《現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課件第6章

第6章光纖通信技術(shù)6.1光纖通信系統(tǒng)簡介6.2光纖通信傳輸技術(shù)簡介6.3全光網(wǎng)絡(luò)本章小結(jié)習(xí)題

光通信，顧名思義就是利用光進(jìn)行信息傳輸?shù)囊环N通信方式。光通信技術(shù)是當(dāng)代通信技術(shù)發(fā)展的最新成就，已經(jīng)成為現(xiàn)代通信的基石。目前廣泛使用的光通信方式是利用光導(dǎo)纖維傳輸光波信號，這種通信方式稱為光纖通信。

目前，光纖通信技術(shù)已成為現(xiàn)代通信非常重要的支柱。作為全球新一代信息技術(shù)革命的重要標(biāo)志之一，光纖通信技術(shù)已經(jīng)變?yōu)楫?dāng)今信息社會中各種多樣且復(fù)雜的信息的主要傳輸媒介，并深刻、廣泛地改變了信息網(wǎng)架構(gòu)的整體面貌，以現(xiàn)代信息社會最堅實的通信基礎(chǔ)的身份，向世人展現(xiàn)了其無限美好的發(fā)展前景。

6.1光纖通信系統(tǒng)簡介

目前，采用比較多的系統(tǒng)形式是強(qiáng)度調(diào)制/直接檢波（IM/DD）的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由光發(fā)射機(jī)、光纖、光接收機(jī)以及長途干線上必須設(shè)置的光中繼器組成，如圖6-1所示。圖6-1光纖數(shù)字通信系統(tǒng)示意圖

在點對點的光纖通信系統(tǒng)中，信號的傳輸過程如下：

電端機(jī)的作用是對來自信源的信號進(jìn)行處理，例如A/D轉(zhuǎn)換、多路復(fù)用等處理。

光發(fā)射機(jī)的功能是把電發(fā)射機(jī)輸入的電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并用耦合技術(shù)把光信號最大限度地注入光纖線路。光發(fā)射機(jī)的核心設(shè)備是光源，目前廣泛使用的光源有半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）和半導(dǎo)體激光二極管（或稱激光器，LD），以及譜線寬度很小的動態(tài)單縱模分布反饋（DFB）激光器。有些場合也使用固體激光器。

光纖線路的功能是把來自光發(fā)射機(jī)的光信號，以盡可能小的畸變（失真）和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C(jī)。光纖線路由光纖、光纖接頭和光纖連接器組成。光纖是光纖線路的主體，接頭和連接器是不可缺少的器件。實際工程中，戶外使用的是容納許多根光纖的光纜。

光接收機(jī)的功能是把從光纖線路輸出、產(chǎn)生畸變和衰減的微弱光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并經(jīng)放大和處理后恢復(fù)成發(fā)射前的電信號，并送入電接收機(jī)。光接收機(jī)的核心設(shè)備是光電檢測器，目前廣泛使用的光檢測器有兩種類型：在半導(dǎo)體PN結(jié)中加入本征層的PIN光電二極管（PIN-PD）和雪崩光電二極管（APD）。

對于長距離的光纖通信系統(tǒng)，還必須設(shè)有光中繼器。它的作用是放大衰減的信號，恢復(fù)失真的波形，使光脈沖得到再生。光纖通信中光中繼器的形式主要有兩種，一種是光-電-光轉(zhuǎn)換形式的中繼器；另一種是在光信號上直接放大的光放大器。

相對于電纜通信或微波通信，光纖通信具有許多優(yōu)點：

（1）傳輸頻帶寬，通信容量大。一個話路的頻帶為4KHz，光纖通信的工作頻率為1012～1016Hz，從理論上講，一根僅有頭發(fā)絲粗細(xì)的光纖可以同時傳輸10億個話路。它比傳統(tǒng)的同軸電纜、微波等要高出幾千乃至幾十萬倍以上。一根光纖的傳輸容量如此巨大，而一根光纜中可以包括幾十根直至上千根光纖。

2）光纖衰減小，傳輸距離遠(yuǎn)。由于光纖具有極低的衰減系數(shù)（目前已達(dá)0.2dB/km以下），若配以適當(dāng)?shù)墓獍l(fā)射、光接收設(shè)備以及光放大器，可使其中繼距離達(dá)數(shù)百公里以上甚至數(shù)千公里。

（3）光纖抗電磁干擾的能力強(qiáng)，保密性好。光纖是絕緣體材料，它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾，也不受電氣化鐵路饋電線和高壓設(shè)備等工業(yè)電器的干擾。光波在光纜中傳輸，很難從光纖中泄漏出來，即使在轉(zhuǎn)彎處，彎曲半徑很小時，漏出的光波也十分微弱，即使光纜內(nèi)光纖總數(shù)很多，也可實現(xiàn)無串音干擾，在光纜外面，也無法竊聽到光纖中傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>

（4）光纖尺寸小，重量輕，便于傳輸和鋪設(shè)。光纜的敷設(shè)方式方便靈活，既可以直埋、管道敷設(shè)，又可以水底或架空敷設(shè)。

（5）光纖是石英玻璃拉制成形,原材料來源豐富，并節(jié)約了大量有色金屬。制造石英光纖的最基本原材料是二氧化硅即砂子，地球上有取之不盡用之不竭的原材料，而電纜的主要材料是銅，用光纖取代電纜，則可節(jié)約大量的金屬材料。

光纖通信除具有以上突出的優(yōu)點外，還具有耐腐蝕力強(qiáng)、抗核輻射、能源消耗小等優(yōu)點。

6.1.1光端機(jī)

光發(fā)送機(jī)與光接收機(jī)統(tǒng)稱為光端機(jī)。圖6-2所示為數(shù)字光發(fā)送機(jī)的基本組成，包括均衡放大、碼型變換、復(fù)用、擾碼、時鐘提取、光源、光源的調(diào)制電路、光源的控制電路（ATC和APC）及光源的監(jiān)測和保護(hù)電路等。圖6-2數(shù)字光發(fā)送機(jī)原理方框圖

（1）均衡放大。由PCM端機(jī)送來的電信號，首先要進(jìn)行均衡放大，用以補(bǔ)償由電纜傳輸所產(chǎn)生的衰減和畸變，保證電、光端機(jī)間信號的幅度、阻抗適配，以便正確譯碼。

（2）碼型變換。由PCM端機(jī)送來的電信號的線路碼型是HDB3碼或CMI碼，前者是雙極性歸零碼（即+1、0、-1），后者歸零碼。這兩種碼型都不適合在光纖通信系統(tǒng)中傳輸，因為在光纖通信系統(tǒng)中，是用有光和無光分別對應(yīng)“1”和“0”碼，無法與+1、0、-1相對應(yīng)，需要通過碼型變換電路將HDB3碼或CMI碼變換成NRZ碼，以適應(yīng)光發(fā)送機(jī)的要求。

（3）復(fù)用。復(fù)用是指將多路低速信號互不干擾地合成為一路高速信號的過程。

（4）擾碼。為了保證所提取時鐘的頻率以及相位與光發(fā)射機(jī)中的時鐘信號一致，必須避免所傳信號碼流中出現(xiàn)長“0”或長“1”的現(xiàn)象。光纖通信中解決這一問題通常采用擾碼的方法。

（5）時鐘提取。由于碼型變換和擾碼過程都需要以時鐘信號為依據(jù)。故均衡放大之后，由時鐘提取電路提取PCM中的時鐘信號供給碼型變換電路和擾碼電路使用。

（6）調(diào)制（驅(qū)動）電路。光源驅(qū)動電路又稱調(diào)制電路，經(jīng)過擾碼后的數(shù)字信號通過調(diào)制電路對光源進(jìn)行調(diào)制，讓光源發(fā)出的光信號強(qiáng)度跟隨信號碼流的變化，形成相應(yīng)的光脈沖送入光纖，完成電/光變換任務(wù)。

（7）光源。光源的作用是產(chǎn)生作為光載波的光信號，是實現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件。光源在很大程度上決定了數(shù)字光發(fā)送機(jī)的性能。

（8）自動溫度控制電路（ATC）。一般光源隨著溫度的變化，其輸出功率會發(fā)生變化。因此，都設(shè)有自動溫度控制電路（ATC），控制發(fā)光器件的環(huán)境溫度在一定范圍內(nèi)。

（9）自動功率控制電路（APC）。采用自動（光）功率控制電路是直接控制光源的輸出光功率大小的一種有效措施。

（10）其他保護(hù)、監(jiān)測電路。光發(fā)送機(jī)除有上述各部分電路之外，還有一些輔助電路。如光源過流保護(hù)電路、無光告警電路、LD偏流（壽命）告警等。

強(qiáng)度調(diào)制—直接檢波（IM-DD）的光接收機(jī)方框圖如圖6-3所示，主要包括光電檢測器、前置放大器、主放大器、均衡器、時鐘恢復(fù)電路、取樣判決器以及自動增益控制（AGC）電路等。

圖6-3數(shù)字光接收機(jī)方框圖

（1）光電檢測器。光電檢測器是把光信號變換為電信號的關(guān)鍵器件，由于從光纖傳輸過來的光信號一般是非常微弱且產(chǎn)生了畸變的信號，

（2）前置放大器。光接收機(jī)的放大器包括前置放大器和主放大器兩部分。放大器在放大的過程中，其本身電阻會引入熱噪聲，其晶體管會引入散彈噪聲。不僅如此，在一個多級放大器中，后一級放大器將會把前一級放大器送出的信號和噪聲同時放大。基于此，前置放大器的噪聲對整個電信號的放大影響甚大，因此對前置放大器要求是低噪聲、高增益。

