光网络技术基础

光网络技术基础第1页，课件共180页，创作于2023年2月

第一部分光纤通信基础

1.

光纤与光缆

2.

光源与光发送机

3.

光接收器件与光接收机

4.

光纤通信系统第2页，课件共180页，创作于2023年2月光纤与光缆（一）一、概述

利用光纤来传输携带通信信息的光波，以实现通信的目的。

1、发展简史

1).里程碑

—

1966年高锟著名文章（PIEE）；

2).导火线

—

1970年康宁公司的第一根低耗光纤；

3).爆炸性发展A）.光纤衰减：70年

：20dB/km；72年

：4dB/km；

76年

：0.5dB/km；79年

：0.2dB/km；90年

：0.14dB/km。B）.系统：76年-45Mb/s

；85年-多模系统；90年-单模系统；

93年-SDH；98年-WDM（40G）；2000年-320G。第3页，课件共180页，创作于2023年2月光纤与光缆（二）2、优点1).容量巨大

理论上一根光纤：100亿个话路。现在实验室已实现50万个话路。2).中继距离长

现已实现100公里无中继；若使用光放大器可实现640公里无中继传输。3).保密性能好

光在纤芯中传输，无泄露。4).适用能力强

不怕外界电磁干扰、耐腐蚀、可弯曲性好。5).体积小、重量轻、便于施工与维护

直埋、架空、水下。

第4页，课件共180页，创作于2023年2月光纤与光缆（三）二、光纤简介1、光纤的构造由纤芯、包层与外涂敷层构成。

n1>n2第5页，课件共180页，创作于2023年2月光纤与光缆（四）2、光纤的分类1).传播模式的概念

用麦氏方程解决光在光纤中的传输问题，当纤芯尺寸大于光波长时，存在多种模式-基模与高次模。2).多模光纤

其芯径50

m；多种模式的存在，产生模式色散，使传输容量减小。3).单模光纤

其芯径8~10m；只允许一种传播模式，不存在模式色散，传输容量大。单模光纤还可以再分为：G.652、G.653、G.655等。第6页，课件共180页，创作于2023年2月光纤与光缆（五）三、光纤的特性参数1、损耗系数

f

每公里光纤对光功率信号的衰减值（dB/km）。2、色度色散系数D（）1).色度色散的概念A）.模式色散不同的模式具有不同的传播速度。仅对多模光纤有效。B）.材料色散

不同波长的光在光纤中具有不同的传播速度。C）.波导色散

光在不同结构的光纤中具有不同的传播速度。单模光纤无模式色散，仅有材料色散与波导色散。第7页，课件共180页，创作于2023年2月光纤与光缆（六）G.653G.652波长nm1310nm

波段1550nm

波段衰耗SCL第8页，课件共180页，创作于2023年2月光纤与光缆（七）2).色度色散系数

每公里长度的光纤传输单位光源谱宽时所产生的脉冲展宽值（ps/nm.km）。仅对单模光纤有效。第9页，课件共180页，创作于2023年2月第一部分光纤通信基础

1.

光纤与光缆

2.

光源与光发送机

3.

光接收器件与光接收机

4.

光纤通信系统第10页，课件共180页，创作于2023年2月光源与光发送机（一）一、对光源的要求

1).发射波长适中

2).发光功率大

3).谱线窄

4).温度特性好

5).工作寿命长第11页，课件共180页，创作于2023年2月光源与光发送机（二）二、发光二极管LED

是由砷化钾类的P、N型材料构成的二极管（正偏置）。1、LED的优点

1).线性度好

2).温度特性好

3).使用简单、价格低、寿命长2、LED缺点

1).谱线宽：

5~10nm2).与光纤的耦合效率低：

1~2%3、LED应用小容量、短距离P电流第12页，课件共180页，创作于2023年2月光源与光发送机（三）三、半导体激光器LD

谐振腔产生振荡—受激发光。1、LD的优点

1).谱线窄：

1~2nm2).与光纤的耦合效率高：20%3).阈值器件：I<Ith时，发微光；I>Ith时，发激光2、LD缺点

1).线性度差

2).温度特性不如LED3、LD应用大容量、长距离

Ith电流P第13页，课件共180页，创作于2023年2月光源与光发送机（四）四、光发送机1、框图

输入接口

予处理

调制电路

光源组件第14页，课件共180页，创作于2023年2月光源与光发送机（五）2、调制方式

1).直接调制：

用电信号直接改变光源的工作电流。电流IthP电脉冲流光脉冲流IB第15页，课件共180页，创作于2023年2月光源与光发送机（六）2).外调制：

为克服在高速率时采用直接调制出现的啁啾现象—光源的发射波长发生偏移。让激光器连续发光，用电信号间接控制光源的工作电流。3、直接调制电路+5V电脉冲流LD第16页，课件共180页，创作于2023年2月光源与光发送机（七）4、光发送机主要技术指标1).

