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数字电视宽带干线传输技术

已有 681 次阅读 2009-09-25 16:34 标签: 宽带数字电视干线技术传输

在通信系统干线传输网中可以采用多种类型的传输介质及传输体系结构，例如同轴电缆、微波、卫星以及光纤等，随着光纤通信技术的迅速发展及成熟完善，光纤在宽带通信网的物理传输介质中占据了主要位置。利用光纤组建多媒体宽带干线传输网具有以下优势：

· 能提供高带宽——光纤具有高带宽传输特性，它支持高速数据传输，通过各种复用技术及数据压缩编码技术完全能够适应多媒体通信对传输速度与传输容量的要求；

· 具有极低的衰减度——通过光纤进行传输的光信号具有低衰减特性，因此无需中继器就可实现长距离传输，不仅能够降低成本，而且能够减少中间环节造成的断点；

· 保密性强——在光纤中传输的光信号不同于电信号，因而不受电磁干扰影响。

1 SDH技术

随着以光纤通信为代表的高速大容量数据传输技术的引入，基于点对点的准同步数字系列(PDH，Pseudo-synchronous Digital Hierarchy)传输体制在传输网规模扩大以及用户业务需求扩展方面暴露出一系列固有缺陷，它在高速数据传输时效率会明显下降，而且存在1.5 Mb／s与2 Mb／s两大数字系列，二者互不兼容、无法互通，因而导致了同步数字系列(SDH，Synchronous Digital Hierarchy)传输体制的诞生。SDH体系既能迅速、有效、经济地为用户提供实时宽带业务，又能支撑新一代电信网，它使PDH与SDH两大数字系列在SDH基本传输模块STM-1上得到统一，从而真正实现了数字传输体制的全球统一标准。

SDH有世界统一的标准，其接口传输速率如表9-3所示，它与光信号级OC的对应关系如表9-4所示。其中STM(Synchronous Transport Module)代表同步传送模块，SDH最基本的数据块为一级同步传输模块STM-1，更高级别的模块则是将STM-1按同步复用、经字节间插形成，STM-1、STM-4、STM-16、STM-64各级比特速率按4倍递增。

SDH数据帧采用基于字节的矩形块状结构，其帧结构如图9-13所示。由图9-13可见，STM-N帧结构由9行、270×N列字节组成，每字节8比特。以STM-1为例，其开始9列为开销所用，其余26l列为有效负荷，整个帧容量为270×9=2430字节，即19440比特，帧传输速率为8 000帧／秒，即每帧125μs。SDH帧结构由三部分组成：

· 信息净荷(Payload)——用于承载各种信息，占2344字节，其中包含少量用于通道性能监视、管理和控制的通道开销字节(POH)；

· 段开销(SOH)——提供网络运行、管理和维护所需的附加字节，其中STM-1每帧的段开销为8×9=72字节；

· 管理单元指针(AUPTR)——指示信息在净荷区所处的位置，调整指针即可调整净荷包和STM-N帧直接的频率与相位，从而使接收端能够正确分解出支路信号。

SDH的基本信号是STM-1，更高等级则是用N个STM-1复用组成STM-N，例如4个STM-1构成STM-4，16个STM-1构成STM-16。SDH简化了复用与解复用技术，需要时可直接接入到低速支路，而不必经过高速到低速的逐级分用，上下电路方便。此外，SDH采用自愈混合环状网结构，并与数字接入及交叉连接系统(DACS，Digital Access andCross Connect System)结合使用，它可使网络按预定方式重新组配，避免了大量耗资的人工操作，因而大大提高了通信网的灵活性和可靠性。由于光纤信道带宽很充裕，因此SDH可在其帧结构中使用较多比特用于管理，这就大大增强了通信网的运行、维护、监控及管理功能。进行简单归纳，SDH具有以下重要特点：

