传输网SDH基本的原理和光纤概述

1、传输网SDH基本的原理和光纤概述一、传输网SDH原理及组网二、光纤概述内容介绍1、传输网SDH原理2、传输网SDH组网传输SDH概述SDH 产生的背景PDH:Plesiochronous Digital Hierarchy 准同步数字系列在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列。这些数字信号流在数字交换设备之间传输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息传送的准确无误，这就叫做“同步”。 采用准同步数字系列（PDH）的系统，是在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量，要求这

2、些时钟的差别不能超过规定的范围。因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，所以叫做“准同步”。PDH 介绍PDH:Plesiochronous Digital Hierarchy准同步数字系列PDH 介绍1、接口方面 只有地区性的电接口规范，不存在世界性标准。 没有世界性标准的光接口规范。2、复用方式 从高速信号中分/插出低速信事情要一级一级的进行。 由于低速信号分/插到高速信号要通过层层的复用和解复用过程，这样就会使信号在复用/解复用过程中产生的损伤加大，使传输性能劣化，这也就是为什么PDH体制传输信号的速率没有更进一步提高的原因。PDH 介绍3、运行维护方面PDH信号的帧结构里用于运行维护

3、工作（OAM）的开销字节不多，这对完成传输网的分层管理、性能监控、业务的实时调度、传输带宽的控制、告警的分析定位是很不利的。 4、没有统一的网管接口不利于统一维护。SDH介绍SDH的基本概念SDH产生的社会背景SDH：Synchronous Digital Hierarchy SDH是由一些基本网元(NE)组成，在光纤上可以进行同步信息传输、复用、分叉和交叉连接的传送网络。通信网传输、交换、处理大量信息，向数字化、综合化、智能化、个人化发展。作为通信网的承载体传输网要求：宽带化信息高速公路规范化世界性统一的标准接口SDH 介绍SDH的特点：Synchronous Digital Hierarc

4、hy同步数字体系1、接口方面SDH体制有一套标准的信息结构等级，即有一套标准的速率等级。STM-N(N=1,4,16,64)基本的信号传输结构等级是同步传输模块STM-1，相应的速率是155Mbit/s。高等级的数字信号系列例如：622Mbit/s（STM-4）、2.5Gbit/s（STM-16）等，可通过将低速率等级的信息模块（例如STM-1）通过字节间插同步复接而成，复接的个数是4的倍数，例如：STM-44STM-1，STM-164STM-4。SDH 介绍2、复用方式 由于低速SDH信号是以字节间插方式复用进高速SDH信号的帧结构中的，这样就使低速SDH信号在高速SDH信号的帧中的位置是固

5、定的、有规律性的，也就是说是可预见的。这样就能从高速SDHGbit/s（STM-16）中直接分/插出低速SDH信号例如155Mbit/s（STM-1），这样就简化了信号的复接和分接，使SDH体制特别适合于高速大容量的光纤通信系统。SDH 介绍3. 运行维护方面SDH信号的帧结构中安排了丰富的用于运行维护（OAM &P）功能的开销字节（码流量的5%） ，使网络的监控管理功能智能化大大加强，也就是说维护的自动化程度大大加强。兼容性组网灵活、网络的生存性强： 可组多种类型网络、具有自愈能力、可在线升级；SDH有很强的兼容性，这也就意味着当组建SDH传输网时，原有的PDH传输网不会作废，两种传输网可以

6、共同存在。SDH 介绍等级与速率： 等 级STM-1STM-4STM-16STM-64 速率（Mb/s） 含2M数量 63 252 1008 4032SDH 介绍STM-N的帧结构由3部分组成：段开销，包括再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）；管理单元指针（AU-PTR）；信息净负荷（payload）。9270N个字节RSOHAU-PTRMSOH9N1349payload261N5SDH 介绍1、信息净负荷-payloadSTM-N帧中放置各种负荷的地方。各种有效信息，如2M、34M、140M打包成信息包后，放于其中。然后由STM-N信号承载，在SDH网上传输。2、段开销-SOH完成

