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SDH理论基础,深圳市华为技术有限公司,1、SDH基本概念 7、同步光缆2、帧结构与段开销 8、SDH网同步3、复用与映射 9、网络性能4、指针与通道开销 10、SDH传送网5、同步复用设备 11、网络管理系统6、数字交叉连接设备,内 容 提 要,一、PDH缺点 没有国际统一的速率标准（1.5M与2M系列）没有国际统一的光接口规范 上下电路需大量硬件、结构复杂、成本高 网络的OAM能力差,SDH基本概念(一),SDH基本概念(二),二、SDH特点 优点：速率统一：155M、622M、2.5G、10G 光接口与帧结构统一(STM-N)一步复用特性：从高速信号中直接提取/接入 低速信号 强大的OAM&P能力实现了网络管理的智能化 组网灵活、网络的生存性强 前后向兼容 缺点：带宽利用率稍低,SDH基本概念(三),三、SDH基本概况1.等级与速率,等 级,STM-1,STM-4,STM-16,STM-64,速率（Mb/s）,155.520,622.080,2488.320,9953.280,含2M数量,63,252,1008,4032,SDH基本概念(四),2.SDH设备.终端复用器 TM 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,SDH基本概念(五),.分插复用器 ADM 设在网络的中间局站，完成直接上、下电路功能。,PDH支路信号 SDH支路信号,OAM,东侧线路信号,西侧线路信号,STM-N,STM-N,ADM,SDH基本概念(六),.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,SDH基本概念(七),.数字交叉连接设备 DXC 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的SDH 设备。,PDH支路信号,STM-N,STM-N,SDH支路信号,DXC,SDH基本概念(八),3.SDH网络拓扑.线形网,TM,ADM,ADM,TM,REG,.树形网,TM,ADM,ADM,TM,REG,ADM,TM,SDH基本概念(九),.环形网,ADM,ADM,ADM,ADM,SDH基本概念(十),.枢纽网,TM,DXC,ADM,TM,REG,ADM,TM,TM,ADM,TM,TM,SDH基本概念(十一),.网状网,ADM,ADM,ADM,ADM,帧结构与段开销(一),9270N字节,1,3,4,5,9,SOH,STM-N 净负荷(含POH),传输方向,9N,261N,270N列,SOH,SOH：段开销AU PTR：管理单元指针POH：通道开销,AU PTR,T=125s,帧结构与段开销(二),一、STM-1 SOH 字节安排,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,RSOH,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,9 列,帧结构与段开销(三),二、SOH开销字节功能 A1、A2：帧定位字节（F6 28 H）J0：再生段跟踪：收、发是否正确对接 B1：再生段比特间插奇偶校验字节(BIP-8)D1 D3：再生段数据通信通道：可传送网管数据 D4D12：复用段数据通信通道：可传送网管数据 E1、E2：公务联络 F1：使用者通道：为维护目的提供数据/音频通道 B2：复用段比特间插奇偶校验字节(BIP-N24)K1、K2：自动保护倒换字节APS S1：同步状态字节：指示同步状态、时钟级别等 M1：复用段远端差错指示：误码检测结果,复用与映射(一),一、SDH复用特点 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；各支路信号的位置固定，可直接提取/接入。净负荷指针技术：用软件指针来指示净负荷在帧中的位置；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。,复用与映射(二),二、参与复用与映射的单元1.信息容器 C 用于装载各种速率业务信号的信息结构。