光纖通信課程論文

中南林業(yè)科技大學課程論文課程名稱：光纖通信姓名：葉東成學號：20104346專業(yè)班級：電子信息工程一班院（系）：計算機與信息工程學院指導教師評語：成績：簽名：年月日目錄光纖通信的發(fā)展、特點、工作波長…………光纖通信的系統(tǒng)的組成………光纖的結(jié)構(gòu)和類型……………光纖的傳輸原理………………光纖的傳輸特性………………LP原理、功率特性、結(jié)構(gòu)……光檢測系統(tǒng)工作原理…………SDH組成………系統(tǒng)設(shè)計………光纖通信的發(fā)展、特點、工作波長光纖通信的發(fā)展光纖通信是以光作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的通信方式。光纖通信技術(shù)是近30年迅猛發(fā)展起來的高新技術(shù)，給世界通信技術(shù)乃至國民經(jīng)濟、國防事業(yè)和人民生活帶來了巨大變革。為了使讀者對光纖通信的發(fā)展歷程有個基本了解，現(xiàn)將該技術(shù)的進程簡要介紹如下。1966年，英籍華人高錕(C·K·Kao)預見利用玻璃可以制成衰減為20dB／km的通信光導纖維(簡稱光纖)。當時，世界上最優(yōu)秀的光學玻璃衰減達l000dB／km左右。1970年，美國康寧公司首先研制成衰減為20dB／km的光纖。從此，光纖就進入了實用化的發(fā)展階段，世界各國紛紛開展光纖通信的研究。光纖的主要作用是引導光在光纖內(nèi)沿直線或彎曲的途徑傳播。為了實現(xiàn)長距離的光纖通信，必須減小光纖的衰減。C·K·Kao早就指出降低玻璃內(nèi)的過渡金屬雜質(zhì)離子是降低光纖衰減的主要因素。另一方面，玻璃內(nèi)的OH離子對衰減也有嚴重的影響。到了1976年，人們設(shè)法降低OH含量后發(fā)現(xiàn)低衰減的長波長窗口有：1.31μm、1.55μm。1980年，光纖衰減已降低到0.2dB／km(1.55μm)，接近理論值。這樣，使得進行長距離的光纖通信成為可能。與此同時，為促進光纖通信系統(tǒng)的實用化，人們又及時地開發(fā)出適用于長波長的光源、激光器、發(fā)光管、光檢測器。應運而生的光纖成纜。光無源器件和性能測試及工程應用儀表等技術(shù)日臻成熟。這都為光纖光纜作為新的通信傳輸媒介奠定了良好的基礎(chǔ)。1976年，美國西屋電氣公司在亞特蘭大成功地進行了世界上第一個44.736Mbit／s且傳輸110km的光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場實驗，使光纖通信向?qū)嵱没~出了第一步。1981年以后，用光纖通信技術(shù)大規(guī)模地制成商品并推向市場。歷經(jīng)近20年突飛猛進的發(fā)展，光纖通信速率由1978年的45Mbit／s提高到目前的40Gbit／s。光纖通信的特點在光纖通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波頻率高的多，而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或波導管的損耗低得多，因此，相對于電纜通信或微波通信，光纖通信具有許多獨特的優(yōu)點。容許頻帶很寬，傳輸容量很大光纖通信系統(tǒng)的容許頻帶（帶寬）取決于光源的調(diào)制特性、調(diào)制方式和光纖的色散特性。石英單摸光纖在1.31um波長具有零色散特性，通過光纖的設(shè)計，還可以把零色散波長移到1.55um。