第5章章节 数字光纤通信系统资料
合集下载
光纤通信第5章.ppt
影响光纤的连接损耗有多种，主要包括 以下2个方面：
(1)光纤结构参数失配引起的连接损耗，主 要包括光纤芯径尺寸失配、数值孔径失配 以及折射率分布失配等3个方面。
① 光纤芯径尺寸失配（主要在单模光纤中 考虑）
②数值孔径失配（多模光纤中起作用）
③折射率分布失配（多模光纤中起作用）
（2）两光纤相对位置偏离引起的连接损耗
对掺铒光纤进行激励的泵浦功率低，仅需几十毫 瓦，而喇曼放大器需要1W以上；
增益高、噪声低、输出功率大。增益可达40dB， 噪声系数可低至3-4dB，输出功率可达14-20dBm；
连接损耗低，与光纤连接损耗可低至0.1dB；
对各种类型、速率与格式的信号传输透明。
一、EDFA的基本结构
两根光纤相对位置偏离引起的连接损耗主要 包括横向错位引起的损耗、倾斜损耗以及间隙损 耗。
①横向错位引起的损耗
②纵向间隙引起的损耗 ③角度偏移引起的损耗
• 2）回波损耗大。
回波损耗是指在光纤连接处，后向反射光功率Pr相对输 入光功率Pi比的分贝值。回波（绝对值）越大越好，以减小 反射光对光源和系统的影响，其典型值应不小于45dB。
2
1
2
1
3
3 3端口环行器
4 4端口环行器
从图中可见，从任何端口进入的光都能被定向到任 何其它的端口，但必须按顺序通过。
环行器的主要参数： 隔离度： 插入损耗： 偏振相关损耗： 工作波长：
3、衰减器 衰减器是在控制状态下减少传输光功率的装置。
衰减器在光网络中最重要的应用包括：
防止接收器达到饱和（保证输入功率在接收器的 动态范围内）。
3、特性参数
在耦合器/分离器基础上，又增加了新的特性参数。
光纤通信课件 第 5 章 数字光纤通信系统135页文档
1
0
、
倚
南窗Βιβλιοθήκη 以寄傲，
审
容
膝
之
易
安
。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
光纤通信课件 第 5 章 数字光纤通信 系统
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
数字光纤通信系统
1.1 SDH产生的技术背景
SDH是什么——同步数字传输体制。类似于PDH， 均为数字信号传输体制。
产生的社会背景：
1）信息社会要求： 通信网传输、交换、处理大量信息，向数字化、综
合化、智能化、个人化发展。
2）作为通信网的承载体传输网要求： 宽带化——信息高速公路 规范化——世界性统一的标准接口
1.2 PDH的固有缺陷：
在这一章中我们将介绍
1.光纤通信系统的构成； 2 .数字光纤通信系统；
本章重点要求 （Accent)
理解光纤通信系统的概念
掌握光纤通信系统的构成和各
部分的作用
掌握数字光纤通信系统的体制、
性能以及设计
第五章 目 录
5.0 光纤通信系统概述 5.1 两种传输体制 5.2系统的性能指标 5.3系统的设计
5.0 光纤通信系统概述
5.0.1 分类
光纤通信系统根据传送的信号可以分为模拟光纤通
信系统和数字光纤通信系统。
5.0.2 任务与区别
系统设计的任务是：遵循建议规范，采用先进、成
熟技术，综合考虑系统经济成本，合理地选用器件和 设备，明确系统的全部技术参数，完成实用系统的合 成。
它与工程设计主要区别在于：
4、无统一的网管接口，无法形成统一的TMN
因此，PDH体制不适应大容量传输网的组建，SDH体制 应运而升。
5.1.1 准同步数字系列PDH
准同步数字系列有两种基础速率：
一种是以1.544 Mb/s为第一级(一次群，或称基群)
基础速率，采用的国家有北美各国和日本；
另一种是以2.048 Mb/s为第一级(一次群)基础速率，
5.1 两种传输体制
光纤大容量数字传输目前都采用同步时分复
现代通信系统课件：数字光纤通信系统
低损耗，耐水压，耐张力
高密度，多芯和低、中损耗
2~20
重量轻，线径细，可挠性好
数字光纤通信系统
下面介绍几种有代表性的光缆结构形式。
