光纤通信技术

光纤通信技术第一章概述第一章概述1.1光纤通信的基本概念1.2光纤通信系统的基本组成1.3光网络的基本概念1.4光纤通信的历史和发展趋势第一章概述1.1光纤通信的基本概念（1）光波的性质

（2）光纤的性质

利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。第一章概述（1）光波的性质第一章概述光波如何向前传播？电磁感应：变化的电场产生变化的磁场，变化的磁场又感应出变化的电场。第一章概述（2）光纤的性质光纤（光导纤维）：是一种介质光波导主要材料是石英系材料：SiO2

第一章概述三个实用的低损耗窗口:

0.85μm

1.31μm1.55μm

——2db/km

——0.5db/km——0.2db/km

→损耗最小第一章概述光纤通信的优点(1)传输频带宽，通信容量大(2)传输损耗小，中继距离长(3)抗电磁干扰能力强(4)线径细、重量轻(5)资源丰富第一章概述光缆直径:125μm/2.5mm重量:6kg/km电缆直径:28.4mm重量:1100kg/km第一章概述1.2光纤通信系统的基本组成强度调制-直接检波（IM-DD）的光纤数字通信系统数字编码：在系统中传输0，1两种信息第一章概述11强度调制间接调制（外调制）光源电信号光信号光源电光光信号调制器电信号直接调制（内调制）第一章概述1.3光网络的基本概念光网络是光纤通信网络的简称。它是指以光纤为基础传输链路所组成的一种通信体系结构。换句话说，光网络就是一种基于光纤的电信网。SDH传输网MSTP传输网DWDM传输网光传送网（OTN）TDM业务TDM业务、以太网业务等透明传送多种业务大颗粒多种业务第一章概述1.4光纤通信的历史和发展趋势1、现代光纤通信2、光纤通信的发展趋势1、现代光纤通信1966年，英籍华裔学者高锟（C.K.Gao）和霍克哈姆（C.A.Hockham）发表了关于传输介质新概念的论文，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。指明通过“原材料的提纯制造出适合于长距离通信使用的低损耗光纤”这一发展方向：如果把材料中金属离子含量的比重降低到10－6以下，就可以使光纤损耗减小到10dB/km。第一章概述1970年，光纤研制取得了重大突破：在当年，美国康宁（Corning）公司就研制成功损耗20dB/km的石英光纤。1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km。1973年，美国贝尔(Bell)实验室的光纤损耗降低到2.5dB/km。1974年降低到1.1dB/km。1976年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47dB/km(波长1.2μm)。在以后的10年中，波长为1.55μm的光纤损耗：1979年是0.20dB/km，1984年是0.157dB/km，1986年是0.154dB/km，接近了光纤最低损耗的理论极限。第一章概述1970年，作为光纤通信用的光源也取得了实质性的进展：美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前苏联先后，研制成功室温下连续振荡的半导体激光器(短波长)。虽然寿命只有几个小时，但它为半导体激光器的发展奠定了基础。1973年，半导体激光器寿命达到7000小时。1976年，日本电报电话公司研制成功发射波长为1.3μm的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器。1977年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时。1979年美国电报电话(AT&T)公司和日本电报电话公司研制成功发射波长为1.55μm的连续振荡半导体激光器。第一章概述光纤通信系统的突破：850nm波长多模光纤的第一代系统（1973～1976）1300nm波长多模光纤的第二代系统（1976～1982）1300nm单模光纤多模激光器的第三代系统（1987～）1550nm单模光纤单模激光器的第四代系统（1990～）第一章概述第一章概述2、光纤通信发展趋势向超高速系统的发展向超大容量WDM系统的演进实现光联网Thankyou!光网络第二章光导纤维第二章光导纤维1.光纤的结构与分类2.光纤的传输特性3.新型单模光纤第二章光导纤维1.光纤的结构与分类绝大多数光纤是用石英材料制成的双层同心圆柱体

n1

a

n2

b

折射率半径n1>n2纤芯包层光就要在纤芯中传输。第二章光导纤维光纤的分类：（1）按照折射率分布来分阶跃型光纤均匀光纤渐变型光纤非均匀光纤第二章光导纤维光纤的分类：（2）按照传输模式的多少来分模式：实质上是电磁场的一种场型结构分布形式单模光纤：光纤中只传输一种模式时，叫做单模光纤。多模光纤：光纤中传输多种模式时，叫做多模光纤。第二章光导纤维2.光纤的传输特性（1）损耗特性（2）色散特性第二章光导纤维（1）损耗特性损耗的度量：dB/km吸收损耗散射损耗吸收作用是光波通过光纤材料时，有一部分光能变成热能，从而造成光功率的损失。由于光纤的材料、形状、折射指数分布等的缺陷或不均匀，使光纤中传导的光散射而产生的损耗称为散射损耗。第二章光导纤维（2）色散特性光纤中传送的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分构成的，它们有不同的传播速度，将会使脉冲波形的形状发生变化。也可以从波形在时间上展宽的角度去理解，也就是光脉冲在光纤上传输，随着传输距离的加大，脉冲波形在时间上发生了展宽，这种现象就是光纤的色散。第二章光导纤维色散码间干扰色散的度量：色散系数D单位：ps/nm·km第二章光导纤维常规光纤G.652：最低损耗1.55μm，最小色散1.31μm第二章光导纤维3.新型单模光纤（1）色散位移单模光纤（2）非零色散光纤（3）色散补偿光纤（4）全波光纤第二章光导纤维（1）色散位移单模光纤G.6531.55μm处，最低损耗，最小色散不利于波分复用技术的实现（2）非零色散光纤G.655非零色散光纤是指光纤的工作波长不是在1.55μm，而是在1.54~1.565μm.色散值：约1.0~4.0ps/km·nm适合波分复用系统第二章光导纤维（3）色散补偿光纤色散补偿光纤是用来一段光纤来消除光纤中由于色散的存在使得光脉冲信号发生的展宽和畸变。能起到这种作用的光纤称为色散补偿光纤。第二章光导纤维（4）全波光纤在1380nm附近，将OH离子的浓度降低到以下，消除了（1360~1460）nm波段的损耗峰，使该波段的损耗也降低到0.3dB/km左右，且色散值很小。全波光纤：从1280nm~1675nm特点：应用于DWDM，可增加50%的信道数，为DWDM系统应用于城域网创造条件。Thankyou!光网络第三章光纤通信器件第三章光纤通信器件1.光源2.光电检测器3.光放大器第三章光纤通信器件1.光源光源是一个发光的器件，主要作用是将电信号转换为光信号送入光纤。目前用于光纤通信的光源：半导体激光器第三章光纤通信器件半导体激光器的性能阈值特性光谱特性温度特性第三章光纤通信器件半导体激光器的性能阈值特性当外加正向电流达到某一值时，输出光功率将急剧增加，这时将产生激光振荡，这个电流值称为阈值电流It。I>It：激光P输出光功率工作电流II<It：荧光It荧光区激光区第三章光纤通信器件半导体激光器的性能光谱特性I<It：荧光——

