光通信的基础.ppt

1,引言：通信网、传输、SDH,1.通信网的结构,2.SDH在通信网中的位置,3.其他传输技术：微波、卫星、裸光纤、电缆等,2,内容提要,第一部分：SDH的基本概念和原理,1、SDH基本概念2、帧结构与段开销3、复用与映射4、通道开销5、净负荷指针,3,2.3保护与恢复,2.2同步与定时,第二部分：SDH设备,2.1网元,4,3.4网络管理系统,3.1光纤线路与光接口,3.2网络性能,3.3测试,第三部分：SDH网络,5,一、PDH缺点没有国际统一的速率标准2M系列：2M、8M、34M、140M、565M；1.5M系列：北美：1.5M、6.3M、45M、274M；日本：1.5M、6.3M、32M、100M；没有国际统一的光接口规范（多种码型变换方案）上下电路需大量硬件、结构复杂、成本高：需要用硬件进行逐级复用与解复用（背靠背）；网络的OAM能力差：无足够的开销字节。,SDH基本概念(一）,6,二、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（N=1、4、16、64）；一步复用特性：可从高速信号中直接提取/接入低速信号强大的OAM同时SETS通过SETPI功能块向外提供2Mbit/s和2MHz的时钟信号，,101,SETPI：同步设备定时物理接口SETS与外部时钟源的接口，SETS通过它接收外部时钟信号或提供外部时钟信号OHA：开销接入功能块从RST和MST中提取或写入相应E1、E2、F1公务联络字节，进行相应的处理,102,TM设备的典型功能块组成,103,英文缩写说明英文缩写说明英文缩写说明SPISDH物理接口RST再生段终端MST复用段终端MSP复用段保护MSA复用段适配PPIPDH物理接口LPA低阶通道适配LPT低阶通道终端LPC低阶通道连接HPA高阶通道适配HPT高阶通道终端HPC高阶通道连接HOI高阶接口HOA高阶适配TTF传送终端功能LOI低阶接口OHA开销接入功能SEMF同步设备管理功能MCF消息通信功能SETS同步设备定时源SETPI同步设备定时物理接口,104,SPI：SDH物理接口功能块主要完成光/电变换、电/光变换，提取线路定时，以及相应告警的检测。1）收方向信号流从A到B光/电转换，提取线路定时信号并将其传给SETS（同步设备定时源功能块）锁相。2）发方向信号流从B到A电/光变换，定时信息附着在线路信号中。可能产生告警R-LOS：信号丢失，输入无光功率、光功率过低、光功率过高，使BER劣于10-3。,105,RST：再生段终端功能块RST是RSOH开销的源和宿1）收方向信号流B到C若R-LOS告警信号，即在C点处插入全“1”（AIS）信号；若是正常信号流，那么RST开始搜寻A1和A2字节进行定帧-对除再生段开销第一行外的所有字节进行解扰码-提取RSOH并进行处理:校验B1字节;E1、F1字节提取给OHA;D1D3提取传给SEMF.2）发方向信号流从C到B产生RSOH;对除再生段开销第一行外的所有字节进行扰码.可能产生告警OOF（A1、A2/5帧），LOF（A1、A2/3ms），RS-BBE（B1）,106,107,MST：复用段终端功能块MST是复用段开销的源和宿1）收方向信号流从C到DMST提取K1、K2字节中的APS（自动保护倒换）协议送至SEMFMST功能块校验B2字节;将S1（b5b8）恢复传给SEMF;D4D12字节提取传给SEMF;E2提取出来传给OHA,108,2）发方向信号流从D到CMST写入MSOH：OHA来的E2；SEMF来的D4D12；MSP来的K1、K2，写入相应B2字节、S1字节、M1等字节。,可能产生告警：MS-AIS（K2b6b8/111）/全“1”、MS-RDI（K2b6b8/110），MS-BBE（B2），MS-REI（M1），MS-EXC（B2）/全“1”,109,MSP：（复用段保护功能块）1）收方向信号流从D到E若MSP收到MST传来的MS-AIS或SEMF发来的倒换命令，将进行信息的主备倒换，正常情况下信号流从D透明传到E。2）发方向信号流从E到DE点的信号流透明的传至D，E点处信号波形同D点。复用段倒换的故障条件是:R-LOS、R-LOF、MS-AIS和MS-EXC（B2）,110,MSA：复用段适配功能块MSA的功能是处理和产生AU-PTR，以及组合/分解整个STM-N帧，即将AUG组合/分解为VC4。