(1）层绞式光缆。它是将若干根光纤芯线以强度元件为中心绞合在一起的一种结构， 如 图5. 9(a）所示。特点是成本低，芯线数不超过10根。 (2）单位式光缆。它是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5.9(b）所示，其芯线数一般适用于几十芯。 (3）骨架式光缆。这种结构是将单根或多根光纤放入骨架的螺旋槽内，骨架中心是强 度 元件，骨架上的沟槽可以是V型、U型或凹型，如图5. 9(c）所示。由于光纤在骨架沟槽 内具有较大空间，因此当光纤受到张力时，可在槽内做一定的位移，从而减少了光纤芯 线 的应力应变和微变，这种光纤具有耐侧压、抗弯曲、抗拉的特点。 (4）带状式光缆。它是将4～12根光纤芯线排列成行，构成带状光纤单元，再将多个 带 状单元按一定方式排列成缆，如图5. 9(d）所示。这种光缆的结构紧凑，采用此种结构可 做成上千芯的高密度用户光缆。
若使光束从光密媒质射向光疏媒质时，则折射角大于入射角，如图5. 4所示。
图5. 3 光的折射示意图
图5. 4 临界角和光线的全反射
数字光纤通信系统
如果不断增大θ 0可使折射角达到90°，这时的θ 1称为临界角。如果继续增大 队，则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。
因光纤是石英玻璃材料，所以不怕高温，有防火的性能。因而可用于易燃易爆的环境中。 6.光纤通信保密性好
由于光纤在传输光信号时向外世漏小，不会产生串话等干扰，因而光纤通信保密性好。
5. 1.数2字数光纤字通光信系纤统通信系统的组成
高密度，多芯和低、中损耗
2~20
重量轻，线径细，可挠性好
数字光纤通信系统
下面介绍几种有代表性的光缆结构形式。
(1）层绞式光缆。它是将若干根光纤芯线以强度元件为中心绞合在一起的一种结构， 如 图5. 9(a）所示。特点是成本低，芯线数不超过10根。 (2）单位式光缆。它是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5.9(b）所示，其芯线数一般适用于几十芯。 (3）骨架式光缆。这种结构是将单根或多根光纤放入骨架的螺旋槽内，骨架中心是强 度 元件，骨架上的沟槽可以是V型、U型或凹型，如图5. 9(c）所示。由于光纤在骨架沟槽 内具有较大空间，因此当光纤受到张力时，可在槽内做一定的位移，从而减少了光纤芯 线 的应力应变和微变，这种光纤具有耐侧压、抗弯曲、抗拉的特点。 (4）带状式光缆。它是将4～12根光纤芯线排列成行，构成带状光纤单元，再将多个 带 状单元按一定方式排列成缆，如图5. 9(d）所示。这种光缆的结构紧凑，采用此种结构可 做成上千芯的高密度用户光缆。
若使光束从光密媒质射向光疏媒质时，则折射角大于入射角，如图5. 4所示。
图5. 3 光的折射示意图
图5. 4 临界角和光线的全反射
数字光纤通信系统
如果不断增大θ 0可使折射角达到90°，这时的θ 1称为临界角。如果继续增大 队，则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。
因光纤是石英玻璃材料，所以不怕高温，有防火的性能。因而可用于易燃易爆的环境中。 6.光纤通信保密性好
由于光纤在传输光信号时向外世漏小，不会产生串话等干扰，因而光纤通信保密性好。
5. 1.数2字数光纤字通光信系纤统通信系统的组成
第05章数字光纤通信系统资料
2020/5/21
8
5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（1/9）
SDH不仅适合于点对点传输，而且适合于多点 之间的网络传输。图5.1示出SDH传输网的拓扑 结构。
SDH传输网由SDH终接设备(或称SDH终端复 用器TM)、分插复用设备ADM、数字交叉连接 设备DXC等网络单元以及连接它们的(光纤)物理 链路构成。
2020/5/21
…
E
1
E
