光纤通信及SDH基础理论培训讲义

光纤通信及SDH基础理论培训讲义光纤通信及SDH基础理论培训讲义光纤通信及SDH基础理论培训讲义清洁光纤处理回损光纤清洁专用光纤清洁工具:擦纤器专用擦纤纸（干，湿）光纤放大镜清洁法兰盘的专用棉签禁止使用酒精清洁光接头用湿擦纤纸清洁光接头和发兰盘表面,避免2次污染同时清洁发兰盘两端有条件的用放大镜观察后,再接好尾纤擦纤器单次使用,不能重复常见光纤接头常见光纤接头常见光纤接头常见光纤接头常见光纤接头前言

光纤通信及SDH技术是近年来兴起的一种通信新技术，目前SDH系统已取代在电信网中起过重要作用的PDH系统；SDH传输设备采用了许多新技术，为使广大传输设备维护技术人员和管理人员具备SDH基本的理论知识和专业维护技能，素质和水平进一步提高，以提高传输技术水平，适应实际维护的要求，并考虑到在实际维护中员工自学和内部培训的方便，特制定编写了本培训讲义。8第一章光纤通信简史第二章光纤通信基本原理第三章SDH基本概念第四章SDH常见设备第五章SDH采用的光纤和光接口第六章SDH网同步第七章SDH网络主要性能参数第八章SDH传送网及网管系统结束语内容提要93000年前的烽火台；17世纪中叶，发明了望远镜；1791年，法国人发明了信号灯。1880年贝尔发明‘光话’，他以日光为光源，大气为传输媒介，传输距离是200米；1881年贝尔发表了论文《关于利用光线进行声音的复制及产生》；贝尔的光话始终没有实用化：1、没有可靠的、高强度的光源；2、没有稳定的、低损耗的传输媒介。1、古代光通信1960年，第一台相干振荡光源--红宝石激光器问世；1962年，半导体激光器问世；1966年，英国标准电信研究所的华裔科学家高锟博士发表了一篇论文，提出利用带有包层材料的石英玻璃光纤作为光通信媒介，光纤的衰耗可低于20dB/km。1970年贝尔实验室制作出可以在常温下连续工作的铝镓砷（AlGaAs）半导体激光器1970年美国康宁（Corning）公司制成损耗为20dB/km的低损耗石英光纤。1975年，850nm多模光纤(0.8~1dB/km)，AlGaAs光源。1976年，1310nm多模光纤(0.5dB/km)，InGaAsP光源，PIN和APD探测器。1982年，1310nm单模光纤(0.5dB/km)，InGaAsP光源，PIN和APD探测器。1983年，1550nm单模光纤(0.16dB/km)。2、1970年光纤通信元年光通信历史10光频100THz光纤理论带宽1THz目前传输能力10Gb/s(电复用)、40Gb/s(光复用)限制：

A.电子器件

B.光电器件

C.光纤特性光纤通信现状

光强度调制/直接检测(IM/DD)相干光通信光复用通信光孤子通信全光通信量子光缆通信光纤通信的发展第一章光纤通信简史第二章光纤通信基本原理第三章SDH基本概念第四章SDH常见设备第五章SDH采用的光纤和光接口第六章SDH网同步第七章SDH网络主要性能参数第八章SDH传送网及网管系统结束语内容提要13第一节概述一、光纤通信的特点光纤通信是以光波为载频，以光导纤维为传输介质的一种通信方式。其特点如下1传输频带宽，传输容量大。2传输损耗小，中继距离长。3抗干扰能力强，不受电磁干扰的影响。4重量轻，体积小便于施工。14二、光通信的工作波长长波中波短波超短微波光波紫外线X射线射线f300k3M30M300M300G3E1.8m0.8m1GHz=109Hz1EHz=1015Hz1m=10-6m=C/fC=3x108m/s光通信的波长范围：0.8——1.8µm光通信的三个工作波长：0.85µm1.31µm1.55µm光波是人们可以用于通信上的最后一种电磁波！15三、光纤通信系统的组成作用：数字设备：模/数转换及数字复接光端机：将电脉冲转换为光脉冲光中继机：再生光脉冲延长通信距离光纤：信号的传输通路。数字设备光端机光中继机光端机数字设备用户用户光纤光纤16数字设备光端机光中继机光端机数字设备用户用户注意：1电端机可以是模拟的也可以是数字的。

