现代通信技术第5章光传输系统

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1、第5章光通信传输系统在通信传输的整个系统和传输过程中，光传输系统是最基本、最重要的组成部分，也是新技术发展十分迅速的一个系统；在未来的技术发展中，无论是通信“接入网”系统，还是“城域网”或长途“广域网”，光通信系统都将扮演主要的角色。本章是对光通信传输系统的基本组成原理与基本技术的论述。5-1光通信系统概述5-2光传输设备系统5-3光纤波分复用系统5-4光通信系统的综合业务传输与智能化5-5新一代光传送网（OTN）系统5-1光通信系统概述5-1-1数字光纤通信概述现代通信方式，是将各类信息转换为数字信号，传输的

2、主要设备是“数字光纤通信系统”。数字光纤通信系统与一般通信传输系统一样,它由发送设备、传输信道和接收设备三大部分构成。现在普遍采用的数字光纤通信系统,是采用数字编码信号，经“强度调制—直接检波”形成的数字通信系统。这里的“强度”是指光强度,即单位面积上的光功率。“强度调制”是利用数字信号直接调制光源的光强度,使之与信号电流成线性变化。“直接检波”,是指在光接收机的光频上“直接”检测出数字光脉冲信号，并转换成数字电信号的过程。光纤通信系统组成原理方框图如图5.1所示。图5.1光纤通信系统组成原理方框图在发送设备中,

3、“光电转换器件”把数字脉冲电信号转换为光信号(E/O变换),送到光纤中进行传输。在接收端,设有“光信号检测器件”,将接收到的光信号转换为数字脉冲信号(O/E变换)。在其传输的路途中,当距离较远时,采用光中继设备,把通信信号经过再生处理后传输。实用系统是双方向的,其结构图如下图5.2所示。图5.2数字光纤通信传输系统结构方框图5-1-2数字光纤通信系统图5.2所示的是基本的“数字信号光纤传输系统结构”,分为以下四大部分：（1）模拟/数字信号转换部分（数字端机）；（2）电/光信号转换部分（光端机）；（3）传输光缆；（

4、4）光信号再生中继器。数字端机的主要作用是把用户各种信号转换成数字信号,并通过复用设备组成一定的数字传输结构(通常是2M的PCM帧结构)的编码信号（通常是“HDB3码”等）,然后将该数字信号流送至光端机。光端机把数字端机送来的数字信号再次进行编码转换处理,主要以普通的二进制编码（NRZ或RZ编码）的形式，转换成光脉冲数字信号，送入光纤进行远距离传输；到了接收端则进行相反的变换。（1）系统传输原理光端机主要由光发送系统、光接收系统、信号处理及辅助电路组成。在光发送部分，“光电转换器件”是光发送电路的核心器件，目前主

5、要使用的有“发光二极管(LED)”和“激光二极管(LD)”两种。负责把数字脉冲电信号转换为光信号(E/O变换)。在光接收部分，核心的光检测器件主要有“光电二极管（PIN）”和“雪崩二极管（APD）”，将接收到的光信号转换为数字脉冲电信号，也就是将光信号重新转化为电信号（O/E变换)。信号处理系统，则主要是把数字端机送来的HDB3码等数字脉冲信号,转换为NRZ或RZ编码的普通二进制数字信号，使之适应光传输的信号转换的需要。辅助电路主要包括告警、公务、监控及区间通信等等。（2）光端机传输原理（3）光再生中继器光再生中

6、继器的作用,是将光纤长距离传输后,受到衰耗及色散畸变的光脉冲信号,恢复成标准的数字光信号，进行再次传输，以达到延长传输距离的目的。目前，数字光信号的再生中继方式主要有两种，较常用的是“电中继”方式：它将微弱变形的光信号先转变为电信号，经放大整形后，变成标准的数字电信号，再调制成光信号，继续沿光纤传输。另一种发展技术十分迅速的方法是“光信号放大+再生中继”的方式：首先使用光放大器，直接将接收到的微弱光信号放大并整形，然后再将其转换为电信号，进行第2次信号转换与放大整形的方法。这种类型的光放大器目前有两种，最成熟的是

7、掺铒光纤放大器(EDFA)，其次，拉曼光纤放大器也是一种很有前途的光放大器。5-1-3数字信息流在光纤通信系统中的3层通道原理在现代光通信系统中，由于光通信系统本身的特殊性，将各类通信信号分为3个层次的信道包装进行组合与传送。由低往高依次是：“光纤再生中继层”、“光纤复用段层”和“数字信道层”三层。如下图4.19所示。图4.19通道、复用段、再生段示意图由上面的叙述可知，不同的开销字节负责管理不同层次的资源对象，下图4.19描述了SDH中再生段、复用段、通道的含义。1.两点间“数字信道层”的形成各种需要传送的原始

8、信息，在发信端由SDH格式或OTN格式（见本章第5节）进行第一层的“虚信道”复用映射包装：加入包头和包尾“通道开销POH”信息，以指明目的地址、信号类别、信道纠检错码的方式等综合信息，直接形成SDH传输格式（如155Mb/s或622Mb/s）或OTN格式（本章第5节讲述）。这个过程始于发信端，而终于收信端，在传输过程中不会变更，就好象两端形成了一条SDH制式155Mb/s