光纤传输(通信工程师).ppt

1、1,有 线 传 输 技 术通信工程师职业资格认证统一考试培训,2,第一章 同步数字体系（SDH）技术,第二章 密集波分复用（DWDM）传输原理,第三章 SDH传输网维护测试项目及方法,课 程 内 容,3,第一章 同步数字体系（SDH）技术,第二节 SDH网络接口、比特率等级及帧结构,第四节 开销和指针,第三节 SDH复用映射结构,第一节 SDH概述,第五节 SDH传送网络结构,第六节 SDH网络管理,第七节 SDH新技术应用,4,一、SDH的产生 1、SDH提出背景 （1） PDH两种速率不兼容 （2）PDH无统一的光接口标准 （3）PDH采用异步的按比特复接，上、下电路复杂 （4）开销比特数

2、量少，网管功能不丰富 （5）网络结构缺乏灵活性（提供点到点网络结构） （6）网管通信通道明显不足，网络的调度和自愈性功能差,第一节 SDH概述,5,PDH数字系列,6,2、SDH提出 1985年 美国提出光同步网（SONET）-实现标准光接口 1988年 CCITT在SONET基础上确定了SDH SDH-光同步数字体系 实现光接口的 -标准化 能在多媒质上应用 达到光电的一致性,7,二、SDH基本概念及网络单元,1、什么是SDH？,SDH是由一些基本网络单元（NE）组成，在光纤上可以进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络。,8,2、确定了4种标准网元,支路口可以是PDH、SDH、MS

3、TP信号,9,3、SDH传输网络结构,10,三、SDH特点 1、优点 融合PDH了两种速率 有了标准的光接口规范 灵活的分插功能 ，使上下电路简单 强大的自愈能力，网络生存能力强 安排大量的开销，网络管理功能强 具有前、后项兼容性,2、SDH缺点 采用指针技术使信号产生抖动 大量采用软件技术，一旦出问题有可能造成全网瘫痪 频带利用率低,11,第二节 SDH网络接口、比特率等级及帧结构,一、网络节点接口-NNI SDH规范了网络之间接口的速率等级和帧结构，使网络节点之间实现同步复接、同步交换、同步传输。,12,二、同步传送模块及速率等级,SDH的速率等级 STM-1 155.52Mbit/s （

4、简称155M） STM-4 622.08Mbit/s （简称622M） STM-16 2488.32Mbit/s （简称2.5G） STM-64 9953.28Mbit/s （简称10G）,同步传送模块-STM-N N=1、4、16、64,13,三、SDH帧结构,4,14,STM-N帧结构特点,1、采用块状结构 2、帧周期为125S（相当帧频8000Hz） 3、以字节为单位，每个字节编8个比特， 一个字节速率为64Kbit/s 4、采用字节间插同步复用 5、分三个区域（开销区、指针区、净负荷区） 6、传输方向是：先左后右、先上后下,15,第三节 SDH复用映射结构,1、SDH复用映射结构,CC

5、ITT确定的SDH结构,16,我国规定的SDH复用映射结构,17,STM-1容量,含有： 一个140Mbit/s信号 （相当64个2Mbit/s信号） 三个34Mbit/s信号 （相当48个2Mbit/s信号） 63个2Mbit/s信号,18,任何信号进入STM-N帧需要经过的三个步骤,(1)映射：实现速率适配功能（在信号进入VC时进行速率调整） (2)定位：指示信息的第一个字节在相应信息单元结构中的位置（指示VC在TU或 AU中的位置） (3)复用：实现低速支路信号合成高速信号 (将多个低速单元组合成一个高速单元组),19,C-n：容器-用于容纳各种不同速率信号的信息结构 有:C-12 C-