在零色散波長窗口，單模光纖都具有幾十GHz.km的帶寬距離積。另一方面，可以采用多種復用技術(shù)來增加傳輸容量。最簡單的是空分復用，因為光纖很細，外徑只有125um，一根光纜可以容納幾百根光纖，12*12=144根光纖的帶狀光纜早已實現(xiàn)。這種方法使線路傳輸容量成百倍的增加。就單根光纖而言，采用波分復用（WDM）或光頻分復用（OFDM）是增加光線通信系統(tǒng)傳輸容量最有效的方法。另一方面，減小光源譜線寬度和采用外調(diào)制方式，也是增加傳輸容量的有效方法。損耗很小，中繼距離很長且誤碼率很小石英光纖在1.31um和1.55um波長，傳輸損耗分別為0.50dB/km和0.20dB/km，甚至更低。因此，用光纖比用同軸電纜或波導管的中繼距離長得多。目前，采用外調(diào)制技術(shù)，波長為1.55um的色散移位單模光纖通信系統(tǒng)，若其傳輸速率為2.5Gb/s，則中繼距離可達150km；若其傳輸速率為10Gb/s，則中繼距離可達100km。采用光纖放大器、色散補償光纖，中繼距離還可增加。傳輸容量大、傳輸誤碼率低、中繼距離長的優(yōu)點，是光纖通信系統(tǒng)不僅適合與長途干線網(wǎng)，而且適合于接入網(wǎng)的使用，這也是降低每公里話路的系統(tǒng)造價的主要原因。重量輕、體積小光纖重量很輕，直徑很小。即使做成光纜，在芯數(shù)相同的條件下，其重量還是比電纜輕得多，體積而已小得多。通信設(shè)備的重量和體積對許多領(lǐng)域特別是軍事、航空和宇宙飛船的方面的應用，具有特別重要的意義。在飛機上用光纖代替電纜，不僅降低了通信設(shè)備的成本，而且降低了飛機的制造成本?？闺姶鸥蓴_性能好光纖由電絕緣的石英材料制成，光纖通信線路不受普通高、低頻電磁場的干擾和閃電雷擊的損壞。無金屬光纜非常在那個適合與存在強電磁場干擾的高壓電力線路周圍和油田、煤礦等易燃易爆環(huán)境中使用。泄漏小，保密性能好在光纖中傳輸?shù)墓庑孤┓浅Ｎ⑷?，即使在彎曲地段也無法竊聽。沒有專用的特殊工具光纖不能分接，因此信息在光纖中傳輸非常安全。保密性能好的這一特點，對軍事、政治和經(jīng)濟都有重要的意義。節(jié)約經(jīng)書材料，有利于資源合理使用制造同軸電纜和波導管的銅、鋁、鉛等金屬材料，在地球上的儲存量是有限的；而制造光纖的石英（SiO2）在地球上是取之不盡的材料。制造8km管中同軸電纜，1km需要光纖通信的工作波長1、光在電磁波譜中的位置光波與無線電波相似，也是一種電磁波，只是它的頻率比無線電波的頻率高得多。紅外線、可見光和紫外線均屬于光波的范疇。圖1-1下圖所示為電磁波波譜圖?？梢姽馐侨搜勰芸匆姷墓?，其波長范圍為0.39um至0.76um。紅外線是人眼能看不見的光，其波長范圍為0.76um至300um。一般分為：近紅外區(qū)，其波長范圍為0.76um至15um；中紅外區(qū)，其波長范圍為15um至25um；遠紅外區(qū)，其波長范圍為25um至300um。2、光纖通信使用波段目前光纖通信所用光波的波長范圍為=0.8～2.0um，屬于電磁波譜中的近紅外區(qū)。其中0.8～1.0um稱為短波長段，1.0～2.0um稱為長波長段。目前光纖通信使用的波長有三個：0.85um、1.31um、1.55um。圖1-1上圖為光纖損耗與波長的關(guān)系，從圖中可以看到從0.8～2.0um為光纖的低損耗區(qū)域，或稱為低損耗窗口。光在真空中的傳播速度約為，根據(jù)波長、頻率和光速之間的關(guān)系式