1
11
5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（4/9）
中继线 STM-N
DMX 分接 Drop
MUX
Add
复接
中继线 STM-N
STM- n STM-n 本地
图5.2(b) SDH传输网络单元分插复用设备ADM(Add/DropMultiplexer)
分插复用器（ADM）
➢ 信号复用/解复用需要逐级进行，复接/分接设备结构复杂，上下话路价 格昂贵。
➢ 各种复用系列都有其相应的帧结构，没有足够的OAM开销比特，使网 络设计缺乏灵活性，无法适应不断演变的电信网要求。
➢ 由于建立在点对点传输基础上的复用结构缺乏灵活性，使得数字通道 设备的利用率很低，非最短的通道路由占了业务量的大部分。
SDH解决了PDH存在的问题，是一种比较完善的传输体制，现已 得到大量应用。这种传输体制不仅适用于光纤信道，也适用于微波和 卫星干线传输。
2020/5/21
4
5.1.1 准同步数字系列PDH---基础速率
准同步数字系列有两种基础速率
➢以1.544 Mb/s为第一级(一次群，或称基群)基础速率，采 用的国家有北美各国和日本； ➢以2.048 Mb/s为第一级(一次群)基础速率， 采用的国家 有西欧各国和中国。
第五章光纤通信系统PPT课件
第23页/共54页
光接收机的噪声
光接收机的噪声包括光电检测器的噪声和光接收机的电路噪 声。 光电检测器的噪声包括量子噪声、暗电流噪声、漏电流噪声和
APD的倍增噪声。 电路噪声主要是前置放大器的噪声。前置放大器的噪声包括电
阻 热 噪 声 及 晶 体 管 组 件 内第部24噪页声/共5。4页
光接收机的噪声
调制 (驱动)
光 源
至光纤
时钟
自动功率控制 APC
光 监测
告警输出
主要包括两部分：输入电路（输入盘）和电光转换电路 （发送盘）。输入电路包括均衡放大、码型变换、扰码、 编码、时钟提取；电光转换电路包括光源、光源的调制 （驱动）电路、光源的控制电路及光源的监测和保护电 路等。
第3页/共54页
光发送机的基本组成
对光电检测器的基本要求是高的转换效率、低的附加噪声和快速的响应。由于光 电检测器产生的光电流非常微弱（nA ~ μA），必须先经前置放大器进行低噪声放 大，光电检测器和前置放大器合称为光接收机前端。前端的性能是决定光接收机灵 敏度的主要因素。
第14页/共54页
前置 放大器
信号光 光探 测器
前放
电压 供给
tD
tD
判决 时刻 10
(d)
由 于 噪 声 叠 加, 使 “ 1 ” 码
在 判 决 时 刻 变 成“ 0 ” 码 ，
经判决电路后产生了一个误码。
第28页/共54页
比特误码率
误码率包括这两种可能引起的误码，因此误码率 为
BER P1P0 1 P0P1 0
(5.5.1)
式中 P(1)和 P(0)分 别 是接 收“ 1” 和 “ 0” 码 的概 率 ，
动态范围也比高阻抗前 置放大器的大。因此光
光接收机的噪声
光接收机的噪声包括光电检测器的噪声和光接收机的电路噪 声。 光电检测器的噪声包括量子噪声、暗电流噪声、漏电流噪声和
APD的倍增噪声。 电路噪声主要是前置放大器的噪声。前置放大器的噪声包括电
阻 热 噪 声 及 晶 体 管 组 件 内第部24噪页声/共5。4页
光接收机的噪声
调制 (驱动)
光 源
至光纤
时钟
自动功率控制 APC
光 监测
告警输出
主要包括两部分：输入电路（输入盘）和电光转换电路 （发送盘）。输入电路包括均衡放大、码型变换、扰码、 编码、时钟提取；电光转换电路包括光源、光源的调制 （驱动）电路、光源的控制电路及光源的监测和保护电 路等。
第3页/共54页
光发送机的基本组成
对光电检测器的基本要求是高的转换效率、低的附加噪声和快速的响应。由于光 电检测器产生的光电流非常微弱（nA ~ μA），必须先经前置放大器进行低噪声放 大，光电检测器和前置放大器合称为光接收机前端。前端的性能是决定光接收机灵 敏度的主要因素。
第14页/共54页
