光纤与光缆第三章通信用光器件第四章光纤通信系统第五章光纤通信中的高新技术第四章光纤通信系统§4.1光端机§4.2数字光纤通信系统§4.3模拟光纤通信系统§4.4光缆系统的测量方法§4.5光缆工程的验收与维护§4.1光端机一、光发射机二、光接收机三、线路编码一、光发射端机数字光发射机的原理框图光发射机应满足的要求光源的调制光源的驱动电路激光器的温度控制与功率控制电路光源与光纤的耦合1、数字光发射机的原理框图光发射机的主要功能是将电端机送来的电信号转换为适合于光纤中传输的光信号，其原理框图如下：线路编码控制电路光纤光源调制电路LED/LD电信号光信号2、光发射机应满足的要求光发射机的设计应满足系统提出的技术要求如下：稳定的输出功率。输出光功率通常指耦合进光纤的光功率，即入纤功率，根据不同系统的要求，通常在0.01~5mW范围内，并要求在环境温度变化或器件老化过程中，输入光功率要保持恒定。消光比EXT应尽量小，一般应小于0.1。消光比也称光脉冲的断通功率比EXT＝Poff/Pon，是指激光器在全“0”码时发送的功率与全“1”码时发送的功率之比，为保证接收机的灵敏度不受或少收影响，EXT应尽量小。输出光脉冲的上升时间、下降时间、和延迟时间应尽量短。应尽量抑制驰豫振荡。3、光源的调制－1将电信号转变为光信号通常有两种形式：直接调制和间接调制直接调制方法适用于半导体光源，它将要传送到信息转变为电流信号注入光源，获得相应的光信号输出。输出光波电场幅值的平方与调制信号成正比，是一种光强度调制(IM)。间接调制是利用晶体的电光、磁光、声光效应等性质对光辐射进行调制，既适用半导体光源，也适用于其它类型的光源。光源的调制－2间接调制最常用的是外调制的方法，即在光辐射产生后再加载调制信号。其具体方法是在激光器输出端外的光路上放置光调制器，在调制器上加调制调压，使通过调制器的光束得到调制。间接调制可以采用铌酸锂调制器(L－M)、电吸收调制器(EAM)和Ⅲ/Ⅴ族马赫－曾德干涉型调制器(MZ-M)实现对强度调制直接检波(IM-DD)光波系统，并非一定要采用外调制的方案，但在高速长距离光波系统中，采用间接调制有利于提高系统的性能。在PSK相干光纤通信系统的发射机中，一般用外调制器，这将在后面章节中进行讨论。两种调制方案(a)直接调制(b)间接调制(外调制)光源的调制－3直接调制技术具有简单、经济和容易实现等优点，由于光源的输出光功率基本上与注入电流成正比，因此调制电流变化转换为光频调制是一种线性调制。按调制信号形式，光调制可分为模拟信号调制和数字信号调制两种。模拟信号调制是直接用连续的模拟信号(如话音和视频信号)对光源进行调制，连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上。适当选择直流偏置电流的大小，可以减小光信号的非线性失真。光源的调制－4数字信号调制主要指PCM编码调制，先将连续变化的模拟信号通过取样、量化和编码，转换成一组二进制脉冲代码，用矩形脉冲的有(“1”码)无(“0”码)来表示信号。直接光强数字调制原理(a)LED数字调制原理(b)LD的数字调制原理共发射极驱动电路射极耦合LD驱动电路4、光源的驱动电路反馈稳定LD驱动电路温度引起的光输出的变化5、激光器的温度控制与功率控制电路温度控制方框图激光器致冷器热敏电阻控制电路热导ATC电路原理APC电路原理6、光源与光纤的耦合光源与光纤耦合的有效程度都用耦合效率或耦合损耗来表示，其大小取决于光源和光纤的类型。LED与单模光纤的耦合效率ηc<1%，LD与单模光纤的耦合效率的典型值为ηc＝30～50%二、度光接收端惹机1、光接收酒机的原理秆框图及各墨部分的作营用2、光接收距机的电路伙结构和特司性光接收宏机的前穴端光接收证机的线土性通道数据重建锐电路集成光接弯收机3、光接社收机的访噪声4、数字尖光接收泪机的灵草敏度5、光中筐继器与傻分插复捎用器1、光接雕收机的秧原理框筒图及各加部分的搁作用数字光接朝收机的功能是：把经酿光纤传输需后幅度被粪衰减、波踩形被展宽莫的微弱光滤信号转换责为电信号吧，并放大兴处理，恢梳复为原发巩射机的数横字序列光信号降经光纤刑传输到糠达接收舒端有两雾个问题为：①幅度衰远减（有阻损耗）填；②脉冲展盒宽（有睛色散）光电检测器前置放大器主放大器均衡滤波判决器译码器AGC电路时钟恢复光信号电信号输出光接收致机的原姿理框图接口电路接收机翅各部分馅的作用固－1光电检测堤器：将光躺信号转手换为电推信号前置放大错器：低噪声棍放大，其血噪声直接厅影响到接姑收机灵敏畅度的高低主放大悉器：放大信型号并具有植增益调节瞧功能，使怀入射光功喉率在一定脏范围内变多化时，输钩出幅度保莲持恒定均衡滤波：对失技真的波货形进行允补偿（副均衡）东，保证敢判决时钉无码间器干扰，涂即将输脉出波形宿均衡成何具有升笼余弦频冶谱，判洞决时消蜡除码间病干扰时钟恢复：从信号营中提取同坏步时钟接收机蜂各部分爷的作用大-2判决器：在时钟孔作用下再内生出原信蓬号译码器：与光发阻射机中的糠线路编码拉（或扰码谦）相对应AGC电路：自动娇增益控抱制，保细证光接事收机具惯有一定客的输入煮动态范拜围接口电路：解决纽奉光接收队机和电班接收机栏之间阻逼抗和电刷压的匹凭配问题垦，保证狸光接收剑机输出洗信号顺疤利地送虚入电接令收机前三者解可决问题1，4~6解决问题2原理框障图又可劳分为3部分：物接收机寨的前端垮部分、的线性通座道、再颜生电路专部分数字光接驾收机方框孙图2、光都接收机诱的电路左结构和低特性①光接收胀机的前银端光接收机瓜的前端电细路由光电枪二极管和朝前置放大仓器构成。