（3）主放大器。主放大器一般是多級放大器，它的功能主要是提供足夠高的增益，把來自前置放大器的輸出信號放大到判決電路所需的信號電平。它還是一個增益可以調(diào)節(jié)的放大器，當(dāng)光電檢測器輸出的電信號出現(xiàn)起伏時，通過自動增益控制（AGC）對主放大器的增益進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使輸入光信號在一定范圍內(nèi)變化時，輸出電信號應(yīng)保持恒定輸出。一般主放大器的峰-峰值輸出是幾伏數(shù)量級。

（4）自動增益控制（AGC）。AGC是用反饋環(huán)路來控制主放大器的增益，增加了光接收機(jī)的動態(tài)范圍。當(dāng)光信號功率輸入較大時，則通過反饋環(huán)路降低放大器的增益；當(dāng)光信號功率輸入較小時，則通過反饋環(huán)路提高放大器的增益，使輸出信號的幅度達(dá)到恒定，以便于判決。

（5）均衡器

。均衡器的作用是對經(jīng)過光纖線路傳輸、光/電轉(zhuǎn)換和放大后已產(chǎn)生已畸變(失真)和有碼間干擾的電信號進(jìn)行均衡補(bǔ)償，使其變?yōu)榇a間干擾盡可能小的信號，使輸出信號波形有利于判決再生電路的工作，減小誤碼率。

（6）再生電路。再生電路的任務(wù)是把放大器輸出的升余弦波形恢復(fù)成數(shù)字信號，它由判決器和時鐘恢復(fù)電路組成。為了判定信號首先要確定判決的時刻，這需要從均衡后的升余弦中提取準(zhǔn)確的時鐘信號。時鐘信號經(jīng)過適當(dāng)相移后，在最佳時刻對升余弦波形進(jìn)行取樣，然后將取樣幅度與判決門限進(jìn)行比較，以判定碼元是“1”或“0”，從而把升余弦波形恢復(fù)成傳輸?shù)臄?shù)字波形。

6.1.2光纖光纜

1.光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類

目前，通信用的光纖絕大多數(shù)是用石英材料做成的橫截面很小的雙層同心圓柱體，外層的折射率比內(nèi)層低。折射率高的中心部分叫做纖芯，其折射率為n1，直徑為2a（4～50mm）；包層位于纖芯的周圍。直徑d2=125μm。n1＞n2，這樣做可使得光信號封閉在纖芯中傳輸。

光纖的最外層為涂覆層，包括一次涂覆層，緩沖層和二次涂覆層。一次涂覆層一般使用丙烯酸酯、有機(jī)硅或硅橡膠材料；緩沖層一般為性能良好的填充油膏；二次涂覆層一般多用聚丙烯或尼龍等高聚物。涂覆的作用是保護(hù)光纖不受水汽侵蝕和機(jī)械擦傷，同時又增加了光纖的機(jī)械強(qiáng)度與可彎曲性，起著延長光纖壽命的作用。光纖的結(jié)構(gòu)如圖6-4所示。

圖6-4光纖的結(jié)構(gòu)

目前光纖的種類繁多，主要注意兩種類型的分類，即按光纖剖面折射率分布分類、按傳播模式分類。

1）按光纖剖面折射率分布分類──階躍型光纖與漸變型光纖

（1）階躍型光纖：是指在纖芯與包層區(qū)域內(nèi)，其折射率分布分別是均勻的，其值分別為n1與n2，而且纖芯和包層的折射率在邊界處呈階梯型變化的光纖稱為階躍型光纖，又稱為均勻光纖。階躍光纖的折射率分布如圖6-5所示。

圖6-5階躍光纖的折射率分布

（2）漸變型光纖：是指光纖軸心處的折射率最大（n1），而沿剖面徑向的增加而逐漸變小，其變化規(guī)律一般符合拋物線規(guī)律，到了纖芯與包層的分界處，正好降到與包層區(qū)域的折射率n2相等的數(shù)值；在包層區(qū)域中其折射率的分布是均勻的，即為n2，這種光纖又稱為非均勻光纖。漸變光纖的折射率分布如圖6-6所示。

圖6-6漸變光纖的折射率分布

至于漸變光纖的剖面折射率為何做如此分布，其主要原因是為了降低多模光纖的模式色散，增加光纖的傳輸容量。

2）按傳播模式分類──多模光纖與單模光纖。

光是一種頻率極高的電磁波，當(dāng)它在光纖中傳播時，根據(jù)波動光學(xué)理論和電磁場理論，當(dāng)光纖纖芯的幾何尺寸遠(yuǎn)大于光波波長時，光在光纖中會以幾十種乃至幾百種傳播模式進(jìn)行傳播。

在工作波長一定的情況下，光纖中存在有多個傳輸模式，這種光纖就稱為多模光纖。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。

在工作波長一定的情況下，光纖中只有一種傳輸模式的光纖，這種光纖就稱為單模光纖。單模光纖只能傳輸基模（最低階模），不存在模間的傳輸時延差，具有比多模光纖大得多的帶寬，這對于高速傳輸是非常重要的。

2.光纖的傳輸特性

光信號經(jīng)過一定距離的光纖傳輸后要產(chǎn)生衰減和畸變，因而使輸入的光信號脈沖和輸出的光信號脈沖不同，其表現(xiàn)為光脈沖的幅度衰減和波形的展寬。產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是光纖中存在損耗和色散。損耗和色散是描述光纖傳輸特性的最主要參數(shù)，它們限制了系統(tǒng)的傳輸距離和傳輸容量。

光纖的損耗會引發(fā)光信號能量的衰減，從而限制了光信號的傳播距離，光纖的損耗主要取決于吸收損耗、散射損耗、彎曲損耗三種損耗。

（1）吸收損耗。光纖的吸收損耗是制造光纖的材料本身造成的，包括紫外吸收紅外吸收和雜質(zhì)吸收。

（2）散射損耗。散射損耗通常是由于光纖材料密度的微觀變化，以及所含材料成分的濃度不均勻，使得光纖中出現(xiàn)一些折射率分布不均勻的局部區(qū)域，從而引起光的散射，將一部分光功率散射到光纖外部引起損耗；或者在制造光纖的過程中，在纖芯和包層交界面上出現(xiàn)某些缺陷、殘留一些氣泡和氣痕等。這些結(jié)構(gòu)上有缺陷的幾何尺寸遠(yuǎn)大于光波，引起與波長無關(guān)的散射損耗。

（3）彎曲損耗。光纖的彎曲會引起輻射損耗。實際中，光纖可能出現(xiàn)兩種情況的彎曲：一種是曲率半徑比光纖直徑大得多的彎曲，例如：在敷設(shè)光纜時可能出現(xiàn)這種彎曲；一種是微彎曲，產(chǎn)生微彎曲的原因很多：光纖和光纜的生產(chǎn)過程中限于工藝條件，都可能產(chǎn)生微彎曲，不同曲率半徑的微彎曲沿光纖隨機(jī)分布。光纖的彎曲損耗不可避免。

描述光纖損耗的主要參數(shù)是衰減系數(shù)。光纖的衰減系數(shù)是指光在單位長度光纖中傳輸時的衰耗量，單位一般用dB/km。

（6-1）

衰減系數(shù)是光纖重要的特性參數(shù)之一。在很大程度上它決定了光纖通信的傳輸距離。

光纖的色散指光纖中攜帶信號能量的各種模式成分或信號自身的不同頻率成分因群速度不同，在傳播過程中互相散開，從而引起信號失真的物理現(xiàn)象。一般光纖存在三種色散。

模式色散：光纖中攜帶同一個頻率信號能量的各種模式成分，在傳輸過程中由于不同模式的時間延遲不同而引起的色散。

材料色散：由于光纖纖芯材料的折射率隨頻率變化，使得光纖中不同頻率的信號分量具有不同的傳播速度而引起的色散。

波導(dǎo)色散：光纖中具有同一個模式但攜帶不同頻率的信號，因為不同的傳播群速度而引起的色散。

由于單模光纖中只有基模傳輸，因此不存在模式色散，只有材料色散和波導(dǎo)色散。當(dāng)波長約在1.31μm附近時，材料色散和波導(dǎo)色散相互抵消，使光纖中總色散為零，因此稱其為零色散波長。

在多模光纖中，一般模式色散占主要地位。模式色散的大小，一般是以光纖中傳輸?shù)淖罡吣Ｊ脚c最低模式之間的時延差來表示的。

3.光纜的結(jié)構(gòu)與種類

1）結(jié)構(gòu)

通信光纜的結(jié)構(gòu)是依據(jù)其傳輸用途、運行環(huán)境、敷設(shè)方式等諸多因素決定的。從大的方面講，常用通信光纜分為室內(nèi)光纜和室外光纜兩大類，這里主要為大家介紹室外光纜。

室外光纜的基本結(jié)構(gòu)有如下幾種：層絞式、中心管式、骨架式。每種基本結(jié)構(gòu)中既可放置分離光纖，亦可放置帶狀光纖。其特點分述如下：

（1）層絞式光纜端面如圖6-7和圖6-8所示。層絞式光纜結(jié)構(gòu)是由多根二次被覆光纖松套管（或部分填充繩）繞中心金屬加強(qiáng)件絞合成圓形的纜芯，纜芯外先縱包復(fù)合鋁帶并擠上聚乙烯內(nèi)護(hù)套，再縱包阻水帶和雙面覆膜皺紋鋼（鋁）帶再加上一層聚乙烯外護(hù)層組成。

層絞式光纜的結(jié)構(gòu)特點是：光纜中容納的光纖數(shù)量多，光纜中光纖余長易控制，光纜的機(jī)械、環(huán)境性能好，它適宜于直埋、管道敷設(shè)，也可用于架空敷設(shè)。

