有线传输讲义

一.光纤通信基本理论（一）光纤通信系统（二）光纤通信的特点（三）光纤的分类（四）光纤的传输特性二.传输技术基础（一）SDH传输网产生的背景（一）SDH基本原理（二）SDH网络结构三.传输设备主要技术指标四.两个重要概念,一光纤通信基本理论,（一）光纤通信系统1.光纤通信的基本概念载体,传输介质2.光纤通信系统的基本结构,（二）光纤通信的特点,1.频带宽,通信容量大单模带宽1.5THZ*km2.传输损耗低,无中继距离长0.2dB/km3.抗电磁干扰由材质决定4.保密性强,使用安全5.体积小,重量轻,便于敷设外径125微米,套塑外径小于1毫米6.材料资源丰富,（三）光纤的分类,1.单模光纤:光纤中只传输一种模式(基模)a.纤芯直径410微米，包层直径125微米；b.使用范围:长距离,大容量c.特性参数:衰减系数、色散、截止波长、模场直径。2.多模光纤:光纤中传输多种模式。a.纤芯50微米，包层直径125微米；b.使用范围:中距离,中容量,（四）光纤的传输特性,传输特性主要包括：损耗特性、色散特性、非线性效应。1、损耗特性衰减系数/损耗系数a.(波长)=（10/L）（Pi/Po）(波长)-为在某波长处的衰减系数；Pi为输入光纤的光功率；Po为光纤输出的光功率；L为光纤的长度。石英光纤的三个低损耗窗口：850nm、1310nm、1550nm该参数主要用于评价光纤的质量和确定光纤通信系统的中继距离。b.、引起光纤衰耗的因素：吸收损耗、散射损耗、连接损耗、耦合损耗2.色散特性不同频率成分和不同模式成分传输速度不同导致信号畸变的现象。后果-影响传输质量限制中继距离,a.光纤色散公式：D（）=（）/(ps/kmnm)（）为单位长度光纤上的时延差,单位是ps/km;是光源的线宽,单位为nm.b.光纤色散的种类模式色散材料色散波导色散单模光纤只存在和色散。,3.非线性效应a.受激散射效应光通过光纤介质时,有一部分能量偏离预定的传播方向,且光波的频率发生改变。存在两种形式：b.折射率扰动在入射光功率较低的情况下，可以认为石英光纤的折射率与光功率无关。但是在较高光功率下，则应考虑光强度引起的光纤折射率变化。n=n0+n2P/Aeffn0为线性折射率、n2为非线性折射率系数P为入射光功率，Aeff为光纤有效面积。折射率扰动引起四种非线性效应,二传输技术基础,（一）SDH传输网产生的背景1、PDH概述2、SDH技术与PDH技术比较,PDH概述,在以往的电信网中，多使用PDH设备。这种系列对传统的点到点通信有较好的适应性。而随着数字通信的迅速发展，点到点的直接传输越来越少，而大部分数字传输都要经过转接，因而PDH系列便不能适合现代电信业务开发的需要，以及现代化电信网管理的需要。SDH就是适应这种新的需要而出现的传输体系。,2、SDH技术与PDH技术比较,讯风光端机,目前讯风光端机主要以8M-BX120S、34M-BX480、集成式8M机框式-Center120及其升级版Ocenter120为主;另外还有老版8M-BX120、16M-BX240,现在基本不再新装。例1-BX480技术指标：线路速率：34Mb/s码型：4B1H+扰码NRZ光纤类型：单模1310nm或1550nm（本地网均为1310nm）光发射功率：-5-12dbm接收灵敏度：-35dbm（1011误码率）（超出该范围时会出现误码）电接口速率：2.048Mb/s码型：HDB3码系统容量：162Mb/s准同步基群信号电源：-48V或220V（一般局端为-48V，户端根据用户机房条件可选为-48V或220V）-V接负极性(蓝)FG接地（黄绿）V接正极性（黑）对于户端采用220V电源，应事先向用户询问清楚是否具备条件，电源位置距离光端机距离是否符合光端机自带电源线长度，电源是否有UPS，防止光端机因掉电而中断业务。