废其作用是将光纤苍线路末端凡耦合到光矩电二极管离的光比特缝流转换为筑时变电流贷，然后进加行预放大缎，以便后虑级作进一授步处理前置放大葛器主要是陕提高信噪惩比光接收机修的前端电距路－1有三种钳常用前壳置放大箭器：低阻型前但端：简单率，易于干实现，针对均衡喜器要求遣较低，旷因为带珠宽宽，虾高频损辆失小，渠补偿容慌易，前萍置级的保动态范嫩围也较钥大，但饲灵敏度询较低，佣噪声比僻较高高阻型用前端：与低包阻型前闷端相反烘。为减渡小低阻青抗前端商热噪声会，可采手用此设桂计方案榴，但是足负载阻厦抗增大乐后，将波使前置递放大器督动态范跑围缩小申，而且易当比特父率较高干时，输抽入端信衡号的高表频分量钩损失过悉大，对根均衡电他路要求演较高，票很难实城现，所只以它一犬般只适蜡用于低较速系统光接收机测前端电路筛－2跨(互)阻型前缠端：该前端绵是将负载特电阻连接您为反相放辉大器的反际馈电阻，均因而又称尘互阻抗前宽端，它是芦一个性能看优良的电衔流—电压转蚁换器，狗即使负换载电阻华很高，蓄而负反占馈使有遭效输入衬阻抗降在低G倍，G是前置放胆大器的增垮益，从而遭使其带宽悄比高阻抗反前端增加醒了G倍，动脊态范围三也提高蛋了，所禾以具有锡频带宽想、噪声姜低、灵为敏度高快、动态坏范围大冬等综合潮优点，刮被广泛醋采用。松一般有卫两级放匹大，第纹一级为次电压负泛反馈，剑第二级叶为射极受补偿电仅路，以弊提升高嗽频分量新型前纠放：采用InGa特As光电二管极管和艘微波场锻效应管FET混合集成淡技术，制躁成PIN—腹FET前端封扎装管，登可获得姥良好性挤能光接收猫机的前罩置极放辛大电路(a)双极型映晶体管(b)场效应股管(c)跨阻型双极型藏晶体管泻：低阻此型前放盒，电路奥的时间产常数RC小于信油号脉冲斧宽度T，因而码声间干扰小丸，适用于钞高速率传适输系统；场效应奴管：高园阻型前康放，噪林声小，叔高频特谢性较差宝，适用吹于低速蔑率传输铜系统；跨阻型欲：改善穷了带宽动特性和休动态范耍围。并仇具有良匆好的噪贼声特性②光接收笔机的线阔性通道光接收机带的线性通炉道由一个般高增益放宫大器(主放大器)和一个没低通滤宪波器组甩成。有时在主偷放大器前辩接入一个纹均衡器以允校正前端埋有限的带程宽。自动增苏益控制(AG咸C)将放大额器的平穷均输出孤电压限歼制在固米定电平指而不随值输入光罚功率而录变。低通滤波垒器使电压响脉冲整形量，降低噪碑声，控制括可能出现生的码间串狐扰(IS珠I)。接收止机噪声搭正比于乎接收机君带宽，点为降低智噪声，至采用带酬宽Δf小于B的低通罗滤波器接收机件设计中坐其它部错件的带串宽均大奋于滤波矮器带宽喜，因此三接收机村带宽主建要由线海性通道段的低通损滤波器胆决定。待当Δf<B时，电脉旱冲展宽超财过了规定拖时隙的检古测，引起剑码间串扰耀，滤波器兄设计时应饲避免产生串这种现象太。③数据重建众电路由判决电将路和时钟桐恢复电路丛组成。其任务炎是把线己性通道舅输出的丙升余弦脾波形恢洪复成数泳字信号当。即从欧放大器森输出的跪信号与朗噪声混豪合的波陡形中提歇取码元让时钟，婶并逐个丝式地对码座元波形昂进行判粒决，以糠得到原章始码流默。判决码元仔主要是确窄定判决时将刻(峰值点转上)、判决顷电平(40蔑~50书%的峰值)、码元宽锯度(取决于袋时钟周锦期)。最佳取羡样时间相箱应于在“1”和“0”信号电平苗相差最大南位置，可党由眼图决饭定。④集成光接色收机集成光接愚收机的倒羽装式结合屠光电子集零成技术3、光支接收机诊的噪声接收系统吹的噪声说蚀明量子噪没声：因茅接收光纲子数的型起伏引孕起的噪醉声内部散弹闪噪声：由耗探测器本授身产生电孩子数的无都规则起伏好而引起的饥噪声暗电流久噪声：遍无光照导时产生记的电流夺所引起变的噪声背景噪角声：由赌环境的刃辐射光矛波所产层生的噪顾声放大器噪怖声：一是淡电阻热运架动产生，央二是有源蛛器件的输窗入输出有会波动引起光检测器放大器偏置电阻光子流RL量子噪例声暗电流袭噪声漏电流噪忍声APD倍增噪秤声放大器噪拘声热噪声接收机噪构声及其分游布4、数字凉光接收机袋的灵敏度(1)货接收机歼的常用久参数误码率罪(BE繁R)灵敏度动态范围(2)英理想光脚接收机记的灵敏把度(3)光带接收机灵袖敏度的恶于化(1)接皂收机的常桥用参数1.误码率(BE刮R)定义：传探输码流中排出现误差塌的概率工程上：不同时蜜间测BER不同规定测24小时对瞬时曲有一大供误码，弱平均后某很小，毅则需用旋其它参赖数来衡央量，如肤误码秒标准：ITU-余T规定，BER多=10-9，设计家时要求BER续=10-11当BER=滔10-6时系统鲁告警，BER要=10-3时系统倒安换计算误浅码率的树示意图(1)接吴收机的常签用参数2.灵敏度定义：书为保证局一定误吗码率(BE端R)，光接收笼机所需要羽接收的最盘小光功率规。单位：dBm(dB调m)=析10l习g功率值/1樱mw枝(1个mw为0dBm胶)意义：接昏收机接收露微弱信号壤的能力如-40d呢Bm和-45d驰Bm，应选择-45d轿Bm(1)接屈收机的常赤用参数3.动态范围定义：良在保证益一定的BER的前提纹下，所孔允许接着收到最找大光功类率和最隙小光功暖率之比潮。单位赤：dB意义：接对输入覆信号的者适应能旗力例如：往某发射不极发射植功率－3dBm，光纤线喝路长40km，线路损动耗0.5雀dB/宽km，接收部机灵敏钢度为－29dB授m,动态范雕围为20d哥B，问接绪收机能辉否接收煎到该信赖息。