华为光网络技术基础

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,180,光网络技术基础,华为公司光网络产品部,,,第一部分,,光纤通信基础,,,1.,光纤与光缆,,2.,光源与光发送机,,3.,光接收器件与光接收机,,4.,光纤通信系统,,光纤与光缆 （一）,一、概述,,,利用光纤来传输携带通信信息的光波，以实现通信的目的。,,,1,、,发展简史,,,1,),. 里程碑,,—,,1966年高锟著名文章（PIEE）；,,2,),. 导火线,,—,,1970年康宁公司的第一根低耗光纤；,,3,),. 爆炸性发展,,A）.光纤衰减：,70年,,：20dB/km；

2、72年,,：4dB/km；,,76年,,：0.5dB/km；79年,,：0.2dB/km；90年,,：0.14dB/km。,,B）.系统：,76年 - 45Mb/s,,；85年 - 多模系统； 90年 - 单模系统；,,93年 - SDH；98年 - WDM（40G）；2000年 - 320G。,,光纤与光缆 （二）,2,、优点,,1,),. 容量巨大,,,理论上一根光纤：100亿个话路。现在实验室已实现50万个话路。,,2,),. 中继距离长,,,现已实现100公里无中继；若使用光放大器可实现640公里无中继传输。,,3,),. 保密性能好,,光在纤芯中传输，无泄露。,,4,),. 适用能

3、力强,,不怕外界电磁干扰、耐腐蚀、可弯曲性好。,,5,),. 体积小、重量轻、便于施工与维护,,直埋、架空、水下。,,,光纤与光缆 （三）,二、光纤简介,,1,、,光纤的构造,,由纤芯、包层与外涂敷层构成。,,n1>n2,,光纤与光缆 （四）,2,、,光纤的分类,,1,),. 传播模式的概念,,,用麦氏方程解决光在光纤中的传输问题，当纤芯尺寸大于光波长时，存在多种模式 - 基模与高次模。,,2,),. 多模光纤,,,其芯径,50,,,m,；,多种模式的存在，产生模式色散，使传输容量减小。,,3,),. 单模光纤,,,其芯径,8 ~ 10,,m,；,只允许一种传播模式，不存在模式色散，传

4、输容量大。,,单模光纤还可以再分为：G.652、 G.653、 G.655等。,,光纤与光缆（五）,三、光纤的特性参数,,1,、损耗,系数,,,f,,,每公里光纤对光功率信号的衰减值（dB/km）。,,2,、色度色散,系数,D,（,,）,,1,),. 色度色散的概念,,A）.模式色散,不同的模式具有不同的传播速度。,,仅对多模光纤有效。,,B）.材料色散,,不同波长的光在光纤中具有不同的传播速度。,,C）.波导色散,,光在不同结构的光纤中具有不同的传播速度。,,单模光纤无模式色散，仅有材料色散与波导色散。,,光纤与光缆（六）,G.653,G.652,波长,nm,1310nm,,,波段,15

5、50nm,,,波段,衰耗,S,C,L,,光纤与光缆（七）,2,),. 色度色散系数,,,每公里长度的光纤传输单位光源谱宽时所产生的脉冲展宽值（ps/ nm.km）。,,仅对单模光纤有效。,,,第一部分,,光纤通信基础,,1.,光纤与光缆,,,,2.,光源与光发送机,,3.,光接收器件与光接收机,,4.,光纤通信系统,,光源与光发送机 （一）,一、对光源的要求,,,,,,1,),.发射波长适中,,2),.发光功率大,,3,),.谱线窄,,4,),.温度特性好,,,,5,),.工作寿命长,,光源与光发送机 （二）,二、发光二极管,LED,,,是由砷化钾类的P、N型材料构成的二极管（正偏置）。,,

6、1,、LED的优点,,,1,),. 线性度好,,2,),. 温度特性好,,3,),. 使用简单、价格低、寿命长,,2,、LED缺点,,1,),. 谱线宽：,,5~10nm,,2,),. 与光纤的耦合效率低：,,1~2%,,3,、LED应用,小容量、短距离,P,电流,,光源与光发送机 （三）,三、半导体激光器,LD,,,谐振腔产生振荡 — 受激发光。,,1,、LD的优点,,,1,),. 谱线窄：,,1~2nm,,2,),. 与光纤的耦合效率高：,20%,,3,),. 阈值器件：,I Ith时，发激光,,2,、LD缺点,,1,),. 线性度差,,2,),. 温度特性不

7、如LED,,3,、LD应用,大容量、长距离,,Ith,电流,P,,光源与光发送机（四）,四、光发送机,,1,、框图,,,输入,,接口,,予,,处理,,调制,,电路,,光源,,组件,,光源与光发送机（五）,2,、调制方式,,,1,),. 直接调制：,,用电信号直接改变光源的工作电流。,电流,Ith,P,电脉冲流,光脉冲流,I,B,,光源与光发送机（六）,2,),. 外调制：,,,,为克服在高速率时采用直接调制出现的啁啾现象 — 光源的发射波长发生偏移。,,让激光器连续发光，用电信号间接控制光源的工作电流。,,3,、直接调制电路,+5V,电脉冲流,LD,,光源与光发送机（七）,4、,光发送机主要技

8、术指标,,1,),.,,发送光功率 Ps,,,在规定伪随机码序列的调制下，光发送机在参考,,点S的平均发光功率，如 -2,～,+3 dBm。,,2,),.,,谱宽,,,,即所用光源器件的谱宽，谱宽越窄越好。,,根均方谱宽,,rms,；,-20dB谱宽,,-20dB,,,3,),.,,寿命,,,30万小时以上。,,光源与光发送机（八）,δλ-20dB,nm,光功率,P,,1.0,,,,,,,,0.01,a,),：,根均方谱宽,,,b,)：,-20dB,谱宽,,,,光源器件的二种谱宽,,1.0,,,,,0.607,光功率,P,δλrms,nm,,,第一部分,,光纤通信基础,,1.,光纤与光

