第5章 系统与网络.ppt

第5章系统和网络，第5章系统和网络，5.1数字光纤通信系统，5.2光传输网络，5.3光接入网络，5.1数字光纤通信系统，以及1。点对点数字光纤通信系统的组成。变送器的电气终端主要处理电信号，如模拟信号的数字化、低速电信号到高速电信号的复用以及信号格式的转换。接收端电子终端机执行相反的功能。光发射机完成电信号格式和码型的转换、信号复用以及电信号到光信号的调制。光接收器执行解调、解复用、代码转换等。从光信号到电信号。中继器的主要功能是对传输中衰减和失真的信号进行整形、放大和恢复，从而延长信号的传输距离。2。光线路编码光线路编码的必要性：由于电接口连接到动力系统控制模块的终端或开关，通常是交替标记反转，如AMI码或HDB3码。在光学设备中，只能对单极性代码进行编码，因为只有两种状态的光和没有光。虽然代码模式易于生成，但不利于定时信息提取，并且在不中断服务的情况下很难执行错误代码检测。因此，有必要对从电终端发送的信息执行适合于光传输的线路编码。线路编码要求：能够在不中断服务的情况下检测中继器的错误代码。减少了码流中长连接“0”或长连接“1”的码字，方便了端机和中继设备的定时提取，也方便了信号再生判断。能够传输监控、业务和间隔信号。可以实现比特序列的独立性。编解码电路和误码检测电路简单等。在5.1数字光纤通信系统中，通常使用光线路码：分组码(字母型平衡码):(1)将输入码流中的每m位码分成一组，然后转换成n位。(2)有2m种输入码字和2n种输出码字，这使得变换后的码流冗余。在选择适当的代码后，即尽可能选择在码流中具有相似概率“0”和“1”的代码，以改善定时信号的提取和DC分量的波动。然而，诸如“0”和“1”的冗余代码模式可以被设置为用于错误代码检测的禁止字。(3)码速提高率为：5.1。在数字光纤通信系统中，插入位码：插入位码是目前我国广泛使用的一种码型。代码模式将代码流中的每m位分成一个组，然后在该组的最后一位后插入一个位代码。(1)mB1P码：检查每组M位中符号(即“1”码)的奇偶校验，并根据检查结果在M位后插入一位奇偶校验校正位(1P)。(2)mB1C码：每m位将码流分组，最后一位后插入一个逆码(也称为补码)，即C码。(3)mB1H码：将字母码流中的每M位码分成一组，然后在最后一位后插入一个混合码，称为H码。芝加哥商品交易所代码：芝加哥商品交易所是一个符号倒置代码。这是一个两级不归零码。其码型转换原理是将原二进制码的“0”编码为“01”；原始二进制“1”码交替转换为“00”和“11”码。扰码：按照一定的规则进行变换，使信号数字流中“0”和“1”的概率相等，从而改善码流的特性。5.1数字光纤通信系统，3。光纤通信系统监控系统监控系统是为了保证光纤通信系统的正常可靠通信。监控系统包括监控、监视和控制。目前，监控系统是集中式的。监控内容：数字光纤通信系统的误码率是否满足指标要求；每个光继电器是否有故障；接收光功率是否满足指标要求；光源的寿命；电源是否有故障；环境的温度和湿度是否在要求的范围内等。通常，系统的监控是在没有I，5.1数字光纤通信系统，中国假设参考连接(HRX)最大标准为6900公里。HRX由各级交换中心和许多假想的参考数字链路组成(HRDL)。数字链路也称为数字通道，由两个数字配线架或其等效设备之间的一个或多个数字段组成。数字链路包括一个或多个数字段，并且可以包括复用和/或解复用设备，但不包括交换设备。标准化HRX的总性能指标按比例分配给HRDL，然后分配给HRDS，最后分配给线路和设备。5.1数字光纤通信系统参考模型：ITU-T提出了一种称为假设参考连接(HRX)的数字传输参考模型，用于系统性能研究。系统性能指标误码特性误码：误码是指光接收机接收和判决再现后，码流中的一些比特发生错误，从而影响信号质量。产生错误代码的原因(1)各种噪声，如发送端的模式分配噪声、光路中的光反射引起的噪声、接收端的热噪声、量子噪声等。这些噪声引起的误码是随机分布的。(2)由光纤色散引起的码间干扰引起的误码。(3)定时抖动引起的误码。(4)电源瞬变干扰、设备故障、电磁干扰等各种外部因素引起的误码。5.1数字光纤通信系统，错误代码性能参数(1)块错误：当出现错误时，块中的任何位都称为块错误。