光技術(shù)與光纖通信章改底2

光技術(shù)與光纖通信云南大學(xué)信息學(xué)院通信工程系

宗容光纖通信第四章光纖通信系統(tǒng)光技術(shù)與光纖通信第一章概述第二章

光纖與光纜第三章通信用光器件第四章光纖通信系統(tǒng)第五章光纖通信中的高新技術(shù)第四章光纖通信系統(tǒng)§4.1光端機(jī)§4.2數(shù)字光纖通信系統(tǒng)§4.3模擬光纖通信系統(tǒng)§4.4光纜系統(tǒng)的測(cè)量方法§4.5光纜工程的驗(yàn)收與維護(hù)§4.1光端機(jī)一、光發(fā)射機(jī)二、光接收機(jī)三、線路編碼一、光發(fā)射端機(jī)數(shù)字光發(fā)射機(jī)的原理框圖光發(fā)射機(jī)應(yīng)滿足的要求光源的調(diào)制光源的驅(qū)動(dòng)電路激光器的溫度控制與功率控制電路光源與光纖的耦合1、數(shù)字光發(fā)射機(jī)的原理框圖光發(fā)射機(jī)的主要功能是將電端機(jī)送來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合于光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)，其原理框圖如下：線路編碼控制電路光纖光源調(diào)制電路LED/LD電信號(hào)光信號(hào)2、光發(fā)射機(jī)應(yīng)滿足的要求光發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足系統(tǒng)提出的技術(shù)要求如下：穩(wěn)定的輸出功率。輸出光功率通常指耦合進(jìn)光纖的光功率，即入纖功率，根據(jù)不同系統(tǒng)的要求，通常在0.01~5mW范圍內(nèi)，并要求在環(huán)境溫度變化或器件老化過(guò)程中，輸入光功率要保持恒定。消光比EXT應(yīng)盡量小，一般應(yīng)小于0.1。消光比也稱光脈沖的斷通功率比EXT＝Poff/Pon，是指激光器在全“0”碼時(shí)發(fā)送的功率與全“1”碼時(shí)發(fā)送的功率之比，為保證接收機(jī)的靈敏度不受或少收影響，EXT應(yīng)盡量小。輸出光脈沖的上升時(shí)間、下降時(shí)間、和延遲時(shí)間應(yīng)盡量短。應(yīng)盡量抑制馳豫振蕩。3、光源的調(diào)制－1將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)通常有兩種形式：直接調(diào)制和間接調(diào)制直接調(diào)制方法適用于半導(dǎo)體光源，它將要傳送到信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)注入光源，獲得相應(yīng)的光信號(hào)輸出。輸出光波電場(chǎng)幅值的平方與調(diào)制信號(hào)成正比，是一種光強(qiáng)度調(diào)制(IM)。間接調(diào)制是利用晶體的電光、磁光、聲光效應(yīng)等性質(zhì)對(duì)光輻射進(jìn)行調(diào)制，既適用半導(dǎo)體光源，也適用于其它類型的光源。光源的調(diào)制－2間接調(diào)制最常用的是外調(diào)制的方法，即在光輻射產(chǎn)生后再加載調(diào)制信號(hào)。其具體方法是在激光器輸出端外的光路上放置光調(diào)制器，在調(diào)制器上加調(diào)制調(diào)壓，使通過(guò)調(diào)制器的光束得到調(diào)制。間接調(diào)制可以采用鈮酸鋰調(diào)制器(L－M)、電吸收調(diào)制器(EAM)和Ⅲ/Ⅴ族馬赫－曾德干涉型調(diào)制器(MZ-M)實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)度調(diào)制直接檢波(IM-DD)光波系統(tǒng)，并非一定要采用外調(diào)制的方案，但在高速長(zhǎng)距離光波系統(tǒng)中，采用間接調(diào)制有利于提高系統(tǒng)的性能。在PSK相干光纖通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)中，一般用外調(diào)制器，這將在后面章節(jié)中進(jìn)行討論。兩種調(diào)制方案(a)直接調(diào)制(b)間接調(diào)制(外調(diào)制)光源的調(diào)制制－3直接調(diào)制技技術(shù)具有簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)濟(jì)和容易實(shí)實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，由于光光源的輸出出光功率基基本上與注注入電流成成正比，因因此調(diào)制電電流變化轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為光頻頻調(diào)制是一一種線性調(diào)調(diào)制。按調(diào)制信號(hào)號(hào)形式，光光調(diào)制可分分為模擬信信號(hào)調(diào)制和和數(shù)字信號(hào)號(hào)調(diào)制兩種種。模擬信號(hào)調(diào)調(diào)制是直接接用連續(xù)的的模擬信號(hào)號(hào)(如話音和視視頻信號(hào))對(duì)光源進(jìn)行行調(diào)制，連連續(xù)的模擬擬信號(hào)電流流疊加在直直流偏置電電流上。適適當(dāng)選擇直直流偏置電電流的大小小，可以減減小光信號(hào)號(hào)的非線性性失真。光源的調(diào)制制－4數(shù)字信號(hào)調(diào)調(diào)制主要指指PCM編碼調(diào)制，，先將連續(xù)續(xù)變化的模模擬信號(hào)通通過(guò)取樣、、量化和編編碼，轉(zhuǎn)換換成一組二二進(jìn)制脈沖沖代碼，用用矩形脈沖沖的有(“1”碼)無(wú)(“0”碼)來(lái)表示信號(hào)號(hào)。直接光強(qiáng)數(shù)數(shù)字調(diào)制原原理(a)LED數(shù)字調(diào)制原原理(b)LD的數(shù)字調(diào)制制原理共發(fā)射極驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路射極耦合LD驅(qū)動(dòng)電路4、光源的的驅(qū)動(dòng)電路路反饋穩(wěn)定LD驅(qū)動(dòng)電路溫度引起的的光輸出的的變化5、激光器器的溫度控控制與功率率控制電路路溫度控制方方框圖激光器致冷器熱敏電阻控制電路熱導(dǎo)ATC電路原理APC電路路原理6、光源與與光纖的耦耦合光源與光纖纖耦合的有有效程度都都用耦合效效率或耦合合損耗來(lái)表表示，其大大小取決于于光源和光光纖的類型型。LED與單模光纖纖的耦合效效率ηc<1%，LD與單模光纖纖的耦合效效率的典型型值為ηc＝30～50%二、光光接收端機(jī)機(jī)1、光接收機(jī)機(jī)的原理框框圖及各部部分的作用用2、光接收機(jī)機(jī)的電路結(jié)結(jié)構(gòu)和特性性光接收機(jī)的的前端光接收機(jī)的的線性通道道數(shù)據(jù)重建電電路集成光接收收機(jī)3、光接收機(jī)機(jī)的噪聲4、數(shù)字光接接收機(jī)的靈靈敏度5、光中繼器器與分插復(fù)復(fù)用器1、光接收機(jī)機(jī)的原理框框圖及各部部分的作用用數(shù)字光接收收機(jī)的功能是：把經(jīng)光光纖傳輸后后幅度被衰衰減、波形形被展寬的的微弱光信信號(hào)轉(zhuǎn)換為為電信號(hào)，，并放大處處理，恢復(fù)復(fù)為原發(fā)射射機(jī)的數(shù)字字序列光信號(hào)經(jīng)光光纖傳輸?shù)降竭_(dá)接收端端有兩個(gè)問(wèn)問(wèn)題：①幅度衰減（（有損耗））；②脈沖展寬（（有色散））光電檢測(cè)器前置放大器主放大器均衡濾波判決器譯碼器AGC電路時(shí)鐘恢復(fù)光信號(hào)電信號(hào)輸出光接收機(jī)的的原理框圖圖接口電路接收機(jī)各部部分的作用用－1光電檢測(cè)器器：將光信號(hào)號(hào)轉(zhuǎn)換為電電信號(hào)前置放大器器：低噪聲放放大，其噪噪聲直接影影響到接收收機(jī)靈敏度度的高低主放大器：放大信號(hào)號(hào)并具有增增益調(diào)節(jié)功功能，使入入射光功率率在一定范范圍內(nèi)變化化時(shí)，輸出出幅度保持持恒定均衡濾波：對(duì)失真的的波形進(jìn)行行補(bǔ)償（均均衡），保保證判決時(shí)時(shí)無(wú)碼間干干擾，即將將輸出波形形均衡成具具有升余弦弦頻譜，判判決時(shí)消除除碼間干擾擾時(shí)鐘恢復(fù)：從信號(hào)中中提取同步步時(shí)鐘接收機(jī)各部部分的作用用-2判決器：在時(shí)鐘作作用下再生生出原信號(hào)號(hào)譯碼器：與光發(fā)射射機(jī)中的線線路編碼（（或擾碼））相對(duì)應(yīng)AGC電路：自動(dòng)增益益控制，保保證光接收收機(jī)具有一一定的輸入入動(dòng)態(tài)范圍圍接口電路：解決光接接收機(jī)和電電接收機(jī)之之間阻抗和和電壓的匹匹配問(wèn)題，，保證光接接收機(jī)輸出出信號(hào)順利利地送入電電接收機(jī)前三者解決決問(wèn)題1，4~6解決問(wèn)題2原理框圖又又可分為3部分：接收收機(jī)的前端端部分、線線性通道、、再生電路路部分?jǐn)?shù)字光接收收機(jī)方框圖圖2、光接收收機(jī)的電路路結(jié)構(gòu)和特特性①光接收機(jī)的的前端光接收機(jī)的的前端電路路由光電二二極管和前前置放大器器構(gòu)成。