第三章通信系統的典型應用3.1無線通信系統的應用3.2光纖通信系統的典型應用

3.1無線通信系統的應用

3.1.1微波中繼通信1.微波及其通信1）微波及其傳播特性所謂微波，是指一種具有極高頻率、極短波長的電磁波。微波通信則是指利用微波攜帶信息，通過電波空間進行傳輸的一種通信方式。若攜帶的信息是模擬信號，則稱它為模擬微波通信；若攜帶的信息是數字信號，則稱它為數字微波通信。

⑴似光性

在電磁波頻譜中，微波以上的電磁波為光波，而光是直線傳播的，因此微波也具有了類似光的直線傳播特性。

⑵極化特性

電磁波在傳播過程中，電場和磁場在同一地點隨時間t的變化存在著某種規律，其中描述電場強度矢量方向規律的稱之為極化特性。我們規定電場矢量E的方向為極化方向。

當電場矢量E的端點隨時間t的變化軌跡處于一條直線上時，稱這種極化為線極化，如圖3-1（a）所示；若變化軌跡為圓或橢圓時，則分別稱為圓極化或橢圓極化，如圖3-1（b）所示。線極化中將電場矢量E的端點隨時間t變化的軌跡與地面水平的叫水平極化，與地面垂直的叫垂直極化，如圖3-1（c）所示。圓極化中將電場矢量E旋轉變化方向為順時針的叫左旋極化，反之稱為右旋極化。垂直與水平極化或左旋與右旋極化是彼此互相正交的兩個函數。

圖3-1微波的極化特性（a）電場的變化規律；（b）圓極化；（c）線極化

2）地面微波中繼通信

由于微波具有光一樣的傳播特性，因此微波在自由空間只能沿直線傳播，其繞射能力很弱，且在傳播過程中遇到不均勻的介質時，將產生折射和反射現象。正因如此，在一定

天線高度的情況下，為了克服地球的凸起而實現遠距離通信就必須采用中繼接力的方式，如圖3-2所示。否則A站發射出的微波射線將遠離地面而根本不能被C站所接收。

圖3-2中繼接力方式示意圖

3）數字微波中繼通信的特點

（1）數字微波通信與其他無線通信的比較

在無線通信方式中，微波通信的頻率最高，僅次于微波通信的無線通信方式為特高頻通信。目前特高頻通信的應用相當普遍。微波通信與特高頻通信相比較主要有以下特點：

①抗干擾能力強。

②傳輸容量大。

③受惡劣氣象條件的影響較小。

④發射功率低。

⑤保密性較高。

⑥設備技術復雜、維護要求高。

（2）數字微波通信與有線通信的比較

有線通信的種類有許多，如明線通信、銅軸電纜通信、電力線載波通信、光纜通信等。這里將與光纜通信進行比較：

①受地形因素的影響較小。

②受城、鎮、鄉村的發展建設的影響較小。

③投資小。

④維護量小。

⑤性能、容量及組網等不及光纜通信。

2.微波中繼通信系統的組成

1）系統的組成

圖3-3所示為一條微波中繼通信線路的典型組成結構。圖3-3一條微波中繼通信線路的組成結構

圖中組成微波通信線路的各微波站的功能如下：

終端站——一條微波線路中兩端的兩個站，它的任務是將數字終端設備送來的PCM信號經中頻調制后再上變頻成微波信號，向另一端發射；同時接收該方向傳來的微波信號，將其下變頻成中頻信號并解調還原成PCM信號，送往數字終端設備。

中間站——只完成微波信號的放大和轉發。

再生中繼站——具有對接收信號進行解調再生功能的中繼站。

樞紐站——兩個以上方向收發信號的微波站稱為樞紐站。

2）波道及其頻率配置

（1）波道的設置

為了使一條微波通信系統的可用帶寬得到充分利用，通常的做法是將微波系統的可用帶寬劃分成若干個頻率小段，并在每一個頻率小段上設置一套微波收、發信機，構成一條

微波中繼通信的傳輸通道。這樣在一條微波系統中可以容納若干套微波收、發信機同時工作，亦即在一條微波系統中構成了若干條微波中繼通信的傳輸通道。這時我們把每個微波傳輸通道稱之為波道。