1）收方向信号流从E到F将AUG分成N个AU-4结构，然后处理这N个AU-4的AU指针2）发方向信号流从F到EF点的信号经MSA定位和加入标准的AU-PTR成为AU-4，N个AU-4经过字节间插复用成AUG可能产生告警：AU-AIS（H1、H2、H3为全1/3frame），AU-LOP（连续8帧为无效指针或NDF）,111,F点信号帧结构,112,HPC：高阶通道连接功能块HPC相当于一个交叉矩阵，它完成对高阶通道VC4进行交叉连接的功能，除了信号的交叉连接外，信号流在HPC中是透明传输的（所以HPC的两端都用F点表示）HPC是实现高阶通道DXC和ADM的关键,113,HPT：高阶通道终端功能块HPT是高阶通道开销的源和宿，形成和终结高阶虚容器1）收方向信号流从F到G终结POH，检验B3HPT检测J1和C2字节HPT将H4字节的内容传给HPA功能块2）发方向信号流从G到FHPT写入POH:计算B3;由SEMF传相应的J1和C2,114,G点的信号形状,HP-BBE(B3)，HP-REI（G1b1b4），HP-TIM（J1），HP-SLM(C2)，HP-RDI（G1b5），/1HP-UNEQ(C2/5frame0)/1,115,HPA：高阶通道适配功能块1）收方向信号流从G到H首先C4-63个TU-12，然后处理TU-PTR，进行VC12在TU-12中的定位、分离，从H点流出的信号是63个VC12信号。检测V1、V2、V3;根据从HPT收到的H4字节做复帧指示2）发方向信号流从H到G对输入的VC12加上TU-PTR，然后将63个TU-12通过字节间插复用：TUG2TUG3VC4TU-AIS（V1、V2、V3/3frame1），TU-LOP（V1、V2/8frame），TU-LOM（H4）,116,LPC：低阶通道连接功能块LPC也是一个交叉连接矩阵，它是完成对低阶(VC12/VC3）进行交叉连接的功能设备若要具有全级别交叉能力，就一定要包括HPC和LPC.信号流在LPC功能块处是透明传输的（所以LPC两端参考点都为H）。,117,LPT：低阶通道终端功能块LPT是低阶POH的源和宿，对VC12而言就是处理和产生V5、J2、N2、K4四个POH字节1）收方向信号流从H到JV5字节的b1b2进行BIP-2的检验-V5的b3回告检测J2和V5的b5b7,118,I点帧结构,LP-BBE（V5b1b2），LP-REI（V5b3）,LP-TIM(J2)，LP-SLM(V5b5b7)，LP-RDI（V5b8），LP-UNEQ（V5b5b7/5frame000）,119,LPA：低阶通道适配功能块映射和去映射.把C信号去映射成PDH信号，或将PDH信号适配进C:2Mbit/sC12PPI：PDH物理接口功能块进行码型变换和支路定时信号的提取。1）收方向信号流从L到M将设备内部码转换成PDH线路码型，如HDB3（2Mbit/s、34Mbit/s）、CMI（140Mbit/s）。2）发方向信号流从M到L将PDH线路码转换成便于设备处理的NRZ码，同时提取支路信号的时钟将其送给SETS锁相.,120,TM终端复用器,121,ADM-分插复用器,122,REG-再生中继器,123,DXC数字交叉连接设备,124,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（dB/km）。,石英光纤的衰耗曲线,125,同步光缆系统(二）,.色度色散系数D（）A）.色度色散的概念所谓色度色散是指光纤对光脉冲的展宽效应。若在发端发送一个波形整齐的光脉冲，经过一段长度的光纤传输后，在接收端会发现，不仅光脉冲被展宽，而且其形状也发生畸变。此即光纤的色度色散所致。光脉冲的展宽与畸变，会产生码间干扰，进而导致误码。,126,B）.色度色散的种类a).模式色散因多种传播模式引起，仅多模光纤存在。b).材料色散由组成光纤的材料所产生的色散效应。因不同波长的光在光纤材料中具有不同的传播速度。c).波导色散因光纤的不同波导结构引起的色散效应。,同步光缆系统(三）,127,同步光缆系统(四）,C）.光纤的色度色散a).多模光纤的色度色散模式色散+材料色散+波导色散b).单模光纤的色度色散材料色散+波导色散D）.色度色散系数单位光源谱宽经1公里光纤传输后所产生的脉冲展宽值（ps/nmkm）。,128,同步光缆系统(五）,129,同步光缆系统(六）,.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。色散移位人们可以通过巧妙的波导结构设计，使光纤的波导色散与材料色散在某个所希望的波长相互抵消。.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；越容易进行一次性补偿。,130,.偏振模色散PMDA).机理是指因光纤的随机性双折射现象，导致对不同相位的光呈现不同的传播速度。B).原因由于制造工艺方面的原因，光纤芯径、包层的几何尺寸会存在着一些差异；另外在施工时，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。,同步光缆系统(七）,131,C).PMD的影响为保证由PMD产生的光功率代价1dB，收发之间光纤通道的PMD应：26dB）。OSNR=PoutL+58NF10N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。,152,同步光缆系统(二十九）,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：系统富余度过大、成本较高。