光谱宽，光强弱I>It：激光——

光谱窄，光强强第三章光纤通信器件半导体激光器的性能温度特性——激光器的阈值电流和光输出功率随温度变化的特性为温度特性。ItP输出光功率工作电流IT↑ItT↑It↑P↓T↓It↓P↑ATC自动温度控制电路第三章光纤通信器件2.光电检测器光接收机中实现将光纤传输来的光信号转换为电信号的器件称为光电检测器。（1）半导体光电检测器的种类PIN光电二极管：光电转换APD雪崩光电二极管：光电转换、光放大作用第三章光纤通信器件2.光电检测器（2）工作特性响应度R0：描述光电转换能力的物理量第三章光纤通信器件3.光放大器掺铒光纤放大器（EDFA）是一种特殊光纤，只是往纤芯中注入了铒（Er）这种稀土元素，使得在泵浦光作用下，可直接对某一波长的光信号进行放大。功能:放大，无整形功能。第三章光纤通信器件（2）EDFA的结构第三章光纤通信器件（3）EDFA的工作特性功率增益功率增益=10log输出光功率输入光功率功率增益表示了光放大器的放大能力(dB)第三章光纤通信器件（3）EDFA的工作特性输出饱和功率输入信号功率与输出信号功率之间不完全呈正比，而是存在着饱和的趋势。Thankyou!光网络第四章光纤通信系统第四章光纤通信系统1.光发送端机2.光接收端机3.光中继器4.中继距离的计算第四章光纤通信系统1.光发送端机第四章光纤通信系统2.光接收端机判决再生电路第四章光纤通信系统2.光接收端机信号频谱NRZ（不归零码）RZ（归零码）第四章光纤通信系统光接收机的性能指标接收机灵敏度在保证系统的误码率指标要求下，光接收机能够接收到的最小平均光功率（用dBm表示）。动态范围在保证系统的误码率指标要求下，光接收机的最大输入光功率（用dBm表示）和最小输入光功率（用dBm表示）之差。第四章光纤通信系统3.光中继器第四章光纤通信系统4.中继距离的计算（1）损耗受限中继距离的计算（2）色散受限中继距离的计算固有衰减：吸收损耗、散射损耗连接损耗和微弯带来的附加损耗第四章光纤通信系统（1）损耗受限中继距离的计算发送接收——发送光功率（dBm）－——发送端活动连接器的接续损耗（dB）－——平均光缆衰减系数（dB/km）－——平均接头损耗（dB/km）×L×L第四章光纤通信系统发送接收——光通道功率代价（dB）－——光缆富余度（dB/km）－——设备富余度（dB）－－——接收端活动连接器的接续损耗（dB）－－－×L×L×L第四章光纤通信系统发送接收＝——接收机灵敏度（dBm）－－－－－－－×L×L×L第四章光纤通信系统发送接收km第四章光纤通信系统第四章光纤通信系统（2）色散受限中继距离的计算光纤色散特性＋光源特性：码间干扰模分配噪声啁啾声第四章光纤通信系统码间干扰光源是多谱线的，而每根谱线产生的相同波形在光纤中传输时，其传播速度不同，使得所经历的色散不同，而前后错开，使合成的波形不同于单根线谱的波形，导致所传输的光脉冲的宽度展宽，出现“拖尾”，因而造成相邻两光脉冲之间的相互干扰，这种现象称为码间干扰。第四章光纤通信系统模分配噪声单模激光器在高码速调制情况下，其谱线呈现多纵模（多频）谱线，各谱线功率总和是一定的，但每根谱线的功率是随机的。即各谱线的能量随机分配第四章光纤通信系统模分配噪声因为单模光纤具有色散，所以激光器的各谱线经过传输后产生不同的时延，在接收端造成了脉冲展宽，又因为各谱线的能量随机分配，使得在接收端取样点得到的取样信号有强度起伏，引入了附加噪声，这种噪声就称为模分配噪声。模分配噪声的产生是由于激光器在高码速下的多纵模性造成的，因而提出新的单模激光器以克服模分配噪声的影响。速率可以进一步提高。第四章光纤通信系统啁啾声对于处于直接强度调制状态下的单纵模激光器：对于处于直接强度调制状态下的单纵模激光器，其载流子密度的变化是随注入电流的变化而变化。这样使有源区的折射指数发生变化，从而导致激光器谐振腔的光通路长度相应变化，结果致使振荡波长随时间偏移，这就是所谓的啁啾声现象。严重时会造成判决困难。M1M2nL第四章光纤通信系统色散受限距离——公式一ε——与色散代价有关的系数B——线路码速率（Mbit/s）△λ——光源谱线宽度（nm）D——色散系数（ps/km.nm）第四章光纤通信系统色散受限距离——公式二α——频率啁啾系数D——色散系数（ps/km.nm）λ——工作波长（nm）B——线路码速率（Tbit/s）第四章光纤通信系统色散受限距离：与码速率、光纤的带宽以及光源的谱宽成反比第四章光纤通信系统最大中继距离计算：损耗受限中继距离Lα色散受限中继距离LD取其中最小值作为最大中继距离第四章光纤通信系统