（2）射頻頻率配置

由于一條微波線路上允許有多套微波收、發信機同時工作，這就必須對各波道的微波頻率進行分配。頻率的分配應盡可能地做到：在給定的可用頻率范圍內盡可能多地安排波道數量，這樣可以在這條微波線路上增加通信容量；應盡可能地減少各波道間的干擾，以提高通信質量；還應盡可能地有利于通信設備的標準化、系列化。

一個波道的頻率配置目前主要有兩種方案：

二頻制——一個波道的收發只使用兩個不同的微波頻率，如圖3-4所示。圖3-4二頻制頻率分配

四頻制——每個中繼站兩個方向收、發共使用四個不同的頻率，間隔一站頻率又重復使用，如圖3-5所示。圖3-5四二頻制頻率分配

無論是二頻制還是四頻制，它們都存在越站干擾。解決越站干擾的有效措施之一是：在設計微波站的路由時，使相鄰第4個微波站的站址不要選擇在第1、2兩微波站址的延長

線上，如圖3-6所示。圖3-6（a）和圖3-6（b）中的第4個站在1、2兩站的延長線上，因此存在越站干擾；而圖3-6（c）中第4個站不在1、2兩站的延長線上，因此不存在越站干擾。

圖3-6越站干擾的解決方法

多個波道的頻率配置一般有兩種排列方式，一是收、發頻率相間排列；二是收、發頻率集中排列。圖3-7為一微波中繼通信系統中6個波道收、發頻率相間排列方案，若每個波道采用二頻制，其中收信頻率為f1～f6，發信頻率為f'1～f'6。這種方案的收、發頻率間距較小，導致收、發往往要分開使用天線，這就帶來了使用天線數量過多的問題，因此這

種方案一般不多采用。

圖3-7二頻制相間排列方案

圖3-8為一中繼站上6個波道收、發頻率集中排列方案，每個波道采用二頻制，收信頻率為f1～f6，發信頻率為f'1～f'6。這種方案中的收、發頻率間隔大，發信對收信的影響很小，因此收、發信可以共用一副天線，也就是說只需用兩副天線分別對著兩個方向收、發即可。目前的微波通信大多采用這種方案。

圖3-8二頻制集中排列方案

3）天饋線的共用

由前面所述的波道頻率配置我們知道，在微波通信中，各波道的頻率是不同的，且每一波道的收、發頻率也是不同的。那么每一頻率如果都要用一副天線來進行發送或接收，則對于一個方向，每個波道就需使用兩副天線，6個波道則需12副天線。如果該微波站是樞紐站，則天線就需要更多，這顯然是不現實的。