误码率BER随Q参数的变田化Q—超扰比当Q>7时，BER倒<10-12，Q=6时，BER＝10-9,接收机灵推敏度相当斧于Q=6时的平蚁均光功仙率(2)访理想光否接收机纯的灵敏毛度理想光接买收机的条预件：①系统的频赖带无限宽(任何频率韵份量无损艺失，发1个光脉冲导，收1个光脉冲)②光源消光些比为零(发0码时，接毕收光能为润零)③光检测衰器暗电响流为零(发0码时，检祸测器输出谁为零)④放大器讲无噪声(传0码时，敢放大器恐输出为震零)由以上后假设条逃件，发0收1的可能政不存在纤，误码葬只发生特在发1收0的情况蜡。(2)耀理想光显接收机外的灵敏品度分析：搁光子计技数法光入射妙时，产怨生的电托子－空阅穴对的功数目和位时间无届法精确饶测量，过它服从趁泊松分滴布P(n)弄=Nne-N/n!其中n—产生的畅电子空赚穴对数闻目N—产生的电差子空穴对调数目的平惯均值P(n磁)—产生的电礼子空穴对写数目为n时的概病率理想光吩接收机集的灵敏烟度设bmax为“1”码时所斤含的平杰均光能BER译=P(痛n=0垂)=E嚷XP(宵-bmax/hf构)若BER=隆10-9，则bmax=21肃hf（21个光子）即在理阿想光接白收机中法，在误玩码率为10-9的条件下睁，“1”码中至少胃得有21个光子灵敏度Pmin=bmax/2Tη=10.思5hfB压/ηB=1/蹦T——为码速21个光子——也称量鞠子极限理想光起接收机仅的灵敏循度波长λ/μm1.311.55速率fb/(Mb.s-1)34140140622灵敏度Pr/dBm-71.1-63.8-65.7-59.2典型短途波长光载接收机松灵敏度防与传输许速率的种关系实测误垫码率与舒平均接利收光功劳率的关附系(3)光胶接收机灵趁敏度的恶牧化实际光繁发送机爬发出的京信号并望非理想怠比特流稻，并在语光纤传末输过程狐中可能练变形。埋在这种鸟非理想伸条件下医与仅考喉虑接收棍机噪声旬而导出汉的灵敏湾度的值好相比，土接收机洪要求的讯最小平族均光功虾率增大部了，这狗个增量桂称为功率代价，也称灵敏度恶戒化。造成功抄率代价仓的因素遗主要有:一类是光教信号在光资纤中传输历时发生的浮，不传输腹就不存在特；另一类量是即使衡没有光任纤，不睛传输也攀存在；(3)光足接收机灵案敏度的恶莫化主要介绍竹后一类因下素导致的予恶化消光比户引起的穴灵敏度丝式恶化----梨--功率代价傻随消光比勿而增大强度噪声犹引起的灵意敏度变化取样时间统抖动引起披的灵敏度出恶化5、光瘦中继器惊与分插泡复用器光中继虚器分插复用皇器(AD泰M)STM-望1分插复用摘器（ADM）功能1.5263445140155Mbit/s电源公务告警TMN接口STM-1终端设备155Mbit/s155Mbit/s三、线路文编码1、作用①将电缆中瓜传输的正蹄负极性码故变为光纤遣中可传输址的单极性粪码②减少码流邻中长连“0”或连“1”的数目，鄙使“0”码和“1”码分布均臣匀，便于宁时钟信号造的提取③实现运行狮误码监测诊，利于长列途通信系奥统的维护三、线姻路编码户－1④提供一定舰的冗余码阶，用于平疼衡码流、雄传输监控狱、公务、汪区间等通降信，但对须高速光纤喷通信系统愈，应适当惕减少冗余童码，以免绒占用过大娃带宽⑤减少码流洪中的直流湿基线的起父伏和低频级分量，提危高输出功粗率的稳定四性和减小京码间干扰营，有利于薪提高光接附收机的灵返敏度线路编码楼-22、光纤通雨信中的线意路码型数字光刊纤通信穷系统常吗用的线群路码型幼有：扰锡码、mBn趁B码、插竭入码（1）扰码为了保相证传输遇的透明倾性，在胖系统光吸发射机沈的调制王器前，狸需要附饮加一个耀扰码器姥，将原道始的二挽进制码贡序列加摘以变换马，使其士接近于讯随机序罗列。相黎应地，皱在光接顿收机的于判决器却之后，疫附加一怖个解扰品器，以家恢复原刺始序列误。扰码阔与解扰慎可由反盒馈移位咐寄存器谅和对应米的前馈矩移位寄堪存器实某现。线路编码基-3扰码改变皱了“1”码和“0”码的分布,从而改膏善了码郊流动一掉些特性照。例如济：扰码前：110卖000痰001深100蕉0…读…扰码后：1101饺1101鹿1001叉1……但是，泡扰码仍绿具有下廉列缺点康：①不能完全停控制长串亡连“1”和长串连发“0”序列的毁出现②没有引入员冗余，不姐能进行在际线误码监伟测③信号频谱滔中接近于希直流的分圾量较大，且不能解决妇基线漂移因为扰码恨不能完全姻满足光纤宽通信对线猾路码型的爱要求，所吧以许多光寄纤通信设翠备除采用翻扰码外，泼还采用其控它类型的鲁线路编码线路编码显-4（2）mBn芦B码mBn反B码是把输连入的二进琴制原始码殖流进行分秤组，每组迹有m个二进穗制码，搏记为mB，称为舞一个码歌字，然占后把一犹个码字际变换为n个二进效制码，玩记为nB，并在缝同一个彩时序内径输出。这种码型挑是把mB变换为nB，所以称宿为mBn较B码，m和n都是正仗整数，n>m，一般恭选取n=m+停1。码速为n/m。mBn耕B码有1B2B、3B4少B、5B6B、8B9疑B、17B1罗8B等线路编码仿-51.伪双极性番码(CM白I和DMI码)电缆通限信的PCM技术中桥常用双捧极性码(AM郊I码)如HDB3码，它观的“1”电平采垮用正、荷负脉冲袭互相交笼替，从赛而消除农了直流廊分量。毛光纤中时将此码全型适当尖变换，街成为相价当于AMI码的单极禽性码，从伴而获得电惰缆通信中AMI码的优点税，称为伪抖双极性码碧。规则：铜以两个残比特的觉数字脉质冲表示凝原来的典一个码浸字。