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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 9 270 N字节 1 3 4 5 9 SOH STM N净负荷 含POH 传输方向 9 N 261 N 270 N列 SOH SOH 段开销AUPTR 管理单元指针POH 通道开销 AUPTR T 125 s 帧结构与段开销 二 一 STM 1SOH字节安排 A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0 B1 E1 F1 D1 D2 D3 AU PTR 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 F628H 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D4 D12 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 N 24 K1 K2 自动保护倒换字节APSS1 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 2Mb s 34 45Mb s 140Mb 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 2Mb s 34 45Mb s 2 34 45 140Mb 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 140Mb s POH VC 12VC 3 85列 261列 9行 POH C 12 2Mb s 4列 3 TUG 3 2 34 45M 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TU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TUPTR构成 种类 TU 12 TU 3 构成 VC12 TUPTR VC3 TUPTR 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 TUPTR VC 12 VC 3 9行 TU 12TU 3 4列 85列 9行 复用与映射 七 4 支路单元组TUG由几个TU或TUG进行字节间插复用组成 种类 TUG 3 构成 3 TU 12 7 TUG 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 3 TU 12 7 TUG 2 9行 TUG 2TUG 3R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AUPTR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 12a TU 12b TU 12c 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N 64kb 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 240Mb s 映射信号的速率为2 048Mb s 进行速率调整后 加入填充毕特R 适配进虚容器VC 12 POH RRRRRRRR 32W RRRRRRRR POH C1C2OOOORR 32W RRRRRRRR POH C1C2OOOORR 32W RRRRRRRR POH C1C2RRRRRS1 S2DDDDDDD 31W RRRRRRRR 1子帧 2子帧 3子帧 4子帧 T 500 s 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AUPTR支路单元指针TU 3PTR TU 12PTR 净负荷指针 二 二 管理单元指针AUPTR1 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 3PTR1 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 12PTR1 位置与结构 V1 VC 12 V2 VC 12 V3 VC 12 V4 VC 12 500 s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 3POH1 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1 140M 3 34 45M 63 2M G1 通道状态字节 远端差错指示REI 误码计数 远端缺陷指示FDIF2 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 12POH1 位置与结构 V5 VC 12 J2 VC 12 N2 VC 12 K4 VC 12 500 s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 2b3 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 DXCx yx y为1 6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 nm km G 653 G 652 波长nm C波段色散量G 65217 20ps nm kmG 6530 3 5ps 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1550nm 在1310nm波长 色散最小 未移位 小于3 5ps nm km 但损耗较大 为0 3 0 4dB km 在1550nm波长 