《光纤通信》第五章讲课提纲汇总

1、光纤通信第五章数字光纤通信系统讲课提纲浙江传媒学院 陈柏年一、准同步数字体系 PDH1、准同步含义 ：( 1)除复接成基群时采用同步复接外，高次群均采用异步复接，各支 路时钟是不同源；( 2)各支路时钟相对其标称值有一个规定容限的偏差约束。来自不同源 的数据信号总是有比字面比特速率或高或低的值， 两者之间存在轻微偏差， 信号几乎是彼此 同步的。2、两种复用体系 ：(1) 基群速率为1.544 Mbps的PDH :满足ANSI (美国国家标准学会)规范的 PDH。 基群传输 24 路话音。(2) 基群速率为2.048 Mbps的PDH :满足CEPT(欧洲邮政电信协会)规范的PDH ,基 群传输

2、 30 路话音。我国的 PDH 规范。(3) 我国PDH数字复接群速率约称：一次群：2Mbps，二次群：8 Mbps，三次群：34Mbps，四次群：140 Mbps，五次群：565 Mbps。3、 PCM30/32 系统：我国电话的基群，速率为2.048M bps。( 1 ) 30/32： 30 路话音， 32 个时隙。( 2) 1 复帧( 2.0ms) =16 帧( F0F15)。(3) 1帧(125卩9 = 32时隙(TS0TS31 ), TS0帧同步时隙(偶帧是帧同步信号，奇 帧是帧失步对告信号)，TS16信令时隙(F0的TS16中前4位是复帧同步信号，后面 4位中的A2位是复帧失步对告

3、信号)，TS1TS15和TS17TS31 30路话音时隙。( 4)1 时隙 =8 位。4、PDH 拓扑结构 ：(1 )两端 PDH 设备构成点对点结构是 PDH 网络的基本拓扑； ( 2) 由背对背两端设备可组成中间节点，可构成链状拓扑。5、PDH多路复用原理：（1）四个具有相同标称比特速率的输入信号被结合在一起形成一个复用信号，然后通过一个公共传输通道传递到接收端。（2）在接收端，总信号被再次解复用到对应的输出端口。6、 PDH的主要缺陷：（1）标准不统一；（2）没有统一的光接口标准；（3）复用结 构复杂；（4）缺乏强大的网络管理功能。二、同步数字体系SDH（一）基本概念和帧结构1、SDH的

4、定义：由若干SDH的网元组成在光纤或微波上进行同步信息传输、复用、分插和交插连接的网络。含义是：（1）同步：支路时钟同源；（2）数字：传输数字信号；（3）体系：支路复接、线路传输、信号交换融为一体。2、 SDH的核心特点：（1）同步复用：上下电路业务十分容易。（2）标准光接口 ：对 NNI （ Network Node In terface ）统一规范，容易实现多厂家 SDH设备的互连。（3）强大的 网络管理能力：帧结构中安排了丰富的用于OAM功能的开销字节，使网络的自动化程度大 大加强。3、SDH标准传输速率等级同步传输模块STM传输速率约称STM-1155MbpsSTM-4622 Mbps

5、STM-162.5GbpsSTM-6410 GbpsSTM-25640 Gbps4、STM-1的帧结构：9疋70字节的块状帧，1帧=2430字节=19440比特，帧周期=125卩,帧率=8000帧/ s。1 frame = 2430 bytes in 125HS 123456789矩形结构9 bytes I261 bytesRSOH净荷(含POH)AU PTRMSOH(1) 净荷(含POH ) : 9X261字节，用于承载各种业务信息，包括少量字节用于通道的运行、维护和管理的通道开销POH。(2) RSOH :中继段开销，占前 3行的9X3字节，监控整个 STM N。(3) AU PTR:管理

6、单元指针，占第 4行的9X1字节，指示净荷第一个字节在帧内的 准确位置。(4) MSOH :复用段开销，占后 5行的9X5字节字节，监控某个 STM 1。5、STM N的帧结构：N个STM 1以字节为单位同步交错复接后构成STM N信号。一个STM-N帧有9行，每行由270XN个字节组成，每帧共有 9X270XN个字节，每字节为 8 bit。帧周期为125卩§即每秒传输 8000帧。字节发送顺序为：由上往下逐行发送，每行先 左后右。(二) 复用原理和基本复用单元1、SDH复用原理SDH采用了一套由基本复用单元组成的有若干中间复用步骤的复用结构，各种业务信号通过映射、定位、复用三个步骤