9、缆,,,,2.,光源与光发送机,,3.,光接收器件与光接收机,,4.,光纤通信系统,,,光接收器件与光接收机（一）,一、对光接收器件的要求,,,,1,),.量子效率高,,2),.噪声低,,3,),.体积小、寿命长,,二、,PIN,光二极管,,1,、工作机理,,,在由硅、锗或Ⅲ-Ⅴ族化合物组成的PN结之间插入一层 I 型材料而构成。,,负偏置时电子与空穴复合发光。,,光接收器件与光接收机（二）,P,N,I,X,E,PIN光二极管的构造与电场分布,,光接收器件与光接收机（三）,2,、PIN的特性参数,,1,),.,,响应度（量子效率）R,,,单位光功率信号入射时产生的光电流 （A/W）。,,,Is

10、,(,t,) =,RP,(,t,),,2,),.,,结电容Cd,,,一般仅几个,PF,。,,它对,PIN的响应时间及光接收机灵敏度都有影响,。,,,光接收器件与光接收机（四）,,3,、PIN的特点与应用,,1,),.,优点,,,—,附加噪声低,；,,—,使用方便，工作电压低；,,—,寿命长、价格便宜。,,2,),. 缺点,,,—,响应度低（因无放大作用）；所制接收机的灵敏度不高。,,3,),.,PIN的应用,,,适用于短距离的光纤通信系统。,,,光接收器件与光接收机（五）,三、,APD,光二极管,,1,、工作机理,,,在高反偏压下内部形成高电场区，光生载流子（空穴电子对）作高速运动提高碰撞电离

11、效应产生出几十倍的新空穴电子对，形成较大的光电流。,P,+,N,P,X,E,,,光接收器件与光接收机（六）,2,、APD的特性参数,,1,),.,增益G,,,经,APD,放大后的光电流与首次光电流之比。,,,Is,(,t,) =,G RP,(,t,),,2,),. 倍增噪声指数因子X,,,F（G）= G,x,,3,),. 最佳增益,Gopt,,,产生的光电流最大，倍增噪声最小。,,,,通过调节其偏压实现。,,光接收器件与光接收机（七）,3,、APD的特点与应用,,1,),.,优点,,,,放大作用,。大大提高灵敏度，约,10 ~ 20dB,。,,2,),. 缺点,,,产生倍增噪声。,,3,),

12、.,APD的应用,,,适用于大容量、长距离的光纤通信系统。,,,,光接收器件与光接收机（八）,四、光接收机,,1,、框图,,,前置,,放大,,主,,放大,,均,,衡器,,判决,,再生,,光接收器件与光接收机（九）,2,、光接收机的主要技术指标,,,1,),.,接收灵敏度 Pr,,,在规定误码率要求的条件下（如1×10,-10,），光接收机,,需要的最小光功率值（dBm）。,,2,),.,过载光功率,,,在规定误码率要求的条件下（如1×10,-10,）， 光接收机,,所能承受的最大光功率值（dBm）。,,,第一部分,,光纤通信基础,,1.,光纤与光缆,,,,2.,光源与光发送机,,3.,光接收器

13、件与光接收机,,4.,光纤通信系统,,光纤通信系统（一）,一、系统组成,发送机,接收机,S,R,连接器,连接器,,光纤通信系统（二）,1,、,光发送机,,,作用：是把电信号码流转换成光脉冲码流，并输入到光纤中进行传输。,,要求：发光功率大；谱线窄或色散容限大。,,2,、,光纤,,,是传输光信号的媒质。,,要求：损耗系数小；色散系数低。,,3,、,光接收机,,,作用：是把光脉冲码流转换成电信号码流。,,要求：高灵敏度。,,4,、,光连接器与尾纤,,光纤通信系统（三）,二、系统性能,,1,、误码性能,,,误码：,经光接收机的接收与判决再生后，码流中的某些比特出现了差错。— 适用于PDH系统。,,

14、误块：,适用于SDH系统（检验矩阵）。,,1,),. 平均误码率,BER,,,规定时间内，发生差错的比特数与传输比特总数之比。,,SDH：误块率,。,,,,,光纤通信系统（四）,2,),. 误码秒,ES,,,出现,1,个误码以上的秒。,,SDH,：误块秒,,3,),. 严重误码秒S,ES,,,出现30%以上误码的秒。,,SDH,：严重误块秒,,4,),. 关于假设参考数字段,HRDS,,,误码性能是针对,HRDS,的。,,2,个相邻的数字配线架之间的全部装置 — 数字段。,,具有一定长度与指标规范的数字段 — HRDS。,,三种：420km、280km、50km。,,光纤通信系统（五）,2,、

15、定时性能,,1,),. 抖动,,,数字脉冲信号的特定时刻相对于其理想位置的偏离。,,抖动会劣化系统性能。,,抖动原因：噪声、码间干扰、时钟的不稳定、映射 / 去映射、指针调整等。,,2,),. 漂移,,,数字脉冲信号的特定时刻相对于其理想位置的长时间偏离（10Hz）。,,漂移主要与温度有关。,,第二部分：,SDH,,1.,概述,2. 速率与,帧结构,3. 开销 4. 净负荷,指针,5.,复用与映射,,6.,同步复用设备,7.,数字交叉连接设备,,,8.,同步光缆系统,9. SDH,网同步,10.,网络性能,11. SDH,传送网,12,,.,网

16、络管理系统,,概 述 （一）,一、,SDH,的产生,,1,、PDH的缺点,,1,),. 无国际统一的速率标准,,2,),. 无国际统一的光接口规范,,3,),. 上下电路成本高、结构复杂,,4,),. 无国际统一的光接口规范,,5,),.,网络,OAM,能力差,,2,、SDH的产生,,,86年：SONET；,,88年：ITU-T接受，并重新命名为SDH；,,88-90年：陆续通过9个建议。,,概 述 （二）,二、,SDH,的特点,,1,、SDH的优点,,1,),. 速率统一：,155Mb/s、622Mb/s、2.5Gb/s、10Gb/s,,2,),. 光接口统一：,帧结构一致,

17、,3,),. 一步复用特性：,可用软件一次性提取/接入低速信号,,4,),.,强大的,OAM,能力：,容量的,5% 用于OAM,,5,),. 组,网灵活、具有自愈功能：,复用段、通道保护等,,2,、SDH的缺点,,1,),. 带宽利用率稍低：,155Mb/s包括63个2Mb/s,,2,),. 大量的软件控制、易产生重大故障,,概 述 （三）,三、,SDH基本概况,,1,、SDH的等级,,,STM-1：155 Mb/s；,,STM-4：622 Mb/s；,,STM-16：2.5 Gb/s；,,STM-64：10 Gb/s；,,概 述 （四）,2,、SDH的设备种类,,1,),.