色散较大 为20ps nm km 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1550nm波长工作区 在1550nm波长 色散较小 色散移位 为3 5ps nm km 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1550nm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 2 10ps nm km B 色散斜率小于0 05ps 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1550nm 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 zW 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 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 1 10 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 NF 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 025dB 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 3dBm R点接收灵敏度Pr 31 28dBm 光纤衰减系数 f 0 22dB 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 2dB 光缆富余度Mc 3dB 每个连接器损耗为Ac 0 5dB 每公里光纤平均接续损耗为 s 0 05 2 0 025dB km 把以上数据代入公式 L PS Pr 2Ac PP MC f S 2 28 2 0 5 2 3 0 22 0 025 20 0 245 82km 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 nm km 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 nm km 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 20dB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 0 491 10 6 1 6 07 2488 32 18 67km通过以上计算可知 该系统的最大传输距离为67km 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 813SDH设备时钟 N个G 813SDH设备时钟 N个G 813SDH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 0100 1111 0100 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 误码性能规范 假设参考数字段HRDS在相邻的一对STM N支路接口之间 对规定数字速率信号的数字信号进行传输的全部手段 我国规定有三种 420km 280km 50km 误码性能规范要求见下表 网络性能 四 420kmHRDS的误码性能指标 2Mb s 155Mb s 622Mb s ESR 2 31 10 4 9 24 10 4 待定 4 62 10 5 4 62 10 5 4 62 10 5 1 16 10 6 1 16 10 6 1 73 10 6 SESR BBER 速率 注 实际工程中 指标按实际长度与420km的比例进行分配 网络性能 五 二 抖动性能规范网络的抖动性能 是为了保证二个网络互连时不影响传输质量 1 SDH网的抖动性能 网络入口的输入抖动容限与SDH设备的输入抖动容限相同 因SDH设备位于网络的边界 网络出口的最大允许输出抖动因SDH设备互连后 抖动有积累效应 所以其值与设备的输出抖动不同 见下表 网络性能 六 SDH网络输出口的最大输出抖动容限 STM等级 STM 1 STM 4 STM 16 1 5 1 5 1 5 B1 B2 0 15 最大抖动值UIp p 0 15 0 15 500 1000 5000 f1 f3 f4 滤波器特性 Hz 65k 250k 1000k 1 3M 5 0M 20M 2 SDH PDH网络边界的抖动性能 PDH输入口的输入抖动容限与SDH设备的PDH支路输入抖动容限相同 因SDH设备位于网络的边界 PDH输出口的最大允许输出抖动因SDH设备互连后 抖动有积累效应 所以其值与设备的输出抖动不同 详见下表 网络性能 七 网络性能 八 SDH网络PDH输出口的最大输出抖动容限 2 028 34 368 1 5 1 5 1 5 B1 B2 0 2 最大抖动值 UIp p 0 15 0 075 20 100 200 f1 f3 f4 滤波器特性 Hz 18k 10k 10k 100k 800k 3500k 速率 Mb s 139 264 SDH传送网 一 一 传送网结构1 分层结构 电路层直接为用户提供通信业务 其节点设备是交换机等 通道层支持一个或多个电路层网络 为电路层节点设备提供电路群 通道 如VC 12 VC 4等 传输媒质层支持一个或多个通道层网络 如光缆等 SDH传送网 二 非SDH客户 VC 12 VC 12 VC 4 复用段 再生段 物理层 低阶 高阶 段层 通道层 传输媒质层 电路层 分层模型 SDH传送网 三 2 拓扑结构 线形网网络中的所有节点一一相连 并且首尾开放 又称链型网 结构简单 经济 星型网网络中的某一点 枢纽 与其它个节点直接相连 而其它各点之间不再直接相连 优点是除枢纽点外 所有节点都可配成终端 