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第九章 光纤通信技术—7

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《光纤通信技术》课件

《光纤通信技术》课件
3 更高密度
光纤连接器和光纤组件将变得更小型化和高密度，提高光纤通信系统的灵活性。
光纤通信技术的挑战和解决方案
信号衰减
长距离传输会导致信号衰减， 引入光纤放大器和衰减补偿 器解决。
色散
不同波长的光信号在光纤中 传输速度不同，引入分波复 用和调制解调技术解决。
光纤损伤
光纤损伤会导致传输质量下 降，引入纤芯修复和保护技 术解决。
光纤通信
光纤通信技术通过光信号传输语音、图像和数 据，使信息传输更可靠和高效。
光纤通信的工作原理
全内反射
光纤内部采用全内反射原理，使光信号在光纤中传输。
光纤传输模式
光纤可以传输单模式和多模式信号，以适应不同的通信需求。
光纤连接和接收
光纤连接器和光接收器是实现光纤通信的关键组成部分。
光纤通信系统的组成
《光纤通信技术》课件
欢迎来到《光纤通信技术》课件！通过本课程，我们将探索光纤通信技术的 发展、应用和挑战，了解这Байду номын сангаас革命性技术的工作原理和优势。
光纤通信技术概述
光纤传输
光纤通过内部的光信号传输数据，提供更高的 带宽和更快的传输速度。
光纤网络
光纤网络可以覆盖较长的距离，并支持大量的 数据传输，是现代通信的基础设施。
总结和展望
光纤通信技术的发展给我们带来了前所未有的通信体验和行业变革。我们期 待光纤通信在未来继续推动信息社会的发展。
2
低延迟
光信号在光纤中传播速度快，减少了通信的延迟。
3
抗干扰
光纤对电磁干扰和噪声具有很强的抵抗能力。
光纤通信广泛应用于电信、互联网、医疗、军事等领域，推动了信息社会的发展。
光纤通信的发展趋势

现代通信技术课件第9章光纤通信技术

现代通信技术课件第9章光纤通信技术
多样化的需求。
光纤通信在城域网和接入网中的 应用，有助于提升城市信息化水
平和公共服务能力。
电力通信网
电力通信网是光纤通信的重要应用场 景之一，主要用于保障电力系统的安 全稳定运行。
光纤通信在电力通信网中的应用，有 助于提升电力系统的智能化水平和安 全防护能力。
电力通信网采用光纤传输技术，能够 提供高带宽、低时延、高可靠性的通 信服务，满足电力系统对实时监控和 数据传输的需求。
THANK YOU
感谢观看
光缆和光耦合器
光缆
传输光信号的介质，由多根光纤组成 。
光耦合器
将多路光信号合成为一路或从一路光 信号中分离出多路光信号。
03
光纤通信的关键技术
波分复用技术
总结词
提高光纤通信容量
详细描述
波分复用技术是一种将多个不同波长的光信号复合到同一根 光纤中传输的技术。通过将多个信号调制在不同波长上，可 以实现多路复用，大幅提高光纤的通信容量。
超高速光纤通信系统
要点一
总结词
随着技术的不断进步，超高速光纤通信系统正在成为现实 ，能够提供更高的数据传输速度和更大的带宽。
要点二
详细描述
超高速光纤通信系统通过采用先进的调制解调技术、光放 大技术和复用技术，实现了数据传输速度的大幅提升。这 将为高清视频、大数据和云计算等应用提供更好的支持。
光子计算机和光子路由器
总结词
光子计算机和光子路由器是光纤通信技术的 重要发展方向，它们利用光子代替电子进行 信息处理和路由，具有高速、低功耗和低延 迟等优势。
详细描述
光子计算机利用光子代替电子进行信息处理 ，能够实现更快的运算速度和更低的功耗。 而光子路由器则利用光子进行路由选择，能 够实现更低延迟和更高的路由效率。这些技 术的发展将为未来的云计算、物联网和人工

