SDH理论基础胶片

1、SDH基本概念

7、同步光缆2、帧结构与段开销8、SDH网同步3、复用与映射9、网络性能4、指针与通道开销10、SDH传送网5、同步复用设备11、网络管理系统6、数字交叉连接设备内容提要一、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与解复用（背靠背）；—网络的OAM能力差：无足够的开销字节。SDH基本概念(一）

二、SDH特点

优点：—速率统一：155M、622M、2.5G、10G；—光接口与帧结构统一：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(二）三、SDH基本概况1、等级与速率等级STM-1STM-4STM-16STM-64速率（Mb/s）155.520622.0802488.3209953.2806325210084032含2M数量SDH基本概念(三）2、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(四）.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(五）.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(六）.数字交叉连接设备DXC

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

SDH支路信号DXCSDH基本概念(七）3、SDH网络拓扑.线形网TMADMADMTMREG

.树形网TMADMADMTMREGADMTMSDH基本概念(八）

.环形网ADMADMADMADMSDH基本概念(九）.枢纽网TMDXCADMTMREGADMTMTMADMTMTMSDH基本概念(十）.网状网ADMADMADMADMSDH基本概念(十一）SOH：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帧结构与段开销(一）

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与段开销(二）

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帧结构与段开销(三）

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)；工作原理与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。帧结构与段开销(四）10.

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。

帧结构与段开销(五）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。

复用与映射(一）二、参与复用与映射的单元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9行×84列9行×260列速率（Mb/s）2.17648.384149.760复用与映射(二）2、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9行×85列9行×261列速率（Mb/s）2.24048.960150.336复用与映射(三）

VC-12POHC-12

(2Mb/s)4列9行复用与映射(四）POHC-3(34/45Mb/s)85列VC-3

C-4

(140Mb/s)POH261列9行VC-4(a)

3×TUG-3

(2/34/45M)POH261列9行VC-4(b)R2R1注：TUG3=7TUG-12=21TU-12（63VC12）TUG3=TU-3（VC-3）复用与映射(五）3、支路单元TU是在高阶VC与低阶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复用与映射(六）H1H2H3TUPTRVC-12

VC-39行

TU-12TU-34列85列9行复用与映射(七）4、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-2结构9行12列9行86列速率（Mb/s）6.91249.536TUG-2复用与映射(八）3×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复用与映射(九）5、管理单元

AU-4

是在高阶VC与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列复用与映射(十）三、我国规范的SDH复用与映射结构

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复用与映射(十一）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复用与映射(十二）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。

复用与映射(十三）2.SDH映射种类.异步映射

用码速率调整的方法把与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。复用与映射(十四）

.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：速率必须与网络同步（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。

.毕特同步映射要求映射信号速率必须与网络同步，但可不具有一定的帧结构。与PDH相比，无明显优势；尚无人采用。复用与映射(十五）

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复用与映射(十六）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）二、管理单元指针AUPTR1、位置与结构

9行261列AU-PTR9列H1YYH21*1*H3H3H3Y=1001SS11（S未规定）1*=11111111VC-4净负荷指针(二）2、H1、H2、H3字节安排NNNNSSIDIDIDIDIDH1H2H3H3H3NDF10毕特指针负调整字节AU类别NDF：新数据标识SS：AU类别，SS=11：AU-4I：增加毕特D：减少毕特净负荷指针(三）3、H1、H2、H3字节功能.净负荷位置指示

10毕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毕特反转；在净负荷前面加3个填充字节；指针值加1。

负调整:

5个D毕特反转；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）三、支路单元指针TU-3PTR1、位置与结构

H1H2H3VC-39行85列TU-3净负荷指针(五）2、H1、H2、H3字节安排NNNNSSIDIDIDIDIDH1H2H3NDF10毕特指针负调整字节AU类别NDF：新数据标识SS：TU类别，SS=10：TU-3I：增加毕特D：减少毕特净负荷指针(六）3、H1、H2、H3字节功能.净负荷位置指示

10毕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毕特反转；在净负荷前面加1个填充字节；指针值加1。

负调整:

5个D毕特反转；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）四、支路单元指针TU-12PTR1、位置与结构

