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1、 xxxxx毕业论文光纤通信及其关键技术研究 学生姓名 _ 系（部） _专 业 _指导教师 _ 年 月 日摘 要目前，光纤通信正在向着大容量、高速率、长距离方向迅猛发展，其技术的主要发展趋势充分体现在系统高速化、网络化，光线长波长化，光缆纤芯高密度化和光器件高度集成化等方面。为了能全面、系统地了解现代光纤通信系统的特点、关键技术的原理及其应用，以及光纤通信在21世纪的发展趋势，我选写了本文。本文力求由浅入深，循序渐进，基本概念和基本原理准确清晰，论证简明扼要，避免繁琐的推理，着重论述结论，注重将基本原理和实际应用有机地结合起来，并且特别注意以形象、直观的图标形式来配合文字的叙述，能使人抓住技术
2、关键并全面理解本文内容。本文主要介绍了光纤通信的基本特点与应用，其中主要介绍了SDH技术的原理与应用，并且简单介绍了几种现代光纤通信技术及光纤通信技术的发展趋势。关键词：光纤通信 SDH技术 DWDM技术Abstract At present, optical fiber communications are in a high-capacity, high-speed, long-range direction of rapid development, its technical development trend of the main fully reflected in the hi
3、gh-speed systems, network-based, long wavelength of light, high-density core of the fiber optic cable and optical devices highly integrated Of, and so on. In order to provide a comprehensive, systematic understanding of modern optical fiber communication systems to the characteristics of the princip
4、le of key technology and its applications, and optical fiber communications in the 21st century, the development trend, I wrote a paper election. This paper seeks to easy-to-digest, step by step, the basic concepts and basic principles of accuracy clear, concise proof, to avoid the complicated reaso
5、ning, focused on the conclusion will focus on basic principles and practical application of organic integration, with special attention to the image, intuitive map Standard form to cope with the narrative text, people can seize the key technology and comprehensive understanding of this content. This
6、 paper describes the optical fiber communication and application of the basic characteristics, mainly on SDH technology and application of the principle, and a brief introduction of several modern optical fiber communication technology and communication technology trends. Key words: Optical fiber co