6、3 C-4 三种 VC-n：虚容器-用于支持SDH通道层连接的信息结构 是实现各种信号与SDH通道单元的适配，是SDH复 用、传输和交叉连接的标准信息单元 有:VC-12 VC-3 VC-4 三种 TU-n：支路单元-用于VC单元的定位，是低阶通道与高阶 通道的适配信息结构单元 TUG：支路单元组-用于将若干个低速支路合成为一个高 速支路(由若干个TU组成) AU：管理单元-用于VC-4的定位，是高阶通道与段层的适 配信息结构单元 AUG：管理单元组-用于STM-N信息的复用 (由若干个AU组成),各容器功能说明,20,各信息单元之间关系,VC：称为通道 高阶通道VC-4 低阶通道VC-12和

7、VC-3,21,第四节 开销和指针,SDH开销分为: 段开销(SOH)- 再生段开销（RSOH） 复用段开销（MSOH） 通道开销(POH)-高阶通道开销（H-POH） 低阶通道开销（L-POH） 再生段开销：放置再生段运行、维护、管理字节 用于对再生段的管理 复用段开销：放置复用段运行、维护、管理字节 用于对复用段的管理 通道开销：放置通道运行、维护、管理字节 用于对通道的管理,1、SDH开销,22,STM-1开销字节安排,23,A1、A2：STM-N同步字节,STM-N第一个字节J0：再生段踪迹字节B1：再生段误码监测字节D1-D3：再生段数据通道字节E1：再生段公务字节F1：使用者字节,

8、B2：复用段误码监测字节D4-D12：复用段数据通道字节S1：同步状态字节M1：复用段远端差错字节E2：复用段公务字节K1-K2（b1-b5)：复用段保护倒换字节K2（ b6-b8)：复用段远端缺陷指示（AIS、RDI）,SDH 的 SOH 功能,24,SDH 通道开销(POH),低阶通道开销,高阶通道开销,V5字节功能,G1字节功能,25,SDH指针有3类:AU-4 TU-3 TU-12 AU-4 PTR管理单元指针：放置管理单元指针 （1）指示VC-4信息第一个字节在AU-4中的 位置 （2）用于速率的调节 TU-3 PTR单元指针：放置TU-3 PTR指针 （1）指示VC-3信息第一个字

9、节在TU-3中的 位置 （2）用于速率的调节 TU-12 PTR单元指针：放置TU-12 PTR单元指针 （1）指示VC-12信息第一个字节在TU-12中的 位置 （2）用于速率的调节,SDH指针分类,26,2 指针技术,指针的作用 (1)指示VC-n在TU或AU帧中第一个字节的位置. 即:放置指针值 (2)进行速率和相位适配 同步时相位校准 失配时频率和相位校准(一般发生在网络边缘处) 容纳频率抖动和相位漂移,27,AU-4指针值,(1) AU-4指针值位置,其中:Y=1001SS11(S未定) 1*=11111111 H1 H2 作成指针值,28,指针值: VC-4编号方法-每3个字节编一

10、个号码 共计有(9261)/3=783个 编为0782# AU-4指针有10个比特:210=1024 其中0782#为有效值 7831023#为无效值,(3)速率调整字节: H3(3个)-负调整机会字节(VC-4速率高时) 0(3个)-正调整机会字节(VC-4速率低时),29,AU-4指针调整,(1)VC-4与AU-4速率适配时: H3为填充字节 0#为信息字节 (2)VC-4AU-4时采用正调整: 0#为填充字节 本帧-I比特反转 下一帧-指针值+1 (后移) (3)VC-4AU-4时采用负调整: H3为信息字节 本帧-D比特反转 下一帧-指针值-1 (前移),30,例题:,31,H1 H2

11、 的另一个用途,当传送的信息量大于C-4净负荷时,可采用多个C-4级联在一起组成C-4的X倍-即:VC-4-XC 这时H1 H2 作为级联指示: 级联指示方法:第一个AU-4为正常指针值 其后级联的AU-4指针为级联指示 1001SS1111111111,32,新数据标识,(1)当NNNN=0110时-表示指针可以正常进行操作, 允许指针调整 (2)当NNNN=1001时-表示净负荷发生了变化 (新数据或级联) 如果是新数据-指针值将是全新的编号 如果是级联-指针值将是全”1”码 (3)变化后NNNN恢复正常:NNNN=0110,33,TU-3指针,1.TU-3指针的作用: (1)指示VC-3