线路编码封-6二电平码AMI(HDB3)CMIDMI000101(在+之后)10(在+之后)1-00(交替)00+11(交替)11CMI中仅用四了三个嘱，还有租一个未再用，未芝选用的逐组合称绸为禁字攻，在接筑收端若衫出现禁占字，则绒为误码线路编码客-7特点：①“0店”“1含”均等，连“0”和连“1”数限制在2或3,直流基湿线也无剪起伏②可自检误街码③冗余度殊大，码图速率增辜加一倍月，需要枣更高带覆宽度传贫输线1B2窗B码＝CMI码其中禁字死为10线路编巴码-72.2勇B3B码WDS为码字妄数字和滨，用来上描述码夺字的均肺匀性，饿即在nB码中，帐－1代表“0”码，+1代表“1”码，整个铺码字的代渠数和即为WDS信号码(2B)线路码(3B)模式1模式2码字WDS码字WDS000001-1001-1101010-1010-1210100-11003输入3B输出4B00000001000001000110010100010101001100111011100010011001010101110111001101110111011111113B和4B的码字nB码的选用牧原则是：畜尽可能选渡择|WDS雁|最小的码执字，禁止坦使用|WDS吴|最大的花码字。信号码(3B)线路码(4B)模式1(正组)模式2(负组)码字WDS码字WDS00001011+20100-210011110+20001-22010010100101030110110001100410010010100105101101001010061100111+21000-271111101+20010-2一种3B和4B码表信号码(5B)线路码(6B)模式1(正组)模式2(负组)码字WDS码字WDS000000010111+2101000-2100001100111+2011000-2200010011011+2100100-230001100011100001110400100101011+2010100-2500101001011000101106001100011010001101070011100111000011100一种5B和6B码表-1信号码(5B)线路码(6B)模式1(正组)模式2(负组)码字WDS码字WDS801000110011+2001100-2901001010011001001101001010010101001010101101011010110001011001201100011001001100101301101011010001101001401110011100001110001501111101101+2010010-2一种5B和6B码表-2信号码(5B)线路码(6B)模式1(正组)模式2(负组)码字WDS码字WDS1610000011101+2100010-21710001100011010001101810010100101010010101910011100110010011002010100101001010100102110101101010010101002210110101100010110002310111110101+2001010-2一种5B和6B码表-3信号码(5B)线路码(6B)模式1(正组)模式2(负组)码字WDS码字WDS2411000110001011000102511001110010011001002611010110100011010002711011111001+2000110-22811100111000011100002911101101110+2010001-23011110110110+2001001-23111111111010+2000101-2一种5B和6B码表-4mBn纱B码特醉性mBn箩B码是一种箭分组码，陆设计者可膏根据传输就特性的要底求，确定伯某种码表乱。mBn系B码的特肢点是：①码流中0和1码的概率搅相等，连0和连1的数目较翼少，定时夺信息丰富②高低频分站量较小，挥信号频谱客特性较好秆，基线漂肺移小③在码流尤中引入铃一定冗权余码，毛便于在凑线误码辽监测缺点是亭：传输烧辅助信阅号比较柏困难。因此，颜在要求吉传输辅军助信号铁或有一摊定数量爪的区间限通信的殃设备中魂，不宜鹿用这种则码型。并→串PROM串→并组别变换变换时钟已变换的输出4B码流B1B2B3B4BACb1b2b3待变换输入信号码流变前时钟码表存储编码器原理（3）虚插入码插入码是巡寿把输入二稳进制原始朵码流分成释每mB一组，混然后在单每组mB码末尾按瓶一定规律意插入一个修码，组成m+1个码为念一组的行线路码皆流。根据插榴入码的绝规律，柴可以分风为mB1C码、mB1停H码、mB1P码，码仓速为(m+1授)/m。1.蓝mB牲1C码：C为补码。咬补码插入mB码的末须尾，连0和连1码的数目讨最少，其乱结构如下级图所示。mB1C码的结构构例如：mB码为：100改1杰10啄00唤1喘101戴…疮…mB1C码为：100富1辱11膊01颜0绢010体101哲0齐……C码的作斤用是引绳入冗余炸码，可店以进行抢在线监秧测；同钞时改善敌了0和1码的分倡布，有悉利于定亮时提取插入码2.m饲B1H码：插入袭混合码它是由mB1C码演变脾而成的情，即在mB1C码中，促扣除部环分C码，并在淘相应的码盒位上插入掌一个混合企码(H码)。所插入亩的H码可以根程据不同用层途分为三膏类：第一类库是C码，它阴是第m位的补码道，用于在拉线误码率充监测；第二类群是L码，用章于区间怎通信；第三类某是G码，用榜于帧同斤步、公依务、数厚据、监弟测等信板息的传粒输。插入码3.mB1P码P码称为奇很偶校验码辆，其作用复和C码相似菠，但P码有以规下两种兆情况：(1)蓄奇校验伸时，其沃插入规贯律是使m+1个码内岔“1”狡码的个屿数为奇吩数，例保如：mB码为：卫10刮0酸000广001蚁110摆……mB1桥P码为：早100帐0豆00职01严001残0杏1填101罗……(2)偶校验时闻，其插入煤规律是使m+1个码内“丹1”码的挣个数为偶茫数，例如邮：mB码为：击10据0厘000驴001班110践……mB1炉P码为：样1001鞠0000掌0011棒1100住……当检测迟得m+1个码内熔“1”码为奇筛数/偶数时，奇则认为无公误码。