通工專業(yè)-光纖通信技術(shù)-第七章-光纖通信系統(tǒng)

1、7.1 光纖通信系統(tǒng)的基本概念 7.2 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)7.3 模擬光纖通信系統(tǒng)第七章 光纖通信系統(tǒng) 本章簡介 光纖通信系統(tǒng)是組成光網(wǎng)絡(luò)的基本單元，光纖通信系統(tǒng)主要包括數(shù)字光纖通信系統(tǒng)和模擬光纖通信系統(tǒng)。本章將主要對數(shù)字和模擬光纖通信系統(tǒng)的組成，工作原理，特性指標(biāo)及相關(guān)應(yīng)用等作以介紹。 7.1 光纖通信系統(tǒng)的基本概念7.1.1 光纖通信系統(tǒng)的組成 光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)送部分、光纖和光接收部分三部分組成。 圖7.1光纖通信系統(tǒng)示意圖 在光發(fā)射部分，信息源把用戶信息轉(zhuǎn)換為原始電信號，這種信號稱為基帶信號。電發(fā)射機(jī)再把基帶信號轉(zhuǎn)換為適合信道傳輸?shù)男盘?，這個轉(zhuǎn)換如果需要調(diào)制，則其輸出信號稱為已調(diào)信號。

2、對于數(shù)字電話傳輸，電話機(jī)把話音轉(zhuǎn)換為頻率范圍為0.33.4 kHz的模擬基帶信號，電發(fā)射機(jī)把這種模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，例如PCM信號，并把多路數(shù)字信號組合在一起，然后輸入光發(fā)射機(jī). 光纖部分可根據(jù)所傳信號的質(zhì)量要求、傳輸距離、適用場合等指標(biāo)選單模光纖、多模光纖或其他特殊光纖。 光接收部分則采用和光發(fā)射部分相反的操作，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后再進(jìn)行解復(fù)用，然后將基帶信號送給相關(guān)用戶。7.1.2 光纖通信系統(tǒng)的分類 光纖通信系統(tǒng)根據(jù)不同的分類方法可以劃分為不同類型。按系統(tǒng)所用光纖類型可將光纖通信系統(tǒng)分為單模光纖通信系統(tǒng)和多模光纖通信系統(tǒng)；按光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用的場合分為公用型光纖通信系統(tǒng)和專用光纖

3、通信系統(tǒng)，如專網(wǎng)中的電力光纖通信系統(tǒng)，鐵道光纖通信系統(tǒng)，軍用光纖通信系統(tǒng)等；根據(jù)光纖通信系統(tǒng)所處位置分為接入網(wǎng)系統(tǒng)，城域網(wǎng)系統(tǒng)，骨干網(wǎng)系統(tǒng)等；按光纖通信系統(tǒng)所采用的技術(shù)不同進(jìn)行分類等。通常我們是按照光纖通信系統(tǒng)中所傳送的信號是數(shù)字的還是模擬的，可將光纖通信系統(tǒng)分為模擬光纖通信系統(tǒng)和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)。 模擬光纖通信系統(tǒng) 通常將采集的模擬基帶信號直接調(diào)制到光載波上，從光發(fā)射機(jī)經(jīng)光纖傳送到光接收機(jī)，完成模擬信號的傳送。 為提高傳輸質(zhì)量，也可將模擬基帶信號轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)制(FM)、脈沖頻率調(diào)制(PFM)或脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號，最后把這種已調(diào)信號輸入光發(fā)射機(jī)。 還可以采用頻分復(fù)用(FDM)技術(shù)，用來

4、自不同信息源的視頻模擬基帶信號(或數(shù)字基帶信號)分別調(diào)制指定的不同頻率的射頻(RF)電波，然后把多個這種帶有信息的RF信號組合成多路寬帶信號，最后輸入光發(fā)射機(jī)， 由光載波進(jìn)行傳輸。 在這個過程中，受調(diào)制的RF電波稱為副載波，這種采用頻分復(fù)用的多路電視傳輸技術(shù)， 稱為副載波復(fù)用(SCM)。 數(shù)字光纖通信系統(tǒng) 通常將來自電端機(jī)上的數(shù)字信號調(diào)制到光載波上經(jīng)光纖傳送到對端，再解調(diào)為數(shù)字信號。數(shù)字信號經(jīng)電端機(jī)解復(fù)用后變?yōu)榛鶐?shù)字信號，然后送到用戶端。 不管是數(shù)字系統(tǒng)，還是模擬系統(tǒng)，輸入到光發(fā)射機(jī)帶有信息的電信號，都通過調(diào)制轉(zhuǎn)換為光信號。光載波經(jīng)過光纖線路傳輸?shù)浇邮斩?，再由光接收機(jī)把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

5、電接收機(jī)的功能和電發(fā)射機(jī)的功能相反，它把接收的電信號轉(zhuǎn)換為基帶信號，最后由信息宿恢復(fù)用戶信息。 在整個通信系統(tǒng)中，在光發(fā)射機(jī)之前和光接收機(jī)之后的電信號段，光纖通信所用的技術(shù)和設(shè)備與電纜通信相同，不同的只是由光發(fā)射機(jī)、光纖線路和光接收機(jī)所組成的基本光纖傳輸系統(tǒng)代替了電纜傳輸。 由于前面各個章節(jié)我們已經(jīng)講述了光線與光纜、光源器件與光發(fā)射機(jī)、光檢測器件與光接收機(jī)等內(nèi)容，在本章中我們將重點(diǎn)就數(shù)字光纖通信系統(tǒng)和模擬光纖通信系統(tǒng)等知識予以講述。7.2 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)7.2.1 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)組成 1.數(shù)字光纖通信系統(tǒng) 20 世紀(jì)70年代光纖通信的應(yīng)用和80年代計(jì)算機(jī)的普及，為數(shù)字通信的發(fā)展創(chuàng)造了極其有

6、利的條件。 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)比模擬光纖通信系統(tǒng)具有更多的優(yōu)點(diǎn)，也更能適應(yīng)社會對通信能力和通信質(zhì)量越來越高的要求。數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1. 抗干擾能力強(qiáng)，傳輸質(zhì)量好。數(shù)字光纖通信采用二進(jìn)制信號，信息不包含在脈沖波形中， 而由脈沖的“有”和“無”表示。因此，一般噪聲不影響傳輸質(zhì)量，只有在抽樣和判決過程中，當(dāng)噪聲超過一定閾值時， 才產(chǎn)生誤碼率。2. 可以用再生中繼，傳輸距離長。數(shù)字通信系統(tǒng)可以用不同方式再生傳輸信號，消除傳輸過程中的噪聲積累，恢復(fù)原信號，延長傳輸距離。3. 適用各種業(yè)務(wù)的傳輸，靈活性大。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，話音、圖像等各種信息都變換為二進(jìn)制數(shù)字信號，可以把傳輸技術(shù)和交換技術(shù)結(jié)合起來，有利