（a）層絞式帶狀光纜

（b）層絞式分離狀光纜

圖6-7層絞式光纜端面

（a）層絞式分離狀光纜

（b）層絞式帶狀光纜

圖6-8層絞式光纜實物圖

（2）中心管式光纜如圖6-9和圖6-10所示，是由一根二次光纖松套管或螺旋形光纖松套管，無絞合直接放在纜的中心位置，縱包阻水帶和雙面涂塑鋼（鋁）帶，兩根平行加強(qiáng)圓磷化碳鋼絲或玻璃鋼圓棒位于聚乙烯護(hù)層中組成的。按松套管中放入的是分離光纖、光纖束還是光纖帶，中心管式光纜分為分離光纖的中心管式光纜或光纖帶中心管式光纜等。圖6-9中心管式光纜端面結(jié)構(gòu)（GYXTW53）圖6-10中心管式光纜實物圖

中心管式光纜的優(yōu)點是：光纜結(jié)構(gòu)簡單、制造工藝簡捷，光纜截面小、重量輕，很適宜架空敷設(shè)，也可用于管道或直埋敷設(shè)；中心管式光纜的缺點是：纜中光纖芯數(shù)不宜過多（如分離光纖為12芯、光纖束為36芯、光纖帶為216芯），松套管擠塑工藝中松套管冷卻不夠，成品光纜中松套管會出現(xiàn)后縮，光纜中光纖余長不易控制等。

（3）骨架式光纜在國內(nèi)僅限于干式光纖帶光纜，即將光纖帶以矩陣形式置于U型螺旋骨架槽或SZ螺旋骨架槽中，阻水帶以繞包方式纏繞在骨架上，使骨架與阻水帶形成一個封閉的腔體（見圖6-11和圖6-12）。當(dāng)阻水帶遇水后，吸水膨脹產(chǎn)生一種阻水凝膠屏障。阻水帶外再縱包雙面覆塑鋼帶，鋼帶外擠上聚乙烯外護(hù)層。

骨架式光纖帶光纜的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)緊湊、纜徑小、纖芯密度大（上千芯至數(shù)千芯），接續(xù)時無需清除阻水油膏、接續(xù)效率高。缺點是：制造設(shè)備復(fù)雜（需要專用的骨架生產(chǎn)線）、工藝環(huán)節(jié)多、生產(chǎn)技術(shù)難度大等。

圖6-11骨架式光纜端面結(jié)構(gòu)圖6-12骨架式光纜（GYDGTS）實物圖

2）型號

一根光纜的型號一般由型式和規(guī)格兩大部分組成，如圖6-13所示。

圖6-13型號組成的格式

型式由5部分構(gòu)成，各部分均用代號表示，如圖6-14所示。其中結(jié)構(gòu)特征指纜芯結(jié)構(gòu)和光纜派生結(jié)構(gòu)。圖6-14光纜型式的構(gòu)成

（1）分類的代號如下：

GY──通信用室（野）外光纜

GM──通信用移動式光纜

GJ──通信用室（局）內(nèi)光纜

GS──通信用設(shè)備內(nèi)光纜

GH──通信用海底光纜

GT──通信用特殊光纜

（2）加強(qiáng)件的代號：加強(qiáng)構(gòu)件指護(hù)套以內(nèi)或嵌入護(hù)套中用于增強(qiáng)光纜抗拉力的構(gòu)件。

（無符號）──金屬加強(qiáng)構(gòu)件：

F──非金屬加強(qiáng)構(gòu)件

（3）纜芯和光纜的派生結(jié)構(gòu)特征的代號：光纜結(jié)構(gòu)特征應(yīng)表示出纜芯的主要類型和光纜的派生結(jié)構(gòu)。當(dāng)光纜型式有幾個結(jié)構(gòu)特征需要注明時，可用組合代號表示，其組合代號按下列相應(yīng)的各代號自上而下的順序排列。

D──光纖帶結(jié)構(gòu)

（無符號）──光纖松套被覆結(jié)構(gòu)

J──光纖緊套被覆結(jié)構(gòu)

（無符號）──層絞結(jié)構(gòu)

G──骨架槽結(jié)構(gòu)

X──纜中心管（被覆）結(jié)構(gòu)

T──油膏填充式結(jié)構(gòu)

（無符號）──干式阻水結(jié)構(gòu)

R──充氣式結(jié)構(gòu)

C──自承式結(jié)構(gòu)

B──扁平形狀

E──橢圓形狀

Z──阻燃

4）護(hù)套的代號：

Y──聚乙烯護(hù)套

V──聚氯乙烯護(hù)套

U──聚氨酯護(hù)套

A──鋁-聚乙烯粘結(jié)護(hù)套（簡稱A護(hù)套）

S──鋼-聚乙烯粘結(jié)護(hù)套（簡稱S護(hù)套）

W──夾帶平行鋼絲的鋼-聚乙烯粘結(jié)護(hù)套（簡稱W護(hù)套）

L──鋁護(hù)套

G──鋼護(hù)套

Q──鉛護(hù)套

（5）外護(hù)層的代號：當(dāng)有外護(hù)層時，它可包括墊層、鎧裝層和外被層的某些部分和全部，其代號用兩組數(shù)字表示（墊層不需表示），第一組表示鎧裝層，它可以是一位或兩位數(shù)字見表6-1；第二組表示外被層或外套，它應(yīng)是一位數(shù)字見表6-2。

3）規(guī)格

光纜的規(guī)格是由光纖和導(dǎo)電芯線的有關(guān)規(guī)格組成。

光纜規(guī)格的構(gòu)成格式如圖6-15所示。光纖的規(guī)格與導(dǎo)電芯線的規(guī)格之間用“+”號隔開。

圖6-15光纜規(guī)格的構(gòu)成格式

光纖規(guī)格的構(gòu)成：光纖的規(guī)格由光纖數(shù)和光纖類別組成。如果同一根光纜中含有兩種或兩種以上規(guī)格（光纖數(shù)和類別）的光纖時，中間應(yīng)用“+”號連接。

光纖數(shù)的代號用光纜中同類別光纖的實際有效數(shù)目的數(shù)字表示。

光纖類別的代號應(yīng)采用光纖產(chǎn)品的分類代號表示，按IEC60791-2（1998）《光纖第2部分：產(chǎn)品規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用大寫A表示多模光纖，大寫B(tài)表示單模光纖，再以數(shù)字和小寫字母表示不同種類型光纖。多模光纖見表6-3，單模光纖見表6-4。

注：“B1.1”可簡化為“B1”。

導(dǎo)電芯線的規(guī)格：導(dǎo)電芯線規(guī)格構(gòu)成應(yīng)符合通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中銅芯線規(guī)格構(gòu)成的規(guī)定。

例如：2×1×0.9，表示2根線徑為0.9mm的銅導(dǎo)線單線。

3×2×0.5，表示3根線徑為0.5mm的銅導(dǎo)線線對。

4×2.6/9.5，表示4根內(nèi)導(dǎo)體直徑為2.6mm、外導(dǎo)體內(nèi)徑為9.5mm的同軸對。

6.2

光纖通信傳輸技術(shù)簡介

按信號的復(fù)用方式，光纖通信系統(tǒng)提高傳輸容量的方法有：空分復(fù)用（SDM）、光時分復(fù)用（OTDM）、光波分復(fù)用（WDM）和光碼分復(fù)用（OCDMA）。

（1）空分復(fù)用?？辗謴?fù)用靠增加光纖對數(shù)的方式線性增加傳輸?shù)娜萘?，傳輸設(shè)備也線性增加。但線路投資大，光纖的帶寬資源沒有得到充分利用。

（2）時分復(fù)用。時分復(fù)用主要是利用PDH和SDH技術(shù)，不斷提高速率等級來提高傳輸容量。

（3）光波分復(fù)用。波分復(fù)用利用一根光纖同時傳輸多個光波長信號，以提高傳輸容量。

（4）光碼分復(fù)用。光碼分復(fù)用是在光傳輸之前通過在每個比特時間內(nèi)編碼目的地址，建立起專門通信鏈路的傳輸技術(shù)。

目前提高傳輸容量主要采用TDM與WDM的合用方式，在電信號傳輸中，利用TDM方式，實現(xiàn)PDH到SDH的高速率等級；在光信號傳輸中利用WDM的方式實現(xiàn)單根光纖中的多通道傳輸。

6.2.1SDH技術(shù)簡介

1．SDH傳送網(wǎng)產(chǎn)生

傳輸系統(tǒng)是通信網(wǎng)的重要組成部分，傳輸系統(tǒng)的好壞直接制約著通信網(wǎng)的發(fā)展。為了擴(kuò)大傳輸容量，提高傳輸效率，在數(shù)字通信中，常常將若干個低次群低速數(shù)字信號以數(shù)字復(fù)用的方式合成為一路高速數(shù)字信號。

2．PDH的幀結(jié)構(gòu)和主要缺陷

在PDH中，各速率等級雖規(guī)定了標(biāo)稱速率，但支路信號可來自不同的設(shè)備，這些設(shè)備有各自獨立的時鐘源，因而來自不同設(shè)備的同一速率等級的支路信號，其速率并不一定嚴(yán)格相等。為了能將各支路信號復(fù)接成更高速率的信號，對于各速率等級除規(guī)定標(biāo)稱速率外，還規(guī)定其允許的偏差范圍(稱為容差)。這種有相同的標(biāo)稱速率，但又允許有一定的偏差的信號稱為準(zhǔn)同步信號。它們復(fù)接時只能靠插入調(diào)整比特，采用異步復(fù)接。我國的PDH技術(shù)采用歐洲制式，歐洲制式中各次群的速率、偏差、幀周期、電路數(shù)如表6-5所示。

在過去的20多年時間里，PDH技術(shù)在骨干網(wǎng)和本地網(wǎng)中發(fā)揮了巨大的作用。但是在通信網(wǎng)向大容量標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的今天，PDH的傳輸體制已經(jīng)愈來愈成為現(xiàn)代通信網(wǎng)的瓶頸，制約了傳輸網(wǎng)向更高的速率發(fā)展。傳統(tǒng)的PDH傳輸體制的缺陷體現(xiàn)在以下幾點：

（1）國際上現(xiàn)有的PDH技術(shù)存在三大地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，如圖6-16所示。這種局面造成了國際互通的困難。圖6-16ITU-T建議的三大PDH系列