,153,同步光缆系统(三十）,L=（PSPrCPPMC）/（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）；C：收、发间所有连接器的损耗，其中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。,154,同步光缆系统(三十一）,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=（PSPrCPPMC）/（f+S）=-2（-28）20.523/（0.22+0.025）=20/0.245=82km,155,同步光缆系统(三十二）,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）/（BD）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)。,156,同步光缆系统(三十三）,例2：与例1相同的2.5G系统，其它相关参数为:SLM的谱宽-20dB0.75nm，光纤的色散系数D20ps/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-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）/（BD）=（0.49110-6）/（0.75/6.07）2488.3220=80km通过以上计算可知,该系统的最大传输距离为80km。,157,同步光缆系统(三十四）,.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,158,网同步预备知识(1）同步的两种基本方式,1、主从同步方式指网内设一时钟主局，配有高精度时钟，网内各局均受控于该全局（即跟踪主局时钟，以主局时钟为定时基准），并且逐级下控，直到网络中的末端网元终端局。,2、相互同步方式在网中不设主时钟，由网内各交换节点的时钟相互控制，最后都调整到一个稳定的、统一的系统频率上，从而实现全国的同步工作。,159,网同步预备知识(2）主从同步方式中从时钟的3种工作模式,正常工作模式跟踪锁定上级时钟模式此时从站跟踪锁定的时钟基准是从上一级站传来的，可能是网中的主时钟，也可能是上一级网元内置时钟源下发的时钟，也可是本地区的GPS时钟。与从时钟工作的其它两种模式相比较，此种从时钟的工作模式精度最高。,160,保持模式当所有定时基准丢失后，从时钟进入保持模式，此时从站时钟源利用定时基准信号丢失前所存储的最后频率信息作为其定时基准而工作。也就是说从时钟有“记忆”功能，通过“记忆”功能提供与原定时基准较相符的定时信号，以保证从时钟频率在长时间内与基准时钟频只有很小的频率偏差。但是由于振荡器的固有振荡频率会慢慢地漂移，故此种工作方式提供的较高精度时钟不能持续很久。此种工作模式的时钟精度仅次于正常工作模式时的时钟精度。,161,自由运行模式自由振荡模式当从时钟丢失所有外部基准定时，也失去了定时基准记忆或处于保持模式太长，从时钟内部振荡器就会工作于自由振荡方式。此种模式的时钟精度最低，实属万不得已而为之。,162,网同步预备知识(3）ITU-T规定的4级时钟,基准主时钟满足G.811规范。转接局时钟满足G.812规范（中间局转接时钟）。端局时钟满足G.812规范（本地局时钟）。SDH网络单元时钟满足G.813规范（SDH网元内置时钟）。,163,网同步预备知识(4）时钟的种类和参数,时钟种类,1.铯原子钟：长期频率稳定度和精确度很高的时钟，其长期频偏优于1*10E-11，但短期稳定度不够理想。,2.石英晶体振荡器：廉价时钟源，可靠性高，但是长期频率稳定度不好。,3.铷原子钟：稳定度、精度和成本介于上述两种时钟之间。频率可调范围大于铯原子钟，长期稳定度低一个量级左右，但有出色的短期稳定度和低成本特性，寿命约十年。,164,网同步预备知识(4）时钟的种类和参数,时钟参数,3.频率稳定度,2.频移,4.同步范围,1.频率准确度,5.失步范围,6.保持范围,7.最大时间间隔误差（MTIE）,8.时间偏差（TDEV）,165,SDH网同步(一）,一、数字同步网1、结构与同步方式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。,166,SDH网同步(二）,2、中国电信的同步网结构中国电信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。,167,SDH网同步(三）,168,SDH网同步(四）,3、其它通信网的同步网结构利用大楼综合定时系统（BITS）与SDH传送网相结合的方法构成同步网。.BITS可接收外定时信号，如GPS等；.BITS本身（铷钟）产生的时钟信号符合G.812时钟的标准；.BITS可利用SDH的STM-N信号传送时钟信号。