前置 放大器
信号光 光探 测器
前放
电压 供给
tD
tD
判决 时刻 10
(d)
由 于 噪 声 叠 加, 使 “ 1 ” 码
在 判 决 时 刻 变 成“ 0 ” 码 ，
经判决电路后产生了一个误码。
第28页/共54页
比特误码率
误码率包括这两种可能引起的误码，因此误码率 为
BER P1P0 1 P0P1 0
(5.5.1)
式中 P(1)和 P(0)分 别 是接 收“ 1” 和 “ 0” 码 的概 率 ，
动态范围也比高阻抗前 置放大器的大。因此光
光纤通信(第3版)第5章 光探测及光接收机
IP q h R Pin h q
19
IP Pin
式中 焦耳，是电子电荷， 常数， 是入射光频率。由此式可以得到响应度
R
q 16 10 .
h 6.63 10
34
(5.1.3) 焦耳-秒，是普朗克
式中
c/v
q h 124 .
(5.1.4)
编著 7
《光纤通信》（第3版） 原荣 编著 12
hc 1.24 c Eg Eg
图5.2.2 PIN光电二极管的波长响应曲线
量子效率 90% 1.0 0.8 响 应 度 (R ) Si 0.6 0.4 0.2 0 600 800 1000 Ge 30% InGaAsP 10% 70% InGaAs 50%
通常用平均雪崩增益 M 来表示 APD 的 倍增大小， M 定义为
M IM IP
式中 I P 是初始的光生电流，I M 总输出电流的平均值。 反向偏压有关。
《光纤通信》（第3版） 原荣 编著
(5.2.4) 是倍增后的
M
也与结上所加的
18
5.2.3 响应带宽
响应带宽 f 为
f 3dB 0.35
20
上升时间定义
Vin 1.0 Vin 0 t 线性系统 R i C V out V out 0 0.9 0.1 0 Tr 90% t 10%
Tr=0.7
(a) 阶跃脉冲作用于线性系统
(b)方波作用于 线性系统
上升时间定义为输入阶跃光功率时，探测器输出 光电流最大值的 10 % 到 90 % 所需的时间。
《光纤通信》（第3版） 原荣 编著
15
+ 电极 SiO2 N+ (a) 雪 崩 光 电 二 入 射 光 极 管 （ APD hv > Eg ）的结构 P E Vr
数字光纤通信系统 第五章
光纤为什么能够导光，能传送大量信息呢？这要研究其传输理论，但其传输理 论涉及的数学、物理知识面相当广，它要用到微分方程、场论等等高等数学知识及物 理的微电子学、光学等高深理论。这里我们用简单的比喻，从物理概念上来说明，以 加深对光纤传输信息的理解。
光纤是利用光的全反射特性来导光的。在物理中学习过光从一种介质向另一种介 质传播，由于它们在不同介质中传输速率不一样，因此，当通过两个不同的介质交界 面就会发生折射。若现在有两种不同介质，其折射率分别n0、n1，而且n1＞n0，设 界面为xx‘，折射率小的称光疏媒质，折射率大的称光密媒质。假定光线从光疏媒质 射向光密媒质，其折射情况如图5. 3所示。图中，入射角为θ ₀， 入射光线与法线yy＇ 夹角，折射角为θ 1一一一 折射光线与yy＇夹角，由图可见， θ 1 < θ 0 若使光束从光密媒质射向光疏媒质时，则折射角大于入射角，如图5. 4所示。
第五章 数字光纤通信系统
5. 1 数字光纤通信系统概述
• 5.1.1 数字光纤通信的基本概念
1.线径细,重量轻 数字光纤通信，是以光波运载数字信号，以光导纤维为传输媒介的一种通信方式 。有如下的显著特点:
由于光纤的直径小，制成光缆后与电缆比要细得多，有利于长途和市话干线布放，便于制造多芯光缆。
2.损耗极低 由于技术的发展，现在制造出的光纤介质纯度很高，因而损耗极低。
图5. 2
数字光纤通信传输系统结构方框图