7、复用进STM-N帧。SDH的复用三个步骤：（1）映射：在SDH网络边界处支路信号经速率调整，并增加通道开销（ POH），适配 进虚容器的过程。（2） 定位：使用载荷指针技术，指示帧偏移信息，即VC在TU或AU净荷的位置。采 用调整定位技术来校正支路信号频差和实现相位对准。（3） 复用：将复用单元组合成为 STM N的帧结构，完成复用过程。使多个低阶通道 层的信号适配进入高阶通道层或多个高阶通道层信号适配进复用段层的过程。2、SDH六种复用单元名称种类功能容器C-n5装载各种速率的业务信号的信息结构（字节排列方式）即码速调整。（n=11, 12, 2, 3, 4），完成适配，虚容器VC-n5支持

8、SDH的通道层连接的信息结构，完成同步复用和交叉连接，VCn=Cn + VCn POH (n=11, 12, 2, 3, 4)提供低阶通道层（VC-1/2/3 ）和高阶通道层（VC-3/4）之间适配的支路单元4信息结构，TU-nTUn=VCn + TUn PT R , TU-n PTR指示低价 VC-n净负荷起点相对高阶VC帧起点间的偏移值。（n=11, 12, 2, 3）支路单元组2高阶VC净负荷中占据固定的、确切位置的一个或多个TU的集合。TUG-n(n=2, 3)管理单元2提供高阶通道层和复用段层之间适配的信息结构。AU-nAUn=VCn + AUn PTR (n=3 , 4)管理单元组

9、1在STM-n净负荷中的一个或多个占据固定的、确切位置的AU的集AUG合。3、SDH复用映射结构139 264 kbit/sTU 7折ttftt那址川* jc-12 -2 kbil/y映斛rtr-iiTUG'S* *312 kbit/sAL：GTUG-2SJ47 356 kl)it/534 36H kbit/sG LI R l ?44 kljil/s（1）虚容器VC : SDH中最重要的信息结构，是TU和AU的净荷。它是 SDH中可以用来传输、交换、处理的最小信息单元，VC在SDH传输网中传输的路径 称为通道。VC的包络与网络同步，但其内部则可装载各种不同容量和不同格式的支路信号。使得

10、不必了解支路信号的内容，便可以对装载不同支路信号的VC进行同步复用、交叉连接和交换处理，实现大容量传输。VC在SDH网络中始终保持完整不变，独立地在通道的任意一点进行分出、 插入或交叉连接。（2）管理单元指针（AU PTR）:在传输过程中，不能绝对保证所有虚容器的起始相位 始终都能同步，所以要在 VC的前面加上AU PTR，以进行定位校准，以便在接收端能根据 这个位置指示符的值（指针值）正确分离信息净负荷。（3） 管理单元（AU ）和支路单元（TU ）:都是加入指针后组成的信息单元结构。AU 由高阶VC （如VC-4）力口 AU PTR组成，TU由低阶 VC加TU PTR组成。（4）支路单元组

11、：TU经均匀字节间插后，组成支路单元组（ TUG），然后组成 AU-3或 AU-4。（5）管理单元组：3个AU-3或1个AU-4组成管理单元组（AUG ）。（6）STM-N帧：AUG加上段开销SOH,便组成STM-1同步传输信号；N个STM-1信号按字节同步复接，便组成 STM-N。4、 SDH 的指针 PTR ：用来指示低速信号在高速信号中位置的一组二进制数。指针的作用 ：（1）当网络处于同步时，指针用来进行同步信号间的相位校准；（2）当网络失去同步时，用来做频率和相位校准；（ 3）指针还可用来容纳网络中的频率抖动和漂 移。5、SDH 的开销 ：用来传送 SDH 网络中的控制与维护信息，用于

12、网络运行、维护、管理 的 OAM 字节。（1） 段开销SOH:再生段开销 RSOH （监控整个 STM N），复用段开销 MSOH （监 控 STMN 中某个 STM1）。（2）通道开销POH :低阶通道开销（低阶通道OAM ），高阶通道开销（高阶通道 OAM）。（三）SDH 的四种网元1、 终端复用器（TM）:完成SDH终端的复接/分接功能，在通道两端把多路低速信号 复用成一路高速信号，或反过来把一路高速信号分接成多路低速信号设备。2、分插复用器 （ADM ）: 在高速信号传输链路中途分接或插入部分低速信号的设备 。将输入信号所承载的信息分成两部分:（1）一部分直接转发；（2）一部分卸下给本

13、地用户，然后信息又通过复接功能将转发部分和本地上送的部分合成输出。3、数字交叉连接设备 （SDXC）:在高速信号传输链路中具有一个或多个信号端口，可以对任意端口之间的信号进行可控连接 （包括再生连接） 的设备。一般有多个输入和多个输 出，通过适当配置可提供不同的端到端连接，兼有复用、配线、保护/恢复、监控和网管多项功能。核心部分是可控的交叉连接开关（空分或时分）矩阵。4、再生中继器 （REG）: 在传输链路中途接收 STM-N 信号并经过适当的处理 （再生、重整形和重定时）使信号按照规定的幅度、波形和定时特性继续向前传送的设备（四）SDH网络系统模型TMREG二>I ADIVI或 I|