,169,SDH网同步(五）,其它通信网的同步网,170,SDH网同步(六）,二、SDH网的同步1、同步的重要性同步是SDH网的神经系统。若同一个网络中的各网元相互不同步，则会导致时隙不对准、收与发不能正确连接。若网络之间彼此不同步，则网络之间无法正常通信，业务不能互通。,171,SDH网同步(七）,2、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）。其同步精度高，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来实现。,172,SDH网同步(八）,、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。,173,SDH网同步(九）,3、SDH同步网结构-同步参考链,174,SDH网同步(十）,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。,175,SDH网同步(十一）,2、关于定时环路,G.811时钟,176,SDH网同步(十二）,*故障状态出现定时环路,177,SDH网同步(十三）,3、仅一个外定时源的方案设计,S1=0010,178,SDH网同步(十四）,S1=1111,S1=1111,*故障状态（光缆断）,179,SDH网同步(十五）,4、二个外定时源的方案设计,S1=1111,S1=1111,180,SDH网同步(十六）,B站,S1=1111,*故障状态,181,四、SDH设备的同步性能.外同步定时方式又称跟踪方式。即设备内部的时钟严格跟踪(锁定)从外部输入的定时基准信号。,SDH网同步(十七）,182,外同步定时方式,SDH网同步(十八）,183,.提取定时方式设备从含有定时基准信息的外来信号中提取定时。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。,提取时钟发送时钟,SDH网同步(十九）,184,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。,提取时钟发送时钟,SDH网同步(二十）,185,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。,提取时钟发送时钟,SDH网同步(二十一）,186,.内部定时方式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。,SDH网同步(二十二）,187,、定时保护倒换与恢复设备应具有二个以上的外同步信号输入接口。A）、定时保护倒换功能当高等级的外同步源失效时，设备应能自动倒换到较低级别的外同步源。B）、恢复功能而当高等级外同步源恢复正常后，设备应能再恢复到从高级别的外同步源获取定时信号。,SDH网同步(二十三）,188,同步状态信息（SSM）与S1字节的使用,（SSM，SynchronizationStatusMessage）也称为同步质量信息，用于在同步定时传递链路中直接反映同步定时信号的等级。根据这些信息可以判断所收到同步定时信号的质量等级，以控制本节点时钟的运行状态，比如继续跟踪该信号，或倒换输入基准信号，或转入保持状态等。,同步状态信息：,189,在ITU-TG.707建议中规定了STM-N接口的SSM编码方式，用复用段开销字节S1的b5b8比特表示。,S1字节的使用,190,中兴专利S1算法的特点,1、中兴SDH产品同时支持标准S1算法和已申请专利的特殊S1算法。2、中兴专利S1算法优于标准S1算法，弥补了ITU-T的部分缺陷，如防止标准S1不能解决的多内时钟问题和定时环问题，此外还具有优化时钟同步网的功能。,191,误码特性误码指经接收、判决、再生后，数字码流的某些比特发生了差错，使传输信息质量产生损伤。误码的产生和分布理想的光纤传输系统是十分稳定的传输通道，基本不受外界电磁干扰。1.内部机理产生的误码2.脉冲干扰产生的误码,网络性能(一）,192,内部机理产生的误码系统的此种误码包括由各种噪声源产生的误码；定位抖动产生的误码；复用器、交叉连接设备和交换机产生的误码；以及由光纤色散产生的码间干扰引起的误码.此类误码会由系统长期平均误码率反应。脉冲干扰产生的误码由突发脉冲诸如电磁干扰、设备故障、电源瞬态干扰等原因产生的误码。此类误码具有突发性和大量性，可通过系统的短期误码性能反映出来。,193,误码性能的度量G.826/G.828高比特率通道的误码性能是以块为单位进行度量的（B1、B2、B3监测的均是误码块），由此产生出一组以“块”为基础的一组参数，而且主要用于不停业务监视。,194,1、误码性能事件.误块（EB）-出现一个或多个比特差错的数据块。.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比特错误（由B1、B2、B3检测）。