其其作用是將光纖線線路末端耦耦合到光電電二極管的的光比特流流轉(zhuǎn)換為時(shí)時(shí)變電流，，然后進(jìn)行行預(yù)放大，，以便后級(jí)級(jí)作進(jìn)一步步處理前置放大器器主要是提提高信噪比比光接收機(jī)的的前端電路路－1有三種常用用前置放大大器：低阻型前端端：簡(jiǎn)單，易易于實(shí)現(xiàn)，，對(duì)均衡器器要求較低低，因?yàn)閹拰?，高高頻損失小小，補(bǔ)償容容易，前置置級(jí)的動(dòng)態(tài)態(tài)范圍也較較大，但靈靈敏度較低低，噪聲比比較高高阻型前端端：與低阻型型前端相反反。為減小小低阻抗前前端熱噪聲聲，可采用用此設(shè)計(jì)方方案，但是是負(fù)載阻抗抗增大后，，將使前置置放大器動(dòng)動(dòng)態(tài)范圍縮縮小，而且且當(dāng)比特率率較高時(shí)，，輸入端信信號(hào)的高頻頻分量損失失過(guò)大，對(duì)對(duì)均衡電路路要求較高高，很難實(shí)實(shí)現(xiàn)，所以以它一般只只適用于低低速系統(tǒng)光接收機(jī)前前端電路－－2跨(互)阻型前端：該前端是是將負(fù)載電電阻連接為為反相放大大器的反饋饋電阻，因因而又稱互互阻抗前端端，它是一一個(gè)性能優(yōu)優(yōu)良的電流流—電壓轉(zhuǎn)換器器，即使負(fù)負(fù)載電阻很很高，而負(fù)負(fù)反饋使有有效輸入阻阻抗降低G倍，G是前置放大大器的增益益，從而使使其帶寬比比高阻抗前前端增加了了G倍，動(dòng)態(tài)范范圍也提高高了，所以以具有頻帶帶寬、噪聲聲低、靈敏敏度高、動(dòng)動(dòng)態(tài)范圍大大等綜合優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，被廣廣泛采用。。一般有兩兩級(jí)放大，，第一級(jí)為為電壓負(fù)反反饋，第二二級(jí)為射極極補(bǔ)償電路路，以提升升高頻分量量新型前放：采用InGaAs光電二極管管和微波場(chǎng)場(chǎng)效應(yīng)管FET混合集成技技術(shù)，制成成PIN—FET前端封裝管管，可獲得得良好性能能光接收機(jī)的的前置極放放大電路(a)雙極型晶體體管(b)場(chǎng)效應(yīng)管(c)跨阻型雙極型晶體體管：低阻阻型前放，，電路的時(shí)時(shí)間常數(shù)RC小于信號(hào)脈脈沖寬度T，因而碼間間干擾小，，適用于高高速率傳輸輸系統(tǒng)；場(chǎng)效應(yīng)管管：高阻阻型前放放，噪聲聲小，高高頻特性性較差，，適用于于低速率率傳輸系系統(tǒng)；跨阻型：：改善了了帶寬特特性和動(dòng)動(dòng)態(tài)范圍圍。并具具有良好好的噪聲聲特性②光接收機(jī)機(jī)的線性性通道光接收機(jī)機(jī)的線性性通道由由一個(gè)高高增益放放大器(主放大器器)和一個(gè)低低通濾波波器組成成。有時(shí)在主主放大器器前接入入一個(gè)均均衡器以以校正前前端有限限的帶寬寬。自動(dòng)增益益控制(AGC)將放大器器的平均均輸出電電壓限制制在固定定電平而而不隨輸輸入光功功率而變變。低通濾波波器使電電壓脈沖沖整形，，降低噪噪聲，控控制可能能出現(xiàn)的的碼間串串?dāng)_(ISI)。接收機(jī)機(jī)噪聲正正比于接接收機(jī)帶帶寬，為為降低噪噪聲，采采用帶寬寬Δf小于B的低通濾濾波器接收機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)中其其它部件件的帶寬寬均大于于濾波器器帶寬，，因此接接收機(jī)帶帶寬主要要由線性性通道的的低通濾濾波器決決定。當(dāng)當(dāng)Δf<B時(shí)，電脈脈沖展寬寬超過(guò)了了規(guī)定時(shí)時(shí)隙的檢檢測(cè)，引引起碼間間串?dāng)_，，濾波器器設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)應(yīng)避免免產(chǎn)生這這種現(xiàn)象象。③數(shù)據(jù)重建建電路由判決電電路和時(shí)時(shí)鐘恢復(fù)復(fù)電路組組成。其任務(wù)是是把線性性通道輸輸出的升升余弦波波形恢復(fù)復(fù)成數(shù)字字信號(hào)。。即從放放大器輸輸出的信信號(hào)與噪噪聲混合合的波形形中提取取碼元時(shí)時(shí)鐘，并并逐個(gè)地地對(duì)碼元元波形進(jìn)進(jìn)行判決決，以得得到原始始碼流。。判決碼元元主要是是確定判判決時(shí)刻刻(峰值點(diǎn)上上)、判決電電平(40~50%的峰值)、碼元寬寬度(取決于時(shí)時(shí)鐘周期期)。最佳取取樣時(shí)間間相應(yīng)于于在“1”和“0”信號(hào)電平平相差最最大位置置，可由由眼圖決決定。④集成光接接收機(jī)集成光接接收機(jī)的的倒裝式式結(jié)合光光電子集集成技術(shù)術(shù)3、光接接收機(jī)的的噪聲接收系統(tǒng)統(tǒng)的噪聲聲說(shuō)明量子噪聲聲：因接接收光子子數(shù)的起起伏引起起的噪聲聲內(nèi)部散彈彈噪聲：：由探測(cè)測(cè)器本身身產(chǎn)生電電子數(shù)的的無(wú)規(guī)則則起伏而而引起的的噪聲暗電流噪噪聲：無(wú)無(wú)光照時(shí)時(shí)產(chǎn)生的的電流所所引起的的噪聲背景噪聲聲：由環(huán)環(huán)境的輻輻射光波波所產(chǎn)生生的噪聲聲放大器噪噪聲：一一是電阻阻熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)產(chǎn)生，，二是有有源器件件的輸入入輸出有有波動(dòng)引引起光檢測(cè)器放大器偏置電阻光子流RL量子噪聲聲暗電流噪噪聲漏電流噪噪聲APD倍增噪聲聲放大器噪噪聲熱噪聲接收機(jī)噪噪聲及其其分布4、數(shù)字字光接收收機(jī)的靈靈敏度(1)接接收機(jī)的的常用參參數(shù)誤碼率(BER)靈敏度動(dòng)態(tài)范圍圍(2)理理想光接接收機(jī)的的靈敏度度(3)光光接收機(jī)機(jī)靈敏度度的惡化化(1)接接收機(jī)的的常用參參數(shù)1.誤碼率(BER)定義：傳傳輸碼流流中出現(xiàn)現(xiàn)誤差的的概率工程上：：不同時(shí)間間測(cè)BER不同規(guī)定測(cè)24小時(shí)對(duì)瞬時(shí)有有一大誤誤碼，平平均后很很小，則則需用其其它參數(shù)數(shù)來(lái)衡量量，如誤誤碼秒標(biāo)準(zhǔn)：ITU-T規(guī)定，BER=10-9，設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)要求BER=10-11當(dāng)BER=10-6時(shí)系統(tǒng)告告警，BER=10-3時(shí)系統(tǒng)倒倒換計(jì)算誤碼碼率的示示意圖(1)接接收機(jī)的的常用參參數(shù)2.靈敏度定義：為為保證一一定誤碼碼率(BER)，光接收收機(jī)所需需要接收收的最小小光功率率。單位位：dBm(dBm)=10lg功率值/1mw(1個(gè)mw為0dBm)意義：接接收機(jī)接接收微弱弱信號(hào)的的能力如-40dBm和-45dBm，應(yīng)選擇擇-45dBm(1)接接收機(jī)的的常用參參數(shù)3.動(dòng)態(tài)范圍圍定義：在在保證一一定的BER的前提下下，所允允許接收收到最大大光功率率和最小小光功率率之比。。單位：：dB意義：對(duì)對(duì)輸入信信號(hào)的適適應(yīng)能力力例如：某某發(fā)射極極發(fā)射功功率－3dBm，光纖線線路長(zhǎng)40km，線路損損耗0.5dB/km，接收機(jī)機(jī)靈敏度度為－29dBm,動(dòng)態(tài)范圍圍為20dB，問(wèn)接收收機(jī)能否否接收到到該信息息。