7、于實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)。4. 容易實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的保密通信。只需要將明文與密鑰序列逐位模2相加， 就可以實(shí)現(xiàn)保密通信。只要精心設(shè)計(jì)加密方案和密鑰序列并經(jīng)常更換密鑰， 便可達(dá)到很高的保密強(qiáng)度。5. 數(shù)字通信系統(tǒng)大量采用數(shù)字電路，易于集成，從而實(shí)現(xiàn)小型化、微型化，增強(qiáng)設(shè)備可靠性，有利于降低成本。 數(shù)字通信系統(tǒng)的缺點(diǎn)是占用頻帶較寬，系統(tǒng)的頻帶利用率不高。例如，一路模擬電話只占用4 kHz的帶寬，而一路數(shù)字電話要占用2064 kHz的帶寬。 數(shù)字通信系統(tǒng)的許多優(yōu)點(diǎn)是以犧牲頻帶為代價得到的，然而光纖通信的頻帶很寬，完全能夠克服數(shù)字通信的缺點(diǎn)7.2.2數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的線路碼型 對于數(shù)字端機(jī)的接口碼型，一般采用雙極性

8、碼，因?yàn)閷﹄娒}沖信號，以零伏為中心，無論產(chǎn)生正脈沖還是負(fù)脈沖都是比較容易的。目前常用的雙極性碼有碼 和CMI碼。 碼適用于PDH(234)Mb/s（13次群）的數(shù)字信號接口。而CMI碼適用于PDH 140Mb/s數(shù)字信號接口。 對于光纜數(shù)字系統(tǒng)，目前主要采用光強(qiáng)度調(diào)制方式，即傳輸信息僅有光源發(fā)出的光“有”或“無”兩種狀態(tài)，因此應(yīng)采用單極性碼。光纜線路系統(tǒng)對傳輸碼型的主要要求有：能對中繼器進(jìn)行不中斷業(yè)務(wù)的誤碼檢測;減少碼流中長連“0”或長連“1”的碼字，以利于端機(jī)和中繼設(shè)備的定時提取，便于信號再生判決;能傳輸監(jiān)控、公務(wù)和區(qū)間信號;能實(shí)現(xiàn)比特序列獨(dú)立性，即不論傳輸?shù)男畔⑿盘柸绾翁厥猓鋫鬏斚到y(tǒng)都不

9、依賴于信息信號而進(jìn)行正確的傳輸。1. 擾碼 為了保證傳輸?shù)耐该餍?，在系統(tǒng)光發(fā)射機(jī)的調(diào)制器前，需要附加一個擾碼器，將原始的二進(jìn)制碼序列進(jìn)行變換，使其接近隨機(jī)序列。它是根據(jù)一定的規(guī)則將信號碼流進(jìn)行擾碼，經(jīng)過擾碼后使線路碼流中的“0”、“1”出現(xiàn)概率相等，從而改善了碼流的一些特性。缺點(diǎn)：不能完全控制長連“1”和長連“0”序列的出現(xiàn)；沒有引入冗余，不能進(jìn)行在線誤碼檢測；信號頻譜中接近于直流的分量較大。 因?yàn)閿_碼不能完全滿足光纖通信對線路碼型的要求，所以許多光纖設(shè)備除采用擾碼外，還采用其它類型的線路編碼。2. 分組碼(1)mBnB碼 它是把輸入碼流中每m比特碼分為一組，然后變換為n比特。m、n均為正整數(shù)

10、，且nm，一般n =m+1。這樣，使變換后的碼流有了“富余”（冗余）。 在碼流中除了可以傳輸原來的信息外，還可以傳輸與誤碼檢測等有關(guān)的信息。另外，經(jīng)過適當(dāng)?shù)木幋a之后，可以改善定時信號的提取和直流分量的起伏等問題。 mBnB碼型中有1B2B，2B3B，3B4B，5B6B等。其中，5B6B碼被認(rèn)為在編碼復(fù)雜性和比特冗余度之間是最合理的折衷，因此使用較為普遍。表7.1 5B6B碼型的一種方案 (2)mB1C碼 這種碼型是將信號碼流每m比特分為一組，然后在其末位之后再插入一個反碼（又稱補(bǔ)碼）即C碼。C碼的作用是：如果第m位碼為“1”碼，則反碼為“0”；反之則為“1”。 例如： 8個碼元為一組的碼組為：

11、11011001；編為8B1C碼時的碼組為：110110010。因此插入C碼可進(jìn)行誤碼檢測，此外，還可減少連“0”或連“1”的不良影響。(3) mB1H碼 這種碼是將信碼流中每m比特碼分為一組，然后在其末位之后插入一個混合碼，稱為H碼。這種碼型可同時用來完成區(qū)間通信、公務(wù)聯(lián)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸以及誤碼檢測等功能。(4)其它線路碼型 在光纖通信中，有時利用電纜傳送數(shù)字信號。因此可用ITUTG.703建議的物理/電氣接口碼型，如偽雙極性碼即CMI和DMI碼。7.2.3數(shù)字光纖通信系統(tǒng)特性指標(biāo)與設(shè)計(jì)7.2.3.1 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的特性指標(biāo) 目前，光纖通信系統(tǒng)主要是數(shù)字系統(tǒng)，因此光纖傳輸系統(tǒng)的各種性能指標(biāo)應(yīng)

12、滿足數(shù)字傳輸系統(tǒng)的要求。 而數(shù)字信號在傳輸中也要遇到各種各樣的干擾，因此考察光纖通信系統(tǒng)總的傳輸性能時，要分析各部分設(shè)備的性能及各傳輸段的性能，以便在各指標(biāo)累加之后，能保證系統(tǒng)的全程性能指標(biāo)。 為此，對全程通信網(wǎng)的性能指標(biāo)要作一個合理的分配，首先要確定一個合適的傳輸模型。ITUT提出了“系統(tǒng)參考模型”的概念，并規(guī)定了系統(tǒng)參考模型的性能參數(shù)和指標(biāo)，光纖通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)就應(yīng)遵循該規(guī)定。1.數(shù)字光纖系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)參考模型有三種假設(shè)形式：假設(shè)參考數(shù)字連接（HRX），假設(shè)參考數(shù)字鏈路（HRDL）及假設(shè)參考數(shù)字段（HRDS）。(1) 假設(shè)參考數(shù)字連接（HRX） 假設(shè)參考數(shù)字連接是針對通信系統(tǒng)的總的性

