第五講光纖通信系統主要內容5.1光通信線路組成5.2光纖通信系統的設計5.3光放大器5.4多路信號復用5.5波分復用5.6同步數字系列（SDH）第5章波分復用光纖通信系統5.1光纖通信系統新技術簡述

5.2波分復用（WDM）技術5.3光中繼器

5.3.1光電轉換型中繼器

5.3.2全光型中繼器概述

5.3.3摻鉺光纖放大器（EDFA）

5.3.4光纖拉曼放大器（FRA）

5.3.6半導體光放大器（SOA）第6章光纖數字通信系統的傳輸規范

6.1光纖數字通信系統的兩種主要傳輸制式

6.1.2同步數字系列（SDH）6.2光纖數字通信系統的基本質量指標

6.3光纖數字通信系統的基本設計6.4光纖數字通信系統的測量§5.1光通信線路組成1、點到點單用戶線路光發送機光接收機光發送機光接收機光發送機光接收機光接收機光發送機光纜光纜光端機光端機2、點到點多用戶線路多路信號復用多路信號解復用多路信號復用多路信號解復用光端機光端機電端機電端機電源公務、管理3、遠距離線路光端機光端機電端機電端機中繼站中繼站遠距離信號損耗衰減中繼站的作用：補償光纖的損耗和色散1）光信號放大（補償光纖損耗）2）光信號脈沖再生（消除補償光纖的色散）中繼方式：1）光信號直接放大-------光放大器2）光端機光端機光端機中繼器（中繼站）隨著傳輸線路的延長，會由于傳輸損耗而使脈沖衰減，同時加上傳輸線路的失真特性（光纖中的各種色散）產生脈沖波型的失真。因此，需要中繼器來進行修復。3R：re-amplifying

再放大（光放大器的功能）

re-timing

再定時（消除時間抖動）

re-shaping

再整形（消除波形畸變）光端機光端機電端機電端機中繼站中繼站通過這3個R，得到接近于發射端的光信號從而延長傳輸距離，提高信號質量。3R再生功能放大消除波形畸變消除時間抖動4、遠距離光通信鏈路終端站中繼站分路站樞紐站（中心站）為了節約建設成本，往往是一纜多對光纖，并行傳輸,m對為了防止線路故障中斷，往往留有備份線路因此線路中，應有線路質量檢測和倒換設備中間站通信站終端站終端站終端站中間站分路站樞紐站中繼站將一系列點到點光纖線路組合并連起來，就形成光通信鏈路光通信鏈路也是一種基本的光通信網絡。復用段、數字段中繼段當發生線路故障中斷時，在該復用段倒換線路------用備份線路代替工作線路5、光纖通信網絡光纖通信網絡是由光傳輸系統連接的信息傳輸網絡。（1）基本拓撲結構類型a)點對點(b)線形總線網(c)環形網(d)星形網(e)樹形網(f)網格形網光纖通信網絡由網絡節點和線路組成（2）網絡結構分類城域/本地網多采用環形結構接入網通常是環形和星形的復合結構骨干網多采用網狀結構按層次劃分：分為骨干網，本地網和接入網按分布區域劃分：廣域網、城域網，局域網5.2系統的設計系統設計的主要任務是:選擇最佳路由和局站設置傳輸體制和傳輸速率光纖光纜和光端機的基本參數和性能指標以使系統的實施達到最佳的性能價格比。在技術上，系統設計的主要問題是確定中繼距離尤其對長途光纖通信系統，中繼距離設計是否合理，對系統的性能和經濟效益影響很大。系統設計的一般步驟1）選定傳輸速率和傳輸制式2）選定工作波長3）選定光源和光檢測器件4）選定光纖光纜類型5）選定路由、估算中繼距離6）估算誤碼率

S和R兩點之間光纖線路總損耗不能超過系統的總功率衰減L為中繼距離(km)αf光纖損耗系數(dB/km)αs光纖平均接頭損耗(dB/km)Pt為平均發射光功率(dBm)Pr為接收靈敏度(dBmαc

為連接器損耗(dB/對)Me

為系統功率余量(dB)Mm為系統功率代價(dB)受光纖線路損耗限制的中繼距離為5.2.1中繼距離受損耗的限制光纖總損耗系統允許總衰減

連接器損耗一般為0.3～1dB/對。光纖損耗系數αf取決于光纖類型和工作波長，例如單模光纖在1310nm,αf為0.4～0.45dB/km;

