2.光纤传输技术

《2.光纤传输技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2.光纤传输技术（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1 国家版权局注册盗用必究国家版权局注册盗用必究 师说教育集团考试专业品牌 预祝国网考生旗开得胜旗开得胜！ 光纤传输技术光纤传输技术 考点复习考点复习 师说教育集团考试教学团队编录师说教育集团考试教学团队编录 调制调制 一、调制概念：是用数字或模拟信号改变载波的幅度、频率或相位的过程。 二、调制分类： 1、非相干调制：改变载波的幅度调制。 （1）直接调制：信息信号直接调制光源的输出光强。 模拟强度调制 数字强度调制 副载波调制（SCM,Subcarrier Modulate） ：是首先用输入信号对相对于光载波 的副载波（高频电磁波）进行调制，然后再用该副载波对光波进行二次调制。副 载波也有模拟

2、和数字之分。 （2）外调制：信息信号通过外调制器对连续输出光进行调制。 电光调制 声光调制 电吸收波导 注：迄今为止，所有实用化的光纤系统都是采用非相干的强度调制-直接检测 （IM-DD, Intensity Modulation with Direct Detection）方式，这类系统成熟、简单， 成本低， 性能优良， 已在电信网中获得广泛的应用， 并仍将继续扮演主要的角色。 然而这种方式没有利用光载波的相位信息和频率信息， 无法像传统的无线电通信 那样实现外差检测，从而限制了其性能的进一步改进和提高。 2、相干调制：改变载波的频率或相位调制。 （1）幅移键控（ASK, Amplitude

3、-Shift Keying） ：基带数字信号只用来控制光载波 的幅度大小；最简单的 ASK 就是“1”码时发送光载波， “0”码时不发送光载波。 （2）频移键控（FSK, Frequency-Shift Keying） ：基带数字信号用来控制光载波的 频率；此时“1”码时发送光载波频率 f1， “0”码时发送的光载波频率 f0；FSK 根 据前后光载波相位是否连续又分为相位不连续的 FSK 和相位连续的 FSK。 （3）相移键控（PSK, Phase- Shift Keying） ：对于二进制的 PSK，相位通常取 0 和 两个值。电脉冲为“0”码时，光脉冲为 0 相，电脉冲为“1”码时，光脉

4、冲为 相。 线路编码线路编码 一、概述 1、码型变换：在光纤通信系统中，从电端机输出的是适合于电缆传输的双极性 码。光源不可能发射负光脉冲，因此必须进行码型变换，以适合于数字光纤通信 2 国家版权局注册盗用必究国家版权局注册盗用必究 师说教育集团考试专业品牌 预祝国网考生旗开得胜旗开得胜！ 系统传输的要求。 2、定义： 3、简单二电平码出现的问题：第 89 页。 4、数字光纤通信系统对线路码型要求：第 8990 页。 二、数字光纤通信系统常用码型（第 90 页） 1、扰码： （1）特点； （2）缺点。 2、mBnB 码： （1）特点； （2）编码原理； （3）编译码器。 3、插入码： （1）特

5、点； （2）编码原理； （3）编译码器。 复用复用 1、复用目的：为了便于光纤传输，把多个底容量信道及开销信息，复用到一个 大容量传输信道的过程。 （光纤通信系统为了充分发挥其宽带的优点，允许复用 多个信道到一根光纤上。复用后的多个信道共享光源的光功率和光纤的传输带 宽） 2、复用方式 （1）电域：时分复用（TDM） 、频分复用（FDM） 。 （2）光域： 光时分复用（OTDM） ：OTDM 是指可以将多个高速电调制信号分别转换 为等速率的光信号，然后在光层上利用超窄光脉冲进行时域复用。 光频（波）分复用（OFDM,WDM） ：当光载波之间的间隔较小时，用波长来 衡量其间隔就很不方便，所以对于