(2)块错误秒：当在一秒内发现一个或多个块时，第二个块错误秒称为块错误秒。(3)严重块错误秒(SES):当一秒包含大于或等于30%的块错误或至少一个缺陷(SDH中的警报)时，第二秒称为严重块错误秒。(4)背景块误差(BBE):扣除系统执行期间不可用时间和块误差后的剩余块误差。(5)不可用时间：连续10秒每秒SES。不可用时间被认为是从这10秒中的第一秒开始输入的。(6)可用时间：从这10秒中的第一秒开始，连续10秒无SES秒。(7)错误块秒比率(ESR):在指定测量间隔内出现的错误块数与总可用时间的比率称为ESR。(8)严重块误差秒比率(SESR):在指定测量时间内发生的SES与总可用时间的比率称为SESR。(9)背景块错误率(BBER):在扣除不可用时间和SES周期中的所有块之后，BBE数与剩余块总数的比率称为BBER。5.1数字光纤通信系统，抖动特性抖动概念：抖动是指数字脉冲信号的有效瞬时(最佳采样点)与其理想时间的短时间非累积偏差。抖动原因(1)噪声引起的抖动。例如热噪声、杂散子弹噪声和倍增噪声。(2)时钟恢复电路产生的抖动。如时钟不稳定、谐振电路元件老化等。(3)由数字复用引起的抖动。例如映射、指针调整等。抖动性能参数(1)输入抖动容限：光传输设备的输入端口(如分组数据交换或同步数据交换)必须允许输入信号包含一定的抖动。对于PDH输入端口，它是输入端口能够承受的最大输入抖动值，没有错误代码。对于SDH输入端口，峰峰值抖动值会导致光学设备产生1dB的光功率成本。(2)最大允许输出抖动：设备输入端无抖动的最大输出抖动。该指示符使得网络元件能够在不影响网络传输质量的情况下任意互连。(3)抖动传递函数：设备输出抖动与输入抖动之比与频率的关系。5.1数字光纤通信系统，漂移性能漂移定义为数字脉冲特定时刻与其理想时间位置的长时间(变化频率低于10Hz)偏差。长期偏差是指变化频率低于10Hz的相位变化，漂移是相位噪声的低频成分。漂移的主要原因是环境温度的变化、光纤传输性能的变化、时钟的变化、指针的调整和激光波长的偏移。可靠性指标的可靠性表示可靠性的参数是：平均故障间隔时间(MTBF)，单位为小时；另一个是故障率，单位是1/小时，=1/MTBF。当采用10-9/小时作为测量单位时，称为配合，即1配合=10-9/小时，5.1数字光纤通信系统，5 .系统中继距离设计光纤通信的最大中继距离主要受光纤传输中损耗和色散的影响。影响中继距离的损耗限制系统：的损耗参数主要包括光发射机平均传输光功率、光缆损耗系数、光接收机灵敏度等。此时，要求主信道发送和接收之间的总损耗不能超过系统允许的损耗范围。铂是平均透射光功率(DBM)；Pr是接收器灵敏度；交流是每个活动连接器的损耗(分贝/单位)，一般为0.2 0.3分贝/单位；Me为系统设备裕量(dB)，一般取3dB；是光纤衰减常数(分贝/千米)；s是每公里光纤接头的损耗(分贝/公里)；m是每公里光纤线路的损耗裕度(分贝/公里)，一般为0.1 0.2分贝/公里；Ad是光信道成本(dB)，通常低速系统为1dB，高速系统为2 dB。l是纤维长度。5.1、数字光纤通信系统、色散限制系统色散限制系统的最大中继距离由工作波长的光纤色散和光源的光谱特性决定。色散受限系统的最大传输距离使用ITU-T定义的光路功率成本的概念，包括由反射、符号间干扰、模式分配噪声、激光啁啾等引起的功率成本。一般在12dB之间。多模激光系统的最大传输距离：由于多模激光引起的频率啁啾对最大传输距离影响很小，因此只考虑模式分配噪声的功率成本和码间干扰的功率成本。对于数字光纤通信系统，单模激光系统的最大传输距离为5.1，L是传输距离(km)，B是系统的码率(Mbit/s)，是激光的光谱宽度(nm)，D是光纤的色散系数(ps/nm.km)，是与色散成本相关的系数，对于多模激光系统，通常为0.115。l是传输距离(km)，b是系统的码率(Tbit/s)，是激光器的中心波长(nm)，d是光纤的色散系数(ps/nm.km)，是啁啾系数，例如，当使用普通量子阱激光器时，=3，当使用EA调制器时，=0.5。5.2、光传输网络，在传统的电信网络中，光传输网络从纵向上分为骨干网、城域网和接入网。