图中，数字端机主要是把用户各种数字信号，包括数字程控交换机和数字接 口，通过复用设备组成一定的数字传输结构（帧结构），不同速率等级的数字信 号流送至光端机，光端机把数字端机送来的数字信号进行处理，变成光脉冲送人 光纤进行传输，接收端进行相反的变换。 光端机主要由光发送、光接收、信号处理及辅助电路组成。在光发送部分完 成电／光变换，在光接收部分主要完成光／电变换。信号处理，主要指把数字端 机送来的数字脉冲信号 再处理，以及各种码型变换，使之适应光传输及其他目的。 辅助电路主要包括告警、公务、 监控及区间通信等等。 光中继机的作用，主要是将光纤长距离传输后，受到的衰耗及色散畸变的光 脉冲信 号，转换为电信号后经放大整形、定时、再生还原为规则的数字脉冲信号。 经过再调制光源，变为光脉冲信号送入光纤继续传输，达到延长传输距离的目的。
第5章 数字光纤通信系统PPT课件
135
(24)
(96) (672) (2016)
日本 1.544 6.312 32.064 92.728
(24)
(96) (480) (1440)
光纤通信
5
第5章 数字光纤通信系统
30/32路PCM的帧结构
16帧、2ms F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15
高次群
定时
分
恢
离
复
分接器
1低
2 3 4
次 群
滑帧
8448-4 ×2048=256Kbit：帧同步码、对告码、调整比特、标志码
光纤通信
7
第5章 数字光纤通信系统
光同步数字传输网
• PDH的主要缺点：
➢ 北美、西欧和亚洲所采用的三种数字系列互不兼容， 没有世界统 一的标准光接口，使得国际电信网的建立及网络的营运、 管理和 维护变得十分复杂和困难。
6312k
VC-2 C-2
复用 定位校准
映射
均匀字节 ×3
间插 ×4
TU-12
TU-11
2048k
VC-12 C-12
1544k
VC光-11纤通C信-11
+TU-PTR +POH 码速调整 27
第5章 数字光纤通信系统
单位：kbit/s
2.048
C-12
2.176
VC-12 2.240
E1
TU-12 PTR
2 Mb/s(电信号)
分插信号流程的比较
光纤通信
9
第5章 数字光纤通信系统
光同步数字传输网
• 同步数字体系（SDH）
(24)
(96) (672) (2016)
日本 1.544 6.312 32.064 92.728
(24)
(96) (480) (1440)
光纤通信
5
第5章 数字光纤通信系统
30/32路PCM的帧结构
16帧、2ms F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15
高次群
定时
分
恢
离
复
分接器
1低
2 3 4
次 群
滑帧
8448-4 ×2048=256Kbit：帧同步码、对告码、调整比特、标志码
光纤通信
7
第5章 数字光纤通信系统
光同步数字传输网
• PDH的主要缺点：
➢ 北美、西欧和亚洲所采用的三种数字系列互不兼容， 没有世界统 一的标准光接口，使得国际电信网的建立及网络的营运、 管理和 维护变得十分复杂和困难。
6312k
VC-2 C-2
复用 定位校准
映射
均匀字节 ×3
间插 ×4
TU-12
TU-11
2048k
VC-12 C-12
1544k
VC光-11纤通C信-11
+TU-PTR +POH 码速调整 27
第5章 数字光纤通信系统
单位：kbit/s
2.048
C-12
2.176
VC-12 2.240
E1
TU-12 PTR
2 Mb/s(电信号)
分插信号流程的比较
光纤通信
9
第5章 数字光纤通信系统
光同步数字传输网
• 同步数字体系（SDH）
《光纤通信概论》PPT课件
光源：
（1）1960年美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激光器 （2）氦—氖(He - Ne)激光器
（3）二氧化碳(CO2)激光器
激光具有波谱宽度窄，方向性极好， 亮度极高，以及频率和 相位较一致的良好特性。是一种理想的光载波。激光器的发明 和应用， 使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。