2光端机的接口码是电码型有两种，HDB3和CMI码。

3光端机的线路码是光码型有三种，NRZ、mBnB和插入比特码。

4用户种类：交换用户、非交换用户、转接用户和数字数据型用户。

5通信方式：光强度调制——直接检波的通信方式。接口码线路码17第二节光纤及光缆一光纤1、结构和种类结构：纤芯和包层使用sio2，一次涂层使用硅酮树脂、硅胶等，套塑层为塑料。纤芯折射率为n1包层折射率为n2,对于任何光纤有n1>n2，2b=125µm。折射率定义为：n=C/V

一次涂覆层套塑层纤芯包层=2a=2bC为真空中的光速，V为介质中的光速。18种类：按折射率分布分：阶跃光纤，渐变光纤。按传输模式分：多模光纤，单模光纤。单模光纤2a<10µm多模光纤2a=50---75µm光纤的符号：ababrrnn2n0n1n2或：目前使用的光纤是：石英玻璃、单模、阶跃光纤。192、光纤的导光原理〈1〉光的全反射法线界面n1n212法线界面n1n21=c2临界角sinc=n2/n120法线界面n1n21>c法线界面n1n21全反射的必要条件：n1>n2全反射的充分条件：1>c21n1n2〈2〉阶跃光纤的传光过程1abrnn1n222n1n21n1n21当1>c时入射光可以在光纤中传播当1<c时入射光不能在光纤中传播23当1=c时入射光在界面掠射也不能正常传输n1n21=c此时以对应的角称为光纤的数值孔径用NA表示定义：NA=sin数值孔径反应光纤接收光线的能力。光纤的传光条件：

a纤芯折射率必须大于包层折射率即n1>n2。

b入射光线必须在数值孔径以内。24〈3〉渐变光纤的传光过程n0n2abrnn0n2因此渐变光纤又称为自聚焦光纤253、单模光纤单模光纤以其传输带宽很宽，传输性能优良被广泛使用。模式：光的场型分布称为光的传输模式。用射线光学的方法解释如下：a每一条入射光线代表光的一个传输模式。b入射角小的光线对应低阶模，入射角大的光线对应高阶模。c低阶模容量传输，高阶模不容量传输。d数值孔径以内的光线称为传导模，数值孔径以外的光线称为幅射模。26121227211数值孔径以内2数值孔径以外单模光纤只传一个模式，并只传基模！28给定一个光纤其传输模式的数量是多少？（即传导模的数量）无穷多呀！！2930传导模的数量及下述参数有关光纤的归一化频率vV=n1a2=纤芯和包层的相对折射率差。a纤芯半径。工作波长。传导模数量N及V成正比。2n1-n2n1单模传输条件为：V<2.40531二光纤的传输特性1、光纤的损耗特性P1P2L损耗大小的衡量：=10lg(dB/km)则光纤每公里衰减为：P1P2L1则L公里光纤总衰减为：=10lg(dB)P1P2P1-P232光纤损耗产生的原因瑞利散射损耗杂质吸收损耗结构损耗微弯曲损耗接头损耗固有损耗附加损耗光纤损耗33损耗主要影响系统的中继距离工程和维护工作中用来测光纤损耗的仪表叫OTDR，光时域反射仪。OTDR可测试光纤的总损耗、每公里损耗、接头损耗、光纤长度、断点位置等。杂质吸收是指金属离子和-OH造成的能量吸收。34结构损耗又称为波导损耗是由于波导结构不理想造成的。微弯曲是指曲率半径为微米级的弯曲和形变。通常弯曲半径在5cm以上对光信号没有什么影响。5cm35微调架显微镜放电针待接光纤放电控制光纤熔接机的组成36损耗主要影响系统的中继距离37不同波长之间的色散为t2–t1模式之间的色散为t2–t12、光纤的色散特性定义：不同的光信号在光纤中传输时产生的时延差。不同的光信号是指不同模式和不同波长的光信号。12t1t212t1t238色散的影响色散造成脉冲展宽，导致码间干扰，降低传输速率，因此色散主要影响系统的传输容量。39色散的种类模式色散：不同模式的光信号在光纤中传播的途径不同引起的时延差，ns/km.材料色散：不同波长的光在光纤中的传播速度不同引起的时延差，ps/km.波导色散：由于光纤结构不完善引起的时延差，ps/km.通常：模式色散材料色散波导色散401.31µm材料色散波导色散Ps/km零色散波长和波长位移由图可见材料色散和波导色散在1.31µm处相互抵消，称之为零色散波长，该波长处光纤带宽极大。零色散波长还可以人为向长波长方向移动，构成所谓的色散位移光纤。41常规单模光纤：G.652光纤，工作波长1.31m，典型损耗值

