通信网络技术第5章光纤通信技术与数字同步传送网技术

5.1

传送网概述5.2SDH帧结构和段开销5.3同步复用和映射原理5.4SDH网络中的基本网元5.5SDH自愈网原理5.6光纤通信技术第5章光纤通信技术与同步数字传送网技术参考书：韦乐平编著 人民邮电出版社孙学康毛京丽编人民邮电出版社5.1传送网概述1.

传送网分层结构2.准同步数字序列PDH3.SDH概念和特点1.传送网分层结构电路层传输媒体层通道层：低阶通道、高阶通道传送层物理层段层2.准同步数字序列PDH（1）PDH基本概念所谓PDH是以基群信号为基础，采用正码速调整和比特间插复用方式的系统和设备体系。D1信号：E1信号：PDH复用结构（欧洲）这种重叠、错位问题可以通过码速调整法解决。（2）PDH存在的主要问题①传输标准不统一次群以1.5Mbps为基础的系列以2Mbps为基础的系列日本体制北美体制欧洲体制0次群64kbps64kbps64kbps1次群1554kbps1554kbps2048kbps2次群6312kbps6312kbps8448kbps3次群32064kbps44736kbps34368kbps2.准同步数字序列PDH（2）PDH存在的主要问题①传输标准不统一②复用结构不合理，分、复接信号困难2.准同步数字序列PDH（2）PDH存在的主要问题①传输标准不统一②复用结构不合理，分、复接信号困难③

管理功能弱④光接口规范不统一2.准同步数字序列PDH（1）SDH基本概念所谓SDH是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级。2.SDH的概念和特点PDH：PlesiochronousdigitalHierarchy，准同步数字体系SDH：SynchronousDigitalHierarchy，同步数字体系①定义了标准化的数字信号结构等级同步传送模块等级速率话路数STM-1155.5201920STM-4622.0807680STM-162488.32030720STM-649953.280122880………………STM-n155.520×n192×n（2）SDH特点2.SDH的概念和特点基群：2.048Mbps二次群：4×2.048＋开销＝8.448Mbps三次群：4×8.448＋开销＝34.368Mbps四次群：4×34.368＋开销＝139.264MbpsPDH速率等级（E1）：①定义了标准化的数字信号结构等级②

定义了标准的网络接口和网络单元（2）SDH特点2.SDH的概念和特点①定义了标准化的数字信号结构等级②

定义了标准的网络接口和网络单元③

强大的网管功能④

兼容性好⑤故障自愈功能强（2）SDH特点2.SDH的概念和特点5.2SDH帧结构和段开销1.帧结构分区A1A1A1A2A2A2J0××B1E1F1××D1D2D3STM-1再生段(RSOH)开销9字节3行5.2SDH帧结构和段开销2.再生段开销A1A1A1A2A2A2J0××B1E1F1××D1D2D3STM-1再生段(RSOH)开销9字节3行A1、A2字节：定帧A1A1A1A2A2A2J0××B1E1F1××D1D2D3STM-1再生段(RSOH)开销9字节3行J0字节：再生段踪迹字节A1A1A1A2A2A2J0××B1E1F1××D1D2D3STM-1再生段(RSOH)开销9字节3行B1字节：比特间插奇偶校验8位码（BIP-8）BIP-N偶校验运算方法：12N12N12N偶校验1偶校验2偶校验N…12NBIP-N码偶校验1偶校验2偶校验N偶校验1偶校验212N12A1A1A1A2A2A2J0××B1E1F1××D1D2D3STM-1再生段(RSOH)开销9字节3行E1字节：公务A1A1A1A2A2A2J0××B1E1F1××D1D2D3STM-1再生段(RSOH)开销9字节3行F1字节：使用者通路A1A1A1A2A2A2J0××B1E1F1××D1D2D3STM-1再生段(RSOH)开销9字节3行D1～D3字节：再生段DCCB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2××9字节5行STM-1复用段（MSOH）开销5.2SDH帧结构和段开销3.复用段开销B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2××9字节5行STM-1复用段（MSOH）开销B2字节：比特间插奇偶校验N×24位码K1、K2字节：APS信令B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2××9字节5行STM-1复用段（MSOH）开销A站（上游）B站（下游）自动保护倒换K1下行上行K1，K2K2下行上行故障！B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2××9字节5行STM-1复用段（MSOH）开销D4～D12字节：复用段DCCB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2××9字节5行STM-1复用段（MSOH）开销S1字节：同步状态信息B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2××9字节5行STM-1复用段（MSOH）开销M1字节：复用段远端误块指示B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2××9字节5行STM-1复用段（MSOH）开销E2字节：公务5.2SDH帧结构和段开销4.通道开销（1）高阶通道开销图8.12VC-4POH位置图5.2SDH帧结构和段开销4.通道开销（2）低阶通道开销图8.14VC-12复帧结构5.2SDH帧结构和段开销5.SDH开销功能的组织结构5.3同步复用和映射原理1.SDH通用复用映射结构C-4C-3C-2C-12C-11VC-3VC-2VC-12VC-11TU-2TU-12TU-11TU-3TUG-2TUG-3VC-3AUGAU-4VC-4STM-NAU-3指针处理复用定位校准映射SDH通用复用映射结构139264kbit/s34368kbit/s44736kbit/s6312kbit/s2048kbit/s1544kbit/s×1×3×4×1×7×7×3×3×1×N（1）容器C容器C-11C-12C-2C-3C-4容器速率（Mbit/s）1.6002.1766.78448.384149.760基帧速率（kHz）88888基帧结构（字节）9×3－29×4－29×12－29×849×260①作用：完成码速调整②种类：C-11，C-12，C-2，C-3，C-45.3同步复用和映射原理2.基本单元①用来支持SDH通道层连接的信息结构②