现代通信技术课件第9章光纤通信技术

现代通信技术课件第9章光纤通信技术

9.3 光发送机与光接收机
光发送机与光接收机统称为光端机。
光发送机的主要作用是将电端机送来的电信号变换为光信号，并耦合进光纤中进行传输。光发送机中的光源是整个系统的核心器件，它的性能直接关系到光纤通信系统的性能和质量指标。
光接收机的主要作用是将光纤传输后的幅度被衰减的、波形产生畸变的、微弱的光信号变换为电信号，并对电信号进行放大、整形、再生后，再生成与发送端相同的电信号，输入到电接收机。光接收机中的关键器件是半导体光检测器，它和接收机中的前置放大器合称光接收机前端。前端的性能是决定光接收机的主要因素。
光纤色散的种类 根据色散产生的原因，光纤色散的种类主要可以分为模式色散、材料色散和波导色散3种。 模式色散（模间色散）——在多模光纤中存在许多传输模式，即使在同一波长，不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同，到达接收端所用的时间不同，产生了模式色散。 材料色散——由于光纤材料的折射率是波长λ的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此而引起的色散。 波导色散——同一模式的相位常数β随波长λ而变化，从而引起色散。波导色散主要是由光源的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的。 偏振模色散(PMD: Polarized Mode Dispersion) ——由沿着光纤两个不同方向偏振的同一模式的相位常数不同，从而导致这两个模式传输不同步，形成色散。
两个端面为自然解理面形成平 行反射镜，构成光学谐振腔。
有源区为光提供增益，而谐振 腔的作用是提供光学正反馈。
半导体激光器的稳态特性
发射波长：构成半导体激光器的材料决定激光器的发射波长。
温度特性：半导体激光器是对温度敏感的器件，它的输出光功率随温度而变化。
P-I特性：输出光功率P随注入电流I的变化关系。
半导体激光器(LD: Laser Diode) 基本原理 受激辐射(Stimulated Emission)是半导体激光器的基本工作原理。 在半导体材料中，原子是紧密地按一定规则排列的。由于电子的共有化运动，使能级产生了分裂，并形成了能带，如图9.9所示。 产生激光的条件：粒子数反转分布；光学谐振腔