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。2).

谱宽

即所用光源器件的谱宽，谱宽越窄越好。根均方谱宽rms；-20dB谱宽-20dB

3).

寿命

30万小时以上。第17页，课件共180页，创作于2023年2月光源与光发送机（八）δλ-20dBnm光功率P1.00.01a)

：根均方谱宽

b)：-20dB谱宽

光源器件的二种谱宽

1.00.607光功率Pδλrmsnm第18页，课件共180页，创作于2023年2月第一部分光纤通信基础

1.

光纤与光缆

2.

光源与光发送机

3.

光接收器件与光接收机

4.

光纤通信系统第19页，课件共180页，创作于2023年2月光接收器件与光接收机（一）一、对光接收器件的要求

1).量子效率高

2).噪声低

3).体积小、寿命长二、PIN光二极管1、工作机理

在由硅、锗或Ⅲ-Ⅴ族化合物组成的PN结之间插入一层I型材料而构成。负偏置时电子与空穴复合发光。第20页，课件共180页，创作于2023年2月光接收器件与光接收机（二）PNIXEPIN光二极管的构造与电场分布第21页，课件共180页，创作于2023年2月光接收器件与光接收机（三）2、PIN的特性参数1).

响应度（量子效率）R

单位光功率信号入射时产生的光电流（A/W）。

Is(t)=RP(t)2).

结电容Cd

一般仅几个PF。它对PIN的响应时间及光接收机灵敏度都有影响。第22页，课件共180页，创作于2023年2月光接收器件与光接收机（四）3、PIN的特点与应用

1).优点

—附加噪声低；

—使用方便，工作电压低；

—寿命长、价格便宜。

2).缺点

—响应度低（因无放大作用）；所制接收机的灵敏度不高。

3).PIN的应用

适用于短距离的光纤通信系统。

第23页，课件共180页，创作于2023年2月光接收器件与光接收机（五）三、APD光二极管1、工作机理

在高反偏压下内部形成高电场区，光生载流子（空穴电子对）作高速运动提高碰撞电离效应产生出几十倍的新空穴电子对，形成较大的光电流。P+NPXE第24页，课件共180页，创作于2023年2月光接收器件与光接收机（六）2、APD的特性参数

1).增益G

经APD放大后的光电流与首次光电流之比。

Is(t)=GRP(t)2).倍增噪声指数因子X

F（G）=Gx3).最佳增益Gopt

产生的光电流最大，倍增噪声最小。

通过调节其偏压实现。第25页，课件共180页，创作于2023年2月光接收器件与光接收机（七）3、APD的特点与应用

1).优点

放大作用。大大提高灵敏度，约10~20dB。

2).缺点

产生倍增噪声。

3).APD的应用

适用于大容量、长距离的光纤通信系统。

第26页，课件共180页，创作于2023年2月光接收器件与光接收机（八）四、光接收机1、框图

前置放大

主放大

均衡器

判决再生第27页，课件共180页，创作于2023年2月光接收器件与光接收机（九）2、光接收机的主要技术指标

1).接收灵敏度Pr

在规定误码率要求的条件下（如1×10-10），光接收机需要的最小光功率值（dBm）。

2).过载光功率

在规定误码率要求的条件下（如1×10-10），光接收机所能承受的最大光功率值（dBm）。

第28页，课件共180页，创作于2023年2月第一部分光纤通信基础

1.

光纤与光缆

2.

光源与光发送机

3.

光接收器件与光接收机

4.

光纤通信系统第29页，课件共180页，创作于2023年2月光纤通信系统（一）一、系统组成发送机接收机SR连接器连接器第30页，课件共180页，创作于2023年2月光纤通信系统（二）1、光发送机

作用：是把电信号码流转换成光脉冲码流，并输入到光纤中进行传输。要求：发光功率大；谱线窄或色散容限大。2、光纤

是传输光信号的媒质。要求：损耗系数小；色散系数低。3、光接收机

作用：是把光脉冲码流转换成电信号码流。要求：高灵敏度。4、光连接器与尾纤第31页，课件共180页，创作于2023年2月光纤通信系统（三）二、系统性能1、误码性能

误码：经光接收机的接收与判决再生后，码流中的某些比特出现了差错。—适用于PDH系统。误块：适用于SDH系统（检验矩阵）。

1).平均误码率BER

规定时间内，发生差错的比特数与传输比特总数之比。

SDH：误块率。

第32页，课件共180页，创作于2023年2月光纤通信系统（四）2).误码秒ES

出现1个误码以上的秒。

SDH：误块秒

3).严重误码秒SES

出现30%以上误码的秒。

SDH：严重误块秒

4).关于假设参考数字段HRDS

误码性能是针对HRDS的。

2个相邻的数字配线架之间的全部装置—数字段。具有一定长度与指标规范的数字段—HRDS。三种：420km、280km、50km。第33页，课件共180页，创作于2023年2月光纤通信系统（五）2、定时性能