,195,2、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,196,3、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，对规定速率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。,197,ITU-T将数字链路等效为全长27500km的假设数字参考链路(HRDL:Hypotheticalreferencedigitallink)，并为链路的每一段分配最高误码性能指标，以便使主链路各段的误码情况在不高于该标准的条件下连成串之后能满足数字信号端到端（27500km）正常传输的要求。假设参考数字段(HRDS:Hypotheticalreferencedigitalsection)是构成HRDL的一部分，其长度应该是实际网络中所遇到的数字段的典型长度，例如美国的HRDS为400KM，中国的HRDS为420KM，280KM。,198,199,误码减少策略内部误码的减小改善收信机的信噪比是降低系统内部误码的主要途径。另外，适当选择发送机的消光比，改善接收机的均衡特性，减少定位抖动都有助于改善内部误码性能。目前一般再生段的平均误码率低10-14数量级以下，可认为处于“无误码”运行状态。,200,外部干扰误码的减少基本对策是加强所有设备的抗电磁干扰(EMI)和静电放电(ESD)能力，例如，加强接地。此外在系统设计规划时留有充足的冗度也是一种简单可行的对策。,201,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。,202,抖动和漂移的产生机理1）准同步支路的映射抖动2）指针调整抖动漂移的普遍原因是环境温度的变化，它将使光缆传输特性变化，导致信号漂移.,203,.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。,204,.输出的抖动与漂移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电接口输出端测得的抖动根均方值。,205,什么是光功率代价？由抖动、漂移和光纤色散等原因引起的系统信噪比降低导致误码增大的情况，可以通过加大发送机的发光功率得以弥补，也就是说由于抖动、漂移和色散等原因使系统的性能指标劣化到某一特定的指标以下，为使系统指标达到这一特定指标，可以通过增加发光功率的方法得以解决，而此增加的光功率就是系统为满足特定指标而需的光功率代价。1dB光功率代价是系统最大可以容忍的数值。,206,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。,207,.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（0.1dB）。,208,抖动减少的策略线路系统的抖动减少线路系统抖动是SDH网的主要抖动源，设法减少线路系统产生的抖动是保证整个网络性能的关键之一。减少线路系统抖动的基本对策是减少单个再生器的抖动（输出抖动）、控制抖动转移特性（加大输出信号对输入信号的抖动抑制能力）、改善抖动积累的方式（采用扰码器和抖动减少器，使传输信息随机化，各个再生器产生的系统抖动分量的相关性减弱，改善抖动积累特性）。,209,PDH支路口输出抖动的减少由于SDH采用的指针调整可能会引起很大的相位跃变（指针调整是以字节为单位的）和伴随产生的抖动和漂移，因而在SDH/PDH网边界处支路口采用解同步器来减少其抖动和漂移度。解同步器有缓存和相位平滑作用，实际常由带缓存器的锁相环来实现。重要技术包括自适应比特泄漏技术,210,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。,211,SDH传送网(二）,212,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。,213,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。,214,SDH传送网(五）,树形：,215,SDH传送网(六）,网孔形：,216,二、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。.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进行，也可以在通道层进行。A）.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1N。,SDH传送网(七）,217,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信号；收端择优选用。1N：N个工作通路共用一个保护通路，保护通路可传额外业务（N14）。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。