（1）1976 年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个 实用光纤通信系统的现场试验，系统采用GaAlAs激光器作光源， 多模光纤作传输介质，速率为44.7 Mb/s，传输距离约10 km。
（2）1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线，全长3400 km， 初期传输速率为400 Mb/s，后来扩容到1.6 Gb/s。
光纤通信
h
1
主要内容：
第一章 概论 第二章 光纤和光缆 第三章 通信用光器件 第四章 光端机 第五章 数字光纤通信系统 第六章 光纤通信新技术
h
2
什么叫通信？ 什么叫光纤通信？
利用光纤传输光波信号的通信方式。
h
3
第1章概论
1·1 光纤通信发展的历史和现状 1·2 1·3 光纤通信系统的基本组成
二、光源研制的发展
（1）1970 年，美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前 苏联先后研制成功室温下连续振荡的镓铝砷(GaAlAs)双异质 结半导体激光器(短波长)。寿命只有几个小时。
（2）1973 年，半导体激光器寿命达到7000小时。
（3）1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10 万小时(约11.4年)，外推寿命达到100万小时，完全满足实 用化的要求。
h
6
传输介质的探索：
美国麻省理工学院利用He - Ne激光器和CO2激光器进 行了大气激光通信试验。实验证明：通过大气的传播承载 信息的光波，实现点对点的通信是可行的。但是通信的距 离和稳定性都受到极大的限制，体现在以下两个方面：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Path Line Section Photonic
图 5.3
再 生中 继 器
(a) 传(b输) 通道连接模型； (b) 分层结构
通过DXC的交叉连接作用，在SDH传输网内可提供许多条传输通道，每 条通道都有相似的结构，每个通道(Path)由一个或多个复接段(Line)构成，
而每一复接段又由若干个再生段(Section)串接而成。
(2) SDH各网络单元的光接口有严格的标准规范。 因此， 光接口成为开放型接口，任何网络单元在光 纤线路上可以互连， 不同厂家的产品可以互通，这 有利于建立世界统一的通信网络。 另一方面，标准 的光接口综合进各种不同的网络单元， 简化了硬件， 降低了网络成本。有关光接口标准请参看本书附录A。
(3) 在SDH帧结构中，丰富的开销比特用于 网络的运行、 维护和管理，便于实现性 能监测、故障检测和定位、故障报告等 管理功能。 (在后续章节将进行介绍。)
光信 号
140/34 Mb/s
34/140 Mb/s
PDH
光 /
分 接 34/8 Mb/s
8/34 Mb/s 复 接
电 /
电
分 接 8/2 Mb/s
2/8 Mb/s 复 接
光
分接
复接
光信 号
2 Mb/s (电信号)
155 Mb/s 光 接口
SDH ADM
155 Mb/s 光 接口
对于以2.048 Mb/s为基础速率的制式，各次群的话路数按4倍递增，速率的关系 略大于4倍，这是因为复接时插入了一些相关的比特。 对于以1.544 Mb/s为基础 速率的制式，在3次群以上，日本和北美各国又不相同， 看起来很杂乱。
PDH
(1) 北美、西欧和亚洲所采用的三种数字系列 互不兼容， 没有世界统一的标准光接口，使得 国际电信网的建立及网络的营运、 管理和维护 变得十分复杂和困难。
SDH解决了PDH存在的问题，是一种比较完 善的传输体制，现已得到大量应用。这种传输 体制不仅适用于光纤信道，也适用于微波和卫 星干线传输。
5.1.1 准同步数字系列PDH