1).抖动

数字脉冲信号的特定时刻相对于其理想位置的偏离。抖动会劣化系统性能。抖动原因：噪声、码间干扰、时钟的不稳定、映射/去映射、指针调整等。

2).漂移

数字脉冲信号的特定时刻相对于其理想位置的长时间偏离（10Hz）。漂移主要与温度有关。第34页，课件共180页，创作于2023年2月

第二部分：SDH1.概述2.速率与帧结构3.开销4.净负荷指针5.复用与映射

6.同步复用设备7.数字交叉连接设备

8.同步光缆系统9.SDH网同步

10.网络性能

11.SDH传送网12

.网络管理系统第35页，课件共180页，创作于2023年2月概述（一）一、SDH的产生1、PDH的缺点1).无国际统一的速率标准2).无国际统一的光接口规范3).上下电路成本高、结构复杂4).无国际统一的光接口规范5).网络OAM能力差2、SDH的产生

86年：SONET；

88年：ITU-T接受，并重新命名为SDH；

88-90年：陆续通过9个建议。第36页，课件共180页，创作于2023年2月概述（二）二、SDH的特点1、SDH的优点

1).速率统一：155Mb/s、622Mb/s、2.5Gb/s、10Gb/s2).光接口统一：帧结构一致

3).一步复用特性：可用软件一次性提取/接入低速信号

4).强大的OAM能力：容量的5%用于OAM5).组网灵活、具有自愈功能：复用段、通道保护等2、SDH的缺点

1).带宽利用率稍低：155Mb/s包括63个2Mb/s2).大量的软件控制、易产生重大故障第37页，课件共180页，创作于2023年2月概述（三）三、SDH基本概况1、SDH的等级

STM-1：155Mb/s；

STM-4：622Mb/s；

STM-16：2.5Gb/s；

STM-64：10Gb/s；第38页，课件共180页，创作于2023年2月概述（四）2、SDH的设备种类

1).终端复用器TM

设在线形网的端站，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-NTM第39页，课件共180页，创作于2023年2月概述（五）2).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ADM第40页，课件共180页，创作于2023年2月概述（六）3).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-NREG第41页，课件共180页，创作于2023年2月概述（七）4).数字交叉连接设备兼有同步复用、分插、交叉连接、网络的自动恢复与保护等多项功能。STM-NSTM-NPDH支路信号

SDH支路信号DXC第42页，课件共180页，创作于2023年2月

第二部分：SDH1.概述2.速率与帧结构3.开销4.净负荷指针5.复用与映射

6.同步复用设备7.数字交叉连接设备

8.同步光缆系统9.SDH网同步

10.网络性能

11.SDH传送网12

.网络管理系统第43页，课件共180页，创作于2023年2月速率与帧结构(一）一、SDH的等级与速率等级速率（Mb/s）含2M数量SM-1SM-4SM-16SM-64155.520622.0809953.2802488.3206325610084032第44页，课件共180页，创作于2023年2月速率与帧结构(二）二、STM-N的帧结构

9行270N列的块状结构。9×270×N字节SOHSTM-N净负荷

(含POH)传输方向9×N261×N270×N列SOHAUPTRT=125s第45页，课件共180页，创作于2023年2月速率与帧结构(三）STM-1的帧结构：9行270列。段开销SOH：段层的运行、管理、维护；管理单元指针AUPTR：指示净负荷位置；净负荷：存放信息，以VC形式出现。SOH

净负荷

传输方向9261270列SOHAUPTRT=125s第46页，课件共180页，创作于2023年2月第二部分：SDH1.概述2.速率与帧结构3.开销4.净负荷指针5.复用与映射

6.同步复用设备7.数字交叉连接设备

8.同步光缆系统9.SDH网同步

10.网络性能

11.SDH传送网12

.网络管理系统第47页，课件共180页，创作于2023年2月开销(一）一、段开销1、

作用：提供再生段与复用段的OAM（运行、管理、维护）。2、

类型：

再生段开销RSOH、复用段开销MSOH3、字节安排（见下页）4、字节功能1).A1、A2-帧定位

识别每一帧的起始位置，码型为：F628（H）。2).J0-再生段跟踪字节

内容是再生段接入点识别符号，使收、发正确对接。第48页，课件共180页，创作于2023年2月开销(二）

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：国际使用字节第49页，课件共180页，创作于2023年2月开销(三）3).B1-再生段校验字节