从水平方向看，城域网分为核心层、汇聚层和接入层。目前，骨干网和城域网的核心层和汇聚层网络主要由同步数字体系(SDH)支持，并增加了波分复用系统(WDM)来提高传输容量。光纤传输系统的网络拓扑光传输网络有多种网络结构，常用的有链式结构、环形结构、星型结构、树形结构和网状网络结构。目前，骨干网采用多环网的交叉、相切或链接结构。城域网的核心层和汇聚层多采用环形结构和网状网络结构，而城域网的接入层多采用星形结构、链式结构和少量环形结构。5.2光传输网络。构成光传输网络的节点系统主要包括SDH系统、WDM系统和OTN系统。SDH系统和网络SDH作为同步数字传输系统的基本概念包括硬件(设备)和软件(数据格式)两部分。它由一些基本网络单元(NE)组成，称为同步传输模块(STM-N)，是在传输介质(如光纤、微波等)上进行同步信息传输、复用、插值和交叉连接的一系列标准化数字信号的结构级。)。根据国际电信联盟电信标准，推荐的标准信号速率是短时模式1、短时模式4、短时模式16和短时模式64。相应的速率分别为155兆位/秒、622兆位/秒、2.5千兆位/秒和10千兆位/秒，也称为群信号。5.2光学传输复用段是指两个复用设备之间的部分(其中至少一个在复用设备处结束)，包括两个复用器和它们之间的光缆。通道是电气终端设备的输出信号(分支信号)之间的部分。5.2光传输网络，(1)终端复用器其功能是将分支端口的低速分组数据传输电信号复用成线路端口的高速组信号STM-N，或将低速分支信号从STM-N信号中分离出来。其线路端口输入/输出一个STM-N信号，分支端口可以输出/输入多个低速分支信号，是一种具有交叉连接功能的双端口设备，主要用于终端站。(2)ADM:分插复用器分插复用器用于SDH传输网络的交换站，如网络链的中间节点或环上节点，是SDH网络中最常用、最重要的网元。这是一个三端口设备。ADM有两个组端口和一个分支端口，并具有交叉连接功能。5.2光传输网络，(3)REG:再生中继器(电)再生中继器主要通过光/电转换、电信号采样、判断、再生和整形来保证线路上传输的信号波形的完整性。REG是一种双端口设备，只有两个组端口，用于没有交叉连接的节点站。(4)DXC:STM-N信号的交叉连接功能主要由数字交叉连接的数字交叉连接来完成。它是一个多端口设备，实际上相当于一个交叉矩阵，完成各种信号之间的交叉连接。SDH系统的网络应用目前由SDH组成的常见网络拓扑是链式和环形。通过它们的灵活组合，可以形成更复杂的网络。它们主要应用于主干网，即长途一次和二次干线，其中环网占主要地位。WDM系统和网络WDMWDMWDM技术的概念是通过一根光纤同时传输不同波长的光信号。当两个相邻波长之间的距离小于0.8纳米时，这被称为密集波分复用技术。密集波分复用技术可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使光纤的传输容量比单波长传输增加几倍到几十倍。5.2光传输网络，WDM系统的功能设备WDM系统从SDH设备接收STM-16光组信号，并将其转换和多路复用为符合ITU-TG.692建议的多波长光信号。WDM系统完成这一功能的设备主要包括光终端复用器(OTM)和光放大器(OLA)。光终端复用器包括波长转换器(OTU)、波长分配器/组合器、光功率放大器(OBA)和光前置放大器(OPA)。5.2、光传输网、WDM系统联网应用点对点网络结构目前，DWDM系统应用大多是点对点长途干线大容量高速传输，以简化系统结构和设计，降低投资和维护成本；同时，为未来网状网络的形成做好准备。在WDM系统点对点应用中，光波分复用终端(OTM)和光线路放大器(OLA)是主要的传输设备。5.2、光传输网络，环网结构可以利用WDM系统形成环网传输拓扑结构，特别是在省干线网的应用中。然而，由于目前技术条件下的光分插复用(OADM)设备尚未商业化，WDM环传输结构仍然采用OTM和OLA设备，并且对于环中的每个光纤段，它实际上是WDM点对点拓扑。OTN系统和网络OTN技术OTN技术的概念为客户层信号提供了一个光域处理传输网络。其主要功能包括传输、多路复用、路由和监控。OTN在原有SDH传输网