13、能和指標(biāo)分配而找出的通信距離最長、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、傳輸質(zhì)量預(yù)計(jì)最差的連接。 如果這種連接能滿足通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求，那么通信距離較短，結(jié)構(gòu)較簡單的通信連接肯定能保證傳輸質(zhì)量，因而引入了假設(shè)參考連接模型。 它是通信網(wǎng)中從用戶至用戶，包括參與變換與傳輸?shù)母鱾€部分（如用戶線、終端設(shè)備、交換機(jī)、傳輸系統(tǒng)等）。ITUT建議的一個標(biāo)準(zhǔn)最長HRX全長為27500km，包含14個假設(shè)參考數(shù)字鏈路和13個數(shù)字交換點(diǎn)。 實(shí)際上經(jīng)常實(shí)現(xiàn)的連接都比標(biāo)準(zhǔn)最長HRX短。假設(shè)參考數(shù)字連接的具體組成如圖7.2示。圖7.2 假設(shè)參考數(shù)字連接組成圖 (2) 假設(shè)參考數(shù)字鏈路（HRDL） 為了簡化數(shù)字傳輸系統(tǒng)的研究，保證全程通信質(zhì)量

14、，把假設(shè)參考數(shù)字連接（HRX）中的兩個相鄰交換點(diǎn)的數(shù)字配線架間所有的傳輸系統(tǒng)，復(fù)、分設(shè)備等各種傳輸單元，用假設(shè)參考數(shù)字鏈路（HRDL）表示。 由于HRDL是HRX的一個組成部分，因此允許把總的性能指標(biāo)分配到一個比較短的模型上。ITUT建議HRDL的合適長度是2500km，根據(jù)我國地域廣闊的特點(diǎn)，我國長途一級干線的數(shù)字鏈路長度為5000km。(3) 假設(shè)參考數(shù)字段（HRDS） 為了適應(yīng)傳輸系統(tǒng)的性能規(guī)范，保證全線質(zhì)量和管理維護(hù)方便，具體提供數(shù)字傳輸系統(tǒng)的性能指標(biāo)，把假設(shè)參考數(shù)字鏈路（HRDL）中相鄰的數(shù)字配線架間的傳輸系統(tǒng)，即兩個光端機(jī)之間的光纜傳輸線路及若干光中繼器用假設(shè)參考數(shù)字段（HRDS）

15、表示。 根據(jù)我國的實(shí)際情況，長途一級干線的HRDS為420km，長途二級干線的HRDS為280km。因此通信網(wǎng)總的性能指標(biāo)從HRX上可以按比例分配到HRDL上，再從HRDL上分配到HRDS上。 2.系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)（1）誤碼性能誤碼的定義 光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的誤碼性能用誤碼率來衡量。即在特定的一段時間內(nèi)所接收的錯誤碼元與同一時間內(nèi)所接收的總碼元數(shù)之比。（7.1）誤碼發(fā)生的形態(tài)和原因 誤碼發(fā)生的形態(tài)主要有兩類：一類是隨機(jī)形態(tài)的誤碼，即誤碼主要是單個隨機(jī)發(fā)生的，具有偶然性； 另一類是突發(fā)的、成群發(fā)生的誤碼，這種誤碼可能在某個瞬間集中發(fā)生，而其它大部分時間無誤碼發(fā)生。 誤碼發(fā)生的原因是多方面的。如電纜數(shù)

16、字網(wǎng)中的熱噪聲，交換設(shè)備的脈沖噪聲干擾，雷電的電磁感應(yīng)，電力線產(chǎn)生的干擾等。誤碼性能的評定方法 評定誤碼性能的參數(shù)包括平均誤碼率、劣化分、嚴(yán)重誤碼秒和誤碼秒。 平均誤碼率 在一段較長的時間內(nèi)出現(xiàn)的誤碼個數(shù)和傳輸?shù)目偞a元數(shù)的比值。平均誤碼率反映了測試時間內(nèi)的平均誤碼結(jié)果，因此適合于計(jì)量隨機(jī)誤碼，但無法反映誤碼的隨機(jī)性和突發(fā)性。劣化分 每分鐘的誤碼率劣于 這個閾值稱為劣化分，用DM表示。我們?nèi)】傆^測時間為 ，它的大小可以是幾天或一個月，一個取樣觀測時間 為1分鐘。從總觀測時間中扣除不可用時間（連續(xù)10秒平均誤碼率劣于 ）和嚴(yán)重誤碼秒后所得可用分鐘。 ITUT建議該性能指標(biāo)應(yīng)達(dá)到在 內(nèi)累計(jì)的劣化分個

17、數(shù)占可用分鐘數(shù)時間百分?jǐn)?shù)少于10%。嚴(yán)重誤碼秒 每秒內(nèi)的誤碼率劣于 這個閾值稱為嚴(yán)重誤碼秒，用SES表示。取總觀測時間為 ，一個取樣觀測時間 為1秒鐘。 ITUT建議該性能指標(biāo)應(yīng)達(dá)到在 中可用時間內(nèi)累計(jì)的嚴(yán)重誤碼秒個數(shù)占可用時間秒數(shù)的時間百分?jǐn)?shù)少于0.2%。誤碼秒 每個觀測秒內(nèi)，出現(xiàn)的誤碼數(shù)為0，用ES表示。取總觀測時間為 ，一個取樣觀測時間 為1秒鐘。ITUT建議該性能指標(biāo)應(yīng)達(dá)到在 中可用時間內(nèi)累計(jì)的誤碼秒占可用時間秒數(shù)的時間百分?jǐn)?shù)少于8%。誤碼指標(biāo)的分配 在一個連接中通常包含幾種不同質(zhì)量等級的數(shù)字傳輸電路。在27500km的國際連接（HRX）中二級交換中心SC之間的電路部分為高級電路，本地