我国使用其中的三种（共5种）：,种类,C-12,C-3,C-4,装载信号种类,2 Mb/s,34/45 Mb/s,140 Mb/s,结 构,9行4列2,9行84列,9行260列,速率（Mb/s）,2.176,48.384,149.760,复用与映射(三),2.虚容器 VC 是用来支持SDH通道层连接的信息结构。VC 是由信息容器C加上通道开销POH构成。,种类,VC-12,VC-3,VC-4,装载信号种类,2 Mb/s,34/45 Mb/s,2/34/45/140 Mb/s,结 构,9行4列1,9行85列,9行261列,速率（Mb/s）,2.240,48.960,150.336,复用与映射(四),POH,C-3(34/45Mb/s),C-4(140 Mb/s),POH,VC-12 VC-3,85列,261列,9行,POH,C-12(2Mb/s),4列,3TUG-3(2/34/45 M),POH,261列,9行,VC-4(a),VC-4(b),R2,R1,9行,复用与映射(五),3.支路单元 T U 是在高阶VC与低阶VC之间进行适配的信息结构。TU是由低阶VC加上支路单元指针TU PTR构成。,种类,TU-12,TU-3,构成,VC12+TU PTR,VC3+TU PTR,结 构,9行4列,9行85列+3,速率（Mb/s）,2.304,49.152,H1H2H3,复用与映射(六),TU PTR,VC-12,VC-3,9行,TU-12 TU-3,4列,85列,9行,复用与映射(七),4.支路单元组 T UG 由几个TU或TUG进行字节间插复用组成。,种类,TUG-3,构成,3TU-12,7TUG-2,结 构,9行12列,9行86列,速率（Mb/s）,6.912,49.536,TUG-2,复用与映射(八),3TU-12,7TUG-2,9行,TUG-2 TUG-3 R 为填充字节,12列,86列,9行,R,R,复用与映射(九),5.管理单元 AU-4 是在高阶VC与复用段之间进行适配的信息结构。AU是由高阶VC加上管理单元指针AU PTR构成。,VC-4,9行,261列,AU-PTR,9列,复用与映射(十),AUG,TUG-2,TU-12,VC-12,C-12,140M,34M/45M,2M,指针处理,映射,复用,校准,N,7,3,3,TUG3,STM-N,AU-4,VC-4,TU-3,1,三、我国规范的SDH复用与映射结构,1,2,b,复用与映射(十一),四、字节间插复用 各支路信号按字节顺序进行间插排列，形成更高速率信号。,1,2,3,1,3,1,2,3,c,a,c,b,a,TU-12 a,TU-12 b,TU-12 c,TUG-2,4,4,4,复用与映射(十二),五、映射1.何谓映射 映射就是在SDH网络边界把各种业务信号适配进相应的虚容器。如：把2Mb/s信号适配进VC-12；把34（或45）Mb/s信号适配进VC-3；把140Mb/s信号适配进VC-4。,复用与映射(十三),2.SDH映射种类.异步映射 用码速率调整的方法把与网络同步或不同步的支 路信号映射进相应的虚容器。优点：对映射信号无任何限制性要求：如信 号速率的高低、是否具有帧结构等；接口简单、应用灵活。缺点：不能直接提取/接入支路信号。,.字节同步映射 无需进行速率调整，直接把支路信号适配进虚容器。对映射信号要求：速率必须与网络同步（仅含N64 kb/s）,必须具有块状帧结构。优点：可直接提取/接入低速支路信号。缺点：对映射信号有限制性要求；硬件接口较复杂。.毕特同步映射 要求映射信号速率必须与网络同步，但可不具有一定 的帧结构。与PDH相比，无明显优势；尚无人采用。,复用与映射(十四),复用与映射(十五),3.2Mb/s信号异步 映射进VC-12,W=DDDDDDDDD：数据比特R：填充比特O：开销比特C：调整控制比特S：调整机会比特,VC-12（子帧）的速率为2.240 Mb/s；映射信号的速率为2.048 Mb/s；进行速率调整后（加入填充毕特R），适配进虚容器VC-12。,P O H,R R R R R R R R,3 2 W,R R R R R R R R,P O H,C1 C2 O O O O R R,3 2 W,R R R R R R R R,P O H,C1 C2 O O O O R R,3 2 W,R R R R R R R R,P O H,C1 C2 R R R R R S1,S2 D D D D D D D,3 1 W,R R R R R R R R,1子帧,2子帧,3子帧,4子帧,T=500s,净负荷指针(一),一、净负荷指针概念1.