现代通信技术第5章(光传输系统)

REG
REG
通道、复用段、 图4.19 通道、复用段、再生段示意图
• •
1.两点间“数字信道层”的形成 两点间“数字信道层” 两点间 各种需要传送的原始信息，在发信端由 SDH格式或OTN格式（见本章第5节）进行 第一层的“虚信道”复用映射包装：加入包 头和包尾“通道开销POH”信息，以指明目 的地址、信号类别、信道纠检错码的方式等 综合信息，直接形成SDH传输格式（如 155Mb/s或622Mb/s）或OTN格式（本章第 5节讲述）。这个过程始于发信端，而终于 收信端，在传输过程中不会变更，就好象两 端形成了一条SDH制式155Mb/s或622Mb/s 传输信道通路一般，保证了该系列信息在两 点之间始终以此格式有效传输。
• 例如，“浙江丽水”到“东北沈阳”之间的SDH制式 155Mb/s传输信道，是由以下3个“光纤复用段”组合而成 的： • 第1复用段：浙江丽水 至 浙江金华 （ 4×155Mb/s=622Mb/s） 由省内二级干线光缆形成； • 第2复用段：浙江金华 至 浙江杭州 （16×155Mb/s=2500Mb/s）由省内一级干线光缆形成； • 第3复用段：浙江杭州 至 东北沈阳 （64×155Mb/s=10Gb/s） 由国家一级干线光缆形成； • 包头1 原始信号 包尾1 包头1 原始信号 包尾1 沈阳 丽水系统转换过程，如下图所示：
E/O变换 电信号 光发 送机 光源
O/E变换 光中继机 连结器 电信号
图 5.1 光纤通信系统组成原理方框图
•
在发送设备中, “光电转换器件”把 数字脉冲电信号转换为光信号(E/O变 换), 送到光纤中进行传输。在接收端, 设有“光信号检测器件”, 将接收到的 光信号转换为数字脉冲信号(O/E变换)。 在其传输的路途中, 当距离较远时, 采 用光中继设备, 把通信信号经过再生处 理后传输。实用系统是双方向的, 其结 构图如下图 5.2 所示。
形成复用段层信息 包头2 包头1 原始信号 包尾1 包尾2 丽水 光纤光缆 金华 复用段 连接 光纤光缆 还原复用段层信息 包头2 包头1 原始信号 包尾1 包尾2 杭州 光纤光缆 沈阳
复用段组合1 复用段组合2 复用段组合3 图5.3 （2）数字信息流形成复用段层及解复用段层原理示意图 ）
3.两点间多段“光纤再生中继段层”组合的形成 两点间多段“光纤再生中继段层” 两点间多段 • 由于光纤系统本身的传输局限性，省内光缆干线 一般每80~100km就要设置“光纤信号再生中继站”， 对传输的光纤信号进行放大、均衡等再生处理。国家 干线的再生中继段距离可长一些（500~1000km）， 所以，每一个“光纤复用段”通常都是由若干个“光 纤信号再生中继段”组合而成。这就要进行第3层的 数字信号“复用映射包装”： • 在每一个“光纤再生中继段”信号的头部和尾部 加入“再生中继段开销字节RSOH”等综合监控信息， 形成第3级信道包装；以监控保障每一个“光纤再生 中继段”传输过程中的通信质量（传输速率和误码率 的正常）。 • 如上述第1复用段：浙江丽水至浙江金华市之间， 光纤传输距离约248km，故分别设置3个“光纤再生 中继段”，形成3段组合,如下页图所示。
• 例如，“浙江丽水”到“浙江金华”之间的248Km光纤再 生中继段传输信道，是由以下3个“光纤再生中继段”组 合而成的： • 第1中继段：丽水 至 缙云：由省内二级干线光缆形成 78Km单模光缆再生中继段； • 第2中继段：缙云 至 永康：由省内二级干线光缆形成 86Km单模光缆再生中继段； • 第3中继段：永康至 金华：由省内二级干线光缆形成 • 84Km单模光缆再生中继段； 包头2 包装信号 包尾2 金华 丽水系统转换过程，如下图所示： • 包头2 包装信号 包尾2