18、交換點(diǎn)LE與SC之間的電路部分為中級電路，LE與參考點(diǎn)T之間的電路部分為本地級。 誤碼性能指標(biāo)是該線路等級分配的，具體分配如表7.3所示。表7.3 誤碼指標(biāo)的分配 （2）抖動性能抖動的定義 抖動是數(shù)字信號傳輸中的一種瞬時不穩(wěn)定現(xiàn)象。即數(shù)字信號的各有效瞬間對其理想時間位置的短時間偏離，稱為抖動。 抖動可分為相位抖動和定時抖動。相位抖動是指傳輸過程中所形成的周期性的相位變化。定時抖動是指脈碼傳輸系統(tǒng)中的同步誤差。圖7.3 定時抖動的圖解定義 抖動的大小或幅度通?？捎脮r間、相位或數(shù)字周期來表示。目前多用數(shù)字周期來表示，即“單位間隔”，用符號UI（Unit Interval），也就是1比特信息所占有的

19、時間間隔。例如碼速率為34.363Mb/s的脈沖信號，1UI=1/34.363s。顯然它在數(shù)值上等于傳輸比特率的倒數(shù)。抖動的類型隨機(jī)性抖動 在再生中繼器內(nèi)與傳輸信號關(guān)系不大的抖動來源稱為隨機(jī)性抖動。這些抖動主要由于環(huán)境變化、器件老化及定時調(diào)諧回路失調(diào)引起。系統(tǒng)性抖動 由于碼間干擾，定時電路幅度相位轉(zhuǎn)換等因素引起的抖動。抖動的容限輸入抖動容限 輸入抖動容限是指數(shù)字段能夠允許的輸入信號的最低抖動限值，即加大輸入信號的抖動值，直到設(shè)備由不誤碼到開始誤碼的這個分界點(diǎn)。此時的輸入信號上的誤碼即為最大允許輸入抖動下限。 圖7.4 最大允許輸入抖動下限 表7.5 輸入口對輸入數(shù)字信號抖動的最低容限 輸出抖動

20、容限 在數(shù)字段輸入信號無抖動時,由于數(shù)字段內(nèi)的中繼器產(chǎn)生抖動,并按一定規(guī)律進(jìn)行累計(jì),于是在數(shù)字段輸出端產(chǎn)生抖動。 ITUT提出了數(shù)字段無輸入抖動時的輸出抖動上限，即為輸出抖動容限。表7.6 輸出抖動容限 抖動轉(zhuǎn)移特性 由于輸入口數(shù)字信號的抖動經(jīng)設(shè)備或系統(tǒng)轉(zhuǎn)移后到達(dá)輸出口，從而構(gòu)成了輸出抖動的另一個來源。為了保證數(shù)字網(wǎng)抖動的總質(zhì)量目標(biāo)，ITUT建議抖動轉(zhuǎn)移增益不大于1dB。（3）光接口指標(biāo) 完整的光纖通信系統(tǒng)的具體組成.光端機(jī)與光纖的連接點(diǎn)稱為光接口。光接口有兩個，一個由S點(diǎn)向光纖發(fā)送光信號；另一個由R點(diǎn)從光纖接收信號。圖7.5 光纖數(shù)字通信系統(tǒng)方框圖 平均發(fā)送光功率 光端機(jī)的平均發(fā)送光功率是指

21、光端機(jī)在正常工作的情況下，由電端機(jī)輸出223-1或215-1的偽隨機(jī)碼時，光端機(jī)輸出端S點(diǎn)測量到的平均光功率。平均發(fā)送光功率的功率值用（W）表示，電平值用LT（dBm）表示，光功率值與電平值之間的關(guān)系是：（7.2） 對于一個實(shí)際的光纖通信系統(tǒng)，平均發(fā)送光功率并不是越大越好. 雖然從理論上講，發(fā)送光功率越大，通信距離越長.但光功率越大會使光纖工作在非線性狀態(tài)，這種非線性狀態(tài)會對光纖產(chǎn)生不良影響。消光比 消光比是指光端機(jī)的電接口輸入為全“1”碼和全“0”碼時的平均發(fā)送光功率之比，用EXT表示：（7.3） 無輸入信號時，光端機(jī)輸出平均發(fā)送光功率 ，對接收機(jī)來說是一種噪聲，會降低接收機(jī)的靈敏度，因此希

22、望消光比越小越好。 但是，對激光器LD來講，要使消光比小就要減小偏置電流，從而使光源輸出功率降低，譜線寬度增加。所以要全面考慮消光比與其它指標(biāo)之間的矛盾。接收機(jī)靈敏度 接收機(jī)靈敏度是指在滿足給定誤碼率條件下，光端機(jī)光接口R點(diǎn)能夠接收到的最小平均光功率電平值 。通常用dBm作為靈敏度的衡量單位。 接收機(jī)的靈敏度是光端機(jī)的重要性能指標(biāo)，它表示了光端機(jī)接收微弱信號的能力。它與系統(tǒng)要求的誤碼率，系統(tǒng)的碼速、接收端光電檢測器的性能有關(guān)。 動態(tài)范圍 接收機(jī)靈敏度是光接收機(jī)接收光功率的一個最小值，當(dāng)接收機(jī)收到的信號小于這個最小值時，系統(tǒng)的誤碼率就達(dá)不到要求。若接收機(jī)接收的光功率過大，也會使系統(tǒng)的誤碼率達(dá)不到

23、要求。 為了保證系統(tǒng)的誤碼特性，光接收機(jī)收到的光功率只能在一定的范圍內(nèi)。這個范圍就是動態(tài)范圍D。具體的定義是：在滿足給定誤碼率的條件下，光端機(jī)輸入連接器R點(diǎn)能收到的最大光功率電平值 與收到的最小功率電平值 之差，單位是db。（7.5） 7.2.3.2 光纖通信系統(tǒng)中的中繼器 光纖通信利用光纖傳輸信號。光信號在傳輸過程會出現(xiàn)兩個問題：（1）光纖損耗使光信號的幅度衰減，限制了光信號的傳輸距離；（2）光纖的色散特性使光信號波形失真，造成噪聲和誤碼率增加。 這些不但限制了光信號的傳輸距離，也限制了光纖的傳輸容量。為了增加光纖的通信距離和通信容量，就必須在光纖傳輸線路中每隔一定距離設(shè)置一個中繼器。中繼器

24、的功能主要有：（1）補(bǔ)償衰減的光信號；（2）對失真的信號波形進(jìn)行整形。光纖通信中的中繼器主要有兩種:1，光電中繼器2，全光中繼器 1. 光電中繼器的基本結(jié)構(gòu)（1）中繼器的構(gòu)成方框圖 由于目前長距離傳輸多為數(shù)字信號系統(tǒng)，因此我們主要討論的也是數(shù)字光電中繼器。即光電光型中繼器。這樣的中繼器是由一個沒有線路碼型變換和反變換的光接收和光發(fā)射相連接的系統(tǒng)。 這種光中繼器的電路要比光端機(jī)的電路簡單，但主要的電路原理是一樣的。圖7.7 數(shù)字光中繼器原理框圖 （2）中繼器的結(jié)構(gòu)形式 中繼器有的是設(shè)在機(jī)房中，有的是箱式或罐式，有的是直埋在地下或架空光纜在電桿上。對于直埋和架空的室外中繼器必須有良好的密封性能。（