在1550nm,αf為0.22～0.25dB/km。平均接頭損耗可取0.05dB/個，每千米光纖平均接頭損耗αs可根據光纜生產長度計算得到。光纖系統代價Mm在一個中繼段總余量不超過5dB。系統余量Me包括由于時間和環境的變化而引起的發射光功率和接收靈敏度下降，以及設備內光纖連接器性能劣化，Me一般不小于3dB。最大色散/psnm-1最大損耗/dB120（多縱模）2424131015504139.264300（多縱模）282813101550139.264不要求（多縱模）35131034.368不要求4013108.448S和R之間的容限BER110-10標稱波長/nm標稱速率/（Mbs-1）

根據ITU-T(原CCITT)G.955建議，用LD作光源的常規單模光纖(G.652)系統，在S和R之間數字光纖線路的容限如表。

5.3.2中繼距離受色散(帶寬)的限制如果系統的傳輸速率較高，光纖線路色散較大，中繼距離主要受色散(帶寬)的限制。為使光接收機靈敏度不受損傷，保證系統正常工作，必須對光纖線路總色散(總帶寬)進行規范。對于數字光纖線路系統，色散增大，意味著數字脈沖展寬增加，因而在接收端要發生碼間干擾，使接收靈敏度降低，或誤碼率增大。嚴重時甚至無法通過均衡來補償，使系統失去設計的性能。不歸零碼歸零碼T不歸零碼歸零碼RZT矩形脈沖高斯脈沖光纖通信傳輸信號碼型有一定占空比高電平在一個周期之內所占的時間比率101011高斯脈沖tσ為均方根(rms)脈沖寬度高斯脈沖的碼間干擾定義為相對rms脈沖寬度τ脈沖半高全寬度(FWHM)τ=σ/0.424713.510-24.410-21.710-23.910-3

3.410-40.500.400.350.300.25a=/T相對rms脈沖寬度a和碼間干擾的關系當a=0.25時，碼間干擾δ只有峰值的0.034%，完全可以忽略不計。當a=0.5時，δ增加到13.5%，此時功率代價為7～8dB，難以通過均衡進行補償。一般系統設計選取a=0.25～0.35，功率代價不超過2dB。對于寬光譜光源，在非零色散波長

在這個基礎上，根據原CCITT建議，對于實際的單模光纖通信系統，受色散限制的中繼距離L可以表示為：σλ為光源譜線寬度(nm)，對多縱模激光器(MLM-LD)，σλ

為rms寬度，對單縱模激光器(SLM-LD),σλ

為峰值下降20dB的寬度。ε是與功率代價和光源特性有關的參數，對于MLM-LD,ε=0.115對于SLM-LD，ε=0.306a=0.25～0.35

由于光纖制造工藝的偏差，光纖的零色散波長不會全部等于標稱波長值，而是分布在一定的波長范圍內。

光源的峰值波長也是分配在一定波長范圍內，并不總是和光纖的零色散波長度相重合。對于G.652規范的單模光纖波長為1285～1330nm，色散系數D不得超過±3.5ps/(nm·km))波長為1270～1340nm,D不得超過6ps/(nm·km)

(1)光纖通信系統的中繼距離受損耗限制時從損耗限制和色散限制兩個計算結果中，選取較短的距離，作為中繼距離計算的最終結果。(2)中繼距離受色散限制時對于MLM-LD,ε=0.115對于SLM-LD，ε=0.3065.1光通信線路組成5.2光纖通信系統的設計估算中繼距離設系統平均發射功率Pt=-3dBm,接收靈敏度Pr=-42dBm，功率代價Mm=6dB，設備余量Me=3dB，連接器損耗αc=0.3dB/對，光纖損耗系數αf=0.35dB/km,光纖平均接頭損耗αs=0.04dB/km。例：計算140Mb/s單模光纖通信系統中繼距離。得到中繼距離解：線路碼速率fb=140Mb/s,|D|=3.0ps/(nm·km)，MLM-LDσλ=2.5nm。（1）損耗限制系統Pt=-3dBmPr=-42dBmαc=0.3dB/對Mm=6dBMe=3dBαf=0.35dB/kmαs=0.04dB/km