7、mmunications SDH technology DWDM technology目 录引 言1第一章 概述2第一节 光纤通信的基本概念2一、光纤通信的定义2二、光纤通信发展过程2第二节 光纤通信的特点与应用3一、光纤通信的特点3二、光纤通信的应用4第三节 光纤通信系统的构成及分类5一、光纤通信系统的基本构成5二、光纤通信系统分类5第二章 光纤通信SDH技术8第一节 SDH的产生和基本概念8一、PDH存在的主要问题8二、SDH的产生9三、SDH的概念9四、网络节点接口9第二节 SDH的速率与帧结构10一、SDH的速率10二、SDH的帧结构10三、SDH的特点12四、SDH应用的若干问题13
8、第三节 映射原理与同步复用14一、基本复用映射结构14二、基本复用映射步骤15三、映射方法16四、复用方法16五、指针18第四节 SDH开销18第五节 SDH 网元19一、终端复用器（TM）19二、分插复用器（ADM）19三、数字交叉连接设备（DXC）19四、再生中继器（REG）20第六节 SDH自愈网20一、自愈网的概念20二、线路保护倒换20三、ADM自愈环保护20四、DXC网形网保护20第七节 SDH网同步21一、SDH网同步结构和同步方式21二、SDH网元的定时22第三章 现代光纤通信技术简介23第一节 DWDM技术23一、DWDM概述23二、DWDM系统结构24第二节 光纤通信新技术
9、26一、相干光通信26二、超长波长光纤通信26三、光集成技术27四、光孤子通信27结 语28参考文献29致 谢30引 言自从1996年英籍华人高锟提出光纤通信的概念以来，光纤通信的发展速度之快实为通信史上所罕见。特别是经历近30多年的研究开发，光纤通信已成为信息高速公路的传输平台。目前，光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式，已经遍及世界各地，成为现代通信网的主要支柱。但光纤通信的发展势头方兴未艾，各种新兴的技术层出不穷。为了使人能全面、系统地了解现代光纤通信系统的特点、关键技术的原理及其应用，以及光纤通信在21世纪的发展趋势，本文由浅入深、准确清晰地描述了光纤通信的基本概念和基本原理，
10、其中的论证简明扼要，避免了繁琐的推理，着重地论述了结论，注重将基本原理和实际应用有机地结合起来，并且特别注意以形象、直观的图标形式来配合文字的叙述，能使人抓住技术关键并全面理解本文内容。本文内容主要是写光纤通信及其关键技术的研究，共分三章。第一章主要介绍了光纤通信的基本概念、特点与应用，以及系统的构成与分类。第二章主要介绍了光纤通信SDH技术中SDH的产生和基本概念、SDH的速率与帧结构、映射原理与同步复用、SDH开销、SDH网元、SDH自愈网以及SDH网同步。第三章主要介绍了现代光纤通信技术的DWDM技术并简单介绍了光纤通信的相干光通信、超波超长光纤通信、光集成技术以及光孤子通信等新技术。由
11、于本人的水平有限，文中难免有错误或不足之处，恳请老师提出恳切的意见。 第一章 概述第一节 光纤通信的基本概念一、光纤通信的定义光纤通信是以光波作为传输信息的载波、以光纤作为传输介质的一种通信。图1给出了光纤通信的简单示意图。其中，用户通过电缆或双绞线与发送端和接收端相联，发送端将用户输入的信息（语音、文字、图形、图像等）经过处理后调制在光波上，然后入射到光纤内传送到接收端，接收端对收到的光波进行处理，还原出发送用户的信息输送给接收用户。二、光纤通信发展过程了解光纤通信的发展过程，可以帮助我们初步了解光纤通信的关键技术及其主要指标，为以后的深入学习打下基础。大体说来，光纤通信的发展经历了以下三个
12、阶段：1、20世纪70年代的起步阶段这个阶段是光纤通信能否问世的决定性阶段。这个阶段的主要工作是：（1）研制出低损耗光纤1970年，美国康宁公司率先制成20dB/km损耗的光纤。1972年，美国康宁公司制成4dBkm损耗的光纤。1973年，美国贝尔实验室制成1dB/km损耗的光纤。1976年，日本电报电话公司和富士通公司制成0.5dB/km低损耗的光纤。1979年，日本电报电话公司和富士通公司制成0.2dB/km低损耗的光纤。现在，光纤损耗已低于0.4dB/km（1.31um波长窗口）和0.2dB/km（1.55um波长窗口）。（2）研制出小型高效的光源和低噪声的光检测器件这一时期，各种新型长