0.33dB/km。色散位移光纤：G.653光纤，工作波长1.55m，典型损耗值

0.21dB/km。非零色散光纤：G.655光纤，用于波分复用系统，工作波段为

1.535----1.565m，通过引入色散限制光纤的非线性效应，提高波分复用的密度。色散补偿光纤：DCF光纤，用于补偿G.652光纤在1.55m处的正色散。实用光纤的四种类型42第三节光源和光发送机一、光纤通信中使用的光源1波粒二象性光即是电磁波又是粒子，古来就有这两种说法，其代表人物分别是惠更斯和牛顿，近代的代表人物是麦克斯韦和爱因斯坦。其理论依据是电磁场理论和量子理论，光现象必须用这两种理论同时解释，才能得到比较园满的结果，这在物理学上是独一无二的。光的粒子说认为，光是一粒粒以光速运动的粒子流，这些粒子称之为是光量子，简称光子，光子具有能量hf，光子的能量由其频率所决定，一束光的能量是其中所有光子能量的集合。432光及物质的相互作用光及物质的相互作用由量子理论来解释，量子理论指出有三种作用方式。自发幅射：高能级上的粒子自发的向低能级上跃迁，在跃迁的过程中释放能量向外放出光子的过程。普通光源的发光过程hfE2E1特点：产生的光子互不相干。44hfhfhfE2E1受激幅射：在外来光子的激励下，高能级上的粒子向低能级上跃迁，放出光子的过程。激光光源的发光过程。受激吸收：在外来光子的激励下，低能级上的粒子获得能量向高能级上跃迁，吸收光子的过程。光的衰减过程。E2E1hfhf特点：产生的光子完全相同，具有光的放大作用。hf特点：吸收入射光的能量。45种类：1、半导体激光器LD：发激光。

2、半导体发光二极管：发荧光。材料：化合物半导体如，GaAlAs、GaAs、InGaAsP等。结构：PN结结构，加正向电压工作。符号：3光通信中使用的光源激光：由受激幅射产生的光称为激光，或由光振荡器产生的光，光振荡器又称为量子振荡器。激光的特点：单色、同相、方向性强。激光又称为相干光。46二光发送机1对光发送机的要求

1》合适的输出光功率

2》消光比要小

Ex=10%

3》调制性能要好目前最高调制速率已达到10GHz大小合适0.01—5mw之间幅度稳定及标称值偏差在5%--10%全0光功率全1光功率调制速率要高调制效率要高47输入接口：均衡电缆特性，并将接口码转换为机内码。扰码：使码流中0和1等概出现，统计性避免长连0。线路编码：将码流转换为光的线路码，便于在光纤中传输。驱动电路：给光源提供合适的工作电流，驱动光源发光。光源：完成信号的电/光转换。2光发送机组成输入接口告警ATCAPC扰码线路编码驱动光源48输入接口告警ATCAPC扰码线路编码驱动光源APC：自动光功率控制电路，保证光源输出恒定。ATC：自动温度控制电路，给光源提供恒温环境。告警：监测光源工作情况，并提供告警信号。49第四节光检测器和光接收机一光检测器1光电效应因光的照射而引起物体电学特性的改变，称为光电效应（包括发射电子、导是率发生变化或产生光生电动势。光电效应中的能量关系由爱因斯坦公式表示

mV2=hf125012mV2=hf阳极阴极爱因斯坦公式m:电子质量hf：光子能量h：普朗克常数：电子的逸出功>0光子的能量只及光的频率有关hf512半导体光电检测器种类：1、PIN光电二极管，噪音小。