25、3）光中繼器的公務(wù)監(jiān)控方式 光中繼器的公務(wù)監(jiān)控等信號有兩種傳輸方法：一種是與主信道分開，另設(shè)傳輸信道；一種是將這些信號插入到主信道信號中和主信號一起傳輸，到中繼器再分開。 二者各有優(yōu)缺點(diǎn)。目前主要采用第二種方式。這一過程主要由光中繼器中的插、分電路來完成。2. 全光中繼器 摻鉺光纖放大器是一個直接對光波實(shí)現(xiàn)放大的有源器件，可在光纖線路中代替目前廣泛使用的光電光型中繼器。 圖7.8 摻餌光纖放大器用作光中繼器的原理框圖 摻鉺光纖放大器作中繼器的優(yōu)點(diǎn)： 設(shè)備簡單，沒有光電光的轉(zhuǎn)換過程，工作帶寬寬。 摻鉺光纖放大器作中繼器的缺點(diǎn)： 光放大器作中繼器時，對波形的整形不起作用。7.2.3.3光纖通信系統(tǒng)

26、中繼距離的設(shè)計(jì) 根據(jù)前面所討論的光纖傳輸系統(tǒng)的各種指標(biāo)要求，光發(fā)射機(jī)與光接收機(jī)之間有最大傳輸距離的問題。因此如要實(shí)現(xiàn)長距離通信，在設(shè)計(jì)一個光纖系統(tǒng)時，最大中繼距離的設(shè)計(jì)就是一個重要問題。從前面的性能討論知道，最大中繼距離要受以下4個因素的影響。（1）發(fā)射機(jī)耦合入光纖的功率 。 從物理概念上理解，在其它條件不變的情況下，光功率 越大，傳輸距離越長。（2）光接收機(jī)靈敏度 由于光接收機(jī)靈敏度的定義是在滿足系統(tǒng)誤碼率指標(biāo)下的最低接收光功率，因此，在其它條件不變的情況下，接收機(jī)靈敏度越高（ 越?。?，傳輸距離越長。（3）光纖的每千米衰減系數(shù)。 若光纖的每千米衰減系數(shù)越小，則光纖傳輸中損耗的功率越小，光能在

27、光纖中傳輸?shù)木嚯x越長。（4）光纖的色散。 若光纖的色散大，則經(jīng)過相同距離的傳輸出現(xiàn)的波形失真越嚴(yán)重，若傳輸距離越長，失真越嚴(yán)重。波形失真將引起碼間干擾，導(dǎo)致接收機(jī)靈敏度降低。下面我們分兩種情況討論：（1）中繼距離受光纖衰減限制的情況 如果在光纖通信系統(tǒng)中，信號的碼速不是很高，帶寬足夠?qū)?，則光纖的色散對傳輸距離的影響不大，可認(rèn)為光纖傳輸系統(tǒng)的最大中繼距離僅受光纖衰減的影響。則中繼距離的長度可按下式計(jì)算（7.7） L為中繼段長度（km）;PT為入纖光功率（dBm）;Pmin為接收機(jī)靈敏度（dBm）;c為一個光纖接頭的損耗（dB）;n為光纖系統(tǒng)中的接頭數(shù);為光纖每千米衰減系數(shù)（dB/km）。 一般光

28、纜線路上，每千米一個接頭。（2）色散對中繼距離的影響 當(dāng)光纖系統(tǒng)的碼速大于140Mb/s時，如果中繼距離過長，由于色散的影響，會造成數(shù)字信號脈沖過大的展寬，引起碼間干擾，從而降低光接收機(jī)的靈敏度。 就目前的速率系統(tǒng)而言，僅考慮色散影響的中繼距離的計(jì)算公式為（7.8） B為線路碼速率（Mb/s）;D為色散系數(shù)ps/(kmnm）;為與色散代價有關(guān)的系數(shù)。 由系統(tǒng)中所選用的光源類型來決定，若采用多縱模激光器，為0.115；若采用單縱模激光器和半導(dǎo)體發(fā)光二極管，為0.306。 對于某一傳輸速率的系統(tǒng)而言，在考慮上述兩個因素的同時，分別算出兩個中繼距離L和LD，然后取距離短的為該傳輸速率的實(shí)際中繼距離。

29、 【例7.1】已知一個565Mb/s單模光纖傳輸系統(tǒng)，其系統(tǒng) 總體要求如下： (1)光纖通信系統(tǒng)光纖損耗為0.1dB/km，有五個接頭，平均每個接頭損耗為0.2dB，光源的入纖功率為-3dBm，接收機(jī)靈敏度為-56dBm。 (2)光纖線路上的線路碼型是5B6B，光纖的色散系數(shù)為2ps/（kmnm），光源光譜寬度為 1.8nm。 求最大中繼距離為多少？解 由公式得 因?yàn)椋?L，所以中繼距離為125km。7.2.4 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的應(yīng)用 目前數(shù)字通信系統(tǒng)主要包含兩種傳輸體制，一種是準(zhǔn)同步數(shù)字復(fù)用體系(PDH),另一種是同步數(shù)字復(fù)用體系（SDH）.這兩種數(shù)字復(fù)用體系在早期的電線、電纜及微波等電域傳

30、輸系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。特別是PDH技術(shù)體系為數(shù)字通信的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 這兩種數(shù)字傳輸體系結(jié)構(gòu)同樣也被引入了早期的光纖通信系統(tǒng)。所以早期的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)都是以這兩種數(shù)字信號傳輸標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)字信號傳輸?shù)摹?而近年來，以高速率、大容量、多業(yè)務(wù)為傳送目標(biāo)的現(xiàn)代光纖數(shù)字傳輸技術(shù)已經(jīng)得到迅猛發(fā)展，如以波分復(fù)用（DWDM）技術(shù)為基礎(chǔ)的光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（OTN，在電域叫OTH）和以分組技術(shù)為基礎(chǔ)的下一代光數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)的分組光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（PTN）等都得到迅速發(fā)展和應(yīng)用推廣。 由于現(xiàn)在還有很多通信系統(tǒng)和設(shè)備使用PDH標(biāo)準(zhǔn)和SDH標(biāo)準(zhǔn)，所以在近期這兩種體系結(jié)構(gòu)還不會被淘汰。下面我們將就光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的這兩種技術(shù)做一介