（1-1）可計算出各電磁波的頻率范圍。對應光纖通信所用光波的波長范圍，由式(1-1)可得相應的頻率范圍為?？梢姽饫w通信所用光波的頻率是非常高的。正因為如此，光纖通信具有其他通信無法比擬的巨大的通信容量。光纖通信系統(tǒng)的組成目前，實用光纖通信系統(tǒng)組成框圖如圖所示。如圖示，光纖通信系統(tǒng)由以下五個部分組成。（1）光發(fā)信機：光發(fā)信機是實現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機。它由光源、驅(qū)動器和調(diào)制器組成。其功能是將來自于電端機的電信號對光源發(fā)出的光波進行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號耦合到光纖或光纜去傳輸。電端機就是常規(guī)的電子通信設(shè)備。（2）光收信機：光收信機是實現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機。它由光檢測器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號，經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺缓螅賹⑦@微弱的電信號經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端汲去。（3）光纖或光纜：光纖或光纜構(gòu)成光的傳輸通路。其功能是將發(fā)信端發(fā)出的已調(diào)光信號，經(jīng)過光纖或光纜的遠距離傳輸后，耦合到收信端的光檢測器上去，完成傳送信息任務。（4）中繼器：中繼器由光檢測器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個：一個是補償光信號在光纖中傳輸時受到的衰減；另一個是對波形失真的脈沖近行政性。（5）光纖連接器、耦合器等無源器件：由于光纖或光纜的長度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制長度也是有限度的（如1Km)。因此一條光纖線路可能存在多根光纖相連接的問題。于是，光纖間的連接、光纖與光端機的連接及耦合，對光纖連接器、耦合器等無源器件的使用是必不可少的。目前實用的光纖通信系統(tǒng)都采用直接檢波系統(tǒng)。直接檢波系統(tǒng)就是在發(fā)送端直接把信號調(diào)制到光波上，而在接收端用光電檢波管直接把被調(diào)治的光波檢波為原信號的系統(tǒng)。電端機就是一般電信號設(shè)備，例如載波機或電視圖象發(fā)送與接受設(shè)備等。光端機則是把電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘枺òl(fā)送光端機），或把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺ń邮展舛藱C）的設(shè)備。發(fā)送光端機的作用是將發(fā)送的電信號進行處理，加在半導體激光器上，使電信號調(diào)制光波，然后將此已調(diào)制光波送入光導纖維。已調(diào)制光波經(jīng)光導纖維傳送至接收光端機的半導體光電管上檢波。檢波后得到的電信號經(jīng)過適當處理再送接受電端機，然后按一般電信號處理。這就是整個光纖通信的過程。這個過程和一般無線電通信過程是十分相似的。當然光線通信的空間傳輸手段是光導纖維，這與一般無線電通信在空間傳輸電波的情況是不同的。直接檢波系統(tǒng)的基本優(yōu)點是構(gòu)成簡單，就當前光波技術(shù)水平來講現(xiàn)實可行。同時由于光波頻率極高，在這樣系統(tǒng)上傳送上萬路電話，幾十路電視并不困難，完全可以滿足目前通信的需要。因此直接檢波系統(tǒng)是光纖通信當前較多采用的形式。光纖的結(jié)構(gòu)和類型光纖的結(jié)構(gòu)光纖是傳光的纖維波導或光導纖維的簡稱。其典型結(jié)構(gòu)是多層同軸圓柱體，如圖所示，自內(nèi)向外為纖芯、包層和涂覆層。核心部分是纖芯和包層，其中纖芯由高度透明的材料制成，是光波的主要傳輸通道；包層的折射率略小于纖芯，使光的傳輸性能相對穩(wěn)定。纖芯粗細、纖芯材料和包層材料的折射率，對光纖的特性起決定性影響。涂覆層包括一次涂覆、緩沖層和二次涂覆，起保護光纖不受水汽的侵蝕相機械的擦傷，同時又增加光纖的柔韌性，起著延長光纖壽命的作用。光纖的分類根據(jù)折射率在橫截面上的分布形狀劃分時，有階躍型光纖和漸變型(梯度型)光纖兩種。階躍型光纖在纖芯和包層交界處的折射率呈階梯形突變，纖芯的折射率n1和包層的折射率n2是均勻常數(shù)。漸變型光纖纖芯的折射率nl隨著半徑的增加而按一定規(guī)律(如平方律、雙正割曲線等)逐漸減少，到纖芯與包層交界處為包層折射率n2，纖芯的折射率不是均勻常數(shù)。根據(jù)光纖中傳輸模式的多少，可分為單模光纖和多模光纖兩類。單模光纖只傳輸一種模式，纖芯直徑較細，通常在4μm～10μm范圍內(nèi)。而多模光纖可傳輸多種模式，纖芯直徑較粗，典型尺寸為50μm左右。按制造光纖所使用的材料分，有石英系列、塑料包層石英纖芯、多組分玻璃纖維、全塑光纖等四種。光通信中主要用石英光纖，以后所說的光纖也主要是指石英光纖。另外，若按工作波長來分，還可分為短波長光纖和長波長光纖。