单纵模LD的技术指标

光电检测器指标

光纤性能指标

器件型式DC-PBH-LD

器件类别INGaAsPin-FET色散系数2.2ps/nm·km

中心波长1550nm

工作波长1.0—1.6μm色散代价1dB

光源谱宽≤2.0nm

响应度0.8A/W频率啁啾系数3.2

消光比12

暗电流40nA光纤富余度0.2dB/km

寿命105小时

寿命7╳105小时光纤接头损耗0.2dB/km

出纤功率10mW

动态范围15dB光纤固有衰减0.15dB/km接收机灵敏度BER≤10-10时≤-40dBm光纤连接器衰减（收、发各一个）1dB

若2.5Gb/s光纤数据通信系统的技术指标如下:

注：若考虑5dB设备富余度,请求出在进行系统设计时,所允许的最大中继距离为多少?

第四章光纤通信系统解答：-(-40)-2-1-50.15+0.2+0.2第四章光纤通信系统76.4km<675.43km最大中继距离为76.4km。3.2×2.2×15502×0.00252谢谢！光网络第2部分SDH传输网76光网络第1部分光纤通信系统第2部分SDH传输网第3部分MSTP传输网第4部分DWDM传输网第5部分光传送网OTN77SDH光同步网1.SDH基本概念2.SDH帧结构3.SDH一般复用结构及复用单元4.我国的SDH复用结构5.SDH基本网络单元6.SDH拓扑结构7.SDH分层模型8.SDH网络保护9.SDH网络同步10.SDH网络性能78第五章SDH光同步网1.SDH基本概念2.SDH帧结构3.SDH一般复用结构及复用单元4.我国的SDH复用结构5.SDH基本网络单元6.SDH拓扑结构7.SDH分层模型8.SDH网络保护9.SDH网络同步10.SDH网络性能79第五章SDH光同步网1.SDH基本概念80PDH的缺点PCM基群2.048Mb/s二次群8.448Mb/s三次群34.368Mb/s四次群139.264Mb/sPDH：准同步数字体系PlesiochronousDigitalHierachy81第五章SDH光同步网（1）SDH的概念SDH：同步数字体系SDH有一套标准化的信息结构等级，称为同步传输模块82STM-1STM-4STM-16STM-64155.520Mb/s622.080Mb/s2448.320Mb/s9953.280Mb/s×4第五章SDH光同步网SDH网是由一些SDH的网络单元（NE）组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。有全世界统一的网络节点接口（NNI）设备和光纤之间的接口。83第五章SDH光同步网1.SDH基本概念2.SDH帧结构3.SDH一般复用结构及复用单元4.我国的SDH复用结构5.SDH基本网络单元6.SDH拓扑结构7.SDH分层模型8.SDH网络保护9.SDH网络同步10.SDH网络性能842.SDH帧结构STM-185同步传输模块STM-1的帧结构SOH：段开销区STM帧结构中，为了保证信息正常传送而供网络运行、管理和维护所使用的附加字节。占据1～3行和5～9行的1～9列再生段开销（RSOH）复用段开销（MSOH）86同步传输模块STM-1的帧结构净负荷区净负荷区内所存放的是有效传输信息，也称为信息净负荷。占据1～9行的10～270列87同步传输模块STM-1的帧结构AU-PTR：管理单元指针实际上是一组数码，其值代表净负荷中信息的起始字节的位置。占据第4行的1～9列88同步传输模块STM-N的帧结构由STM-1经字节间插同步复用而成89同步传输模块STM-N的帧结构90一个STM-N帧的传输时间任何等级的STM，即STM-N，无论N为几，一帧所用的时间均为125μs。1s传输==8000帧91相关计算码速率信息净负荷段开销管理单元指针92相关计算第五章SDH光同步网1.SDH基本概念2.SDH帧结构3.SDH一般复用结构及复用单元4.我国的SDH复用结构5.SDH基本网络单元6.SDH拓扑结构7.SDH分层模型8.SDH网络保护9.SDH网络同步10.SDH网络性能933.SDH的一般复用结构及复用单元94容器虚容器支路单元支路单元组虚容器管理单元管理单元组PDH容器（C）作用——用来装载各种速率业务信号的信息结构，主要完成PDH信号和VC之间的适配功能（如码速调整）。种类——ITU-T规定了5种标准容器： C-11，C-12，C-2，C-3（低阶C） C-4（高阶C）3.SDH的一般复用结构及复用单元95虚容器（VC）构成：VC=标准C的信号+通道开销（POH）3.SDH的一般复用结构及复用单元96支路单元（TU）作用——支路单元是为低阶通道层和高阶通道层之间提供适配功能的一种信息结构。种类：TU-11，TU-12，TU-2和TU-3构成：低阶VC+支路单元指针（TUPTR）3.SDH的一般复用结构及复用单元97支路单元组（TUG）支路单元组（TUG）由一个或多个在高阶VC净负荷中占据固定的、确定位置的支路单元组成。VC-4/3中有TUG-3和TUG-2两种支路单元组。

3.SDH的一般复用结构及复用单元98管理单元（AU）作用——管理单元是在高阶通道层和复用段层之间提供适配功能的信息结构。种类——AU-3、AU-4组成——AU=高阶VC+AUPTR3.SDH的一般复用结构及复用单元99管理单元组（AUG）STM-N帧的净负荷中占据固定的确定位置的一个或多个AU就组成了管理单元组（AUG）。1个AUG由1个AU-4或3个AU-3按字节间插组合而成。3.SDH的一般复用结构及复用单元100STM-NSTM-N=管理单元组（AUG）+段开销（SOH）3.SDH的一般复用结构及复用单元101（3）支路信号纳入STM-N帧的过程各支路信号的业务信号最终进入SDH的STM-N帧都要经过3个过程：映射、定位和复用。映射