《光纤通信技术》课程教学大纲、教案、课程日历

《光纤通信技术》课程教学大纲、教案、课程日历

《光纤通信技术》课程教学大纲、教案、课程日历第一章：光纤通信概述1.1 光纤通信的定义与发展历程1.2 光纤通信的优势与局限性1.3 光纤通信的基本原理1.4 光纤通信的应用领域第二章：光纤与光纤器件2.1 光纤的制备与分类2.2 光纤的传输特性2.3 光纤的连接与耦合技术2.4 光纤通信系统中的关键器件第三章：光发送与接收技术3.1 光发送器的工作原理与分类3.2 光发射机的性能指标3.3 光接收器的工作原理与分类3.4 光接收机的性能指标第四章：光纤传输系统设计4.1 光纤传输系统的基本组成4.2 光纤传输损耗与色散4.3 光纤传输系统的性能评估4.4 光纤传输系统的设计步骤与方法第五章：光纤通信网络与技术5.2 光纤传输网（OTN）5.3 光纤接入网（FTTx）5.4 光纤交换技术与光互联网第六章：光纤通信系统的测试与维护6.1 光纤通信系统性能测试指标6.2 光纤通信系统测试设备与方法6.3 光纤通信系统维护与管理6.4 故障诊断与处理方法第七章：光纤通信技术在特定领域的应用7.1 光纤通信在数据通信中的应用7.2 光纤通信在电信网络中的应用7.3 光纤通信在有线电视网络中的应用7.4 光纤通信在其他领域的应用案例第八章：光纤通信技术的未来发展8.1 新型光纤材料与技术8.2 光子集成电路与光电子技术8.3 光纤通信网络的智能化与自动化8.4 量子光纤通信技术的发展第九章：光纤通信技术的工程实践9.1 光纤通信系统的设计与实施9.2 光纤通信设备的安装与调试9.4 工程案例分析与实践第十章：课程总结与复习10.1 光纤通信技术的关键概念与技术10.2 光纤通信系统的性能评估与优化10.3 光纤通信技术在现代通信网络中的应用10.4 课程复习与考试要点重点和难点解析一、光纤通信的定义与发展历程重点：光纤通信的基本原理、优势与局限性难点：光纤通信技术的发展历程及其对现代通信的影响二、光纤与光纤器件重点：光纤的制备与分类、光纤的传输特性难点：光纤的连接与耦合技术、光纤通信系统中的关键器件的工作原理与性能三、光发送与接收技术重点：光发送器的工作原理与分类、光接收器的工作原理与分类难点：光发射机的性能指标、光接收机的性能指标四、光纤传输系统设计重点：光纤传输系统的基本组成、光纤传输损耗与色散难点：光纤传输系统的性能评估方法、光纤传输系统的设计步骤与方法五、光纤通信网络与技术重点：光纤通信网络的分类与结构、光纤传输网（OTN）、光纤接入网（FTTx）、光纤交换技术与光互联网难点：光纤通信网络的设计与实施、光纤通信设备的安装与调试、光纤通信网络的运营与管理六、光纤通信系统的测试与维护重点：光纤通信系统性能测试指标、光纤通信系统测试设备与方法难点：光纤通信系统维护与管理、故障诊断与处理方法七、光纤通信技术在特定领域的应用重点：光纤通信在数据通信、电信网络、有线电视网络等领域的应用难点：光纤通信在其他领域的应用案例分析八、光纤通信技术的未来发展重点：新型光纤材料与技术、光子集成电路与光电子技术难点：光纤通信网络的智能化与自动化、量子光纤通信技术的发展九、光纤通信技术的工程实践重点：光纤通信系统的设计与实施、光纤通信设备的安装与调试难点：光纤通信网络的运营与管理、工程案例分析与实践十、课程总结与复习重点：光纤通信技术的关键概念与技术、光纤通信系统的性能评估与优化难点：光纤通信技术在现代通信网络中的应用、课程复习与考试要点全文总结和概括：本课程《光纤通信技术》涵盖了光纤通信的基本概念、技术原理、系统设计、网络应用以及未来发展等多个方面。

光纤通信技术第9章(光纤通信相关技术)

光纤通信技术第9章(光纤通信相关技术)

２）光的相干探测原理 载有信息的光载波到达接收端后，和接收机内部的本振光波在满足相位匹配 和偏振匹配的条件下进行混频，然后将混频后得到的差频信号进行中频放大，最 后再按发送端调制形式进行解调就可以获得基带信号，再进行判决再生就可获得 相应的电信号。 光收部分的相干探测原理如下图所示：
信号光 ωS
ωL 本 振 光
NF
反向
双向
同向 EDF长度
3.EDFA的应用方式 1）作为功率放大器（BA）
将EDFA放在光发射机后对光源信号进行放大，可增加入纤光功率，延长传输
距离，如下图所示：
光发 B
光收
TX
RX
功放
2）作为前置放大器（PA）
将EDFA放在光接收机的前面，可提高接收灵敏度，如下图所示：
光发
A 光收
TX
RX
前放
PS信号光 ①ω S 复用器
②本 振 光
③
相干 探测
PIF
带通
载频恢复 ④
低通 ⑤ 基带信号
其频谱图如下图所示（发射机采用调幅方式）：
① ES
② EL
③ EIF
④ Eˊ
ω IF
ω IF ⑤E
ω ωS
ω ωL
ω ω ωS ω 基带信号
（2）外差异步解调接收机（包络解调） 异步解调的信噪比比同步解调高，且异步解调接收机设计简单，对信号光源 和本振光源的谱线要求不太高，在相干光通信系统设计中起着主要作用。其原理 如下图所示：
4.EDFA的三种泵浦方式 EDFA的三种泵浦方式分别是同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。
1）同向泵浦：即泵浦光与信号光以相同的方向进入掺铒光纤，这种结构噪 声特性最好即噪声最低，其结构如下图所示：