7、对STM-N整体信号流的监控。即对STM-N“车厢”中所有“货物包”进行整体上的性能监控。再生段开销（RSOH）：对STM-N整体信号进行监控。复用段开销（MSOH）：对STM-N中的某个STM-1信号进行监控。3、管理单元指针-AU-PTR定位低速信号在STM-N帧中（净负荷）的位置，使低速信号在高速信号中的位置可欲知，方便低速信号的上下。SDH 介绍STM-NAUGAU-4VC-4AU-3VC-3TUG-3TUG-2TU-3TU-2TU-12TU-11VC-3VC-2VC-12VC-11C-4C-3C-2C-12C-11N111333477139264kbit/s44736kbit/s34

8、368kbit/s6312kbit/s2048kbit/s1544kbit/s指针处理复用定位校准映射复用映射结构SDH 介绍STM-NAUGAU-4VC-4TUG-3TUG-2TU-3TU-12VC-3VC-12C-4C-3C-12N11337139264kbit/s34368kbit/s2048kbit/s指针处理复用定位校准映射我国的SDH基本复用映射结构 SDH 介绍SDH设备的逻辑组成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SDH 介绍DWDMOptiX 10G/2.5GSNCP/MSP/VP/IP RINGOptiX2.5G/622M/155MSNCP

9、/MSP/VP/IP RING骨干层汇接层接入层STM-64/16/4/1GE/POS/10M/100MSTM-16/CSTM-4/CFIBER CHANNALESCONFICONPOSSTM-4/STM-110M/100M2M/34/45MATMDDN/DSLTDMATMIPEthernet2M/10M/100M行业集团智能小区业务类型业务类型业务类型MSTP大企业集团行业集团大企业集团N*64K/2M/10M/100MSTM/16/4/1GE/POS/10M/100MSTM-16/CSTM-4/C2M/34/45MFIBER CHANNALESCONFICONATMATMATMSDH 介绍

10、TM终端复用器它的作用是将支路端口的低速信号复用到线路端口的高速信号STM-N中，或从STM-N的信号中分出低速支路信号。用于端点站。TMWSTM-NSTM-M140Mbit/s2Mbit/s34Mbit/s注：MNSDH 介绍ADM分/插复用器 ADM的作用是将低速支路信号交叉复用进东或西向线路上去，或从东或西侧线路端口收的线路信号中拆分出低速支路信号。用于节点站。另外，还可将东/西向线路侧的STM-N信号进行交叉连接。STM-NSTM-NSTM-M注：MNwe34Mbit/s140Mbit/sADM2Mbit/sSDH 介绍REG再生中继器 光传输网的再生中继器有两种，一种是纯光的再生中继

11、器，主要进行光功率放大以延长光传输距离；另一种是用于脉冲再生整形的电再生中继器，主要通过光/电变换、电信号抽样、判决、再生整形、电/光变换，以达到不积累线路噪声，保证线路上传送信号波形的完好性。STM-NSTM-NweREGSDH 介绍DXC数字交叉连接设备DXC可将输入的m路STM-N信号交叉连接到输出的n路STM-N信号上，上图表示有m条入光纤和n条出光纤。DXC的核心是交叉连接，功能强的DXC能完成高速（例STM-16）信号在交叉矩阵内的低级别交叉（例如VC12级别的交叉）。DXCmn等效为入线：m出线：nSDH 介绍 SDH网络拓扑线形网TMADMADMTMREG网络中的所有节点一一相

12、连并且首尾开放，又称链型网。结构简单，经济。SDH 介绍 SDH网络拓扑树形网TMADMADMTMREGADMTM将点到点拓扑单元的末端连接到几个特殊点时，就形成了所谓的树形拓扑。 线型网的一个扩展SDH 介绍环形网ADMADMADMADM环形网就是把线型网的首尾相连，从而使任何一点都不对外开放。环形网在SDH中广泛应用，应为它具有自愈能力，使网络具有很强的自愈性。SDH 介绍枢纽网TMDXCADMTMREGADMTMTMADMTMTMSDH 介绍网状网ADMADMADMADM网状网是网络中的任何两个节点都能直接相连，能为两点间的通信提供多种路由选择，可用性高，结构复杂，成本较高。SDH 介绍