映射是一种在SDH边界处使各支路信号适配进虚容器的过程。即各种速率的G.703信号先分别装入相应的标准容器进行码速调整，之后再加进低阶或高阶通道开销（POH）形成虚容器。3.SDH的一般复用结构及复用单元102定位

是以附加于VC上的TUPTR指示和确定低阶VC的起点在TU净负荷中位置，或以附加于VC上的AUPTR指示和确定高阶VC的起点在AU净负荷中的位置。复用

是以字节交错间插方式把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N帧的过程。3.SDH的一般复用结构及复用单元103第五章SDH光同步网1.SDH基本概念2.SDH帧结构3.SDH一般复用结构及复用单元4.我国的SDH复用结构5.SDH基本网络单元6.SDH拓扑结构7.SDH分层模型8.SDH网络保护9.SDH网络同步10.SDH网络性能1044.我国的SDH复用结构注：在干线上采用34.368Mbit/s时，应经上级主管部门批准。105在PDH中：一个四次群（速率为139.264Mbit/s，可类比一个STM-1）里有64个2.048Mbit/s（一次群）、4个34.368Mbit/s（三次群）。在SDH中：一个STM-1（155.520Mbit/s）只能装载63个2.048Mbit/s、3个34.368Mbit/s。我国的SDH复用结构106107谢谢！光网络第2部分SDH传输网SDH光同步网1.SDH基本概念2.SDH帧结构3.SDH一般复用结构及复用单元4.我国的SDH复用结构5.SDH基本网络单元6.SDH拓扑结构7.SDH分层模型8.SDH网络保护9.SDH网络同步10.SDH网络性能5.SDH基本网络单元终端复用器（TM）分插复用器（ADM）数字交叉连接设备（DXC）再生中继器（REG）（1）终端复用器（TM）5.SDH基本网络单元主要任务——将低速支路信号纳入STM-N帧结构，并经电/光转换成为STM-N光线路信号，其逆过程正好相反。终端复用器（TM）具体功能