13、寿命的半导体激光器件（LD）和光检测器件（PD）陆续研制成功。（3） 研制出光纤通信实验系统19761979年，美国、日本相继进行了0.85u m波长、速率为几十Mb/s的多模光纤通信系统的现场试验。2、20世纪80年代进入商用阶段这一阶段，发达国家已在长途通信网中广泛采用光纤通信方式，并大力发展洲际海底光缆通信。如横跨太平洋的海底光缆，横跨大西洋的海底光缆等。在此阶段，光纤从多模发展到单模，工作波长从0.85u m发展到1.31u m和1.55u m，通信速率达到几百Mb/s。我国于1987年前在市话中继线路上应用光纤通信，1987年开始在长途干线上应用光纤通信。铺设了多条省内二级光缆干线，
14、连通省内一些城市。从1988年起，我国的光纤通信系统有多模向单模发展。3、20世纪90年代进入提高阶段这一阶段，许多国家为满足迅速增长的带宽需求，一方面继续铺设更多的光缆。如1994年10月世界最长的海底光缆（全长1.89万公里，连接东南亚、中东和西欧的13个国家）在新加坡正式启用。另一方面，一些国家还不断努力研究开发新器件、新技术，用来提高光纤的信息运载量。1993年和1995年先后实现2.5Gb/s和10Gb/s的单波长光纤通信系统，随后推出的密集波分复用技术可使光纤传输速率提高到几百个Gb/s。20世纪90年代也是我国光纤通信大发展的时期。1998年12月，贯穿全国的“八纵八横”光纤干线
15、骨干通信网建成，网络覆盖全国省会以上城市和70的地市，全国长途光缆达到20万公里。至此，我国初步形成以光缆为主、卫星和数字微波为辅的长途骨干网络，我国电信网的技术装备水平进入世界先进行列，综合通信能力发生了质的飞跃，为国家的信息化建设提供了坚实的网络基础1。第二节 光纤通信的特点与应用一、光纤通信的特点1、通信容量大从理论上讲，一根仅有头发丝粗细的光纤可以同时传输1000亿个话路。虽然目前远远未达到如此高的传输容量，但用一根光纤同时传输24万个话路的试验已经取得成功，它比传统的明线、同轴电缆、微波等要高出几十乃至上千倍。2、中继距离长光纤具有极低的衰耗系数（目前商用化石英光纤已达0.19dB/
16、km以下），这是传统的电缆（1.5km）、微波（50km）等根本无法与之相比拟的。因此光纤通信特别适用于长途一、二级干线通信，在不久的将来实现全球无中继的光纤通信也是完全可能的。3、保密性能好 光波在光纤中传输时只在其芯区进行，基本上没有光“泄露”出去，其保密性能极好。4、抗电磁干扰能力强光纤由电绝缘的石英材料制成，光纤通信线路不受各种电磁场的干扰和闪电雷击的损坏。无金属光缆非常适合于存在强电磁场干扰的高压电力线路周围和油田、煤矿等易燃易爆环境中使用。5、体积小、重量轻、便于施工维护光缆的敷设方式方便灵活，既可以直埋、管道敷设，又可以在水底或架空。6、原材料来源丰富，潜在价格低廉制造石英光纤的
17、最基本原材料是二氧化硅，即砂子，而砂子在大自然中几乎是取之不尽、用之不竭的。因此其潜在价格是十分低廉的。二、光纤通信的应用光纤可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。光纤在通信网、光播电视网与计算机网，以及在其他传输系统中，都得到了广泛应用。光纤宽带干线传送网和接入网发展迅速，是当前研究、开发及应用的主要目标。光纤通信的各种应用可概括如下：1、通信网，包括全球通信网（如横跨大西洋和太平洋的海底光缆和横跨欧亚大陆的洲际光缆干线）、各国的公共电信网（如我国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支线）、各种专用通信网（如电力、铁道、国防等部门通信、指挥、挑度、监控的光缆系统）、特殊通信手段（如石油、化