VC-n＝C-n＋VC-nPOH（1）容器C（2）虚容器VC5.3同步复用和映射原理2.基本单元虚容器VC-11VC-12VC-2VC-3VC-4周期或复帧周期（us）500500500125125基帧或复帧频率（Hz）20002000200080008000基帧结构4(9×3－1)4(9×4－1)4(9×12－1)9×859×261容量（字节数）1041404287652349速率（Mbit/s）1.6642.2406.84848.960150.336①提供低阶通道层和高阶通道层间适配功能的信息结构②

TU-n＝VC-n＋TU-nPTR（1）容器C（2）虚容器VC（3）支路单元TU5.3同步复用和映射原理2.基本单元一个或多个TU的组合（1）容器C（2）虚容器VC（3）支路单元TU（4）支路单元组TUG5.3同步复用和映射原理2.基本单元①提供高阶通道层和复用段层间适配功能的信息结构②AU-n＝VC-n＋AU-nPTR（1）容器C（2）虚容器VC（3）支路单元TU（4）支路单元组TUG（5）管理单元AU5.3同步复用和映射原理2.基本单元一个或多个AU的组合（1）容器C（2）虚容器VC（3）支路单元TU（4）支路单元组TUG（5）管理单元AU（6）管理单元组AUG5.3同步复用和映射原理2.基本单元5.3同步复用和映射原理3.映射映射是一种在SDH网络边界处，把支路信号适配装入相应虚容器的过程。C-4C-3C-2C-12C-11VC-3VC-2VC-12VC-11TU-2TU-12TU-11TU-3TUG-2TUG-3VC-3AUGAU-4VC-4STM-NAU-3指针处理复用定位校准映射SDH通用复用映射结构139264kbit/s34368kbit/s44736kbit/s6312kbit/s2048kbit/s1544kbit/s×1×3×4×1×7×7×3×3×1×N（1）异步映射对支路信号结构特性没有任何限制，无需网同步，仅利用净荷的指针调整即可将信号适配装入SDH帧结构。5.3同步复用和映射原理3.映射例：C4的基帧结构如图所示，试问如何将139.264Mbps的信号映射进VC4?例：C4的基帧结构如图所示，试问如何将139.264Mbps的信号映射进VC4?第一步：C-4对输入信号进行码速调整C-4基帧的结构：1个C-4基帧＝9个C-4子帧1个C-4子帧＝20个字码块1个字码块＝1byte头部＋12byte信息每个字码块的头部分别为：W、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、ZW：8bit信息X：1个C码（调整控制比特）＋5个R码（固定塞入比特）＋2个O码（开销比特Y：8个R码（固定塞入比特）Z：6个信息码＋1个S码（调整机会码）＋1个R码（固定塞入比特）由此可以推出： 1个C-4子帧中固定含有的信息比特：12×8×20＋8＋6＝1934bit如果不进行码速调整，C-4容器可容纳的数据速率为： 1934×9×8kbps＝139.248Mbps<139.264Mbps如果进行码速调整（设置C＝11111，S码携带信息比特），C-4容器可容纳的数据速率可扩展为： 1395×9×8kbps＝139.320>139.264Mbps对于139.264信号，需要几个子帧中的S携带信息比特？ 解：假设设需n个子帧中的S携带信息，则有： （1934×9+n）×8kbps＝139.264Mbps 可得：n＝2 第二步：加入VC-4通道开销（1）异步映射（2）同步映射5.3同步复用和映射原理3.映射同步映射要求映射信号与网络同步，无需进行任何速率调整即可将信息字节装入VC内指定位置

