《光纖通信技術》教學PPT

《光纖通信技術》教學PPT,光纖通信技術,光纖通信,技術,教學,PPT 第第5章光同步網(wǎng)章光同步網(wǎng)5.1 同步數(shù)字體系的概念同步數(shù)字體系的概念5.2 SDH設備設備5.3 SDH傳送網(wǎng)及其網(wǎng)絡安全傳送網(wǎng)及其網(wǎng)絡安全5.4 SDH網(wǎng)絡性能分析網(wǎng)絡性能分析5.5 SDH光接口、電接口技術指標光接口、電接口技術指標5.1 同步數(shù)字體系的概念 5.1.1 PDH的主要缺陷5.1.2 SDH的網(wǎng)絡節(jié)點接口、速率和幀結構 5.1.3 SDH網(wǎng)的特點5.1.4 SDH中的基本復用、映射結構5.1.1 PDH的主要缺陷1復用結構復雜，缺乏靈活的上下話路的調(diào)度能力2 網(wǎng)絡結構缺乏靈活性3 存在互為獨立的三大數(shù)字系列，使國際間的互通存在困難4 無統(tǒng)一的光接口，使各廠家的產(chǎn)品互不兼容5 網(wǎng)管通信帶寬嚴重不足，給建立集中式電信管理網(wǎng)帶來困難5.1.2 SDH的網(wǎng)絡節(jié)點接口、速率和幀結構1網(wǎng)絡節(jié)點接口 2同步數(shù)字體系的速率 3幀結構 1網(wǎng)絡節(jié)點接口圖5-1 NNI在網(wǎng)絡中的位置 1網(wǎng)絡節(jié)點接口一個傳輸網(wǎng)主要由傳輸設備和網(wǎng)絡節(jié)點構成。簡單的網(wǎng)絡節(jié)點只有復用功能，而復雜的網(wǎng)絡節(jié)點應包括復用和交叉連接等多種功能。要規(guī)范一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡節(jié)點接口，則必須有一個統(tǒng)一、規(guī)范的接口速率和信號幀結構。2同步數(shù)字體系的速率STM-1155.520Mbit/sSTM-4622.080Mbit/sSTM-162 488.320Mbit/sSTM-649 953.280Mbit/sSTM-25639 813.12Mbit/s3幀結構由于要求SDH網(wǎng)能夠支持支路信號（2/34/140Mbit/s）在網(wǎng)中進行同步數(shù)字復用和交叉連接等功能，因而其幀結構必須具備下述功能。支路信號在幀內(nèi)的分布是均勻的有規(guī)律的，便于接入、取出。對PDH各大系列信號，都具有同樣的方便性和實用性。3幀結構圖5-2 STM-N的幀結構 3幀結構整個幀結構分為三個區(qū)域：段開銷（SOH）區(qū)、信息凈負荷區(qū)和管理單元指針。圖5-3 STM-1 SOH字節(jié)安排 5.1.3 SDH網(wǎng)的特點（1）SDH網(wǎng)絡是由一系列SDH網(wǎng)元（NE）組成的，它是一個可在光纖或微波、衛(wèi)星上進行同步信息傳輸、復用和交叉連接的網(wǎng)絡。（2）它有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡節(jié)點接口（NNI）。（3）它有一套標準化的信息結構等級，被稱為同步傳輸模塊STM-N。（4）它具有一種塊狀幀結構，在幀結構中安排了豐富的管理比特，大大增加了網(wǎng)絡的維護管理能力。（5）它有一套特殊的復用結構，可以兼容PDH的不同傳輸速率，而且還可以容納B-IS-DN信號，因而具有廣泛的適應性。5.1.4 SDH中的基本復用、映射結構1SDH復用結構 2復用單元 3關于通道、復用段和再生段的說明 4復用過程舉例 1SDH復用結構ITU-T在G707建議中給出了SDH的復用結構與過程。由于我國選用PCM30/32系列PDH信號，因而根據(jù)ITU-T的復用結構，簡化出適用于我國的SDH復用結構。我國目前采用的復用結構是以2Mbit/s系列PDH信號為基礎的，通常采用2Mbit/s和140Mbit/s支路接口，當然如有需要時也可以采用34Mbit/s支路接口。