18、工、煤矿等部门易燃易爆环境下使用的光缆，以及飞机、军舰、潜艇、导弹和宇宙飞船内部的光缆系统）。2、构成因特网的计算机局域网和广域网，如光纤以太网、路由器间光纤高速传输链路。3、有线电视网的干线和分配网；工业电视系统，如工厂、银行、商场、交通和公安部门的监控；自动控制系统的数据传输。4、综合业务光纤接入网，分为有源接入网和无源接入网，可实现电话、数据、视频（会议电视、可视电话等）及多媒体业务综合接入核心网，提供各种各样的社区服务。第三节 光纤通信系统的构成及分类一、光纤通信系统的基本构成图2给出了光纤通信系统的基本构成图。其主要组成包括光纤、光发送器、光接收器、光中继器以及适当的接口设备等。其中
19、，光发送器的功能是将来自用户端的电信号转换成为光信号，然后入射到光纤内传输。光接收器的功能是将光纤传送过来的光信号转换成为电信号，然后送往用户端。光中继器用来增大光的传输距离，它将经过光纤传输后有较大衰减和畸变的光信号变成没有衰减和畸变的光信号，再继续输入光纤内传输。实际中，光发送器和光接收器安放在同一机架中，合称为光纤传输终端设备，又称光端机。 二、光纤通信系统分类1、按传输信号划分（1）光线模拟通信系统特征：用模拟电信号对光源进行强度调制。优点：设备简单，不需要模/数（A/D）、数/模（D/A）转换部件。缺点：光电变换时噪声大，使用光中继器时噪声积累多。使用范围：短距离通信，如传输广播电视
20、节目、工业和交通监控电视等。（2）光纤数字通信系统特征：用脉冲编码调制（PCD）电信号对光源强度进行调制。优点：抗干扰性强，噪声积累少，与计算机联用方便。缺点：设备较复杂。使用范围：长距离通信，是目前广泛采用的光纤通信系统。2、按光波长和光纤类型划分（1）短波长（0.85um左右）多模光纤通信系统通信速率为34Mb/s以下，中继间距为10km以内。（2）长波长光纤通信系统* 1.31um多模光纤通信系统通信速率为34Mb/s和140Mb/s,中继间距为20km左右。例如，建于1987年的武汉荆州34Mb/s(1.31um)多模光纤通信系统，全长240km,设9个中继站，通信容量为480路。*
21、1.31um单模光纤通信系统通信速率可达140Mb/s和565Mb/s,中继间距为3050km(140Mb/s)。例如，建于1991年的合肥芜湖140Mb/s(1.31um)单模光纤通信系统，全长146km,设4个中继站，通信容量为1920路。* 1.55um单模光纤通信系统通信速率可达565Mb/s以下，中继间距更长，可达70km左右。3、按调制方式划分（1）直接强度调制光纤通信系统该系统是将待传输的数字电信号直接在光源的发光过程中进行调制，使光源发出的光本身就是已调制光，又称为内调制或直接调制光纤通信系统。其设备简便、价廉，调制效率较高。缺点是这类调制会使光谱有所增宽，对进一步提高速率有影
22、响。目前实用的光纤通信系统均采用这类调制方式，其最高速率已达10Gb/s。（2）外调制光纤通信系统该系统是在光源发出光之后，在光的输出通路上加调制器（如电光晶体等）进行调制，又称为间接调制光纤通信系统。这类调制对光源谱线影响小，适合很高速率的通信，目前采用外调制的实验系统其速率可达20Gb/s。（3）外差光纤通信系统又称相干光通信系统。其原理是：发送端的本地光频振荡信号被电信号所调制（调幅、调频、调相等），然后输入到单摸光纤内传输，光束传到接收端后再与接收端的本地光频振荡信号进行混频、解调，还原出电信号。其优点是接收灵敏度高，信道选择性好。但外差系统的设备复杂，对激光光源的频率稳定度和单色性以
23、及对单摸光纤的保偏性要求都很高，技术难度很大，正在研制中。4、按传输速率划分（1）低速光纤通信系统传输速率为2Mb/s、8Mb/s。（2）中速光纤通信系统传输速率为34Mb/s、140Mb/s。（3）高速光纤通信系统传输速率565Mb/s。5、按应用范围划分（1）公用光纤通信系统如光纤市话中继通信系统、光纤长途通信系统、光纤用户接入系统等。、（2）专用光纤通信系统主要指非邮电部门经营的光纤通信系统，如光纤局域网等。6、按数字复接类型（即速率转换制式）划分（1）准同步数字系列(PDH)光纤通信系统目前565Mb/s以下速率的光纤通信系统多属此类。（2）同步数字系列（SDH）光纤通信系统该系统优点