在发送端将各PDH支路信号复用进STM-N帧结构，在接收端进行分接。

在发送端将若干个STM-N信号复用为一个STM-M（M>N）信号，在接收端将一个STM-M信号分成若干个STM-N信号。

TM具有电/光（光/电）转换功能。5.SDH基本网络单元5.SDH基本网络单元应用——TM常用作网络末梢端节点。（2）分插复用器（ADM）5.SDH基本网络单元功能——具有灵活地分插任意支路信号的能力（兼有数字交叉连接功能），在网络设计上有很大灵活性。分插复用器（ADM）具体功能具有上/下支路能力。上下的支路，既可以是PDH支路信号，也可以是较低等级的STM-N信号。可兼有数字交叉连接功能。具有光/电（电/光）转换功能。5.SDH基本网络单元5.SDH基本网络单元应用——用在线形网的中间节点或环形网上的节点。（3）数字交叉连接设备（DXC）DXC是一种具有一个或多个PDH或SDH信号接口，可以在任何接口之间对信号及其子速率信号进行可控连接和再连接的设备。实现支路之间的交叉连接。5.SDH基本网络单元支路PDH——PCM各次群等SDH——STM-N同步传递模块、VC-4及VC-12等光/电、光/电转换数字交叉连接设备（DXC）基本功能电路调度功能业务的汇集和疏导功能保护倒换功能其他功能：开放宽带业务、网络恢复、不完整通道段监视、测试接入等应用——用于多接口连接5.SDH基本网络单元5.SDH基本网络单元DXC的配置类型通常用DXCX/Y来表示X表示接入端口数据流的最高等级Y表示参与交叉连接的最低级别例如：DXC4/1表示接入端口的最高速率为140Mbit/s或155Mbit/s，交叉连接的最低级别为VC-12（2Mbit/s）数字123456等级PCM一次群VC-12、VC-3PCM二次群PCM三次群PCM四次群STM-1或VC-4STM-4STM-165.SDH基本网络单元实际应用的DXC设备主要有三种基本的配置类型：类型1——提供高阶VC（VC-4）的交叉连接DXC4/4属此类设备类型2——提供低阶VC（VC-12，VC-3）的交叉连接DXC4/1属此类设备类型3——提供低阶和高阶两种交叉连接DXC4/3和DXC4/4/1属此类设备5.SDH基本网络单元（4）再生中继器（REG）作用——将光纤长距离传输后受到较大衰减及色散畸变的光脉冲信号转换成电信号后进行放大整形、定时、再生为规划的电脉冲信号，然后调制光源变换为光脉冲信号送入光纤继续传输，以延长传输距离。应用——REG可应用于各种类型的网络拓扑中，作为长距离通信的再生中继。第五章SDH光同步网1.SDH基本概念2.SDH帧结构3.SDH一般复用结构及复用单元4.我国的SDH复用结构5.SDH基本网络单元6.SDH拓扑结构7.SDH分层模型8.SDH网络保护9.SDH网络同步10.SDH网络性能6.SDH传输网的基本拓扑结构SDH传输网中不含交换设备，它只是交换局之间的传输手段，其节点为SDH的基本网络单元。第五章SDH光同步网1.SDH基本概念2.SDH帧结构3.SDH一般复用结构及复用单元4.我国的SDH复用结构5.SDH基本网络单元6.SDH拓扑结构7.SDH分层模型8.SDH网络保护9.SDH网络同步10.SDH网络性能（1）我国的SDH传输网分层结构我国SDH传输网分为四个层面，如下图：7.SDH分层结构第五章SDH光同步网1.SDH基本概念2.SDH帧结构3.SDH一般复用结构及复用单元4.我国的SDH复用结构5.SDH基本网络单元6.SDH拓扑结构7.SDH分层模型8.SDH网络保护9.SDH网络同步10.SDH网络性能8.SDH网络保护（1）自愈网的概念及实现方式（2）线路保护倒换（3）自愈环（4）子网连接保护（1）自愈网的概念及实现方式所谓自愈网就是无需人为干预，网络就能在极短时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出了故障。8.SDH网络保护8.SDH网络保护SDH的自愈实现（网络保护）方式线路保护倒换——线形网采用的保护倒换方式。环形网保护（自愈环）——采用环形网实现自愈的方式子网连接保护等8.SDH网络保护（2）线路保护倒换1+1方式特点：（1）并发优收，单端倒换；（2）不需要首尾双方就保护过程进行协议通信，实施简单且倒换时间很短；（3）正常情况下保护通路也在同时传送业务，不能提供资源共享，造成带宽浪费。8.SDH网络保护1:1保护特点：（1）选发选收，双端倒换；（2）附加了APS协议开销的传送与处理过程，与1+1方式比较增加了倒换时间；（3）保护通路正常情况下可传送低等级的无保护额外业务，提高了网络利用率。（3）自愈环自愈环——采用环形网保护①自愈环保护倒换基本方式1+1方式1:1方式8.SDH网络保护②自愈环的分类方法SDH自愈网的基本概念分类方法类别含义按环中每个节点插入支路信号在环中流动的方向来分单向环所有业务信号按同一方向在环中传输双向环入环的支路信号按同一方向传输，而由该支路信号分路节点返回的支路信号按相反的方向传输按保护倒换的层次来分通道倒换环业务量的保护是以通道为基础的复用段倒换环业务量的保护是以复用段为基础的按环中每一对节点间所用光纤的最小数量来分二纤环节点之间有2根光纤四纤环节点之间有4根光纤135单向环双向环概念：进入环的支路信号与由该支路信号分插节点返回的支路信号方向相同，称为单向环；反之，就称为双向环。单向环和双向环的概念③自愈环种类二纤单向通道倒换环二纤双向通道倒换环二纤单向复用段倒换环四纤双向复用段倒换环二纤双向复用段倒换环8.SDH网络保护137P1S1ABCDa)正常情况b)故障情况下P1S1ABCD倒换二纤单向通道保护环示意图双发选收：1+1方式接收端的开关正常情况下接入主用光纤，需要的话，可以倒换到备用光纤。ADM138a)正常情况b)故障情况下的倒换S2/P1S1/P2ABCDABCD倒换S2/P1S1/P2二纤双向复用段共享保护环示意图采用时隙交换技术二纤双向复用段倒换环采用了时隙交换技术。每个传输方向光纤的时隙一分为二：前一半（VC4）定义为工作时隙（W）后一半（VC4）定义为保护时隙（P）。自愈环的优缺点比较二纤单向通道保护环优点：双发选收实现简单；不使用APS倒换协议，倒换速度快，倒换时间一般小于30ｍｓ。缺点：因不能重复使用节点间的时隙，环传输容量较小，整个环的传输容量为STM-N。场合——尤其适合用于业务量比较集中的应用场合，即各个节点皆和中心节点发生业务往来，而彼此之间的业务量较少，一般县局间的通信就属于此种情况。自愈环的优缺点比较二纤双向复用段保护环优点：时隙可以重复使用，增大了环的传输容量（可达ｋ／2×STM-N）；可利用保护通道传送额外业务。缺点：使用桥接与倒换技术，技术比较复杂。因为需要使用APS协议，倒换速度较慢。当环的传输路径小于1200ｋｍ时，其保护倒换时间小于50ｍｓ；当环网的传输路径很长时，保护倒换时间可能会高达100～200ｍｓ。场合——特别适用于业务量分散型的应用场合，即环网中的各个节点之间，尤其是相邻节点之间的业务流量比较多，而且分布比较均匀的情况，一般局间通信就属于此种情况。8.SDH网络保护子网连接保护子网连接保护（SNCP）倒换机理类似于通道倒换，SNCP采用“并发选收”的保护倒换规则，业务在工作和保护子网连接上同时传送。当工作子网连接失效或性能劣化到某一规定的水平时，子网连接的接收端依据优选准则选择保护子网连接上的信号。子网连接保护的特点：子网连接保护倒换时一般采取单向倒换方式，因而不需要APS协议。子网连接保护（SNCP）可适用于各种网络拓扑，倒换速度快。子网连接保护在配置方面具有很大的灵活性，特别适用于不断变化、对未来传输需求不能预测的、根据需要可以灵活增加连接的网络。能支持不同厂家的设备混合组网。但是子网连接保护需要判断整个工作通道的故障与否，对设备的性能要求很高。第五章SDH光同步网1.SDH基本概念2.SDH帧结构3.SDH一般复用结构及复用单元4.我国的SDH复用结构5.SDH基本网络单元6.SDH拓扑结构7.SDH分层模型8.SDH网络保护9.SDH网络同步10.SDH网络性能1.网同步的基本概念SDH传输网的网同步（1）网同步的概念所有数字网都要实现网同步，所谓网同步是使网中所有节点和数字设备的时钟频率和相位保持一致，以便使网内各节点的全部数字流实现正确有效的传输和交换。SDH传输网的网同步（2）网同步的方式准同步方式互同步方式主从同步方式

主从同步方式的概念在网内某一主交换局设置高精度高稳定度的时钟源（称为基准时钟），并以其为基准通过树状结构的时钟分配网传送到网内其他各交换局，各交换局采用锁相环技术将本局时钟频率和相位锁定在基准主时钟上，使全网各交换节点时钟都与基准主时钟同步。SDH传输网的网同步

等级结构的主从同步方式主从同步方式一般采用等级结构。第五章SDH光同步网1.SDH基本概念2.SDH帧结构3.SDH一般复用结构及复用单元4.我国的SDH复用结构5.SDH基本网络单元6.SDH拓扑结构7.SDH分层模型8.SDH网络保护9.SDH网络同步10.SDH网络性能10.SDH网络性能误码性能抖动性能误码性能误块（EB）