18、终端复用器,TM,,设在线形网的端站，把PDH / SDH 支路信号复用成SDH线路信号，或反之。,PDH支路信号 SDH支路信号,OAM,线路信号,STM-N,TM,,,概 述 （五）,2,),. 分插复用器 AD,M,,设在网络的中间局站，完成直接上、下电路功能。,STM-N,STM-N,西侧线路信号,PDH支路信号 SDH支路信号,OAM,东侧线路信号,ADM,,,,概 述 （六）,3,),. 再生器,REG,,设在网络的中间局站，目的是延长传输距离，但不能上、下电路。,OAM,东侧线路信号,西侧线路信号,STM-N,STM-N,REG,,,,概 述 （七）,

19、4,),. 数字交叉连接设备,,兼有同步复用、分插、交叉连接、网络的自动恢复与保护等多项功能。,STM-N,STM-N,PDH支路信号,,SDH支路信号,DXC,,,,,,第二部分：,SDH,,1.,概述,2. 速率与,帧结构,3. 开销 4. 净负荷,指针,5.,复用与映射,,6.,同步复用设备,7.,数字交叉连接设备,,,8.,同步光缆系统,9. SDH,网同步,10.,网络性能,11. SDH,传送网,12,,.,网络管理系统,,速率与帧结构(一）,一、,SDH,的等级与速率,等级,速率（Mb/s）,含2M数量,SM-1,SM-4,SM-1

20、6,SM-64,155.520,622.080,9953.280,2488.320,63,256,1008,4032,,速率与帧结构(二）,二、,STM-N,的帧结构,,,9行,,270N 列 的块状结构。,9×270×N字节,SOH,STM-N 净负荷,,(含POH),传输方向,9×N,261×N,270×N列,SOH,AU PTR,T=125,s,,速率与帧结构(三）,STM-1的帧结构：,9行,,270列 。,,段开销SOH：段层的运行、管理、维护；,,管理单元指针AU PTR：指示净负荷位置；,,净负荷：存放信息，以VC形式出现。,SOH,净负荷,,,传输方向,9,261,270

21、 列,SOH,AU PTR,T=125,s,,第二部分：,SDH,1.,概述,2. 速率与,帧结构,3. 开销 4. 净负荷,指针,5.,复用与映射,,6.,同步复用设备,7.,数字交叉连接设备,,,8.,同步光缆系统,9. SDH,网同步,10.,网络性能,11. SDH,传送网,12,,.,网络管理系统,,开 销 (一）,一、段开销,,1,、,,作用：,提供再生段与复用段的,OAM（,运行、管理、维护,）。,,2,、,,类型：,,再生段开销RSOH、复用段开销MSOH,,3,、字节安排,（见下页）,,4,、字节功能,,1,),.,A1

22、、A2 -,帧定位,,,识别每一帧的起始位置，码型为：F628（H）。,,2,),.,J0 -,再生段跟踪字节,,,内容是再生段接入点识别符号，使收、发正确对接。,,,开 销 (二）,,A1,,A1,,A1,,A2,,A2,,A2,,J0,,,,,,B1,,,,,,E1,,,,,F1,,,,,,D1,,,,,,D2,,,,,D3,,,,A U - P T R (管理单元指针),,B2,,B2,,B2,,K1,,,,K2,,,,D4,,,,D5,,,D6,,,D7,,,D8,,,,D9,,,D10,,D11,,D12,,,,S1,,,,,M1,,E2,,,,,RSO

23、H,MSOH,9,,行,,传输方向,T=125,s,,,,国内使用字节,,,,传输媒质指示字节,空格：,国际使用字节,,开 销 (三）,3,),.,B1 -,再生段校验字节,,,组成校验矩阵，对再生段信息净负荷进行校验。,,B1字节,被校验字节,被校验字节,,被校验字节,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8,×,×,×,×,×,×,×,×,1,1,0,0,1,0,0,1,1,,1,0,1,0,0,1,0,1,0,0,1,1,0,1,0,B1,字节的每一位比特的值,×,（,1,或,0,），取决于该列各比特的值,（偶校验）,。,,开 销 (四）,4,),.,E1、E2 -,

24、公务字节,,,分别为再生段、复用段提供公务电话。,,5,),.,D1 ~ D3 -,再生段数据通信通道,,,传送再生段管理信息。,,6,),.,D4 ~ D12 -,复用段数据通信通道,,传送复用段管理信息。,,7,),.,B2 -,复用段校验字节,,组成校验矩阵（偶校验）对复用段信息净负荷进行校验。原理同B1字节。,,,开 销 (五）,8,),.,K1、K2 -,自动保护倒换字节,,局站编号（b5~b8）、倒换类型、保护方式等。,,9,),.,S1 -,同步状态字节,,指示时钟级别。,,10,),.,M1 -,复用段误码指示,,指示B2的校验结果 - 误块数。,,开 销 (六）,二、

25、通道开销,POH,,1,、,,作用：,提供通道层的,OAM（,运行、管理、维护,）。,,2,、,,类型：,,高阶POH、低阶POH,,3,、 字节安排,（见下页）,,4、 字节功能,,1,),. 高阶POH ：VC-4 / VC-3 POH,,开 销 (七）,VC- 4 / VC-3,,J1,B3,C2,G1,F2,H4,F3,K3,N1,VC-4/VC-3 POH 的位置,,开 销 (八）,,J1,：,,通道跟踪字节。发送高阶通道接入点识别符，使,,收、发正确对接；,,,,B3,：,通道奇偶校验字节(,BIP-8,)。,对高阶通道进行检验。,,,C2,：,,信号标记字节。指示,V