（2）沒有世界性標(biāo)準(zhǔn)的光接口規(guī)范。致使不同廠家的設(shè)備，甚至同一廠家不同型號的設(shè)備光接口各不相同，不能互連，即橫向不兼容。

（3）上/下支路困難。PDH各速率等級幀長不同，低次群幀的起始點在高次群幀中沒有固定位置，也無規(guī)律可循。這種情況導(dǎo)致上/下支路必須采用背靠背設(shè)備，逐級分接出要下的支路，將不下的支路再逐級復(fù)接上去，如圖6-17所示。圖6-17從140Mbit/s信號分/插出2Mbit/s信號示意圖

（4）只能采用異步復(fù)接方式，即復(fù)接時需調(diào)整各支路速率同步后才能復(fù)接。

（5）網(wǎng)絡(luò)管理能力不強(qiáng)。由于安排的開銷比特很少，不能提供足夠的運行、管理和維護(hù)(OAM)能力。網(wǎng)絡(luò)的OAM主要靠人工的數(shù)字交叉連接和停業(yè)務(wù)檢測，不能適應(yīng)不斷演變的電信網(wǎng)的要求。

3．SDH傳送網(wǎng)特點

1985年美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ANSI)為使設(shè)備在光接口互連起草了光同步標(biāo)準(zhǔn)，并命名為同步光網(wǎng)絡(luò)(SONET)。1986年，ITU-T的前身CCITT以SONET為基礎(chǔ)制訂了SDH同步數(shù)字體系標(biāo)準(zhǔn)，使同步網(wǎng)不僅適用于光纖傳輸，也適合于微波和衛(wèi)星等其它傳輸形式。

SDH幀結(jié)構(gòu)克服了PDH的不足，與傳統(tǒng)的PDH相比較，SDH有如下明顯的特點：

（1）靈活的分插功能。SDH規(guī)定了嚴(yán)格的映射復(fù)接方法，并采用指針技術(shù)，支路信號在線路信號中的位置是透明的，可以直接從線路信號中靈活地上下支路信號，無需通過逐級復(fù)用實現(xiàn)分插功能，減少了設(shè)備的數(shù)量，簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（2）SDH有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理能力。SDH的幀結(jié)構(gòu)中有足夠的開銷比特(開銷比特占總?cè)萘?/p>

的約1/30)，不僅滿足目前的告警、性能監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)配置、倒換和公務(wù)等的需要，而且還有進(jìn)一步擴(kuò)展的余地，用以滿足將來的監(jiān)控和網(wǎng)管需要。

（3）強(qiáng)大的自愈能力。具有智能檢測的SDH網(wǎng)管系統(tǒng)和網(wǎng)路動態(tài)配置功能，使SDH網(wǎng)絡(luò)容易實現(xiàn)自愈，在設(shè)備或系統(tǒng)發(fā)生故障時，能迅速恢復(fù)業(yè)務(wù)，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，降低維護(hù)費用。

（4）SDH有標(biāo)準(zhǔn)的光接口規(guī)范，不同廠家的設(shè)備可以在光路上互連，真正實現(xiàn)橫向兼容。

（5）SDH具有兼容性。SDH的STM-1既可復(fù)用2Mbit/s系列的PDH信號，又可復(fù)用1.5Mb/s系列的PDH信號，使兩大系列在STM-1中得到統(tǒng)一，便于實現(xiàn)國際互通，也便于順利地從PDH向SDH過渡。SDH的STM-1和STM-4的速率己被選定為B-ISDN的用戶／網(wǎng)絡(luò)接口的標(biāo)準(zhǔn)速率，適應(yīng)新業(yè)務(wù)ATM和IP等的接入。

總結(jié)起來，SDH核心特點是：同步復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)光接口、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理能力。

當(dāng)然，SDH技術(shù)并不是十全十美的，它也有一些不足之處：

（1）由于開銷比特很多，因此頻帶利用率不如PDH。

（2）大規(guī)模采用軟件技術(shù)，一旦計算機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)問題，將造成全網(wǎng)癱瘓。

（3）為了能兼容各種速率信號，實現(xiàn)橫向連接，采用指針調(diào)控技術(shù)，產(chǎn)生較大的抖動，對信號造成一定的傳輸損傷。

4．SDH的速率等級及幀結(jié)構(gòu)

1）SDH速率等級

SDH按一定的規(guī)律組成塊狀幀結(jié)構(gòu)，稱之為同步傳送模塊(STM)，它以與網(wǎng)絡(luò)同步的速率串行傳輸。同步數(shù)字體系中最基本的，也是最重要的模塊信號是STM-1，其速率為155.520Mb/s，更高等級的模塊STM-N是N個基本模塊信號STM-1按同步復(fù)用，經(jīng)字節(jié)間插后形成的，其速率是STM-1的N倍，N取正整數(shù)1、4、16、64。詳細(xì)速率等級如表6-6所示。STM-N光接口線路信號只是STM-N信號經(jīng)擾碼后電光轉(zhuǎn)換的結(jié)果，因而速率不變。

2）SDH幀結(jié)構(gòu)

STM-N幀結(jié)構(gòu)由9行270N列(字節(jié))組成，每字節(jié)8個b，每個字節(jié)速率為64kb/s。SDH幀由凈負(fù)荷、管理單元指針(AU-PTR)、段開銷(SOH)三部分組成，如圖6-18所示。圖6-18STM-N幀結(jié)構(gòu)

段開銷(SOH)區(qū)域用于存放幀定位、運行、維護(hù)和管理方面的字節(jié)，以保證主信息掙負(fù)荷正確靈活地傳送。段開銷進(jìn)一步分為再生段開銷(RSOH)和復(fù)用段開銷(MSOH)。

管理單元指針存放在幀的第4行的1～9×N列，用來指示信息凈負(fù)荷的第一個字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置，以便正確區(qū)分出所需的信息。為了兼容各種業(yè)務(wù)或與其它網(wǎng)聯(lián)接，需通過指針進(jìn)行速率調(diào)整。

信息凈負(fù)荷區(qū)存放各種電信業(yè)務(wù)信息和少量用于通道性能監(jiān)控的通道開銷字節(jié)，它位于STM-N幀結(jié)構(gòu)中除段開銷和管理單元指針區(qū)域以外的所有區(qū)域。

5．SDH映射與復(fù)用

前面已經(jīng)提到，SDH具有兼容性，即將PDH三大系列的各速率等級的信號均可以納入SDH的傳送模塊中(具體地說可納入STM-1中)，這樣使現(xiàn)存的PDH設(shè)備還能繼續(xù)使用，不致造成浪費。同時，SDH還能兼容各種新業(yè)務(wù)納入傳送模塊。這種將PDH信號和各種新業(yè)務(wù)裝入SDH信號空間，并構(gòu)成SDH幀的過程稱為映射和復(fù)用過程。ITU-T對SDH的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)或復(fù)用路線作出了嚴(yán)格的規(guī)定。如圖6-19所示。PDH各速率等級按復(fù)用路線均可以映射到SDH的傳送模塊中去。

圖6-19ITU-TG.709建議的SDH復(fù)用映射結(jié)構(gòu)

我國的光同步傳輸網(wǎng)技術(shù)體制規(guī)定以2Mb/s為基礎(chǔ)的PDH系列作為SDH的有效負(fù)荷并選用AU-4復(fù)用路線，其基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu)如圖6-19所示。由圖6-20可知，我國的SDH復(fù)用映射結(jié)構(gòu)有139264kb/s、34368kb/s、2048kb/s等3個PDH支路信號輸入口。一般不用34Mb/s支路接口，因為一個STM-1只能映射進(jìn)3個34Mb/s支路信號，信道利用率太低。圖6-20我國規(guī)定的SDH復(fù)用映射結(jié)構(gòu)

6．映射與復(fù)用的單元

如圖6-20所示，SDH的基本復(fù)用單元包括標(biāo)準(zhǔn)容器（C）、虛容器（VC）、支路單元（TU）、支路單元組（TUG）、管理單元（AU）、管理單元組（AUG）。

（1）標(biāo)準(zhǔn)容器。容器是一種用來裝載各種速率的業(yè)務(wù)信號的信息結(jié)構(gòu)。主要完成適配功能，即完成輸入信號在輸出信號間的碼型、碼速變換。ITU-T規(guī)定了5種標(biāo)準(zhǔn)容器：C-11、C-12、C-2、C-3和C-4，其標(biāo)準(zhǔn)輸入速率分別為1.544Mb/s、2.048Mb/s、6.312Mb/s、34.368Mb/s、139.264Mb/s。

我國常用的有C-12、C-3、C-4等容器。已裝載的容器又可作為虛容器的信息凈負(fù)荷。

(2)虛容器。其用于支持SDH通道層連接的信息結(jié)構(gòu)。它由容器輸出的信息凈負(fù)荷加上通道開銷（POH）組成，

即:

VC-n=C-n+POH

虛容器可分為低階虛容器和高階虛容器。VC-12、VC-2和通過TU-3復(fù)用進(jìn)VC-4的VC-3為低階虛容器，AU-3中的VC-3和VC-4為高階虛容器。VC是SDH中可以用來傳輸、交換、處理的最小信息單元，VC在SDH傳輸網(wǎng)中傳輸?shù)穆窂椒Q為通道。由于我國取消了AU-3通道，所以VC-12、VC-3都是低階通道。

（3）支路單元和支路單元組。支路單元是一種提供低階通道層和高階通道層之間適配功能的信息結(jié)構(gòu)（即負(fù)責(zé)將低階虛容器經(jīng)支路單元組裝進(jìn)高階虛容器）。它由低階VC-n和相應(yīng)的支路單元指針（TU-n-PTR）組成，即：