12、第一个字节在TU-3中的起点位置 (2)调整VC-3与TU-3在频率或相位上的容差,2.指针位置:在TU-3第一列的前3个字节 H1 H2 H3 其中:H1 H2 作用与AU-4中的H1 H2作用相同 H3(一个字节)为负调整字节, 0#(一个字节)为正调整字节 3.VC-3的编号:一个字节编一个号码共计有 0764#(859=765)个号码,34,TU-12指针,1.TU-12指针的作用: (1)指示VC-12第一个字节在TU-12中的起点位置 (2)调整VC-12与TU-12在频率或相位上的容差,2.指针位置:在TU-12第一列的前3个字节 V1 V2 V2 其中:V1 V2 作用与AU-

13、4中的H1 H2作用相同 V3(一个字节)为负调整字节, 35#(一个字节)为正调整字节 3.VC-12的编号:一个字节编一个 号码共计有 0139#(354=140)个号码,35,指针调整归纳小结,说明:(1)同步时:正调整字节=I比特 负调整字节=R比特 (2)失配时:正调整-正负调整字节=R比特 I比特反转 指针值+1(前移) 负调整-正负调整字节=I比特 D比特反转 指针值-1(后移) (3)NDF-新数据标识 (4)在SDH中存在两种抖动:由指针调整引起的指针抖动 由映射调整引起的映射抖动,36,第五节 SDH传送网络结构,1、传送网的基本概念 电信网络有两大功能： 一是传送功能群：

14、将任何电信信息从一点传送到另一些点； 二是控制功能群：实现各种辅助服务与操作和维护功能。 传送网：是将用户信息双向或单向地从一点传送到另一些点， 也可以传送各种类型的网络控制信号。,37,2、分层和分割 网络分层的好处： 第一 ，单独设计和运行每一层网络要比将整个网络作为单 个实体设计简单的多； 第二，有助于规定TMN内的管理目标； 第三，每一层有各自独立的OAM (3) SBS只出现在后向散射方向，其影响要大于SRS (4)SBS增益带宽窄-只影响单通路，SRS增益带宽宽-影响大。,78,2、克尔效应-折射率效应 克尔效应：是光纤的折射率n随着光强的变化而变化的非线性现象。 表达式： n=n

15、0+n2P/Aeff (P-333),（1）自相位调制（SPM）：光波的相位随着折射率和传输距离而变，而折射率又是光强的函数，因而光波的相位也随着光强而变化。 （2）交叉相位调制（XPM）：在多波长系统中，克尔效应会导致信号的相位受其它通路功率的调制，这种现象称为交叉相位调制。（只发生在多波道） （3）四波混频（FWM）：当多个具有一定强度的光波在光纤中混合时，光纤的非线性效应会导致产生其它新的波长，即四波混频效应。 四波混频的效率取决于通路间隔和光纤色散。通路间隔越窄、光纤色散越小，不同光波间相位匹配越好，导致四波混频效应越强。,79,第二节 DWDM系统的组成网元,一、光源 光源的作用：产

16、生激光或荧光 目前常用的光源有：LD和LED,LED：发出荧光；谱线宽度较宽；调制效率低；与光纤耦合效率低。 输出特性曲线线性好；寿命长；成本低；适用于短距离、小容量系统。,LD：发出激光；谱线较窄；调制频带宽；适合于长距离、大容量系统。,DWDM 系统对光源的要求： 一是比较大的色散容纳值；二是标准而稳定的波长。,80,1、激光器的调制方式 （1）直接调制,（2）间接调制,优点：实现简单、损耗小、成本低 缺点：光源不稳定、产生啁啾噪声,优点：光源工作稳定 克服啁啾噪声 缺点：实现复杂,光源：相当是一个恒定光源 常用的外调制器有：声光调制器、电光调制器、波导调制器 外调制器功能：相当一个开关,