在工程設計中，中繼距離應取75.3km。

在本例中中繼距離主要受損耗限制。MLM-LD,ε=0.115（2）色散限制系統fb=140Mb/s,|D|=3.0ps/(nm·km)，MLM-LDσλ=2.5nm得到中繼距離中繼距離和傳輸速率的關系，包括損耗限制和色散限制的結果Gb/s對于波長為0.85μm的多模光纖，由于損耗大，中繼距離一般在20km以內。傳輸速率很低，SI光纖的速率不如同軸線，GI光纖的速率在0.1Gb/s以上就受到色散限制。單模光纖在長波長工作，損耗大幅度降低，中繼距離可達100～200km在1.31μm零色散波長附近，當速率超過1Gb/s時，中繼距離才受色散限制。在1.55μm波長上，由于色散大，通常要用單縱模激光器，理想系統速率可達5Gb/s0.85μm,SIF光纖，fb×L～0.01×1=0.01(Gb/s)·km

0.85μm,GIF光纖，fb×L～0.1×20=2.0(Gb/s)·km

1.31μm,SMF光纖，fb×L～1×125=125(Gb/s)·km

1.55μm,SMF光纖，fb×L～2×75=150(Gb/s)·km

1.55μm,DSF光纖，fb×L～20×80=1600(Gb/s)·km

把反映光纖傳輸系統技術水平的指標：速率×距離(fb×L)乘積大體歸納如下：5.3光放大器

光放大器分類

半導體光放大器

摻鉺光纖放大器

光纖拉曼放大器5.3.1光放大器分類5.3.2半導體光放大器1半導體光放大器原理2半導體光放大器特性3半導體光放大器的應用(SOA,SemiconductorOpticalAmplifier)半導體光放大器外形半導體光放大器的機理與激光器的相同，通過受激發射放大入射光信號。光放大器只是一個沒有反饋的激光器，其核心是當放大器被光或電泵浦時，使粒子數反轉獲得光增益。增益不僅與入射信號的頻率（或波長）有關，而且與放大器內任一點的局部光強有關，該頻率和光強與光增益的關系又取決于放大器介質。1、半導體光放大器原理行波光放大器是一個沒有反饋的激光器。其核心是當放大器被光或電泵浦時，使粒子數反轉獲得光增益。行波半導體光放大器減小半導體激光器腔體界面反射，可使激光器變為放大器。放大器就稱為F-P放大器。F-P諧振腔反射率R越大，SOA的增益越大。但是，當R超過一定值后，光放大器將變為激光器。F-PSOA2半導體激光放大器

（SOA）特性增益：芯片3035dB,除810dB的耦合損耗外，還有2225dB的增益；帶寬：很寬，3dB帶寬約為70

nm（9THz）可以對窄至幾個ps

的超窄光脈沖進行放大；噪聲：典型值為5～7dB；可與光發射機和接收機一起單片集成在一起；缺點：對偏振方向非常敏感。

半導體光放大器帶寬和增益頻譜曲線法布里-玻羅放大器(F-PA)和行波放大器(TWA)的帶寬比較行波光放大器的增益與波長的關系波長可調激光器+光放大

+調制器集成化器件表幾種商用半導體光放大器（SOA）性能指標3半導體光放大器的應用SOA存在增益受偏振影響、信道交叉串擾以及耦合損耗較大等缺點，所以不能作為在線放大器使用。SOA可以在1.3m光纖系統中作為光放大使用，因為一般的EDFA不能在該窗口使用。SOA芯片具有高達30~35dB的增益，除輸入和輸出端存在總共8~10dB的耦合損耗外，還有22~25dB的增益。另外行波半導體光放大器具有很寬的帶寬，可以對窄至幾個ps的超窄光脈沖進行放大。在DWDM光纖通信中，可作為波長路由器中的波長轉換和快速交換器件使用。在OTDM中，也可以用作時鐘恢復和解復用器的非線性器件。在石英光纖中摻入稀土離子作為增益介質在泵浦光的激發下實現光信號的放大。放大器的特性主要由摻雜元素決定。5.3.3摻鉺光纖放大器有許多不同的稀土元素，如鉺（Er），鐠（Pr）,鈥（Ho），釹（Nd），釤（Sm），銩（Tm），和鐿（Yb）等。都可用于實現不同波長的光放大器，這些波長覆蓋了從可見光到紅外的很寬范圍，直至2.8μm。ErbiumDopedFiberAmpliferEDFA摻鉺光纖放大器工作于1.55μm具有高增益、高功率和寬帶寬等優良特性，一、摻鉺光纖EDFEDF結構和折射率分布二、摻鉺光纖放大器的基本結構泵浦光由半導體激光器（LD）提供,與被放大信號光一起通過光耦合器或波分復用耦合器注入摻鉺光纖（EDF）光隔離器用于隔離反饋光信號，提高穩定性。光濾波器用于濾除放大過程中產生的噪聲。3種構成結構---3種配置方式前向泵浦正向泵浦后向或反向泵結構雙向泵結構三、EDFA工作原理1、鉺離子的能級結構摻鉺光纖能放大光信號的基本原理在于鉺離子能吸收泵浦光的能量，實現粒子數反轉，當波長為1.55μm的信號光通過已被激活的摻鉺光纖時，亞穩態上的粒子以受激輻射的方式躍遷到基態。對應于每一次躍遷，都將產生一個與激發該躍遷的光子完全一樣的光子，從而實現了信號光在摻鉺光纖的傳播過程中不斷放大。基態亞穩態激發態有源媒質(幾十米左右長的摻鉺石英光纖，芯徑3～5m,摻雜濃度(25～1000)10–6)(a)EDFA的結構;(b)能級;(c)增益譜泵浦光源(990或1480nmLD)三能級系統放大的自發發射(ASE)譜，帶寬很大(達20～40nm)，且有兩個峰值，分別對應于1530nm和1550nm。2、自發輻射譜3、受激輻射四、EDFA的特性