2、APD雪崩光电二极管，有内部放大作用。材料：单质或化合物半导体如，Si、Ge、InGaAsP等。结构：PN结结构，加反向电压工作。符号：52光检测器：将接收到的光信号转变为电信号。放大：提高信号幅度，改善信噪比。均衡：将信号均衡为便于判决电路工作的波形，减少码间干扰。判决：确定信号是0还是1，并还原为数字脉冲。线路解码：将线路码型转换为机内码。二光接收机组成输出接口光检测器AGC放大线路解码判决解扰均衡53输出接口光检测器AGC放大线路解码判决解扰解扰：扰码的反变换。输出接口：将机内码转换为接口码。AGC：自动增益控制电路，保证放大器输出恒定。均衡54三光接收机的主要指标光接收机灵敏度定义：在满足给定误码率指标条件下，接收机能接收到最低光功率。Sr=10logPmin(dBm)注意：Pmin的单位是mw指标：BER为10-11时，Sr=-36-40dBm552光接收机动态范围定义：在满足给定误码率指标条件下，接收机最大允许接收光光功率和最低接收光功率之差。D=10log(dBm)PmaxPmin指标：BER为10-11时，D=12dB动态范围是为了使光接收机能适应线路衰减变化、光源老化以及中继距离的不同所导致的接收光功率的变化。56码率：指光端机接口码的传输速率（单位bit/s)。接口码的码型有两种：HDB3和CMI容量：指系统传输的话路容量。理论话路容量=码率/64kbs制式：指数字传输的标准。

PDH和SDH两个基本制式。

第五节光纤通信系统一、码率、容量、制式。57系统性能指标分为两类；1、电性能指标。

a、误码性能指标

b、抖动性能指标

c、可靠性指标2、光性能指标。

a、平均发送光功率

b、接收机灵敏度

c、动态范围二、光纤通信系统的主要性能指标。58有如下三种：1、mBnB码：输入码流每m比特分为一组，通过编码器变换为n比特一组的输出。（n>m），码速变换比为n/m。2、插入比特码：输入码流每m比特分为一组，在其未位加入一个比特形成。码速变换比为(m+1)/mmB1P码：P码称为奇偶校验码。

mB1C码：C码为前一位的反码。

mB1H码：H码称为混合码。3、加扰二进码：即NRZ码，用于SDH系统。三、光线路码型的种类59四、高速大容量光纤通信系统使用哪些技术。OWDM：光波分复用技术。OTDM：光时分复用技术。EDFA：掺铒光纤放大器。相干光通信。光孤子通信。60光源(LEDLD)

发光波长输出功率光源谱宽调制带宽光探测器(PINAPD)

波长范围中心波长响应速度响应度光源和光探测器1.5M6.3M32M400M100M1.6G日本1.5M6.3M45M45M140M90M274M北美2M8.4M34M140M565M欧洲准同步数字体系复帧(16帧)=2msF0F1F2F3F4F5F6F15F14F12F130123451514161718192120303129X0001111000d0yny数据通道数据通道X1DYNYYY复帧定位复帧告警a1b1c1d1a2b2c2d2CH1CH16偶帧奇帧帧定位F0a1b1c1d1a2b2c2d2CH2CH17F2F1a1b1c1d1a2b2c2d2CH15CH30F15PCM基群30路复用帧结构帧长时隙数时隙宽度每帧比特数比特宽度每个时隙比特数信令帧结构抽样频率帧长信令交错数每帧比特数每路信令占比特数125μs323.9μs256488ns8500Hz2ms161284PCM基群30路复用帧结构主要参数1111010000DN帧同步码告警指示DN01工作正常11紧急告警00非紧急告警

二次群212bits(三次群384bits)

二次群212bits(三次群384bits)

二次群212bits(三次群384bits)

二次群212bits(三次群384bits)第一组第二组第三组第四组帧长100.38μs(44.69μs)帧频9.96kHz(22.375kHz)码速调整率0.42(0.4357)每帧比特数848(1536)1234123412348765调整标志(每路1bits)调整塞入(每路1its)PCM高次群复用帧结构接口电路编码电路驱动电路光源控制电路光发射机光检测器

前置放大器主放大器自动增益控制光接收机偏置电路定时提取再生电路译码电路输出接口光纤通信设备框图发收发收发收发收发收公务监控供电发收发收发收发收发收发收发收发收发收发收发收发收光端机1光中继器1发收发收发收发收发收公务监控供电公务监控供电公务监控供电光端机1电端机1电端机1端站A光端机n电端机n备用光端机光中继器n备用光中继器备用光中继器光中继器n光中继器1电端机n光端机n备用光端机中继站1中继站m端站B光纤通信系统框图平面波的反射和折射反射： 1=1`折射： n1sin1=n2sin