《光纤通信技术》课件

《光纤通信技术》课件
详细描述
波分复用技术的基本原理是将不同波长的光信号组合在一起，通过一根光纤进行传输。在接收端，各波长的光信 号被分离并还原成原始信号。通过这种方式，可以在同一根光纤中传输多个信号，从而大大提高了光纤的传输容 量和利用率。
光纤放大器技术
要点一
总结词
光纤放大器技术是一种利用光纤自身特性实现光信号放大 的技术，它可以在不改变原有信号特性的情况下，对光信 号进行直接放大。
全光网络技术
总结词
全光网络技术是一种以光信号为传输介 质，实现高速、大容量、低延迟的网络 通信技术。它通过消除网络中光电转换 的瓶颈，提高了网络的性能和可靠性。
VS
详细描述
全光网络技术的基本原理是在网络中完全 采用光信号作为传输介质，消除光电转换 的瓶颈。在网络中，所有的节点和设备都 以光的形式进行连接和通信。全光网络具 有高速、大容量、低延迟等优点，是未来 高速通信网络的重要发展方向。
02
光纤通信系统的组成
光源和光调制器
光源
光源是光纤通信系统中的重要组 成部分，用于产生光信号。常用 的光源有发光二极管（LED）和 激光器（LD）。
光调制器
光调制器用于将电信号转换为光 信号，以便在光纤中传输。调制 方式有多种，如调幅、调相和调 频等。
光传输介质
光纤
光纤是光传输的主要介质，由石英玻 璃纤维制成，具有低损耗、高带宽和 抗电磁干扰等优点。
THANKS
感谢观看
02
光纤传感器具有精度高、稳定性好、耐腐蚀等特点，广泛应用
于工业自动化、环境监测等领域。
光纤传感器的发展推动了智能化和自动化的进程，提高了生产
03
效率和设备可靠性。
05
光纤通信技术的未来发展

光纤通信技术


光的全反射与光纤的导光原理
光的全反射
当光线从一种介质射入另一种介质时，如果入射角大于某一临界角，光波将在第二种介质表面发生全 反射，即所有的光线都将被反射回第一种介质，而不会进入第二种介质。全反射是光纤导光的物理基 础。
光纤的导光原理
光线在光纤中传播时，由于光的全反射作用，光波被限制在光纤的纤芯中传播，从而实现光的定向传 输。光纤的导光原理是光纤通信中的核心技术之一。
光子集成电路与光子晶体光纤
总结词
光子集成电路和光子晶体光纤是光纤通信技术的两个重 要发展方向。
详细描述
光子集成电路是一种集成了多种光器件的光子回路，具 有高度集成、低能耗、高速传输等优点。而光子晶体光 纤则是一种新型的光纤结构，具有高非线性、高色散等 特性，为光通信带来了新的可能性。
光纤网络的可靠性、稳定性与安全性
光检测器与光接收机
光检测器
光检测器是光纤通信系统的接收端，用于将光信号转换为电信号。常用的光检 测器有光电二极管和雪崩光电二极管。
光接收机
光接收机是将光信号转换为电信号的设备，它包括光检测器、信号处理电路和 放大器等。
光纤与光缆
光纤
光纤是光纤通信系统的传输介质，用于传输光信号。光纤由纤芯和包层组成，纤 芯负责传输光信号，包层则起到保护和折射的作用。
物联网与智能交通
实时数据传输
光纤通信技术能够为智能 交通系统提供实时、可靠 的数据传输服务，支持交 通流量的监控和调度。
车辆安全与控制
光纤通信技术可以用于实 现车辆之间的信息交互， 提高车辆行驶的安全性和 控制精度。
智能停车系统
光纤通信技术可以支持智 能停车系统的建设，实现 车位信息的实时更新和车 辆快速定位。
光纤通信技术的发展历程