31、紹，其他技術(shù)將會在別的地方介紹。7.2.4.1 PDH系統(tǒng)1.PDH的概念 PDH準(zhǔn)同步數(shù)字傳輸系統(tǒng)是將由抽樣、量化、編碼后得到的PCM數(shù)字信號進(jìn)行準(zhǔn)同步復(fù)用后進(jìn)行傳送的數(shù)字通信系統(tǒng)。 目前PDH技術(shù)有兩種主流傳輸標(biāo)準(zhǔn)，一種是北美和日本等國家廣泛使用的T-系列標(biāo)準(zhǔn)，其基礎(chǔ)速率為1.544Mb/s, 基群幀含有24個信道（時隙TS）； 另一種是歐洲各國和中國采用的E-系列標(biāo)準(zhǔn)，其基礎(chǔ)傳輸速率為2.048Mb/s, 基群幀含有32個信道(TS)。下面我們主要介紹一下E-系列的基群幀結(jié)構(gòu)和復(fù)幀結(jié)構(gòu)。 我國采用的是E-系列PDH標(biāo)準(zhǔn)。典型的設(shè)備是PCM 30/32系統(tǒng)。由于語音信號的頻率通常小于4KH

32、z，根據(jù)取樣定律，要將模擬語音信號變?yōu)閿?shù)字信號，所選的取樣速率應(yīng)為8KHz,也就是說，兩相鄰樣值之間間隔為125s，在PCM30/32幀結(jié)構(gòu)中。我們稱這一時間間隔為一幀。圖 7.9 PCM30/32幀結(jié)構(gòu)和復(fù)幀結(jié)構(gòu)從圖7.9我們可以看到： 1)在PCM30/32幀結(jié)構(gòu)中，每一個時隙（TS），即一個話路，占8個bits,時隙長度為3.9s; 2)PCM30/32一幀含有32個時隙，其中1到15和17到31時隙傳語音信號，其他兩個時隙傳幀同步信號、告警信號、扶正同步信號和信令信號，其幀長為125s。 3)每一路語音信號都需要信令的支持才能進(jìn)行通信，PCM 30/32系統(tǒng)有30個話路，因此必須傳輸3

33、0路信令。一路信令信號只需要4bit，1個可以傳送兩路信令，15個（15幀）可以傳送30路信令； 4)信令信號每隔16幀傳送一次，16幀稱為1復(fù)幀，一個復(fù)幀的時長是2ms。 PCM30/32是PDH的基群，一幀含有32個時隙，傳輸速率為2.048Mb/s.其高次群分別為E2、E3、E4和E5等，相關(guān)技術(shù)參數(shù)可參見表4.1。2. PDH技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 如前所述，PDH目前主流標(biāo)準(zhǔn)有歐制的E-系列和美制的T-系列，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和對應(yīng)關(guān)系可參見表7.10。一次群（基群）二次群三次群四次群五次群日本24路1.544Mbit/s96路(244)6.312Mbit/s480路(965)32.064Mbit/s144

34、0路(4803)97.728Mbit/s5760路(4404)397.200 Mbit/s北美24路1.544Mbit/s96路(244)6.312 Mbit/s672路(967)44.736 Mbit/s4032路(6726)274.176 Mbit/s歐洲中國30路2.048 Mbit/s120路(304)8.448 Mbit/s480路(1204)34.368 Mbit/s1920路(4804)139.264 Mbit/s7680路(19204)564.992 Mbit/s3.PDH系統(tǒng) 如果中間的傳輸介質(zhì)為光纖，那么在復(fù)接設(shè)備后面應(yīng)接光發(fā)射機(jī)，再分接器前面應(yīng)接光接收機(jī)，此時的PDH系統(tǒng)

35、即為光纖PDH數(shù)字傳輸系統(tǒng)。圖7.10 數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)方框圖4.PDH系統(tǒng)在光纖通信中的與應(yīng)用 在早期的通信網(wǎng)中，由于交換設(shè)備和相關(guān)終端設(shè)備都是PCM設(shè)備，所以當(dāng)時的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中，大都采用PDH數(shù)字復(fù)接設(shè)備用來提高系統(tǒng)的傳輸能力。 圖7.11是PDH復(fù)接系統(tǒng)的典型應(yīng)用。圖中可見如果將五次群數(shù)字復(fù)用信號調(diào)制到光端機(jī)上，再用光纖來傳輸此信號，其就實(shí)現(xiàn)了光纖數(shù)字通信系統(tǒng)。圖7.11 PDH復(fù)接系統(tǒng)示意圖 雖然早期采用PDH作為光纖數(shù)字通信標(biāo)準(zhǔn)，解決了當(dāng)時數(shù)字信號傳輸?shù)膯栴}，但是隨著應(yīng)用和技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)PDH光纖數(shù)字通信系統(tǒng)存在一些固有問題，難以解決。（1）無統(tǒng)一的光接口，無法實(shí)現(xiàn)橫向兼容；

36、（2）準(zhǔn)同步復(fù)用方式，上下電路不便；（3）網(wǎng)絡(luò)管理能力弱，建立集中式電信管理網(wǎng)困難；（4）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)缺乏靈活性；（5）面向話音業(yè)務(wù)等。7.2.4.2 SDH系統(tǒng)SDH的概念 SDH系統(tǒng)是由一些基本網(wǎng)絡(luò)單元（NE）組成的，在傳輸媒質(zhì)上（如光纖、微波等）進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的傳送網(wǎng)絡(luò)。 它的基本網(wǎng)元有終端復(fù)用器（TM）、分插復(fù)用器（ADM）、同步數(shù)字交叉連接設(shè)備（SDXC）和再生中繼器（REG）等。 SDH網(wǎng)采用靈活的映射和獨(dú)特的指針調(diào)整技術(shù)，經(jīng)過字節(jié)間插進(jìn)行同步復(fù)用，將各種類型的信號納入具有標(biāo)準(zhǔn)接口的同步傳送模塊STMN傳送，從而以高度的兼容性、靈活性和可靠性等，使傳送網(wǎng)真正進(jìn)入