TU-n=低階VC-n+TU-n-PTR

支路單元指針TU-n-PTR用來指示VC-n凈負(fù)荷起點在TU幀內(nèi)的位置。

支路單元組TUG由一個或多個在高階VC凈負(fù)荷中占據(jù)固定的、確定位置的支路單元組成。

(4)管理單元和管理單元組。管理單元是提供高階通道層和復(fù)用段層之間適配功能的信息結(jié)構(gòu)（即負(fù)責(zé)將高階虛容器經(jīng)管理單元組裝進(jìn)STM-N幀）。它由高階VC和相應(yīng)的管理單元指針（AU-PTR）組成，即：

AU-n=高階VC-n+AU-n-PTR

管理單元指針AU-n-PTR指示高階VC-n凈負(fù)荷起點在AU幀內(nèi)的位置。

管理單元組(AUG)是由一個或多個在STM-N凈負(fù)荷中占據(jù)固定的、確定位置的管理單元組成。

7．SDH傳輸網(wǎng)設(shè)備

SDH傳輸網(wǎng)是由不同類型的網(wǎng)元通過光纜線路的連接組成的，通過不同的網(wǎng)元完成SDH網(wǎng)的傳送功能：上/下業(yè)務(wù)、交叉連接業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)故障自愈等。SDH網(wǎng)中常見網(wǎng)元有終端復(fù)用器（TM）、分插復(fù)用器（ADM）、數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）和再生中繼器（REG）。

（1）終端復(fù)用器。終端復(fù)用器用在網(wǎng)絡(luò)的終端站點上，因此只有一個高速線路口。它用于把速率較低的PDH信號或STM-M信號組合成一個速率較高的STM-N（N≥M）信號，或作相反的處理，因此TM的支路端口可以輸出/輸入多路低速支路信號，TM的一般模型如圖6-21所示。

圖6-21終端復(fù)用器TM

（2）分插復(fù)用器。分/插復(fù)用器是SDH網(wǎng)上最重要的一種網(wǎng)元，在鏈形網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)和樞紐形網(wǎng)中應(yīng)用十分廣泛。ADM用于SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接站點處，例如鏈的中間結(jié)點或環(huán)上結(jié)點。ADM主要完成在無需分接或終結(jié)整個STM-N信號的條件下，分出和插入任何支路信號，ADM一般模型如圖6-22所示。圖6-22分/插復(fù)用器ADM

ADM是一個三端口的器件，包括兩個高速線路口和一個支路端口，為了描述方便，我們將其分為西（W）向、東向（E）兩個線路端口。除了將低速支路信號交叉復(fù)用進(jìn)東或西向線路上去，或從東或西側(cè)線路端口收的線路信號中拆分出低速支路信號，另外，ADM還可將東/西向線路側(cè)的STM-N信號進(jìn)行交叉連接，例如將東向STM-16中的第3個STM-1與西向STM-16中的第4個STM-1相連接。

（3）SDH交叉連接設(shè)備

數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）是SDH網(wǎng)絡(luò)的重要網(wǎng)絡(luò)單元。數(shù)字交叉連接設(shè)備完成的主要是STM-N信號的交叉連接功能，具有多端口。DXC實際上相當(dāng)于一個交叉矩陣，完成各個信號間的交叉連接，如圖6-23所示。

圖6-23數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC

DXC可以完成任何端口之間接口速率信號（包括其子速率信號）的可控連接和再連接。根據(jù)端口速率和交叉連接速率的不同，數(shù)字交叉連接設(shè)備可以有不同的配置類型，通常用DXCX/Y來表示，含義如表6-7所示。其中X表示可接入DXC的最高速率等級，Y表示在交叉矩陣中能夠進(jìn)行交叉連接的最低速率級別。X越大表示DXC的承載容量越大；Y越小表示DXC的交叉靈活性越大。

DXC4/1端口最高速率140Mb/s或155Mb/s，參與交叉連接的最低速率是2Mb/s，主要用于局間中繼、長途、本地網(wǎng)或PDH與SDH網(wǎng)關(guān)。DXC4/4端口最高速率140Mb/s或155Mb/s,參與交叉連接的最低速率是140Mb/s或155Mb/s，主要用于寬帶城域網(wǎng)、長途干線網(wǎng)或PDH與SDH網(wǎng)關(guān)。

4）再生中繼器。由于光纖存在著傳輸衰耗和傳輸色散，數(shù)字信號經(jīng)過光纖長距離傳輸后，光脈沖幅度會減小，形狀會畸變，要進(jìn)一步延長傳輸距離，必須采用再生中繼器。再生中繼器的功能就是接收經(jīng)長途傳輸后衰減了的、有畸變的STM-N信號，然后對它進(jìn)行均衡放大、識別、再生成規(guī)則的信號后發(fā)送出去。如圖6-24所示，REG是雙端口器件，只有兩個線路端口——W向、E向。

REG的作用是將W/E側(cè)的光信號經(jīng)O/E、抽樣、判決、再生整形、E/O在E或W側(cè)發(fā)出。REG沒有支路端口，REG只需處理STM-N幀中的RSOH，且不需要交叉連接功能（W-E直通即可）。

圖6-24再生器REG

8．SDH網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)的物理形狀，即指網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與傳輸線路組成的幾何排列，反映了實際的網(wǎng)元連接狀況。SDH網(wǎng)絡(luò)由SDH網(wǎng)元設(shè)備通過光纜互連而成，而網(wǎng)絡(luò)的有效性（信道的利用率）、可靠性和經(jīng)濟(jì)性在很大程度上與其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)，組網(wǎng)時應(yīng)根據(jù)通信容量和地里條件選用合適的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。SDH網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠窘Y(jié)構(gòu)有鏈形、星形、樹形、環(huán)形和網(wǎng)孔形。

（1）鏈形網(wǎng)。如圖6-25所示為一個最典型的鏈形SDH網(wǎng)，其中鏈狀網(wǎng)絡(luò)兩端點配備TM，在中間節(jié)點配置ADM或REG。網(wǎng)中的所有節(jié)點一一串聯(lián)，且首尾兩端開放。

此網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點是簡單經(jīng)濟(jì)，一次性投入少，容量大；通常采用線路保護(hù)方式，多應(yīng)用于SDH初期建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，如專網(wǎng)（鐵路網(wǎng)）或SDH長途干線網(wǎng)。

圖6-25SDH鏈形網(wǎng)

（2）星形網(wǎng)。星形網(wǎng)選擇網(wǎng)絡(luò)中某一網(wǎng)元做為樞紐節(jié)點與其它各節(jié)點相連，其它各網(wǎng)元節(jié)點互不相連，網(wǎng)元各節(jié)點間的業(yè)務(wù)需要經(jīng)過樞紐節(jié)點轉(zhuǎn)接。如圖6-26所示，在樞紐節(jié)點配置DXC,在其它節(jié)點配置TM。

這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，可將多個光纖終端統(tǒng)一合成一個終端，從而利用分配帶寬來節(jié)約成本；但存在樞紐節(jié)點的安全保障和處理能力的潛在瓶頸問題。樞紐節(jié)點的作用類似交換網(wǎng)的匯接局，此種拓?fù)涠嘤糜跇I(yè)務(wù)集中的本地網(wǎng)（接入網(wǎng)和用戶網(wǎng)）。

圖6-26SDH星形網(wǎng)

（3）樹形網(wǎng)。樹形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)可看成是鏈形拓?fù)浜托切瓮負(fù)涞慕M合，如圖6-27所示，三個方向以上的節(jié)點應(yīng)設(shè)置DXC，其它節(jié)點配置ADM或TM。

這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥m合于廣播業(yè)務(wù)，而不利于提供雙向通信業(yè)務(wù)，同時也存在樞紐節(jié)點可靠性不高和光功率預(yù)算等問題。圖6-27SDH樹形網(wǎng)

（4）環(huán)形網(wǎng)。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵嶋H上是指將鏈形拓?fù)涫孜蚕噙B，從而使網(wǎng)上任何一個網(wǎng)元節(jié)點都不對外開放的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问健Ｈ鐖D6-28所示，通常在各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上配置ADM，也可采用DXC。

這種網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前使用最多的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问?，其結(jié)構(gòu)簡單且具有較強(qiáng)的自愈功能，網(wǎng)絡(luò)生存和可靠性高，是組成現(xiàn)代大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)的主要基本結(jié)構(gòu)形式，常用于本地網(wǎng)（接入網(wǎng)和用戶網(wǎng)）、局間中繼網(wǎng)。

圖6-28SDH環(huán)形網(wǎng)

（5）網(wǎng)孔形網(wǎng)。如圖6-29所示，網(wǎng)孔形將所有網(wǎng)元節(jié)點兩兩相連，是一種理想的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通常在業(yè)務(wù)密度大的網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點需配置DXC，為任意兩網(wǎng)元節(jié)點間提供兩條以上的傳輸路由。

網(wǎng)孔形網(wǎng)的可靠性更強(qiáng)，不存在瓶頸問題和失效問題。但由于DXC設(shè)備價格昂貴，若網(wǎng)絡(luò)都采用此設(shè)備進(jìn)行高度互聯(lián)，會使投資成本增大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，降低系統(tǒng)有效性。因此一般在業(yè)務(wù)量大且密度相對集中的節(jié)點使用DXC，網(wǎng)孔形網(wǎng)主要用于國家一級干線網(wǎng)。圖6-29SDH網(wǎng)孔形網(wǎng)

9．我國的SDH傳送網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

同PDH相比SDH具有巨大的優(yōu)越性，但這種優(yōu)越性只有在組成SDH網(wǎng)時才能完全發(fā)揮出來。傳統(tǒng)的組網(wǎng)概念中，提高傳輸設(shè)備利用率是第一位的，為了增加線路的占空系數(shù)，在每個節(jié)點都建立了許多直接通道，致使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。而現(xiàn)代通信的發(fā)展，最重要的任務(wù)是簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，建立強(qiáng)大的運營、維護(hù)和管理（OAM）功能，降低傳輸費用并支持新業(yè)務(wù)的發(fā)展。我國的SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為四個層面，如圖6-30所示。