电接口阻抗：75欧姆/120欧姆75欧姆为CC4A-J5同轴头,讯风光端机,Center120为插盘式8M光端机，光纤连接方式为SC，阻抗为120欧姆，机框图如左图。其中，槽道2、15为监控位，可插监控盘Monitor槽道3-14为双光口8M盘，分为上下两个光口即2个小8M，其机盘上指示灯分左右两列，左列对应下光口即光口2，右列对应上光口即光口1。注意：1、C120光端机的信号有两种:Signal和CHU，在做2M头子时线序不同，要根据盘的位置加以区别。2、现在C120设备厂家一般都配有2M头，如需要工程做。,例2-Center120,OA指示本端光信号告警CH1CH4指示本端2M支路信号告警ROA指示远端光信号告警RCHL指示远端2M支路信号告警（只要远端有2M告警，则该指示灯即亮）,2、SDH技术与PDH技术比较,1、网络管理能力大大加强。2、提出了自愈网的新概念。用SDH设备组成的带有自愈保护能力的环网形式，可以在传输媒体主信号被切断时，自动通过自愈网恢复正常通信。3、统一的比特率，统一的接口标准，为不同厂家设备间的互联提供了可能。附图是SDH和PDH在复用等级及标准上的比较。4、采用字节复接技术，使网络中上下支路信号变得十分简单。5、由于SDH具有上述显著优点，它将成为实现信息高速公路的基础技术之一。但是在与信息高速公路相连接的支路和叉路上，PDH设备仍将有用武之地。,（二）SDH基本原理1SDH信号STM-N的帧结构,2、SDH的复用结构和步骤（中国）,VC虚容器、TU支路单元、TUG支路单元组、AU管理单元、AUG管理单元组,3.（1）映射映射：是一种在SDH网络边界处（例如SDH/PDH边界处），将支路信号适配进虚容器的过程。象我们经常使用的将各种速率（140Mbit/s、34Mbit/s、2Mbit/s）信号先经过码速调整，分别装入到各自相应的标准容器中，再加上相应的低阶或高阶的通道开销，形成各自相对应的虚容器的过程。定位：（2）开销开销的功能是完成对SDH信号提供层层细化的监控管理功能，监控的分类可分为段层监控、通道层监控。段层的监控又分为再生段层和复用段层的监控，通道层监控分为高阶通道层和低阶通道层的监控。,（3）指针指针的作用就是定位，通过定位使收端能正确地从STM-N中拆离出相应的VC，进而通过拆VC、C的包封分离出PDH低速信号，也就是说实现从STM-N信号中直接下低速支路信号的功能。何谓定位？定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程，即以附加于VC上的指针（或管理单元指针）指示和确定低阶VC帧的起点在TU净负荷中（或高阶VC帧的起点在AU净负荷中）的位置。在发生相对帧相位偏差使VC帧起点“浮动”时，指针值亦随之调整，从而始终保证指针值准确指示VC帧起点位置的过程。对VC4，AU-PTR指的是J1字节的位置；对于VC12，TU-PTR指的是V5字节的位置。TU或AU指针可以为VC在TU或AU帧内的定位提供了一种灵活、动态的方法。因为TU或AU指针不仅能够容纳VC和SDH在相位上的差别，而且能够容纳帧速率上的差别。指针有两种AU-PTR和TU-PTR，分别进行高阶VC（这里指VC4）和低阶VC（这里指VC12）在AU-4和TU-12中的定位。,4.SDH网络的常见网元常见网元TM终端复用器ADM分/插复用器REG再生中继器DXC数字交叉连接设备5.