24、甚多，正在发展之中。目前，已经实用的SDH系统其单波长通信速率可达2.5Gb/s和10Gb/s2。 第二章 光纤通信SDH技术第一节 SDH的产生和基本概念随着社会的进步，科学技术的发展，以往在传送网络中普遍采用的准同步数字体系（PDH），已不能满足现代信息网络的传输要求，因此同步数字体系（SDH）应运而生。SDH是一种全新的传输体制，它是随着现代信息网络的发展和用户要求的不断提高而产生的。它显著提高了网络资源的利用率，并大大降低了管理和维护费用，实现了灵活、可靠和高效的网络运行、维护与管理，因而在现代信息传送网络中占据重要地位。1、PDH存在的主要问题长期以来PDH在通信网的传输中占着主导地
25、位，然而随着数字通信技术的发展，这种复用方法有以下一些固有弱点。（1）两大体系，3种地区性标准，使国际间的互通存在困难国际上现存着相互独立的两大体系或3种地区性标准（日本、北美和欧洲）,北美和日本都采用以1.54Mb/s为基群速率的PCM24路系列，但略有不同，而中国则采用以2.048Mbit/s为基群速率的PCM30/32路系列。由于没有统一的世界性标准，造成国际间互通、互连困难。（2）无统一的光接口，使各厂家的产品互不兼容PDH仅制定了电接口（G.703）的技术标准，但未制定光接口的技术标准，导致各个厂家自行开发的专用光接口大量滋生，使得传输设备在光路上只能实现纵向兼容，无法实现横向兼容，
26、限制了设备选择的灵活性，也增加了网络复杂性和运营成本。（3）准同步复用方式，上下电路不便现行的PDH中只有1.544Mbit/s和2.048Mbit/s的基群信号（及日本的6.3Mbit/s二次群）用同步复用，其余高速等级信号均采用准同步复用。这种复用难以从高速信号中直接识别和提取低速支路信号。为了上下电路，惟一的方法是逐级码速调整来实现复用/解复用，这不仅增加了设备的复杂性，而且也缺乏灵活性，使信号产生损伤。（4）网络管理能力弱，给建立集中式电信管理网带来困难PDH中没有安排很多的用于网络运行、管理和维护（OAM）的比特，只有通过线路编码来安排一些插入比特用于监控，因此用于网管的通道明显不足
27、，难以满足电信管理网（TMN）发展的要求。（5）网络结构缺乏灵活性PDH是建立在点到点连接的基础之上的，网络结构简单，缺乏灵活性，造成网络的调度性较差，同时也很难实现良好的自愈功能。（6）面向话音业务PDH主要是为话音业务设计，不适应业务多样化、宽带化、智能化和个人化的发展趋势。2、SDH的产生由于PDH已不能满足现代通信的需求，于是在1984由美国贝尔通信研究所的科学家们提出来一种新的传输体制光同步传送网（SYNTRAN），此技术结合了高速大容量光纤传输技术和智能网络技术。1985年美国国家标准协会（ANSI）通过此标准，形成了国家的正式标准，并更名为同步光网络（SONET）。1986年这一
28、体系成为美国数字体系的新标准。与此同时，欧洲和日本等国也提出了自己的意见，同时也引起了原国际电报电话咨询委员会CCITT（现改为ITU-T，即国际电联标准化组织）的关注。1988年原CCITT经充分地讨论协商，接受了SONET的概念，并进行了适当的修改，重新命名为同步数字体系（SDH），使之成为不仅适于光纤，也适于微波和卫星传输的技术体制。1989年，ITU-T在其蓝皮书上发表了G.707、G.708和G.709三个标准，从而揭开了现代信息传输崭新的一页，并在随后的十多年里得到了空前的应用和发展。SDH与SONET相比，两者的主体思想和内容基本一致，但在一些技术细节上却不尽相同，主要反映在速率
29、等级、复用映射结构、开销字节定义、指针中比特定义和净负荷类型等方面。近年来，SDH与SONET的标准各自都进行了一些修改，并向彼此靠拢，尽量做到兼容互通。3、SDH的概念所谓SDH是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级。SDH网络则是由一些基本网络单元（NE）组成的，在传输媒质上（如光纤、微波等）进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络。它的基本网元由终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、同步数字交叉连接设备（SDXC）和再生中继器（REG）等，其功能各异，但都有统一的标准光接口，能够在光路上实现横向兼容。4、网络节点接口网络节点接口（NNI）是表