形成复用段层信息 包头3 包头2 包装信号 包尾2 包尾3 丽水 光纤光缆 缙云 再生段 连接 光纤光缆 还原复用段层信息 包头3 包头2 包装信号 包尾2 包尾3 永康 光纤光缆 金华
再生中继段1 再生中继段2 再生中继段3 图5.3 （3）数字信息流形成再生中继段层原理示意图 ）
§5-2 光传输设备系统
第5章 光通信传输系统 章
在通信传输的整个系统和传输过程中，光传输 系统是最基本、最重要的组成部分，也是新技术发 展十分迅速的一个系统；在未来的技术发展中，无 论是通信“接入网”系统，还是“城域网”或长途 “广域网”，光通信系统都将扮演主要的角色。本 章是对光通信传输系统的基本组成原理与基本技术 的论述。 5-1 光通信系统概述 5-2 光传输设备系统 5-3 光纤波分复用系统 5-4 光通信系统的综合业务传输与智能化 5-5 新一代光传送网（OTN）系统 新一代光传送网（ ）
•
例如，浙江丽水到东北沈阳之间建立一 条SDH制式155Mb/s传输信道，在传输过程 中，信息内容不会变更，犹如在两点之间 架设了一条“虚”通道一般。系统图如下 图5.3（1）所示。
包头1 原始信号 包尾1 两点之间 形成“虚”通 道层 包头1 原始信号 包尾1
（1） 数字信息流在光纤通信系统中形成“虚”通道层 ） 数字信息流在光纤通信系统中形成“ 数字信息流在光纤通信系统中形成3层通道原理示意图 图5.3 数字信息流在光纤通信系统中形成 层通道原理示意图
5-1 光通信系统概述
• 5-1-1 数字光纤通信概述 数字光纤通信概述 • 现代通信方式，是将各类信息转换为数字信号 数字信号， 数字信号 传输的主要设备是“数字光纤通信系统”。数字光纤 “数字光纤通信系统” 通信系统与一般通信传输系统一样, 它由发送设备、 传输信道和接收设备三大部分构成。 • 现在普遍采用的数字光纤通信系统, 是采用数字编 码信号，经“强度调制 直接检波 强度调制—直接检波 强度调制 直接检波”形成的数字通信 系统。这里的“强度 强度”是指光强度, 即单位面积上的光 强度 功率。“强度调制 强度调制”是利用数字信号直接调制光源的 强度调制 光强度, 使之与信号电流成线性变化。“直接检波 直接检波”, 直接检波 是指在光接收机的光频上“直接 直接”检测出数字光脉冲 直接 信号，并转换成数字电信号的过程。光纤通信系统组 成原理方框图如图5.1所示。
（1）系统传输原理 ） 数字端机的主要作用是把用户各种信号转 换成数字信号, 换成数字信号 并通过复用设备组成一定的数字 传输结构(通常是 通常是2M的 帧结构)的编码信号 传输结构 通常是 的PCM帧结构 的编码信号 帧结构 通常是“ （通常是“HDB3码”等）, 然后将该数字信号 码 流送至光端机。 流送至光端机。 • 光端机把数字端机送来的数字信号再次进 行编码转换处理, 行编码转换处理 主要以普通的二进制编码 编码） （NRZ或RZ编码）的形式，转换成光脉冲数字 或 编码 的形式， 信号，送入光纤进行远距离传输； 信号，送入光纤进行远距离传输；到了接收端 则进行相反的变换。 则进行相反的变换。 •
数字 光端机 信号 PCM 模拟 信号
光信号
光中继机 接收 发送 发送 接收
光信号
光端机 接收 发送
数字 信号 PCM
电 端 机
发送 接收
电 端 机
模拟 信号
监控台
图 5.2 数字光纤通信传输系统结构方框图