14、SDXC |IREGI再生段垃用段通道1、再生段（Section）：再生器REG与其它设备之间的连接；2、复用段（Line）:复用器之间（可能经过一个或者多个中继器）的连接；3、 通道（Path）:源TM和宿TM之间的连接。VC在SDH传输网中传输的路径。三、数字光纤系统的性能指标（一）系统参考模型1、假设参考连接（HRX）:通信网中从用户至用户，包括参与交换和传输的各个部分（如用户线，终端设备，交换机，传输系统等）的传输全程。ITU-T标准最长HRX包含14个假设参考链路和 13个数字交换点，全长 27500 km，它是一个全数字的 64 kb/s的连接。2、 假设参考数字链路（HRDL）：

15、 HRX的组成部分，HRX中的两个相邻交换节点的数 字配线架间所有的传输系统、复用与分接设备等。ITU-T建议合适长度是2500 km，我国长途一级干线的数字链路长度为5000 km。3、 假设参考数字段（HRDS）： HRDL的组成部分，HRDL中相邻的数字配线架间的传 输系统。长途一级干线的 HRDS为420 km，长途二级干线为 280 km，市话中继为50 km。（二）主要性能指标1、长期平均误码率（1）误码：当发送端发送的是 “1码或“ 0码时，在接收端的相应位置收到（判决）的 却是 “ 0码”或“ 1码”。( 2)产生误码主要两大主因 ：内部机理(噪声、色散、抖动)和外部干扰。(3

16、) 平均误比特率 (BER):在一段相当长的时间内出现的误码的个数和总的传输码 元数的比值。反映的是一个长期平均统计结果，无法反映出误码的突发性。2、在线误码性能 (ITU-T G.826和G.828建议定义以 块”为基础测量误码参数)( 1) “块”:通道、段中传送的连续比特的集合，每个比特属于且仅属于一个“块”。(2) 误码块 (EB) :块内的任意比特发生差错。(3) 误块秒(ES):在一秒内有一个或多个误码块，或至少一个缺陷。(4) 劣化分(DM ):误码率劣于1X10 -6的分钟数。(5) 严重误块秒 (SES):在一秒内不少于 30%的误块或至少出现一种缺陷时的秒。 严重误块秒是误

17、块秒的子集。(6) 背景误码块 (BBE):在扣除不可用时间，发生在SES以外的误码块。(7) 可用时间：连续10 s内每秒均为非SES,从这10 s的第一秒起就认为进入可用时 间。(8) 不可用时间：连续10 s内每秒均为SES,从这10 s的第一秒起就认为进入不可用 时间。误码性能指标要求 :满足 ITU-T G.826 建议的规定。3、抖动特性(1) 抖动(Jitter):又指定时抖动，是指数字脉冲的有效瞬间位置相对于标准位置(如 最佳判决时刻)的 短时间偏差 (变化频率高于 10 Hz 的相位变化)。抖动会对传输质量甚至 整个系统的性能造成劣化，如信号产生失真、系统误码率上升、丢失比特

18、导致帧失步等。(2) 漂移(Wander):长时间的偏差，变化频率低于10 Hz的相位变化。漂移以一种缓慢的形式，使得传输信号脉冲偏离理想的判决时刻位置，从而可能导致误判。(3) 三个抖动/漂移相关性能指标：输入抖动/漂移容限，输出抖动/漂移容限，抖动转移特性。4、可靠性(1) 可靠性R:在规定的条件和时间内系统无故障工作的概率。(2) 故障率 旅系统工作的t时间内，在单位时间内发生故障的概率。单位为10-9/h,称为菲特(fit) , 1 fit等于在109 h内发生一次故障的概率。(3) 平均故障间隔时间(MTBF ):故障率$的倒数，平均发生一次故障的间隔时间。(4) 平均故障修复时间(

19、MTTR):平均修复一次故障的间隔时间(不可用时间)。(5) 可用率A:在规定时间内，系统处于良好工作状态的概率，A =可用时间/总工作时间 X100%= MTBF/ (MTBF+ MTTR) X100%。(6) 失效率Pf :不可用时间/总工作时间 X1OO%= MTTR/ ( MTBF + MTTR) X100% =( 1A) o(7) 可靠性要求：根据国家标准的规定，具有主备用系统自动倒换功能的数字光缆通信系统，容许5000 km双向全程每年4次全阻故障，对应于 420 km和280 km数字段双向 全程分别约为每3年1次和每5年1次全阻故障。市内数字光缆通信系统的假设参考数字链 路长为1