光纤通信技术


光纤传输系统主要由：光发送机、光接收机、光缆传 输线路、光中继器和各种无源光器件构成。要实现通信， 基带信号还必须经过电端机对信号进行处理后送到光纤传 输系统完成通信过程。 • 它适合于光纤模拟通信系统中，而且也适用于光纤数 字通信系统和数据通信系统。在光纤模拟通信系统中，电 信号处理是指对基带信号进行放大、预调制等处理，而电 信号反处理则是发端处理的逆过程，即解调、放大等处理。 在光纤数字通信系统中，电信号处理是指对基带信号进行 放大、取样、量化，即脉冲编码调制（PCM ）和线路码 型编码处理等，而电信号反处理也是发端的逆过程。对数 据光纤通信，电信号处理主要包括对信号进行放大，和数 字通信系统不同的是它不需要码型变换。 •
◆FTTH遇到的挑战：现在广泛采用的ADSL技术提 供宽带业务尚有一定优势
• 与FTTH相比：①价格便宜②利用原有铜线网使工程 建设简单③对于目前1Mbps—500kbps影视节目的传输可 满足需求。FTTH目前大量推广受制约。 • 对于不久的将来要发展的宽带业务，如：网上教育， 网上办公，会议电视，网上游戏，远程诊疗等双向业务和 HDTV高清数字电视，上下行传输不对称的业务，ADSL 就难以满足。尤其是HDTV，经过压缩，目前其传输速率 尚需19.2Mbps。正在用H.264技术开发，可压缩到5～ 6Mbps。通常认为对QOS有所保证的ADSL的最高传输速 串是2Mbps，仍难以传输HDTV。可以认为HDTV是FTTH 的主要推动力。即HDTV业务到来时，非FTTH不可。
简介
• 光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信 息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上 看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测 器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分 类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用 光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种， 而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、 倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器 件的形式出现。 • 光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息 （如话音）变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束 上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并 通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它 变换成电信号，经解调后恢复原信息．

光纤通信技术

• （3） 温度稳定性好，即温度变化时，输出光功率以及波长变化应在 允许的范围内。光源器件的输出特性如发光波长与发射光功率大小等， 一般来讲随温度变化而变化，尤其是在较高温度下其性能容易劣化。
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Байду номын сангаас
9.2 光源与光发送机
• （4） 发光谱宽窄，以降低光纤色散的影响。光源器件发射出来的光 的谱线宽度应该越窄越好。因为若其谱线过宽，会增大光纤的色散， 减小了光纤的传输容量与传输距离（色散受限制时）。例如对于长距 离、大容量的光纤通信系统，其光源的谱线宽度应该小于2 nm
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9.1 概述
• 1970年，美国康宁玻璃公司根据高锟文章的设想，用改进型化学汽 相沉积法（MCVD法）研制出当时世界上第一根损耗为20 dB/km的 超低损耗石英光纤，证明了用当时的科学技术与工艺方法制造超低损 耗光纤作为通信的传输介质是大有希望的，即找到了实现低损耗传输 光波的理想传输媒介，成为光纤通信发展的里程碑。同年美国贝尔实 验室研制出世界上第一只在室温下连续波工作的砷化镓铝（GaAlAs） 异质结半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源器件。从此，便
• 9.1.2光纤通信的特点
• 光纤通信之所以受到人们的极大重视，得到如此迅速的发展，与光纤 • （1） 传输频带宽，通信容量大，可比微波通信容量提高10万倍。通
信系统的通信容量与系统的带宽成正比，带宽通常用载频的百分比表 示。
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9.1 概述
• 如果载波的频率越高，则传输频带越宽，即通信容量就越大。光纤通
第9章
• 本章导读 • 9.1 概述 • 9.2 光源与光发送机 • 9.3 光检测器与光接收机 • 9.4 光中继器 • 9.5 光纤通信系统