作用 指示净负荷的位置：净负荷的第一个字节相对 于指针最后一个字节的偏移量 进行速率调整：容纳净负荷速率偏差2.种类 管理单元指针 AU PTR 支路单元指针 TU-3 PTR、TU-12 PTR,净负荷指针(二),二、管理单元指针 AU PTR1.位置与结构,VC-4,9行,261列,AU-PTR,9列,H1,Y,Y,H2,1*,1*,H3,H3,H3,Y=1001SS11（S未规定）1*=11111111,净负荷指针(三),2.H1、H2、H3 字节安排,N,N,N,N,S,S,I,D,I,D,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-4I：增加毕特D：减少毕特,净负荷指针(四),3.H1、H2、H3 字节功能.净负荷位置指示 10毕特指针指示净负荷的第一个字节相对于第三个H3字节的偏移量。.对净负荷VC-4进行速率调整 正调整:5个I毕特反转；在净负荷前面加3个填充字节；指针值加1。负调整:5个D毕特反转；在净负荷前面3个字节移到3个H3字节中；指针值减1。.新数据标识 NDF 指示净负荷中的新数据变化。正常时：NDF=0110 有新数据时：NDF=1001,净负荷指针(五),三、支路单元指针 TU-3 PTR1.位置与结构,H1H2H3,VC-3,9行,85列,TU-3,净负荷指针(六),2.H1、H2、H3 字节安排,N,N,N,N,S,S,I,D,I,D,I,D,I,D,I,D,H1,H2,H3,NDF,10毕特指针,负调整字节,AU类别,NDF：新数据标识SS：TU类别，SS=10：TU-3I：增加毕特D：减少毕特,净负荷指针(七),3.H1、H2、H3 字节功能.净负荷位置指示 10毕特指针指示净负荷的第一个字节相对于H3字节的偏移量。.对净负荷VC-3进行速率调整 正调整:5个I毕特反转；在净负荷前面加1个填充字节；指针值加1。负调整:5个D毕特反转；在净负荷前面1个字节移到H3字节中；指针值减1。.新数据标识 NDF 指示净负荷中的新数据变化。正常时：NDF=0110 有新数据时：NDF=1001,净负荷指针(八),四、支路单元指针 TU-12 PTR1.位置与结构,V1,VC-12,V2,VC-12,V3,VC-12,V4,VC-12,500s 复帧,净负荷指针(九),2.V1、V2、V3 字节安排,N,N,N,N,S,S,I,D,I,D,I,D,I,D,I,D,V1,V2,V3,NDF,10毕特指针,负调整字节,AU类别,NDF：新数据标识SS：TU类别，SS=10：TU-12I：增加毕特D：减少毕特,净负荷指针(十),3.V1、V2、V3 字节功能.净负荷位置指示 10毕特指针指示净负荷的第一个字节相对于V2字节的偏移量。.对净负荷VC-3进行速率调整 正调整:5个I毕特反转；在V3字节后面加1个填充字节；指针值加1。负调整:5个D毕特反转；在净负荷前面1个字节移到V3字节中；指针值减1。.新数据标识 NDF 指示净负荷中的数据变化。正常时：NDF=0110 有新数据时：NDF=1001,通道开销(一),一、高阶通道开销 VC-4/VC-3 POH1.位置与结构,VC-4/VC-3,J1,B3,C2,G1,F2,H4,K3,N1,通道开销(二),2.开销字节功能 J1：通道跟踪字节：收、发是否正确对接 B3：通道奇偶校验字节(BIP-8)C2：信号标记字节：VC-4可能包含1140M；334/45M；632M；G1：通道状态字节：远端差错指示REI（误码计数）远端缺陷指示 FDI F2：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,通道开销(三),二、低阶通道开销 VC-12 POH1.位置与结构,V5,VC-12,J2,VC-12,N2,VC-12,K4,VC-12,500s 复帧,通道开销(四),2.开销字节功能 V5：通道状态与信号标记。b1b2：奇偶校验 BIP-2 b3：误码检测结果 b4：远端失效指示 b5b6b7：信号标记，映射方式 b8：远端接收失效指示 J2：通道跟踪字节：收、发是否正 确对接 N2：网络操作者字节。K4：通道自动保护倒换字节。