4B1H编码器押原理4B1H译码器原丈理插入码很的特点优点码速提高澡不大，误粮码增值小烦；可以实挪现在线驾误码检陆测、区朝间通信起、和辅倚助信息引传输。缺点：洋码流的有频谱特就性不如mBnB码在扰码后滴再进行mB1护H变换，可锐以满足通桐信系统的幕要求（4）誓误码监亿测方法要求：呼运行误势码监测围，当信财号到达羞一个中怪继点，推反馈一柴个信号配回来，芦以便知吧道运行楚情况方法：①双稳态晶法：来芽一个脉得冲翻一津次，若备不翻，馆则有误耻码；②禁字法勾：若收渡到禁字庭，则有灿误；③运行数兔字和法右，可逆惕加法器羞，来一畜个脉冲贯，加法静器加1,再来一个锈脉冲，加观法器减1，若加法凡器溢出，连则知有误④同步监批测法：堪逐步比础较数字光跑纤通信些系统几换种常用绿线路码节的性能线路码型1B2B3B4B5B6B5B7B6B8B17B18B4B1H/1C8B1H/1C码速提升率21.331.21.41.331.061.251.125冗余度(%)1003320403362512.5最大连0或连1数23566不定1018平均误码增值因子/1.181.2821.8/1/功率代价/dB/1.460.92//0.29//基线漂移无小较小很小很小一般较大大误码监测精度精精精精较差差差差设备复杂程度简单简单较简单较简单较简单一般较复杂较复杂§4.2数字光散纤通信视系统一、两洋种传输颤体制二、光缆贡通信系统夫的全程全巾网形式三、光缆井通信系统洗的性能指紧标四、光缆填通信系统由的设计五、光唐缆通信开系统的园施工与储维护六、光认纤辅助诊系统一、两种置传输体制(一)枕SDH趴概念(二)睁SDH公速率与帧股结构(三)邪S伴DH同亏步复用禽与映射念方法(四)驾S翠DH复丧用设备(五)棚S挠DH业框务保护(六)石S饺DH网凝同步(七)刃SDH就性能(一)震SDH惧概念PDH的缺陷和SDH的产生SDH的基本概挥念和特点SDH的技术忌特点PDH的缺陷和SDH的产生准同步数猫字系列(PD孕H)1.6Gbit/s565Mbit/s274Mbit/s400Mbit/s100Mbit/s32Mbit/s6.3Mbit/s1.5Mbit/s45Mbit/s6.3Mbit/s34Mbit/s8Mbit/s2Mbit/s140Mbit/s×4×4×5×3×4×4×7×6×4×4×4×4北美欧洲日本1.PDH只有地区忙性的数字见信号速率隙和帧结构烂标准，而脸不存在世浆界性的标陕准。目前蛙国际上裳通行有三欢种数字信喊号速率等胁级系列，搏即欧洲系奶列、北美居系列和日擦本系列,这种局面普造成了国阶际互通的龟困难。2.划PDH没有世与界性的逆标准光瞒接口规绸范。由俯于各厂奸家各自树采用自轰行开发嘱的线路雀码型，功使得在蒸同一数同字等级甘上光接爸口的信仿号速率惯不一样路，致使育不同厂军家的设肝备无法犹实现横建向兼容填。这给颠组网、爸管理及践网络互吹通，特浙别是国刻际互通稍带来很茫大困难裕。3.辜PD捕H系列的凭复用结弦构除了扬几个低外速等级安的信号笋（北美笑为1.5劝Mbi互t/s，日本为1.5零Mbi僵t/s和6.3跨Mbi训t/s，欧洲2Mb寒it/纳s）采用吊同步复页接外，洒其他多兴数等级索的信号昆采用异卫步复用像，即靠佳塞入一纱些额外挥比特使祖各支路嚼信号与爸复用设站备同步没并复用逝成高速纪信号。青这种方暑式难以领从高速桐信号中缸识别和拦提取低冶速支路兴信号。PDH的缺陷捧和SDH的产生SDH4.准同步复食用帧结构胃中没有安掩排很多用锈于网络操植作、管理脉和维护（OAM）的比特粥。只有在敢线路编码龄中通过插绘入比特的要方法来传付输一些监底控信号，惜因而无法尝对传输网降实现分层搜管理和对杂通道的传愿输性能实盏现端对端章的监控。要想完满凳地在原有况技术体制碍和技术框诵架内解决岛这些问题编是很困难揭的，唯一怪的出路是炸从技术体泪制上进行基根本的改缩慧革，于是镰光同步传耻输网应运挽而生。PDH的缺陷和SDH的产生光同步传棚输网的概拘念最初是久由美国贝群尔通信研径究所提出栽的，并称竿为同步光茎网络（SONE支T）。它是由笼一整套分分等级软的标准饿化数字匀传送结怒构组成会的，适房诚于各种虹路径适疫配处理摔的净负蛮荷（净疫负荷是戚指网络缸节点接钞口比特皮流中所筑用于电质信业务争的部分为）在物倾理媒质望进行传蹄送。原国际瞒电报电浮话咨询勇委员会承（CCI亲TT）（现宫为ITU-晋T）于1988年接受了SON命ET概念，扫并重新贴命名为梨同步数军字体系宵（SDH），使乎之成为饮不仅适捡用于光鸭纤也适姻用于微军波和卫偿星传输计系统的谅通用的SDH技术体幸制。目前在世饱界范围内考就SDH的基本软金件和硬件落问题已经研达成了一贝致协议。SDH所谓光同除步数字传稼输网是由落一些SDH网络单元该（NE）组成的报，在光纤籍上进行同辨步信息传蛮输、复用拉和交叉连蚊接的网络枝。它有全卷世界统迅一的网满络节点嫌接口（NNI），从邀而简化热了信号妖的互通枝以及信建号的传猴输、交狱叉连接亚和交换尖过程。它有一套诉标准化的三信息结构堪等级，称盲为同步传巷送模块STM榜-1、STM-烘4、STM-欲16、STM瓶-64、……S姿TM-秤N有一种减块状帧恒结构，渐允许安返排较多映的开销输比特（砍即网络科节点接斥口比特矩流中扣惹除净负挣荷后的崭剩余部引分）用公于网络患的OAMSDH基本概咐念和特叫点它的基本宿网络单元鬼有同步光甲缆线路系虎统、同步照复用器（SM）、分插摆复用器（ADM）和同步打数字交叉棍连接设备若（SDXC）等等像。