5-1-2 数字光纤通信系统 图5.2所示的是基本的“数字信号光纤传输系统结 构”, 分为以下四大部分： （1）模拟/ 数字信号转换部分（数字端机）； （2）电/ 光信号转换部分（光端机）； （3）传输光缆； （4）光信号再生中继器。
由上面的叙述可知， 由上面的叙述可知，不同的开销字节负责管 理不同层次的资源对象，下图4.19描述了 描述了SDH中 理不同层次的资源对象，下图 描述了 中 再生段、复用段、通道的含义。 再生段、复用段、通道的含义。
通通 解用再 支支 信信 SDH TM 再再再 再再再 SDH DXC 或ADM 再再再 解用再 再再再 SDH TM 支支 信信
• 光传输设备传送的是数字信号，主要是以“同 步时分复用多路传输系统（SDH）”为技术载体的 话音业务信号和以“高速IP/TCP及以太网数据信息 包”为特征的宽带互联网通信数字信号；其中， SDH光传输系统主要采用终端复用器（TM）、分插 复用器（ADM）和数字交叉连接设备（DXC）等构 建光传输网络，而高速互联网数据信息流则常采用 “光纤收发器”作为点到点的常用光传输设备，下 面分别予以介绍，本节还将介绍光传输的网络组成 结构原理和光纤线路中继段长度的计算方法，如下 所示。 • 5-2-1 基本传输网络单元 • 5-2-2 光传输设备的系统结构与自愈保护环网 • 5-2-3 SDH光传输线路中继段长度计算 光传输线路中继段长度计算
• 5-1-3 数字信息流在光纤通信系统中的 数字信息流在光纤通信系统中的3 层通道原理 • 在现代光通信系统中，由于光通信 系统本身的特殊性，将各类通信信号分 为3个层次的信道包装进行组合与传送。 由低往高依次是：“光纤再生中继层”、 “光纤复用段层”和“数字信道层”三 层。如下图4.19所示。
• •
2.两点间多段“光纤复用段层”组合的形 两点间多段“光纤复用段层” 两点间多段 成 在光纤系统的实际传输过程中，不是 一个系统传输到底的，而是由相邻的“光 纤复用段”一段段组合而成的。每一个复 用段，根据实际需要传送的通信信号流量 的不同，进行“复用映射包装”，组成不 同制式和速率的光纤复用段，然后加入包 头和包尾的“复用段开销字节MSOH”等 综合监控信息，保障每一段传输过程中的 通信质量。
（2）光端机传输原理 ）
光端机主要由光发送系统、光接收系统、 光端机主要由光发送系统、光接收系统、信号处理及 辅助电路组成。 辅助电路组成。 在光发送部分， 光电转换器件” 在光发送部分，“光电转换器件”是光发送电路的核 心器件，目前主要使用的有“发光二极管(LED)”和“激光 心器件，目前主要使用的有“发光二极管 和 二极管(LD)” 两种。负责把数字脉冲电信号转换为光信号 两种。 二极管 (E/O变换 。 变换)。 变换 在光接收部分，核心的光检测器件主要有“ 在光接收部分，核心的光检测器件主要有“光电二极 雪崩二极管（ 管（PIN）”和“雪崩二极管（APD）”，将接收到的光 ） ） 信号转换为数字脉冲电信号， 信号转换为数字脉冲电信号，也就是将光信号重新转化为 电信号（ 变换)。 电信号（O/E变换 。 变换 信号处理系统，则主要是把数字端机送来的HDB3码 信号处理系统，则主要是把数字端机送来的 码 等数字脉冲信号, 转换为NRZ或RZ编码的普通二进制数字 等数字脉冲信号 转换为 或 编码的普通二进制数字 信号，使之适应光传输的信号转换的需要。 信号，使之适应光传输的信号转换的需要。 辅助电路主要包括告警、公务、监控及区间通信等等。 辅助电路主要包括告警、公务、监控及区间通信等等。