1SDH復用結構圖5-4 我國目前采用的SDH復用映射結構示意圖 2復用單元（1）容器C（2）虛容器VC（3）支路單元TU與支路單元組TUG（4）管理單元AU（5）同步傳輸模塊STM-N3關于通道、復用段和再生段的說明圖5-5 SDH傳輸系統(tǒng)中通道、復用段和再生段間的關系 4復用過程舉例圖5-6 PDH四次群信號至STM-1的復用、映射過程 5.2 SDH設備5.2.1 SDH邏輯功能塊5.2.2 再生器5.2.3 復用設備5.2.4 數(shù)字交叉連接器5.2.1 SDH邏輯功能塊根據(jù)所完成的功能不同，SDH邏輯功能塊可分為基本功能塊和輔助功能塊。1基本功能塊2復合功能塊3輔助功能塊5.2.1 SDH邏輯功能塊圖5-7 SDH設備的功能塊的組成 1基本功能塊（1）SDH物理接口（SPI）功能SDH物理接口功能塊所起的作用是在STM-N線路接口信號與邏輯電平信號之間完成相互轉(zhuǎn)換。（2）再生段終端（RST）功能RST功能塊是RSOH（再生段開銷）的源和宿，即在構成SDH幀信號的復用過程中加入RSOH，而在解復用過程中取出RSOH。信號流從參考點WTBXB到CWTBZ時RST完成的功能 當信號流從參考點WTBXC到B時完成的功能 1基本功能塊圖5-8 SDH物理接口功能 1基本功能塊圖5-9 再生段終端功能 1基本功能塊（3）復用段終端（MST）功能MST功能與RST的功能相似，只是復用段終端功能是MSOH（復用段開銷）的源和宿，即在構成STM-N信號的復用過程中加入MSOH，而在解復用過程中取出MSOH。（4）復用段保護（MSP）功能MSP功能是通過對STM-N信號的監(jiān)測及系統(tǒng)的評價來完成在復用段內(nèi)避免STM-N信號出現(xiàn)故障的功能塊。1基本功能塊圖5-10 復用段保護功能 1基本功能塊（5）復用段適配（MSA）功能MSA功能塊是用于處理AU-3/4指針，并完成組合/分解整個STM-N幀信號的任務。（6）高階通道連接（HPC）功能高階通道連接功能是指只對信號的傳輸路由做出選擇或改變，而不對信號本身進行任何處理，即將輸入的VC-3/4指定給可供使用的輸出口的VC-3/4，從而實現(xiàn)在VC-3/4等級上的重新排列。1基本功能塊圖5-11 復用段適配功能 1基本功能塊（7）高階通道終端（HPT）功能與RST、MST的功能相似，高階通道終端功能是高階通道開銷的源和宿，即在構成STM-N凈負荷過程中加入高階通道開銷（POH），而在分解過程中則取出POH，并通過U3參考點將部分開銷字節(jié)送入開銷接入功能塊（OHA）。（8）高階通道適配（HPA）功能與MSA相似，高階通道適配功能所完成的是高階通道與低階通道之間的組合和分解以及指針處理等項工作。1基本功能塊（9）低階通道連接（LPC）功能低階通道連接（LPC）功能與高階通道連接功能基本相同，只是對低階通道信號的傳輸路由做出選擇或改變，而不對其信號進行處理。（10）低階通道終端（LPT）功能與RST相似，低階通道終端功能是低階通道開銷的源和宿，即在構成TU支路信號過程中，加入低階通道開銷（V5、J2、N2、K4四個字節(jié)），而在分解過程中，取出低階POH，并經(jīng)U4參考點將部分開銷送入OHA進行處理。1基本功能塊（11）低階通道適配（LPA）功能與MSA、HPA相似，低階通道適配功能是通過映射、去映射的方式，用于完成PDH信號與SDH網(wǎng)絡之間的適配過程。（12）PDH物理接口目前在光纖通信系統(tǒng)中仍采用強度調(diào)制直接檢波的通信方式，為適合光通路的信號傳輸，因而采用非歸零碼（NRZ）作為光線路碼。該信號通過PDH物理接口（PPl）功能塊之后，將所接收的信息流按HDB-3編碼方式變換成適于支路傳輸?shù)腍DB-3碼，從而形成支路信號。圖5-12 PDH物理接口 1基本功能塊（13）高階、低階連接監(jiān)控功能塊由于高階連接監(jiān)控（HCS）功能和低階連接監(jiān)控（LCS）功能均由兩個模塊構成，因而它們同屬于復用功能塊，它們可以處于活動狀態(tài)，也可以處于不活動狀態(tài)。活動狀態(tài)是指信息流透明地完成由參考點F到G點，或由G點到F點的傳輸，而無需對其通道開銷進行監(jiān)視。然而不活動狀態(tài)是指在完成數(shù)據(jù)流從F點到G點或從G點到F點的同時，還通過HPOM或LPOM進行通道開銷的提取，從而達到對傳輸質(zhì)量的監(jiān)控。