6、波长间隔小于 1nm 的系统习惯称为 OFDM 系 统。 光码分复用（OCDM） ：每个用户都拥有一个惟一的地址码。 数字光纤通信系统数字光纤通信系统 概述概述 1、定义：数字光纤通信系统是一种通过光纤信道传输数字信号的通信系统。 2、优点：对信道的非线性失真不敏感，在通信过程中，即使有多次中继、失真 和噪声也不会积累。 3、应用：适合于大容量、长距离和高质量的信息传输。 两种传输体制两种传输体制 一、概述 1、 两种体制： 光纤大容量数字传输同步时分复用(TDM)技术复用又分为 若干等级： 准同步数字系列准同步数字系列(PDH) 同步数字系列同步数字系列(SDH) 注：注：TDM 是采用交错

7、排列多路低速模拟或数字信道到一个高速信道上传输的技 术。目前 TDM 通信方式的输入信号多位数字比特流。它是利用脉冲编码调制 （PCM）方法将话音模拟信号转变为数字信号。为了实现 TDM 传输，要把传输 时间分成若干个时隙，在每个时隙内传输一路信号的 1 个字节（8 个比特） ，或 3 国家版权局注册盗用必究国家版权局注册盗用必究 师说教育集团考试专业品牌 预祝国网考生旗开得胜旗开得胜！ 者说它将若干个原始的脉冲调制信号在时间上进行交错排列， 从而形成一个复合 脉冲串，该脉冲串经光纤信道传输后到达接收端。在接收端，采用一个与发送端 同步的类似于旋转式开关的器件，完成 TDM 多路脉冲流的分离。

8、 2、SDH 的产生：随着光纤通信技术和网络的发展，PDH 遇到了许多困难。 美国提出了同步光纤网同步光纤网 (SONET：Synchronous Optical NET work)。 1988 年，ITU-T(原 CCITT) 提出了被称为同步数字系列同步数字系列(SDH)的规范建议。 SDH 解决了 PDH 存在的问题，是一种比较完善的传输体制，现已得到大量应 用。这种传输体制不仅适用于光纤信道，也适用于微波和卫星干线传输。 二、准同步数字系列 PDH 1、PDH 概念(Plesiochronous Digital Hierarchy)： （书上 100 页图 5.4） 2、两种基础速率：

9、 （1）以 1.544 Mb/s 为第一级(一次群一次群，或称基群基群)基础速率，采用的国家有北美 各国和日本。 （T1 的速率，传输 24 路：1.544 Mb/s 即 8bit（1 个字节）/每个时 隙24 个时隙（信道）/每帧+1bit 开销/帧=193bit/帧，193bit/帧8000 帧（转） /每秒） （2）以 2.048 Mb/s 为第一级(一次群)基础速率， 采用的国家有西欧各国和中国 （E1 的速率，传输 32 路：1.544 Mb/s 即 8bit（1 个字节）/每个时隙32 个时隙 （信道）/每帧=256 bit/帧，256 bit/帧8000 帧（转）/每秒） 3、世

10、界各国商用光纤通信制式（见书上第 98 页表 5.1） （1）对于以 2.048 Mb/s 为基础速率的制式，各次群的话路数按 4 倍递增，速率 4 国家版权局注册盗用必究国家版权局注册盗用必究 师说教育集团考试专业品牌 预祝国网考生旗开得胜旗开得胜！ 的关系略大于 4 倍。 （2）对于以 1.544 Mb/s 为基础速率的制式，在 3 次群以上，日本和北美各国又 不相同， 看起来很杂乱。 （3）PDH 各次群比特率相对于其标准值有一个规定的容差，而且是异源的，通 常采用正码速调整方法实现准同步复用。 （4）1 次群至 4 次群接口比特率早在 1976 年就实现了标准化，并得到各国广泛 采用。

11、 （5）PDH 主要适用于中、低速率点对点的传输。 4、PDH 缺点： (1) 北美、西欧和亚洲所采用的三种数字系列互不兼容。 (2) 各种复用系列都有其相应的帧结构，没有足够的开销比特，使网络设计缺乏 灵活性。 (3) 复接/分接设备结构复杂，上下话路价格昂贵。 三、同步数字系列 SDH 1、SDH 传输网 （1）概念： （2）SDH 传输网的拓扑结构（第 98 页图 5.1，略讲） 5 国家版权局注册盗用必究国家版权局注册盗用必究 师说教育集团考试专业品牌 预祝国网考生旗开得胜旗开得胜！ SDH 不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之间的网络传输。 SDH 传输网由 SDH 终接设备(或称