誤碼率BER隨Q參數(shù)的變變化Q—超擾比當(dāng)Q>7時(shí)，BER<10-12，Q=6時(shí)，BER＝10-9,接收機(jī)靈靈敏度相相當(dāng)于Q=6時(shí)的平均均光功率率(2)理理想光接接收機(jī)的的靈敏度度理想光接接收機(jī)的的條件：：①系統(tǒng)的頻頻帶無(wú)限限寬(任何頻率率份量無(wú)無(wú)損失，，發(fā)1個(gè)光脈沖沖，收1個(gè)光脈沖沖)②光源消光光比為零零(發(fā)0碼時(shí)，接接收光能能為零)③光檢測(cè)器器暗電流流為零(發(fā)0碼時(shí)，檢檢測(cè)器輸輸出為零零)④放大器無(wú)無(wú)噪聲(傳0碼時(shí)，放放大器輸輸出為零零)由以上假假設(shè)條件件，發(fā)0收1的可能不不存在，，誤碼只只發(fā)生在在發(fā)1收0的情況。。(2)理理想光接接收機(jī)的的靈敏度度分析：光光子計(jì)數(shù)數(shù)法光入射時(shí)時(shí)，產(chǎn)生生的電子子－空穴穴對(duì)的數(shù)數(shù)目和時(shí)時(shí)間無(wú)法法精確測(cè)測(cè)量，它它服從泊泊松分布布P(n)=Nne-N/n!其中n—產(chǎn)生的電電子空穴穴對(duì)數(shù)目目N—產(chǎn)生的電電子空穴穴對(duì)數(shù)目目的平均均值P(n)—產(chǎn)生的電電子空穴穴對(duì)數(shù)目目為n時(shí)的概率率理想光接接收機(jī)的的靈敏度度設(shè)bmax為“1”碼時(shí)所含含的平均均光能BER=P(n=0)=EXP(-bmax/hf)若BER=10-9，則bmax=21hf（21個(gè)光子））即在理想想光接收收機(jī)中，，在誤碼碼率為10-9的條件下下，“1”碼中至少少得有21個(gè)光子靈敏度Pmin=bmax/2Tη=10.5hfB/ηB=1/T———為碼速21個(gè)光子——也稱量子子極限理想光接接收機(jī)的的靈敏度度波長(zhǎng)λ/μm1.311.55速率fb/(Mb.s-1)34140140622靈敏度Pr/dBm-71.1-63.8-65.7-59.2典型短波波長(zhǎng)光接接收機(jī)靈靈敏度與與傳輸速速率的關(guān)關(guān)系實(shí)測(cè)誤碼碼率與平平均接收收光功率率的關(guān)系系(3)光光接收機(jī)機(jī)靈敏度度的惡化化實(shí)際光發(fā)發(fā)送機(jī)發(fā)發(fā)出的信信號(hào)并非非理想比比特流，，并在光光纖傳輸輸過(guò)程中中可能變變形。在在這種非非理想條條件下與與僅考慮慮接收機(jī)機(jī)噪聲而而導(dǎo)出的的靈敏度度的值相相比，接接收機(jī)要要求的最最小平均均光功率率增大了了，這個(gè)個(gè)增量稱稱為功率代價(jià)，也稱靈敏度惡化。造成功率代價(jià)價(jià)的因素主要要有:一類是光信號(hào)號(hào)在光纖中傳傳輸時(shí)發(fā)生的的，不傳輸就就不存在；另一類是即使使沒(méi)有光纖，，不傳輸也存存在；(3)光接收收機(jī)靈敏度的的惡化主要介紹后一一類因素導(dǎo)致致的惡化消光比引起的的靈敏度惡化化------功率代價(jià)隨消消光比而增大大強(qiáng)度噪聲引起起的靈敏度變變化取樣時(shí)間抖動(dòng)動(dòng)引起的靈敏敏度惡化5、光中繼器器與分插復(fù)用用器光中繼器分插復(fù)用器(ADM)STM-1分插復(fù)用器（（ADM）功能1.5263445140155Mbit/s電源公務(wù)告警TMN接口STM-1終端設(shè)備155Mbit/s155Mbit/s三、線路編碼碼1、作用①將電纜中傳輸輸?shù)恼?fù)極性性碼變?yōu)楣饫w纖中可傳輸?shù)牡膯螛O性碼②減少碼流中長(zhǎng)長(zhǎng)連“0”或連“1”的數(shù)目，使““0”碼和“1”碼分布均勻，，便于時(shí)鐘信信號(hào)的提?、蹖?shí)現(xiàn)運(yùn)行誤碼碼監(jiān)測(cè)，利于于長(zhǎng)途通信系系統(tǒng)的維護(hù)三、線路編碼碼－1④提供一定的冗冗余碼，用于于平衡碼流、、傳輸監(jiān)控、、公務(wù)、區(qū)間間等通信，但但對(duì)高速光纖纖通信系統(tǒng)，，應(yīng)適當(dāng)減少少冗余碼，以以免占用過(guò)大大帶寬⑤減少碼流中的的直流基線的的起伏和低頻頻分量，提高高輸出功率的的穩(wěn)定性和減減小碼間干擾擾，有利于提提高光接收機(jī)機(jī)的靈敏度線路編碼-22、光纖通信中中的線路碼型型數(shù)字光纖通信信系統(tǒng)常用的的線路碼型有有：擾碼、mBnB碼、插入碼（1）擾碼為了保證傳輸輸?shù)耐该餍裕?，在系統(tǒng)光發(fā)發(fā)射機(jī)的調(diào)制制器前，需要要附加一個(gè)擾擾碼器，將原原始的二進(jìn)制制碼序列加以以變換，使其其接近于隨機(jī)機(jī)序列。相應(yīng)應(yīng)地，在光接接收機(jī)的判決決器之后，附附加一個(gè)解擾擾器，以恢復(fù)復(fù)原始序列。。擾碼與解擾擾可由反饋移移位寄存器和和對(duì)應(yīng)的前饋饋移位寄存器器實(shí)現(xiàn)。線路編碼-3擾碼改變了““1”碼和“0”碼的分布,從而改善了碼碼流動(dòng)一些特特性。例如：：擾碼前：1100000011000………擾碼后：1101110110011………但是，擾碼仍仍具有下列缺缺點(diǎn)：①不能完全控制制長(zhǎng)串連“1”和長(zhǎng)串連“0”序列的出現(xiàn)②沒(méi)有引入冗余余，不能進(jìn)行行在線誤碼監(jiān)監(jiān)測(cè)③信號(hào)頻譜中接接近于直流的的分量較大，，不能解決基基線漂移因?yàn)閿_碼不能能完全滿足光光纖通信對(duì)線線路碼型的要要求，所以許許多光纖通信信設(shè)備除采用用擾碼外，還還采用其它類類型的線路編編碼線路編碼-4（2）mBnB碼mBnB碼是把輸入的的二進(jìn)制原始始碼流進(jìn)行分分組，每組有有m個(gè)二進(jìn)制碼，，記為mB，稱為一個(gè)碼碼字，然后把把一個(gè)碼字變變換為n個(gè)二進(jìn)制碼，，記為nB，并在同一個(gè)個(gè)時(shí)序內(nèi)輸出出。這種碼型是把把mB變換為nB，所以稱為mBnB碼，m和n都是正整數(shù)，，n>m，一般選取n=m+1。碼速為n/m。mBnB碼有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B、17B18B等線路編碼-51.偽雙極性碼(CMI和DMI碼)電纜通信的PCM技術(shù)中常用雙雙極性碼(AMI碼)如HDB3碼，它的“1”電平采用正、、負(fù)脈沖互相相交替，從而而消除了直流流分量。光纖纖中將此碼型型適當(dāng)變換，，成為相當(dāng)于于AMI碼的單極性碼碼，從而獲得得電纜通信中中AMI碼的優(yōu)點(diǎn)，稱稱為偽雙極性性碼。規(guī)則：以兩個(gè)個(gè)比特的數(shù)字字脈沖表示原原來(lái)的一個(gè)碼碼字。線路編碼-6二電平碼AMI(HDB3)CMIDMI000101(在+之后)10(在+之后)1-00(交替)00+11(交替)11CMI中僅用了三個(gè)個(gè)，還有一個(gè)個(gè)未用，未選選用的組合稱稱為禁字，在在接收端若出出現(xiàn)禁字，則則為誤碼線路編碼-7特點(diǎn)：①“0”“1”均等，連“0”和連“1”數(shù)限制在2或3,直流基線也無(wú)無(wú)起伏②可自檢誤碼③冗余度大，碼碼速率增加一一倍，需要更更高帶寬度傳傳輸線1B2B碼＝CMI碼其中禁字為10線路編碼-72.2B3B碼WDS為碼字?jǐn)?shù)字和和，用來(lái)描述述碼字的均勻勻性，即在nB碼中，－1代表“0”碼，+1代表“1”碼，整個(gè)碼字字的代數(shù)和即即為WDS信號(hào)碼(2B)線路碼(3B)模式1模式2碼字WDS碼字WDS000001-1001-1101010-1010-1210100-11003輸入3B輸出4B00000001000001000110010100010101001100111011100010011001010101110111001101110111011111113B和4B的碼字nB碼的選用原則則是：盡可能能選擇|WDS|最小的碼字，，禁止使用|WDS|最大的碼字。。