2

全反射： sin1>=n2/n1

n2n111`268在光纤的数值孔径角内，以某一角度射入光纤端面，并能在光纤的纤芯到包层界面上形成全反射的传播光线就可称为一个光的传输模式。光纤的传播模式

高次模基模低次模光纤69多模光纤：突变型光纤 渐变型光纤（G.651）单模光纤：标准常规光纤（G.652） 色散位移光纤（G.653） 非零色散位移光纤（G.655）色散补偿光纤光纤的传播模式70色散脉冲展宽T光脉冲信号中的不同频谱成份在光纤中的传输速度不同，导致脉冲信号传输后展宽甚至离散。71吸收损耗本征吸收紫外吸收红外吸收散射损耗瑞利散射损耗72损耗及色散

EDFA带宽1.21.31.41.51.61.7波长

(mm)损耗

(dB/km)0.10.20.40.81.00-20-101020色散

(ps/nm-km)损耗(各类光纤)SMFDSFNZDF+NZDF-G.652G.653G.655+G.655-73色散受限距离B2*D*L105(Gb/s)2ps/nm假设光源无啁啾的情况下:

2.5Gb/s 10Gb/sSMF(G.652) 960km 60km(D=17ps/km/nm)NZDF(G.655) 4800km 300km(D=2ps/km/nm)在光源有啁啾的情况下:

啁啾对系统传输距离的影响由色散容限参数值表示。如色散容限值为12800ps/nm,SMF（G.652）光纤的色散参量值取D=20ps/km/nm，则该光源的色散受限距离为640公里。74

L=CDT/Dkm光源的色散容限CDTps/nm光纤的色散参量值Dps/nm.kmG.6521550nm17~20ps/nm1310nm3.5~5ps/nmG.6551550nm2~6ps/nm色散受限距离简单计算75光纤光接头色散代价光线路光功率损耗冗余光端设备光功率冗余光功率损耗76散射影响受激拉曼散射（SRS）受激布里渊散射（SBS）光纤克尔(折射率引起)效应自相位调制（SPM）交叉相位调制（XPM）四波混频（FWM）光纤非线性效应77四波混频FWM效应信道间相互作用产生新的频率相关参数有信道数、信道间隔和信道功率等w1w2ww1w22w1-w22w2-w1w光纤78产生信号间干扰;当偏振相关损耗产生的二次效应可能产生PMD及色度色散之间的耦合从而增加色散的统计分量;解决办法之一是改进光纤工艺或在系统输入输出端插入偏振控制器。偏振模色散PMD由光纤的双折射引起,诸如应力、弯曲、扭绞、温度等随机引入79光调制直接调制EA调制LiNbO3调制M-Z(Ⅲ-Ⅴ族)调制80第一章光纤通信简史第二章光纤通信基本原理第三章SDH基本概念第四章SDH常见设备第五章SDH采用的光纤和光接口第六章SDH网同步第七章SDH网络主要性能参数第八章SDH传送网及网管系统结束语内容提要81一、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及解复用（背靠背）；

—

网络的OAM能力差：无足够的开销字节。SDH基本概念(一）82SDH基本概念(二）二、SDH（Synchronousdigtialhierarchy)概念SDH---同步数字体系

是一整套可以进行同步数字传输、复用和交叉连接的标准化数字传送结构等级。

SDH传送网所传输的信号由不同等级的同步传送模块（STM-N)信号组成，N为正整数。83

三、SDH特点

优点：

—速率统一：155M、622M、2.5G、10G；

—光接口及帧结构统一：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&P能力实现了网络管理的智能化：丰富的开销（码流量的5%）、强大的软件技术；

—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；

—前、后向兼容。

缺点：

—带宽利用率稍低，如155M仅包括63个2M或3个34M。SDH基本概念(三）84四、SDH基本概况1、等级及速率

等级STM-1STM-4STM-16STM-64

速率（Mb/s）155.520622.0802488.3209953.2806325210084032

含2M数量

SDH基本概念(四）852、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-NTMSDH基本概念(五）OAM:运行、管理、维护端口86.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。STM-NSTM-N西侧线路信号PDH支路信号SDH支路信号OAM东侧线路信号ADMSDH基本概念(六）87.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-NSTM-NREGSDH基本概念(七）88.数字交叉连接设备DXC

兼有同步复用、分插、交叉连接、网络的自动恢复及保护等多项功能的SDH设备。STM-NSTM-NPDH支路信号

SDH支路信号DXCSDH基本概念(八）893、SDH网络拓扑.线形网TMADMADMTMREG

.树形网TMADMADMTMREGADMTMSDH基本概念(九）90

.环形网ADMADMADMADMSDH基本概念(十）91.枢纽网TMDXCADMTMREGADMTMTMADMTMTMSDH基本概念(十一）92.网状网ADMADMADMADMSDH基本概念(十二）93SOH：段开销AUPTR：管理单元指针POH：通道开销9×270×N字节13459SOHSTM-N净负荷

(含POH)传输方向9×N261×N270×N列SOHAUPTRT=125s帧结构及段开销(一）94

一、STM-1SOH字节安排

9列

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

RSOHMSOH9行

传输方向T=125s

国内使用字节

传输媒质指示字节空格：国际使用字节帧结构及段开销(二）95

二、SOH开销字节功能

1.