多模光纖可以采用階躍折射率分布，也可以采用漸變折射率分布；單模光纖多采用階躍折射率分布。因此，石英光纖大體可以分為多模階躍折射率光纖、多模漸變折射率光纖和單模階躍折射率光纖等幾種。它們的結(jié)構(gòu)、尺寸、折射率分布及光傳輸?shù)氖疽鈭D如下圖所示。光纖的傳輸原理分析光波在光纖中的傳輸可應用兩種理論：射線理論和波動理論。前者是一個近似的分析方法，但簡單直觀，對定性理解光的傳播現(xiàn)象很有效，而且對光纖半徑遠大于光波長的多模光纖能提供很好的近似，但在應用上有它的局限性。后者是嚴密的解析方法，為了全面分析光纖中光的傳播、信號失真、功率損耗，特別是分析單模光纖和得出全面的定量結(jié)果，就必須采用波動理論方法，即求解麥克斯韋方程并滿足光波導的邊界條件。光纖傳播原理的理論分析是復雜的，這里只是粗糙地進行概念性描述，并引出與光纖傳輸特性有關(guān)的參量。

1.光學中的反射、折射原理

光波是波長極短的電磁波，因此可采用光波長λ→0時的幾何光學進行分析。于是一條很細很細的光束，它的軸線就是光射線，簡稱射線，它代表光能量傳輸?shù)姆较?。光在同一媒質(zhì)中傳播時是直線前進，在不同媒質(zhì)傳播時，在媒質(zhì)交界面處要發(fā)生反射和折射。

如下圖，媒質(zhì)Ⅰ和Ⅱ的折射率分別是n1和n2，當光射線從媒質(zhì)Ⅰ入射到界面上時，則一部分能量被反射，另一部分能量進入媒質(zhì)Ⅱ發(fā)生折射，由于光波本質(zhì)上是電磁波，這時可利用平面電磁波的電磁場方程式和無窮大平面交界面邊界條件，求得光波的反射和折射定律（這里僅考慮傳播方向的），即式中θ1和θ1′分別是射線的入射角和反射角，二者相等；θ2是射線的折射角；v1、v2和n1、n2分別為媒質(zhì)Ⅰ、媒質(zhì)Ⅱ中的光速及其折射率，二者關(guān)系為n＝，c是光在真空中的傳播速度（c≈3×108m/s），媒質(zhì)的折射率（v）越大，在其中的光速（v）就愈低。

根據(jù)式（3-2），假設(shè)n1＞n2，則sinθ2＞sinθ1，必有θ2＞θ1?，F(xiàn)在逐漸增大入射角θ1，當增大到一定程度時，θ2就變?yōu)?0°，光不能進入媒質(zhì)Ⅱ，此時的入射角稱為臨界角θc（θ1＝θc），這時

下面考慮折射與反射的兩種情況：

①在假設(shè)的n1＞n2條件下，當θ1≥θc時，能量全部被反射，不發(fā)生折射，這種現(xiàn)象稱為全反射。由此可見，當光波從光密（n值大的）媒質(zhì)入射到光疏（n值小的）媒質(zhì)時，光射線的入射角θ1≥θc時，將發(fā)生全反射。

②假設(shè)n1＜n2，由式（3-2）可知，sinθ2＜sinθ1（θ2＜θ1），這樣，光波入射到分界面時，不論其入射角有多大，總有一部分能量要折射到媒質(zhì)Ⅱ中，不可能發(fā)生全反射。