信號(hào)碼(3B)線路碼(4B)模式1(正組)模式2(負(fù)組)碼字WDS碼字WDS00001011+20100-210011110+20001-22010010100101030110110001100410010010100105101101001010061100111+21000-271111101+20010-2一種3B和4B碼表信號(hào)碼(5B)線路碼(6B)模式1(正組)模式2(負(fù)組)碼字WDS碼字WDS000000010111+2101000-2100001100111+2011000-2200010011011+2100100-230001100011100001110400100101011+2010100-2500101001011000101106001100011010001101070011100111000011100一種5B和6B碼表-1信號(hào)碼(5B)線路碼(6B)模式1(正組)模式2(負(fù)組)碼字WDS碼字WDS801000110011+2001100-2901001010011001001101001010010101001010101101011010110001011001201100011001001100101301101011010001101001401110011100001110001501111101101+2010010-2一種5B和6B碼表-2信號(hào)碼(5B)線路碼(6B)模式1(正組)模式2(負(fù)組)碼字WDS碼字WDS1610000011101+2100010-21710001100011010001101810010100101010010101910011100110010011002010100101001010100102110101101010010101002210110101100010110002310111110101+2001010-2一種5B和6B碼表表-3信號(hào)碼(5B)線路碼(6B)模式1(正組)模式2(負(fù)組)碼字WDS碼字WDS2411000110001011000102511001110010011001002611010110100011010002711011111001+2000110-22811100111000011100002911101101110+2010001-23011110110110+2001001-23111111111010+2000101-2一種種5B和6B碼表表-4mBnB碼碼特特性性mBnB碼是是一一種種分分組組碼碼，，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)者者可可根根據(jù)據(jù)傳傳輸輸特特性性的的要要求求，，確確定定某某種種碼碼表表。。mBnB碼的的特特點(diǎn)點(diǎn)是是：：①碼流流中中0和1碼的的概概率率相相等等，，連連0和連連1的數(shù)數(shù)目目較較少少，，定定時(shí)時(shí)信信息息豐豐富富②高低低頻頻分分量量較較小小，，信信號(hào)號(hào)頻頻譜譜特特性性較較好好，，基基線線漂漂移移小?、墼诖a碼流流中中引引入入一一定定冗冗余余碼碼，，便便于于在在線線誤誤碼碼監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)缺點(diǎn)點(diǎn)是是：：傳傳輸輸輔輔助助信信號(hào)號(hào)比比較較困困難難。。因此此，，在在要要求求傳傳輸輸輔輔助助信信號(hào)號(hào)或或有有一一定定數(shù)數(shù)量量的的區(qū)區(qū)間間通通信信的的設(shè)設(shè)備備中中，，不不宜宜用用這這種種碼碼型型。。并→串PROM串→并組別變換變換時(shí)鐘已變換的輸出4B碼流B1B2B3B4BACb1b2b3待變換輸入信號(hào)碼流變前時(shí)鐘碼表存儲(chǔ)編碼器原理（3））插插入入碼碼插入入碼碼是是把把輸輸入入二二進(jìn)進(jìn)制制原原始始碼碼流流分分成成每每mB一組組，，然然后后在在每每組組mB碼末末尾尾按按一一定定規(guī)規(guī)律律插插入入一一個(gè)個(gè)碼碼，，組組成成m+1個(gè)碼碼為為一一組組的的線線路路碼碼流流。。根據(jù)據(jù)插插入入碼碼的的規(guī)規(guī)律律，，可可以以分分為為mB1C碼、、mB1H碼、、mB1P碼，，碼碼速速為為(m+1)/m。1.mB1C碼：：C為補(bǔ)補(bǔ)碼碼。。補(bǔ)補(bǔ)碼碼插插入入mB碼的的末末尾尾，，連連0和連連1碼的的數(shù)數(shù)目目最最少少，，其其結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)如如下下圖圖所所示示。。mB1C碼的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)例如如：：mB碼為為：：100110001101…………mB1C碼為為：：1001110100101010…………C碼的的作作用用是是引引入入冗冗余余碼碼，，可可以以進(jìn)進(jìn)行行在在線線監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)；；同同時(shí)時(shí)改改善善了了0和1碼的的分分布布，，有有利利于于定定時(shí)時(shí)提提取取插入入碼碼2.mB1H碼：：插插入入混混合合碼碼它是是由由mB1C碼演演變變而而成成的的，，即即在在mB1C碼中中，，扣扣除除部部分分C碼，，并并在在相相應(yīng)應(yīng)的的碼碼位位上上插插入入一一個(gè)個(gè)混混合合碼碼(H碼)。所插插入入的的H碼可可以以根根據(jù)據(jù)不不同同用用途途分分為為三三類類：：第一一類類是是C碼，，它它是是第第m位的的補(bǔ)補(bǔ)碼碼，，用用于于在在線線誤誤碼碼率率監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)；；第二二類類是是L碼，，用用于于區(qū)區(qū)間間通通信信；；第三三類類是是G碼，，用用于于幀幀同同步步、、公公務(wù)務(wù)、、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)、、監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)等等信信息息的的傳傳輸輸。。插入碼3.mB1P碼P碼稱為奇奇偶校驗(yàn)驗(yàn)碼，其其作用和和C碼相似，，但P碼有以下下兩種情情況：(1)奇奇校驗(yàn)時(shí)時(shí)，其插插入規(guī)律律是使m+1個(gè)碼內(nèi)““1”碼碼的個(gè)數(shù)數(shù)為奇數(shù)數(shù)，例如如：mB碼為：100000001110………mB1P碼為：1000000100101101………(2)偶校驗(yàn)時(shí)時(shí)，其插插入規(guī)律律是使m+1個(gè)碼內(nèi)““1”碼碼的個(gè)數(shù)數(shù)為偶數(shù)數(shù)，例如如：mB碼為：100000001110………mB1P碼為：1001000000111100………當(dāng)檢測(cè)得得m+1個(gè)碼內(nèi)““1”碼為奇數(shù)數(shù)/偶數(shù)時(shí)，，則認(rèn)為為無(wú)誤碼碼。4B1H編碼器原原理4B1H譯碼器原原理插入碼的的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)碼速提高高不大，，誤碼增增值??；；可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在線誤誤碼檢測(cè)測(cè)、區(qū)間間通信、、和輔助助信息傳傳輸。缺點(diǎn)：碼碼流的頻頻譜特性性不如mBnB碼在擾碼后后再進(jìn)行行mB1H變換，可可以滿足足通信系系統(tǒng)的要要求（4）誤誤碼監(jiān)測(cè)測(cè)方法要求：運(yùn)運(yùn)行誤碼碼監(jiān)測(cè)，，當(dāng)信號(hào)號(hào)到達(dá)一一個(gè)中繼繼點(diǎn)，反反饋一個(gè)個(gè)信號(hào)回回來(lái)，以以便知道道運(yùn)行情情況方法：①雙穩(wěn)態(tài)法法：來(lái)一一個(gè)脈沖沖翻一次次，若不不翻，則則有誤碼碼；②禁字法：：若收到到禁字，，則有誤誤；③運(yùn)行數(shù)字字和法，，可逆加加法器，，來(lái)一個(gè)個(gè)脈沖，，加法器器加1,再來(lái)一個(gè)個(gè)脈沖，，加法器器減1，若加法法器溢出出，則知知有誤④同步監(jiān)測(cè)測(cè)法：逐逐步比較較數(shù)字光纖纖通信系系統(tǒng)幾種種常用線線路碼的的性能線路碼型1B2B3B4B5B6B5B7B6B8B17B18B4B1H/1C8B1H/1C碼速提升率21.331.21.41.331.061.251.125冗余度(%)1003320403362512.5最大連0或連1數(shù)23566不定1018平均誤碼增值因子/1.181.2821.8/1/功率代價(jià)/dB/1.460.92//0.29//基線漂移無(wú)小較小很小很小一般較大大誤碼監(jiān)測(cè)精度精精精精較差差差差設(shè)備復(fù)雜程度簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