,同步复用设备(一),一、特点1.一步复用特性 采用字节间插复用与净负荷指针技术；可直接提取/接入低速支路信号（如从2.5G提取2M）。2.一定的交叉连接能力 对线路信号中的支路信号进行交叉连接。3.强大的OAM能力 利用丰富的开销字节，具有对网络、设备的运行、管理与维护能力。,同步复用设备(二),二、设备性能要求1.误码性能 在设计所考虑的工作条件范围内,应无误码运行。2.同步性能（同步方式）.外同步定时 设备的工作时钟严格跟踪(锁定)从外部输入的定时 基准信号。,同步复用设备(四),定时发生器,外定时基准,东侧STM-N,西侧STM-N,外同步定时方式,同步复用设备(五),.提取定时 设备从含有定时基准信息的外来信号中提取定时信号。A).线路定时：所有的发送时钟，皆从某一特定的STM-N接收信号中提取定时信号。,定时发生器,西侧STM-N,东侧STM-N,同步复用设备(六),B).通过定时：STM-N发送时钟，从其同方向终结的STM-N接收信号中提取定时信号。,定时发生器,西侧STM-N,东侧STM-N,同步复用设备(七),C).环路定时：STM-N发送时钟，从其同侧的STM-N接收信号中提取定时信号。,定时发生器,西侧STM-N,东侧STM-N,同步复用设备(七),.内部定时 当外同步定时与提取定时不能正常工作时，设备转入 内部定时工作方式。A).保持模式 设备模拟它在24小时以前存储的同步记忆信息来维持 设备的同步状态；其精度要求为：0.37ppm。B).自由运行模式 超过24小时以后，设备内部存储的同步记忆信息 已经用完，此时利用其内部的振荡器产生的信号 作为同步信号；其精度要求为：4.6ppm。,同步复用设备(八),2.定时性能 抖动与漂移.抖动与漂移含义 抖动：数字信号的特定时刻（如最佳抽样时刻）与理 想时刻位置的短时间偏差。噪声、码间干扰、时钟的不稳定；映射、指针 调整等是产生抖动的主要原因。漂移：数字信号的特定时刻（如最佳抽样时刻）与理 想时刻位置的长时间（10Hz以下）偏差。温度的变化是产生漂移的主要原因。,0.2UI,同步复用设备(九),.输入抖动与漂移容限A）.STM-N光接口输入抖动与漂移容限 在STM-N 输入信号上使光设备产生1dB光功率 代价的最大正弦抖动(漂移)峰-峰值。B）.STM-N电接口输入抖动与漂移容限 在STM-N 输入信号上使设备刚刚不产生误码的 最大正弦抖动(漂移)峰-峰值。C）.PDH接口输入抖动与漂移容限 在PDH 支路输入信号上使设备刚刚不产生误码 的最大正弦抖动(漂移)峰-峰值。,同步复用设备(十),.抖动与漂移的产生 在无输入抖动的条件下，设备在其输出端所产生 的最大正弦抖动（漂移）峰-峰值。A）.STM-N光接口抖动与漂移的产生 在无输入抖动的条件下，用12KHz高通滤波器在 设备的光接口输出端测得的抖动根均方值（RMS）。B）.STM-N电接口抖动与漂移的产生 在无输入抖动的条件下，用规定滤波器在设备的 光接口输出端测得的抖动根均方值。,C）.映射抖动与漂移 又称因支路信号映射产生的抖动与漂移。是指在无指针调整的条件下，因进行映射、去映射 处理所产生的输出抖动与漂移值。D）.指针调整抖动与漂移 因进行指针调整而产生的抖动与漂移值。E）.结合抖动 是考虑支路映射与指针调整同时发生时所产 生的抖动值。,同步复用设备(十一),同步复用设备(十二),.抖动与漂移传递函数 输出STM-N信号的抖动值与加在输入STM-N信 号上的抖动值之比，随频率而变化的关系。目前，该参数仅适用于再生器。,同步复用设备(十三),三、同步复用设备的种类1.终端复用设备TM 从PDH/SDH 支路信号到SDH线路信号的复用；或反之。,TM,PDH支路信号 SDH支路信号,OAM,线路信号,STM-N,同步复用设备(十四),2.分插复用设备 ADM 在不分接和终结线路信号的条件下，可将任何支路信号接入或解出。,ADM,PDH支路信号 SDH支路信号,OAM,东侧线路信号,西侧线路信号,STM-N,STM-N,同步复用设备(十五),3.再生设备 REG 在无须上下电路的局站，对因长距离传输而衰减 的SDH线路信号进行整形、定时、数据再生。,REG,OAM,东侧线路信号,西侧线路信号,STM-N,STM-N,同步复用设备(十五),四、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,数字交叉连接设备(一),一、DXC概念1.