V1VC-12V2VC-12V3VC-12

500μs复帧V4VC-12净负荷指针(八）2、V1、V2、V3字节安排NNNNSSIDIDIDIDIDV1V2V3NDF10毕特指针负调整字节AU类别NDF：新数据标识SS：TU类别，SS=10：TU-12I：增加毕特D：减少毕特净负荷指针(九）3、V1、V2、V3字节功能.净负荷位置指示

10毕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毕特反转；在V3字节后面加1个填充字节；指针值加1。

负调整:

5个D毕特反转；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）一、高阶通道开销VC-4/VC-3POH1、位置与结构

VC-4/VC-3

J1B3C2G1F2H4F3K3N1通道开销(一）2、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）二、低阶通道开销VC-12POH1、位置与结构

V5VC-12J2VC-12

500μs复帧VC-12N2K4VC-12通道开销(三）2、开销字节功能

V5：

通道状态与信号标记，

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）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）2、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）3、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）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，对网络与设备的运行、管理与维护方面进行管理。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。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。

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

提取时钟发送时钟同步复用设备(十一）.内部定时方式

当外同步定时与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。同步复用设备(十二）、定时保护倒换与恢复

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。同步复用设备(十三）3、定时性能—抖动与漂移.抖动与漂移含义

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

STM-N光接口输入抖动与漂移容限在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电接口输入抖动与漂移容限在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接口输入抖动与漂移容限在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。.抖动与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光接口抖动与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电接口抖动与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）C）.映射抖动与漂移

又称因支路信号映射产生的抖动与漂移。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与漂移值。D）.指针调整抖动与漂移

因进行指针调整而产生的抖动与漂移值。E）.结合抖动

是考虑支路映射与指针调整同时发生时所产生的抖动值。同步复用设备(十六）同步复用设备(十七）.抖动与漂移传递函数

输出STM-N信号的抖动值与加在输入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）。4、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

应能进行高阶交叉与低阶交叉。

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）、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：6464VC-4；其中线路信号为：216VC-4；支路信号为：32VC-4。

双系统的2.5GADM设备，其高阶交叉容量为：128128VC-4；其中线路信号为：416VC-4；支路信号为：64VC-4。同步复用设备(十九）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：一个输入信号可以与一个以上的端口相连接。

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。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。、交叉矩阵容量

交叉矩阵的容量一般与线路信号的级别有关。如：双系统2.5GADM的高阶交叉容量为128128VC-4；、交叉性能

一般应具有高阶交叉与低阶交叉能力。交叉连接还有时分与空分之别。同步复用设备(二十四）3、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）同步复用设备(二十六）5、通信与控制单元

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。

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与再连接。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。数字交叉连接设备(三）二、DXC的基本技术特点1、与常规数字交换机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。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。.透明度不同DXC的交叉连接是透明的；SPC的交换接续是不透明的。.控制交叉（交换）的主体不同

DXC的交叉连接是由操作系统控制；SPC的交换接续是由用户控制，即按信令进行。数字交叉连接设备(五）2、交叉连接方式.

单向连接

被交叉连接的端口只能作为输出。.双向交叉连接

交叉连接的端口既可接入输出信号，也可以接入输入信号。.广播方式

输入的VC信号可以和一个以上的VC信号（可属于不同端口）相连接。数字交叉连接设备(六）.环回方式输出信号和本端口的输入信号相连接。.分离接入方式

把端口的输入信号就地终结,把某些辅助信号插入进去,然后再利用单向连接功能把它们交叉连接到其它端口。数字交叉连接设备(七）三、DXC的系统结构公务定时通信与控制接口板交叉矩阵接口板接口板接口板接口板接口板数字交叉连接设备(八）四、DXC的应用1、多种网络的网关

可作SDH网与PDH网的网关,长途网与中继网的网关，中继网与用户网的网关等。2、电路调度

在多个网络的汇接点，用DXC实现网络之间的业务流动或电路调度。数字交叉连接设备(九）3、网络的保护与恢复.集中控制法

网络的保护与恢复由中心系统控制。庞大的数据库中存有网络各节点的全部信息（节点的业务流量、交叉状态、空闲路由等）；一旦网络的某链路发生故障，中心系统会根据数据库中各节点存放的信息，计算和模拟出多个替代路由；最后选择一条最佳替代路由，并据此发布执行命令让各节点进行相应的操作，建立起新的替代路由。