因此，為使光波限制在光纖纖芯中傳輸，必須使纖芯的折射率高于包層的折射率。

有時為說明問題方便，入射角θ1用入射余角θz來表示，于是臨界角（余角）表示為

2.光纖導波形成的概念

這里僅以階躍型多模光纖進行簡單說明。

當光波入射到光纖后，光纖內(nèi)一般出現(xiàn)兩種形式的光射線。一種是處在同一平面內(nèi)并經(jīng)過光纖的軸，在纖芯和包層交界面上全反射，使能量集中在纖芯內(nèi)，這種射線稱為子午線［圖（a）］，另一種射線不在一個平面內(nèi)且不經(jīng)過光纖的軸，在邊界處也作全反射，同樣是反射角等于入射角［圖（b）］，這類射線稱為斜射線

圖階躍型多模光纖中的兩種射線子午線是平面曲線，斜射線是空間曲線。

由于斜射線情況比較復雜，又由于子午線的分析能代表光纖中光波傳播的一般情況，因此僅對子午線進行討論。

入射到光纖纖芯里的光，可以用許多條光射線來代表。為簡單起見，假設(shè)n1和n2都是常數(shù)，且n1＞n2。對于階躍型多模光纖，這些射線分別以某一個合適的角度射到芯子與包層的交界面上，如上面已指出的，只要在光纖內(nèi)光射線與光纖軸線（或與纖芯包層交界面）所形成的角度θz≤θz，就可以在交界面上得到全反射（在光纖又稱全內(nèi)反射）。如下圖中，光線A是滿足全反射條件的，因此光線A就被界面多次反復全反射限制在纖芯內(nèi)，以“之字形”路徑向前行進，形成傳輸波。光線B的入射角θz＞θz，故輻射出纖芯外而很快衰減掉。光纖中光的傳播和接受角光纖的傳輸特性光纖的色散由于光纖中所傳信號的不同頻率成分，或信號能量的各種模式成分，在傳輸過程中，因群速度不同互相散開，引起傳輸信號波形失真，脈沖展寬的物理現(xiàn)象稱為色散。光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘柮}沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和傳輸帶寬。從機理上說，光纖色散分為材料色散，波導色散和模式色散。前兩種色散由于信號不是單一頻率所引起，后一種色散由于信號不是單一模式所引起。光纖的損耗光波在光纖中傳輸，隨著距離的增加光功率逐漸下降，這就是光纖的傳輸損耗，該損耗直接關(guān)系到光纖通信系統(tǒng)傳輸距離的長短，是光纖最重要的傳輸特性之一。自光纖問世以來，人們在降低光纖損耗方面做了大量的工作，1.31μm光纖的損耗值在0．5dB/km以下，而1.55μm的損耗為0.2dB/km以下，這個數(shù)量級接近了光纖損耗的理論極限。光纖的損耗如圖2-16所示----形成光纖損耗的原因很多，其損耗機理復雜，計算也比較復雜(有些是不能計算的)。降低損耗主要依賴于工藝的提高相對材料的研究等。光纖損耗的原因主要有吸收損耗和散射損耗，還有來自光纖結(jié)構(gòu)的不完善。LD的原理，功率特性，結(jié)構(gòu)半導體激光器（LD)半導體激光器是利用在有源區(qū)中受激而發(fā)射光的光器件。只有在工作電流超過聞值電流的情況下，才會輸出激光(相干光)，因而是有聞值的器件。LD的結(jié)構(gòu)及工作原理

LD的結(jié)構(gòu)如圖4—12所示。半導體激光器的結(jié)構(gòu)與半導體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)類似。通常也是由P層、N層和形成雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的有源層構(gòu)成。和LED所不同的是，在有源層的結(jié)構(gòu)中還具有使光發(fā)生振蕩的諧振腔。雙異質(zhì)結(jié)半導體激光器粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的形成過程與前面所述LED情況大致相同。