准同步数字系列有两种基础速率：一种是以 1.544 Mb/s为第一级(一次群，或称基群)基础速率， 采 用 的 国 家 有 北 美 各 国 和 日 本 ； 另 一 种 是 以 2.048 Mb/s为第一级(一次群)基础速率， 采用的国家有西 欧各国和中国。表5.1是世界各国商用数字光纤通信 系统的PDH传输体制，表中示出两种基础速率各次 群的速率、话路数及其关系。
ADM是一种特殊的复用器，它利用分接功能将输入信号所承载 的信息分成两部分：一部分直接转发，另一部分卸下给本地 用户。然后信息又通过复接功能将转发部分和本地上送的部 分合成输出。DXC类似于交换机，它一般有多个输入和多个 输出，通过适当配置可提供不同的端到端连接。
… …
E1
STM-N
STM-N
E1
…
E1
通道
终 接设 备 E3
TM
线路 终 接设 备
ADM/DXC 再生段
再 生中 继 器
Section 再 生段
再 生段
线路 终传输通道 (Path)
(a)
通道
E1
…
终 接设 备 E3
TM
Path Line Section Photonic
Section Photonic
(4) 采用数字同步复用技术，其最小的复用 单位为字节， 不必进行码速调整，简化 了复接分接的实现设备，由低速信号复 接成高速信号，或从高速信号分出低速 信号，不必逐级进行。
PDH和SDH分插信号流程的比较。在PDH中， 为了从140 Mb/s码 流中分出一个2 Mb/s的支路信号，必须经过140/34 Mb/s, 34/8 Mb/s 和8/2 Mb/s三次分接。 而若采用SDH分插复用器(ADM)，可以利用 软件一次直接分出和插入 2 Mb/s支路信号，十分简便。
与PDH相比， SDH
(1) SDH采用世界上统一的标准传输速率等级。 最低的等级也就是最基本的模块称为STM1，传输速 率为155.520 Mb/s； 4个STM1 同步复接组成STM4， 传 输 速 率 为 4×155.52 Mb/s=622.080 Mb/s ； 16 个 STM1 组成STM16, 传输速率为2488.320 Mb/s，以此 类推。
(2) 各种复用系列都有其相应的帧结构，没 有足够的开销比特，使网络设计缺乏灵活性， 不能适应电信网络不断扩大、 技术不断更新 的要求。
(3) 由于低速率信号插入到高速率信号，或 从高速率信号分出，都必须逐级进行， 不能直接分插，因而复接/分接设备结构 复杂，上下话路价格昂贵。
5.1.2 同步数字系列SDH
…
MUX
DMX
分接
E1
E1
1
1:m
同 步复 接
同 步分 接
n
(a)
1:m
中 继线 DMX
STM-N
分 接 Drop
Add
STM-n STM-n 本地
MUX 复接
中 继线 STM-N
(b)
交 叉连 接矩 阵
复接 1
m:1
n m:1
配 置管 理 (c)
图5.2 SDH (a) 终端复用器TM； (b) 分插复用设备ADM(Add/Drop Multiplexer); (c) 数字交叉连接设备DXC
1. SDH
SDH 不 仅 适 合 于 点 对 点 传 输 ， 而 且 适 合 于多点之间的网络传输。图5.1示出SDH传输 网的拓扑结构
图 5.1 SDH传输网的典型拓扑结构
由SDH终接设备(或称SDH终端复用器TM)、分插复用设备ADM、 数字交叉连接设备DXC等网络单元以及连接它们的(光纤)物理链 路构成。SDH终端的主要功能是复接/分接和提供业务适配，例 如将多路E1信号复接成STM1信号及完成其逆过程，或者实现与 非SDH网络业务的适配。
第 5 章 数字光纤通信系统
5.1 5.2 系统的性能指标 5.3 系统的设计
返回主目录
第5章 数字光纤通信系统
5.1
光纤大容量数字传输目前都采用同步时分复用 (TDM)技术， 复用又分为若干等级，因而先后有两 种传输体制：准同步数字系列(PDH)和同步数字系列 (SDH)。 PDH早在1976年就实现了标准化，目前还 大量使用。随着光纤通信技术和网络的发展，PDH 遇到了许多困难。