数字交叉连接设备(十）.分布控制法

网络的保护与恢复由各个节点分散控制。

当网络中的某链路发生故障时，故障的源节点会向网络中的所有节点发出要求提供空闲信道的信息，直至故障链路的另一端（终节点）。各节点都会提供与其相邻节点的空闲信道，直到搜寻出一条从源节点到终节点（故障链路）的最佳替代路由。最后，各节点执行相应的操作，建立起新的替代路由。同步光缆系统(一）一、光纤1、主要特性参数.衰减系数

f

—每公里光纤对光信号的衰减（dB/km）。G.653G.652波长nm1310nm波段1550nm波段衰耗SCL石英光纤的衰耗曲线同步光缆系统(二）.色度色散系数D（）

A）.色度色散的概念

所谓色度色散是指光纤对光脉冲的展宽效应。若在发端发送一个波形整齐的光脉冲，经过一段长度的光纤传输后，在接收端会发现，不仅光脉冲被展宽，而且其形状也发生畸变。此即光纤的色度色散所致。光脉冲的展宽与畸变，会产生码间干扰，进而导致误码。

B）.色度色散的种类

a).模式色散

因多种传播模式引起，仅多模光纤存在。

b).材料色散

由组成光纤的材料所产生的色散效应。因不同波长的光在光纤材料中具有不同的传播速度。

c).波导色散

因光纤的不同波导结构引起的色散效应。

同步光缆系统(三）同步光缆系统(四）C）.光纤的色度色散

a).多模光纤的色度色散

模式色散+材料色散+波导色散

b).单模光纤的色度色散

材料色散+波导色散D）.色度色散系数

单位光源谱宽经1公里光纤传输后所产生的脉冲展宽值（ps/nm·km）。同步光缆系统(五）G.653G.652波长nm

C波段色散量G.653 0～3.5ps/nm·km G.652 17～20ps/nm·kmSCL同步光缆系统(六）.零色散波长0

在某波长0处，光纤的材料色散与波导色散相互抵消，使光纤的总色度色散为零。

色散移位

人们可以通过巧妙的波导结构设计，使光纤的波导色散与材料色散在某个所希望的波长相互抵消。.零色散斜率S0

在零色散波长处，光纤的色度色散系数随波长变化曲线的斜率。其值越小，说明光纤的色散系数随波长的变化越缓慢；越容易进行一次性补偿。

.偏振模色散PMDA).机理

是指因光纤的随机性双折射现象，导致对不同相位的光呈现不同的传播速度。B).原因

由于制造工艺方面的原因，光纤芯径、包层的几何尺寸会存在着一些差异；另外在施工时，光缆中的光纤会受侧压力、扭曲力、弯曲力等外部应力的作用。最后导致光纤产生随机性双折射。

同步光缆系统(七）C).PMD的影响

为保证由PMD产生的光功率代价<1dB，收发之间光纤通道的PMD应：<1/10B（B为码速率）2.5G系统受PMD的影响很小，可忽略不计。

10G系统需考虑PMD的影响，如传输400km时，要求光纤的PMD<0.5

ps/km1/2。与色度色散不同，PMD目前无法进行补偿。目前对PMD尚无精确计算方法，需现场测量。同步光缆系统(八）同步光缆系统(九）2、单模光纤种类.G.652光纤