组成校验矩阵，对再生段信息净负荷进行校验。B1字节被校验字节被校验字节被校验字节b1b2b3b4b5b6b7b8××××××××110010011101001010011010B1字节的每一位比特的值×

（1或0），取决于该列各比特的值（偶校验）。第50页，课件共180页，创作于2023年2月开销(四）4).E1、E2-公务字节

分别为再生段、复用段提供公务电话。

5).D1~D3-再生段数据通信通道

传送再生段管理信息。

6).D4~D12-复用段数据通信通道传送复用段管理信息。

7).B2-复用段校验字节组成校验矩阵（偶校验）对复用段信息净负荷进行校验。原理同B1字节。第51页，课件共180页，创作于2023年2月开销(五）8).K1、K2-自动保护倒换字节局站编号（b5~b8）、倒换类型、保护方式等。

9).S1-同步状态字节指示时钟级别。10).M1-复用段误码指示指示B2的校验结果-误块数。第52页，课件共180页，创作于2023年2月开销(六）二、通道开销POH1、

作用：提供通道层的OAM（运行、管理、维护）。2、

类型：

高阶POH、低阶POH3、字节安排（见下页）4、字节功能

1).高阶POH：VC-4/VC-3POH第53页，课件共180页，创作于2023年2月开销(七）VC-4/VC-3

J1B3C2G1F2H4F3K3N1VC-4/VC-3POH的位置第54页，课件共180页，创作于2023年2月开销(八）J1：

通道跟踪字节。发送高阶通道接入点识别符，使收、发正确对接；

B3：通道奇偶校验字节(BIP-8)。对高阶通道进行检验。

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（误块计数）；

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。第55页，课件共180页，创作于2023年2月开销(九）2).低阶POHV5VC-12J2VC-12

500μs复帧VC-12N2K4VC-12第56页，课件共180页，创作于2023年2月

第二部分：SDH1.概述2.速率与帧结构3.开销4.净负荷指针5.复用与映射

6.同步复用设备7.数字交叉连接设备

8.同步光缆系统9.SDH网同步

10.网络性能

11.SDH传送网12

.网络管理系统第57页，课件共180页，创作于2023年2月净负荷指针(一）一、净负荷指针1、净负荷指针的种类

AU-4PTR、TU-3PTR、TU-12PTR

。

2、管理单元指针AU-4PTR9行261列AU-PTR9列H1YYH21*1*H3H3H3Y=1001SS11（S未规定）1*=11111111VC-4第58页，课件共180页，创作于2023年2月净负荷指针(二）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：减少毕特第59页，课件共180页，创作于2023年2月净负荷指针(三）AU-4PTR的作用：1).指示净负荷的位置

净负荷的第一个字节相对于最后一个H3的偏移量。2).速率调整

对净负荷的速率进行调整：正调整与负调整。3).新数据标识NDF

净负荷内容发生变化时，NDF做出指示。第60页，课件共180页，创作于2023年2月第二部分：SDH1.概述2.速率与帧结构3.开销4.净负荷指针5.复用与映射

6.同步复用设备7.数字交叉连接设备

8.同步光缆系统9.SDH网同步

10.网络性能

11.SDH传送网12

.网络管理系统第61页，课件共180页，创作于2023年2月复用与映射(一）一、复用原理1、何谓复用：把低速率信号复合成高速率信号。2、传统的复用方法1).码速率调整

优点：允许信号有较大的速率差异；缺点：不能直接提取或接入低速支路信号。2).固定位置映射法优点：能直接提取或接入低速支路信号；缺点：滑动损伤。第62页，课件共180页，创作于2023年2月复用与映射(二）3、SDH的复用方法1).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。

2).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。

第63页，课件共180页，创作于2023年2月复用与映射(三）二、参加复用与映射的单元1、虚容器VC

可以作为一个整体进行提取/接入、复用、交叉连接。1).VC-12（低阶）POH净负荷

(2Mb/s)4列9行第64页，课件共180页，创作于2023年2月复用与映射(四）2).VC-4（高阶）

净负荷1

(140M)POH261列9行

净负荷2

(632M)POH261列9行VC-4(a)VC-4(b)R2R1第65页，课件共180页，创作于2023年2月复用与映射(五）2、虚容器级联VC

-Xc

把X个VC-4首尾依次组合在一起（只有一列POH），使组合的容量可以作为单个容量使用，并能保持单个VC-4毕特序列的完整性。VC-4VC-4VC-4级联POHR1第66页，课件共180页，创作于2023年2月复用与映射(六）3、管理单元AU-4