由于SDH帧结构是采用块状结构，因而当同一块内的任意比特发生差错时，则认为该块出现差错，通常称该块为差错块，或误块。误块秒比（ESR）

误码性能参数

严重误块秒比（SESR）

背景误块比（BBER）

误块秒比（ESR）

误块秒：1s具有1个或多个误块时，该秒称为误块秒。误块秒比（ESR）：在规定观察时间间隔内出现的误块秒数与总的可用时间之比。

严重误块秒比（SESR）

严重误块秒：1s内有不少于30％的误块，认为该秒为严重误块秒。严重误块秒比（SESR）：在规定观察时间间隔内出现的严重误块秒数占总的可用时间之比。

SESR指标可以反映系统的抗干扰能力背景误块比（BBER）

背景误块：扣除不可用时和严重误块秒期间出现的误块后所剩下的误块。背景误块比（BBER）：背景误块数与扣除不可用时和严重误块秒期间的所有误块数后的总块数之比。如果连续10s误码率劣于10-3，则认为是故障，那么这段时间为不可用时。

抖动性能在数字信号传输过程中，脉冲在时间间隔上不再是等间隔的，而是随机的，这种变化关系可以用频率来描述：

频率>10Hz时的随机变化称为抖动

频率<10Hz时的随机变化称为漂移

抖动性能抖动的程度用数字周期来描述

（UI）一个码元的时隙为一个单位间隔一个比特传输信息所占的时间

1UI＝

谢谢！光网络第3部分MSTP传输网158光网络第1部分光纤通信系统第2部分SDH传输网第3部分MSTP传输网第4部分DWDM传输网第5部分光传送网OTN159MSTP传输网1.MSTP的基本概念2.

MSTP的功能模型3.以太网业务在MSTP中的实现4.级联技术5.链路容量调整方案1601.MSTP的基本概念161（1）多业务传送平台（MSTP）的产生背景SDH传输网主要用于传输TDM业务（PDH、SDH信号），然而随着IP网的迅猛发展，对多业务需求（特别是数据业务）的呼声越来越高，为了能够承载IP、以太网等业务，多业务传送平台（MSTP）应运而生。1.MSTP的基本概念162（2）多业务传送平台（MSTP）的概念MSTP：Multi-ServiceTransportPlatformMSTP称为多业务传送平台MSTP是指能够同时实现TDM、ATM、以太网等业务接入、处理和传送功能，并能提供统一网管的、基于SDH的平台。MSTP传输网1.MSTP的基本概念2.

MSTP的功能模型3.以太网业务在MSTP中的实现4.级联技术5.链路容量调整方案163MSTP的功能模型2.MSTP的功能模型164MSTP传输网1.MSTP的基本概念2.

MSTP的功能模型3.以太网业务在MSTP中的实现（EOS）4.级联技术5.链路容量调整方案165MSTP传输网3.以太网业务在MSTP中的实现透传功能二层交换功能以太环网功能166以太网业务在MSTP中的实现167基本概念用户端口：与本地用户LAN连接的以太端口系统端口：与SDH连接的内部以太端口（VCn）以太网业务在MSTP中的实现168透传功能对于用户端设备所输出的以太网信号，直接将其封装到SDH的VC容器中，而不作任何二层处理，这种工作方式称为透传。它只要求SDH系统提供一条VC通道来实现以太网数据的点到点透明传送。以太网业务在MSTP中的实现169二层交换功能在将以太网业务映射进VC虚容器之前，先进行以太网二层交换处理，这样可以把多个以太网业务流复用到同一以太网传输链路上，从而节约了局端端口和网络带宽资源。所谓以太网二层交换处理是指能够根据数据包的MAC地址，实现以太网接口侧不同以太网接口与系统侧不同VC虚容器之间的包交换。以太网业务在MSTP中的实现170以太环网功能是以太网二层交换的一种特殊应用形式。它利用以太网二层交换技术构成物理上的环型网络，但在MAC层通过生成树协议组成总线型/树型拓扑，从而使以太环网上的所有节点能够实现带宽的动态分配和共享，提高了链路的频带利用率。以太网业务在MSTP中的实现171RPR（弹性分组环）——以太环网功能RPR为双环结构，是由两个相反方向的环组成，环上的各个节点称为站点。每个RPR节点(station)都采用了一个以太网中用到的48位MAC地址作为地址标识。5.以太网业务在MSTP中的实现172MPLS（多协议标签交换）MPLS（Multi-ProtocalLabelSwitching）MPLS协议的关键是引入了标签（Label）的概念。具体地说，MPLS网络给每个IP数据报打上固定长度的“标签”，在MPLS网络边缘处首先实现第三层路由功能，而在MPLS网络核心则采用第二层交换，即对打上标签的IP数据报在第二层用硬件进行转发（称为标签交换）。以太网业务在MSTP中的实现173以太网业务的封装技术以太网数据帧需要先经过PPP/LAPS/GFP封装后，才能映射进VC，再经过一些相应的变换，最后复用成STM-N信号。MSTP中将以太网数据帧封装映射到SDH帧时的协议：GFP（通用成帧规程）：朗讯科技公司和北方电讯网络公司提出的通用成帧规程是一种先进的数据信号适配、映射技术，可以透明地将上层的各种数据信号封装为可以在SDH/OTN传输网络中有效传输的信号。以太网业务在MSTP中的实现GFP定义了两种映射模式：

类别

概念

适用场合帧映射GFP-F没有固定的帧长，通常接收到完整的一帧后再进行处理适合处理以太网MAC帧透明映射GFP-T有固定的帧长度或固定比特率，可及时处理接收到的业务流量，而不用等待整个帧都收到适合处理实时业务174MSTP传输网1.MSTP的基本概念2.