缺点是安全问题是瓶颈 树形网可视为线形网与星型网的结合 SDH传送网 四 环形网所谓环形网 就是把线形网的首尾相接 从而使任何一点都不对外开放 环形网结构在SDH传送网中应用非常广泛 因它具有自愈能力 使网络具有很强的生存性 网孔型网网络中的任何二个节点都能直接相连 它能为二点间的通信提供多种路由可选 因而网络的可靠性高 但结构复杂 成本较高 SDH传送网 五 线形 星形 树形 SDH传送网 六 环形 网孔形 SDH传送网 七 二 网络的保护与恢复1 网络的保护利用预先安排好的备用容量去保护主用容量 SDH网的保护可分为二大类 路径保护与子网连接保护 1 路径保护对业务信号的传送路径进行保护 它既可以在复用段层也可以在通道层进行 线路系统的复用段保护 MSP 业务保护以复用段为基础 复用段信号质量 它可以分为二种方式 1 1与1 N SDH传送网 八 1 1 STM N信号永久性地被连接在工作通路与保护通路上 二个通路皆传送业务 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 线路系统的复用段保护倒换要使用APS协议 倒换要在50ms时间内完成 环网的复用段保护复用段保护环可分为二纤环与四纤环 二纤环 环网由二根光纤组成 根据业务传送方向又可分单向复用段保护环与双向复用段保护环 SDH传送网 九 四纤环 环网由四根光纤组成 二根备用光纤为二根主用光纤提供保护 备用光纤可传额外业务 通道保护环业务保护以通道为基础 通道信号质量优劣 通道保护一般采用1 1方式 通道环一般由二纤组成 根据业务传送方向又可分单向通道环与双向通道环 通道环的保护一般不使用APS协议 倒换时间小于50ms SDH传送网 十 2 子网连接保护对某一子网预先安排专用的保护路由 2 网络的恢复它不象网络的保护那样需要安排专门的备用容量 一般是1 1 去保护主用容量 而是广泛调用节点间的任何可用容量来恢复传送业务 所以备用资源较少 但网络恢复较复杂 需要使用DXC 网管要有恢复功能等 SDH传送网 十一 三 自愈环自愈 当网络发生故障时 不需要人为的干预 网络本身能在极短的时间内自动恢复传送业务 1 自愈环的类型与工作原理单向 环上二节点间的往来业务 如从节点A C的业务AC和从节点C A节点的业务CA 沿着环的同一方向 同为顺时针或同为逆时针 传送 双向 环上二节点间的往来业务 沿着环的不同方向 一为顺时针 另为逆时针 传送 AC发 CA收 AC收 CA发 A C B D 单向通道保护环 二纤 工作原理 双发选收二根光纤 S光纤 P光纤 正常时 信号AC在发端A同时馈入S与P光纤 双发 沿二条路径到达C S A B C P A D C 收端选收 一般选S A B C同理 信号CA S C D A P C B A 收端选用S C D A SDH传送网 十一 S P AC发 CA收 AC收 CA发 A C B D SDH传送网 十二 故障时 如B C间的光缆被切断 AC业务 在C节点由于来自S光纤的AC信号A B C丢失 所以接收倒换开关转向来自P光纤 即接收信号 A D CCA业务信号仍按原路径传送 S P 倒换 SDH传送网 十三 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 50ms 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 注 单向通道保护环获得广泛应用 SDH传送网 十四 AC发 CA收 AC收 CA发 A C B D 双向通道保护环 二纤 正常时 信号AC在发端同时馈入S1与P1光纤 双发 沿二条路径到达C站 S1 A B C P1 A D C 收端选收 一般选S1 A B C同理 业务信号CA S2 C B A P2 C D A 收端择优选用 一般选S2 C B A S1 S2 P1 P2 SDH传送网 十五 AC发 CA收 AC收 CA发 A C B D 故障时 如B C间的光缆被切断 AC业务 在C节点由于来自S1光纤的AC信号 A B C丢失 所以倒换开关转向P1光纤 接收信号 A D C同理 在节点A接收从P2光纤来的CA业务信号 C D A 双向通道保护环与单向通道保护环无多大区别 S1 P1 倒换 S2 P2 倒换 SDH传送网 十六 AC发 CA收 AC收 CA发 A C B D 单向复用段保护环 二纤 二根光纤 S 业务 光纤 P 保护 光纤 正常时 业务信号AC在发端A只馈入S光纤 沿顺时针方向到达C站 A B C 同理 业务信号CA在发端C只馈入S光纤 沿顺时针方向到达C站 C D A S P SDH传送网 十七 故障时 如B C间光缆被切断在B节点执行环回功能 即把AC业务环回到P光纤上 沿路径A B A D C到达目的地C 在节点C 把接收点切换到P光纤上 CA业务仍按原路径传送 优点 倒换速度快 用APS P光纤可传送额外业务 缺点 不能重复使用节点间时隙环传输容量 STM N AC发 CA收 AC收 CA发 A C B D S P 环回 SDH传送网 十八 双向复用段保护环 二纤 二纤双向复用段保护环是目前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 十九 AC发 CA收 AC收 CA发 A C B D S1 P2 正常时 利用S1与S2工作通道传送业务业务信号AC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 同理 业务信号CA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 P1与P2通道可传送额外业务 S2 P1 SDH传送网 二十 AC发 CA收 AC收 CA发 A C B D S1 P2 故障时 如B C间光缆被切断在B C点执行交叉连接 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