1310nm性能最佳光纤（色散未移位光纤）。

它有二个波长工作区：1310nm与1550nm。

1310nm波长：色散最小（未移位），小于3.5ps/nm·km；但损耗较大，为0.3~0.4dB/km。

1550nm波长：色散较大，为20ps/nm·km；但损耗很小，为0.15~0.25dB/km。

同步光缆系统(十）.G.653光纤

1550nm性能最佳光纤（色散移位光纤）。它主要用于1550nm波长工作区。在1550nm波长，色散较小（色散移位），为3.5

ps/nm·km；损耗也很小，为0.15~0.25dB/km。但它不能用于WDM方式，因会出现四波混频效应（FWM）。同步光缆系统(十一）.G.654光纤1550nm损耗最小光纤。它主要用于1550nm波长工作区，其损耗为0.15~0.19dB/km；主要用于海缆通信。.G.655光纤它是为克服G.653光纤的FWM效应而设计的新型光纤。其性能与G.653光纤类似，但既能用于WDM，又能传输TDM方式的10G。理想情况：A）、低色散：2～6ps/nm.km；B）、色散斜率小于0.05ps/nm2·

km，便于色散补偿；C）、大的有效面积，可避免出现非线性效应。同步光缆系统(十二）波长nm衰耗:色散:理想G.655光纤特性SCL同步光缆系统(十三）3、各种光纤应用状况.G.652光纤

在我国占99%以上。虽称1310nm性能最佳光纤，但绝大部分却用于1550nm，其原因是在1310nm无实用化光放大器。它可传输2.5G或以2.5G为基群的WDM系统；但传输TDM的10G，面临色散受限的难题（色度色散与PMD）。.G.653光纤因FWM效应而被冷落。.G.655光纤

因既可传输TDM的10G，又可传以2.5G或10G为基群的WDM系统；所以近年倍受青睐。但理想的G.655光纤无法实现，因在在光纤的有效横截面积与色散斜率二方面难以均衡。目前，G.655光纤尚无国际统一规范。—大的有效面积，会有效地避免非线性效应，但将导致色散斜率的增加。—小的色散斜率将会便于色散的补偿；但其有效面积却减小。同步光缆系统(十四）同步光缆系统(十五）二、光接口标准与参数1、光接口类型与代码.第一类光接口