半導體激光器發(fā)光利用的是受激輻射原理。受激輻射發(fā)光現(xiàn)象是：處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的大多數(shù)電子，在受到外來入射光于激勵時同步發(fā)射光子的現(xiàn)象，也就是說受激輻射的光子和入射光子，不僅波長相同而且相位、方向也相同。這樣，由弱的入射光激勵而得到了強的出射光，起到了光放大作用。但是僅僅有放大功能還不能形成振蕩，必須要有正反饋才行。為了實現(xiàn)光的放大反饋，需要采用使光來回反射的光學諧振腔。最基本的光學諧振腔是由兩塊互相平行的反射鏡構(gòu)成，稱之為法布里一珀羅諧振腔。半導體激光器就是在垂直于PN結(jié)的兩個端面，按晶體的天然解理面切開而形成相當理想的反射鏡面。光在諧振腔中的兩個反射鏡面之間往復反射。其中一個是全反射鏡面，另一個是部分反射鏡面，這樣諧振腔內(nèi)的光能由該鏡面透射出來，形成輸出激光。激光器模型如右圖所示。半導體激光器（LD)的P-I特性半導體激光器（LD)的P-I特性曲線如右圖所示。隨著激光器注入電流的增加，其輸出光功率增加，但是不成直線關(guān)系，存在一個閾值Ith，只有當注入電流大于閾值電流后，輸出光功率才隨注入電流增加而增加，便發(fā)射出激光；當注入電流小于閾值電流，LD發(fā)出的是光譜很寬、相干性很差的自發(fā)輻射光。P-I的特性隨器件的工作溫度要發(fā)生變化，當溫度升高時，激光器的特性發(fā)生劣化，閾值電流也會升高，閾值電流與溫度的關(guān)系可表示為