圖5-13 高階、低階連接監(jiān)控功能示意圖 2復合功能塊 根據(jù)不同的基本功能，可以構成兩類不同的復合功能，一類是適配功能，另一類為監(jiān)控功能。（1）適配功能包括傳送終端功能（TTF）、高階接口（HOI）、低階接口（LOI）和高階組裝（HOA）。（2）監(jiān)控功能包括高階連接監(jiān)控（HCS）和低階連接監(jiān)控（LCS）。3輔助功能塊（1）同步設備管理（SEMF）功能SEMF功能是用以完成電信網(wǎng)管理任務而所需的各類數(shù)據(jù)采集工作的功能塊。（2）消息通信功能塊（MCF）消息通信功能塊是用來完成網(wǎng)管所需的各類數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)墓δ軌K。（3）同步設備定時源（SETS）SETS功能代表SDH網(wǎng)絡單元的時鐘。SDH設備中的各基本功能塊都是以此時鐘為依據(jù)進行工作的。3輔助功能塊（4）同步設備定時物理接口（SETPI）SETPI是用來完成對外來2Mbit/s信號進行時鐘的提取、編/解碼功能和提供與物理接口適配功能。（5）開銷接入功能（OHA）不同的容器，對其進行運行、維護和管理的開銷字節(jié)不同。通過圖5-7中所示的開銷接入功能的U參考點，可以實現(xiàn)對各相應單元功能塊的開銷字節(jié)的統(tǒng)一管理。5.2.2 再生器圖5-14 再生器模型 5.2.2 再生器1SDH物理接口（1）2再生器終端（1）3再生器終端（2）4SDH物理接口（2）5.2.3 復用設備 1終端復用設備（TM）2復用器類型 1終端復用設備（TM）（1）復用器.1（2）復用器.2（3）分插復用器ADM1終端復用設備（TM）圖5-15 復用器類型.1和.2示意圖 1終端復用設備（TM）圖5-16 復用器類型.1和.2示意圖 2復用器類型由于國際上主要存在三大系列的準同步數(shù)字系列，因而不同的體系下的數(shù)字信號其映射路徑不同。當兩種不同體系的網(wǎng)絡間需進行互通時，則要求VC-3凈負荷能在使用AU-3與使用AU-4的網(wǎng)絡之間進行轉(zhuǎn)換。復用器類型正提供了此種功能。無論何種復用器，都未包括特殊的物理功能分割，而僅僅是一般性的描述。不同的網(wǎng)絡應用場合所需的配置不同，以上幾種最常見的復用器類型的應用場合也不同。5.2.4 數(shù)字交叉連接器 1問題的提出 2DXC的基本功能 3DXC設備類型 1問題的提出在過去的電信網(wǎng)中，如果要對電路進行調(diào)度則是靠值機人員在人工配線架上進行操作來完成的。隨著電信網(wǎng)的飛速發(fā)展，傳輸容量越來越大，傳輸系統(tǒng)種類也有所增加，這時再通過傳統(tǒng)的人工配線架互連來調(diào)度路由，將因為它的低效率、低可靠性和高費用顯得越來越不適應快速連接和再連接的要求。于是，人們就研制出了一種相當于“自動配線架”的數(shù)字交叉連接器（Digital Cross Conect equipment,DXC）其中適用于SDH的數(shù)字交叉連接器則稱為SDXC，但大多數(shù)場合仍稱為DXC。2DXC的基本功能（1）電路高度功能（2）業(yè)務的匯集和疏導功能（3）保護倒換功能3DXC設備類型圖5-17 DXC類型I 3DXC設備類型（1）線路接口的作用（2）接口控制器的作用（3）交叉連接矩陣的作用（4）矩陣控制器的作用（5）主控制器（6）定時系統(tǒng)功能3DXC設備類型DXC類型和類型與DXC類型的基本功能大致相同，它們之間的區(qū)別在于。DXC類型僅提供低階VC（LOVC）的交叉連接。DXC類型設備可為所有VC（包括HOVC和LOVC）提供交叉連接。5.3 SDH傳送網(wǎng)及其網(wǎng)絡安全 5.3.1 SDH光傳輸系統(tǒng) 5.3.2 SDH傳送網(wǎng) 5.3.3 網(wǎng)絡安全 5.3.1 SDH光傳輸系統(tǒng)1點到點鏈狀線路系統(tǒng)2環(huán)路系統(tǒng) 5.3.1 SDH光傳輸系統(tǒng)圖5-18 SDH系統(tǒng) 5.3.2 SDH傳送網(wǎng) 1SDH網(wǎng)絡拓撲結構在SDH網(wǎng)絡中，通常采用點對點鏈狀、星形、樹形、環(huán)形等網(wǎng)絡結構。