虽然其弦功能各赢异，但括都有统乏一的标果准光接不口，能充够在基爬本光缆必段上实馋现横向蜜兼容，敏即允许剂不同厂嫌家设备骄在光路摆上互通居。它有一套今特殊的复辣用结构，纵允许准同枪步数字体型系、同步俭数字体系骂、B-I似SDN信号（ATM信元）鱼都能进笔入其帧渗结构，某因而具纷有广泛势的适应奸性。它大量掏采用软泄件进行酸网络配售置和控掘制，使匀增加新创功能和尊新业务信变得十猎分方便浸，以适态于将来欢的不断饶发展。SDH基本概宋念和特点点SDH块技术的仅特点(鹿1)全球统一痰的标准同步复用晚方式与灵缩慧活的复用恒映射结构5％的丰柄富开销比嘱特标准的光炮接口信息净负宫荷的网络提透明性网络定岩时的透怖明性网络结构闲灵活，适抹用于各种申情况业务的雪前向和冰后向兼路容性SDH竞技术的羞特点(喂2)不足之闷处：频带利用仰率降低设备复柏杂度增密加网络同步毅困难软件依鄙赖性提城高标准光朝接口、镰同步复迟用、强辱大的网振络管理娱功能是SDH的主要特翠点。ITU爽－T的滨主要S息DH建卫议G.70饥7：SD篇H网络节仙点接口G.7晃83：晚SDH设备功患能模块G.7走84：响SDH管理G.9衰57：渐SDH设备及昌系统光困接口G.81振3：SD将H网元时战钟规范G.8择41：圾SDH网络保解护规范G.82次5：SD繁H网络节织点接口凉抖动和姐漂移规少范SDH标算准比特率澡，速率幕等级网络节吃点接口复用结构霸，复用设北备网络管赔理线路系渡统，网肆络结构光接口性能：个误码、遇抖动、涂漂移业务保护(二)城S井DH速果率与帧插结构1、SDH标准速率兴等级STM-雅N=ST熄M-1×帜N信号STM-1STM-4STN-16STM-64速率Mb/s155.520622.0802488.3209953.280PDH与滑SDH的恼速率等级

PDHSDH中国、欧洲Mbit/s日本（北美）Mbit/s基群2.4081.544二次群8.4486.312三次群34.36832.064(44.736)四次群139.26497.728STM-1155.520五次群564.992STM-4622.080STM-162488.640STM-649953.280SDH速辈率与帧结克构－22、网络被节点接读口(NNI席)传输网盲由传输炕设备与谣网络节叹点构成传输设新备：光那缆线路翠系统、卵微波接告力系统网络节蛮点：64k合bit航/s电路节点值、宽带节递点网络节点恰功能：终铸结、交叉氧连接、复两用、交换网络节点黄接口：网袄络节点之豆间接口，辆即传输设闻备与网络永节点之间黄接口3、S慨DH帧躲结构(僵1)SDH帧结构：STM-户N9*2笨70*N字节SOH迹:段开销RSO锅H:再生段开壤销MSOH茶:复用段鸡开销AU:管理单元PTR:指针AU酿=P介TR+穿pay勤loa标d1231345919102701N单位:字抽节字节间义插、列狼间插STM详-NPayl紧oad含POHRSOHMSOHPTR传输顺胁序SDH的帧结智构是一御种以字悟节结构企为基础旨的矩形贵块状帧抓结构。宇它由270×钞N列和9行8比特字节辆组成。对于STM-桨1，帧长沃度为243挎0个字节茄，相当贼于1944字0比特，用浇时间表示情即125μs。帧结构壮中字节膀的传输志是从左茶到右按形行进行举的，首羽先由图倒中左上送角第1个字节开轰始，从左练到右，自械上而下按认顺序传送菠，直至整辰个9×2零70个字节都恒送完再转座入下一帧挂，每秒共尼传800餐0帧。帧结构分换为三个主箭要区域：段开销(SOH眠)区域它是为保淹证信息净饥负荷正常睛灵活传送皮所必须的肾附加字节猫，主要供料网络运行慢、管理和专维护使用验的字节，STM-锋1中有72字节/帧×8bi孩t/字节×80盆00帧/s＝4.60陈8Mbi丙t/s信息净票负荷(pay历load交)区域它是存摊放各种胃信息容雄量的地刷方，其如中还含辰有少量晌用于通移道性能闸监视、冤管理和烧控制的棵通道开腔销字节(POH功)。通常POH作为净章负荷的隶一部分鸡并与其涂一齐在捷网络中预传送。管理单始元指针(AU常P门TR)区域所谓AUP桐TR就是一种瓦指示符，雨主要用来背指示信息惹净负荷的惧第一个字沸节在STM享-N帧内的滩准确位烦置，以胃便在接己收端正支确的分跃解。采用指针潮方式是SDH的重要提创新，府可以使俱之在准午同步环跨境中完焰成复用喂同步和STM自-N信号的访帧定位福。这一虽方法消巾除了常猜规准同锤步系统漫中滑动驻缓存器愈引起的挖延时和描性能损谢伤。滑动：蛾是由于聪各种数漆字通信农设备对掩信息码母流需要援经过写订入、读响出的速佳率不一初致产生笑的读写独时差，欲出现漏敞读（丢霜失码元奴）或重萄读（插秋入码元蛙）的现荷象。SDH膨帧结构由(2)再生段韵开销RSO恰H复用器复用器再生段复用段再生站帧定位字绪节A1和A2惜：A1：1111该0110筝A2：001纸010土00D1～D3：数蛇据通信失通路(DCC司)1伟92k醋b/s•：与传输箩媒介有关鄙的特定字煤节；J0:再生段滩踪迹字品节╳：国内夜使用字坏节╳：不扰宪码国内潮使用字陆节D3·D2··D1╳╳F1·E1··B1╳╳J0A2A2A2A1A1A1SDH帧塑结构(3仆)E1：再生站告间勤务融话通道勒64kb/sF1：网络提供汉者通道B1：再生段比狗特间插奇葡偶校验8嘱位码（BIP—敌8）用途：精再生段纽奉传输误袋码监视生成方法尽：1)对衡前一帧贸扰码后研的所有香比特进踏行计算驱，结果母置于扰岩码前的B1字节位陈置2)B1字节的横第K比特为前两一帧扰码羞后的所有机字节的第K比特提供竿偶校验SDH惠帧结构紫(4)3.5固复用段活开销MSOHB2D4D7B2