例：2Mbps支路信号同步映射进VC-12:5.3同步复用和映射原理4.复用复用是一种将多个低阶通道层的信号适配进高阶通道或者把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。C-4C-3C-2C-12C-11VC-3VC-2VC-12VC-11TU-2TU-12TU-11TU-3TUG-2TUG-3VC-3AUGAU-4VC-4STM-NAU-3指针处理复用定位校准映射139264kbit/s34368kbit/s44736kbit/s6312kbit/s2048kbit/s1544kbit/s×1×3×4×1×7×7×3×3×1×NSDH复用方式：字节交错间插（1）概念定位是当TU或AU适配到相应帧结构时，帧偏移信息随之转移的过程，它依靠TUPTR或AUPTR功能加以实现。5.3同步复用和映射原理5.定位①类型：AU-3、AU-4、TU-11、TU-12、TU-3指针②指针的作用：当网络处于同步时，用于同步信号间的相位校准当网络失去同步时，用于各支路信号的频率、相位校准当网络处于异步时，用于频率跟踪校准（2）指针5.3同步复用和映射原理5.定位①类型：AU-3、AU-4、TU-11、TU-12、TU-3指针②指针的作用③AU-4指针（2）指针5.3同步复用和映射原理5.定位AU-4指针偏移值：（3）频率偏移引起的指针正调整5.3同步复用和映射原理5.定位当VC-4帧速率比AUG帧速率低时，以正调整来提高VC的帧速率。ⅰ思路：ⅱ举例：ⅲ问题： 频率偏移较大时，需多次指针调整。第1帧第2帧第3帧第4帧H1YYH21*1*H3H3H3H1YYH21*1*H3H3H3H1YYH21*1*H3H3H3H1YYH21*1*H3H3H3VC4起始点n-1n-1n-1nnnn+1n+1n+1n-1n-1n-1nnnn+1n+1n+1n-1n-1n-1nnnn+1n+1n+1n-1n-1n-1nnnn+1n+1n+1指针值(n)指针值(I比特反转)正调整字节(占3字节)指针值(n+1)12345678910AUG270125μs250μs375μs500μsAU-4指针正调整nnn123456789123456789123456789123456789（4）频率偏移引起的指针负调整5.3同步复用和映射原理5.定位当VC-4帧速率比AUG帧速率高时，以负调整来提高VC的帧速率。ⅰ思路：ⅱ举例：第1帧第2帧第3帧第4帧H1YYH21*1*H3H3H3H1YYH21*1*H3H3H3H1YYH21*1*H3H3H3H1YYH21*1*H3H3H3VC4起始点n-1n-1n-1nnnn+1n+1n+1n-1n-1n-1nnnn+1n+1n+1n-1n-1n-1nnnn+1n+1n+1n-1n-1n-1nnnn+1n+1n+1指针值(n)指针值(D比特反转)负调整字节(数据)指针值(n-1)12345678910AUG270125μs250μs375μs500μsⅲ问题： 频率偏移较大时，需多次指针调整。AU-4指针负调整123456789123456789123456789123456789指针调整规则小结：正常工作时，NDF＝“0110”，指针值确定了VC-4在AU-4帧内的起始位置；若VC－4帧速率比AU帧速率低，5个I比特翻转（表示要做正调整），并在H3字节后插入3字节的伪信息（该VC帧的起始点向后移），下帧中的指针值是先前指针值＋1；若VC－4帧速率比AU帧速率高，5个D比特翻转（表示要做负调整），并在H3字节内写入VC数据（该VC帧的起始点向前移），下帧中的指针值是先前指针值－1；若除b、c以外的其他原因引起VC定位的变化，则送出新指针值，同时设置NDF＝“1001”；指针值完成一次调整后，至少停3帧后方可有新调整。