式中，稱為器件的特征溫度，和都與絕對溫度表示；為時閾值電流的1/e。光檢測系統(tǒng)工作原理在P型和N型半導體組成的PN結(jié)界面上，由于存在多數(shù)載流子（電子或空穴）的梯度，因而產(chǎn)生擴散運動，形成內(nèi)部電場。內(nèi)部電場產(chǎn)生與擴散方向相反的漂移運動，直到P區(qū)與N區(qū)的E相同，兩種運動處于平衡為止，結(jié)果能帶發(fā)生傾斜。這時在PN節(jié)上施加正向電壓，產(chǎn)生與內(nèi)部電場相反方向的外加電場，結(jié)果能帶傾斜減小，擴散增強。電子運動方向與電場方向相反，使得N區(qū)的電子向P區(qū)運動，P的空穴向N區(qū)運動，最后在PN結(jié)形成一個特殊的增益區(qū)。增益區(qū)的導帶主要是電子，價帶主要是空穴，結(jié)果獲得粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。在電子和空穴的擴散過程中，導帶的電子可以躍遷到價帶和空穴符合，產(chǎn)生自發(fā)輻射光。在PN結(jié)界面上，由于電子和空穴的擴散運動，形成內(nèi)部電場。內(nèi)部電場使電子和空穴產(chǎn)生與擴散運動方向相反的漂移運動，最終使能帶產(chǎn)生傾斜，在PN結(jié)界附近形成耗盡層。當入射光作用在PN結(jié)時，如果光子的能量大于或等于帶隙，便會發(fā)生受激吸收。在耗盡層，由于內(nèi)部電場的作用，電子向N區(qū)運動，空穴向P區(qū)運動，形成光生漂移電流。在耗盡層兩側(cè)沒有電場的中性區(qū)，由于熱運動，部分光生電子和空穴通過擴散運動可能進入耗盡層，然后在電場作用下，形成和漂移電流相同方向的光生擴散電流。光生漂移電流分量和光生擴散電流分量的總和即為光生電流。當與P層和N層連接的電路開路時，便在兩端產(chǎn)生電動勢，這種效應稱為光電效應。當連接的電路閉合時，N區(qū)過剩的電子通過外部電路流向P區(qū)。同樣，P區(qū)的電子流向N區(qū)，便形成了光生電流。當入射光發(fā)生變化時，光生電流隨之變化，重而把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。這種由PN結(jié)構(gòu)成，在入射光作用下，由于受激吸收過程中產(chǎn)生的電子-空穴對的運動，在閉合電路中形成光生電流的器件，就是簡單的光電二極管（PD)。SDH組成SDH基本概念SDH（synchronousDigitalHierarchy）全稱叫做同步數(shù)字傳輸體制，由此可見SDH是一種傳輸?shù)捏w制（協(xié)議），就象PDH(PlesiochronousDigitalHierarchy)——準同步數(shù)字傳輸體制一樣，SDH這種傳輸體制規(guī)范了數(shù)字信號的幀結(jié)構(gòu)、復用方式、傳輸數(shù)速等級，接口碼型等特性。SDH的含義：是一套可進行同步數(shù)字傳輸，復用和交叉連接的標準化數(shù)字信號的等級結(jié)構(gòu)，SDH傳輸網(wǎng)所傳送的信號由不同等級的同步傳輸模塊（STM-N）所組成。（插入PDH含義:對瞬時速率在一定容差范圍內(nèi)的低碼速支路進行正碼速調(diào)整后再進行同步復接的過程稱為準同步數(shù)字復接.30/32路PCM系列都是采用準同步數(shù)字復接,簡稱PDH）ⅰ)與SDH相比，PDH主要缺點有二點：1)PDH考慮的主要業(yè)務對象是普通的傳統(tǒng)電話業(yè)務，它在很多方面已不能適應現(xiàn)代通信向業(yè)務多樣化和寬帶化發(fā)展的要求（例：用戶數(shù)據(jù)業(yè)務、廣播電視、視頻電報、專用電視、可視通信等）。2)PDH主要應用于點對點連接、缺乏網(wǎng)絡拓撲的靈活性。ⅱ)SDH作為一種新的技術(shù)體制，必然有其不足之處。1)頻帶利用率不如PDH系統(tǒng)，PDH的140Mbit/s可收容64*2Mbit/s或4*34Mbit/s,而SDH的155Mbit/s只能收容63*2Mbit/s或3*34Mbit/s。2)指針調(diào)整機理，增加了設(shè)備的復雜性。3)軟件幾乎可以控制網(wǎng)絡中所有復用設(shè)備和交叉連接設(shè)備。這樣，網(wǎng)絡層上的人為錯誤，軟件故障，乃至計算機病毒都可能導致網(wǎng)絡重大故障，甚至造成全網(wǎng)癱瘓。ⅲ)與PDH相比SDH有哪些優(yōu)勢既然SDH傳輸體制是PDH傳輸體制進化而來的，因此它具有PDH體制所無可比擬的優(yōu)點，它是不同于PDH體制的全新的一代傳輸體制，與PDH相比在技術(shù)體制上進行了根本的變革。SDH概念的核心是從統(tǒng)一的國家電信網(wǎng)和國際互通的高度來組建數(shù)字通信網(wǎng)，并構(gòu)成綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN），特別是寬帶業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（B－ISDN）的重要組成部分。因為與傳統(tǒng)的PDH體制不同，按SDH組建的網(wǎng)是一個高度統(tǒng)一的、標準化的、智能化的網(wǎng)絡，它采用全球統(tǒng)一的接口以實現(xiàn)設(shè)備多廠家環(huán)境的兼容，在全程全網(wǎng)范圍實現(xiàn)高效的協(xié)調(diào)一致的管理和操作，實現(xiàn)靈活的組網(wǎng)與業(yè)務調(diào)度，實現(xiàn)網(wǎng)絡自愈功能，提高網(wǎng)絡資源利用率，由于維護功能的加強大大降低了設(shè)備的運維費用。系統(tǒng)設(shè)計對數(shù)字光纖通信系統(tǒng)而言，系統(tǒng)設(shè)計的主要任務是，根據(jù)用戶對傳輸距離和傳輸容量（話路數(shù)或比特率）及其分部的要求，按照國家相關(guān)的技術(shù)標準和當前設(shè)備的技術(shù)水平，經(jīng)過綜合考慮和反復計算，選擇最佳路由和局站設(shè)置、傳輸體制和傳輸速率以及光纖光纜和光端機的基本參數(shù)和性能