30、示网络节点之间的接口，在实际中也可以看成是传输设备和网络节点之间的接口。它在网络中的位置如图3所示。图中包含了传输网络的两种基本设备，即传输设备和网络节点。传输设备可以是光缆传输系统、微波传输系统或卫星传输系统。网络节点实现终结、复用和交叉连接等功能。要规范一个统一的网络节点接口，则必须有一个统一、规范的接口速率和信号帧结构。而SDH的NNI处有标准化接口速率、信号帧结构和信号码型，即SDH在NNI实现了标准化3。第二节 SDH的速率与帧结构1、SDH的速率SDH采用一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-N（N=1,4,16,64,），其中最基本的模块是STM-1，其传输速率是15
31、5.520Mbit/s；更高等级的SYM-N信号是将N个STM-1按字节间插同步复用后所获得的。其中N是正整数，目前国际标准化N的取值为：N=1，4，16，64，。相应各SYM-N等级的速率为STM-1 155.520Mbit/sSTM-4 622.080Mbit/sSTM-16 2488.320Mbit/sSTM-64 9953.280Mbit/s2、SDH的帧结构SDH的帧结构是实现SDH网络诸多功能的基础。对它的基本要求是：（1）能够满足对支路信号进行同步数字复用和交叉连接；（2）支路信号在帧内的分布是均匀的、有规律和可控的，便于接入和取出；（3）PDH1.544Mbit/s系列和2.0
32、48Mbit/s系列信号，都具有统一的方便性和实用性。为满足上述要求，ITU-T最终采纳了一种以字节（每个字节含8bi）为基本单元的矩形块状帧结构，如图4所示。它是由9行和270N列字节组成的块状帧结构，帧周期为125us，帧结构中字节的传输是由左到右逐行进行，首先由图中左上角第1个字节开始，从左到右、由上到下顺序排成串形码流依次传输，在125us时间内传完一帧的9270N个字节，再转入下一帧。对于STM-1而言，其信息结构为9行270列的块状帧结构；一帧的字节数为9270=2430字节；一帧的比特数是24308=19440比特；传输一帧的时间为125us，每秒共传8000帧；传输速率：fb=
33、927088000=155.520Mbit/s。更高等级的STM-N信号是将N个STM-1信号按同步复用，经字节间插后的结果，其中N值是正整数，取值为1、4、16、64等。例如，将4个STN-1同步复用构成STM-4，传输速率为4x155.520Mbit=611.080Mbit/s。以此类推，彼此正好是4倍的关系。从结构组成来看，整个帧结构可分成3个区域，分别是段开销区域、信息净负荷区域和管理单元指针区域。（1）段开销（SOH）区域段开销是指SDH帧结构中为了保证信息净负荷正常、灵活、有效地传送所必需附加的字节，主要用于网络的运行、管理和维护（即OAM）功能。段开销分为再生段开销（RSOH）和
34、复用段开销（MSOH）两部分，其中：RSOH位于帧结构中的13行和19N列，MSOH位于帧结构中的59行和19N列。例如，对于STM-1而言，每帧有216bit（8bit/字节9字节/行3行）用于RSOH，有360bit（8bit/字节9字节/行5行）用于MSOH。由于帧长为125us，所以传输RSOH的速率是1.728Mbit/s，传输MSOH的速率是2.880Mbit/s，总计用于OAM的速率为4.608Mbit/s.可见段开销是非常丰富的，为实现强大的网络管理奠定了基础。（2）信息净负荷（payload）区域信息净负荷区域主要用于存放各种业务信息比特，也存放了少量可用于通道性能监视、管理
35、和控制的通道开销（POH）字节。图6-3中19行、10N270N列字节属于信息净负荷区域。对于STM-1而言，共有18792bit（8bit字节261字节9行）位于净负荷区域，可用于业务信息传输，速率为150.336Mbit/s。（3）管理单元指针区域管理单元指针（AU-PTR）是一种指示符，其作用是用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置，以便在接收端能正确分离净负荷。图6-2中第4行的19N列字节是留给AU-PTR用的4。3、SDH的特点SDH是完全不同于PDH的新一代传输体系，它主要具有以下特点：（1）新型的复用映射方式SDH采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，使低阶