通信概论课件光纤通信技术

光中继器
光中继器用于对光信号进行整形、再生和放大，以延长通信距离和提高通信质量。
光缆与光缆线路
光缆
光缆是光纤通信系统中的传输介质，由多根光纤和保护层组成，具有传输容量大、传输距离长等优点 。
光缆线路
光缆线路是指由光缆组成的通信链路，它包括光缆线路的敷设、连接和保护等环节。
05
光纤通信系统的性能指 标
色散容限
指光纤通信系统对信号色散的容忍程度。色 散会导致信号畸变，影响通信质量。光纤通 信系统的色散容限通常很高，可达数百至数 千公里。
06
光纤通信技术的发展趋 势
超高速光纤通信技术
总结词
随着信息社会的快速发展，对通信容量的需 求不断增加，超高速光纤通信技术成为研究 热点。
详细描述
超高速光纤通信技术通过提高信号传输速率 来提升通信容量，目前已经实现Tbps级别
散射损耗
光在光纤中传播时，由于光波与光纤中的物质发生相互作用而产生的损耗。包括 瑞利散射和米氏散射等。
光纤的色散特性
材料色散
由于不同波长的光在光纤材料中的传播速度不同而引起的色散。 通常只在短波长范围内显著。
波导色散
由于光纤的几何结构导致的不同波长的光在光纤中的传播常数不同 而引起的色散。主要影响多模光纤。
光子晶体光纤与光子束纤维
总结词
光子晶体光纤和光子束纤维是新型的光纤结构，具有独 特的光学特性和应用前景。
详细描述
光子晶体光纤是一种具有周期性折射率变化的光纤，可 以实现光的带隙传导和低散射损耗。光子束纤维则是一 种将光束约束在细小空间内的光纤结构，可以实现高功 率的光传输和激光加工。这两种光纤结构在光通信、光 学传感和激光雷达等领域具有广泛的应用前景。
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第9章
光纤通信技术
光纤通信技术是光纤应用技术的一个重要应用方向 ，它是以光纤技术、激光技术和光电集成技术为基础而 发展起来的。光纤通信是以光纤作为传输媒介、光波为 载频的一种先进的通信手段。即利用近红外区域波长 1000nm左右的光波作为信息的载波信号，把电话、电视 、数据等电信号调制到光载波上，再通过光纤传输信息 的一种通信方式。光纤通信具有许多独特的优点，所以 光纤一经问世，就以科技史上罕见的速度迅速发展而成 为有效的通信手段。本章主要介绍了光纤通信的特点、 分类和光纤通信系统的基本组成，以及光纤通信网络和 光通信的新技术。
图9.59 数字光纤通信系统结构组成原理框图
经过脉冲编码的单极性二进制码流并不适合在线路上 传输，因为其中的连“0”和连“1 ”太多，因此在PCM 输出之前，还要将它们变成适合线路传输的码型。经过 编码的脉冲按系统设计要求整形、变换以后，形成适合 于数字光纤通信系统的线路码型。线路码型主要有两种，
表9. 7
பைடு நூலகம்
SDH的标准比特率
速率/(Mb/s) STM-1 STM-4 STM-16 155.520 622.080 2488.320
含2M数 63 4×63 16×63
含STM-1数 1 4 16
SDH有上述各种优点，但SDH也有不足:SDH的频带利用率比起 PDH有所下降，SDH网络采用指针调整技术来完成不同SDH网之 间的同步，使得设备复杂，同时字节调整所带来的输出抖动 也大于PITH;软件控制并支配了网络的交叉连接和复用设备， 一旦出现软件操作错误或病毒，容易造成网络全面故障。尽
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。信息载荷 域是SIGH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、维护和管理，这些字 节称为通道开销。根据图9.65 SDH的传输通道连接模型， 段开销又细分为再生段开销和复接段开销。前者占前3行， 后者占5 ～ 9行。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(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。表9.7是SDH的标准比特率。