不含光放大器以及线路速率低于10G/s的接口。.第二类光接口

含光放大器以及线路速率达到10G/s的接口。同步光缆系统(十六）

.光接口代码：

W—y.z

W：I-代表局内通信(2km)；

S-代表短距离通信(20km)；

L-代长距离通信(80km)；

V-代表甚长距离通信(120km)；

U-代表超长距离通信(160km)。

y：代表STM等级，Y=1、4、16、64。

同步光缆系统(十七）Z

：代表使用光纤类型与工作窗口；

1

—G.652光纤，工作波长为1310nm；

2

—G.652光纤，工作波长为1550nm；

3

—

G.653光纤，工作波长为1550nm；

5

—

G.655光纤，工作波长为1550nm。例：L-16.2：工作在G.652光纤的1550nm波长区，传输速率为2.5G的长距离光接口。

S-16.1：工作在G.652光纤的1310nm波长区，传输速率为2.5G的短距离光接口。同步光缆系统(十八）2、第一类光接口参数

第一类系统的光接口位置发送机接收机SR连接器连接器同步光缆系统(十九）.光发送机A）：发送光功率Ps

在规定伪随机码序列的调制下，光发送机在参考点S的平均发光功率。如-2～+3dBm。B）：光谱特性a）：根均方谱宽rms

光源的峰值光功率下降到其最大值的0.607倍时所对应的谱线宽度。

该参数仅用于LED与多纵模激光器MLM。同步光缆系统(二十）b）：-20dB谱宽-20dB

光源的峰值光功率下降20dB时所对应的谱线全宽度。

该参数适用于单纵模激光器SLM。

rms=-20dB/6.07

c）：最小边模抑制比SMSR

该参数仅对SLM有意义。在最坏反射条件下，全调制时主纵模的光功率M1与最显著边模的光功率M2之比。一般要求SMSR30dB。

1.00.01-20dBC）：寿命

对于LD而言，当偏流值增加到其初始值的二倍时就意味着其寿命的终结。LD的寿命最少应在30万小时以上。D）：消光比EX

在最坏反射条件下，全调制时的“1”码光脉冲的平均光功率与“0”码光脉冲的平均光功率之比。一般要求：EX8.2dB。

同步光缆系统(二十一）同步光缆系统(二十二）.光接收机A）：接收灵敏度Pr

在规定误码率要求的条件下（如1×10-10），光接收机在参考点R所需要的最小光功率值（dBm）。B）：过载光功率

在规定误码率要求的条件下（如1×10-10），光接收机在参考点R所能承受的最大光功率值（dBm）。C）：老化余度

在寿命开始时的灵敏度与在寿命结束时的灵敏度之差。一般规定为3dB。同步光缆系统(二十三）3、第二类光接口参数

光接收机光放大器光发送机第二类系统的光接口位置光放大器MPI-SMPI-R同步光缆系统(二十四）.光发送机

除了与第一类光接口相同的参数之外，还有几项特殊的参数。A）：光源的啁啾声

采用直接调制方式时，高速率变化的电脉冲流使SLM的工作电流也高速变化，导致SLM的谐振腔光通路发生变化，最后使振荡波长动态偏移—啁啾。SLM的啁啾现象使光传输距离大大减小（色散受限）。克服啁啾的方法是采用外调制方式。同步光缆系统(二十五）直接调制方式PI(mA)光脉冲流IB+5V电脉冲流LD电脉冲流Ith同步光缆系统(二十六）光脉冲流电脉冲流CW激光器外调制器外调制示意图同步光缆系统(二十七）B）：最大光功率谱密度

在被调制信号谱内，每10MHz间隔的最大平均光功率电平。规范此参数的目的，是为了防止光在光纤中传输时出现非线形效应，如布里渊散射、自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）等。其具体规范值尚待研究。同步光缆系统(二十八）.光接收机

光信噪比OSNR

在主通道接收端MPI-R的光信号功率与光噪声功率之比。一般规定：>20dB或22dB（对于10G系统：>26dB）。

OSNR=Pout–L+58–NF–10

㏒N

其中：Pout：在发送端的入纤光功率（dBm）；

L：二个光放大器间的损耗（dB）；

NF：光放大器的噪声系数（dB）；

N：收、发间的光放大器个数。同步光缆系统(二十九）三、光传输设计1、损耗受限

—最坏值设计法

所谓最坏值设计法，就是在设计光传输距离时，所有的相关参数都采用寿命期中允许的最坏值。如发送光功率、接收灵敏度。

优点：为设计者、厂家提供简单的元器件指标，且不存在先期失效的问题。

缺点：系统富余度过大、成本较高。同步光缆系统(三十）

L=（PS–Pr–C–PP–MC）/（f+S）其中PS：光发送机在S参考点的发送光功率（dBm）；

Pr：光接收机在R参考点的接收灵敏度（dBm）；

C：

收、发间所有连接器的损耗，其中每个连接器的损耗一般取0.5dB；

PP：光通道代价，一般取1dB，但对L16.2取2dB；

MC：光缆富余度，取3dB；

f

：光纤衰减系数（dB/km）；

S

：光纤每公里接续损耗，一般取0.025dB/km。同步光缆系统(三十一）例1：某2.5G系统的相关参数为:S点发送光功率PS=-2～+3dBm，R点接收灵敏度Pr=-31～-28dBm，光纤衰减系数f

=0.22dB/km，求其最大传输距离。其它参数取值为：因是L16.2接口，故光通道代价为PP=2

dB，光缆富余度Mc=3dB，每个连接器损耗为Ac=0.5dB，每公里光纤平均接续损耗为s

=0.05/2=0.025dB/km。把以上数据代入公式：L=（PS–Pr–C–PP–MC）/（f+S）=[-2–（-28）–2×0.5–2–3]/（0.22+0.025）=20/0.245=82km

同步光缆系统(三十二）2、色散受限

.一般公式

对于2.5G以下的系统，有以下公式：

L=（×10-6）/（•B•D）

其中：

：光脉冲相对展宽值；对于MLM，取0.115；对于LED与SLM，取0.306；对于L16.2，取0.491；

：光源的根均方谱宽（nm），且：=-20dB/6.07；

B：系统的传输速率（Mb/s）；

D：光纤的色散系数(ps/nm•km)。同步光缆系统(三十三）例2：与例1相同的2.5G系统，其它相关参数为:SLM的谱宽-20dB

0.75nm，光纤的色散系数D20ps/nm•km，求其最大传输距离。因是L16.2接口，且使用SLM，故取相对脉冲展宽值为=0.491，此外还要把SLM的-20dB谱宽换算成根均方谱宽，即=-20dB/6.07。把以上数据代入公式：