3.數字微波中繼通信設備的組成

一條微波線路中主要有三種類型的微波站：終端站、中間站和再生中繼站。這三種類型微波站中的收發信設備因功能不同而在具體組成上存在各種差異。再生中繼站因分插信

號，故其設備組成較終端站（上下全部話路）和中間站齊全。

1）發信設備

微波發信通道的組成框圖如圖3-9所示。

圖3-9微波發信通道組成框圖

2）收信設備

目前的數字微波通信中的收信設備大都采用超外差式接收方式，其設備的組成結構如圖3-10所示。圖3-10收信設備的組成框圖

由圖3-10可以看出，數字微波通信的收信設備主要由以下部分組成：

①收信帶通，其主要作用是取出本波道的有用信號，濾除無用信號以防止其他波道信號對本波道信號產生干擾。

②低噪聲放大，其作用是對接收到的微弱微波信號進行低噪聲放大，以提高整機的接收靈敏度和降低后級電路對噪聲系數方面的要求。

③鏡頻濾波器，主要用于抑制鏡像頻率，以防止該信號經混頻后變為中頻信號，對有用信號產生干擾。

④混頻，將接收到的微波信號與本振信號進行混頻以得到中頻信號輸出，完成下變頻的作用。

⑤前置中放，它和主中放是整個收信機放大電路的核心部分，幾乎承擔了整個放大任務，此外它們還決定整個收信機的通頻帶和頻率響應特性。

⑥自適應均衡。多徑傳播將導致選擇性衰落，而選擇性衰落結果將引起傳播特性的變壞，且這種影響是隨機的，即在不斷變化。

⑦主中放及自動增益控制（AGC）。

⑧解調，其任務是將中頻信號還原成數字基帶信號。

分解，其作用是將解調出的基帶信號中所附加的數字電話信號和數字勤務電話、監控數據信號與主信號分離，并分別送往各自的電路。

⑩線路接口，其作用是將主數字信號進行碼型轉換，使其由單極性的非歸零碼（NRZ）轉換成雙極性的HDB3碼，并將信號的電平調整到標準電平送往終端設備。

3.1.2衛星通信

1.衛星通信的概念

衛星通信是指利用人造地球衛星作為中繼站轉發無線電波，在兩個或多個地球站之間進行的通信。它是在微波通信和航天技術基礎上發展起來的無線通信技術，所使用的無線

電波頻率為微波頻段（300MHz～300GHz，即波段1m～1mm）。這種利用人造地球衛星在地球站之間進行通信的系統，稱為衛星通信系統，而把用于實現通信目的的人造衛星稱為通信衛星，其作用相當于離地面很高的中繼站。

1）衛星通信的實現

衛星通信系統由衛星端、地面端、用戶端三部分組成。衛星端在空中起中繼站的作用，即把地面站發上來的電磁波放大后再返送回另一地面站。衛星星體包括兩大子系統：

星載設備和衛星母體。地面端則是衛星系統與地面公眾網的接口，地面用戶也可以通過地面端出入衛星系統形成鏈路，地面端還包括地面衛星控制中心及其跟蹤、遙測和指令站。

用戶端即各種用戶終端。衛星通信的實現如圖3-11所示。

圖3-11衛星通信示意圖

2）衛星通信的特點

（1）衛星通信的特點

①通信距離遠，且費用與通信距離無關；

②通信范圍大，只要衛星發射的波束覆蓋的范圍均可進行通信，可進行多址通信；

③通信頻帶寬，傳輸容量大；

④機動靈活，可用于車載、船載、機載等移動通信；

⑤通信鏈路穩定可靠，傳輸質量高；

⑥不易受陸地災害影響；

⑦建設速度快；

⑧電路和話務量可靈活調整；

⑨同一信通可用于不同方向和不同區域。

（2）衛星通信的局限性

①通信衛星使用壽命短；

②存在日凌中斷和星蝕現象；

③電波的傳輸時延較大且存在回波干擾，天線易受太陽噪聲的影響；

④衛星通信系統技術復雜；

⑤靜止衛星通信在地球高緯度地區通信效果不好，并且兩極地區為通信盲區；

⑥由于兩地球站向電磁波傳播距離有72000km，因而信號到達有延遲；

⑦10GHz以上頻帶會受雨雪的影響。

3）衛星通信使用的頻率

衛星通信使用的頻率應滿足以下幾點：電波應能穿過電離層，傳輸損耗和外部附加噪聲應盡可能小；有較寬的可用頻帶，盡可能增大通信容量；較合理地使用無線電頻譜，防止各宇宙通信業務之間及與其他地面通信業務之間產生相互干擾；通信采用微波頻段（300MHz～300GHz）

常用工作頻段如表3-1所示。

C波段與Ku波段的比較如表3-2所示，其頻率已接近用滿。圖3-12和圖3-13為目前C波段和Ku波段在軌衛星圖。

圖3-12C波段在軌衛星圖

圖3-13Ku波段在軌衛星圖

4）多址方式

在微波頻帶，整個通信衛星的工作頻帶約有500MHz寬度，為了便于放大和發射及減少變調干擾，一般在星上設置若干個轉發器。每個轉發器被分配一定的工作頻帶。目前的

衛星通信多采用頻分多址（FDMA）技術，不同的地球站占用不同的頻率，即采用不同的載波，比較適用于點對點大容量的通信。

5）衛星通信系統的分類

（1）按照工作軌道區分

按照工作軌道，衛星通信系統一般分為低軌道、中軌道和高軌道衛星通信系統。

低軌道衛星通信系統（LEO）距地面500～2000km，傳輸時延和功耗都比較小，但每顆星的覆蓋范圍也比較小，典型系統有Motorola的銥星系統。低軌道衛星通信系統由于衛星軌道低，信號傳播時延短，所以可支持多跳通信；其鏈路損耗小，可以降低對衛星和用戶終端的要求，可以采用微型/小型衛星和手持用戶終端。