36、信号和高阶信号的复用解复用一次到位，大大简化了设备的处理过程，省去了大量的有关电路单元、跳线电缆和电接口数量，从而简化了运营与维护，改善了网络的业务透明性。（2）接口标准统一SDH具有全世界统一的网络节点接口，并对各网络单元的光接口有严格的规范要求，从而使得任何网络单元在光路上得以互通，体现了横向兼容性。（3）网络管理能力强SDH帧结构中安排了丰富的开销比特，使网络的OAM能力大大加强，通过软件下载的方式，可实现对各网络单元的分布式管理，同时也便于新功能和新特性的及时开发与升级。（4）组网与自愈能力强SDH网络中采用先进的分插复用器（ADM）、数字交叉连接设备（DXC）等，使组网能力和自愈能力
37、大大增强，同时也降低了网络的维护和管理费用。（5）兼容性好SDH网不仅能与现有的PDH网实现完全兼容，使得PDH的1.544Mbit/s和2.048Mbit/s两大体系（3个地区性标准）在STM-1等级上获得统一，实现了数字传输体制上的世界性标准。同时还可容纳各种新的数字业务信号（如ATM信元、IP包等）。因此SDH网具有完全的前向兼容性和后向兼容性。（6）先进的指针调整技术虽然在理想情况下，网络中各网元都由统一的高精度基准时钟定时，但实际网络中各网元可能分属于不同的运营者，在一定范围内是能够同步工作的（即同步岛），若超出这一范围，则有可能出现一些定时偏差。SDH采用了先进的指针调整技术，使来
38、自于不同业务提供者的信息净负荷可以在不同的同步岛之间进行传送，即可实现准同步环境下的良好工作，并有能力承受一定的定时基准丢失。（7）独立的虚容器设计SDH引入了“虚容器”的概念，当将各种业务信号经处理装入虚容器以后，系统只需处理各种虚容器即可，而不管具体的信息结构如何，因此具有很好的信息透明性。（8）系列标准规范SDH已提出了一系列较完整的标准，使各生产单位和使用单位均有章可循，同时也使各厂家的产品可以直接互通，另外也便于国际互连互通。归纳起来，SDH最为核心的三个特点是同步复用、强大的网络管理能力和统一的光接口及复用标准，并由此带来了许多优良的性能，这些特点在后面的讲述中将有充分的体现。4、
39、SDH应用的若干问题SDH具有许多优良的性能，但也存在不足之处，主要有以下几个方面。（1）频带利用率低SDH为得到丰富的开销功能，造成频带利用率不如传统的PDH系统高。例如，PDH的四次群（139.264Mbit/s）中含有64个2.048Mbit/s系统或4个34.368Mbit/s系统，而SDH的STM-1（155.520Mbit/s）中只能含有63个2.048Mbit/s系统或3个34.368Mbit/s系统，频带利用率分别从PDH的94%和99%下降到83%和66%。（2）抖动性能劣化SDH由于引入了指针调整技术，所以引起了较大的相位跃变，使抖动性能劣化，尤其是经过SDH/PDH的多次
40、转接，使信号损伤更为严重，必须采取有效的相位平滑等措施才能满足抖动和漂移性能的要求。（3）软件权限过大SDH中由于大规模地采用软件控制和智能化设备，使网络应用十分灵活，设备体积也减小了许多，但由于软件的权限过大，各种人为的错误、计算机软件和硬件故障、计算机病毒的侵入，以及各种非法用户的侵入等都可能导致网络出现重大故障，甚至造成全网瘫痪，所以必须进行强有力的安全管理。（4）定时信息传送困难由于SDH中的关键设备ADM和DXC具有分插和重选路由功能，较难区分出来自不同方向的、具有不同经历的2.048Mbit/s信号，也就难以确定最适于做网络定时2.048Mbit/s的信号，同时由于其具有指针调整功