B).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保护环与双向保护环。,218,SDH传送网(九）,四纤环：环网由四根光纤组成，二根主用光纤与二根备用光纤，备用光纤为主用光纤提供反方向保护；备用光纤可传送额外业务。C).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30ms。,219,SDH传送网(十）,.子网连接保护SNCP对某一子网预先安排专用的保护路由。子网连接保护通常采用1+1工作方式。,220,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11）去保护主用容量，而是广泛调用网络中所有节点间的任何可用容量来恢复传送业务；所以其备用资源较少。但网络恢复的实现比较复杂，需要使用具有强大功能的DXC，网管要有恢复功能等。一般来讲，网络的恢复时间要比保护倒换时间长。,SDH传送网(十一）,221,SDH传送网(十二）,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AC的业务AC和从节点CA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。,222,.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：ABC，P：ADC。收端选收，一般选S：ABC同理，信号CA：S：CDA；P：CBA。收端选用S：CDA。,SDH传送网(十三）,D,223,SDH传送网(十四）,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ABC丢失，所以接收倒换开关转向来自P光纤，即接收信号：ADCCA业务信号仍按原路径传送。,224,SDH传送网(十五）,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。注：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。,225,SDH传送网(十六）,.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：ABC，P1：ADC。收端选收，一般选S1：ABC同理，业务信号CA：S2：CBA；P2：CDA。收端择优选用，一般选S2：CBA。,226,SDH传送网(十七）,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：ABC丢失，所以倒换开关转向P1光纤，接收信号：ADC同理，在节点A接收从P2光纤来的CA业务信号：CDA。双向通道保护环与单向通道保护环无多大区别。,227,SDH传送网(十八）,.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：ABC。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：CDA。,228,SDH传送网(十九）,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ABADC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,229,SDH传送网(二十）,.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。,230,SDH传送网(二十一）,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：ABC。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：CBA。P1与P2通道可传送额外业务。,231,SDH传送网(二十二）,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：ABADC。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：CDA。,AC发,CA收,AC收,CA发,A,C,B,D,S1/P2,S2/P1,S1/P2,交叉连接,232,SDH传送网(二十三）,二纤双向复用段保护环优点：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：倒换速度较慢，因用APS协议，而且需执行交叉连接功能。环传输容量：k/2STM-N(k为网络中的节点数)。注：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。,233,SDH传送网(二十四）,关于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。