中軌道衛星通信系統（MEO）距地面2000～20000km，傳輸時延要大于低軌道衛星，但覆蓋范圍也更大，典型系統是國際海事衛星系統。中軌道衛星通信系統可以說是同步衛星系統和低軌道衛星系統的折中，中軌道衛星系統兼有這兩種方案的優點，同時又在一定程度上克服了這兩種方案的不足之處。中軌道衛星的鏈路損耗和傳播時延都比較小，仍然可采用簡單的小型衛星。

高軌道衛星通信系統（GEO）距地面35800km，即同步靜止軌道。

（2）按照通信范圍區分

按照通信范圍，衛星通信系統可以分為國際通信衛星、區域性通信衛星、國內通信衛星。

（3）按照用途區分

按照用途，衛星通信系統可以分為綜合業務通信衛星、軍事通信衛星、海事通信衛星、電視直播通信衛星等。

（4）按照轉發能力區分

按照轉發能力，衛星通信系統可以分為無星上處理能力衛星、有星上處理能力衛星。

6）衛星通信系統的發展趨勢

未來衛星通信系統主要有以下發展趨勢：

①地球同步軌道通信衛星向多波束、大容量、智能化發展；

②低軌衛星群與蜂窩通信技術相結合，實現全球個人通信；

③小型衛星通信地面站將得到廣泛應用；

④通過衛星通信系統承載數字視頻直播（DvB）和數字音頻廣播（DAB）；

⑤衛星通信系統將與IP技術結合，用于提供多媒體通信和因特網接入，既包括用于國際、國內的骨干網絡，也包括用于提供用戶直接接入的網絡；

⑥小衛星和納衛星將廣泛應用于數據存儲轉發通信以及星間組網通信。

2.衛星通信組成

衛星通信系統由衛星通信系統空間站和衛星通信系統地球站兩大部分構成。空間站指空間的衛星，地球站指地面上與衛星進行通信的相關設備。衛星通信系統組成如圖3-14所示。

圖3-14衛星通信系統組成

1）衛星通信系統空間站的組成

衛星通信系統空間站的組成如圖3-15所示，包括天線分系統，通信分系統，跟蹤、遙測指令分系統，控制分系統和電源分系統。

圖3-15衛星通信系統空間站的組成

（1）天線分系統

天線分系統的功能是實現定向發射和接收無線電信號，包括遙測、指令和信標天線和通信天線。

（2）通信分系統（通常所說的轉發器）

轉發器的主要功能是在通信衛星中直接起中繼站作用，完成接收、處理、發射信號的工作。

（3）跟蹤、遙測指令分系統

遙測設備用各種傳感器和敏感元件等器件不斷測得有關衛星姿態及星內各部分工作狀態等數據，如電壓、電流、溫度等。

（4）控制分系統

控制分系統的主要功能是在跟蹤、遙測指令系統的指令控制下完成對衛星的各種控制，包括對衛星的位置控制、姿態控制、溫度控制、各種設備的工作狀態控制及主備用設備切換等。

（5）電源分系統

電源分系統的主要功能是給衛星上的各種電子設備提供電能，因此電源分系統必須具有體積小、重量輕、效率高的特點，且應在衛星壽命期間內保持輸出足夠的電能。

2）衛星通信系統地球站的組成

衛星通信系統地球站由天線分系統、發射分系統、接收分系統、終端分系統、控制分系統、電源分系統組成，如圖3-16所示。

圖3-16衛星通信系統地球站的組成

（1）天線分系統

天線分系統用于完成發送信號、接收信號和跟蹤衛星的任務，即將發射系統送來的大功率微波信號對準衛星輻射出去；同時接收衛星轉發來的微波信號并送到接收系統。

（2）發射分系統

發射分系統將終端分系統送來的基帶信號調制為載波為中頻的（如載波為70MHz）頻帶信號，然后對該中頻已調載波進行上變頻變換成射頻信號，并把這一信號的功率放大到一定值后輸送給天線分系統向衛星發射。