A1、A2：

帧定位字节（F628H）；

2.

J0：

再生段跟踪字节，使收、发能正确对接；

3.B1：再生段比特间插奇偶校验字节(BIP-8)；校验矩阵B1字节被校验字节被校验字节被校验字节b1b2b3b4b5b6b7b8××××××××110010011101001010011010帧结构及段开销(三）96

4.

D1~D3：再生段数据通信通道，可传送再生段运行数据；

5.

D4~D12：复用段数据通信通道，可传送复用段运行数据；

6.

E1、E2：公务联络字节；

7.

F1：使用者通道字节，用于维护的数据/音频通道

8.

B2：复用段比特间插奇偶校验字节(BIP-N×24)；工作原理及B1相同；

9.

K1、K2：自动保护倒换字节，执行APS协议；

其中：

K1的b5~b8为请求保护倒换的局站编号，

K2的b1~b4为倒换到保护通路上的局站编号。帧结构及段开销(四）9710.

S1：同步状态字节，指示同步状态、时钟级别等；其中b1~b4暂不使用，b5~b8表示时钟级别等；

b5~b8=0010：G.811时钟，

0100：G.812时钟，

1011：设备时钟，1111：不能用于同步。11.

M1：复用段远端差错指示，指示B2的误块检测结果。

其中b1暂不使用；

b2~b8：用二进制编码方式，对B2的误块检测结果进行误块计数。

帧结构及段开销(五）98一、SDH复用特点

1、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；各支路信号在帧中的位置固定，可直接提取/接入。

2、净负荷指针技术

用软件指针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125s缓存器，避免滑动损伤。

复用及映射(一）99二、参及复用及映射的单元1、信息容器

C

用于装载各种速率业务信号的信息结构。国际规范了5种信息容器，我国使用其中的三种：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）2.17648.384149.760复用及映射(二）1002、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。国际规范了5种虚容器，我国使用其中的三种：种类VC-12

VC-3

VC-4装载信号种类2Mb/s34/45Mb/s2/34/45/140Mb/s

结构9行4列–19行85列9行261列速率（Mb/s）2.24048.960150.336复用及映射(三）101

VC-12VC-3POHC-3(34/45Mb/s)85列POHC-12

(2Mb/s)4列9行复用及映射(四）102

C-4

(140Mb/s)POH261列9行

3×TUG-3

(2/34/45M)POH261列9行VC-4(a)VC-4(b)R2R1注：TUG3=7TUG-12=21TU-12（63VC12）

TUG3=TU-3（VC-3）复用及映射(五）1033、支路单元TU

是在高阶VC及低阶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-12TU-3构成VC12+TUPTRVC3+TUPTR

结构9行4列

9行85列+3速率（Mb/s）2.30449.152复用及映射(六）104H1H2H3TUPTRVC-12

VC-39行

TU-12TU-34列85列9行复用及映射(七）1054、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3TU-127TUG-12

结构9行12列9行86列速率（Mb/s）6.91249.536TUG-2复用及映射(八）1063×TU-127×TUG-2

（1×TU-3）9行

TUG-2TUG-3

R为填充字节12列86列9行RR复用及映射(九）1075、管理单元

AU-4

是在高阶VC及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。AU-PTRVC-49行261列9列复用及映射(十）108三、我国规范的SDH复用及映射结构

C4校准AUGTUG-2VC-3C-3TU-12VC-12C-12（140M）（34M/45M）（2M）指针处理映射复用×N×7×3×3TUG3STM-NAU-4VC-4TU-3×1×1C-4复用及映射(十一）109四、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。2b12313123cacbaTU-12aTU-12bTU-12cTUG-2444复用及映射(十二）110五、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。

复用及映射(十三）1112.SDH映射种类.异步映射

用码速率调整的方法把及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。复用及映射(十四）112

.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：速率必须及网络同步（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。