定义 拥有一个或多个准同步或同步数字端口，并可以对其任意端口的速率信号（和/或子速率信号）和其它端口的速率信号（和/或子速率信号）进行可控透明的连接与再连接。,数字交叉连接设备(二),2.规范化表示：DXC x/y x、y 为16的数字。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-12、2M信号；2：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。,数字交叉连接设备(三),二、DXC的基本技术特点1.与常规数字交换机SPC区别.交换对象不同 DXC交换对象是宽带信号；SPC的交换对象是窄带信号即64kb/s话音信号。.状态持续时间不同 DXC的状态持续时间是半永久性的，其持续时间最少为几十天；SPC的接续状态是动态的，其持续时间一般仅为几分钟。,数字交叉连接设备(四),.阻塞性设计不同 DXC设计是无阻塞的；SPC设计是允许有阻塞的。.透明度不同 DXC的交叉连接是透明的；SPC的交换接续是不透明的。.控制交叉（交换）的主体不同 DXC的交叉连接是由操作系统控制；SPC的交换接续是由用户控制，即按信令进行。,数字交叉连接设备(五),2.交叉连接方式.单向连接 被交叉连接的端口只能作为输出。.双向交叉连接 交叉连接的端口既可接入输出信号，也可以接入输入 信号。.广播方式 输入的VC信号可以和一个以上的VC信号（可属于不同端口）相连接。,数字交叉连接设备(六),.环回方式 输出信号和本端口的输入信号相连接。.分离接入方式 把端口的输入信号就地终结,把某些辅助信号插入进去,然后再利用单向连接功能把它们交叉连接到其它端口。三、DXC的规范方法 与同步复用设备相同。,数字交叉连接设备(七),四、DXC的系统结构,定 时,通信与控制,公 务,接口板,交叉矩阵,接口板,接口板,接口板,接口板,接口板,数字交叉连接设备(八),五、DXC的应用1.多种网络的网关 可作SDH网与PDH网的网关,长途网与中继网的网关,中继网与用户网的网关等。2.电路调度 在多个网络的汇接点，用DXC实现网络之间的业务流动或电路调度。,数字交叉连接设备(九),3.网络的保护与恢复.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(十),.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）。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。,同步光缆系统(一),一、光纤1.主要特性参数.衰减系数 f 每公里光纤对光信号的衰减值（dB/km）,G.653,G.652,波长 nm,1310nm波段,1550nm波段,衰耗,S,C,L,同步光缆系统(二),.色度色散系数 D（）单位光源谱宽经1公里光纤传输后所产生的脉冲展宽值（ps/nmkm）。,G.653,G.652,波长 nm,C波段色散量G.6521720 ps/nm*kmG.6530 3.5 ps/nm*km,S,C,L,同步光缆系统(三),.零色散波长 0 在某波长0 处，光纤的材料色散与波导色散相互抵消，使光纤的总色度色散为零。.零色散斜率 S0 在零色散波长处，光纤的色度色散系数随波长变化曲线的斜率。其值越小，说明光纤的色散系数随波长的变化越缓慢。.模场直径 d 是度量光在单模光纤中传输时，基模的场强在空间分布的集中程度（m）。,同步光缆系统(四),2.种类.G.652光纤 1310nm性能最佳光纤（色散未移位光纤）。它有二个波长工作区：1310nm与1550 nm。在1310nm波长：色散最小（未移位），小于3.5 ps/nmkm；但损耗较大，为0.3 0.4dB/km。在1550nm波长：色散较大，为20 ps/nmkm；但 损耗很小，为0.15 0.25dB/km。,同步光缆系统(五),.G.653光纤 1550nm性能最佳光纤（色散移位光纤）。它主要用于1550 nm波长工作区。在1550nm波长，色散较小（色散移位），为3.5 ps/nmkm；损耗也很小，为0.15 0.25dB/km。但它不能用于WDM方式，因会出现四波混频效 应（FWM）。