和编码产生，称为脉冲编码调制(PCM)。这种电的数字信 号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。PCM信号中一 个码元所占的时间T称为码长，单位时间内传的码元数叫 做数码率(码速)B,B=1/T(b/s)。对于电话，话音信号最 高频率设为4kHz，则抽样频率f= 2 × 4 kHz=8 kHz，抽 样周期为125 μ m。对于8位码，则一个话路的话音信号 速率为8X8=64 kb/s。
器，它利用分接功能将输入信号所承载的信息分成两部分: 一部分直接转发，另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，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，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。
③在SDH帧结构中，丰富的开销比特用于网络的运行、维 护和管理，便于实现性能监测、故障检测和定位、故障 报告等管理功能。 ④采用数字同步复用技术，其最小的复用单位为字节， 不必进行码速调整，简化了复接/分接的实现设备，由低 速信号复接成高速信号，或从高速信号分出低速信号， 不必逐级进行。
⑤采用数字交叉连接设备(DXC)可以对各种端口速率进行 可控的连接配置，对网络资源进行自动化的调度和管理， 既提高了资源利用率，又增强了网络的抗毁性和可靠性。 SDH采用了DXC后，大大提高了网络的灵活性及对各种业务 量变化的适应能力，使现代通信网络提高到一个崭新的水 平。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。 图9.64给出SDH传输网的拓扑结构。SDH传输网由SDH终 端设备(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物理链路(光纤)构成。 SDH终端TM的主要功能是:复接/分接和提供业务适配;ADM 是一种特殊的复用
图9.61 光发送端机构成框图
图9.62 光接收端机构成框图
另外，为了使光纤通信系统正常运行，还需要备用系统 和辅助系统。备用系统也是一套完整的通信系统，当主 用系统出现故障时，可以人工或自动倒换到备用系统。 可以几个主用系统共用一个备用系统，也可以一个主用 系统配一个备用系统。辅助系统主要包括监控管理系统、 公务通信系统、自动倒换系统、警告处理系统及电源系 统。 2.数字光纤通信系统同步数字系列(SDH) 为了提高信道利用率，可采用多路复用的方式在一 信道上传输多路信号。现在通信中使用的时分多路复用 传输系统主要有两类，即准同步数字系列(PDH)和同步数
②高次群复用:将低次群复接成高次群，包括二次群、三 次群、四次群复用。其主要作用是将低次群复接成高次 群。解复用部分作用相反。 ③光收发端机:发送部分将来自复用设备的信息码流变成 NRZ码;再进行线路编码;最后经过电/光转换变为光信号， 接收部分则进行相反的变换。
图9.68
PDH光通信系统
(2)PDH的缺点 PITH存在以下缺点:①PDH有欧洲、日本、北美几大 体系，互不兼容。②PDH高次群是异步复接，复用结构复
数字光纤通信系统光发送端机包括光源的驱动电路、调 制电路等，如图9.61所示。光发送端机完成电信号转换成 光信号(E-O转换)。 光接收端机包括光检测器、前置放大器、整形放大、 定时恢复、判决再生电路等，如图9.62所示。在这里，从 光纤线路上检测到的光信号被转换成电信号(O-E转换)。一 般对应于强度调制采用直接检测方案，即根据电流的振幅 大小来判决收到的信号是“1”还是“0”。光接收机的一 个重要参数是接收灵敏度。