.比特同步映射要求映射信号速率必须及网络同步，但可不具有一定的帧结构。及PDH相比，无明显优势；尚无人采用。复用及映射(十五）113

3、2Mb/s信号异步映射进VC-12W=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。32WPOHRRRRRRRRRRRRRRRRPOHC1C2OOOORR32WRRRRRRRRPOHC1C2OOOORR32WRRRRRRRRPOHC1C2RRRRRS1S2DDDDDDD31WRRRRRRRR1子帧2子帧3子帧4子帧T=500μs复用及映射(十六）114一、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(一）115二、管理单元指针AUPTR1、位置及结构

9行261列AU-PTR9列H1YYH21*1*H3H3H3Y=1001SS11（S未规定）1*=11111111VC-4净负荷指针(二）1162、H1、H2、H3字节安排NNNNSSIDIDIDIDIDH1H2H3H3H3NDF10比特指针负调整字节AU类别NDF：新数据标识SS：AU类别，SS=11：AU-4I：增加比特D：减少比特净负荷指针(三）1173、H1、H2、H3字节功能.净负荷位置指示

10比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比特反转；在净负荷前面加3个填充字节；指针值加1。

负调整:5个D比特反转；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(四）118三、支路单元指针TU-3PTR1、位置及结构

H1H2H3VC-39行85列TU-3净负荷指针(五）1192、H1、H2、H3字节安排NNNNSSIDIDIDIDIDH1H2H3NDF10比特指针负调整字节AU类别NDF：新数据标识SS：TU类别，SS=10：TU-3I：增加比特D：减少比特净负荷指针(六）1203、H1、H2、H3字节功能.净负荷位置指示

10比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比特反转；在净负荷前面加1个填充字节；指针值加1。

负调整:5个D比特反转；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(七）121四、支路单元指针TU-12PTR1、位置及结构

V1VC-12V2VC-12V3VC-12

500μs复帧V4VC-12净负荷指针(八）1222、V1、V2、V3字节安排NNNNSSIDIDIDIDIDV1V2V3NDF10比特指针负调整字节AU类别NDF：新数据标识SS：TU类别，SS=10：TU-12I：增加比特D：减少比特净负荷指针(九）1233、V1、V2、V3字节功能.净负荷位置指示

10比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比特反转；在V3字节后面加1个填充字节；指针值加1。

负调整:5个D比特反转；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净负荷指针(十）124一、高阶通道开销VC-4/VC-3POH1、位置及结构

VC-4/VC-3

J1B3C2G1F2H4F3K3N1通道开销(一）1252、开销字节功能

J1：

通道跟踪字节，使收、发正确对接；

B3：通道奇偶校验字节(BIP-8)；

C2：

信号标记字节,指示VC-4的结构；

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FDI；

F2、F3：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(二）126二、低阶通道开销VC-12POH1、位置及结构

V5VC-12J2VC-12

500μs复帧VC-12N2K4VC-12通道开销(三）1272、开销字节功能

V5：

通道状态及信号标记，

b1b2：奇偶校验BIP-2；

b3：指示误码检测结果；

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：使收、发正确对接；

N2：网络操作者字节；

K4：通道自动保护倒换字节。通道开销(四）128第一章光纤通信简史第二章光纤通信基本原理第三章SDH基本概念第四章SDH常见设备第五章SDH采用的光纤和光接口第六章SDH网同步第七章SDH网络主要性能参数第八章SDH传送网及网管系统结束语内容提要129一、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。线路信号PDH支路信号SDH支路信号OAMSTM-NTM同步复用设备(一）1302、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。东侧线路信号ADMPDH支路信号SDH支路信号OAM西侧线路信号STM-NSTM-N同步复用设备(二）1313、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。REGOAM东侧线路信号西侧线路信号STM-NSTM-N同步复用设备(三）132同步复用设备(四）二、同步复用设备的特点1、一步复用

可直接提取/接入低速支路信号（如从2.5G提取2M）。2、较强的交叉连接能力

能对支路信号进行交叉处理，以实现线路-线路、线路-

支路、支路-支路间的交叉连接。3、强大的OAM能力

利用丰富的开销字节，对网络及设备的运行、管理及维护方面进行管理。133同步复用设备(五）4、灵活的组网能力

可组成线形网、树形网、枢纽网、环形网、网状网等。其中最富有代表性的是环形网；而且进一步可组成相交环、相切环、环带链、环带子环等更复杂网络。5、网络具有很强的生存性

当组成环形网时（包括相交环、相切环、环带链、环带子环等），网络具有自愈能力。网络可在线升级。134同步复用设备(六）三、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.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。135同步复用设备(七）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136同步复用设备(八）.