26、C-4,的结构；,,,VC-4,可能包含1×140,M、3×34/45M、63×2M；,,,,G1,：,通道状态字节。远端差错指示,REI,（,误块计数）,；,,,F2、F3,：,使用者通道；,,,,H4,：,位置指示字节：,指示,TU,子帧在复帧中的位置；,,,K3,：,通道自动保护倒换字节(,APS,)；,,,N1,：,网络操作者字节。,,,开 销 (九）,2,),. 低阶POH,V5,VC-12,J2,VC-12,,500μs 复帧,VC-12,N2,K4,VC-12,,第二部分：,SDH,1.,概述,2. 速率与,帧结构,3. 开销

27、4. 净负荷,指针,5.,复用与映射,,6.,同步复用设备,7.,数字交叉连接设备,,,8.,同步光缆系统,9. SDH,网同步,10.,网络性能,11. SDH,传送网,12,,.,网络管理系统,,净负荷指针(一）,一、净负荷指针,,1,、净负荷指针的种类,,,AU-4 PTR、TU-3 PTR、TU-12 PTR,,。,,,2、管理单元指针 AU-4 PTR,9行,261列,AU-PTR,9列,H,1,Y,Y,H,2,1*,1*,H,3,H,3,H,3,Y= 1001SS11（S未规定）,,1*=11111111,VC - 4,,净负荷指针(二）,,N,N,N,N,S,S,I,D,I,D

28、,I,D,I,D,I,D,H1,H2,H3,H3,H3,NDF,10毕特指针,负调整字节,AU,,类别,NDF：,新数据标识,,SS：AU类别，SS=11：AU-4,,I： 增加毕特,,D：减少毕特,,净负荷指针(三）,AU-4 PTR 的作用：,,1,),.指示净负荷的位置,,,净负荷的第一个字节相对于最后一个H3的偏移量。,,2,),.速率调整,,,对净负荷的速率进行调整：正调整与负调整。,,3,),.新数据标识 NDF,,,净负荷内容发生变化时，NDF做出指示。,,,第二部分：,SDH,1.,概述,2. 速率与,帧结构,3. 开销 4. 净

29、负荷,指针,5.,复用与映射,,6.,同步复用设备,7.,数字交叉连接设备,,,8.,同步光缆系统,9. SDH,网同步,10.,网络性能,11. SDH,传送网,12,,.,网络管理系统,,复用与映射 (一）,一、复用原理,,1,、何谓复用：,把低速率信号复合成高速率信号。,,2,、传统的复用方法,,1,),. 码速率调整,,,优点：允许信号有较大的速率差异；,,缺点：不能直接提取或接入低速支路信号。,,2,),. 固定位置映射法,,优点：能直接提取或接入低速支路信号；,,缺点：滑动损伤。,,复用与映射 (二）,3,、SDH的复用方法,,1,),.,净负荷指针技术,,,用软件指针指示净负

30、荷在帧中的位置；,,允许支路信号速率有差异（可进行速率调整）；,,不使用125,s,缓存器，避免滑动损伤。,,,2,),.,字节间插复用,,,,各支路信号按字节顺序进行间插排列以形成更高速率的信号；,,各支路信号在帧中的位置固定，可直接提取/接入。,,,,复用与映射 (三）,二、参加复用与映射的单元,,1,、虚容器 VC,,,可以作为一个整体进行提取/接入、复用、交叉连接。,,1,),.,VC-12,（低阶）,POH,净负荷,,( 2,Mb/s,),4列,9行,,复用与映射 (四）,2,),.,VC-4,（高阶）,,,净负荷 1,,,( 140,M,),POH,261,列,9行,,净负荷

31、 2,,,( 63,,2,M,),POH,261,列,9行,VC-4 (a),VC-4 (b),R,,,2,R,,,1,,复用与映射 (五）,2,、虚容器级联 VC,,- Xc,,把,X个VC-4,首尾依次组合在一起（只有一列,POH,），使组合的容量可以作为单个容量使用，并能保持单个,VC-4,毕特序列的完整性。,VC-4,VC-4,VC-4 级联,POH,R,,1,,复用与映射 (六）,3,、管理单元 AU-4,,,VC-4 加一行管理单元指针 AU PTR 组成。,AU-PTR,VC - 4,9,行,261,列,9,列,,复用与映射 (七）,三、复用与映射结构,×1,×1,×

32、1,C4- 64c,×3,,AUG-4,,×4,,AUG-1,,×1,AUG-16,AUG-64,×1,STM-1,,STM-4,,STM-16,STM-64,×4,,×4,×1,×1,AU4,AU4-4c,AU4-16C,AU4-64c,,TUG2,VC3,C3,VC4,VC4-4c,VC-16c,VC4-64c,C4-4c,,C4-16c,×1,×7,×3,VC12,TU12,C12,TU3,TUG3,×1,映射,,指针调整,,复用,,复用与映射 (八）,字节间插复用方式,AUG1-1#1,AUG1-1#4,AUG1-1#1,AUG -4,,复用与映射 (九）,四、映射原理,,1,、何

33、谓映射：,把各种业务信号适配进相应虚容器的过程。,,2,、映射种类,,1,),. 异步映射,,,用码速率调整的方法把与网络同步或不同步的信号适配进虚容器。,,,优点：,对信号无限制性要求（速率、结构）；,,通用性强；接口简单；信号延时小（10,s,）。,,缺点：,不能从高速信号直接提取或接入低速信号。,,复用与映射 (十）,2,),. 字节同步映射,,,要求信号必须与网络同步。,,,优点：,能从高速信号直接提取或接入低速信号；,,缺点：,对信号有严格限制性要求（速率、结构）；,,接口复杂；,,信号延时大（150,s,）。,,3,),. 比特同步映射,,,无人采用。,,复用与映射 (十一

34、）,五、,SDH,的映射,,1,、2Mb/s 信号的映射,,1,),. 异步映射,,,最经常采用的方式。,,2,),. 字节同步映射,,可直接提取或接入64kb/s信号。,,2、34/140 Mb/s 信号的映射,,只能采用异步映射。,,第二部分：,SDH,1.,概述,2. 速率与,帧结构,3. 开销 4. 净负荷,指针,5.,复用与映射,,6.,同步复用设备,7.,数字交叉连接设备,,,8.,同步光缆系统,9. SDH,网同步,10.,网络性能,11. SDH,传送网,12,,.,网络管理系统,,同步复用设备(一）,一、同步复用设备简述,,同步

