关于光纤通信，你还记得多少？

litom2004

光纤通信10大基础知识，你还记得多少？

原文来自V信公众号“和老康一起学5G"

光纤通信(Fiber optics)是一种利用光脉冲穿过细小玻璃或塑料丝来快速远距离传输数据的通信技术。作为目前主要通信技术之一，你对它还记得多少？

Q1:请说明构成光纤通信系统两个主要组件。

A.在发送端通常使用LED(发光二极管)；而在接收端，则使用光电二极管。LED将电信号转换为光信号，光电二极管则执行反向转换，将光信号还原为电信号。

Q2:什么是FTTH？请解释不同类型的光网络。

A.FTTH指的是“光纤到户”(Fiber To The Home)。在FTTH部署中主要有两种类型第一光网络：

• AON(有源光网络):有源光网络利用由电力驱动的交换设备来管理信号分配。
• PON(无源光网络):无源光网络利用光分路器来分配信号，其分配网络部分无需电力供应。
  
  

Q3:请解释SDH和PDH之间区别。

A.SDH(同步数字体系)和PDH(准同步数字体系)都是电信领域使用的数字传输技术。SDH是一种同步系统，所有网络单元都在统一时钟下运行，从而实现精确的多路复用、更简便的管理以及高速数据传输(速率从155 Mbps/STM-1起步)。相比之下PDH是一种较旧异步系统，不同网络单元时钟存在微小差异，导致多路复用和解复用过程较为复杂。

与PDH 相比，SDH具有更好的灵活性、更高的数据速率、更高效的网络管理以及更简便的故障检测能力；而PDH则存在扩展性差和带宽利用率有限等问题。由于这些优势，SDH在现代电信网络中已在很大程度上取代了PDH。

Q4:请解释SDH和SONET之间区别。

A.SDH(同步数字体系)和SONET(同步光网络)都是用于高速数字通信的标准化光纤传输系统，但两者主要在起源和帧结构上存在差异。

• SONET由美国的ANSI 开发，采用51.84 Mbps(STS-1/OC-1)作为基础传输速率，并遵循基于STS/OC级别的分层结构。
• SDH由ITU-T标准化并在国际上广泛应用，其起始速率为 155.52 Mbps (STM-1)，并采用不同的复用结构。
  
  

尽管这两种技术原理相似且能够互操作，但 SDH使用STM 帧，而SONET使用STS帧，两者在开销结构和同步方法上存在细微差异。尽管存在这些差异，SDH和SONET通常被视为兼容，其中SDH在全球范围内得到更广泛的应用。

Q5:什么是WDM？请解释WDM不同类型。

A.WDM代表波分复用(Wavelength Division Multiplexing)。这是一种通过利用不同波长(颜色)的光来承载不同信号，从而将多个光载波信号复用到单根光纤上的技术。WDM有多种类型，包括：

• 窄带WDM
• 宽带WDM
• 粗波分复用(CWDM)
• 密集波分复用(DWDM)
  
  

Q6:解释光放大器基本原理和EDFA。

A.光放大器用于直接放大光信号，而无需先将其转换为电信号。这对长距离光纤通信至关重要; EDFA代表掺铒光纤放大器(Erbium-Doped Fiber Amplifier)。它是一种利用掺有铒离子的特殊光纤来放大信号的光放大器。

Q7:解释光纤通信系统中光隔离器和光环行器的功能。

A.它们功能分别如下；

• 光隔离器:光隔离器允许光信号沿一个方向通过，同时阻挡沿相反方向传播的信号。这可以防止反射信号干扰信号源。
• 光环行器:光环行器将信号从一个端口耦合到下一个端口，并沿特定方向(顺时针或逆时针)传输。它按照预定的路径将光从一个端口引导至另一个端口。
  
  

Q8:解释SDH网络，并描述SDH调制。

A.

SDH网络:同步数字体系(SDH)是一种用于电信网络的标准化光纤传输系统，旨在高效传输海量数据。它通过统一时钟同步所有网络单元来实现高速数字通信，确保了诸如PDH等低速率信号的无缝复用与传输。SDH采用分层结构，利用复用器、分插复用器(ADM)和再生器等多种网络单元，确保数据传输的可靠性与灵活性。它支持语音、视频和数据等多种业务，是现代电信基础设施不可或缺的组成部分。

SDH调制:SDH不使用传统的模拟调制，而是采用数字复用和成帧技术来组织数据流。它将数据组织成固定长度的帧(STM-N)，并利用扰码技术来保持信号完整性。数据通过光纤采用NRZ(不归零码)编码进行传输，从而确保了高效且抗误码的传输性能。SDH的同步特性消除了旧式PDH系统中常见的时钟漂移问题，提供了稳健且可扩展的通信能力。

Q9:解释SDH帧结构。

A.SDH帧结构基于固定长度的STM(同步传输模块)格式，其中STM-1(155.52 Mbps)为基本帧，更高等级(如STM-4、STM-16等)则是STM-1的倍数。

• 帧大小：9 行 × 270 列（每帧 2430 字节）。
• 帧周期：125 微秒（每秒 8000 帧）。
• 组成部分：
• 段开销（SOH)—— 前 9 列，包含管理、同步和纠错数据。
• 指针（H1、H2、H3)—— 用于有效载荷数据的动态对齐。
• 有效载荷（SPE - 同步有效载荷包封）—— 剩余的 261 列，承载用户数据（如语音、视频、互联网流量）。
  
  

SDH 帧是同步的，这意味着所有单元都遵循统一时钟，从而实现了高效复用、简便的故障检测以及灵活的带宽分配。问题 10：请解释 PDH 帧结构。

Q10:解释PDH帧结构。

A.PDH(准同步数字体系)帧结构专为数字传输设计，但以异步方式运行，这意味着不同网元的时钟频率存在细微差异。它利用复用技术将低比特率信号组合成高比特率数据流。PDH帧结构的主要特点如下：

• 基本单元:E1(2.048 Mbps)或T1(1.544 Mbps)帧构成了PDH的基础。
• 帧大小:E1帧包含32个时隙(TS)，每个时隙8比特，帧周期为125微秒(µs)。
• 时隙分配：
  
  

•   TS0:用于帧定位和同步。
•   TS1至TS15、TS17至TS31:用于承载用户数据。
•   TS16:用于信令传输(在E1中)。
  
  

更高层级复用：

• 多个E1(2.048 Mbps)信号可复用为E2(8.448 Mbps)、E3(34.368 Mbps)和E4 (139.264 Mbps)。
• 在美国T1(1.544 Mbps)信号被复用为T2(6.312 Mbps)、T3(44.736 Mbps)和T4(274.176 Mbps)。PDH的异步特性使得复用和解复用过程较为复杂，需要额外的调整比特(justification bits)来处理时序偏差；而SDH则通过同步结构克服了这一问题。