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。定时发生器

西侧STM-N

东侧STM-N

提取时钟发送时钟137同步复用设备(九）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。定时发生器

西侧STM-N

东侧STM-N

提取时钟发送时钟138同步复用设备(十）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

提取时钟发送时钟139同步复用设备(十一）.

内部定时方式当外同步定时及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。140同步复用设备(十二）、定时保护倒换及恢复

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。141同步复用设备(十三）3、定时性能—

抖动及漂移.抖动及漂移含义

抖动：数字信号的特定时刻（如最佳抽样时刻）及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）及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。0.2UI142同步复用设备(十四）.输入抖动及漂移容限A）.

STM-N光接口输入抖动及漂移容限在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电接口输入抖动及漂移容限在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接口输入抖动及漂移容限在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。143.抖动及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光接口抖动及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电接口抖动及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。同步复用设备(十五）144C）.

映射抖动及漂移又称因支路信号映射产生的抖动及漂移。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及漂移值。D）.

指针调整抖动及漂移因进行指针调整而产生的抖动及漂移值。E）.

结合抖动是考虑支路映射及指针调整同时发生时所产生的抖动值。同步复用设备(十六）145同步复用设备(十七）.抖动及漂移传递函数输出STM-N信号的抖动值及加在输入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）。1464、交叉性能

为保证对系统容量中的支路信号进行调度，以完成按需求组网、上下电路、电路调度等，同步复用设备应具有较强的交叉连接功能。.交叉类型

应能进行高阶交叉及低阶交叉。

高阶交叉：是指对VC-4级信号的交叉连接。

低阶交叉：是指对VC-12级信号的交叉连接。具有低阶交叉连接能力，才能直接从高速信号中上下2M电路。同步复用设备(十八）147、交叉容量交叉容量以VC-4为单位；一般写为n×nVC-4。交叉容量视同步复用设备的STM-N级别不同而不同。交叉能力强的2.5GADM设备（单系统），其高阶交叉容量为：96×96VC-4；其中线路信号为：4×16VC-4；支路信号为：32VC-4。

同步复用设备(十九）148同步复用设备(二十）.交叉类型

设备至少应具有以下几种交叉工作类型：

单向：被交叉连接的端口只能作为输出。

双向：每个端口既能接入输出信号，又能接入输入信号。

广播：一个输入信号可以及一个以上的端口相连接。

149同步复用设备(二十一）.交叉方向

应支持线路-线路、线路-支路、支路-支路的交叉连接。

线路-线路：主要用于未下载支路信号的继续传送；

线路-支路：主要用于支路信号的上、下载；

支路-支路：主要用于环带子环、子链时，子网之间或子链之间的业务信号往来。150同步复用设备(二十二）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151同步复用设备(二十三）1、线路接口

完成线路信号STM-N的光-电转换；进行管理单元的指针处理；生成/终结段开销。2、交叉矩阵按需求对线路信号或支路信号中的高阶VC或低阶VC进行交叉连接，实现线路-线路、线路-支路、支路-支路间的交叉连接；满足上、下电路等功能。152、交叉矩阵容量

交叉矩阵的容量一般及线路信号的级别有关。如：中兴2.5GADM的高阶交叉容量为

96×96VC-4；、交叉性能一般应具有高阶交叉及低阶交叉能力。交叉连接还有时分及空分之别。同步复用设备(二十四）1533、支路接口在局站完成上、下业务信号。支路接口有2M、34M、45M、140M、155M等种类；对于SDH支路接口还有光、电之分。4、定时单元对内：向设备的各单元提供定时信号。对外：或跟踪外同步定时信号；或从线（支）路信号中提取定时；或以保持/自由运行方式提供定时。同步复用设备(二十五）154同步复用设备(二十六）5、通信及控制单元

采集设备各单元的数据；通过DCC通道传到网关，然后由网关提供给网管系统；另一方面，接收网管系统的命令并执行。6、公务单元提供公务联络电话。

155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及再连接。156数字交叉连接设备(二）2、规范化表示：DXCx/y

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；

3：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。如：DXC4/1，其端口最高速率为155M，可进行交叉连接的信号有VC-12、VC-3、VC-4。157数字交叉连接设备(三）二、DXC的基本技术特点1、及常规数字交换机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。158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。.