圖6-30我國的SDH傳送網(wǎng)

最高層面為長途一級干線網(wǎng)，主要省會城市及業(yè)務(wù)量較大的匯接節(jié)點城市裝有DXC4/4，其間由高速光纖鏈路STM-64/STM-16組成，形成了一個大容量、高可靠的網(wǎng)孔形國家骨干網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并輔以少量線形網(wǎng)。由于DXC4/4也具有PDH體系的140Mb/s接口，因而對原有的PDH的140Mb/s和565Mb/s系統(tǒng)也能納入由DXC4/4統(tǒng)一管理的長途一級干線網(wǎng)中。

第二層面為二級干線網(wǎng)，主要匯接節(jié)點裝有DXC4/4或DXC4/1，其間由STM-16/STM-4組成，形成省內(nèi)網(wǎng)狀或環(huán)形骨干網(wǎng)結(jié)構(gòu)并輔以少量線性網(wǎng)結(jié)構(gòu)。由于DXC4/1有2Mb/s，34Mb/s或140Mb/s接口，因而對原來PDH系統(tǒng)也能納入統(tǒng)一管理的二級干線網(wǎng)，并具有靈活調(diào)度電路的能力。

第三層面為中繼網(wǎng)，可以按區(qū)域劃分為若干個環(huán)，由ADM組成速率為STM-1/STM-4的自愈環(huán)，也可以是路由備用方式的兩節(jié)點環(huán)。這些環(huán)具有很高的生存性，又具有業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)功能。環(huán)形網(wǎng)中主要采用復(fù)用段倒換環(huán)方式。環(huán)間由DXC4/1溝通，完成業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)和其他管理功能。同時也可以作為長途網(wǎng)與中繼網(wǎng)之間以及中繼網(wǎng)和用戶網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)或接口，還可以作為PDH與SDH之間的網(wǎng)關(guān)。

最低層面為用戶接入網(wǎng)。由于處于網(wǎng)絡(luò)的邊界處，業(yè)務(wù)容量要求低，且大部分業(yè)務(wù)量匯集于一個節(jié)點（端局）上，因而通道倒換環(huán)和星形網(wǎng)都十分適合于該應(yīng)用環(huán)境，所需設(shè)備除ADM外還有光線路終端（OLT）。速率為STM-1/STM-4，接口可以為STM-1光/電接口、PDH體系的2Mb/s、34Mb/s或140Mb/s接口、普通電話用戶接口、小交換機(jī)接口、2B+D或30B+D接口以及城域網(wǎng)接口等。

用戶接入網(wǎng)是SDH網(wǎng)中最龐大、最復(fù)雜的部分，它占整個通信網(wǎng)投資的50%以上，用戶網(wǎng)的光纖化是一個逐步的過程。我們所說的光纖到路邊（FTTC）、光纖到大樓（FTTB）、光纖到家庭（FTTH）就是這個過程的不同階段。目前在我國推廣光纖用戶接入網(wǎng)時必須要考慮采用一體化的SDH/CATV網(wǎng)，不但要開通電信業(yè)務(wù)，而且還能提供CATV服務(wù)，這比較適合我國國情。

10．SDH網(wǎng)絡(luò)保護(hù)

為提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃院蚐DH網(wǎng)絡(luò)的生存能力，SDH網(wǎng)絡(luò)通常采用一定保護(hù)機(jī)制，包括設(shè)備保護(hù)、路徑保護(hù)和網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)。

1）SDH線形網(wǎng)保護(hù)

SDH線形網(wǎng)采用與傳統(tǒng)PDH網(wǎng)絡(luò)近似的線路保護(hù)倒換方式，分為1+1保護(hù)和1：n保護(hù)。1+1的保護(hù)結(jié)構(gòu)，即每一個工作系統(tǒng)都配有一個專用的保護(hù)系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)互為主備用。如圖6-31所示，在發(fā)送端，SDH信號被同時送入工作系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)，接收端在正常情況下選收工作系統(tǒng)的信號。同時接收端復(fù)用段保護(hù)功能(MSP)不斷監(jiān)測收信狀態(tài)，當(dāng)工作系統(tǒng)性能發(fā)生劣化時，接收端立即切換到保護(hù)系統(tǒng)選收信號，使業(yè)務(wù)得到恢復(fù)。

圖6-311+1保護(hù)

這種保護(hù)方式采用“并發(fā)優(yōu)收”保護(hù)策略，不需要自動保護(hù)倒換協(xié)議（APS）。工作通路的發(fā)端永久地橋接于工作段和保護(hù)段，保護(hù)倒換全由收端根據(jù)接收信號的好壞自動進(jìn)行。因此1+1保護(hù)簡單、快速而可靠。但因為是專用的保護(hù)，1+1不提供無保護(hù)的附加業(yè)務(wù)通路,信道率用率較低。

1:n的保護(hù)方式中,n個工作系統(tǒng)共享1個保護(hù)系統(tǒng)。如圖6-32所示，正常情況下，工作系統(tǒng)傳送主用業(yè)務(wù)，保護(hù)系統(tǒng)傳送服務(wù)級別較低的附加業(yè)務(wù)。當(dāng)復(fù)用段保護(hù)功能(MSP)監(jiān)測的主用信號劣化或失效時，額外業(yè)務(wù)將被丟棄，發(fā)端將主用業(yè)務(wù)倒換到保護(hù)系統(tǒng)上，而收端也將切換到保護(hù)系統(tǒng)選收主用業(yè)務(wù)，主用業(yè)務(wù)因而得到恢復(fù)。

這種方式需要自動保護(hù)倒換協(xié)議（APS），其中K1字節(jié)的b5—b8的0001～1110[1—14]指示要求倒換的工作系統(tǒng)的編號，因此n的值最大為14。相對于1+1保護(hù)方式，1：n倒換速率慢一些，但信道利用率高。

圖6-321:1保護(hù)

2）SDH環(huán)形網(wǎng)保護(hù)

所謂自愈是指在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障（例如光纖斷）時，無需人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)能自動地在極短的時間內(nèi)（ITU-T規(guī)定為50ms以內(nèi)）恢復(fù)業(yè)務(wù)，使用戶幾乎感覺不到網(wǎng)絡(luò)出了故障。SDH環(huán)形網(wǎng)就具備自愈的特點，被稱為自愈環(huán)。實現(xiàn)自愈的前前條件包括網(wǎng)絡(luò)的冗余路由、網(wǎng)元節(jié)點的交叉連接功能等。

根據(jù)保護(hù)業(yè)務(wù)的級別可以分為通道倒換環(huán)和復(fù)用段倒換環(huán)。對于通道倒換環(huán)，業(yè)務(wù)量的保護(hù)以通道為基礎(chǔ)，倒換與否由環(huán)中某一通道信號質(zhì)量的優(yōu)劣而定；通?？筛鶕?jù)是否收到TU-AIS來決定該通道是否倒換。而對于復(fù)用段倒換環(huán)，業(yè)務(wù)量的保護(hù)以復(fù)用段為基礎(chǔ)，倒換與否由每一對節(jié)點之間的復(fù)用段信號質(zhì)量的優(yōu)劣來決定，當(dāng)復(fù)用段有故障時，故障范圍內(nèi)整個STM-N或1/2STM-N的業(yè)務(wù)信號將切換到保護(hù)回路。復(fù)用段保護(hù)倒換的條件包括LOF、LOS、MS-AIS、MS-EXC告警信號。

（1）二纖單向通道保護(hù)環(huán)。此環(huán)在任意兩節(jié)點之間由兩根光纖連接，構(gòu)成兩個環(huán)，其中一個為主環(huán)(S)，另外一個為保護(hù)環(huán)(P)。網(wǎng)元節(jié)點通過支路板將業(yè)務(wù)同時發(fā)送到主環(huán)S和保護(hù)環(huán)P，兩環(huán)的業(yè)務(wù)相同但傳輸方向相反。正常情況下，目的節(jié)點的支路板將選收主環(huán)S下支路業(yè)務(wù)。對同一節(jié)點來說，正常時發(fā)送出的信號和接收回的信號均是在S纖上沿同一方向傳送的，故稱為單向環(huán)。

如圖6-33（a）所示，環(huán)網(wǎng)中A、C節(jié)點互通業(yè)務(wù)。正常情況下，A至C的業(yè)務(wù)(AC)和C至A的業(yè)務(wù)(CA)都被并行發(fā)送到S環(huán)(逆時針方向)和P環(huán)(順時針方向)；也就是在S環(huán)，AC經(jīng)過D點直通達(dá)到C點，CA經(jīng)過B點直通達(dá)到A點；在P環(huán)，AC經(jīng)過點B直通達(dá)到C點，CA經(jīng)過D點直通到A點。正常情況下，A點從S環(huán)上選收業(yè)務(wù)CA，C點從S環(huán)上選收業(yè)務(wù)AC。

當(dāng)B-C光纜段的光纖同時被切斷，注意此時網(wǎng)元支路板仍舊并發(fā)業(yè)務(wù)到S和P環(huán)。如圖6-33(b)所示，AC業(yè)務(wù)被同時送至S環(huán)和P環(huán)傳輸，其中業(yè)務(wù)沿S環(huán)經(jīng)過D點直通安全達(dá)到C點，而沿P環(huán)的業(yè)務(wù)因BC之間斷纖而無法達(dá)到，但這并不影響C點從主環(huán)S中選收信號，因而C點不發(fā)生保護(hù)倒換。圖6-33二纖單向通道保護(hù)環(huán)

CA業(yè)務(wù)被同時送至S環(huán)和P環(huán)傳輸，由于BC之間斷纖業(yè)務(wù)無法沿S環(huán)傳輸經(jīng)過B到達(dá)A點。這時A點將收到S環(huán)上的TU-AIS告警信號，然后A點立即倒換到保護(hù)環(huán)P的選收CA業(yè)務(wù)，從而CA業(yè)務(wù)得以恢復(fù)。這就是通常所說的“并發(fā)優(yōu)收”。