單較簡(jiǎn)單較簡(jiǎn)單較簡(jiǎn)單一般較復(fù)雜較復(fù)雜§4.2數(shù)字光纖纖通信系系統(tǒng)一、兩種種傳輸體體制二、光纜纜通信系系統(tǒng)的全全程全網(wǎng)網(wǎng)形式三、光纜纜通信系系統(tǒng)的性性能指標(biāo)標(biāo)四、光纜纜通信系系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì)五、光纜纜通信系系統(tǒng)的施施工與維維護(hù)六、光纖纖輔助系系統(tǒng)一、兩種種傳輸體體制(一)SDH概念念(二)SDH速率率與幀結(jié)結(jié)構(gòu)(三)SDH同步步復(fù)用與與映射方方法(四)SDH復(fù)用用設(shè)備(五)SDH業(yè)務(wù)務(wù)保護(hù)(六)SDH網(wǎng)同同步(七)SDH性能能(一)SDH概念念PDH的缺陷和和SDH的產(chǎn)生SDH的基本概概念和特特點(diǎn)SDH的技術(shù)特特點(diǎn)PDH的缺陷和和SDH的產(chǎn)生準(zhǔn)同步數(shù)數(shù)字系列列(PDH)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北美歐洲日本1.PDH只有地區(qū)區(qū)性的數(shù)數(shù)字信號(hào)號(hào)速率和和幀結(jié)構(gòu)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，，而不存存在世界界性的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。目目前國(guó)際際上通通行有三三種數(shù)字字信號(hào)速速率等級(jí)級(jí)系列，，即歐洲洲系列、、北美系系列和日日本系列列,這種局面面造成了了國(guó)際互互通的困困難。2.PDH沒(méi)有世界界性的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)光接接口規(guī)范范。由于于各廠家家各自采采用自行行開(kāi)發(fā)的的線路碼碼型，使使得在同同一數(shù)字字等級(jí)上上光接口口的信號(hào)號(hào)速率不不一樣，，致使不不同廠家家的設(shè)備備無(wú)法實(shí)實(shí)現(xiàn)橫向向兼容。。這給組組網(wǎng)、管管理及網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互通通，特別別是國(guó)際際互通帶帶來(lái)很大大困難。。3.PDH系列的復(fù)復(fù)用結(jié)構(gòu)構(gòu)除了幾幾個(gè)低速速等級(jí)的的信號(hào)（（北美為為1.5Mbit/s，日本為為1.5Mbit/s和6.3Mbit/s，歐洲2Mbit/s）采用同同步復(fù)接接外，其其他多數(shù)數(shù)等級(jí)的的信號(hào)采采用異步步復(fù)用，，即靠塞塞入一些些額外比比特使各各支路信信號(hào)與復(fù)復(fù)用設(shè)備備同步并并復(fù)用成成高速信信號(hào)。這這種方式式難以從從高速信信號(hào)中識(shí)識(shí)別和提提取低速速支路信信號(hào)。PDH的缺陷和和SDH的產(chǎn)生SDH4.準(zhǔn)同步復(fù)復(fù)用幀結(jié)結(jié)構(gòu)中沒(méi)沒(méi)有安排排很多用用于網(wǎng)絡(luò)絡(luò)操作、、管理和和維護(hù)（（OAM）的比特特。只有有在線路路編碼中中通過(guò)插插入比特特的方法法來(lái)傳輸輸一些監(jiān)監(jiān)控信號(hào)號(hào)，因而而無(wú)法對(duì)對(duì)傳輸網(wǎng)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分分層管理理和對(duì)通通道的傳傳輸性能能實(shí)現(xiàn)端端對(duì)端的的監(jiān)控。。要想完滿滿地在原原有技術(shù)術(shù)體制和和技術(shù)框框架內(nèi)解解決這些些問(wèn)題是是很困難難的，唯唯一的出出路是從從技術(shù)體體制上進(jìn)進(jìn)行根本本的改革革，于是是光同步步傳輸網(wǎng)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而而生。PDH的缺陷和和SDH的產(chǎn)生光同步傳傳輸網(wǎng)的的概念最最初是由由美國(guó)貝貝爾通信信研究所所提出的的，并稱稱為同步步光網(wǎng)絡(luò)絡(luò)（SONET）。它是由一一整套分分等級(jí)的的標(biāo)準(zhǔn)化化數(shù)字傳傳送結(jié)構(gòu)構(gòu)組成的的，適于于各種路路徑適配配處理的的凈負(fù)荷荷（凈負(fù)負(fù)荷是指指網(wǎng)絡(luò)節(jié)節(jié)點(diǎn)接口口比特流流中所用用于電信信業(yè)務(wù)的的部分））在物理理媒質(zhì)進(jìn)進(jìn)行傳送送。原國(guó)際電電報(bào)電話話咨詢委委員會(huì)（（CCITT）（現(xiàn)為為ITU-T）于1988年接受了了SONET概念，并并重新命命名為同同步數(shù)字字體系（（SDH），使之之成為不不僅適用用于光纖纖也適用用于微波波和衛(wèi)星星傳輸系系統(tǒng)的通通用的SDH技術(shù)體制制。目前在世世界范圍圍內(nèi)就SDH的基本軟軟件和硬硬件問(wèn)題題已經(jīng)達(dá)達(dá)成了一一致協(xié)議議。SDH所謂光同同步數(shù)字字傳輸網(wǎng)網(wǎng)是由一一些SDH網(wǎng)絡(luò)單元元（NE）組成的的，在光光纖上進(jìn)進(jìn)行同步步信息傳傳輸、復(fù)復(fù)用和交交叉連接接的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)。它有全世世界統(tǒng)一一的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接接口（NNI），從而而簡(jiǎn)化了了信號(hào)的的互通以以及信號(hào)號(hào)的傳輸輸、交叉叉連接和和交換過(guò)過(guò)程。它有一套套標(biāo)準(zhǔn)化化的信息息結(jié)構(gòu)等等級(jí)，稱稱為同步步傳送模模塊STM-1、STM-4、STM-16、STM-64、……STM-N有一種塊塊狀幀結(jié)結(jié)構(gòu)，允允許安排排較多的的開(kāi)銷比比特（即即網(wǎng)絡(luò)節(jié)節(jié)點(diǎn)接口口比特流流中扣除除凈負(fù)荷荷后的剩剩余部分分）用于于網(wǎng)絡(luò)的的OAMSDH基本概概念和和特點(diǎn)點(diǎn)它的基基本網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)單單元有有同步步光纜纜線路路系統(tǒng)統(tǒng)、同同步復(fù)復(fù)用器器（SM）、分分插復(fù)復(fù)用器器（ADM）和同同步數(shù)數(shù)字交交叉連連接設(shè)設(shè)備（（SDXC）等等等。雖然其其功能能各異異，但但都有有統(tǒng)一一的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)光光接口口，能能夠在在基本本光纜纜段上上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)橫向向兼容容，即即允許許不同同廠家家設(shè)備備在光光路上上互通通。它有一一套特特殊的的復(fù)用用結(jié)構(gòu)構(gòu)，允允許準(zhǔn)準(zhǔn)同步步數(shù)字字體系系、同同步數(shù)數(shù)字體體系、、B-ISDN信號(hào)（（ATM信元））都能能進(jìn)入入其幀幀結(jié)構(gòu)構(gòu)，因因而具具有廣廣泛的的適應(yīng)應(yīng)性。。它大量量采用用軟件件進(jìn)行行網(wǎng)絡(luò)絡(luò)配置置和控控制，，使增增加新新功能能和新新業(yè)務(wù)務(wù)變得得十分分方便便，以以適于于將來(lái)來(lái)的不不斷發(fā)發(fā)展。。