VC-4加一行管理单元指针AUPTR组成。AU-PTRVC-49行261列9列第67页，课件共180页，创作于2023年2月复用与映射(七）三、复用与映射结构×1×1×1C4-64c×3AUG-4×4AUG-1×1AUG-16AUG-64×1STM-1STM-4STM-16STM-64×4×4×1×1AU4AU4-4cAU4-16CAU4-64c

TUG2VC3C3VC4VC4-4cVC-16cVC4-64cC4-4c

C4-16c×1×7×3VC12TU12C12TU3TUG3×1映射指针调整复用第68页，课件共180页，创作于2023年2月复用与映射(八）字节间插复用方式AUG1-1#1AUG1-1#4AUG1-1#1AUG-4第69页，课件共180页，创作于2023年2月复用与映射(九）四、映射原理1、何谓映射：把各种业务信号适配进相应虚容器的过程。2、映射种类1).异步映射

用码速率调整的方法把与网络同步或不同步的信号适配进虚容器。

优点：对信号无限制性要求（速率、结构）；通用性强；接口简单；信号延时小（10s）。缺点：不能从高速信号直接提取或接入低速信号。第70页，课件共180页，创作于2023年2月复用与映射(十）2).字节同步映射

要求信号必须与网络同步。

优点：能从高速信号直接提取或接入低速信号；缺点：对信号有严格限制性要求（速率、结构）；接口复杂；信号延时大（150s）。

3).比特同步映射

无人采用。第71页，课件共180页，创作于2023年2月复用与映射(十一）五、SDH的映射1、2Mb/s信号的映射1).异步映射

最经常采用的方式。2).字节同步映射可直接提取或接入64kb/s信号。2、34/140Mb/s信号的映射只能采用异步映射。第72页，课件共180页，创作于2023年2月

第二部分：SDH1.概述2.速率与帧结构3.开销4.净负荷指针5.复用与映射

6.同步复用设备7.数字交叉连接设备

8.同步光缆系统9.SDH网同步

10.网络性能

11.SDH传送网12

.网络管理系统第73页，课件共180页，创作于2023年2月同步复用设备(一）一、同步复用设备简述同步复用设备的特点1).一步复用特性可直接提取/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

可对VC-4、VC-12进行交叉连接处理。3).强大的OAM能力

丰富的开销字节，用于网络的OAM。3).灵活的组网能力、自愈功能第74页，课件共180页，创作于2023年2月同步复用设备(二）二、同步复用设备性能1、误码性能

无误码。2、同步性能1).同步信号种类模拟：2MHz

；数字：2Mb/s（具有SSM功能）。2).同步工作方式A).外同步定时

跟踪方式：内部SETG严格锁定于外时钟。从STM-N导出的方式：可用于传送时钟。第75页，课件共180页，创作于2023年2月同步复用设备(三）

东侧STM-N

西侧STM-N定时发生器外定时基准支路信号

跟踪方式第76页，课件共180页，创作于2023年2月同步复用设备(四）

东侧STM-N

西侧STM-N定时发生器支路信号SSU从STM-N导出的外定时方式第77页，课件共180页，创作于2023年2月同步复用设备(五）B).提取定时

线路提取定时发生器

西侧STM-N

东侧STM-N

提取时钟发送时钟支路信号第78页，课件共180页，创作于2023年2月同步复用设备(六）C).内部定时

保持模式

模拟前24小时的记忆信息来维持设备的同步。精度要求：0.39ppm。自由运行模式

利用设备内部的振荡器产生的信号来维持设备的同步。精度要求：4.6ppm。3).定时基准的倒换与恢复

至少2个外定时输入口；第一定时失效，能自动倒换到第二定时；并能自动恢复。第79页，课件共180页，创作于2023年2月同步复用设备(七）3、交叉连接性能1).交叉连接种类

高阶交叉连接：VC-4或VC4-Xc

低阶交叉连接：VC-122).交叉连接容量：nnVC-43).交叉连接方向

线路-线路；线路-支路；支路-支路。4).交叉连接方式

单向；双向；广播。第80页，课件共180页，创作于2023年2月同步复用设备(八）4、定时性能-抖动与漂移1).定义

抖动：数字信号的特定时刻与理想时刻的偏差。漂移：数字信号的特定时刻与理想时刻的长时间偏差。2).种类1).输入抖动容限

标征设备对外来抖动的容忍程度。PDH、SDH输入口。2).抖动的产生无输入抖动时，设备的输出抖动值。PDH、SDH输出口。3).抖动传递函数

输出抖动值/输入抖动值，随抖动频率的变化关系。0.2UI第81页，课件共180页，创作于2023年2月同步复用设备(九）三、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第82页，课件共180页，创作于2023年2月同步复用设备(十）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、支路信号中的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。1).交叉连接种类高阶交叉连接：VC-4与VC4-Xc。低阶交叉连接：VC-12。第83页，课件共180页，创作于2023年2月同步复用设备(十一）2).交叉矩阵容量