实例分析：2.048Mbps信号映射、复用、定位过程。2.048Mbps信号：C-12复帧：VC-12复帧：32×8bit/125us=2.048Mbps（4×9－2）×8bit/125us=2.176Mbps（4×9－1）×8bit/125us=2.240MbpsTU-12复帧：TUG-2帧：TUG-3帧：4×9×8bit/125us=2.304Mbps2.304×3＝6.912Mbps6.912×7＋9×2×8bit/125us(塞入字节)＝49.536MbpsVC-4帧：AU-4帧：AUG帧：49.536×3＋9×8bit/125us(POH)＋9×2×8bit/125us(塞入字节)＝150.336Mbps150.336＋9×8bit/125us＝150.912Mbps150.912MbpsSTM-1速率：150.912＋8×9×8bit/125us(SOH)＝155.520Mbps1.分插复用器ADM5.4SDH网络中的基本网元ADM：Add/DropMultiplexerADM允许两个STM-N信号间的不同VC实现互连，并且具有无需分接和终结整体信号，即可将各种G.703规定的接口信号（PDH）或STM-N信号（SDH）接入STM-M（M>N）内作任何支路的能力。（1）定义SCXC是一种具有一个或多个PDH或SDH信号端口并至少可以对任何端口速率（和/或其子速率信号）与其他端口速率（和/或其子速率信号）进行可控连接和再生连接的设备1.分插复用器ADM2.数字交叉连接设备DXC5.4SDH网络中的基本网元DXC：DigitalCrossConnect（1）定义（2）结构1.分插复用器ADM2.数字交叉连接设备DXC5.4SDH网络中的基本网元分离本地交换业务和非本地交换业务，为本地交换业务迅速提供可用路由为临时性重要事件迅速提供电路当网络出现故障时，能迅速提供网络的重新配置按业务量的季节性变化，使网络最佳化网关功能（3）主要功能1.分插复用器ADM2.数字交叉连接设备DXC5.4SDH网络中的基本网元信号独立性无阻塞周期性同步性（4）主要特点1.分插复用器ADM2.数字交叉连接设备DXC5.4SDH网络中的基本网元（5）SDXC与常规数字交换机的主要区别1.分插复用器ADM2.数字交叉连接设备DXC5.4SDH网络中的基本网元项目DXC数字交换机交换对象2Mbps～155Mbps64kbps交换控制外部控制（网管）业务信号（信令）网关功能有无定时透明型有无保持时间数小时至数天（半永久）几分钟（暂时）5.5SDH自愈网原理1.SDH自愈网的概念与分类（1）网络保护与网络恢复保护：利用备份的资源进行保护倒换恢复：利用剩余的资源来计算出一条可达路由概念路径保护子网连接保护5.5SDH自愈网原理1.SDH自愈网的概念与分类（1）网络保护与网络恢复概念以网络的功能结构分类自动线路保护倒换环型网保护网状网保护5.5SDH自愈网原理1.SDH自愈网的概念与分类（1）网络保护与网络恢复概念以网络的功能结构分类以网络的物理拓扑分类自愈是指通信网络发生故障时，无需人为干预，即可在极短的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经出了故障。5.5SDH自愈网原理1.SDH自愈网的概念与分类（1）网络保护与网络恢复（2）自愈5.5SDH自愈网原理1.SDH自愈网的概念与分类（1）网络保护与网络恢复（2）自愈（3）三种自愈技术线路保护倒换（利用APS）环型网保护（利用ADM）