37、智能化的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用階段。（1）SDH的特點(diǎn)新型的復(fù)用映射方式：同步復(fù)用方式和靈活的映射結(jié)構(gòu)。接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一：全世界統(tǒng)一的NNI，體現(xiàn)了橫向兼容性。網(wǎng)絡(luò)管理能力強(qiáng)：幀結(jié)構(gòu)中豐富的開銷比特。組網(wǎng)與自愈能力強(qiáng)：采用先進(jìn)的ADM、DXC等組網(wǎng)。兼容性好：具有完全的前向兼容性和后向兼容性。先進(jìn)的指針調(diào)整技術(shù)：可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)同步環(huán)境下的良好工作。 獨(dú)立的虛容器設(shè)計(jì)：具有很好的信息透明性。系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范： 便于國內(nèi)、國際互連互通。（2）SDH的幀結(jié)構(gòu) SDH傳送體系和PDH一樣，其也具有分級結(jié)構(gòu)。在SDH中，分別有STM-1、STM-4、STM-16、STM-64等4種傳送模式，通常我們將其簡寫為STM-N。 STMN

38、信號是一個數(shù)字序列，該數(shù)字序列通常分成具有固定數(shù)量比特的、按一定規(guī)律重復(fù)的圖案，即所謂“幀”。STM-1信號一幀包含2430（2709）字節(jié)。圖7.12 STM1幀結(jié)構(gòu) STM-1平面幀以字節(jié)為單位，有9行、270列。前9列的1-3行是再生段開銷，5-9行是復(fù)用段開銷，第4行是管理單元指針，其余261列是凈負(fù)荷（簡稱凈荷）。 STM1信號的傳輸順序是逐行、逐列傳輸直到第9行第270列。每秒傳輸8000幀（每幀125s），一幀有19440（24308）bit，所以比特率為155.520Mb/s 信息凈負(fù)荷是幀結(jié)構(gòu)中除了存放傳送的各種信息碼塊，也存放少量用于通道性能監(jiān)視、管理和控制的通道開銷（PO

39、H）字節(jié)塊，POH通常作為凈負(fù)荷的一部分與信息一起傳送。 段開銷是為保證信息凈負(fù)荷正常靈活傳送所必須附加的供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理和維護(hù)（OAM）使用的字節(jié)。 段開銷又分為再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開銷（MSOH）兩部分，它們分別位于幀結(jié)構(gòu)的三行（第35行）9列和五行（第59行）9列，共計(jì)（3+5）9=72個字節(jié)（576個比特）。 管理單元指針是用來指示信息凈負(fù)荷第1個字節(jié)在幀內(nèi)準(zhǔn)確位置的指示符，以便在收端正確分離信息凈負(fù)荷。它位于RSOH和MSOH之間，即幀結(jié)構(gòu)第四行的第19行。 更高速率STMN幀結(jié)構(gòu)類視于STM-1的幀結(jié)構(gòu)，只是它由9行和270N列組成。向前面所述，通常N只能取1、4、16、

40、64。 高速率STMN幀和STM1幀一樣，也是每秒傳輸8000幀（每幀125s），所不同的是段開銷和凈負(fù)荷各擴(kuò)大了N倍，相應(yīng)速率是STM1（155.520Mb/s)的N倍。 STM-N（N=1，4, 16, ）的幀結(jié)構(gòu)和段開銷，是由STM-1幀結(jié)構(gòu)和段開銷按一定規(guī)律經(jīng)字節(jié)間插同步復(fù)用而成，因而分析清楚STM-1結(jié)構(gòu)，STM-N結(jié)構(gòu)就不難分析。2. SDH技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) SDH技術(shù)最早由美國人提出，1985年美國ANSI通過此標(biāo)準(zhǔn)，形成了美國國家的正式標(biāo)準(zhǔn)，并將其命名為同步光網(wǎng)絡(luò)（SONET）。1988年ITU-T接受了SONET的概念，并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男薷模匦旅麨橥綌?shù)字體系（SDH），使之成為不

41、僅適于光纖，也適于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)膰H標(biāo)準(zhǔn)。SDHSONET等 級標(biāo)稱速率（Mbit/s）簡 稱等 級標(biāo)準(zhǔn)速率（Mbit/s）OC-1/STS-1（480CH）51.840STM-l（1920CH）155.520155Mbit/sOC-3/STS-3（1440CH）155.520OC-9/STS-9465.560STM-4（7696CH）622.080622Mbit/sOC-12/STS-12622.080OC-18/STS-18933.120OC-24/STS-241244.160OC-36/STS-361865.240STM-16（30720CH）2488.3202.5Gbit/sOC-4

42、8/STS-48（32356CH）2488.320OC-96/STS-96（尚待確定）4975.640STM-64（122880CH）9953.28010Gbit/sOC-192/STS-192（129024CH）9953.280表7.11 SONET和SDH的標(biāo)準(zhǔn)對照 1989年，ITU-T在其藍(lán)皮書上發(fā)表了G.707、G.708和G.709三個標(biāo)準(zhǔn)，從而揭開了現(xiàn)代信息傳輸嶄新的一頁。 ITUT的G.709建議規(guī)定了完整的SDH映射復(fù)用結(jié)構(gòu)，描述了各種低速外部信號，它是經(jīng)歷一系列中間信息結(jié)構(gòu)和處理環(huán)節(jié)裝入STMN信號的高速凈負(fù)荷區(qū)的方法和過程.圖7.13 G.709建議的SDH復(fù)用映射結(jié)構(gòu)圖

43、 圖中各部分的名稱和作用： 標(biāo)準(zhǔn)容器（C-n）、虛容器（VC-n）、支路單元（TU-n）、支路單元組（TUG-n）、管理單元（AU-n）和管理單元組（AUG）。 SDH的基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu)描述了各種業(yè)務(wù)信號復(fù)用進(jìn)STM-N幀的過程都要經(jīng)歷映射、定位和復(fù)用三個步驟。 我國采用的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)使得每種速率的信號只有惟一的復(fù)用路線到達(dá)STM-N ，接口種類由5種簡化為3種，主要包括C-12，C-3和C-4三種進(jìn)入方式。圖7.14SDH傳送網(wǎng)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) TM是SDH終端設(shè)備（或稱SDH終端復(fù)用器）ADM是分插復(fù)用設(shè)備DXC是數(shù)字交叉連接設(shè)備3. SDH系統(tǒng) SDH終端的主要功能是復(fù)接/分接和提供業(yè)務(wù)適