2我國SDH網(wǎng)絡結構我國SDH網(wǎng)絡結構采用四級制，具有以下的特點。（1）具有四個相當獨立而又綜合一體化的層面。（2）簡化了網(wǎng)絡規(guī)劃設計。（3）適應現(xiàn)行行政管理體制。（4）各個層面可獨立實現(xiàn)最優(yōu)化。（5）具有體制和規(guī)劃的統(tǒng)一性、完整性和先進性。5.3.2 SDH傳送網(wǎng)圖5-19 基本物理拓撲類型 5.3.2 SDH傳送網(wǎng)圖5-20 我國SDH網(wǎng)絡結構 5.3.3 網(wǎng)絡安全 1網(wǎng)絡保護2網(wǎng)絡同步問題1網(wǎng)絡保護自愈功能是指當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，能夠在無需人為干預的條件下，在極短時間內(nèi)從失效狀態(tài)中自動恢復所攜帶的業(yè)務，使用戶感覺不到網(wǎng)絡已出現(xiàn)了故障。在SDH網(wǎng)絡中的自愈保護可以分為線路保護倒換、環(huán)形網(wǎng)保護、網(wǎng)孔形DXC網(wǎng)絡恢復及混合保護方式等。1網(wǎng)絡保護（1）自動線路保護倒換自動線路保護倒換是最簡單的自愈形式。1+1結構 1:n結構圖5-21 1+1線路保護倒換結構 圖5-22 1:n線路保護倒換結構 1網(wǎng)絡保護（2）環(huán)路保護SDH傳輸網(wǎng)中環(huán)形結構才具有真正意義上的自愈功能，故而也稱為自愈環(huán)。自愈環(huán)結構方式的劃分按照自愈環(huán)結構來劃分，可分為通道倒換環(huán)和復用段倒換環(huán)。按照進入環(huán)的支路信號和由分路節(jié)點返回的支路信號方向是否相同來劃分，可分為單向環(huán)和雙向環(huán)兩種。按照一對節(jié)點之間所用光纖的最小數(shù)量來劃分，可分為二纖環(huán)和四纖環(huán)。1網(wǎng)絡保護（2）環(huán)路保護 幾種典型的自愈結構 二纖單向復用段倒換環(huán) 四纖雙向復用段倒換環(huán) 二纖雙向復用段倒換環(huán) 二纖單向通道倒換環(huán) 1網(wǎng)絡保護圖5-23 二纖單向復用段倒換環(huán) 1網(wǎng)絡保護圖5-24 四纖雙向復用段倒換環(huán) 1網(wǎng)絡保護圖5-25 二纖雙向復用段倒換環(huán) 1網(wǎng)絡保護圖5-26 二纖單向通道倒換環(huán) 1網(wǎng)絡保護（2）環(huán)路保護 保護功能的實現(xiàn)就環(huán)形網(wǎng)來說，ADM必須在所發(fā)出K1和K2字節(jié)中，明確指示該字節(jié)是由環(huán)上的哪一個ADM來接收，這樣K1、K2字節(jié)便會透明地通過其他ADM。由于在自愈環(huán)中實施的是1:1保護方式，因此在K1和K2字節(jié)中無需標識去哪個工作信道將被倒換到保護信道上去。1網(wǎng)絡保護圖5-27 保護功能的實現(xiàn) 2網(wǎng)絡同步問題 SDH網(wǎng)絡是建立在同步傳輸基礎之上的。在SDH網(wǎng)中，可以由多種拓撲結構的系統(tǒng)構成，因而網(wǎng)絡同步技術直接影響到SDH網(wǎng)絡的運行質(zhì)量。網(wǎng)同步是指網(wǎng)絡的所有設備的時鐘頻率和相位的偏差都控制在容許的范圍之內(nèi)，這樣可以保證通信網(wǎng)內(nèi)的數(shù)字信號的正常交換與傳輸。為了建立網(wǎng)絡的同步，就必須建立同步網(wǎng)，從而以一定的方式使所有設備都同步工作。2網(wǎng)絡同步問題（1）網(wǎng)同步方式目前國際上所使用的同步方式有主從同步方式、相互同步方式和準同步方式，但大多數(shù)國家普遍采用主從同步方式。主從同步方式就是要在同步網(wǎng)中設立一個最高級別的基準主時鐘，而其他時鐘均逐級與上一級時鐘保持同步，以此實現(xiàn)與主時鐘同步的目的。