（3）接收分系統

接收分系統將天線分系統送來衛星發回的射頻信號進行低噪聲放大、分離、下變頻為中頻信號（載波一般為70MHz），再解調成基帶信號，然后輸送給終端分系統。

（4）終端分系統

終端分系統把一切經由地球站上行或下行的信號（電報、電話、傳真、電視、數據等）進行加工、處理。

（5）控制分系統

控制分系統用于監視地球站的總體工作狀態、通信業務、各種設備的工作情況以及現用與備用設備的情況；對地球站的通信設備進行遙測、遙控，對現用、備用設備進行自動轉換，對各部分電路進行測試等。

（6）電源分系統

電源分系統供應地球站內全部設備所需的電能，通常設有應急電源設備和交流不間斷電源設備。

3.2光纖通信系統的典型應用

3.2.1SDH光纖通信系統SDH（SynchronousDigitalHierarchy，同步數字體系）是在PDH（PlesiochronousDigitalHierarchy，準同步數字體系）的基礎上，為滿足信息化和網絡化的要求發展而來的。

1.PDH存在的主要問題

所謂準同步，是指在數字通信網的每個節點上都分別設置高精度的時鐘，這些時鐘的信號都具有統一的標準速率。盡管每個時鐘的精度都很高，但總還是有一些微小的差別。

為了保證通信的質量，要求這些時鐘的差別不能超過規定的范圍。因此，這種同步方式嚴格來說不是真正的同步，所以叫做“準同步”。

PDH最早為數字電話通信提出的一種數字時分復用系列。當它由低次群向高次群復用時，由于各數字支路信號的速率存在偏差，因此在復接前需對各支路進行碼速調整，準同步復接過程如圖3-17所示。

圖3-17PDH二次群復接方框圖

正是因為這種原因，使得應用過程中存在諸多不便。歸納起來，PDH主要存在以下問題：

①兩大體系，3種地區性標準，使國際間的互通存在困難。北美和日本采用以1.544Mb/s為基群速率的PCM24路系列，但略有不同，中國采用以2.048Mb/s為基群速率的PCM30/32路系列，如表3-3所示。

②無統一的光接口，無法實現橫向兼容。

③準同步復用方式，上下電路不便。

④網絡管理能力弱，建立集中式電信管理網困難。

⑤網絡結構缺乏靈活性。

2.SDH的概念

所謂SDH，是一套可進行同步信息傳輸、復用、分插和交叉連接的標準化數字信號的結構等級。

1）SDH的速率

SDH采用的信息結構等級稱為同步傳送模塊STM-N（SynchronousTransportMode，N=1，4，16，64），最基本的模塊為STM-1，四個STM-1同步復用構成STM-4，16個STM-1或四個STM-4同步復用構成STM-16，四個STM-16同步復用構成STM-64，甚至四個STM-64同步復用構成STM-256。SDH的復用系列如表3-4所示。

2）SDH的幀結構

SDH幀結構是一種以字節為基本單元的矩形塊狀幀結構，其由9行和270×N列字節組成，如圖3-18所示。圖3-18SDH幀結構

段開銷（SOH），是指SDH幀結構中為了保證信息凈負荷正常、靈活、有效地傳送所必須附加的字節，主要用于網絡的OAM功能。段開銷分為再生段開銷（RSOH）和復用段

開銷（MSOH）

再生段開銷用于對STM-N整體信號進行監控，復用段開銷用于對STM-N中的凈荷進行監控。再生段開銷和復用段開銷的作用域如圖3-19所示。

圖3-19再生段開銷和復用段開銷的作用域

3）SDH的映射與復用

同步復用和映射方法是SDH最有特色的內容之一，它使數字復用由PDH僵硬的大量硬件配置轉變為靈活的軟件配置，也可將PDH兩大體系的絕大多數速率信號都復用進STM-N幀結構中。