容量一般与设备的STM-N的级别有关。如：2.5GADM的高阶交叉容量为：6464VC-4

（线路：162VC-4；线路：162VC-4）。双系统2.5GADM的高阶交叉容量为：128128VC-43、支路接口完成上、下业务信号。

PDH：2M、34M、45M、140M；

SDH：155M、622M。第84页，课件共180页，创作于2023年2月同步复用设备(十二）4、定时单元对内：向设备的各单元提供定时信号；对外：外定时；提取定时；保持/自由运行方式；定时基准倒换。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；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。

第85页，课件共180页，创作于2023年2月同步复用设备(十三）四、10G系统简介1、系统特点1).传输容量大：4个2.5G，4032个2M，12万个话路。2).交叉容量大：单系统：

256256VC-4；

双系统：

512512VC-4。3).可对VC-4c、VC-16c进行交叉连接4).丰富的支路接口

光口：2.5G、622M、155M；电口：155M、140M、34M、45M、GE。第86页，课件共180页，创作于2023年2月同步复用设备(十四）2、10G系统的传输问题1).损耗受限：

PIN光接收机灵敏度为-14dBm,传输距离30km。2).色度色散受限

采用外调制也仅为800ps/nm。用G.655光纤（6ps/km.nm），一般无问题；用G.655光纤（20ps/km.nm），只传40km。可采用色散补偿：色散补偿光纤、光栅补偿、予啁啾补偿，但成本高、实施麻烦。3).偏振模色散受限第87页，课件共180页，创作于2023年2月

第二部分：SDH1.概述2.速率与帧结构3.开销4.净负荷指针5.复用与映射

6.同步复用设备7.数字交叉连接设备

8.同步光缆系统9.SDH网同步

10.网络性能

11.SDH传送网12

.网络管理系统第88页，课件共180页，创作于2023年2月数字交叉连接设备(一）一、DXC概述

DXC规范化表示：DXC

x/yx：

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：VC-12、VC-3、VC-4。第89页，课件共180页，创作于2023年2月数字交叉连接设备(二）二、DXC应用1、多种网络的网关

SDH网与PDH网的网关；长途与中继网的网关等。2、电路调度

见下页。

第90页，课件共180页，创作于2023年2月数字交叉连接设备(三）STM-16子网1STM-16子网2STM-16子网3DXC4/1DXC用于电路调度第91页，课件共180页，创作于2023年2月数字交叉连接设备(四）3、网络的保护与恢复1).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。第92页，课件共180页，创作于2023年2月数字交叉连接设备(五）2).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。第93页，课件共180页，创作于2023年2月

第二部分：SDH1.概述2.速率与帧结构3.开销

4.净负荷指针5.复用与映射

6.同步复用设备7.数字交叉连接设备

8.同步光缆系统9.SDH网同步

10.网络性能

11.SDH传送网12

.网络管理系统第94页，课件共180页，创作于2023年2月同步光缆系统(一）一、光纤1、光纤的主要参数

在第一篇已经讨论过最重要的二个参数：损耗系数f

、色度色散系数D（）。1).零色散波长0

材料色散与波导色散在某波长处互相抵消，使总色散为零，该波长即为零色散波长0。2).零色散斜率S0

在零色散波长附近，色度色散随波长而变化的曲线斜率。第95页，课件共180页，创作于2023年2月同步光缆系统(二）2、单模光纤种类1).G.652光纤

1310nm性能最佳光纤。

二个窗口：1310nm与1550nm。

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

1550nm波长区：色散较大，为20ps/nm·km；但损耗很小，为0.15~0.25dB/km。一般用于1550nm窗口。第96页，课件共180页，创作于2023年2月同步光缆系统(三）2).G.655光纤为传输10Gb/s与以10Gb/s为基群的WDM系统而设计的新型光纤。只工作在1550nm窗口。