MSTP的功能模型3.以太网业务在MSTP中的实现4.级联技术5.链路容量调整方案1754.级联技术（1）什么叫级联？级联是一种组合过程，通过将多个C-n的容器组合起来，构成一个容量更大的容器来满足数据业务传输要求的过程。在一定的机制下，组合容器（容量为单个VC容量的X倍）可以当作仍然保持比特序列完整性的单个容器使用。176X×260字节C-4-X19J1B3C2G1F2H4F3K3N1…J1B3C2G1F2H4F3K3N11X4.级联技术（2）级联的分类分类概念表示连续级联（相邻级联）需要利用同一STM-N帧中相邻的一系列虚容器传送组合容器中的X个净荷量C-4，即将同一STM-N帧中相邻的虚容器级联并作一个整体在相同的路径上进行传送VC-n-Xc虚级联使用多个独立的不一定相邻的VC传送组合容器中的X个净荷量C-4，不同的VC可以像未级联一样可分别沿不同路径传输，最后在接收端重新组合成为连续的带宽VC-n-Xv177VC表示为虚容器；n表示为参与级联的VC的级别；X表示参与级联的VC的数目；c表示连续级联，v表示虚级联4.级联技术优点缺点连续级联通过容器组合提供新的宽带，提高了带宽利用率所有VC都经过相同的传输路径，相应数据的各个部分不存在时延差，降低了接收侧信号处理的复杂度，提高了传输质量信道要求难以满足，即便很多VC空闲但没有足够的相邻VC就不能进行相邻级联网络通道利用率降低虚级联不苛求时隙相邻的传送带宽，能够更为有效地利用网络中零散可用的带宽虚级联组中的单个VC可沿不同的路由独立进行传送，可提高多条路径上的资源利用率，带宽利用率高由于单个VC的传输路径可能不同，导致链路之间出现传输时延差实现难度较大连续级联与虚级联的比较：1784.级联技术（3）级联的实现连续级联的实现虚级联的实现179连续级联的实现以VC-4-Xc为例：需要利用同一STM-N帧中相邻的一系列虚容器VC-4传送组合容器中的X个净荷容量C-4。实际上只有第一个VC-4具有真正的通道开销，而后继的（X-1）个VC-4的通道开销为空。接收端按照第1个VC-4的通道开销对所有参与级联的VC-4进行相同的处理，并将各个C-4的内容重新组合成C-4-Xc，还原出业务信息。4.级联技术180虚级联的实现

以VC-4-Xv为例：利用几个不同的STM-N帧中的VC-4传送组合容器中X个净荷容量C-4。接收端识别哪些VC-4属于同一个VC-4-Xv，以及各VC-4在VC-4-Xv中的顺序，以重新组合成VC-4-Xv，还原出业务信息；每个VC-4均具有各自的POH，其定义与一般的POH开销规定相同。4.级联技术181MSTP传输网1.MSTP的基本概念2.

MSTP的功能模型3.以太网业务在MSTP中的实现4.级联技术5.链路容量调整方案1825.链路容量调整方案链路容量调整方案(LCAS)LCAS可以不中断业务地自动调整和同步虚容器级联组(VCG)大小，可以克服SDH固定速率的缺点，根据用户的需求实现带宽动态可调。当某一虚容器（VC）发生故障时，采用链路容量调整方案可以自动的暂时降低容量，VC故障恢复时自动增加容量。183谢谢！184光网络第4部分DWDM传输网光网络第1部分光纤通信系统第2部分SDH传输网第3部分MSTP传输网第4部分DWDM传输网第5部分光传送网OTN186DWDM传输网1.

DWDM的基本概念2.

DWDM的工作波长3.DWDM系统组成4.DWDM系统的监控技术5.DWDM传输网的关键设备DWDM传输网1.

DWDM的基本概念2.

DWDM的工作波长3.DWDM系统组成4.DWDM系统的监控技术5.DWDM传输网的关键设备1.DWDM的基本概念WDM的产生背景信息快速发展的需求。由于数据量不断增大，通信带宽急剧猛增，要求传输信道具有高速率、大容量的特性。充分利用光纤具有的巨大带宽资源。理论研究证明：一根常规石英单模光纤在1550nm波段可提供约25THz带宽的低损耗窗口。（1）WDM的概念

WDM：光波分复用1.DWDM的基本概念DWDM基本概念光波分复用（WDM）是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原。讨论：波分复用系统根据复用的波长间隔的大小，可分为：CWDM（稀疏波分复用）——波长间隔为几十nm（20nm）DWDM（密集波分复用）——波长间隔为0.8-2nm1.DWDM的基本概念特点：①光波分复用器结构简单、体积小、可靠性高②提高光纤的频带利用率③降低对器件的速率要求④提供透明的传送通道⑤可更灵活地进行光纤通信组网⑥存在插入损耗和串光问题1.DWDM的基本概念1.DWDM的基本概念DWDM对光纤的要求G.652（常规光纤）最低损耗1.55μm，最小色散1.31μmG.653（色散位移单模光纤）1.55μm处，最低损耗，最小色散G.655（非零色散光纤）工作波长在1.54~1.565μm适合波分复用1.DWDM的基本概念DWDM对光源的要求激光器的输出波长保持稳定激光器应具有比较大的色散容纳值采用外调制技术DWDM对光电检测器的要求在接收时，光电检测器必须能从所传输的多波长业务信号中检测出所需波长的信号，因此要求光检测器应具有多波长检测能力。第一章概述196强度调制间接调制（外调制）光源电信号光信号光源电光光信号调制器电信号直接调制（内调制）（3）DWDM的工作方式①双纤单向传输1.DWDM的基本概念单向波分复用系统采用两根光纤，一根光纤只完成一个方向光信号的传输，反向光信号的传输由另一根光纤来完成。②单纤双向传输1.DWDM的基本概念双向波分复用系统则只用一根光纤，在一根光纤中实现两个方向光信号的同时传输，两个方向光信号应安排在不同波长上。DWDM传输网1.

DWDM的基本概念2.

DWDM的工作波长3.DWDM系统组成4.DWDM系统的监控技术5.DWDM传输网的关键设备2.DWDM的工作波长DWDM系统的工作波长ITU-TG.692建议DWDM系统以193.1THz为绝对参考频率（即标称中心频率的绝对参考点）不同波长的频率间隔应为100GHz的整数倍或50GHz的整数倍的波长间隔系列频率范围为192.1THz～196.1THzDWDM传输网1.