EDFA的增益與許多參數有關，

Er離子濃度與徑向分布、光纖尺寸、放大器長度、泵浦功率與輸入信號功率等

1.增益特性輸入功率（dBm）0-20-1001020輸出功率(dBm)輸出飽和光功率輸入功率（dBm）1.48μm泵浦對給定的放大器長度L，放大器增益先隨泵浦功率按指數增長，當泵浦功率超過某一值時，增長變慢了。EDFA的小信號增益隨泵浦功率和放大器長度而變的曲線1.48μm泵浦對給定的泵浦功率，放大器增益隨長度變化，并存在一最佳長度，超過此長度后，由于泵浦功率的消耗，最佳點后的鉺光纖不能受到足夠泵浦，而且要吸收已放大的信號能量，導致增益很快降低。

從圖中曲線可見，采用1.55μm信號波長、5mW的泵浦功率，在L＝30m時已達到30dB增益，過長已無意義。2、放大器增益隨長度變化

3、歸一化輸出功率隨歸一化輸入功率的關系

4、增益隨輸出功率的變化及增益飽和特性

增益系數增益系數各種光纖放大器的帶寬比較

GS-EDFA為增益移位EDFA，EDTFA為摻碲(Te)的硅基摻鉺光纖放大器，TDFA為摻銩(Tm)的光纖放大器，GS-TDFA為增益移位摻銩光纖放大器，RFA為喇曼光纖放大器。5.噪聲特性EDFA的輸出光中，除了有信號光外，還有自發輻射光，它們一起被放大，形成了影響信號光的噪聲源。EDFA的噪聲主要有以下四種：①信號光的散粒噪聲；②被放大的自發輻射光的散粒噪聲；③自發輻射光譜與信號光之間的差拍噪聲；④自發輻射光譜間的差拍噪聲。以上四種噪聲中，后兩種影響最大，尤其是第三種。噪聲是決定EDFA性能的主要因素。衡量EDFA的噪聲特性可用噪聲指數F來度量。EDFA的寬帶放大特性可同時放大多路信號。只要多信道的總帶寬小于放大器帶寬。

EDFA亦非常適用于波分復用（WDM）或光頻分復用光波通信系統。多路信號通過EDFA同時放大時一個重要問題是信道間的串音。串音主要起因有兩個因素：一是四波混頻或互調制；二是交叉調制或交叉飽和。

6、多信道放大特性

●多路信號信道四波混頻或互調在多路信號通過EDFA同時放大時，鉺光纖中載流子數N將受到Ωjk=ωj-ωk的差頻調制，因此鉺光纖的增益和折射率受到頻率Ωjk的調制，這種由多路信號產生的調制稱為增益和折射率光柵，此光柵將部分信號從一個信道散射到另一個信道，稱為信道串音，亦可看作是非線性效應產生的四波混頻或互調。通常，當Ωjkτsp>>1時，調制頻率很高，載流子壽命很長，相比之下載流子數因而折射率和增益的變化很慢，信道串音就可忽略。在EDFA中，上能級載流子的壽命典型值為τsp≈10ms（半導體激光器的載流子壽命為0.5ns），因此信道間隔即使降至Ωjk=10kHz，條件Ωjkτsp>>1也滿足，實際通信系統中，Ωjk＞10MHz，因此完全可忽略這類串音。●交叉飽和交叉飽和是指某特定信道的響應不僅是由其自身功率造成（稱自飽和），而且也受相鄰信道的功率的影響而引起。這種效應引起的串音是所有放大器共有的。但當放大器用于非飽和區時即可避免這種串音。在EDFA光放大系統中，由于增益恢復時間τg較長，一般不存在圖形效應，即使運用于飽和區，由交叉飽和導致的串音亦可忽略。