網(wǎng)元節(jié)點發(fā)生了通道保護(hù)倒換后，支路板同時監(jiān)測主環(huán)S上業(yè)務(wù)的狀態(tài)，當(dāng)連續(xù)一段時間（華為的設(shè)備是10分鐘左右）未發(fā)現(xiàn)TU-AIS時，發(fā)生倒換網(wǎng)元的支路板將切回到主環(huán)接收業(yè)務(wù)，恢復(fù)成正常時的默認(rèn)狀態(tài)。

二纖單向通道保護(hù)環(huán)倒換不需要APS協(xié)議，速度快，但網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)容量不大，多適用于環(huán)網(wǎng)上某些節(jié)點業(yè)務(wù)集中的情況。

(2)雙纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)。從圖6-34中看出，雙纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)利用兩根光纖——S1/P2、S2/P1。每根光纖的全部容量一分為二，一半容量用于業(yè)務(wù)通路，剩下一半則用于保護(hù)通路且保護(hù)的是另一根光纖上的主用業(yè)務(wù)。

圖6-34雙纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)

如圖6-34(a)所示，A、C兩節(jié)點之間通信，正常時，S1／P2纖的S1時隙用于傳輸A到的C業(yè)務(wù)，P2時隙用于傳輸額外業(yè)務(wù)。而C到的A業(yè)務(wù)則置于S2／P1纖的S2時隙傳輸，額外業(yè)務(wù)置于P1時隙。

當(dāng)網(wǎng)B—C間光纜段被切斷時，B、C兩節(jié)點靠近中斷側(cè)的倒換開關(guān)利用APS協(xié)議執(zhí)行環(huán)回，將S1/P2纖和S2/P1纖橋接，如圖6-34(b)所示。Ａ到Ｃ的業(yè)務(wù)自Ａ節(jié)點進(jìn)環(huán)后，沿著S1/P2纖到達(dá)B節(jié)點后，B節(jié)點利用時隙交換技術(shù)，將S1/P2纖上S1時隙的主用業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到S2/P1纖上的P1時隙，沿S2/P1纖經(jīng)A、D節(jié)點直通到達(dá)C點，經(jīng)倒換開關(guān)后分路出來。

在Ｃ節(jié)點，C到A的業(yè)務(wù)沿S2/P1光纖的S2時隙送出，隨即環(huán)回至S1/P2光纖的P2時隙，沿S1/P2光纖經(jīng)D、A節(jié)直穿通到達(dá)B點；在B點執(zhí)行環(huán)回功能，將S1/P2光纖的P2時隙業(yè)務(wù)環(huán)到S2/P1光纖的S2時隙上去，經(jīng)S2/P1光纖傳到A節(jié)點落地。

11．SDH傳送網(wǎng)主要性能指標(biāo)

在傳輸網(wǎng)絡(luò)中，傳輸設(shè)備與光纖之間的連接點稱為光接口；傳輸設(shè)備與電端機(jī)之間的連接點稱為電接口，如圖6-35所示。光接口有兩個：一個稱為“S”點，傳輸設(shè)備由此向光纖發(fā)送光信號；另一個稱為“R”點，傳輸設(shè)備由此接收從光纖傳來的光信號。電接口也有兩個：一個為“A”點，數(shù)字復(fù)用設(shè)備輸出的PCM信號由此傳給傳輸設(shè)備；另一個為“B”點，傳輸設(shè)備由此向數(shù)字設(shè)備輸出接收到的PCM信號。因此，傳輸設(shè)備的測試指標(biāo)也分為兩大類：一類是光接口指標(biāo)，另一類是電接口指標(biāo)。

圖6-35傳輸網(wǎng)絡(luò)框圖

光接口的指標(biāo)測量主要有光發(fā)送機(jī)參數(shù)（S點參數(shù)）測量和光接收機(jī)參數(shù)（R點參數(shù)）測量兩類，其中光發(fā)送機(jī)的主要參數(shù)指標(biāo)主要有平均發(fā)送光功率和消光比兩類；光接收機(jī)的主要參數(shù)指標(biāo)主要有過載光功率、靈敏度和動態(tài)范圍三類。電接口不是本任務(wù)主要介紹內(nèi)容，故不做重點介紹。不同的應(yīng)用場合用不同的代碼表示，見表6-8—表6-12。

光接口分類表示；

應(yīng)用類型-STM等級·尾標(biāo)數(shù)

其中：字母表示光接口應(yīng)用類型；字母后第一位數(shù)字表示STM的等級；字母后第二位數(shù)字表示工作窗口和所用光纖類型，各字母和數(shù)字符號含義如表6-12所示。

12．光功率測試

1）光發(fā)送機(jī)參數(shù)測量

光發(fā)射機(jī)的主要測試指標(biāo)有平均發(fā)送光功率和消光比兩個。

（1）平均發(fā)送光功率。平均發(fā)送光功率定義為參考點S的平均發(fā)送光功率為發(fā)送機(jī)耦合近光纖的偽隨機(jī)數(shù)據(jù)序列的平均功率值。發(fā)送機(jī)的發(fā)射光功率和所發(fā)送的數(shù)據(jù)信號中“1”占的比例有關(guān)，“1”越多，光功率也就越大。當(dāng)發(fā)送偽隨機(jī)信號時，“1”和“0”大致各占一半，這時測試得到的功率就是平均發(fā)送光功率。

平均光功率的指標(biāo)與實際的光纖線路有關(guān)，在長距離的光纖通信數(shù)字系統(tǒng)中，要求有較大的平均發(fā)送光功率，而在短距離的光纖通信系統(tǒng)中，則要求有較小的平均發(fā)送光功率。

（2）消光比。消光比是指在信號全“0”時的平均發(fā)光功率與信號全“1”時的平均光功率比值的最小值。即

（一般要求EXT<0.1）

或用對數(shù)表示：

（dB）

其中，P00是光端機(jī)輸入信號脈沖為全“0”碼時輸出的平均光功率，P11為光端機(jī)輸入信號脈沖為全“1”碼時輸出的平均光功率。

2）光接收機(jī)參數(shù)（R點參數(shù)）測量

光接收機(jī)的主要測試指標(biāo)有靈敏度、過載光功率和動態(tài)范圍三個。

（1）靈敏度。靈敏度是指在系統(tǒng)滿足給定誤碼率指標(biāo)的條件下（BER＝1×1010），光接收機(jī)所需的最小平均接收光功率，用Pmin（mW）表示，工程中常用毫分貝（dBm）來表示。即

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，從而決定了系統(tǒng)的中繼段距離，是光纖通信系統(tǒng)設(shè)計的重要依據(jù)。

（2）過載光功率。過載光功率是指在系統(tǒng)滿足給定誤碼率指標(biāo)的條件下（BER＝1×1010），光接收機(jī)所需的最大平均接收光功率Pmax（mW）。工程中常用毫分貝（dBm）來表示。

即：

（3）動態(tài)范圍。動態(tài)范圍是指在保證系統(tǒng)誤碼率指標(biāo)的條件下（BER＝1×1010），接收機(jī)的最低輸入光功率（dBm）和最大允許輸入光功率（dBm）之差（dB）。即

接收機(jī)接收到的信號功率過小，會產(chǎn)生誤碼，但是如果接收的光信號過大，又會使接收機(jī)內(nèi)部器件過載，同樣產(chǎn)生誤碼。所以為了保證系統(tǒng)的誤碼特性，需要保證輸入信號在一定的范圍內(nèi)變化，光接收機(jī)這種適應(yīng)輸入信號在一定范圍內(nèi)變化的能力稱為光接收機(jī)的動態(tài)范圍。

13．誤碼測試

誤碼是指在數(shù)字通信系統(tǒng)的接收端，通過判決電路后產(chǎn)生的比特流中，某些比特發(fā)生了差錯，對傳輸質(zhì)量產(chǎn)生了影響。

1）平均誤碼率（BER）

傳統(tǒng)上，常用BER來衡量光纖通信系統(tǒng)的誤碼性能，即在某一規(guī)定的觀測時間內(nèi)（如24小時）發(fā)生差錯的比特數(shù)和傳輸比特總數(shù)之比（如1×1010）。即

但平均誤碼率是一個長期效應(yīng)，它只給出一個平均累積結(jié)果。而實際上誤碼的出現(xiàn)往往呈突發(fā)性質(zhì)，且具有極大的隨機(jī)性。因此除了平均誤碼率之外還應(yīng)該有一些短期度量誤碼的參數(shù)，即誤塊秒與嚴(yán)重誤塊秒。

2）G.826規(guī)定的高速比特率通道誤碼性能參數(shù)，以“塊”為基礎(chǔ)。

高速比特率通道的誤碼性能是以塊為單位進(jìn)行度量，由此產(chǎn)生出一組以“塊”為基礎(chǔ)的一組參數(shù)。這些參數(shù)的含義如下：

（1）誤碼塊（EB）。SDH通道開銷中的BIP-X屬于單個監(jiān)視塊，其中，X中的每個比特與監(jiān)視的信息比特構(gòu)成監(jiān)視碼組，只要X個分離的奇偶校驗組中的任意一個不符合校驗要求就認(rèn)為整個塊是誤碼塊。

（2）誤塊秒（ES）和誤塊秒比（ESR）。當(dāng)某一秒中發(fā)現(xiàn)1個或多個誤碼塊時，稱該秒為誤塊秒。在規(guī)定測量時間段內(nèi)出現(xiàn)的誤塊秒總數(shù)與總的可用時間的比值稱之為誤塊秒比。