在光纤的有效横截面积与色散斜率二方面难以均衡。大面积—大的有效面积，可有效地避免非线性效应，但将导致色散斜率的增加。低斜率—小的色散斜率将会便于色散的补偿；但其有效面积却减小。第97页，课件共180页，创作于2023年2月同步光缆系统(四）二、光接口1、光接口代码：W—y.zW：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)。

y

：代表STM等级，Y=1、4、16、64。

Z

：代表使用光纤类型与工作窗口；

2

—G.652光纤，工作窗口为1550nm；

5

—

G.655光纤，工作窗口为1550nm。例：L-16.2：长距离、2.5G、G.652、1550nm窗口。第98页，课件共180页，创作于2023年2月同步光缆系统(五）2、第一类光接口参数

速率低于2.5G、不含光放大器。1).光发送口的主要参数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。

第99页，课件共180页，创作于2023年2月同步光缆系统(六）nm光功率P1.00.01a)

：根均方谱宽

b)：-20dB谱宽

光源器件的二种谱宽

1.00.607光功率Pδλrmsnmδλ-20dB第100页，课件共180页，创作于2023年2月同步光缆系统(七）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/6.07c）：色散容限DL

采用直调方式时，用色散容限标征光谱特性。C）：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。第101页，课件共180页，创作于2023年2月同步光缆系统(八）2).光通道

S-R点之间的线路部分。光通道代价一般取Pp=1dB；对于2.5G及10G，取Pp=2dB3).光接收口的主要参数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）。第102页，课件共180页，创作于2023年2月同步光缆系统(九）3、第二类光接口参数含光放大器、速率高于2.5G。1).光发送口的主要参数

除了发送光功率与色散容限外，还有一个特殊参数。

啁啾声系数：直接调制时很大；外调制时很小，如小于1ps/nm。2).光通道除了光通道代价之外，也还有一个特殊参数。

偏振模色散：由于光纤的椭圆度、几何尺寸的差异、光缆施工时的外部应力作用，导致不同相位的光呈现不同的传播速度。第103页，课件共180页，创作于2023年2月同步光缆系统(十）光纤PMD引起的光信号差分群延时YZXτ第104页，课件共180页，创作于2023年2月同步光缆系统(十一）3).光接收口的主要参数

除了接收灵敏度与过载光功率外，还有一项特殊参数，即光信噪比OSNR。单波长系统很容易达到，对于WDM系统则要认真考虑，详见WDM部分。第105页，课件共180页，创作于2023年2月同步光缆系统(十二）三、光传输设计1、损耗受限—

最坏值设计法

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

Pr：光接收机的接收灵敏度（dBm）；

C：

收、发间所有连接器的损耗，每个取0.5dB；

PP：光通道代价，一般取1dB，但对高色散系统如

L16.2或10G系统，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

。第106页，课件共180页，创作于2023年2月同步光缆系统(十三）2、色散受限1).一般公式-2.5G以下系统

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)

，=-20dB/6.07；

B：系统的传输速率(Mb/s)；

D：光纤的色散系数(ps/nm•km)。第107页，课件共180页，创作于2023年2月同步光缆系统(十四）2).色散容限值-2.5G以上系统为克服啁啾声对再生距离的制约，应采用外调制方式（详见WDM部分）。此时衡量光源光谱特性的参数是色散容限（ps/nm）：

L=色散容限/色散系数第108页，课件共180页，创作于2023年2月

第二部分：SDH1.概述2.速率与帧结构3.开销4.净负荷指针5.复用与映射

6.同步复用设备7.数字交叉连接设备

8.同步光缆系统9.SDH网同步

10.网络性能

11.SDH传送网12

.网络管理系统第109页，课件共180页，创作于2023年2月SDH网同步（一）一、数字同步网简介1、同步方法1).主从同步法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（PRCPrimaryReferenceClock

）同步。2).互同步法

网络中的各时钟不分级别与主从，而是形成互联方式。所有时钟通过锁相环路互相加权控制。很少采用。第110页，课件共180页，创作于2023年2月SDH网同步（二）

一级节点时钟

二级节点时钟

二级节点时钟

二级节点时钟

二级节点时钟

二级节点时钟

二级节点时钟主从同步法第111页，课件共180页，创作于2023年2月SDH网同步（三）2、数字同步网结构主时钟PRC1从时钟PRC2

LPR1LPRn

SSU

SSU

SSU

SSUGPSGPS

同步区1

同步区n一级时钟二级时钟三级时钟第112页，课件共180页，创作于2023年2月SDH网同步（四）3、用SDH网传同步信号

利用大楼综合定时系统BITS与SDH传送网（从STM-N导出的外定时方式）相结合的方法传送同步信号。BITS3

利用SDH网传送同步信号GPSGPSGPSBITS2BITS1第113页，课件共180页，创作于2023年2月SDH网同步（五）二、SDH网同步1、SDH网同步方式1).全同步