優點（1）工作波長與光纖的最小窗口和目前的波分窗口相對應。（2）耦合效率高。

（3）增益與偏振態無關。

（5）增益高、輸出功率大。

（4）所需的泵浦功率小。（6）噪聲小Nf=4—7dB(7)對信號和傳輸速率透明，兼容各種制式（8）頻帶寬30-35nm（9）WDM串話很小

EDFA具有高增益、高功率、寬帶寬、低噪聲、低串音、低插損等優良特性。

五、EDFA的系統應用光放大器在光波系統中的可能應用EDFA在干線光波系統中的應用采用不設在線EDFA或再生中繼器的方案已使2Gb/s的信號傳輸距離超過300km3R中繼器的級聯，每段間接入3R混合中繼，以提高系統性能，延長通信距離。

采用在線多級1R光中繼器，3R混合中繼器組合系統，以延長通信距離；

EDFA在寬帶光波分配系統中的應用

EDFA在寬帶光波分配系統中的應用EDFA在寬帶光波分配系統中的應用

(c)

當采用1.5μm的光放大器作為AM-FDM光發送機的功率提升放大器和分配中心光接收機的前置放大器時，傳輸距離可達20km，而且采用星形耦合器可提供N≈15個光分路，服務范圍擴大很多（。5.3光放大器

光放大器分類

半導體光放大器

摻鉺光纖放大器

光纖拉曼放大器5.3.4光纖拉曼放大器1、分布式拉曼放大器工作原理2、拉曼放大器的增益個帶寬3、拉曼放大器的構成利用強泵浦光通過光纖傳輸時產生受激拉曼散射，使組成光纖的石英晶格振動和泵浦光之間發生相互作用，產生比泵浦光波長還長的散射光（斯托克斯光）。如果散射光波長和信號光波長相同，就使弱信號光得到放大。一、分布式光纖拉曼放大器的工作原理利用非線性光學效應，受激拉曼散射對信號光放大如果一個弱信號光與一個強泵浦光同時在一根光纖中傳輸，產生比泵浦光波長還長的散射光（斯托克斯光），并且弱信號光的波長在泵浦光的拉曼增益帶寬內，

該散射光與波長相同的信號光重疊，從而使弱信號光放大，獲得拉曼增益。對石英光纖泵浦光波長與待放大信號光波長之間的頻率差大約為13THz，在1.5m波段，它相當于約100nm的波長差。二、拉曼放大器（FRA）組成

可以采用前向泵浦,也可以采用后向泵浦，因后向泵浦減小了泵浦光和信號光相互作用的長度，從而也就減小了泵浦噪聲對信號的影響，所以通常采用后向泵浦。光纖分布式喇曼放大器（DRA）構成

-----后向泵浦三、光纖拉曼放大器的特性1、拉曼增益和帶寬拉曼增益系數頻譜曲線當時，增益達到最大。增益帶寬達到。

小信號光在長光纖內的喇曼增益泵浦功率為200mW時，最大增益值為7.78dB泵浦功率為100mW時，最大增益值為3.6dB。在增益峰值附近的增益帶寬約為7~8THz。2、多波長泵浦增益帶寬增益波長由泵浦光波長決定，選擇適當的泵浦光波長，可得到任意波長的光信號放大。分布式光纖拉曼放大器的增益頻譜是每個波長的泵浦光單獨產生的增益頻譜疊加的結果，所以它是由泵浦光波長的數量和種類決定的。5個泵浦波長單獨泵浦時，產生的增益頻譜和總的增益頻譜曲線。3、多波長泵浦增益頻譜§5.5多路信號復用技術1、多路信號復用方式的分類FDMTDMCDM多路電信號復用方式多路光信號復用方式WDM----DWDM(OFDM)OTDMOCDM頻分復用時分復用碼分復用密集波分復用2、TDM