13、SDH环自愈环保护 SDH环形网络最大的优点就是具有自愈功能 自愈功能是指在网络出现故障时无需人为干预，网络就 能在极短的时间内（50ms）自动回复业务的功能。 自愈功能的目的就是提高网络的安全性、可靠性和网络的生存能力。 SDH 介绍两纤单向通道保护环二纤单向通道保护环由两根光纤组成两个环，其中一个为主环-S1；一个为备环-P1。当B-C之间故障时，业务倒换到备环，达到业务保护的目的。二纤单向通道保护环业务的特点首端双发，末端桥接。SDH 介绍两纤双向复用段保护环二纤双向复用段保护环上无专门的主、备用光纤，每一条光纤的前半个时隙是主用信道，后半个时隙是备信道，在环网BC间光缆段被切断时，网元

14、A到网元C的主用业务沿S1/P2光纤传到网元B，在网元B处进行环回（故障端点处环回），环回是将S1/P2光纤上S1时隙的业务全部环到S2/P1光纤上的P1时隙上去。SDH 介绍常见故障处理思路先高速部分，后低速部分先定位外部，后定位传输 先定位单站，后定位单板先分析高级别告警，后低级别告警SDH 介绍SDH故障处理方法（环回法）线路线路内环回外环回SDH网元设备支路支路 软件环回/硬件环回 内环回/外环回 线路环回/支路环回 端口环回/VC4环回SDH 介绍SDH故障处理方法（替换法）适用场合 排除传输外部设备的问题 故障定位到单站后，怀疑单站内单板或附件有 问题 替换法就是使用一个工作正常的

15、物件去替换一个被怀疑工作不正常的物件，可替换物件包括线缆、光纤、法兰盘、电源、单板、设备等。 SDH 介绍SDH故障处理方法（仪表测试法）适用场合 排除传输设备外部问题 设备对接问题 设备性能指标问题光功率计：R_LOS、R_LOF万用表：接地或是电压问题SDH分析仪：误码等问题SDH 介绍SDH时钟SDH网元时钟源的种类外部时钟源由外部提供时钟输入。线路时钟源从STM-N线路信号中提取时钟输入。支路时钟源从PDH支路信号中提取，不过该时钟一般不用，因为SDH/PDH网边界处的指针调整会影响时钟质量。设备内置时钟源由设备内部提供时钟。SDH时钟SDH 介绍SDH 介绍误码性能误码是指经接收、判

16、决、再生后，数字码流中的某些比特发生了差错，使传输的信息质量产生损伤。抖动漂移性能抖动和漂移与系统的定时特性有关。定时抖动（抖动）是指数字信号的特定时刻（例如最佳抽样时刻）相对其理想时间位置的短时间偏离。所谓短时间偏离是指变化频率高于10Hz的相位变化。而漂移指数字信号的特定时刻相对其理想时间位置的长时间的偏离，所谓长时间是指变化频率低于10Hz的相位变化。SDH 介绍灵敏度 定义为R点处为达到110-10的BER值所需要的平均接收功率的最小值。一般开始使用时、正常温度条件下的接收机与寿命终了时、处于最恶劣温度条件下的接收机相比，灵敏度余度大约为24dB。一般情况下，对设备灵敏度的实测值要比指

17、标最小要求值（最坏值）大3dB左右（灵敏度余度）。过载点定义为在R点处为达到110-10的BER值所需要的平均接收光功率的最大值。因为，当接收光功率高于接收灵敏度时，由于信噪比的改善使BER变小，但随着光接收功率的继续增加，接收机进入非线性工作区，反而会使BER下降，如图所示。SDH 介绍图中A点处的光功率是接收灵敏度，B点处的光功率是接收过载功率，AB之间的范围是接收机可正常工作的动态范围。传输机房结构传输机房主要结构ODF架：光纤配线架，完成从设备间纤缆连接的集中管理、跳接。DDF架：电缆配线架，完成设备间电缆连接的集中管理、跳接BITS设备：是指为传输设备提供同步时钟的设备中继电缆：从设