SDH基本概概念和和特點(diǎn)點(diǎn)SDH技術(shù)術(shù)的特特點(diǎn)(1)全球統(tǒng)統(tǒng)一的的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)同步復(fù)復(fù)用方方式與與靈活活的復(fù)復(fù)用映映射結(jié)結(jié)構(gòu)5％的的豐富富開(kāi)銷銷比特特標(biāo)準(zhǔn)的的光接接口信息凈凈負(fù)荷荷的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)透透明性性網(wǎng)絡(luò)定定時(shí)的的透明明性網(wǎng)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)靈靈活，，適用用于各各種情情況業(yè)務(wù)的的前向向和后后向兼兼容性性SDH技術(shù)術(shù)的特特點(diǎn)(2)不足之之處：：頻帶利利用率率降低低設(shè)備復(fù)復(fù)雜度度增加加網(wǎng)絡(luò)同同步困困難軟件依依賴性性提高高標(biāo)準(zhǔn)光光接口口、同同步復(fù)復(fù)用、、強(qiáng)大大的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管管理功功能是SDH的主要要特點(diǎn)點(diǎn)。ITU－T的主主要SDH建議議G.707：SDH網(wǎng)絡(luò)節(jié)節(jié)點(diǎn)接接口G.783：SDH設(shè)備功功能模模塊G.784：SDH管理G.957：SDH設(shè)備及及系統(tǒng)統(tǒng)光接接口G.813：SDH網(wǎng)元時(shí)時(shí)鐘規(guī)規(guī)范G.841：SDH網(wǎng)絡(luò)保保護(hù)規(guī)規(guī)范G.825：SDH網(wǎng)絡(luò)節(jié)節(jié)點(diǎn)接接口抖抖動(dòng)和和漂移移規(guī)范范SDH標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)比特率率，速速率等等級(jí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)節(jié)點(diǎn)接接口復(fù)用結(jié)結(jié)構(gòu)，，復(fù)用用設(shè)備備網(wǎng)絡(luò)管管理線路系系統(tǒng)，，網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)光接口口性能：：誤碼碼、抖抖動(dòng)、、漂移移業(yè)務(wù)保保護(hù)(二)SDH速速率與與幀結(jié)結(jié)構(gòu)1、SDH標(biāo)準(zhǔn)速速率等等級(jí)STM-N=STM-1×N信號(hào)STM-1STM-4STN-16STM-64速率Mb/s155.520622.0802488.3209953.280PDH與SDH的速速率等等級(jí)

PDHSDH中國(guó)、歐洲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速率率與幀幀結(jié)構(gòu)構(gòu)－22、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)接口口(NNI)傳輸網(wǎng)網(wǎng)由傳傳輸設(shè)設(shè)備與與網(wǎng)絡(luò)絡(luò)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)構(gòu)成成傳輸設(shè)設(shè)備：：光纜纜線路路系統(tǒng)統(tǒng)、微微波接接力系系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)節(jié)點(diǎn)：：64kbit/s電路節(jié)節(jié)點(diǎn)、、寬帶帶節(jié)點(diǎn)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)節(jié)點(diǎn)功功能：：終結(jié)結(jié)、交交叉連連接、、復(fù)用用、交交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)節(jié)點(diǎn)接接口：：網(wǎng)絡(luò)絡(luò)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)之間間接口口，即即傳輸輸設(shè)備備與網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)節(jié)點(diǎn)之之間接接口3、SDH幀結(jié)結(jié)構(gòu)(1)SDH幀結(jié)構(gòu)構(gòu)：STM-N9*270*N字節(jié)SOH:段開(kāi)銷銷RSOH:再生段段開(kāi)銷銷MSOH:復(fù)用段段開(kāi)銷銷AU:管理單單元PTR:指針AU=PTR+payload1231345919102701N單位:字節(jié)節(jié)字節(jié)間間插、、列間間插STM-NPayload含POHRSOHMSOHPTR傳輸順順序SDH的幀結(jié)結(jié)構(gòu)是是一種種以字字節(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)為為基礎(chǔ)礎(chǔ)的矩矩形塊塊狀幀幀結(jié)構(gòu)構(gòu)。它它由270×N列和9行8比特字字節(jié)組組成。。對(duì)于STM-1，幀長(zhǎng)長(zhǎng)度為為2430個(gè)字節(jié)節(jié)，相相當(dāng)于于19440比特，，用時(shí)時(shí)間表表示即即125μs。幀結(jié)構(gòu)構(gòu)中字字節(jié)的的傳輸輸是從從左到到右按按行進(jìn)進(jìn)行的的，首首先由由圖中中左上上角第第1個(gè)字節(jié)節(jié)開(kāi)始始，從從左到到右，，自上上而下下按順順序傳傳送，，直至至整個(gè)個(gè)9×270個(gè)字節(jié)節(jié)都送送完再再轉(zhuǎn)入入下一一幀，，每秒秒共傳傳8000幀。幀結(jié)構(gòu)構(gòu)分為為三個(gè)主主要區(qū)區(qū)域：段開(kāi)銷銷(SOH)區(qū)域它是為保證證信息凈負(fù)負(fù)荷正常靈靈活傳送所所必須的附附加字節(jié)，，主要供網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、、管理和維維護(hù)使用的的字節(jié)，STM-1中有72字節(jié)/幀×8bit/字節(jié)×8000幀/s＝4.608Mbit/s信息凈負(fù)荷荷(payload)區(qū)域它是存放各各種信息容容量的地方方，其中還還含有少量量用于通道道性能監(jiān)視視、管理和和控制的通通道開(kāi)銷字字節(jié)(POH)。通常POH作為凈負(fù)荷荷的一部分分并與其一一齊在網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中傳送。。管理單元指指針(AUPTR)區(qū)域所謂AUPTR就是一種指示示符，主要用用來(lái)指示信息息凈負(fù)荷的第第一個(gè)字節(jié)在在STM-N幀內(nèi)的準(zhǔn)確位位置，以便在在接收端正確確的分解。采用指針?lè)绞绞绞荢DH的重要?jiǎng)?chuàng)新，，可以使之在在準(zhǔn)同步環(huán)境境中完成復(fù)用用同步和STM-N信號(hào)的幀定位位。這一方法法消除了常規(guī)規(guī)準(zhǔn)同步系統(tǒng)統(tǒng)中滑動(dòng)緩存存器引起的延延時(shí)和性能損損傷。滑動(dòng)：是由于于各種數(shù)字通通信設(shè)備對(duì)信信息碼流需要要經(jīng)過(guò)寫入、、讀出的速率率不一致產(chǎn)生生的讀寫時(shí)差差，出現(xiàn)漏讀讀（丟失碼元元）或重讀（（插入碼元））的現(xiàn)象。SDH幀結(jié)構(gòu)構(gòu)(2)再生段開(kāi)銷RSOH復(fù)用器復(fù)用器再生段復(fù)用段再生站幀定位字節(jié)A1和A2：A1：11110110A2：00101000D1～D3：數(shù)據(jù)通信信通路(DCC)192kb/s?：與傳輸媒介介有關(guān)的特定定字節(jié)；J0:再生段蹤跡字字節(jié)╳：國(guó)內(nèi)使用字字節(jié)╳：不擾碼國(guó)內(nèi)內(nèi)使用字節(jié)D3·D2··D1╳╳F1·E1··B1╳╳J0A2A2A2A1A1A1SDH幀結(jié)構(gòu)構(gòu)(3)E1：再生站間勤務(wù)務(wù)話通道64kb/sF1：網(wǎng)絡(luò)提供者通通道B1：再生段比特間間插奇偶校驗(yàn)驗(yàn)8位碼（BIP—8））用途：再生段段傳輸誤碼監(jiān)監(jiān)視生成方法：1)對(duì)前一幀幀擾碼后的所所有比特進(jìn)行行計(jì)算，結(jié)果果置于擾碼前前的B1字節(jié)位置2)B1字節(jié)的第K比特為前一幀幀擾碼后的所所有字節(jié)的第第K比特提供偶校校驗(yàn)SDH幀結(jié)構(gòu)構(gòu)(4)3.5復(fù)復(fù)用段開(kāi)銷銷MSOHB2D4D7B2