K2D6D9

K1D5D8B2D10Z1D12E2D11B2：B古IP—2保4×N复用段误颗码监视E2：复用段降勤务话D4—D榆12：复用段数于据通道DCC（远576k滴b/s）K1,K2(b1-源b5)：自动保护励倒换APS通路K2(b6-蓬B8)：复用蛮段远端腹缺陷指它示（MS-杠RD1）Z1：同步记状态(b5～b8)SDH孙帧结构冶(5)高阶通成道开销J1：通道追团踪字节B3：通道BIP-免8C2：信号标记震字节G1：通道状态戒字节F2，F迷3：勤务通道H4：复帧定位蠢字节K3：自动保躲护倒换SDH帧关结构(6躬)N1：网络操丙作者使草用字节低阶通仆道开销V5：B厨IP-2塔,REI跨,RDI丽,RFI眼,La耀belJ2：低阶通坚道追踪比字节N2：网络操作笨者使用字胶节K4：自动保惯护倒换(三)伤基峰本复用传原理和软复用单晨元将低速支踪蝶路信号复膜用成高速填信号，有染两种传统辜方法正比特塞弱入法，又坟称正码速桥调整：它弱是利用位偏于固定位糊置的比特础塞入指示第来显示塞臂入的比特品究竟是真歼实数据还猜是伪数据笨。其优点是尤可以容许思被复用净神负荷有较辫大的频率婆差异(异步方式)。然而，哑要想从复起用后的高折速信号中畏直接接入爆和取出各椅种净负荷间几乎不可塘能基本复用白用原理和允复用单元顺-2固定位涛置映射纲法，即度利用低炼速支路往信号在骡高速信刮号中的特特殊固粥定比特老位置来袍携带低核速同步惧信号。该法在且数字交算换机用学得较多币时比较容可行，心此时可笼将传输窗信号同唇步于网笔络时钟腥。这种念方法允汽许比较夺方便地刃接入和悔取出信戏号传送河支路净亲负荷，然但不能夜保证高蝇速信号思与支路母信号的铅相位对粉准，以咸及由于稀同步网洋故障或味工作于寄准同步袋网环境厚而产生渴的两者浇之间的匪小频率仔差，因嘴此在复何用设备元接口处轧需用125μs的缓存甘器来进巴行相位荒对准和碑频率校暴正，从改而导致局信号延篮时和滑浴动性能获损伤。基本复用热用原理和绿复用单元院-3在SDH中采用了岁净负荷指访针技术，课它既可避吐免采用125μs的缓存让器和在找复用设搏备接口刷处的滑辛动，又偶允许容败易地接株入同步汗净负荷授。严格说退，指针本指示了棍净负荷铅在STM娱-N帧内第一殿个字节的违位置，因伯而净负荷添在STN-皮N帧内是浮亲动的。对于净洁负荷不秧大的频密率变化株，只须佣增加或别减小指蒸针即可狠。这种嫩方法比最较完满谱地结合暂了正比慌特塞入桑法和固染定位置卫映射法座的特点唯，而付盯出的代订价是必获须处理吓指针和道由于指塔针处理问所引入这的抖动递。好在上使用大夜规模集役成电路面技术可蛙以解决哈该问题细。数字复接惭概念SDH同步复司用与映敲射方法接口容器虚容器支路单沉元支路单凳元组接口容迫器管理单扎元管理单元动组一般复用泄结构示意匠图简介各种速率详等级的数贷字流先进足入相应的努不同接口厕容器C。伸它是一种政信息结构摔，主要完饼成适配功框能(例如束速率调整唤)，以便棉让那些最老常使用的肯准同步数秆字体系信刮号进入有烘限数目的拖标准容器由标准兄容器出悉来的数佣字流加例上通道视开销(蝇POH倒)后就俊构成了冻所谓的害虚容器价(VC侦)，它茫是SD浮H中最润重要的凑一种信克息结构咸，主要肺支持通惑道层连子接。一般复定用结构愧示意图啄简介VC在SDH中传输筋时总是代保持完客整不变朋的，因繁而可以裁作为一谢个独立宫的实体育在通道粗中任一筋点取出返或插入柄，进行炕同步复择用和交渡叉连接麻处理，胁十分方袍便和灵抹活。由VC出来的数志字流再按敏图中规定存路线进入夕管理单元(AU)或支路单般元(TU)AU是一种屡为高阶折通道层测和复用躺段层提举供适配笼功能的余信息结酬构，它研由高阶VC和AUP嫩TR组成。纺其中AUP喇TR用来指借明高阶VC在STM-碧N帧内的位事置，因而阿允许高阶VC在STM抚-N中的位置很是浮动的炭，但它本充身在帧内读位置是固樱定的。一般复使用结构衰示意图鞭简介在STM产帧中占有雕固定位置环的一个或球多个AU称组成管理砖单元组(罗AUG)夕，它由若截干AU-疗3或单个爬AU-4傻按字节间电插方式均匹匀组成。TU是一雹种为低阶渴通道层与在高阶通道狂层提供适桌配功能的驻信息结构惯，它由低绘阶VC和思TUP配TR组成护，在高阶妖VC净负童荷中占有沟固定位置移的一个或幕多个TU挑组成支路循单元组(抖TUG)一般复用疗结构示意贫图简介在AU和TU中要进姥行速率龙调整，袭因而低香一级数夸字流在禽高一级直数字流雕中的起脚点是浮植动的。向为了准抚确地确什定起始广点位置抗，设置辈两种指震针(AU徐PTR和TU五PTR灿)分别对高妇阶VC在相应AU帧内的位翠置及VC－1、2、3在相应TU帧内的敲位置进做行灵活去动态定搁位最后，在N个AUG的基础上骆再附加段匪开销(SO泛H)便形成了芦最终的STM-奔N帧结构扮。C-4C-4(139.264Mbit/s)(148.760Mbit/s)(150.336Mbit/s)(150.912Mbit/s)(N×155.520Mbit/s)C－4VC－4AU－4AUGSTM－NVC-4VC-4POHAu-4PTRVC-4Au-4PTR(150.912Mbit/s)AUGAUGSOH逻辑结合物理结合注：无阴荐影区之间论是相位定氧位的，阴柔影区与无心阴影区间灰的相位定厉位由指针筝规定并由醒箭头指示将各种坦信号装死入SDH帧结构胀净负荷王区，需绝要经过狐映射、却定位和侮复用等咬三个步据骤POH占9个字节（576歌kbi膝t/s）C-4啄+P饶OH，构成VC-精4，称映射，即指将支路烂信号适配稍装入VC的过程AUP模TR占9个字节值（576k烟bit/蚁s），指明VC-兵4相对AU-管4的相位待，经过指枝针处理茂的过程盐称定位得到的号单个AU-欣4直接置免入AUG，再由N个AUG经单字节默间插并加缸上段开销颜便构成了SYM-东N信号一个AUG＋SOH(孤4.60报8Mbi助t/s)，构成STM塔-1的标称速章率155絮.52劲0Mb硬it/挽s。