SDH的通用復用映射結構如圖3-20所示。將各種信號裝入SDH幀結構凈負荷區，需要經過映射、定位校準和復用三個步驟。我國的SDH復用映射結構如圖3-21所示。

圖3-20SDH通用復用映射結構

圖3-21我國的SDH通用復用映射結構

（1）容器（C）

容器是一種用來裝載各種速率業務信號的信息結構，其基本功能是完成PDH信號與VC之間的適配（即碼速調整）。

（2）虛容器（VC）

虛容器是用來支持SDH通道層連接的信息結構，由信息凈負荷（容器的輸出）和通道開銷（POH）組成，即

（3）支路單元（TU）

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構，是傳送低階VC的實體，可表示為TU-n（n＝11，12，2，3）。TU-n由低階VC-n和相應的支路單元指針（TU-nPTR）組成，即

（4）支路單元組（TUG）

支路單元組是由一個或多個在高階VC凈負荷中占據固定的、確定位置的支路單元組成的。有TUG-3和TUG-2兩種支路單元組。

（5）管理單元（AU）

管理單元是一種提供高階通道層和復用段層之間適配功能的信息結構，是傳送高階VC的實體，可表示為AU-n（n=3，4）。它是由一個高階VC-n和一個相應的管理單元指針（AU-nPTR）組成的：

（6）管理單元組（AUG）

管理單元組是由一個或多個在STM-N凈負荷中占據固定的、確定位置的管理單元組成的。

（7）同步傳送模塊（STM-N）

N個AUG信號按字節間插同步復用后再加上SOH就構成了STM-N信號（N=4，16，64，…），即N×AUG+SOH=STM-N。

例如，一個2.048Mb/s和一個139.264Mb/s信號的映射復用過程如下：

4）SDH的特點

SDH之所以能夠快速發展，與它自身的特點是分不開的，其具體特點如下：

①SDH傳輸系統在國際上有統一的幀結構數字傳輸標準速率和標準的光路接口，使網管系統互通，因此有很好的橫向兼容性，它能與現有的PDH完全兼容，并容納各種新的業務信號，形成了全球統一的數字傳輸體制標準，提高了網絡的可靠性。

②SDH接入系統的不同等級的碼流在幀結構凈負荷區內的排列非常有規律，而凈負荷與網絡是同步的，它利用軟件能將高速信號一次直接分插出低速支路信號，實現了一次復用的特性，去除了PDH準同步復用方式對全部高速信號進行逐級分解然后再生復用的過程，由于大大簡化了DXC，減少了背靠背的接口復用設備，改善了網絡的業務傳送透明性。

③由于采用了較先進的分插復用器（ADM），數字交叉連接（DXC）、網絡的自愈功能和重組功能就顯得非常強大，具有較強的生存率。因SDH幀結構中安排了信號的5%開銷比特，它的網管功能顯得特別強大，并能統一形成網絡管理系統，為提升網絡的自動化、智能化、信道的利用率，降低網絡的維管費和加強生存能力起到了積極作用。