,同步光缆系统(六),.G.654光纤 1550nm损耗最小光纤。它主要用于1550 nm波长工作区，其损耗为0.15 0.19dB/km；主要用于海缆通信。.G.655光纤 它是为克服G.653光纤的FWM效应而设计的新型光纤。其性能与G.653光纤类似，但既能用于WDM，又 能传输TDM方式的10G。理想情况：A）、低色散：210 ps/nm.km；B）、色散斜率小于0.05 ps/nm2*km，便于色散补偿；C）、大的有效面积，减少非线性效应的影响；,同步光缆系统(七),波长 nm,衰耗:,色散:,理想G.655G光纤特性,S,C,L,同步光缆系统(八),3.各类光纤应用状况.G.652光纤 在我国占95%以上。虽称1310nm性能最佳光纤，但 绝大部分却用于1550 nm，其原因是在1310nm无 实用化光放大器。它可传输2.5G或以2.5G 为基群的WDM系统；但传 输TDM的10G，面临色散受限的难题（色度色散 与PMD）。.G.653光纤 因FWM效应而被冷落。,.G.655光纤 因既可传输TDM的10G，又可传以2.5G或10G为基群的WDM系统；所以近年倍受欢迎，但理想的G.655光纤无法实现，因在光纤的有效横截面积与色散斜率方面难以统一。目前G.655光纤尚无国际统一规范。大的有效横截面积，会有效地降低非线性效应，但将导致色散斜率的增加。小的色散斜率将会便于色散的补偿；但其有效横截面积却减小。,同步光缆系统(九),同步光缆系统(十),二、光接口标准与参数1.光接口类型与代码.第一类光接口 不含光放大器以及线路速率低于10G/s的接口。.第二类光接口 含光放大器以及线路速率达到10G/s的接口。,同步光缆系统(十一),.光接口代码：W y.z W：I-代表局内通信；S-代表短距离通信；L-代长距离通信；V-代表甚长距离通信；U-代表超长距离通信。y：代表STM等级，Y=1、4、16、64。,同步光缆系统(十二),Z：代表使用光纤类型；1-G.652光纤，工作波长为1310nm；2-G.652光纤，工作波长为1550nm；3-G.653光纤，工作波长为1550nm；5-G.655光纤，工作波长为1550nm。例：L-16.2：工作在G.652光纤的1550nm波长区，传输速率为2.5G的长距离光接口。S-16.1：工作在G.652光纤的1310nm波长区，传输速率为2.5G的短距离光接口。,同步光缆系统(十三),2.第一类光接口参数,发送机,接收机,S,R,连接器,连接器,第一类系统的光接口位置,同步光缆系统(十四),.光发送机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（dBm）。B）：光谱特性a)：根均方谱宽 rms 光源的峰值光功率跌落到其最大值的0.607倍时所对应的谱线宽度。该参数适用于多纵模激光器MLM。,同步光缆系统(十五),b)：-20dB谱宽-20dB 光源的峰值光功率跌落20dB时所对应的谱线全宽度。该参数适用于单纵模激光器SLM。,C)：消光比EX 在最坏反射条件下，全调制时的“1”码光脉冲的平均光功率与“0”码光脉冲的平均光功率之比。,1.0,0.01,-20dB,同步光缆系统(十六),.光接收机A）：接收灵敏度 Pr 在规定误码率要求的条件下（110-10），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（110-10），光接收机在参考点R所能承受的最大光功率值（dBm）。C）：老化余度 在寿命开始时的灵敏度与在寿命结束时的灵敏度之差。一般规定为3dB。,同步光缆系统(十七),3.第二类光接口参数,光发送机,光接收机,第二类系统的光接口位置,光放大器,光放大器,MPI-S,MPI-R,同步光缆系统(十八),.光发送机 除了与第一类光接口相同的参数之外，还有几项特殊的参数。A）：光源的啁啾声系数 采用直接调制方式时，高速率变化的电脉冲流使SLM的工作电流也高速变化，导致SLM的谐振腔光通路发生变化，最后使振荡波长动态偏移 啁啾。SLM的啁啾现象使光传输距离大大减小（色散受限）。克服啁啾的方法是采用外调制方式。,同步光缆系统(十九),B）：最大光功率谱密度 在被调制信号谱内，每10MHz间隔的最大平均光功率电平。规范此参数的目的，是为了防止光在光纤中传输时出现非线形效应，如布里渊散射等。