全网时钟都跟踪唯一基准时钟PRC。2).伪同步

全网包括多个分网络，各分网络的PRC都符合G.811；因此各分网络之间的误差极小，接近于同步。3).准同步

使用设备时钟（保持与自由运行），出现较多的指针调整。4).异步发AIS信号。

第114页，课件共180页，创作于2023年2月SDH网同步（六）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<602、SDH网的同步链第115页，课件共180页，创作于2023年2月

第二部分：SDH1.概述2.速率与帧结构3.开销4.净负荷指针5.复用与映射

6.同步复用设备7.数字交叉连接设备

8.同步光缆系统9.SDH网同步

10.网络性能

11.SDH传送网12

.网络管理系统第116页，课件共180页，创作于2023年2月网络性能（一）一、误码性能1、假设参考数字段HRDS

在相邻的一对STM-N支路接口之间，对规定的数字信号进行传输的全部手段。三种规格：420km、280km、50km。2、误码性能参数

误码：经光接收机的接收、判决再生之后，数字码流的某些比特发生了差错。误块：SDH系统。

第117页，课件共180页，创作于2023年2月网络性能（二）1).误码性能事件A）.误块：出现了一个或多个比特差错的数据块。B）.误块秒ES：含有一个或多个误块的秒。C）.严重误块秒SES：含有30%以上误块的秒。2).误码性能参数A）.误块秒比ESR：

在一个确定的时间内，误块妙数与总秒数之比。B）.严重误块秒比SESR

在一个确定的时间内，严重误块妙数与总秒数之比。3、误码性能规范（略）第118页，课件共180页，创作于2023年2月网络性能（三）二、抖动性能1、SDH网的抖动性能1).网络输出口的最大允许输出抖动2).网络STM-N口的输入抖动容限

即SDH设备STM-N口的输入抖动容限。2、SDH/PDH网络边界的抖动性能1).PDH输出口的最大允许输出抖动2).PDH输入口的输入抖动容限即SDH设备PDH支路的输入抖动容限。第119页，课件共180页，创作于2023年2月

第二部分：SDH1.概述2.速率与帧结构3.开销4.净负荷指针5.复用与映射

6.同步复用设备7.数字交叉连接设备

8.同步光缆系统9.SDH网同步

10.网络性能

11.SDH传送网12

.网络管理系统第120页，课件共180页，创作于2023年2月SDH传送网（一）一、SDH传送网结构拓扑结构：线形：星形：树形网：第121页，课件共180页，创作于2023年2月SDH传送网（二）环形：网孔形：第122页，课件共180页，创作于2023年2月SDH传送网（三）二、SDH传送网的保护：路径保护、子网连接保护1、路径保护线路系统保护与环网保护（复用段与通道）。1).线路系统保护（MSP）

1+1：STM-N信号永久性地连接在工作通路与保护通路上，二个通路皆传送业务信号；收端择优选用。

1N：N个工作通路共用一个保护通路，保护通路可传额外业务（N14）。第123页，课件共180页，创作于2023年2月SDH传送网（四）2).环网保护A）.复用段环保护是否进行保护根据复用段信号质量的优劣。B）.通道环保护是否进行保护根据通道信号质量的优劣。2、子网连接保护（SNCP）

安排专门路由对某一子网进行保护。第124页，课件共180页，创作于2023年2月SDH传送网（五）三、自愈环1、单向通道环：

双发选收二根光纤：S光纤，P光纤。正常时：AC信号：

在发端A同时馈入S与P光纤（双发），沿二条路径到达C：ABC，ADC。

收端选收，一般选：ABCCA信号：CDA

；

CBA。收端一般选：CDA。AC发CA收AC收CA发ACBSPD第125页，课件共180页，创作于2023年2月SDH传送网（六）AC发CA收AC收CA发ACBDSP倒换故障时：如B、C间的光缆被切断。AC信号：在C节点由于信号：

ABC丢失，所以接收倒换开关转向信号：

ADC。CA信号：仍按原路径传送。第126页，课件共180页，创作于2023年2月SDH传送网（七）单向通道保护环的特点：优点：实现简单，不需使用APS协议，倒换速度最快（<30ms）。缺点：不能重复使用节点间的时隙，环传输容量较小；不能传送额外业务。环传输容量：STM-N应用：单向通道保护环获得非常广泛的应用；它适用于集中型业务。第127页，课件共180页，创作于2023年2月SDH传送网（八）2、二纤复用段共享环是目前SDH应用最广泛的一种保护方式。它由二根光纤组成：S1/P2光纤与S2/P1光纤。每根光纤传输容量的一半为工作通道（S）；一半为