L=（×10-6）/（•B•D）=（0.491×10-6）/[（0.75/6.07）×2488.32×20]=80km通过以上计算可知,该系统的最大传输距离为80km。同步光缆系统(三十四）

.色散容限值DL

对于2.5G以上的超高速系统，色散限制主要表现在光源的啁啾声现象上，不能再使用上述的一般公式。从光谱分析仪上看，啁啾声使光源的谱宽从“静态值”变为“动态”变化，因此原参数-谱宽已无多大实用价值。为克服啁啾声对再生距离的制约，应采用低啁啾的光源器件，或者采用外调制方式（详见WDM部分）。此时衡量光源光谱特性的参数是色散容限DL（ps/nm）：

L=色散容限/色散系数SDH网同步(一）一、数字同步网1、结构与同步方式

同步网是为各种业务网提供同步信号的支撑网。它一般采用等级主从同步方式：网络中设一最高级主时钟和一系列分级从时钟，每一级从时钟皆上一级时钟同步，从而使网中所有时钟都和最高级时钟—基准主时钟（PRC）同步。SDH网同步(二）2、中国电信的同步网结构

中国电信的数字同步网采用等级主从同步与伪同步相结合的方式，又称分布定时方式。一者，用设在北京的符合G.811的PRC分级下控，直到最低一级的从时钟，符合等级主从同步方式。二者，把全国划分为几个同步区，每个区设一个区域基准时钟（LPR）-铷原子钟；LPR既可以接收PRC信号，又可以接收GPS（全球定位系统）信号。因各同步区的LPR有微小差异，但误差极小而接近于同步，故又称伪同步方式。如图所示。其中武汉为副时钟，主时钟（北京）发生故障时，它取而代之。SDH网同步(三）主时钟（北京）从时钟（武汉）区域基准时钟1区域基准时钟2省会局省会局

市局

市局GPSGPS同步区1LPRPRC同步区2SDH网同步(四）3、其它通信网的同步网结构

利用大楼综合定时系统（BITS）与SDH传送网相结合的方法构成同步网。

.

BITS可接收外定时信号，如GPS等；

.

BITS本身（铷钟）产生的时钟信号符合G.812时钟的标准；

.

BITS可利用SDH的STM-N信号传送时钟信号。SDH网同步(五）BITS1BITS2GPSBITS3其它通信网的同步网SDH网同步(六）二、SDH网的同步1、同步的重要性

同步是SDH网的神经系统。若同一个网络中的各网元相互不同步，则会导致时隙不对准、收与发不能正确连接。若网络之间彼此不同步，则网络之间无法正常通信，业务不能互通。

SDH网同步(七）2、同步方式

SDH网的同步方式大致有四种：全同步、伪同步、准同步、异步。、全同步方式：全网皆同步于唯一的基准主时钟（PRC）。其同步精度高，但实施困难。一般考虑分级控制的方案；即可用等级主从同

步方式来实现。SDH网同步(八）、伪同步方式：全网划分为几个分网，各分网的主时钟符合G.811规定；分网中的从时钟分别同步于分网的主时钟；因此各分网时钟相互独立，但误差极小而接近于同步。、准同步方式：当外定时基准丢失后，节点时钟进入保持模式；网络同步质量不高。、异步方式：各节点时钟出现较大偏差，不能维持正常业务，将发送告警信号。目前，SDH网广泛采用等级主从同步方式。SDH网同步(九）3、SDH同步网结构-同步参考链

G.811G.812G.812G.812第一个转接局第二个转接局第K个转接局}

N个G.813SDH设备时钟

}

N个G.813SDH设备时钟

}

N个G.813SDH设备时钟

注:K=10;N=20;网元时钟总数<60SDH网同步(十）三、同步方案设计1、一般原则

.