同步時分復用準同步時分復用異步時分復用在頻域劃分子信道在時域劃分子信道正交編碼，不同信道碼型正交收發同步時鐘時鐘同步時分復用異步時分復用PDHSDHATMIP3、PDH速率等級數字復用等級包含64Kb/s信道的數目數據率（Mb/s）北美歐洲日本010.0640.0640.0641（次群）241.5541.554302.048483.1523.1522（次群）966.3126.3121208.4483（次群）48034.36832.06467244.376134491.053144097.7284（次群）1920139.2644032274.1765760397.200一次群二次群三次群四次群4、PDH數字復接正碼速調整速率調整同步復用定時系統時鐘幀同步發生器分路恢復定時提取低速碼流高速碼流§5.6波分復用技術WDM，WavelengthDivisionMultiplexing1光波分復用的基本概念和分類2WDM系統的特點3WDM系統的結構4光波分復用系統的技術要求5WDM多信道信號傳輸性能光波分復用（WDM，WavelengthDivisionMultiplexing）技術是在一根光纖上能同時傳送多波長光信號的一項技術。一、光波分復用的基本概念與分類在發送端將不同波長的光信號組合起來（復用），并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進行傳輸，在接收端又將組合波長的光信號分開（解復用）并作進一步處理，恢復出原信號送入不同的終端。因此，此項技術稱為光波長分割復用，簡稱光波分復用（WDM）技術。單模光纖的帶寬100nm100nmDWDM把在光纖同一低損耗窗口中信道間隔較小的波分復用稱為密集波分復用。兩個波長之間的間隔為0.8nm、1.6nm或更低。密集波分復用DWDM，DenseWavelengthDivisionMultiplexing1550nm波長WDM系統的基本形式1.雙纖單向傳輸2.單纖雙向傳輸3.光分路插入傳輸雙纖單向傳輸單纖雙向傳輸光分路插入傳輸TTTRR波分復用器（也稱合波器Multiplexer）解復用器(也稱為分波器De-multiplexer)WDM系統的分類稀疏或粗波復用CWDM，通道數2個～8個，

通道間隔10nm～100nm,間隔最大的為1310/1550nm復用器。(2)密集波分復用DWDM，通道數8個～32個，

通道間隔1nm～10nm，

現在商用系統較多采用8個、16個和32個復用通道。(3)致密波分復用或稱光頻分復用OFDM，

通道數40個～1000個，

通道間隔0.1nm～1nm，是進一步發展的方向。二、WDM系統的特點

充分利用光纖的帶寬資源可以在一根光纖同時傳輸多種電信業務可實現單纖雙向傳輸節省大量光纖降低器件的超高速要求適用于多種網絡形式引入寬帶業務方便高度的組網靈活性、經濟性和可靠性三、

WDM系統總體結構光波長的分配目前在SiO2光纖上，光信號的傳輸都在光纖的兩個低損耗區段，即1310nm和1550nm。但由于目前常用的EDFA的工作波長范圍為1530～1565nm。因此，光波分復用系統的工作波長應該在1530～1565nm。在這有限的波長區內如何有效地進行通路分配，關系到提高帶寬資源的利用率及減少相鄰通路間的非線性影響等。標稱中心頻率和最小通路間隔為了保證不同WDM系統之間的橫向兼容性，必須對各個通路的中心頻率進行規范。標稱中心頻率是指光波分復用系統中每個通路對應的中心波長。目前國際上規定的通路頻率是基于參考頻率為193.1THz，最小間隔為100GHz的頻率間隔系列。16通路和8通路WDM系統中心頻率通路分配表光發射機中繼器中繼器中繼器光接收機光發射機中繼器中繼器中繼器光接收機光發射機中繼器中繼器中繼器光接收機光發射機中繼器中繼器中繼器光接收機光發射機光發射機光發射機光發射機N123光接收機光接收機光接收機光接收機N123復用器解復用器EDFA波長穩定、窄線寬高速、小啁啾調制窄帶、小串話、穩定濾波增益平坦、寬帶、較高輸出功率高靈敏度寬動態范圍四、復用系統的技術要求（1）．光纖／光纜為避免1550nm處的高色散產生的色散展寬和非線性四波混頻FWM效應引起的信道間串擾，應采用非零色散位移光纖NZDSF（即G.655光纖）。G.655光纖能同時克服G.652光纖在1550nm波長處高色散展寬和G.653光纖在同一波長處的非線性FWM導致的信道間的串擾。DWDM復用系統需要提供幾項重要的配套條件（2）．光發送和接收機技術性能為在實際摻鉺光纖放大器EDFA35nm或更寬的波譜寬度的增益譜寬內減小信道間隔，增加復用波長通道數，要求：