其具体规范值尚待研究。,同步光缆系统(二十),.光通道 偏振模色散 PMD 是指因光纤的随机性双折射现象，所引起的对不同相位的光呈现不同的群速度特性。机理：由于制造工艺的原因，光纤的芯径、包层之几何尺寸会存在着差异；施工时，光缆中的光纤会受侧压力、扭曲力、弯曲力等外部应力的作用。最后导致光纤产生随机性双折射。对于10G系统，PMD影响较大。目前对PMD尚无精确计算方法，需现场测量。,同步光缆系统(二十一),.光接收机 光信噪比 OSNR 在主通道接收端MPI-R的光信号功率与光噪声功率之比。一般规定：20dB 或22dB（对于10G系统：26dB）。OSNR=Pout L+58 NF 10 N 其中：Pout：在发送端的入纤光功率（dBm）；L：二个光放大器间的损耗（dB）；N F：光放大器的噪声系数（dB）；N：收、发间的光放大器个数。,同步光缆系统(二十二),三、光传输设计1.损耗受限 最坏值设计法 所谓最坏值设计法，就是在设计光传输距离时，所有 的相关参数都采用寿命期中允许的最坏值。如发送光 功率、接收灵敏度。优点：为设计者、厂家提供简单的元器件指标，且不 存在先期失效的问题。缺点：系统余度过大、成本较高。,同步光缆系统(二十三),L=（PS Pr 2Ac PP MC）/（f+S）其中：PS：光发送机在S参考点的发送光功率（dBm）；Pr：光接收机在R参考点的接收灵敏度（dBm）；Ac：每个连接器的损耗，一般取0.5dB；PP：光通道代价，一般取1dB，但对L16.2取2dB；MC：光缆富余度，取3dB；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(二十四),例1：某2.5G系统的相关参数为:S点发送光功率 PS=-2+3 dBm，R点接收灵敏度 Pr=-31-28 dBm，光纤衰减系数 f=0.22 dB/km，求其最大传输距离。其它参数取值为：因是L16.2接口，故光通道代价为PP=2 dB，光缆富余度Mc=3dB，每个连接器损耗为Ac=0.5 dB，每公里光纤平均接续损耗为s=0.05/2=0.025 dB/km。把以上数据代入公式：L=（PS Pr 2Ac PP MC）/（f+S）=-2（-28）20.5 2 3/（0.22+0.025）=20/0.245=82 km,同步光缆系统(二十五),2.色散受限.一般公式 对于2.5G以下的系统，有以下公式：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），且：=-20dB/6.07；B：系统的传输速率（Mb/s）；D：光纤的色散系数(ps/nmkm)。,同步光缆系统(二十六),.色散容限值 DL 对于2.5G以上的超高速系统，色散限制主要表现在光 源的啁啾声现象上，不能再使用上述的一般公式。从光谱分析仪上看，啁啾声使光源的谱宽从“静态值”变 为“动态”变化，因此原参数-谱宽已无多大实用价值。为克服啁啾声对再生距离的制约，应采用低啁啾的光 源器件，或者采用外调制方式（详见WDM部分）。此时衡量光源光谱特性的参数是色散容限DL（ps/nm）：L=色散容限/色散系数,例2：与例1相同的2.5G系统，其它相关参数为:SLM的谱宽-20dB 1nm，光纤的色散系数 D 18ps/nmkm，求其最大传输距离。因是L16.2接口，且使用SLM，故取相对脉冲展宽值为=0.491，此外还要把SLM的-20 dB谱宽换算成根均方谱宽，即=-20dB/6.07。把以上数据代入公式：L=（10-6）/（B D）=（0.49110-6）/（1/6.07）2488.3218=67 km 通过以上计算可知,该系统的最大传输距离为67 km。,同步光缆系统(二十七),SDH 网同步(一),一、数字同步网1.结构与同步方式 数字同步网是为各种业务网提供同步信号的支撑网。它一般采用等级主从同步方式：网络中设一最高级主时钟和一系列分级从时钟，每一级从时钟皆与上一级时钟同步，从而使网中所有时钟都和最高级时钟 基准主时钟（PRC）同步。,SDH 网同步(二),2.我国的数字同步网 我国的数字同步网采用等级主从同步与伪同步相结合的方式，又称分布定时方式。一者，用设在北京的符合G.811的PRC分级下控，直到最低一级的从时钟，符合等级主从同步方式。