在SDH網(wǎng)絡中，要求網(wǎng)絡單元必須能夠判斷所接收的定時基準是否可用，是否需要搜尋其他更合適的定時源等。2網(wǎng)絡同步問題圖5-28 我國同步時鐘等級 2網(wǎng)絡同步問題（2）我國同步網(wǎng)結構我國同步網(wǎng)采用分級的主從同步方式，即同步網(wǎng)中的時鐘依據(jù)其在網(wǎng)中的位置和重要性被分為四個等級，其中基準時鐘為第一級時鐘，其他三級依次為轉(zhuǎn)接局、本地局和設備從時鐘。每一級從時鐘需要和上一級或同級時鐘保持同步。目前，我國分別在北京和武漢建立兩個基準時鐘，這樣可將全國分為兩大同步區(qū)。2網(wǎng)絡同步問題（3）同步時鐘的等級標準我們所使用的同步時鐘系統(tǒng)是采用四級結構，不同級別的時鐘其精度和穩(wěn)定度不同，因而需采用不同種類的時鐘。2網(wǎng)絡同步問題（4）時鐘電路的工作模式 正常工作模式 保持模式 自由運行模式 5.4 SDH網(wǎng)絡性能分析5.4.1 SDH網(wǎng)絡的誤碼性能 5.4.2 SDH網(wǎng)絡抖動性能 5.4.3 可靠性 5.4.1 SDH網(wǎng)絡的誤碼性能1誤碼評定參數(shù) 2碼性能規(guī)范 1誤碼評定參數(shù)（1）誤塊（EB）由于SDH幀結構是采用塊狀結構，因而當同一塊內(nèi)的任意比特發(fā)生差錯時，則認為該塊出現(xiàn)差錯，通常稱該塊為差錯塊，或誤塊。（2）誤碼性能參數(shù) 誤塊秒比（ESR）嚴重誤塊秒比（SESR）背景誤塊比（BBER）2碼性能規(guī)范（1）全程誤碼指標（2）指標分配2碼性能規(guī)范圖5-29 高比特率通道全程指標分配 5.4.2 SDH網(wǎng)絡抖動性能（1）抖動與漂移的概念當頻率10Hz時的隨機變化被稱為抖動，反之稱為漂移。抖動的程度原則上可以用時間、相位和數(shù)字周期來表示。抖動容限往往用峰-峰抖動Jp-p來描述。（2）抖動積累（3）抖動與漂移指標抖動與漂移的指標有輸入抖動與漂移容限、無輸入抖動時的輸出抖動容限以及抖動轉(zhuǎn)移特性等。5.4.2 SDH網(wǎng)絡抖動性能圖5-30 SDH線路系統(tǒng)（或設備）輸入抖動和漂移容限 5.4.3 可靠性1可靠性的概念2可靠性的表示方法和指標3不同系統(tǒng)的可靠性分析4可靠性估算1可靠性的概念可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。可靠度R，表示產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。2可靠性的表示方法和指標（1）故障率故障率是指正常工作的產(chǎn)品在規(guī)定時間t之后，產(chǎn)品中喪失其規(guī)定的功能的產(chǎn)品所占比例，其單位是菲特（fit），其定義是在109小時內(nèi)，出現(xiàn)一次故障為1fit。（2）平均無故障時間兩次故障之間的平均時間，即為平均無故障時間。（3）可用率A可用率是指在系統(tǒng)總的工作時間內(nèi)系統(tǒng)無故障工作時間的百分比。3不同系統(tǒng)的可靠性分析（1）串聯(lián)系統(tǒng)可靠度（2）并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度（3）m：n主備系統(tǒng)的可靠度分析圖5-31 串聯(lián)系統(tǒng)可靠度模型 圖5-32 并聯(lián)系統(tǒng)可靠度模型 圖5-33 m：n（主備用）系統(tǒng)備用方式 4可靠性估算（1）備用的情況（2）備用系統(tǒng)4可靠性估算圖5-34 無備用系統(tǒng)的線路結構 4可靠性估算圖5-35 有備用系統(tǒng)的線路結構（主備比為11）5.5 SDH光接口、電接口技術指標 5.5.1 SDH光接口、電接口的界定5.5.2 SDH光接口技術指標 5.5.1 SDH光接口、電接口的界定圖5-36 光纖通信系統(tǒng)方框圖 5.5.2 SDH光接口技術指標SDH光接口技術參數(shù)大致分為三部分：發(fā)射機S點特性、接收機R點特性和SR點間光通道特性。1光譜特性2端機的主要技術指標3光通道