网络拓扑结构5.1基本网络拓扑结构链网、树型网、环网、网状网5.2SDH网络的整体层次结构,4.1.1TM终端复用器,终端复用器用在网络的终端站点上，例如一条链的两个端点上，它是一个双端口器件，如图所示。,4.1.2ADM分/插复用器,分/插复用器用于SDH传输网络的转接站点处，例如链的中间结点或环上结点，是SDH网上使用最多、最重要的一种网元，它是一个三端口的器件，如图所示。,4.1.3REG再生中继器,它的作用是将w/e侧的光信号经O/E、抽样、判决、再生整形、E/O在e或w侧发出。注意到没有，REG与ADM相比仅少了支路端口，所以ADM若本地不上/下话路（支路不上/下信号）时完全可以等效一个REG。,4.1.4DXC数字交叉连接设备,数字交叉连接设备完成的主要是STM-N信号的交叉连接功能，它是一个多端口器件，它实际上相当于一个交叉矩阵，完成各个信号间的交叉连接，如图所示。,4.2SDH设备的逻辑功能块,逻辑功能块名称,SPI：SDH物理接口TTF：传送终端功能RST：再生段终端HOI：高阶接口MST：复用段终端LOI：低阶接口MSP：复用段保护HOA：高阶组装器MSA：复用段适配HPC：高阶通道连接PPI：PDH物理接口OHA：开销接入功能LPA：低阶通道适配SEMF：同步设备管理功能LPT：低阶通道终端MCF：消息通信功能LPC：低阶通道连接SETS：同步设备时钟源HPA：高阶通道适配SETPI：同步设备定时物理接口HPT：高阶通道终端,5.网络拓扑结构,5.2链网和自愈环,1、自愈环的分类按环上业务的方向可将自愈环分为单向环和双向环两大类；按网元节点间的光纤数可将自愈环划分为双纤环（一对收/发光纤）和四纤环（两对收发光纤）；按保护的业务级别可将自愈环划分为通道保护环和复用段保护环两大类。2、通道保护环和复用段保护环的区别。对于通道保护环，业务的保护是以通道为基础的，也就是保护的是STM-N信号中的某个VC（某一路PDH信号），倒换与否按环上的某一个别通道信号的传输质量来决定的，复用段倒换环是以复用段为基础的，倒换与否是根据环上传输的复用段信号的质量决定的。倒换是由K1、K2（b1b5）字节所携带的APS协议来启动的，当复用段出现问题时，环上整个STM-N或1/2STM-N的业务信号都切换到备用信道上。通道保护环往往是专用保护，在正常情况下保护信道也传主用业务（业务的11保护），信道利用率不高。复用段保护环使用公用保护，正常时主用信道传主用业务，备用信道传额外业务（业务的1：1保护），信道利用率高。,3、常见的自愈环结构,（1）二纤单向通道保护环,（2）二纤双向通道保护环：二纤双向通道保护环网上业务为双向（一致路由），保护机理也是支路的“并发选收”，业务保护是11的。,（3）四纤双向复用段共享保护环：,（4）二纤双向复用段共享保护环：鉴于四纤双向复用段环的成本较高，出现了一个新的变种：双纤双向复用段保护环，它们的保护机理相类似，只不过采用双纤方式，网元节点只用单ADM即可,5.3复杂网络的拓扑结构及特点,1.T型网T型网实际上是一种树形网。2.环带链,3.环形子网的支路跨接4.相切环,5.相交环6.枢纽网,5.4SDH网络的整体层次结构,成都市区网络分层结构示意图,营门口,天府康骨,金河,10010,海特,长空汽修,枢纽楼,富丽,得实,茶店子,天府康骨,海特,枢纽楼,富丽,得实,茶店子,营门口,长空汽修,10010,汇聚环6,金雁大厦,绿野,铁宾,庆林,铁宾,庆林,汇聚环20,汇聚环6,绿野,接入层,骨干层,汇聚层,三