(四)S拥DH复用耍设备1.5263445140155Mbit/s电源公务告警TMN接口STM-1终端设备155Mbit/sSTM译-1终端复用圣器功能(四)纪S牧DH复用铅设备STM-顽1分插复用竞器（ADM）功能1.5263445140155Mbit/s电源公务告警TMN接口STM-1终端设备155Mbit/s155Mbit/s光信号光/电解复用解复用解复用复用复用复用复用140/34Mbit/s34/8Mbit/s8/34Mbit/s34/140Mbit/s8/2Mbit/s2/8Mbit/s2Mbit/s(电信号)光信号PDHADM155Mbit/s155Mbit/s光接口光接口2Mbit/s(电信号)SDH分插信益号流图贴的比较SDH掀设备功厘能模块抖划分比较项目DXC数字交换机交换对象路由(64Kb/s~155Mb/s)话路(64Kb/s)控制方式网管命令设置用户信令设置持续时间半永久连接(常在几小时至几天)通话时间(平均为几分钟)端口数量一般在16～1024一般在1,000～100,000阻塞率无阻塞或低阻塞有阻塞SDH敬AD酿M设备(1糠)SDH狼AD锄M设军备(2吓)线路的定福时提取，郊时钟的综区合，本地棒的定时源碑，外来定词时基准以星及他们之龄间的互相底切换STM仪-N信没号的段忌开销的哈完全处垫理，支禽持复用夜段的倒焰换功能批，支持惊各种数宅据及勤欧务通道能自由配姥置上下各稀种符合建惕议的任意绘支路信号贼，能接收曾及产生所贸有上下支逼路的开销SDH多ADM设帆备(3)能对上下妄的支路信睁号进行交测叉连接，恢实现路由亦的灵活配绿置，从而划提高信道线利用率应具有运容量的巴可扩展元性可以配置芦成TM设精备或线路戏再生设备具有业饭务保护裹功能，地能自动喊进行保市护切换SDH祝交叉连缴接设备蒜(1)传输业吐务的路栗由分配赞，业务院量的疏俊导及归触并，网呼络运营芦的管理羡和维护提供保弓护倒换资路由，炕对特定衡业务的捧故障实佳现快速挑恢复采用路由新算法，在周全网范围洒内寻找替码代路由，药实现故障快路由的业蛇务恢复网络通道贴的监视功卸能，以及辣测试的接毅入功能SDH寇设备的安定时(卖1)外定时方铃式：从外部袖输入的定谎时信息中蒜获取定时考，如PDH桨2M定时基准互或STM-裹N环路定规时方式，即发送善的STM-敢N时钟同更步于相半应接收慰的STM-传N时钟通过定时稼方式，即发送册的STM艇-N时钟同甜步于同带方向的证接收的STM骄-N时钟线路定时晋方式，即所有德发送的STM制-M信号的斑时钟都线同步于冻某一个士接收的STM-杂N时钟SDH设叹备的定时市(2)内部定时泳方式，即定采时来自SDH设备内侵部自备扶的满足昆一定准抓确度要练求的定罩时源(五)饥SDH托业务保棚护业务保贫护路径保护子网连接竟保护业务恢牺复集中控访制网络垦恢复分布控染制网络绘恢复自愈环—呆—二纤单夕向通道倒茧换环自愈环——二纤单向侵复用段倒穗换环复用段识倒换环密属路径谱保护，法其业务产量的保运护是以祖复用段船为基础亿，以每涨队节点虏间的复昏用段信闯号质量解的优劣摊而决定睬是否倒成换自愈环——四纤双析向复用应段倒换饮环自愈环——二纤双向恒复用段倒摊换环(六)度SDH税网同步网同步的战概念网同步呼是数字疏网所特齐有的问姻题实现网同步的拣目标是网中药所有交温换节点动的时钟康频率和抵相位都是控制在记预先确慌定的容欧差范围饰内，以温便使网申内各交爬换节点钱的全部好数字流井实现正直确有效缠的交换滚。否则会润在数字蚁交换机州的缓存承中产生屯信息比稍特的溢旬出和取亮空，导齿致数字旺流动滑纹动损伤行，造成杰数据出亭错。由于时钟门频率不一嫩致产生滑湿动在所有锡使用同一拉时钟的系追统中都会专出现，影奴响很大，杏因而必须杜有效控制润。SDH厨网同步同步方最式：主从同步基准主时摆钟G.8雪11转接局从锐时钟G.81钓2端局时台钟G.81偿2SDH网元时钟G.81拨s主时钟从时钟对时钟衰分配链棒路很敏蛾感时钟分配延链路：STM-功N线路信号颈或PDH支路信恋号三种常用钞时钟类型铯原子唯钟：利用色铯原子逗的能量星跃迁现朴象构成竭的谐振楼器来稳往定石英堵晶体振铅荡器的祥频率。它是长开期频率锹稳定度帝和精确故度很高缸的时钟掠，其长炊期频偏雾优于1×10-11,可以作皮为全网诞同步的俊最高等本级的基孔准主时浙钟。不足之条处是可饭靠性差毙，平均利无故障沿工作时中间仅2~3年，采用高多重备用帝和自动切杜换技术后朝可实现高评可靠的基前准主时钟脆。三种常用辛时钟类型石英晶体抄振荡器应用范互围广，偷可靠性损高，价有格低，下频率稳洗定度范守围宽，析采用高葛质量恒欢温箱的奏石英晶择振的老卫化率可赞达10-11/天长期频碗率稳定绒度不好高稳定谁度石英娘晶振可兰作为长秋途交换离局和端申局的从东时钟，幸此时石粒英晶振南采用窄问带锁相背环，并制具有频忆率记忆菠功能抵稳定泻度石英娃晶振可削作为远延端模块争或数字妖终端设血备的时绒钟铷原子余钟：性能介问于上述二院者之间，塞可做同步驼区的基准树时钟工作模式主从同步楼方式中，旨节点从时娇钟通常有滤三种实际战工作模式正常工作箱模式：指在聪实际业辟