· SDH采用世界统一的标准接口，不仅提高了网络灵活性及可靠性，而且使成本降低；

· SDH采用同步复用和指针映射结构，各种不同等级的信号码流在帧结构净荷内有规律排列，而且净荷与网络同步，因此只需利用软件控制指针，便可从高速信号中提取所需信号，上、下业务十分方便；

· SDH帧结构中安排了足够的开销比特，使网络OAM能力大大加强，因而可实现网络分布式管理；

· SDH可兼容PDH传输体制的所有速率业务，又可容纳各种新的宽带多媒体业务，因而具有较好的横向与纵向兼容性。

总之，SDH／SONET标准的制订，使北美、日本和欧洲这三个地区三种不同的数字传输体制在STM-1等级上获得了统一，这是第一次真正实现的数字传输体制上的世界性标准。今天，SDH／SONET标准已成为公认的新一代理想的传输网体制，它不仅适合于光纤传输系统，而且也适合于微波和卫星传输系统，它已经被推荐为宽带综合业务数字网(B-ISDN)的物理协议，因而对世界电信网络的发展具有重大意义。

2 密焦波分复用技术

波分复用(WDM，Wave Division Multiplexing)是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一种技术，它能将几种不同波长的光信号进行合波传输，又能将光纤中组合传输的光信号分波，送往几个不同的通信终端，具有这种合波分波功能的器件通常称为波分复用器，根据不同的光学原理可以构成不同结构的波分复用器。

WDM系统是一个光信道间隔较大的光复用系统，可以按照信号峰值波长间隔进行划分：通常的信号峰值波长间隔一般在50～100 am量级，称为常规WDM系统；峰值波长间隔在1～10 nm量级，称为密集WDM系统，即DWDM(Dense Wave DivisionMultiplexing，密集波分复用)系统；峰值波长间隔小于1 nm，则称为频分复用系统。

WDM系统构成主要有以下三种基本形式：光多路复用单向单纤传输、光多路复用双向单纤传输和光分路插入传输。此外，WDM技术还有许多其他应用形式，例如广播分配型网络、多路多址局域网络等。

1．光多路复用单向单纤传输

光多路复用单向单纤传输结构如图9-14所示。由图9-14可见，在发送端将载有各种信息、具有不同波长的已调光信号P1，P2，…，Pn通过复用器(Multiplexer)组合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号通过不同光波长携带，因此彼此之间不会混淆，在接收端通过解复用器(Demultiplexer。)将不同光波长的信号分开，从而实现多路信号传输。

在单向传输结构中，采用WDM可以很容易扩大系统传输容量，系统总传输容量为每个不同波长信道传输容量之和，如果每个信道的传输容量相同，则一个具有n个不同波长信道的系统总容量为一般光纤通信系统的n倍，这种传输容量的增加并不改变原有光纤设施。

2．光多路复用双向单纤传输

光多路复用双向单纤传输结构如图9-15所示。由图9-15可见，在一根光纤中实现了两个方向信号的同时传输，这两个方向信号由不同波长分别承载，实现彼此通信，因而这种结构又称为单纤全双工通信系统。

3．光分路插入传输

光分路插入传输结构如图9-16所示。由图9-16可见，通过解复用器将光信号P1从线路中分离出来，再利用复用器将光信号P3插入线路中进行传输，即通过各波长光信号的合波与分波来实现信息传输的上、下通路，因而可根据光纤通信线路沿线的业务量分布情况，合理安排插入或分出信号。进行归纳，波分复用具有以下技术特点：

· 波分复用充分利用了光纤的低损耗波段，大大提高了光纤传输的带宽利用率，增加了光纤传输容量，并降低了成本，从而能够适应现代高速信息网的传输需要；

· 波分复用系统中各波长相互独立，因此可在一根光纤上同时传输多种不同类型的信号，可适应多媒体通信的发展要求；

· 波分复用器件具有双向可逆性，又称互易性，因此既可合波又可分波，从而可实现单根光纤的全双工通信；

· 波分复用信道对信息比特与数据格式透明，因而很容易将现有的光纤通信系统改造为波分复用通信系统；