④由于SDH有多種網絡拓撲結構，它所組成的網絡非常靈活，它能增強網監，具有運行管理和自動配置功能，優化了網絡性能，同時也使網絡運行靈活、安全、可靠，使網

絡的功能非常齊全和多樣化。

⑤SDH有傳輸和交換的性能，它的系列設備的構成能通過功能塊的自由組合，實現不同層次和各種拓撲結構的網絡，十分靈活。

⑥SDH并不專屬于某種傳輸介質，它可用于雙絞線、同軸電纜，但SDH用于傳輸高數據率則需用光纖。這一特點表明，SDH既適合用作干線通道，也可用作支線通道。例

如，我國的國家與省級有線電視干線網采用的就是SDH，而且它也便于與光纖電纜混合網（HFC）相兼容。

從OSI模型的觀點來看，SDH屬于其最底層的物理層，并未對其高層有嚴格的限制，因而便于在SDH上采用各種網絡技術，支持ATM或IP傳輸。

⑧SDH是嚴格同步的，保證了整個網絡的穩定可靠，誤碼少，且便于復用和調整。

⑨標準的開放型光接口可以在基本光纜段上實現橫向兼容，降低了聯網成本。

SDH也存在一些不足：

①有效性和可靠性是一對矛盾，增加了有效性必將降低可靠性，增加可靠性也會相應地使有效性降低。

②指針調整機理復雜。SDH體制可從高速信號中直接分解出低速信號，省去了多級復用/解復用過程。而這種功能的實現是通過指針機理來完成的，指針的作用就是時刻指

示低速信號的位置，以便在“拆包”時能正確地拆分出所需的低速信號，保證了SDH從高速信號中直接分解出低速信號的功能的實現。

③軟件的大量使用對系統安全性產生了不利的影響。SDH的一大特點是OAM的自動化程度高，這也意味著軟件在系統中占用相當大的比重，這就使系統很容易受到計算機病毒的侵害，特別是在計算機病毒無處不在的今天。另外，在網絡層上人為的錯誤操作、軟件故障，對系統的影響也是致命的。這樣系統的安全性就成了很重要的一個方面。所以設備的維護人員必須熟悉軟件，選用可靠性較高的網絡拓撲。

3.SDH的網元設備

1）SDH網元的基本構成

SDH傳輸網由各種網元構成，網元的基本類型有終端復用器（TM）、分插復用器（ADM）、同步數字交叉連接設備（SDXC）等。TM、ADM和SDXC的主要功能框圖如圖

3-22所示。

圖3-22SDH網元的主要功能

2）終端復用器（TM）

TM的作用是將準同步電信號（2Mb/s、34Mb/s或140Mb/s）復接成STM-N信號，并完成電光轉換；也可將準同步支路信號和同步支路信號（電的或光的）或將若干個同步支路信號（電的或光的）復接成STM-N信號，并完成電光轉換。在收端則完成相反的功能。

3）分插復用器（ADM）

ADM是一個三端口設備，有兩個線路（也稱群路）口和一個支路口，支路信號可以是各種準同步信號，也可以是同步信號。ADM的作用是從主流信號中分出一些信號并接入另外一些信號。ADM設備具有支路—群路（上/下支路信號）、群路—群路（直通）的連接能力和支路—支路的連接功能（簡單的交叉連接）。ADM設備的連接能力如圖3-23所示。ADM設備常用于線性網和環形網。

圖3-23ADM設備的連接能力

4）數字交叉連接設備（DXC）

DXC兼有復用、配線、保護/恢復、監控和網管多項功能。DXC的核心是交叉連接。

數字交叉連接設備的功能結構如圖3-24所示。

5）再生中繼器（REG）

再生中繼器的功能是對經傳輸衰減后的信號進行放大、整形和判決再生，以延長傳輸距離。

圖3-24數字交叉連接設備的功能結構圖

4.SDH通信的網絡結構

1）點到點鏈形結構

鏈形網是SDH網絡中比較簡單、經濟的網絡，常用于中繼網和一些不是很重要的長途線路，如圖3-25所示。圖3-25鏈形結構

2）星形結構

通信中某一特殊點與其他各點直接相連，而其他各點間不能直接相連接，即星形拓撲結構。在這種拓撲結構中，特殊點之外的兩點通信一般應通過特殊點進行，如圖3-26所示。圖3-26星形結構

3）樹形結構

將點到點拓撲單元的末端點連接到幾個特殊點時就形成了樹形拓撲。樹形拓撲可以看成是線形拓撲和星形拓撲的結合，如圖3-27所示。圖3-27樹形結構

4）環形結構

環形的拓撲結構實際上就是將線形拓撲結構的首尾之間相互連接，即為環形拓撲結構，如圖3-28所示。圖3-28環形結構

5）網孔結構

當涉及通信的許多點直接互相連接時就形成了網孔形拓撲結構，若所有的點都彼此連接即稱為理想的網孔形拓撲結構，如圖3-29所示。圖3-29網孔結構

各種拓撲結構各有其優點，在具體選擇時，應綜合考慮網絡的生存性、網絡配置的容量，同時要考慮網絡結構應當適合新業務的引進等多種實際因素和具體情況。一般來說，

星形拓撲結構和樹形拓撲結構適合用戶接入網，環形拓撲結構和線形拓撲結構適合中繼網，樹形和網孔形相結合的拓撲結構適合長途網。

3.2.2波分復用（WDM）光通信

1.波分復用系統的基本原理

所謂波分復用（WDM），就是采用波分復用器（合波器）在發送端將規定波長的信號光載波合并起來，并送入一根光纖中傳輸；在接收端，再由另一個波分復用器（分波器）將這些不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載