（3）嚴(yán)重誤塊秒（SES）和嚴(yán)重誤塊秒比（SESR）。某一秒內(nèi)包含有不少于30%的誤塊或者至少出現(xiàn)一個嚴(yán)重擾動期（SDP）時認(rèn)為該秒為嚴(yán)重誤塊秒。其中嚴(yán)重擾動期指在測量時，在最小等效于4個連續(xù)塊時間或者1ms（取二者中較長時間段）時間段內(nèi)所有連續(xù)塊的誤碼率≥102或者出現(xiàn)信號丟失。

在測量時間段內(nèi)出現(xiàn)的SES總數(shù)與總的可用時間之比稱為嚴(yán)重誤塊秒比（SESR）。

（4）背景誤塊（BBE）和背景誤塊比（BBER）?？鄢豢捎脮r間和SES期間出現(xiàn)的誤塊稱之為背景誤塊（BBE）。BBE數(shù)與在一段測量時間內(nèi)扣除不可用時間和SES期間內(nèi)所有塊數(shù)后的總塊數(shù)之比稱背景誤塊比（BBER）。

若這段測量時間較長，那么BBER往往反映的是設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的誤碼情況，與設(shè)備采用器件的性能穩(wěn)定性有關(guān)。

14．以太網(wǎng)性能測試

1）設(shè)備搜尋和查找

以太網(wǎng)性能測試儀可以自動搜尋并顯示網(wǎng)絡(luò)中接入的設(shè)備名稱、IP地址、MAC地址以及各自占用的數(shù)據(jù)流量，為網(wǎng)絡(luò)管理和故障診斷提供重要的參考信息。

2）雙千兆測試端口

不同于其他測試產(chǎn)品，以太網(wǎng)性能測試儀配備兩個RJ-45千兆測試端口，兩個端口可以完全獨立工作，使用其中任一端口即可進(jìn)行流量生成、抓包、Ping、鏈路測試、追蹤路由、DHCP和設(shè)備查找等測試，這樣，一個技術(shù)人員即可完成網(wǎng)絡(luò)故障診斷的一切工作。

3）RFC2544性能測試

RFC2544性能測試定義了吞吐量，延遲，幀丟失率，背靠背四個測試項目。

（1）吞吐率(Throughput)。

定義：被測設(shè)備在不丟包的情況下，所能轉(zhuǎn)發(fā)的最大數(shù)據(jù)流量。通常使用每秒鐘通過的最大的數(shù)據(jù)包數(shù)或者字節(jié)數(shù)來衡量(MB/s)。

作用：反映被測試設(shè)備所能夠處理(不丟失數(shù)據(jù)包)的最大的數(shù)據(jù)流量。

（2）幀丟失率(LostRate)。

定義：當(dāng)輸入信號超過設(shè)備處理能力時（負(fù)載下），由于缺乏資源而未能被轉(zhuǎn)發(fā)的包占應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)的包數(shù)的百分比。

輸入幀數(shù)-輸出幀數(shù)/輸入幀數(shù)

作用：反映被測設(shè)備承受特定負(fù)載的能力。

（3）時延（Latency）。

定義：發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)包，記錄中間數(shù)據(jù)包發(fā)出的時間T1，以及經(jīng)由測試設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)后到達(dá)接收端口的時間T2，然后按照公式計算：

對于存儲/位轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備：Latency=T2-T1

其中，T2為輸出幀的第一位到達(dá)輸出端口的時間；T1為輸入幀的最后一位到達(dá)輸入端口的時間。

作用：反映被測設(shè)備處理數(shù)據(jù)包的速度。

（4）背對背（Back-to-Back）。

定義：以能夠產(chǎn)生的最大速率，發(fā)送一定長度的數(shù)據(jù)包，并不斷改變一次發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目，直到被測設(shè)備能夠完全轉(zhuǎn)發(fā)所有發(fā)送的數(shù)據(jù)包，這個包數(shù)就是此設(shè)備的背對背值。

作用：反映被測設(shè)備處理突發(fā)數(shù)據(jù)的能力（數(shù)據(jù)緩存能力）。

6.2.2WDM技術(shù)簡介

近年來，IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推動了Internet在全球范圍的迅猛發(fā)展，勢不可擋。世界因特網(wǎng)業(yè)務(wù)一直保持每6～9個月翻一番的速度，使全球因特網(wǎng)用戶呈爆炸趨勢持續(xù)快速增長。隨著全球Internet用戶數(shù)量和Web站點數(shù)量的急劇增長，帶寬的需求也急劇增長，每半年主要ISP的Internet骨干鏈路的帶寬增長一倍。Internet如此迅速的發(fā)展給電信網(wǎng)絡(luò)帶來了巨大的沖擊，隨之出現(xiàn)了所謂的“光纖耗盡”現(xiàn)象和對代表通信容量的帶寬的“無限渴求”現(xiàn)象。

為了提高通信系統(tǒng)的性價比和經(jīng)濟(jì)有效性，以滿足不斷增長的電信業(yè)務(wù)和Internet業(yè)務(wù)的需求，如何提高通信系統(tǒng)的帶寬已成為焦點問題。密集波分復(fù)用（DWDM）正是解決這一問題的關(guān)鍵技術(shù)，它可以讓在IP、ATM和SDH等技術(shù)下承載的電子郵件、視頻、多媒體、數(shù)據(jù)和語音等傳輸?shù)耐ㄐ艠I(yè)務(wù)都通過統(tǒng)一的光纖層傳輸。

1.WDM技術(shù)原理

WDM技術(shù)即波分復(fù)用技術(shù)，是把光纖可能應(yīng)用的波長范圍劃分為多個波段，每個波段可作一個獨立的通道，實現(xiàn)利用一根光纖同時傳輸多個不同波長的光載波的傳輸技術(shù)。

在發(fā)送端采用波分復(fù)用器（合波器）將不同波長的光載波信號合并送入一根光纖進(jìn)行傳輸；在接收端再由波分解復(fù)用器（分波器）將這些不同波長光載波信號分開。圖6-36示出DWDM系統(tǒng)組成原理框架。

圖6-36DWDM系統(tǒng)組成原理圖

2.WDM波道頻率分配

根據(jù)光纖傳輸?shù)奶卣?，可以將光纖的傳輸波段分成5個波段，它們分別是O波段，波長范圍為1260－1360nm；E波段，波長為1360－1460nm；S波段,波長范圍為1460－1530nm；C波段，波長范圍為1530－1565nm；L波段，波長范圍為1565－1625nm。

目前的80波以內(nèi)的WDM技術(shù)主要應(yīng)用在C波段上，80波以上160波以內(nèi)WDM技術(shù)主要應(yīng)用在C+L波段上。

40波DWDM系統(tǒng)中心頻率基于C波段，中心頻率范圍為192.1THz-196.0THz，通道頻率間隔100GHz。

80波DWDM系統(tǒng)中心頻率基于C波段和C+波段，其中C+波段中心頻率范圍為192.15THz-196.05THz，波段間隔100GHz，共40波，C波段40波和C+波段40交織復(fù)用成80波，波段間隔50GHz。

160波DWDM系統(tǒng)中心頻率基于C+L波段，即上述C波段的80波加L波段的80波復(fù)用而成。系統(tǒng)內(nèi)波長分四個波段：

C波段：192.1THz-196.0THz；

C+波段：192.15-196.05THz；

L波段：187.0-190.90THz；

L+波段：186.95THz-190.85THz；

標(biāo)稱中心波長是在規(guī)定標(biāo)稱中心頻率基礎(chǔ)上根據(jù)公式

f×λ=C計算所得。

3.WDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

DWDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理如圖6-37所示。

光發(fā)射機(jī)是DWDM的核心，它將來自終端設(shè)備（如SDH端機(jī)）輸出的非特定波長光信號，在光轉(zhuǎn)發(fā)器OTU處轉(zhuǎn)換成具有特定波長的光信號，然后利用光合波器將各路單波道光信號合成為多波道通路的光信號，再通過光功率放大器（BA）放大后輸出。

光中繼放大器主要用來對光信號進(jìn)行補(bǔ)償放大。要求光中繼放大中的線路放大器LA對不同波長信號具有相同的放大增益。

光接收機(jī)，首先利用前置放大器（PA）放大經(jīng)傳輸而衰減的主信號，然后利用光分波器分出各特定波長的各個光信道，再經(jīng)OTU轉(zhuǎn)換成原終端設(shè)備所具有的非特定波長的光信號。

圖6-37DWDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖

上述提到的功率放大器（BA）、線路放大器（LA）和前置放大器（PA）都可以采用EDFA實現(xiàn)。但要明確的是EDFA在做LA時只能放大信號，而不能使信號再生。

光監(jiān)控信道主要功能是用于傳送監(jiān)視和控制系統(tǒng)內(nèi)各信道傳輸情況的監(jiān)控光信號，在發(fā)送端插入波長λs（1510nm或1625nm）的光監(jiān)控信號，與主信道的光信號合波輸出。由于λs采用EDFA工作波段以外的波長，所以λs不能通過EDFA，只能在EDFA后面加入，在EDFA前面取出。幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管所用的開銷字節(jié)等都是通過光監(jiān)控信道來傳遞的。

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通過光監(jiān)控信道物理層，傳送開銷字節(jié)到其他節(jié)點或接收來自其他節(jié)點的開銷字節(jié)對DWDM系統(tǒng)進(jìn)行管理，實現(xiàn)配置管理、故障管理、性能管理和安全管理等功能，并與上層管理系統(tǒng)相連。

在WDM系統(tǒng)中，光纖中傳輸?shù)目傂盘査俾蔅Ｔ為各個波長λs的信號速率Bｉ之和。即

可見，提高系統(tǒng)速率的方法有：一是復(fù)用波數(shù)越多，系統(tǒng)的總速率越大；二是提高每個波的信號速率Bｉ。

4.WDM發(fā)展方向

DWDM技術(shù)問世以來，由于具有許多顯著的優(yōu)點而得到迅速推廣應(yīng)用，并向全光網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。從發(fā)展的角度看，今后全光技術(shù)的發(fā)展可能表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）光分插復(fù)用器（OADM）。