35、复用设备的特点,,1,),.,一步复用特性,,可直接提取/接入低速支路信号（,如从2.5G提取2M,）。,,2,),. 较,强的交叉连接能力,,,可对VC-4、VC-12进行交叉连接处理。,,3,),.,强大的,OAM,能力,,,丰富的开销字节，用于网络的,OAM,。,,3,),.,灵活的组网能力、自愈功能,,同步复用设备(二）,二、同步复用设备性能,,1,、误码性能,,,无误码。,,2、同步性能,,1,),. 同步信号种类,,模拟：,2MHz,；数字：,2Mb/s（具有SSM功能）。,,2,),. 同步工作方式,,A,),. 外同步定时,,,跟踪方式：,内部SETG严格锁定于外时钟。,,从S

36、TM-N导出的方式：,可用于传送时钟。,,同步复用设备(三）,,东侧,,STM-N,,西侧,,STM-N,定时发生器,外定时基准,支路信号,,跟踪方式,,同步复用设备(四）,,东侧,,STM-N,,西侧,,STM-N,定时发生器,支路信号,SSU,从STM-N导出的外定时方式,,同步复用设备(五）,B,),. 提取定时,,,线路提取,定时发生器,,西侧,,STM-N,,东侧,,STM-N,,提取时钟,,发送时钟,支路信号,,同步复用设备(六）,C,),. 内部定时,,,保持模式,,,模拟前24小时的记忆信息来维持设备的同步。,,精度要求：, 0.39 ppm。,,自由运行模式,,,利用设备

37、内部的振荡器产生的信号来维持设备的同步。,,精度要求：, 4.6 ppm。,,3,),. 定时基准的倒换与恢复,,,至少2个外定时输入口；第一定时失效，能自动倒换到第二定时；并能自动恢复。,,同步复用设备(七）,3、交叉连接性能,,1,),. 交叉连接种类,,,高阶交叉连接：,VC-4或VC4-Xc,,低阶交叉连接：,VC-12,,2,),. 交叉连接容量：,n,,n VC-4,,3,),. 交叉连接方向,,,线路 - 线路；线路 - 支路；支路 - 支路。,,4,),. 交叉连接方式,,,单向；双向；广播。,,同步复用设备(八）,4、定时性能 - 抖动与漂移,,1,),. 定义,,,抖

38、动：,数字信号的特定时刻与理想时刻的偏差。,,漂移：,数字信号的特定时刻与理想时刻的长时间偏差。,,2,),. 种类,,1,),. 输入抖动容限,,,标征设备对外来抖动的容忍程度。PDH、SDH输入口。,,2,),. 抖动的产生,,无输入抖动时，设备的输出抖动值。 PDH、SDH输出口。,,3,),. 抖动传递函数,,,输出抖动值 / 输入抖动值，随抖动频率的变化关系。,0.2UI,,同步复用设备(九）,三、同步复用设备的系统结构,定 时,通信与控制,公 务,,PDH & SDH 支路接口,线路接口,线路接口,交叉矩阵,,同步复用设备(十）,1、线路接口,,,完成线路信号STM-N的光-电转换

39、；进行管理单,,元的指针处理；生成 / 终结段开销。,,2、交叉矩阵,,按需求对线路信号、支路信号中的VC进行交叉连接，实现线路-线路、线路-支路、支路-支路间的交叉连接；满足上、下电路等功能。,,1,),.,交叉连接种类,,高阶,交叉连接：,VC-4与VC4-Xc,。,,低阶,交叉连接：,VC-12,。,,同步复用设备(十一）,2,),.,交叉矩阵容量,,,容量一般与设备的,STM-N,的级别有关。,,如：,2.5G ADM的高阶交叉容量为： 64,64 VC-4,,（线路： 162 VC-4 ；线路： 162 VC-4 ）。,,双系统2.5G ADM的高阶交叉容量为： 128,12

40、8 VC-4,,3、支路接口,,完成上、下业务信号。,,PDH：2M、34M、45M、140M；,,SDH：155M、622M。,,,同步复用设备(十二）,4、定时单元,,对内：向设备的各单元提供定时信号；,,对外：外定时；提取定时；保持/自由运行方式；,,定时基准倒换。,,5、通信与控制单元,,,采集设备各单元的数据；通过DCC通道传到网关；,,接收网管系统的命令并执行。,,6、公务单元,,提供公务联络电话。,,,同步复用设备(十三）,四、,10G,系统简介,,1、系统特点,,1,),. 传输,容量大：,4个2.5G，4032个2M，12万个话路。,,2,),.,交叉容量大：,单系统：,,2

41、56,256,VC-4；,,,,双系统：,,512,512,VC-4。,,3,),. 可对VC-4c、VC-16c,进行交叉连接,,4,),. 丰富的支路接口,,,光口：2.5G、622M、155M；,,电口：155M、140M、34M、45M、GE。,,同步复用设备(十四）,2、10G系统的传输问题,,1,),. 损耗受限,：,,,PIN光接收机灵敏度为-14dBm,传输距离30km。,,2,),. 色度色散受限,,,采用外调制也仅为 800ps/nm。,,用G.655,光纤（6ps/km.nm），一般无问题；,,用G.655光纤（20ps/km.nm）， 只传40km。,,可采用色散补

42、偿：色散补偿光纤、光栅补偿、予啁啾补偿，但成本高、实施麻烦。,,3,),. 偏振模色散受限,,第二部分：,SDH,1.,概述,2. 速率与,帧结构,3. 开销 4. 净负荷,指针,5.,复用与映射,,6.,同步复用设备,7.,数字交叉连接设备,,,8.,同步光缆系统,9. SDH,网同步,10.,网络性能,11. SDH,传送网,12,,.,网络管理系统,,数字交叉连接设备(一）,一、,DXC,概述,,,DXC 规范化表示：,DXC,,x/y,,x,：,,DXC 端口的速率最高等级；,,,y,：,可进行交叉连接的最低速率等级；,,,,1,：VC-