光發送機的發光波長要可調，穩定性要高，譜線要窄，消光比要高，輸出功率可調控。

光接收機的信噪比OSNR和靈敏度要高，動態范圍和電帶寬要寬。99（3）．光放大器的技術性能對于在目前應用較多的C波段（1530nm～1565nm）復用系統中，應采用寬帶EDFA，對于L波段（1570nm～1610nm）的復用系統則采用增益移位的GS-EDFA，而對于S波段（1490nm～1530nm）的復用系統可采用增益移位摻銩光纖放大器GS-TDFA，亦可以采用分布式超寬帶喇曼放大器RFA。不管使用哪一類OA，均要求有良好的增益平坦特性，低的噪聲指數，并具有增益鎖定和自定增益控制功能。1001985年Bellcore

提出了SONETSynchronousOpticalNetwork1988年CCITT接受了SONET更名為SDHSynchronousDigitalHierarchyPDHPseudosynchronousDigitalHierarchy5.6光同步數字傳輸網（SDH）SDH的速率SDH的幀結構與開銷功能SDH的主要設備1.標準速率SDH具有統一規范的接口速率。SDH以同步傳送模塊（STMSynchromousTransportmodule）的形式傳輸。最基本的同步傳送模塊是STM-1速率是155.520Mbit/s更高等級的STM-N模塊可以近似看作是將N個基本模塊STM-1按同步復用，經過字節間插后的結果。STM-N的速率是STM-1速率155.520Mbit/s的N倍，N值只能是4的整數次冪，目前SDH僅支持N＝1，4，16，64和256。STM-NN=4i，i=0,1,2,3,4SDH標準速率（表1.2）103SDHSONET等級速率（Mbit/s）等級（光載波／電信號）速率（Mbit/s）STM-051.840OC-1STS-151.840STM-1155.520OC-3STS-3155.520OC-9STS-9466.560STM-4622.080OC-12STS-12622.080OC-18STS-18933.120OC-24STS-241244.160OC-36STS-361866.240STM-162488.320OC-48STS-482488.320OC-96*STS-96*4976.640STM-649953.280OC-192STS-1929953.280STM-25639813.120OC-576STS-57639813.1202．幀結構幀結構是一種按規律有序排列的重復性圖案。STM-N幀由270×N列、9行字節組成，每個字節為8比特。幀周期是125μs，即幀的重復頻率為8000Hz，這與話音信號的取樣頻率一致。104再生段開銷RSOH復用段開銷MSOH管理單元指針AUPTR幀周期2進制數據流POHPathOverhead3．段開銷的字節安排與功能豐富的段開銷是SDH的一個重要特點。105段開銷字節幀定位字節：A1、A2再生段蹤跡字節：J0BIP-8字節：B1公務字節：E1、E2使用者通路字節：F1DCC字節：D1～D12BIP-N×24字節：B2APS字節：K1、K2同步狀態字節：S1復用段遠端差錯指示字節：M1STM-1段開銷A1=11110110,A2=00101000D1-D3:192kbit/s,D4-D12:575kbit/s6.4.4SDH設備SDH網絡由一系列SDH網元組成，SDH網元的物理實體就是SDH設備。SDH設備包括四類：終端復用器（TM）用于將PDH或其他業務信號復用進STM-N幀信號，或是用于將速率較低的STM-N信號組合成一個速率較高的STM-M（M≥N）信號。分插復用器（ADM）能夠在無需分接或終結整個STM-N信號的前提下，分出和插入STM-N信號中的任何支路信號，數字交叉連接設備（SDXC）是一種具有一個或多個信號接口，并可以對任何端口之間接口速率信號（和∕或其子速率信號）提供可控的VC透明連接和再連接的設備。為了實現長距離傳輸，在適當距離上需要加入再生器（REG）。106終端復用器（TM）分插復用器（ADM）數字交叉連接設備（SDXC）再生器（REG）TM多路低速信號一路高速信號高速信號高速信號低速信號ADM選路，路由，交叉連接信號轉發5.1光通信線路組成5.2光纖通信系統的設計5.3光放大器5.4多路信號復用5.5波分復用5.6ＳＤＨ§5.4光通信線路性能指標誤碼性能和抖動性能