K2D6D9

K1D5D8B2D10Z1D12E2D11B2：BIP—24×N復(fù)用段誤碼監(jiān)監(jiān)視E2：復(fù)用段勤務(wù)話話D4—D12：復(fù)用段數(shù)據(jù)通通道DCC（576kb/s）K1,K2(b1-b5)：自動(dòng)保護(hù)倒換換APS通路K2(b6-B8)：復(fù)用段遠(yuǎn)端端缺陷指示（（MS-RD1）Z1：同步狀態(tài)(b5～b8)SDH幀結(jié)構(gòu)構(gòu)(5)高階通道開(kāi)銷銷J1：通道追蹤字節(jié)節(jié)B3：通道BIP-8C2：信號(hào)標(biāo)記字節(jié)節(jié)G1：通道狀態(tài)字節(jié)節(jié)F2，F(xiàn)3：：勤務(wù)通道H4：復(fù)幀定位字節(jié)節(jié)K3：自動(dòng)保護(hù)倒換換SDH幀結(jié)構(gòu)構(gòu)(6)N1：網(wǎng)絡(luò)操作者使使用字節(jié)低階通道開(kāi)銷銷V5：BIP-2,REI,RDI,RFI,LabelJ2：低階通道追蹤蹤字節(jié)N2：網(wǎng)絡(luò)操作者使使用字節(jié)K4：自動(dòng)保護(hù)倒換換(三)基基本復(fù)用原理理和復(fù)用單元元將低速支路信信號(hào)復(fù)用成高高速信號(hào)，有有兩種傳統(tǒng)方方法正比特塞入法法，又稱正碼碼速調(diào)整：它它是利用位于于固定位置的的比特塞入指指示來(lái)顯示塞塞入的比特究究竟是真實(shí)數(shù)數(shù)據(jù)還是偽數(shù)數(shù)據(jù)。其優(yōu)點(diǎn)是可以以容許被復(fù)用用凈負(fù)荷有較較大的頻率差差異(異步方式)。然而，要想想從復(fù)用后的的高速信號(hào)中中直接接入和和取出各種凈凈負(fù)荷幾乎不不可能基本復(fù)用用原原理和復(fù)用單單元-2固定位置映射射法，即利用用低速支路信信號(hào)在高速信信號(hào)中的特殊殊固定比特位位置來(lái)攜帶低低速同步信號(hào)號(hào)。該法在數(shù)字交交換機(jī)用得較較多時(shí)比較可可行，此時(shí)可可將傳輸信號(hào)號(hào)同步于網(wǎng)絡(luò)絡(luò)時(shí)鐘。這種種方法允許比比較方便地接接入和取出信信號(hào)傳送支路路凈負(fù)荷，但但不能保證高高速信號(hào)與支支路信號(hào)的相相位對(duì)準(zhǔn)，以以及由于同步步網(wǎng)故障或工工作于準(zhǔn)同步步網(wǎng)環(huán)境而產(chǎn)產(chǎn)生的兩者之之間的小頻率率差，因此在在復(fù)用設(shè)備接接口處需用125μs的緩存器來(lái)進(jìn)進(jìn)行相位對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)和頻率校正正，從而導(dǎo)致致信號(hào)延時(shí)和和滑動(dòng)性能損損傷?；緩?fù)用用原原理和復(fù)用單單元-3在SDH中采用了凈負(fù)負(fù)荷指針技術(shù)術(shù)，它既可避避免采用125μs的緩存器和在在復(fù)用設(shè)備接接口處的滑動(dòng)動(dòng)，又允許容容易地接入同同步凈負(fù)荷。。嚴(yán)格說(shuō)，指針針指示了凈負(fù)負(fù)荷在STM-N幀內(nèi)第一個(gè)字字節(jié)的位置，，因而凈負(fù)荷荷在STN-N幀內(nèi)是浮動(dòng)的的。對(duì)于凈負(fù)荷不不大的頻率變變化，只須增增加或減小指指針即可。這這種方法比較較完滿地結(jié)合合了正比特塞塞入法和固定定位置映射法法的特點(diǎn)，而而付出的代價(jià)價(jià)是必須處理理指針和由于于指針處理所所引入的抖動(dòng)動(dòng)。好在使用用大規(guī)模集成成電路技術(shù)可可以解決該問(wèn)問(wèn)題。數(shù)字復(fù)接概念念SDH同步復(fù)用與映映射方法接口容器虛容器支路單元支路單元組接口容器管理單元管理單元組一般復(fù)用結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖簡(jiǎn)介介各種速率等級(jí)級(jí)的數(shù)字流先先進(jìn)入相應(yīng)的的不同接口容容器C。它是是一種信息結(jié)結(jié)構(gòu)，主要完完成適配功能能(例如速率率調(diào)整)，以以便讓那些最最常使用的準(zhǔn)準(zhǔn)同步數(shù)字體體系信號(hào)進(jìn)入入有限數(shù)目的的標(biāo)準(zhǔn)容器由標(biāo)準(zhǔn)容器出出來(lái)的數(shù)字流流加上通道開(kāi)開(kāi)銷(POH)后就構(gòu)成成了所謂的虛虛容器(VC)，它是SDH中最重重要的一種信信息結(jié)構(gòu)，主主要支持通道道層連接。一般復(fù)用結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖簡(jiǎn)介介VC在SDH中傳輸時(shí)總是是保持完整不不變的，因而而可以作為一一個(gè)獨(dú)立的實(shí)實(shí)體在通道中中任一點(diǎn)取出出或插入，進(jìn)進(jìn)行同步復(fù)用用和交叉連接接處理，十分分方便和靈活活。由VC出來(lái)的數(shù)字流流再按圖中規(guī)規(guī)定路線進(jìn)入入管理單元(AU)或支路單元(TU)AU是一種為高階階通道層和復(fù)復(fù)用段層提供供適配功能的的信息結(jié)構(gòu)，，它由高階VC和AUPTR組成。其中AUPTR用來(lái)指明高階階VC在STM-N幀內(nèi)的位置，，因而允許高高階VC在STM-N中的位置是浮浮動(dòng)的，但它它本身在幀內(nèi)內(nèi)位置是固定定的。一般復(fù)用結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖簡(jiǎn)介介在STM幀中中占有固定位位置的一個(gè)或或多個(gè)AU組組成管理單元元組(AUG)，它由若若干AU-3或單個(gè)AU-4按字節(jié)節(jié)間插方式均均勻組成。TU是一種為為低階通道層層與高階通道道層提供適配配功能的信息息結(jié)構(gòu)，它由由低階VC和和TUPTR組成，在在高階VC凈凈負(fù)荷中占有有固定位置的的一個(gè)或多個(gè)個(gè)TU組成支支路單元組(TUG)一般復(fù)用結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖簡(jiǎn)介介在AU和TU中要進(jìn)行速率率調(diào)整，因而而低一級(jí)數(shù)字字流在高一級(jí)級(jí)數(shù)字流中的的起點(diǎn)是浮動(dòng)動(dòng)的。為了準(zhǔn)準(zhǔn)確地確定起起始點(diǎn)位置，，設(shè)置兩種指指針(AUPTR和TUPTR)分別對(duì)高階VC在相應(yīng)AU幀內(nèi)的位置及及VC－1、2、3在相應(yīng)TU幀內(nèi)的位置進(jìn)進(jìn)行靈活動(dòng)態(tài)態(tài)定位最后，在N個(gè)AUG的基礎(chǔ)上再附附加段開(kāi)銷(SOH)便形成了最終終的STM-N幀結(jié)構(gòu)。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邏輯結(jié)合物理結(jié)合注：無(wú)陰影區(qū)區(qū)之間是相位位定位的，陰陰影區(qū)與無(wú)陰陰影區(qū)間的相相位定位由指指針規(guī)定并由由箭頭指示將各種信號(hào)裝裝入SDH幀結(jié)構(gòu)凈負(fù)荷荷區(qū)，需要經(jīng)經(jīng)過(guò)映射、定定位和復(fù)用等等三個(gè)步驟POH占9個(gè)字節(jié)（576kbit/s）C-4+POH，構(gòu)成VC-4，稱映射，即指將支路信號(hào)號(hào)適配裝入VC的過(guò)程AUPTR占9個(gè)字節(jié)（576kbit/s），指明VC-4相對(duì)AU-4的相位，經(jīng)過(guò)指針處理理的過(guò)程稱定定位得到的單個(gè)AU-4直接置入AUG，再由N個(gè)AUG經(jīng)單字節(jié)間插插并加上段開(kāi)開(kāi)銷便構(gòu)成了了SYM-N信號(hào)一個(gè)AUG＋SOH(4.608Mbit/s)，構(gòu)成STM-1的標(biāo)稱速率155.520Mbit/s。