DWDM的基本概念2.

DWDM的工作波长3.DWDM系统组成4.DWDM系统的监控技术5.DWDM传输网的关键设备（1）DWDM两种系统结构3.DWDM系统组成DWDM两种系统结构集成式系统——要求接入光接口满足DWDM光接口标准（即ITU-TG.692接口标准）开放式系统——在波分复用器前加入了光波长转换器（OTU），将SDH光接口（即ITU-TG.957）转换成符合ITU-TG.692规定的接口标准3.DWDM系统组成（2）DWDM系统组成光发射机（发送光复用终端单元）光接收机（接收光复用终端单元）中继线路放大单元3.DWDM系统组成DWDM系统组成模块包括：光转换器/光波长转换器（OTU）波分复用器（合波/分波器）光放大器（光后置放大器OBA，光线路放大器OLA，光前置放大器OPA）光监控信道（OSC）DWDM传输网1.

DWDM的基本概念2.

DWDM的工作波长3.DWDM系统组成4.DWDM系统的监控技术5.DWDM传输网的关键设备4.DWDM系统的监控技术（1）DWDM系统中OSC的作用由于光纤衰减的影响，使得经过长距离（80km～120km）传输的光信号很弱，在DWDM系统中利用EDFA对各波道业务信号进行放大。由于EDFA对业务信号的放大是在光层上进行的，即无上下话路的操作，所以无电接口接入，即使所传输的业务信号为SDH信号，在SDH信号的帧开销中也没有对DWDM系统进行监控和管理的字节。因而在DWDM系统中需要增加一个新的波长来传输监控管理信息（即需要增加一个额外的光监控信道），以实现对DWDM系统的监控——除监控线路中的EDFA之外，还应完成对各波道工作状态的监控。4.DWDM系统的监控技术在DWDM系统中需要增加一个新的波长来传输监控管理信息（即需要增加一个额外的光监控信道），以实现对DWDM系统的监控——除监控线路中的EDFA之外，还应完成对各波道工作状态的监控。监控方式概念监控波长监控信息速率带外波长监控技术OSC的波长位于EDFA增益带宽之外可选1310nm、1480nm、1510nm，优选1510±10nm2048kbit/s带内波长监控技术OSC的波长位于EDFA增益带宽之内1532±4nm155Mbit/s4.DWDM系统的监控技术DWDM系统的监控方式DWDM传输网1.

DWDM的基本概念2.

DWDM的工作波长3.DWDM系统组成4.DWDM系统的监控技术5.DWDM传输网的关键设备5.DWDM传输网的关键设备DWDM传输网的关键设备（1）光终端复用设备（OTM）（2）光分插复用设备（OADM）（3）光交叉连接设备（OXC）（4）光线路放大器（OLA）5.DWDM传输网的关键设备（1）光终端复用器（OTM）OTM包含光波分复用/解复用模块、光放大模块、色散补偿模块、光监控信道（OSC）模块以及其它辅助处理模块。5.DWDM传输网的关键设备（2）光分插复用设备（OADM）OADM的功能类似于SDH网络中的分插复用设备（ADM），它可以直接以光波信号为操作对象，利用光波分复用技术在光域上实现波长信道的上下。5.DWDM传输网的关键设备（2）光分插复用设备（OADM）5.DWDM传输网的关键设备（3）光交叉连接设备（OXC）OXC的功能类似于SDH传输网中的数字交叉连接设备（DXC），只不过是以光波信号为操作对象在光域上实现交叉连接的，无需进行光/电和电/光转换和电信号处理。5.DWDM传输网的关键设备OXC设备的主要功能：路由和交叉连接功能将来自不同链路的相同波长或不同波长的信号进行交叉连接连接和带宽管理功能能够响应各种带宽请求，寻找合适的波长信道，为传送的业务量建立连接上、下路功能保护和恢复功能可提供对链路和节点失效的保护与恢复能力波长转换功能5.DWDM传输网的关键设备（4）光线路放大器（OLA）每个传输方向的OLA先取出光监控信道并进行处理，再将主信道进行放大，然后将主信道与光监控信道合路并送入光纤。SCA为监控信道接入板；SC2为监控信号处理板；RM为收端监控；TM为发端监控；WPA、WBA为光放板；A为可调衰减器。谢谢！光网络第5部分光传送网OTN光网络第1部分光纤通信系统第2部分SDH传输网第3部分MSTP传输网第4部分DWDM传输网第5部分光传送网OTN光传送网OTN1.OTN的基本概念2.OTN的分层结构3.OTN的接口信息结构4.OTN的帧结构5.OTN的关键设备6.OTN的组网光传送网OTN1.OTN的基本概念2.OTN的分层结构3.OTN的接口信息结构4.OTN的帧结构5.OTN的关键设备6.OTN的组网1.OTN的基本概念OTN设计的初衷是希望将SDH作为净负荷完全封装到OTN中。DWDM相当于是OTN的一个子集。光传送网OTN1.OTN的基本概念2.OTN的分层结构3.OTN的接口信息结构4.OTN的帧结构5.OTN的关键设备6.OTN的组网2.OTN的分层结构（1）光通道、光复用段、光传输段中间设置OADM/ROADM的链形组网2.OTN的分层结构（2）OTN的分层模型将OTN设备所完成的全部功能逻辑分层G.872建议的OTN分层模型（分层结构）2.OTN的分层结构•光通道（OCh）层所接收的信号来自电通道层，在此光通道层将为其进行路由选择和波长分配，从而可以灵活地安排光通道连接、光通道开销处理以及监控功能等。•光复用段（OMS）层主要负责为两个相邻波长复用器之间的多波长信号提供连接功能。•光传输段（OTS）层为各种不同类型的光传输媒质（如G.652、G.655光纤）上所携带的光信号提供传输功能，包括光传输段开销处理功能和光传输段监控功能。光传送网OTN1.OTN的基本概念2.OTN的分层结构3.OTN的接口信息结构4.O