誤碼率與通話質量誤碼率通話質量10－6感覺不到干擾10－5在低話音電平范圍內感覺輕微干擾10－4在低話音電平范圍內有個別“咯咯”聲10－3在低話音電平范圍內都感覺有干擾10－2強烈干擾，聽懂程度明顯下降0.5幾乎聽不懂如何測試SERIESG:TRANSMISSIONSYSTEMSANDMEDIADigitaltransmissionsystems–Digitalnetworks–QualityandavailabilitytargetsErrorperformanceofaninternationaldigitalconnectionoperatingatabitratebelowtheprimaryrateandformingpartofanintegratedservicesdigitalnetwork低于基群速率的國際數字連接的誤碼性能ITU-TRecommendationG.821INTERNATIONALTELECOMMUNICATIONUNIONITU-TG.821TELECOMMUNICATION

STANDARDIZATIONSECTOR

OFITU(08/96)1、HRX HypotheticalReferenceConnection2、Parameters

erroredsecond(ES)Itisaone-secondperiodinwhichoneormorebitsareinerrorseverelyerroredsecond(SES)Itisaone-secondperiodwhichhasabiterrorratio>

1.10-3erroredsecondratio(ESR)TheratioofEStototalsecondsinavailabletimeduringafixedmeasurementinterval

severelyerroredsecondratio(SESR)

TheratioofSEStototalsecondsinavailabletimeduringafixedmeasurementinterval

AvailableandunavailabletimeAperiodofunavailabletimebeginswhenthebiterrorratio(BER)ineachsecondisworsethan1

.

10-3foraperiodoftenconsecutiveseconds.Thesetensecondsareconsideredtobeunavailabletime.AnewperiodofavailabletimebeginswiththefirstsecondofaperiodoftenconsecutivesecondseachofwhichhasaBERbetterthan10-3.

Itshouldbenotedthattotalobservationtime(Stotal)issplitintotwoparts,namely,timeforwhichtheconnectionisdeemedtobeavailable(Savail)andthattimewhenitisunavailable(Sunavail).Errorperformanceshouldonlybeevaluatedwhilsttheconnectionisintheavailablestate.3、Performanceobjectives

PerformanceclassificationObjective(Notes1,2)SeverelyErroredSecondRatio

0.002ErroredSecondRatio

0.08NOTES1 Theratiosarecalculatedovertheavailabletime.Theobservationtimehasnotbeenspecifiedsincetheperiodmaydependupontheapplication.Aperiodoftheorderofanyonemonthissuggestedasareference.2 Annex

B

illustrateshowtheoverallperformanceshouldbeassessed.4、Allocationoftheobjectives

forthethree-circuitclassifications

CircuitclassificationAllocationoftheobjectivesgiveninTable1Localgrade

(2ends)15%blockallowancetoeachend

(Notes2,5and6)Mediumgrade

(2ends)15%blockallowancetoeachend

(Notes3,5and6)Highgrade40%(equivalenttoconceptualqualityof0.0016%perkmfor25000km)

(Notes4,7and8)AllocationofErroredSecondRatioobjectiveCircuitclassificationNetworkperformanceobjectives

ESRLocalgrade0.012Mediumgrade0.012Highgrade0.032INTERNATIONALTELECOMMUNICATIONUNION

ITU-TG.826TELECOMMUNICATION

STANDARDIZATIONSECTOR

OFITU(02/99)SERIESG:TRANSMISSIONSYSTEMSANDMEDIA,DIGITALSYSTEMSANDNETWORKSDigitaltransmissionsystems–Digitalnetworks–QualityandavailabilitytargetsErrorperformanceparametersandobjectivesforinternational,constantbitratedigitalpathsatorabovetheprimaryrateITU-TRecommendationG.826基群及更高速率的國際數字通道的誤碼性能1、HypotheticalReferencePath

2、Errorperformanceparameters

ErroredBlock(EB):Ablockinwhichoneormorebitsareinerror.

ErroredSecond(ES):Aone-secondperiodwithoneormoreerroredblocksoratleastonedefect.

SeverelyErroredSecond(SES):Aone-secondperiodwhichcontains30%erroredblocksoratleastonedefect.SESisasubsetofES.

ErroredSecondRatio(ESR):TheratioofEStototalsecondsinavailabletimeduringafixedmeasurementinterval.

Severely