41、能，无法承载定时信息，从而给网同步规划及性能保障增加了难度。（5）IP业务对SDH传送网结构的影响当网络的IP业务量越来越大时，将会出现业务量向骨干网的转移、收发数据的不对称性、网络IP业务量大小的不可预测性、网络IP业务量变动的不可预测性和IP业务量的多跳性等特征，对底层的SDH传送网结构将会产生重大的影响。例如，在目前的长途骨干传送网上，SDH环网时主要的网络结构，这种SDH环非常适合于不可预测的电话业务量，但是当数据，特别是业务量大量增加时，就会出现一些不相适应的问题。综上所述，虽然SDH还存在着一些弱点，但从总体技术上看，SDH以其良好的性能得到了举世公认，成为目前传送网的发展主流。尤
42、其是与目前一些先进技术相结合，如波分复用（WDM）技术、ATM技术和Internet技术（IP Over SDH，支持以太网接口）等，使SDH网络的作用越来越大，成为目前通信网中的主要物理传送平台5。第三节 映射原理与同步复用一、基本复用映射结构由图5可见，SDH的通用复用映射结构是由一些基本复用映射单元组成的、有若干个中间复用步骤的复用结构。它可以将目前PDH的绝大多数标准速率装入SDH帧结构内的净负荷区，也可以容纳来自B-ISDN的ATM信元或其他新业务信号。为了将各种信号装入SDH帧结构净负荷区，需要经过映射、定位校准和复用3个步骤，基本工作原理如下所述。首先是映射，各种速率等级的 数据
43、流进入相应的容器（C），完成适配功能（主要是速率调整），再进入虚容器（VC），加入通道开销（POH）。然后是定位，由VC出来的数字流再进入管理单元（AU）或支路单元（TU），在AU和TU中要 进行速率调整，因而低一级数字流在高一级数字流中的起始点是浮动的。为准确确定起始点的位置，AU和TU设置了指针（AUP TR和TU PTR），从而可以在相应的帧内进行灵活和动态地定位。最后是复用，N个AUG信号按字节间插同步复用后再加上SOH就构成了STM-N的帧结构（N=4，16，64，）。二、基本复用映射步骤1、映射映射即装入，是一种在SDH网络边界处，把支路信号适配装入相应虚容器的过程。2、定位定位是
44、把VC-n放进TU-n或AU-n中，同时将其与帧参考点的偏差也作为信息结合进去的过程。3、复用复用是一种将多个低阶通道层的信号适配进高阶通道或者把多个高阶通道层信号适配进复用段层的过程，即指将多个低速信号复用成一个高速信号。三、映射方法1、映射方法（1）异步映射异步映射是一种对映射信号的结构无任何限制，也无需与网络同步，仅利用正码速调整将信号适配装入VC的映射方法。此种方法的通用性大，可直接接入/取出PDH速率等级的信号。（2）比特同步映射比特同步映射是一种对映射信号无任何限制，但要求其与网络同步，从而无需码速调整即可使信号适配装入VC的映射方法。（3）字节同步映射字节同步映射是一种要求映射信
45、号具有帧结构，并与网络同步，无需任何速率调整即可将信息字节装入VC内规定位置的映射方法。2、工作模式（1）浮动模式浮动模式是指VC净负荷在TU帧内的位置不固定，并由TU PTR指示其起点位置的一种工作模式。（2）锁定模式锁定模式是一种信息净负荷与网同步并处于TU帧内固定位置，因而无需TU PTR的工作模式。3、映射方式选择以上所讲的3种映射方法和两类工作模式最多可以组合成5种映射方式，即浮动的异步映射、浮动的字节同步映射、浮动的比特同步映射、锁定的字节同步映射和锁定的比特同步映射。总地来说，浮动模式基本上可以提供锁定模式的所有功能，并具有更大的网络灵活性和简单的接口。而在浮动模式中，异步映射是
46、最通用的方式，也是一次群接口最基本的要求。目前，我国的映射方式大多采用浮动的异步映射；浮动的字节同步映射则主要用于两个需要处理64kbit/s或N64kbit/s业务的节点间的SDH连接；浮动的比特同步映射目前尚无应用6。四、复用方法1、将N个AU-4复用进STM-N帧（1）AU-4复用进AUGAU-4由VC-4(9261字节)净负荷加上AU-4指针组成，但VC-4在AU-4内的相位是不确定的，即允许VC-4在AU-4帧内浮动以便进行动态定位。由于VC-4是个整体，它在AU-4帧内的位置可以由其第一个字节的位置来确定，VC-4第一个字节相对AU-4指针的位置由指针值给出。为了将AU-4装入STM-N帧结构，先要经由AUG的复用。AU-4与AUG之间有固定的相位关系，因而只需将AU-4直接置入AUG，不需加额外的开销。（2）将N个AUG复用进STM-N帧AUG是由9行261列外加9个字节的AU PTR所构成