(四)SDH復(fù)用設(shè)備1.5263445140155Mbit/s電源公務(wù)告警TMN接口STM-1終端設(shè)備155Mbit/sSTM-1終端復(fù)用用器功能能(四)SDH復(fù)用設(shè)設(shè)備STM-1分插復(fù)用用器（ADM）功能1.5263445140155Mbit/s電源公務(wù)告警TMN接口STM-1終端設(shè)備155Mbit/s155Mbit/s光信號(hào)光/電解復(fù)用解復(fù)用解復(fù)用復(fù)用復(fù)用復(fù)用復(fù)用140/34Mbit/s34/8Mbit/s8/34Mbit/s34/140Mbit/s8/2Mbit/s2/8Mbit/s2Mbit/s(電信號(hào))光信號(hào)PDHADM155Mbit/s155Mbit/s光接口光接口2Mbit/s(電信號(hào))SDH分插信號(hào)號(hào)流圖的的比較SDH設(shè)設(shè)備功能能模塊劃劃分比較項(xiàng)目DXC數(shù)字交換機(jī)交換對(duì)象路由(64Kb/s~155Mb/s)話路(64Kb/s)控制方式網(wǎng)管命令設(shè)置用戶信令設(shè)置持續(xù)時(shí)間半永久連接(常在幾小時(shí)至幾天)通話時(shí)間(平均為幾分鐘)端口數(shù)量一般在16～1024一般在1,000～100,000阻塞率無(wú)阻塞或低阻塞有阻塞SDHADM設(shè)備(1)SDHADM設(shè)備備(2)線路的定定時(shí)提取取，時(shí)鐘鐘的綜合合，本地地的定時(shí)時(shí)源，外外來(lái)定時(shí)時(shí)基準(zhǔn)以以及他們們之間的的互相切切換STM-N信號(hào)號(hào)的段開(kāi)開(kāi)銷的完完全處理理，支持持復(fù)用段段的倒換換功能，，支持各各種數(shù)據(jù)據(jù)及勤務(wù)務(wù)通道能自由配配置上下下各種符符合建議議的任意意支路信信號(hào)，能能接收及及產(chǎn)生所所有上下下支路的的開(kāi)銷SDHADM設(shè)備(3)能對(duì)上下下的支路路信號(hào)進(jìn)進(jìn)行交叉叉連接，，實(shí)現(xiàn)路路由的靈靈活配置置，從而而提高信信道利用用率應(yīng)具有容容量的可可擴(kuò)展性性可以配置置成TM設(shè)備或或線路再再生設(shè)備備具有業(yè)務(wù)務(wù)保護(hù)功功能，能能自動(dòng)進(jìn)進(jìn)行保護(hù)護(hù)切換SDH交交叉連接接設(shè)備(1)傳輸業(yè)務(wù)務(wù)的路由由分配，，業(yè)務(wù)量量的疏導(dǎo)導(dǎo)及歸并并，網(wǎng)絡(luò)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的的管理和和維護(hù)提供保護(hù)護(hù)倒換路路由，對(duì)對(duì)特定業(yè)業(yè)務(wù)的故故障實(shí)現(xiàn)現(xiàn)快速恢恢復(fù)采用路由由算法，，在全網(wǎng)網(wǎng)范圍內(nèi)內(nèi)尋找替替代路由由，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)故障路路由的業(yè)業(yè)務(wù)恢復(fù)復(fù)網(wǎng)絡(luò)通道道的監(jiān)視視功能，，以及測(cè)測(cè)試的接接入功能能SDH設(shè)設(shè)備的定定時(shí)(1)外定時(shí)方方式：從外部部輸入的的定時(shí)信信息中獲獲取定時(shí)時(shí)，如PDH2M定時(shí)基準(zhǔn)準(zhǔn)或STM-N環(huán)路定時(shí)時(shí)方式，即發(fā)送送的STM-N時(shí)鐘同步步于相應(yīng)應(yīng)接收的的STM-N時(shí)鐘通過(guò)定時(shí)時(shí)方式，即發(fā)送送的STM-N時(shí)鐘同步步于同方方向的接接收的STM-N時(shí)鐘線路定時(shí)時(shí)方式，即所有有發(fā)送的的STM-M信號(hào)的時(shí)時(shí)鐘都同同步于某某一個(gè)接接收的STM-N時(shí)鐘SDH設(shè)設(shè)備的定定時(shí)(2)內(nèi)部定時(shí)時(shí)方式，即定時(shí)時(shí)來(lái)自SDH設(shè)備內(nèi)部部自備的的滿足一一定準(zhǔn)確確度要求求的定時(shí)時(shí)源(五)SDH業(yè)業(yè)務(wù)保護(hù)護(hù)業(yè)務(wù)保護(hù)護(hù)路徑保護(hù)護(hù)子網(wǎng)連接接保護(hù)業(yè)務(wù)恢復(fù)復(fù)集中控制制網(wǎng)絡(luò)恢恢復(fù)分布控制制網(wǎng)絡(luò)恢恢復(fù)自愈環(huán)———二纖纖單向通通道倒換換環(huán)自愈環(huán)——二纖單向向復(fù)用段段倒換環(huán)環(huán)復(fù)用段倒倒換環(huán)屬屬路徑保保護(hù)，其其業(yè)務(wù)量量的保護(hù)護(hù)是以復(fù)復(fù)用段為為基礎(chǔ)，，以每隊(duì)隊(duì)節(jié)點(diǎn)間間的復(fù)用用段信號(hào)號(hào)質(zhì)量的的優(yōu)劣而而決定是是否倒換換自愈環(huán)——四纖雙向向復(fù)用段段倒換環(huán)環(huán)自愈環(huán)——二纖雙向向復(fù)用段段倒換環(huán)環(huán)(六)SDH網(wǎng)網(wǎng)同步網(wǎng)同步的的概念網(wǎng)同步是是數(shù)字網(wǎng)網(wǎng)所特有有的問(wèn)題題實(shí)現(xiàn)網(wǎng)同步的的目標(biāo)是網(wǎng)中所所有交換換節(jié)點(diǎn)的的時(shí)鐘頻頻率和相相位都控控制在預(yù)預(yù)先確定定的容差差范圍內(nèi)內(nèi)，以便便使網(wǎng)內(nèi)內(nèi)各交換換節(jié)點(diǎn)的的全部數(shù)數(shù)字流實(shí)實(shí)現(xiàn)正確確有效的的交換。。否則會(huì)在在數(shù)字交交換機(jī)的的緩存中中產(chǎn)生信信息比特特的溢出出和取空空，導(dǎo)致致數(shù)字流流動(dòng)滑動(dòng)動(dòng)損傷，，造成數(shù)數(shù)據(jù)出錯(cuò)錯(cuò)。由于時(shí)鐘鐘頻率不不一致產(chǎn)產(chǎn)生滑動(dòng)動(dòng)在所有有使用同同一時(shí)鐘鐘的系統(tǒng)統(tǒng)中都會(huì)會(huì)出現(xiàn)，，影響很很大，因因而必須須有效控控制。SDH網(wǎng)網(wǎng)同步同步方式式：主從同步步基準(zhǔn)主時(shí)時(shí)鐘G.811轉(zhuǎn)接局從從時(shí)鐘G.812端局時(shí)鐘鐘G.812SDH網(wǎng)元時(shí)鐘鐘G.81s主時(shí)鐘從時(shí)鐘對(duì)時(shí)鐘分分配鏈路路很敏感感時(shí)鐘分配配鏈路：：STM-N線路信號(hào)號(hào)或PDH支路信號(hào)號(hào)三種常用用時(shí)鐘類類型銫原子鐘鐘：利用銫銫原子的的能量躍躍遷現(xiàn)象象構(gòu)成的的諧振器器來(lái)穩(wěn)定定石英晶晶體振蕩蕩器的頻頻率。它是長(zhǎng)期期頻率穩(wěn)穩(wěn)定度和和精確度度很高的的時(shí)鐘，，其長(zhǎng)期期頻偏優(yōu)優(yōu)于1×10-11,可以作為為全網(wǎng)同同步的最最高等級(jí)級(jí)的基準(zhǔn)準(zhǔn)主時(shí)鐘鐘。不足之處處是可靠靠性差，，平均無(wú)無(wú)故障工工作時(shí)間間僅2~3年，采用用多重備備用和自自動(dòng)切換換技術(shù)后后可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)高可靠靠的基準(zhǔn)準(zhǔn)主時(shí)鐘鐘。三種常用用時(shí)鐘類類型石英晶體體振蕩器器應(yīng)用范圍圍廣，可可靠性高高，價(jià)格格低，頻頻率穩(wěn)定定度范圍圍寬，采采用高質(zhì)質(zhì)量恒溫溫箱的石石英晶振振的老化化率可達(dá)達(dá)10-11/天長(zhǎng)期頻率率穩(wěn)定度度不好高穩(wěn)定度度石英晶晶振可作作為長(zhǎng)途途交換局局和端局局的從時(shí)時(shí)鐘，此此時(shí)石英英晶振采采用窄帶帶鎖相環(huán)環(huán)，并具具有頻率率記憶功功能抵穩(wěn)定度度石英晶晶振可作作為遠(yuǎn)端端模塊或或數(shù)字終終端設(shè)備備的時(shí)鐘鐘銣原子鐘鐘：性能介介于上述述二者之之間，可可做同步步區(qū)的基基準(zhǔn)時(shí)鐘鐘工作模式式主從同步步