44、配，例如將多路E1信號復(fù)接成STMN信號及完成其逆過程，或者實(shí)現(xiàn)與非SDH網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的適配。 ADM是一種特殊的復(fù)用器，它利用分接功能將輸入信號所承載的信息分成兩部分：一部分直接轉(zhuǎn)發(fā)；另一部分卸下給本地用戶。然后，信息又通過復(fù)接功能將轉(zhuǎn)發(fā)部分和本地上送的部分合成輸出。 DXC類似于交換機(jī)，它一般有多個輸入和多個輸出，通過適當(dāng)配置可提供不同的端到端連接。7.3 模擬光纖通信系統(tǒng)7.3.1 模擬光纖通信系統(tǒng)的概念 雖然目前許多光纖通信系統(tǒng)采用數(shù)字信號傳輸方式，但仍然有許多應(yīng)用領(lǐng)域適宜采用模擬傳輸。當(dāng)光纖系統(tǒng)是受帶寬限制而不是受損耗限制，以及終端設(shè)備的價格成為主要的考慮因素時，就值得采用模擬系統(tǒng)。例如

45、，視頻信號的短距離傳輸，CATV系統(tǒng)等采用模擬傳輸更為合理。 模擬通信系統(tǒng)除占用帶寬較窄外，還有電路簡單、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)。因此，目前的電視傳輸，廣泛采用模擬通信系統(tǒng)。 另一方面，由于電視的數(shù)字化傳輸，要求較復(fù)雜的技術(shù)，特別是當(dāng)今社會對電視頻道數(shù)目的要求日益增多，要傳輸幾十甚至上百路電視，需要極復(fù)雜的編碼和解碼技術(shù)，設(shè)備價格昂貴， 因此目前還不能普遍使用。 在這種情況下，副載波復(fù)用(SCM)模擬光纖通信系統(tǒng)得到很大重視和迅速發(fā)展。在這種SCM系統(tǒng)中，視頻基帶信號對射頻副載波的調(diào)制，可以采用調(diào)頻(FM)或調(diào)幅(AM)。 目前，在衛(wèi)星模擬電視傳輸中，視頻信號對微波的調(diào)制采用的是調(diào)頻(FM)，所以連接

46、衛(wèi)星地面站的干線光纖傳輸系統(tǒng)要采用FM/SCM方式。 光纖通信系統(tǒng)中模擬信號的傳輸主要采用三種調(diào)制技術(shù)：最簡單和應(yīng)用最廣泛的調(diào)制技術(shù)是光源的基帶直接強(qiáng)度調(diào)制；另一種是脈沖頻率調(diào)制方式；最后一種是光波副載波調(diào)制方式。7.3.2 直接光強(qiáng)調(diào)制傳輸系統(tǒng)1.基帶模擬光傳輸系統(tǒng) 基帶模擬光調(diào)制是用承載信息的模擬基帶信號，直接對光發(fā)射機(jī)光源（LED或LD）進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制，使光源輸出光功率隨時間變化的波形和輸入模擬基帶信號的波形成比例。 模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制（DIM）光纖傳輸系統(tǒng)由光發(fā)射機(jī)、光纖線路和光接收機(jī)（光檢測器）組成。圖7.18 模擬信號直接光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)方框圖 評價模擬信號直接光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量的

47、最重要的特性參數(shù)是信噪比（SNR）和信號失真。 我們在這里定義信噪比為均方信號電流對均方噪聲電流之比。信號失真特性 只有當(dāng)系統(tǒng)輸出光功率與輸入電信號成比例地隨時間變化，系統(tǒng)輸出信號才能真實(shí)地反映輸入信號，即不發(fā)生信號失真。 一般情況，實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光源，由于在大信號條件下，線性較差，因此發(fā)射機(jī)光源的輸出功率特性是DIM系統(tǒng)產(chǎn)生非線性失真的主要原因。 非線性失真一般可以用幅度失真參數(shù)微分增益(DG)和相位失真參數(shù)微分相位(DP)表示。2.脈沖頻率調(diào)制光傳輸系統(tǒng) 脈沖頻率調(diào)制（PFMIM）是一種脈沖重復(fù)頻率隨調(diào)制信號幅度大小成線性變化的脈沖調(diào)制，這種調(diào)制其脈沖寬度保持不變，因此又稱為等脈沖頻率調(diào)

48、制。與直接強(qiáng)度調(diào)制（DIM）相比，對光源的線性放寬，改善了信噪比，但也增加了對帶寬的要求。7.3.3 副載波光纖傳輸系統(tǒng) 所謂副載波,是指除光波以外，多路信號還調(diào)制在電的頻分復(fù)用副載波上。這種調(diào)制方式多用在模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)。 圖7.21 光波副載波傳輸系統(tǒng) （1）信噪比 信噪比（CNR）的定義是，把滿負(fù)載、無調(diào)制的等幅載波置于傳輸系統(tǒng)，在規(guī)定的帶寬內(nèi)特定頻道的載波功率C和噪聲功率 的比值，并以dB為單位，用公式表示為(7.18) （2）信號失真。 副載波復(fù)用模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)的信號失真用組合二階互調(diào)（CSO）失真和組合三階差拍（CTB）失真這兩個參數(shù)表示。 在給定的頻道上，出現(xiàn)的所有雙頻

49、組合的總和稱為二階互調(diào)（CSO）失真。三個頻率的非線性組合稱為三階差拍（CTB）失真。一般某一個頻道的CSO和CTB分別表示為：(7.22) 7.4 光接入網(wǎng)的基本概念 按照電信網(wǎng)的概念，可以將全網(wǎng)分為公用電信網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)兩大塊。用戶駐地網(wǎng)是屬于用戶所有，因而，通常電信網(wǎng)是指公用電信網(wǎng)部分。公用電信網(wǎng)可以分為長途網(wǎng)（長途端局以上部分），中繼網(wǎng)（長途端局和市話局之間以及市話局之間的部分）和接入網(wǎng)（端局至用戶之間的部分）。目前國際上已經(jīng)傾向于將長途網(wǎng)和中繼網(wǎng)合在一起稱為核心網(wǎng)。相對于核心網(wǎng)而言，其他部分統(tǒng)稱為接入網(wǎng)。接入網(wǎng)主要完成將所有用戶接入到核心網(wǎng)的任務(wù)。1. 接入網(wǎng)定義 ITU-T建議G.902對接入網(wǎng)的定義如下： 接入網(wǎng)是由業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI）和用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）之間的一系列傳送實(shí)體（如線路設(shè)施和傳輸設(shè)施）組成的、為傳送電信業(yè)務(wù)提供所需要的傳送承載能力的實(shí)施系統(tǒng)，可經(jīng)由Q3接口進(jìn)行配置和管理。Y.1231 IP接入網(wǎng) 隨著Internet和各種IP類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用