43、12、2M信号；,,,3,：VC-3、34/45M信号；,,,4,：VC-4、140M、155M信号；,,,5,：STM-4（622M）信号；,,,6,：STM-16（2.5G）信号。,,如：DXC 4/1，其端口最高速率为155M，可进行交叉连接的信号：VC-12、VC-3、VC-4。,,数字交叉连接设备(二）,二、,DXC 应用,,1、多种网络的网关,,,SDH网与PDH网的网关；长途与中继网的网关等。,,2、电路调度,,,见下页。,,,数字交叉连接设备(三）,STM-16,,子网1,STM-16,,子网2,STM-16,,子网3,DXC 4/1,DXC用于电路调度,,数字交叉连接设备(四

44、）,3、网络的保护与恢复,,1,),.,集中控制法,,,网络的保护与恢复由中心系统控制。,,庞大的数据库中存有网络各节点的全部信息（节,,点的业务流量、交叉状态、空闲路由等）；一旦网络,,的某链路发生故障，中心系统会根据数据库中各节点,,存放的信息，计算和模拟出多个替代路由；最后选择,,一条最佳替代路由，并据此发布执行命令让各节点进,,行相应的操作，建立起新的替代路由。,,数字交叉连接设备(五）,2,),.,分布控制法,,,网络的保护与恢复由各个节点分散控制。,,,,当,网络中的某链路发生故障时，故障的源节点会,,向网络中的所有节点发出要求提供空闲信道的信息，,,直至故障链路的另一端（终节点）

45、。各节点都会提供,,与其相邻节点的空闲信道，直到搜寻出一条从源节点,,到终节点（故障链路）的最佳替代路由。最后，各节,,点执行相应的操作，建立起新的替代路由。,,,第二部分：,SDH,1.,概述,2. 速率与,帧结构,3. 开销,,4. 净负荷,指针,5.,复用与映射,,6.,同步复用设备,7.,数字交叉连接设备,,,8.,同步光缆系统,9. SDH,网同步,10.,网络性能,11. SDH,传送网,12,,.,网络管理系统,,同步光缆系统(一）,一、光纤,,1、光纤的主要参数,,,在第一篇已经讨论过最重要的二个参数：,,损耗系数,,f,,、色度色散系数 D（,,）。,,1,),. 零色散

46、波长,,0,,,材料色散与波导色散在某波长处互相抵消，使总色散为零，该波长即为,零色散波长,,0。,,2,),. 零色散斜率S,0,,,在零色散波长附近，色度色散随波长而变化的曲线斜率。,,同步光缆系统(二）,2、单模光纤种类,,1,),.,G.652,光纤,,,1310 nm性能最佳光纤。,,,,二个窗口： 1310 nm与1550 nm。,,1310nm波长区,：色散最小（未移位），小于3.5,,ps/nm·km；但损耗稍大，为0.3 ~,,0.4dB/km。,,1550nm波长区,：色散较大，为20 ps/nm·km；但,,损耗很小，为0.15 ~ 0.25dB/km。,,一般用于1

47、550nm窗口。,,同步光缆系统(三）,2,),.,G.655,光纤,,为传输10Gb/s,与以10Gb/s为基群的WDM系统而设计的新型光纤。,,只工作在1550nm窗口。,,,在光纤的有效横截面积与色散斜率二方面难以均衡。,,大面积,— 大的有效面积，可有效地避免非线性效应，,,但将导致色散斜率的增加。,,低斜率,— 小的色散斜率将会便于色散的补偿；但其有,,效面积却减小。,,同步光缆系统(四）,二、光接口,,1、光接口代码：,W— y.z,,W： I,-,代表局内通信,(,2km,),；,,,S,-,代表短距离通信,(,20km,),；,,,,L,-,代长距离通信,(,80km,),；

48、,,,V,-,代表甚长距离通信,(,120km,)。,,,y,：,代表STM等级，Y=1、4、16、64。,,Z,,：代表使用光纤类型与工作窗口；,,2,,— G.652光纤，工作窗口为1550nm；,,,,5,,—,,G.655光纤，工作窗口为1550nm。,,例：,L-16.2,：长距离、 2.5G、G.652、1550nm窗口。,,同步光缆系统(五）,2、第一类光接口参数,,,速率低于2.5G、不含光放大器。,,1,),. 光发送口的主要参数,,A）,.,发送光功率,Ps,,,在规定伪随机码序列的调制下，光发送机在参考,,点S的平均发光功率。如 -2,～,+3 dBm。,,B）,.,光

49、谱特性,,a）,.,根均方谱宽,,rms,,,光源的峰值光功率下降到其最大值的0.607倍时,,所对应的谱线宽度。,,,,同步光缆系统(六）,nm,光功率,P,,1.0,,,,,,,,0.01,a,),：,根均方谱宽,,,b,)：,-20dB,谱宽,,,,光源器件的二种谱宽,,1.0,,,,,0.607,光功率,P,δλrms,nm,δλ-20dB,,同步光缆系统(七）,b）： -,20,dB谱宽,,-,20,dB,,,光源的峰值光功率下降20,dB,时，所对应的谱线全宽度。,,,该参数适用于单纵模激光器,SLM,。,,,,rms,=,,-,20,dB,/ 6.07,,c）：色

50、散容限DL,,,采用直调方式时，用色散容限标征光谱特性。,,C）：寿命,,,对于LD而言，当偏流值增加到其初始值的二倍时，就意味着其寿命的终结。,,LD的寿命最少应在30万小时以上。,,同步光缆系统(八）,2,),.,光通道,,,S - R 点之间的线路部分。光通道代价一般取Pp=1dB；对于2.5G,及10G，取Pp=2dB,,3,),.,光接收口的主要参数,,A）,.,接收灵敏度 Pr,,,在规定误码率要求的条件下（如1×10,-10,），光,,接收机在参考点R所需要的最小光功率值（dBm）。,,B）,.,过载光功率,,,在规定误码率要求的条件下（如1×10,-10,）， 光,,接收机在参