尽量减少定时基准传输的长度；

.受控时钟尽量从高等级时钟获取定时；

.一个同步参考链上的节点时钟总数不超过60个；

.尽量配置一个以上的外定时基准；

.防止出现定时环路-充分利用S1字节；

.定时信息传送：-从STM-N信号中提取定时。

SDH网同步(十一）2、关于定时环路

外定时源SETGSETGSETGSETGA站B站C站D站S1=0010S1=0010S1=0010S1=0010*正常状态SDH网同步(十二）*故障状态出现定时环路外定时源SETGSETGSETGSETGA站B站C站D站S1=0010S1=0010S1=0010S1=0010SDH网同步(十三）3、仅一个外定时源的方案设计

S1=0010外定时源SETGSETGSETGSETGA站B站C站D站S1=0010S1=0010S1=0010*S1=1111*S1=1111S1=0010S1=0010*正常状态SDH网同步(十四）S1=1111S1=1111*故障状态（光缆断）外定时源SETGSETGSETGSETGA站B站C站D站S1=0010S1=0010S1=0010S1=0010S1=0010SDH网同步(十五）4、二个外定时源的方案设计

S1=1111S1=1111外定时源1SETGSETGSETGSETGA站B站C站D站S1=0010S1=0010S1=0010S1=0010S1=0010S1=0010*正常状态外定时源2SDH网同步(十六）B站S1=1111*故障状态外定时源1SETGSETGSETGSETGA站C站D站S1=001011110100S1=00101111S1=00100100S1=1111

0100S1=0100S1=0100S1=0100外定时源2

网络性能(一）一、误码性能1、误码性能事件

.误块（EB）-

出现一个或多个毕特差错的数据块。

.误块秒（ES）-

含有一个以上误块的秒。

.严重误块秒（SES）-

含有30%以上误块的秒。

.背景误块（BBE）-

在严重误块秒之外发生的误块。注：SDH系统的误块与PDH系统误码不同；发生一个误块可能出现几个或几十个毕特错误（由B1、B2、B3检测）。网络性能(二）2、误码性能参数

.误块秒比（ESR）

在一个确定的测试时间内（如24小时），可用时间内的误块秒ES与总秒数之比。

.严重误块秒比（SESR）在一个确定的测试时间内（如24小时），可用时间内的严重误块秒SES与总秒数之比。

.背景误块比（BBER）在一个确定的测试时间内（如24小时），可用时间内的背景误块数，与总块数中扣除严重误块秒中的所有块数后剩余块数之比。网络性能(三）3、误码性能规范

.假设参考数字段HRDS

在相邻的一对STM-N支路接口之间，对规定速率的数字信号进行传输的全部手段。我国规定有三种：420km、280km、50km。

.误码性能规范要求

见下表。网络性能(四）420kmHRDS的误码性能指标

2Mb/s

155Mb/s

622Mb/s

ESR

2.3110-49.2410-4

待定4.6210-54.6210-54.6210-51.1610-61.1610-61.7310-6

SESR

BBER速率注：实际工程中，指标按实际长度与420km

的比例进行分配网络性能(五）二、抖动性能

规范网络的抖动性能，是为了保证二个网络互连时不影响传输质量。1、SDH网的抖动性能

、网络入口的输入抖动容限

与SDH设备的输入抖动容限相同，因SDH设备位于网络的边界。

、网络出口的最大允许输出抖动因SDH设备互连后，抖动有积累效应，所以其值与设备的输出抖动不同，见下表。网络性能(六）SDH网络输出口的最大输出抖动容限STM等级STM-1STM-4STM-161.51.51.5B1B20.15最大抖动值UIp-p

0.150.1550010005000f1f3f4

滤波器特性(Hz)65k250k1000k1.3M5.0M20M2、SDH/PDH网络边界的抖动性能

.PDH输入口的输入抖动容限

与SDH设备的PDH支路输入抖动容限相同，因SDH设备位于网络的边界。

.PDH输出口的最大允许输出抖动因SDH设备互连后，抖动有积累效应，所以其值与设备的输出抖动不同，详见下表。网络性能(七）网络性能(八）SDH网络PDH输出口的最大输出抖动容限

2.028

34.368