字系列(SDH)。目前，光纤大容量数字传输较常用的是采用 同步时分复用技术—SDH。 时分复用通信的特点是使各路信号在信道上占有不同的 时隙来进行通信，如图9.63所示。在每路PCM信号的相邻两 个时隙之间，依次插入了其他N-1个信号时隙。这N路信号 时隙，再加几个附加的帧开销(FOH)时隙，构成一帧，该 FOH的附加比特可用于帧定时开销(使收发同步)、误码检测 及系统运行检测。
杂，缺乏灵活性;③无统一的光接口;④预留插入比特少， 网络运行、管理和维护较困难;⑤网络结构简单，无法提 供最佳的路由选择，设备利用率低。 目前，中国电信骨干网上绝大部分一级干线PDH系统 已停止业务运行。
4. SDH光通信系统 同步数字体系(Synchronous Digital System, SDH)是在“同步光网络”(Synchronous Optical Network, SONET)发展过程中，北美和欧洲在基准速率 兼容以后所形成的光通信系统标准。它克服了PDH系统 所存在的诸多缺点，成为一种适合于光纤传输、微波、 卫星传输的数字通信体制。
即单极性不归零码(NRZ)和单极性归零码(RZ)。采用NRZ 码型还是采用RZ码型，与数字光纤通信系统总体性能有 关。目前在中等码率的数字光纤通信系统中，多采用RZ 码型，而在高速率的数字光纤通信系统中，采用NRZ码型。 图9.60为输人接日原理框图。输出接口作用与输入接口 相对应，进行反变换。
图9.60 输入接口原理框图
图9.64
SDH传输网的拓朴结构
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。图9.65给出SDH帧的一个STM-N帧，全帧有9 行，每行由270×N个字节组成。这样每帧共有9×270×N个 字节，每字节为8bit。帧周期为125μ s，即每秒传输8000 帧。对于STM-1而言，N=1，传输速率为9 × 270 × 8 × 8000 =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。 SDH帧由段开销(SOH)、信息载荷(Payload)和管理单元 指针(AU-PTR)三个部分组成。段开销是在SIGH帧中为保证 信息正常传输所必需的附加字节(每字节含64kb/s的容
为了实现低次群信号的时分复用，需进行码速调整 以使这些信号具有相同的码速率。PDH进行码速调整的 方式之一是正码速调整，它是在通过复接器在低次群的 各支路信号中人为插入合适数量的脉冲，从而使这些信 号的瞬时速率一致。而在接收端，通过分接器的码速恢 复功能，使高次群信号恢复到原先的低次群信号。
图9.66
图9.67
复帧的构成
每路传输速率为64kb/s，故32路总速率为32×62 kb/s=2.048 Mb/s。 (3)PDH光通信系统组成 图9.68所示为PDH光通信系统的基本组成。各模块 作用如下: ①PCM基群复用:对话音信号进行采样、量化、编码， 然后将30个话路进行复接，组成基群帧结构，速率变成 2048 kb/s。解复用模块作用则相反。
9.5.2数字光纤通信系统
1. IM一DD数字光纤通信系统的组成 目前，数字光纤通信系统常用强度调制-直接检测(IM-DD) 方式进行传输。图9.59所示为点对点IM-DD数字光纤通信系统 结构图。它包括PCM端机、电发送端机、电接收端机、光发送 端机、光接收端机、光纤线路、中继器等。 在数字光纤通信系统中，光纤传输的是二进制光脉冲“0” 码与“1”码，它由二进制数字信号对光源进行通、断调制而 产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化
管如此，SDH的良好性能已经得到了公认，成为未来传输网 发展的主流。 3. PDH光通信系统 准同步(或异步)数字系列(PDH或ADH)是一种数字多路 复用技术，发展于20世纪60年代，它主要致力于以异步或 同步的方式，将若干低速数字信号合并成一个高速数字信 号流，以便在高速宽带信道中传输，从而扩大数字通信系 统的传输容量以提高传输效率。从速率等级和复用方式来 看，该技术有欧洲标准、北美标准和日本标准三种不同的 体制，我国采用的是欧洲系列标准，其信号类型按速率等