网状网保护（利用DXC）5.5SDH自愈网原理1.SDH自愈网的概念与分类2.线路保护倒换线路保护倒换的基本原理是：当出现故障，由工作通道倒换到保护通道。线路保护倒换：5.5SDH自愈网原理1.SDH自愈网的概念与分类2.线路保护倒换3.ADM自愈环所谓自愈环，一般是指采用分插复用器组成环形网实现自愈的一种保护方式。（1）二纤单向通道保护环5.5SDH自愈网原理1.SDH自愈网的概念与分类2.线路保护倒换3.ADM自愈环二纤单向通道保护环：网络拓扑A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1P1W1P1二纤单向通道保护环：正常工作时（A－>C）A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1P1W1P1二纤单向通道保护环：故障时（A－>C）A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1P1W1P1倒换！二纤单向通道保护环：正常工作时（C－>A）A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1P1W1P1二纤单向通道保护环：故障时（C－>A）A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1P1W1P1倒换！（1）二纤单向通道保护环（2）二纤双向通道保护环5.5SDH自愈网原理1.SDH自愈网的概念与分类2.线路保护倒换3.ADM自愈环二纤双向通道保护环：网络拓扑A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1P1W2P2二纤双向通道保护环：正常工作时（A－>C）A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1P1W2P2二纤双向通道保护环：故障时（A－>C）A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1P1W2P2倒换！（1）二纤单向通道保护环（2）二纤双向通道保护环（3）四纤双向复用段共享保护环5.5SDH自愈网原理1.SDH自愈网的概念与分类2.线路保护倒换3.ADM自愈环四纤双向复用段共享保护环：A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1W2P2P1W1W2P2P1倒换！倒换！（1）二纤单向通道保护环（2）二纤双向通道保护环（3）四纤双向复用段共享保护环（4）二纤双向复用段共享保护环5.5SDH自愈网原理1.SDH自愈网的概念与分类2.线路保护倒换3.ADM自愈环例：如书上第223页的图8.31所示，如果AU-4中的时隙7传递某路话音，说明当B、C之间的光纤断裂时，该二纤双向复用段共享保护环如何实现网络保护，在图上标出实现网络保护后该路话音的物理通道和逻辑通道（假设该AU-4可携带2016个时隙）。5.5SDH自愈网原理1.SDH自愈网的概念与分类2.线路保护倒换3.ADM自愈环4.DXC自愈网DXCDXCDXCDXCDXCADCBE12单位业务量６个单位２个单位４个单位5.5SDH自愈网原理1.SDH自愈网的概念与分类2.线路保护倒换3.ADM自愈环4.DXC自愈网5.自愈网性能比较线路保护倒换：配置容易、管理简单、恢复时间很短；成本高；适用于重要的光缆连接或大业务量。自愈环：高生存性、恢复时间短、业务量疏导能力强；网络规划难实现；适用于接入网和中继网。

DXC保护：高生存性、使用灵活方便、便于规划；网络恢复时间较长；适用于高度互连的网孔型拓扑，如长途网。自愈网性能比较5.6.1光纤传输原理与特性5.6.2光纤通信系统5.6光纤通信技术菲涅耳定律：n1sinθ1=n2sinθ2n1n2n1<n2θ1θ2n2n1n1>n2θ2θ1结论：若要实现全反射，则必须有：n1>n2n1n2光纤的导光原理5.6.1光纤传输原理与特性1.光纤的结构和分类包层光纤涂敷层图10.3光纤的横截面图结构（1）光纤的结构1.光纤的结构和分类（1）光纤的结构（2）分类①按光纤横截面的折射率分布分类阶跃光纤渐变光纤三角型折射率光纤双包层光纤5.6.1光纤传输原理与特性光纤剖面图图10.4两种光纤的折射率分布2a2b(a)(b)(c)阶跃光纤渐变光纤nn1n2n(r)n21.光纤的结构和分类（1）光纤的结构（2）分类①按光纤横截面的折射率分布分类②按光纤中的传导模式数量分类单模光纤多模光纤5.6.1光纤传输原理与特性单模和多模光纤的导光原理1.光纤的结构和分类（1）光纤的结构（2