二者，把全国划分为几个同步区，每个区设一个区域基准时钟（LPR）-铷原子钟；LPR既可以接收PRC信号，又可以接收GPS（全球定位系统）信号。因各同步区的LPR有微小差异，但误差极小而接近于同步，故又称伪同步方式。如图所示。其中武汉为副时钟，主时钟（北京）发生故障时，它取而代之。,SDH 网同步(三),主时钟（北京）,从时钟（武汉）,区域基准时钟,区域基准时钟,省会局,省会局,市 局,市 局,县 局,县 局,GPS,GPS,同步区1,同步区2,SDH 网同步(四),二、SDH网的同步1.同步方式 SDH网的同步方式大致有四种：全同步、伪同 步、准同步、异步。、全同步方式：全网皆同步于唯一的基准主 时钟（PRC），同步精度高，但实施困难。一般考虑分级控 制的方案；即可用等级主从同 步方式代替。,SDH 网同步(五),、伪同步方式：全网划分为几个分网，各分网的主时 钟符合G.811规定；分网中的从时钟 分别同步于分网的主时钟；因此各 分网时钟相互独立，但误差极小而 接近于同步。、准同步方式：当外定时基准丢失后，节点时钟进 入保持模式；网络同步质量不高。、异步方式：各节点时钟出现较大偏差，不能维持正 常业务，将发送告警信号。目前，SDH网广泛采用等级主从同步方式。,SDH 网同步(六),2.SDH同步网结构-同步参考链,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=10;网元时钟总数 60,SDH 网同步(七),三、同步方案设计1.一般原则.尽量减少定时基准传输的长度；.受控时钟尽量从高等级时钟获取定时；.一个同步参考链上的节点时钟总数不超过60个；.尽量配置一个以上的外定时基准；.防止出现定时环路-充分利用S1字节；.定时信息传送：-从STM-N信号中提取定时；,SDH 网同步(八),2.关于定时环路,外定时源,SETG,SETG,SETG,SETG,A站,B站,C站,D站,S1=0010,S1=0010,S1=0010,*S1=0010,*正常状态,SDH 网同步(九),外定时源,SETG,SETG,SETG,SETG,A站,B站,C站,D站,S1=0010,S1=0010,S1=0010,*S1=0010,*故障状态,SDH 网同步(十),3.仅一个外定时源的方案设计,外定时源,SETG,SETG,SETG,SETG,A站,B站,C站,D站,S1=0010,S1=0010,S1=0010,*S1=1111,*S1=1111,S1=0010,S1=0010,S1=0010,*正常状态,SDH 网同步(十一),外定时源,SETG,SETG,SETG,SETG,A站,B站,C站,D站,S1=0010,S1=0010,*S1=1111,S1=1111,S1=1111,S1=0010,S1=0010,S1=0010,*故障状态,SDH 网同步(十二),4.二个外定时源的方案设计,外定时源1,SETG,SETG,SETG,SETG,A站,B站,C站,D站,S1=0010,S1=0010,S1=0010,S1=1111,S1=1111,S1=0010,S1=0010,S1=0010,*正常状态,外定时源2,SDH 网同步(十三),外定时源1,SETG,SETG,SETG,SETG,A站,B站,C站,D站,S1=010011110100,S1=1111,S1=0100,S1=1111 0100,S1=0100,S1=0100,S1=1111,S1=0100,*故障状态,外定时源2,网络性能(一),一、误码性能1.误码性能事件.误块（EB）-出现一个或多个毕特差错的数据块。.误块秒（ES）-含有一个以上误块的秒。.严重误块秒（SES）-含有30%以上误块的秒。.背景误块（BBE）-在严重误块秒之外发生的误块。注：SDH系统的误块与PDH系统误码不同；发生一个误块可能 出现几个或几十个毕特错误（由B1、B2、B3检测）。,网络性能(二),2.误码性能参数.误块秒比（ESR）在一个确定的测试时间内（如24小时），可用时间内的误块秒ES与总秒数之比。.严重误块秒比（SESR）在一个确定的测试时间内（如24小时），可用时间内的严重误块秒SES与总秒数之比。.背景误块比（BBER）在一个确定的测试时间内（如24小时），可用时间内 的背景误块数，与总块数中扣除严重误块秒中的所有块数后剩余块数之比。,网络性能(三),3