51、考点R所能承受的最大光功率值（dBm）。,,同步光缆系统(九）,3、第二类光接口参数,,含光放大器、速率高于2.5G。,,1,),. 光发送口的主要参数,,,除了发送光功率与色散容限外，还有一个特殊参数。,,,啁啾声系数：,直接调制时很大；,,外调制时很小，如小于 1ps / nm。,,2,),. 光通道,,除了光通道代价之外，也还有一个特殊参数。,,,偏振模色散：,由于光纤的椭圆度、几何尺寸的差异、光缆施工时的外部应力作用，导致不同相位的光呈现不同的传播速度。,,同步光缆系统(十）,光纤,PMD引起的光信号差分群延时,Y,Z,X,τ,,同步光缆系统(十一）,3,),. 光接收口的主要参数,,

52、,除了接收灵敏度与过载光功率外，还有一项特殊参数，即光信噪比OSNR。,,单波长系统很容易达到，对于WDM系统则要认真考虑，详见WDM部分。,,同步光缆系统(十二）,三、光传输设计,,1、,损耗受限,— 最坏值设计法,,,L = （P,S,– Pr – C – P,P,– M,C,）/ （,,f,+,,S,）,,其中,P,S,：,光发送机的发送光功率,（dBm）；,,,Pr,：,光接收机的接收灵敏度,（dBm）；,,,,C,：,,收、发间所有连接器的损耗，每个取0.5,dB；,,,P,P,：,光通道代价，一般取1,dB，但对高色散系统如,,L16.2或10G系统，取2dB；,,,,M,C,

53、：,光缆富余度，取3,dB；,,,,f,,：,光纤衰减系数（,dB/km,）；,,,,S,,：,光纤每公里接续损耗，一般取0.025,dB/km,。,,同步光缆系统(十三）,2、,色散受限,,1,),.,一般公式 -,2.5G以下系统,,,L =（,×10,-6,）/（,,•,B,•,D,）,,,其中：,,,,,：,光脉冲相对展宽值；对于MLM，取0.115；对,,于LED与SLM，取0.306；对于L16.2，取0.491；,,,,,：,光源的根均方谱宽,(,nm,),，= ,-20,dB,/ 6.07；,,,B,：,系统的传输速率,(,Mb/s,),；,,,D,：,

54、光纤的色散系数,(,ps/nm•km,),。,,同步光缆系统(十四）,2,),.,色散容限值 -,2.5G以上系统,,为克服啁啾声对再生距离的制约，应采用外调制方式（详见WDM部分）。,,此时衡量光源光谱特性的参数是色散容限（ps/nm）：,,,L = 色散容限 / 色散系数,,第二部分：,SDH,1.,概述,2. 速率与,帧结构,3. 开销 4. 净负荷,指针,5.,复用与映射,,6.,同步复用设备,7.,数字交叉连接设备,,,8.,同步光缆系统,9. SDH,网同步,10.,网络性能,11. SDH,传送网,12,,.,网络管理系统,,SDH

55、,网同步（一）,一、数字同步网简介,,1、,同步方法,,1,),.,主从同步法,,网络中设一最高级主时钟和一系列分级从时钟，每一级从时钟皆上一级时钟同步，从而使网中所有时钟都和最高级时钟 — 基准主时钟（,PRC,）同步。,,2,),.,互同步法,,,网络中的各时钟不分级别与主从，而是形成互联方式。,,所有时钟通过锁相环路互相加权控制。,,很少采用。,,SDH,网同步（二）,,一级节点时钟,二级节点时钟,,二级节点时钟,二级节点时钟,二级节点时钟,二级节点时钟,二级节点时钟,主从同步法,,SDH,网同步（三）,2、数字同步网结构,主时钟,PRC1,从时钟,PRC2,,LPR 1,LPR n

56、,,SSU,,SSU,,SSU,,,SSU,GPS,GPS,,同步区 1,,同步区 n,一级时钟,二级时钟,三级时钟,,SDH,网同步（四）,3、用SDH网传同步信号,,,利用大楼综合定时系统,BITS,与,SDH,传送网（从,STM-N,导出的外定时方式）相结合的方法传送同步信号。,BITS3,利用SDH网传送同步信号,GPS,GPS,GPS,BITS2,BI TS1,,SDH,网同步（五）,,二、,SDH,网同步,,1、SDH网同步,方式,,1,),. 全,同步,,,全网时钟都跟踪唯一基准时钟,PRC,。,,2,),. 伪,同步,,,全网包括多各分网络，,各分网络的PRC都符合G.811,

57、；因此各分网络之间的误差极小，接近于同步。,,3,),. 准,同步,,,使用设备时钟（保持与自由运行），出现较多的指针调整。,,4,),. 异,步,发AIS信号。,,,SDH,网同步（六）,G.811,G.812,G.812,G.812,第一个转接局,第二个转接局,第,K,个转接局,},,N个G.813 SDH,设备时钟,,},,N个G.813 SDH设备时钟,,},,N个G.813 SDH设备时钟,,注: K=10;,,N=20;,,网元时钟总数 < 60,2、SDH网的同步链,,第二部分：,SDH,1.,概述,2. 速率与,帧结构,3. 开销

58、 4. 净负荷,指针,5.,复用与映射,,6.,同步复用设备,7.,数字交叉连接设备,,,8.,同步光缆系统,9. SDH,网同步,10.,网络性能,11. SDH,传送网,12,,.,网络管理系统,,网络性能（一）,一、误码性能,,1、假设参考数字段HRDS,,,在相邻的一对STM-N支路接口之间，对规定的数字信号进行传输的全部手段。,,三种规格：420km、 280km、50km。,,2、误码性能参数,,,误码：,经光接收机的接收、判决再生之后，数字码流的某些比特发生了差错。,,误块：,SDH系统。,,,网络性能（二）,1,),. 误码性能事件,,A）,.误块：,出现了一个或多个比特差错