18、备接口区到DDF架之间的连接电缆。传输机房结构图光纤光通信的发展历史光纤的结构和类型光通信的发展历史光纤通信是七十年代发展起来的一门新兴技术。 光纤是光导纤维的简称。它是由玻璃材料(SiO2)抽丝而成的一种光传输媒体。以光波传送信息，以光纤为传输介质的通信方式称为光纤通信。 光通信的发展历史什么是光纤（Optix fiber）?光纤的结构光纤的结构 光纤（Optic Fiber）就是用来导光的透明介质纤维，一根实用化的光纤是由多层透明介质构成的，一般可以分为三部分：折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层。光纤的结构光纤的机构示意图光纤的结构纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。直径D1=4u

19、m50um，单模 光纤的纤芯直径=4um10mu，多模光纤的纤芯的纤芯为50um包层：包层位于纤芯的周围。直径D2=125um，其成分为含有少 量掺杂剂的高纯度SiO2.而掺杂剂的作用则是适当降低包层对光的折射率（n2），使之略低于纤芯的折射率。涂覆层：光纤的最外层为涂覆层。包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。一次涂覆层使用丙烯酸酯、有机硅或硅橡胶材料。 缓冲层一般为性能良好的填充油膏。 二次涂覆层一般多用丙烯或尼龙等高聚物。作用：保护光纤不受水汽侵蚀和机械损伤，同时增加了光纤的机械强度和可弯曲性。起着保护光纤寿命的作用。光纤的类型 从材料角度分制作材料：按照制造光纤所用的材料分类有石英系光纤

20、、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤等目前通信中普遍使用的是石英系光纤。从工作波长分工作波长：有短波长光纤m)、长波长光纤m)和超长波长光纤(25m).光纤的类型从折射率分布分 折射率分布：阶跃（SI）型、近阶跃型、渐变（GI） 型、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。从传输模式分 传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。光纤的类型ITU-官方定义： 光纤 （渐变型多模光纤）光纤 （常规单模光纤）光纤 （色散位移光纤）光纤 （截止波长光纤）光纤 （非零色散位移光纤）光纤的类型单模光纤(Single Mode Fiber)： 中心玻璃芯很细(芯径一般

21、为9或10m)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。后来又发现在波长处，单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负，大小也正好相等。这就是说在波长处，单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看，处正好是光纤的一个低损耗窗口。这样，波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口，也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段光纤的类型光纤的类型光纤的类型单模光纤(Single Mode Fiber)： 中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10m)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用

22、于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。后来又发现在波长处，单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负，大小也正好相等。这就是说在波长处，单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看，处正好是光纤的一个低损耗窗口。这样，波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口，也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段光纤的类型多模光纤：(Multi Mode Fiber)： 多模光纤允许不同模式的光于一根光纤上传输，由于多模光纤的芯径较大，故可使用较为廉价的耦合器及接线器，多模光纤的纤芯直径为50m至100m。多模光纤分为2种：一种是梯度型

23、（graded）另一种是阶跃型（stepped）。光纤的类型 正近年来,光通信网络已成为现代通信网的基础平台,因而我们敷设的光缆必须能够满足超高速系统要求。从八十年代后,光纤通信逐步从短波长区向长波长区、从多模光纤向单模光纤转移和发展。目前,在光纤骨干传输网中,限制光纤传输的主要因素是:(1)色度色散;(2)偏振模色散;(3)光纤的非线性。根据ITUT建议,分别先后出现了、等不同类型的光纤。 光纤传输中有3个传输“窗口”适合用于传输的波长范围；850nm、1310nm、1550nm。其中850nm窗口只用于多模传输，用于单模传输的窗口只有1310nm和1550nm两个波长窗口。光纤的类型G.651：渐变型多模光纤 工作波长在850nm的LAN用的多模光缆 适用于中小容量和中短距离；G.652：常规单模光纤 在1310nm工作时，理论色散值为零 在1550nm工作时，传输损耗最低 适用于大容量传输,目前广泛应用。G.653：色散移位光纤 在1550 nm工作时，理论色散值为零， 同时损耗小，适用于大容量长距离传输光纤的类型G.654：截止波长光纤 纤芯纯石英制造 1.55 m损耗最小的SMF（） 1.31 m处色散为零； 用于长途海底通信G.655：非零色散位移光纤 适用于波分复用系统，提供更大的传输容量。光纤的损耗