17、81,2、激光器的波长稳定与控制 常用的光源：集成电吸收调制激光器和分布反馈式激光器 稳定和控制方法：控制和调整温度 控制和调整偏置电流,82,DWDM系统的基本结构,83,DWDM系统的两种应用形式,集中式DWDM系统,开放式DWDM系统,84,二、光波长转换器（OTU） DWDM 系统在开放式系统中需要依靠波长转换器实现波长转换技术，达到灵活调整波长。 OTU 除了可以将非规范的波长转换成标准波长外，还可以根据需要增加定时再生的功能。,85,三、光放大器 光放大器：是一中不需要经过光/电/光的变换而直接对光信号进行放大的 有源器件。,在泵浦光源作用下，激活EDF中的铒粒子使掺铒光纤中出现粒

18、子数反转分布。 在信号光的作用下， 铒离子产生受激辐射， 发出与信号光一模一样的光子注入进信号光中，从而使光信号得到放大。,工作原理,86,EDFA的基本组成,EDFA特点：只能放大光信号，不能使光信号再生。,87,EDFA的三种泵浦方式,88,DWDM系统对EDFA的要求,增益带宽要宽：将DWDM系统的所有信道包含在这一带宽中。 增益要平坦：保证对系统中所有信道的增益相同。 噪声指数低、输出功率大：以实现长距离传输。 具有增益锁定功能和增益调节功能：实现不同波数的传输。,89,EDFA在光纤通信系统中的应用形式,作发射机的功率放大器使用：提高发射机的输出功率， 以增大入纤光功率，延长通信距离

19、。 作光中继器使用：替代传统的光/电/光中继器，对线路中的 光信号直接进行放大，实现全光通信，延长通信距离。 作接收机的前置放大器使用：利用EDFA的低噪声特性， 放大接受光信号，以提高接收机的灵敏度。 用在局域网：作分配补偿放大器，以便增加光接点的数目。,90,四、光复用器和光解复用器（合波/分波器）,光栅型波分复用器属于角色散型器件，是利用角色散元件来分离和合并不同波长的光信号。,91,五、光波长的定义,（1）为什么要制定标称中心频率？ 为了保证不同的DWDM系统之间的横向兼容性，必须对各个通路的中心频率进行规范。 （2）什么是标称中心频率和波长？ 所谓标称中心频率：指的是光波分复用系统中

20、每个通路对应的中心波长。国际上ITU-T规定的通路频率是基于参考频率为193.1THz（波长1552.52nm）、通道最小间隔为100GHz（波长间隔0.8nm）。,其它波长规定见P-353,92,第三章 SDH传输网维护测试项目及方法,第二节 光接口测试,第一节 概述,第三节 电接口测试,第四节 抖动测试,第五节 误码测试,第六节 定时和同步的测试,第七节 保护倒换和环回功能测试,93,第一节 概述,一、SDH测试项目（P355） SDH光缆线路系统包括： 复用器-TM、ADM 光缆线路 再生中继器-REG,94,二、SDH测试信号结构,SDH设备接口有：PDH接口和SDH 接口,PDH接口

21、PRBS测试信号,对于SDH接口：不管速率是多少，发送的测试信号均是 具有SDH帧结构的测试信号。 在ITU-TO.150建议中规定了6种SDH测试信号结构： TSS1、TSS3、TSS4、TSS5、TSS7、TSS8,95,1、 TSS1-适用于C-4高阶容器的所有字节的测试信号结构 2、 TSS3-适用于C-3低阶容器的所有字节的测试信号结构 3、 TSS4-适用于C-12低阶容器的所有字节的测试信号结构 4、TSS5-适用于映射入C-4高阶容器的所有PDH支路比特的 测试信号结构 5、 TSS7-适用于映射入C-3低阶容器的所有PDH支路比特的 测试信号结构 6、 TSS8-适用于映射入