AB：1/2STM-N；BC：1/2STM-N；CD：1/2STM-N；DA：1/2STM-N；总容量：4/2STM-N,234,SDH传送网(二十五）,.四纤双向复用段保护环它由四根光纤组成：二根业务光纤：S1与S2（一发一收），传送正常业务。二根保护光纤：P1与P2（一发一收），分别为二根业务光纤提供反方向保护：P1为S1提供反向保护；P2为S2提供反向保护。,235,SDH传送网(二十六）,正常时：利用S1与S2光纤传送业务。业务信号AC在发端A馈入S1光纤，沿顺时针方向到达C站：ABC。同理，业务信号CA在发端C馈入S2光纤，沿逆时针方向到达A站：CBA。P1与P2光纤可传送额外业务。,236,SDH传送网(二十七）,故障时：如B、C间光缆被切断在B、C点执行环回功能。B节点：把AC业务从S1光纤环回到P1光纤，并沿逆时针方向传输：ABADC（在B又执行一次环回：S2P2）。C节点：把CA业务从S2光纤环回到P2光纤，并沿顺时针方向传输：CDABA（在B又执行一次环回：S2P2）。,237,四纤双向复用段保护环：优点：能重复使用节点间时隙，大大增加整个环的传输容量。备用光纤PI、P2可传送额外业务。缺点：倒换速度较慢，因用APS协议，而且需执行交叉连接功能；对设备要求较高。环传输容量：kSTM-N(k为网络中的节点数)。注：四纤环对ADM设备提出了很高的要求，如系统容量、交叉容量、软件功能等；它适用于分散型业务。,SDH传送网(二十八）,238,SDH传送网(二十九）,2、四种自愈环的特性比较与应用,项目,单向通道环,单向复用段环,二纤复用段环,四纤复用段环,节点数,线路速率,环传输容量,APS协议,倒换时间,节点成本,系统复杂性,k,k,k,k,STM-N,STM-N,STM-N,STM-N,STM-N,STM-N,k/2STM-N,kSTM-N,不用,用,用,用,30ms,30ms,50-200ms,50-200ms,低,低,中,高,简单,简单,复杂,复杂,接入网、中继网（集中型业务）,接入网、中继网,中继网、长途网（分散型业务）,中继网、长途网（分散型业务）,主要应用场合,239,中兴通讯的3级保护方案,网元级保护倒换,子网级保护倒换,网络级保护倒换,光路的1+1、1：1保护支路的1+1、1：1保护重要单板的1+1保护,二纤单向通道倒换二纤单向复用段倒换二纤双向复用段倒换四纤双向复用段倒换,子网连接保护（SNCP）双节点互连保护（DNI）逻辑子网保护,240,第二部分学习要点,1.了解SDH功能参考模型的基本结构2.TTF的基本功能是什么，该复合功能块由哪几个基本功能块组成？3.网同步的两种方式4.主从同步方式下，从时钟的3种工作模式5.1+1保护和1：1保护的区别6.二纤单向通道保护环与二纤双向复用段保护环的特点7.自愈的概念8.四纤双向复用段保护环与双二纤保护环的区别9.保护与恢复区别10.SDH传送网的分层结构,241,SDH测试(一）,SDH的测试方法SDH的测试可以通过专用测试仪器来进行，也可以通过SDH网管功能（利用开销字节）来进行。这两种测试方法的区别在于，通过网管测试，主要针对SDH的系统维护，测试项目没有专用测试仪表全面，一般供运行维护人员使用；利用仪表测试，测试项目多，主要应用于科研、生产、安装调试、工程验收等环节。,242,SDH测试(二）,测试内容SDH的测试内容包括常规测试内容和SDH特有的测试内容。常规测试内容与PDH的测试内容相似，例如抖动测试、漂移测试和传递特性测试等等。SDH特有的测试内容可以分为4大类：1）传送能力的测试，包括BER测试、映射和去映射测试等，用以显示SDH传送净负荷的能力。2）指针测试，包括定时偏移、净负荷输出抖动测试等，用以显示SDH容许异步工作的能力。3）嵌入开销测试，包括告警和性能监视功能测试、协议分析等，用以确认开销功能。4）线路接口测试，包括一系列电接口和光接口参数的测试，用以保证光路上的横向兼容性。,243,SDH测试(三）,传送能力测试之一：虚容器BER测试,PRBS：伪随机二进制序列,测试目的：检验VC通过待测实体（SDH网元或网络段）后是否维持了完整性。,244,SDH测试(四）,传送能力测试之二：映射测试,测试目的：检验待测实体支路映射过程的性能。,245,SDH测试(五）,传送能力测试之三：去映射测试,测试目的：检验待测实体支路去映射过程的性能。,246,SDH测试(六）,STM-N,OH,VC,PRBS,待测实体,STM-N,OH,VC,PRBS,STM-N,SDH测试仪（发送侧）,SDH测试仪（接收侧）,指针测试之一：定时偏移测试,PTR,异步,同步,测试目的：检验待测实体内指针处理的能力。,247,SDH测试(七）,待测实体,STM-N,OH,VC,PRBS,STM-N,SDH测试仪（发送侧）,PTR,支路测试仪,支路测试仪,指针测试之二：支路输出抖动测试,测试目的：检验VC指针调整所引起的支路输出抖动