59、的数据块。,,B）,.误块秒 ES：,含有一个或多个误块的秒。,,C）,.严重误块秒 SES：,含有30%以上误块的秒。,,2,),. 误码性能参数,,A）,.误块秒比 ESR：,,,在一个确定的时间内，误块妙 数与总秒数之比。,,B）,.严重误块秒比 SESR,,在一个确定的时间内，严重误块妙数与总秒数之比。,,3、误码性能规范 （略）,,网络性能（三）,二、抖动性能,,1、SDH网的抖动性能,,1,),. 网络输出口的最大允许输出抖动,,2,),. 网络STM-N口的输入抖动容限,,,即SDH设备STM-N口的输入抖动容限。,,2、SDH / PDH 网络边界的抖动性能,,1,),. P

60、DH输出口的最大允许输出抖动,,2,),. PDH输入口的输入抖动容限,,即SDH设备PDH支路的输入抖动容限。,,,第二部分：,SDH,1.,概述,2. 速率与,帧结构,3. 开销 4. 净负荷,指针,5.,复用与映射,,6.,同步复用设备,7.,数字交叉连接设备,,,8.,同步光缆系统,9. SDH,网同步,10.,网络性能,11. SDH,传送网,12,,.,网络管理系统,,SDH,传送网（一）,一、,SDH,传送网结构,,拓扑结构：,线形：,星形：,树形网：,,SDH,传送网（二）,环形：,网孔形：,,SDH,传送网（三）,二、,SDH,

61、传送网的保护：,路径保护、子网连接保护,,1、路径保护,,线路系统保护与环网保护（复用段与通道）。,,1,),.,线路系统保护（,MSP,）,,,1+1,：STM-N信号永久性地连接在工作通路与保护通路,,上，二个通路皆传送业务信号；收端择优选用。,,,1,,N,：N个工作通路共用一个保护通路，保护通路可传,,额外业务（N,,14,）。,,SDH,传送网（四）,2,),.,环网保护,,A）,.复用段环保护,,是否进行保护根据复用段信号质量的优劣。,,B）,.通道环保护,,是否进行保护根据通道信号质量的优劣。,,2、子网连接保护 （SNCP）,,,安排专门路由对某一子网进行保护。,,SDH,

62、传送网（五）,三、自愈环,,1、单向通道环：,,双发选收,二根光纤：,S,光纤，,P,光纤。,,正常时：,,AC信号：,,,在发端A同时馈入S,与,P,光纤（,双发,），沿二条路径到达,C：A,BC，ADC,。,,,,,收端,选收,，一般选：,A,BC,,CA信号：,C D,A,；,,C  B  A。,,收端一般选：,C, D A。,AC发,CA收,AC收,CA发,A,C,B,S,P,D,,SDH,传送网（六）,AC发,CA收,AC收,CA发,A,C,B,D,S,P,倒换,故障时：,,如,B、C间的光缆被切断。,,AC信号：,在C节点由于信号：,,,A,BC丢失，,

63、,所以接收倒换开关转向信号：,,,A,DC。,,CA信号,：仍按原路径传送。,,SDH,传送网（七）,单向通道保护环的特点：,,优点：,实现简单，不需使用APS协议，倒换速度最,,快（<30ms）。,,缺点：,不能重复使用节点间的时隙，环传输容量较,,小；不能传送额外业务。,,环传输容量,：,STM-N,,应用,：单向通道保护环获得非常广泛的应用；它适用,,于集中型业务。,,,SDH,传送网（八）,2、二纤复用段共享环,,是目前,SDH应用最广泛的一种保护方式,。,,它由二根光纤组成：,S1,/,P2,光纤,与,S2,/,P1,光纤。,,每根光纤传输容量的一半为工作通道（,S,）；一半为保

64、护通道（,P,），且为另一根光纤的工作通道提供反方向保护。,,如,S1,/,P2,光纤,的工作通道为,S1,，保护通道为,P2,，,,P2,为第二根光纤的工作通道,S2,提供反方向保护。,,另一根光纤,S2,/,P1,的含义与之类似。,,SDH,传送网（九）,AC发,CA收,AC收,CA发,A,C,B,D,S1,/,P2,S2,/P1,正常时：,,利用,S1与S2工作通道传送业务,业务信号。,,AC信号：,,在发端A馈入SI/P2光纤的工作通道S1,，沿顺时针方向到达,C站：A,BC。,,CA信号：,,在发端C馈入S2/P1光纤的工作通道S2,，沿逆时针方向到达,A站：C,BA。,,S

65、DH,传送网（十）,AC发,CA收,AC收,CA发,A,C,B,D,S1,/P2,S2/,P1,S1/,P2,交叉连接,故障时,,,如,B、C间光缆被切断，,在,B、C节,点分别执行,交叉连接,。,,,B,节点：,,,把AC业务从S1通道交叉到P1通道，并使其沿逆时针,方向传输：,A,B A  D  C。,,C,节点：,,,把CA业务从S2通道交叉到P2通道，并使其沿顺时针,方向传输：,C  D  A。,,SDH,传送网（十一）,二纤双向复用段保护环的特点,,优点,：,能重复使用节点间时隙，大大增加整个环的,,传输容量。,,备用通道PI、P2可传送额外业务。,,缺点,：,倒换速度较

66、慢，因用APS协议，而且需执行,,交叉连接功能。,,环传输容量,：,k/2,STM-N,,,(,k,为网络中的节点数,),。,,应用,：双向复用段保护环获得非常广泛的应用；它适,,用于分散型业务。,,,SDH,传送网（十二）,3、,关于时隙重复使用 - 二纤双向复用段保护环的传输容量,,因二节点间业务仅由这二节点的光纤传送，环上其它区段是空闲的，所以时隙可重复使用,,作为极限情况-没有跨节点业务,,,A,,B：,1/2,STM-N；,,,B,,C：,1/2,STM-N；,,,C,D,：,1/2,STM-N；,,D,A,：,1/2,STM-N；,,总容量,：,4/2,STM-N,A,C,B,D,S1,/P2,S2,/P1,1/2,STM-N,1/2,STM-N,1/2,STM-N,1/2,STM-N,,第二部分：,SDH,,1.,概述,2. 速率与,帧结构,3. 开销 4. 净负荷,指针,5.,复用与映射,,6.,同步复用设备,7.,数字交叉连接设备,,,8.,同步光缆系统,9. SDH,网同步,10.,网络性能