22、C-12容器的所有PDH支路比特的 测试信号结构,96,说明： （1）对于误码测试和需要观察误码测试，当信号输入口为PDH 时，发送 信号见规定的PRBS序列； （2）当信号输入口为SDH口时，如果为通道的误码测试，根据所测试通 道级别选择测试信号结构； 测试VC-4 通道，则选择TSS1 信号结构 测试140M通道，则选择TSS5信号结构 （3）如果是需要在SDH支路观察误码，一般采用TSS1信号结构； （4）如果仪表不支持TSS1 信号结构，可采用TSS5 信号结构； （5）当需要在支路观察误码，且设备具有一种以上速率接口时，通常选 择最高速率接口进行测试； （6）如果设备具有同种速率接口

23、，可将所有支路串接起来观察误码。,97,第二节 光接口测试,一、平均发送功率 平均发送功率：是发送机耦合到光纤的伪随机数据序列的平均功率在S参考点上的测量值。 在线路光发送口测量时，可能有几个支路输入口相对应，有时需要有一个输入口送信号。如果输入口既有PDH又有SDH接口，一般在一个SDH输入口送信号。,测试步骤 P-363,注：对于SDH设备输入口一般不需要送信号。 光功率计的波长、单位的设置要合适,S,98,二、发送信号波形（眼图） 发送信号波形以及发送眼图模框的形式规定了发送机的光脉冲形状特性，它包括上升、下降时间、脉冲过冲及振荡。,测试步骤 P-364,S,99,三、接收机灵敏度 接收

24、机灵敏度：是指在R参考点上达到规定的误码比特率（BER）时所能接收到的最低平均光功率。,100,四、接收机过载功率 接收机过载功率：是在R参考点上，达到规定的BER所能接收到的最高 平均光功率。 测试方法与测试接收机灵敏度方法向同,五、光通道衰减 光通道衰减：是指再生段S、R点之间的衰减。 测量方法有：剪断法、后向反射法、介入损耗法,101,第三节 电接口测试,SDH设备具有三种类型的电接口： 第一类：SDH电接口155.52Mbit/s 第二类：PDH电接口2.048Mbit/s、34.368Mbit/s、139.264Mbit/s 第三类：数字同步网接口2048Kbit/s、2048KHz

25、,102,一、输出口信号（包括AIS）比特率 SDH设备的STM-1电接口和PDH支路输出口的输出信号比特率及容差要求见表,测试步骤：P-366,103,二、输入口允许频偏 各等级速率电输入口允许频偏要求与输出口相应比特率容差要求相同。 指标含义是当输入口接收到频偏在规定范围内的信号时，输入应能正常工作。,测试步骤：P-367,104,第四节 抖动测试,SDH抖动指标测试有： 最大允许输入抖动容限、无输入抖动时的输出抖动、抖动转移特性,一、STM-N输出口输出抖动：有在线测试和终端测试两种方法,终端测试,测试步骤:P-368,105,二、终端设备STM-N输入口抖动容限 1、支路STM-N输入

26、口抖动测试,测试步骤:P-369,2、线路STM-N输入口抖动测试,106,三、SDH设备的映射抖动 设备的映射抖动：是设备分用侧接收没有指针活动的无抖动的STM-1 信号时，在PDH支路输出口所产生的抖动。,测试步骤:P-370,107,四、SDH设备的结合抖动 设备的结合抖动：是支路映射和指针调整结合作用，在设备解复用侧的PDH之路输出口产生的抖动。,测试步骤:P-371,108,抖动测试中需要注意的几个问题 1、在输出抖动测试时应注意仪表的抖动测量范围，通常仪表有两种范围可选，如20UI和2UI或10UI和1UI。在测量时只要估计被测信号抖动不会超过范围，选择小范围测试能得到较准确结果。 2、在输入抖动容限测量时，有些仪表加抖能力有限（如最大5UI），这时可能无法测到设备的实际抖动容限水平。 3、在测量SDH设备的映射抖动和结合抖动时，需要对发送STM-N信号的PDH支路PRBS净荷加频偏，这时要