12、 SDH 终端复用器 TM)、 分插复用设备 ADM、 数字交叉连接设备 DXC 等网络单元以及连接它们的(光纤)物理链路构成。 SDH 终端的主要功能是：复接/分接和提供业务适配。 SDH 终端的复接复接/分接分接功能主要由 TM 设备完成。 ADM 是一种特殊的复用器： 它利用分接功能将输入信号所承载的信息分成 两部分： 所承载的信息分成 两部分：一部分直接转发； 一部分卸下给本地用户然后信息又通过复接功能将转 发部分和本地上送的部分合成输出。 DXC 类似于交换机类似于交换机，它一般有多个输入和多个输出，通过适当配置可提供 不同的端到端连接。 （3）SDH 传输网的连接模型（第 99 页

13、图 5.3） 通过 DXC 的交叉连接作用，在 SDH 传输网内可提供许多条传输通道，每条 通道都有相似的结构，其连接模型如图 5.3(a)。 每个通道(Path)由一个或多个复接段(Line)构成，而每一复接段又由若干个再 生段(Section)串接而成。 （4）同步数字体系 SDH 的速率 STM-1155.520Mbit/s STM-4622.080Mbit/s STM-162 488.320Mbit/s STM-649 953.280Mbit/s STM-25639 813.12Mbit/s 算法：例如 STM-1155.520Mbit/sN=1，每秒传送速率为（8bit/字节 927

14、0 字节）/帧8000 帧/s=155.520Mbit/s。 （5）SDH 特点（与 PDH 相比） ：第 100 页 （6）PDH 和 SDH 分插信号流程的比较（第 100 页图 5.4） 采用 SDH 分插复用器(ADM)，可以利用软件一次直接分出和插入 2 Mb/s 支 路信号，十分简便。 2、帧结构 SDH 帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键。 第 101 页图 5.5 给出 SDH 帧一个 STM-N 帧有 9 行，每行由 270N 个字节 组成。 这样每帧共有 9270N 个字节， 每字节为 8 bit。 帧周期为 125s， 即每秒传输 8000 帧。 对

15、于 STM-1 而言，传输速率为 927088000=155.520 Mb/s。 字节发送顺序为：由上往下逐行发送，每行先左后右。字节发送顺序为：由上往下逐行发送，每行先左后右。 SDH 帧的三个部分：帧的三个部分： (1) 段开销段开销(SOH)。 段开销是在 SDH 帧中为保证信息正常传输所必需的附加 字节(每字节含 64 kb/s 的容量)，主要用于运行、 维护和管理，如帧定位、 误码 检测、 公务通信、自动保护倒换以及网管信息传输。 (2) 信息载荷信息载荷(Payload)。信息载荷域是 SDH 帧内用于承载各种业务信息的部 分。 在 Payload 中包含少量字节用于通道的运行、

16、维护和管理， 这些字节称为 通道开销通道开销(POH)。 6 国家版权局注册盗用必究国家版权局注册盗用必究 师说教育集团考试专业品牌 预祝国网考生旗开得胜旗开得胜！ 根据图 5.3(a)的传输通道连接模型， 段开销又细分为再生段开销再生段开销(SOH)和复接 段开销 复接 段开销(LOH)。前者占前 3 行，后者占 59 行。 (3) 管理单元指针管理单元指针(AU PTR)。管理单元指针。管理单元指针是一种指示符， 主要用于指示 Payload 第一个字节在帧内的准确位置(相对于指针位置的偏移量)。 采用指针技术是 SDH 的创新，结合虚容器虚容器(VC)的概念， 解决了低速信号复 接成高速信号时，由于小的频率误差所造成的载荷相对位置漂移的问题。 3、复用原理 （1）定义：将低速支路信号复接为高速信号。 （2）两种传统方法：正码速调整法和固定位置映射法。 （3）正码速调整法的优点与缺点： 优点：容许被复接的支路信号有较大的频率误差； 缺点：复接与分接相当困难。 （4）固定位置映射法