第7章数字信号传输课件.ppt

1、 数字通信原理数字通信原理 数字信号传输基本概念数字信号传输基本概念 数字信号传输方式数字信号传输方式1 数字信号波形与功率谱数字信号波形与功率谱2 主主 要要 内内 容容2数字信号传输基本概念数字信号传输基本概念1 1、数字信号传输方式、数字信号传输方式基带传输基带传输频带传输频带传输（1 1）基带传输）基带传输基带传输的概念基带传输的概念基带传输就是编码处理后的数字基带传输就是编码处理后的数字信号（此信号叫基带数字信号）直接在信道中传输，信号（此信号叫基带数字信号）直接在信道中传输，基带传输的信道是电缆信道。基带传输的信道是电缆信道。3数字信号传输基本概念数字信号传输基本概念基带传输的优点

2、基带传输的优点基带传输的实现方便容易基带传输的实现方便容易;基带传输的缺点基带传输的缺点传输距离及速率均受到一定限制。传输距离及速率均受到一定限制。基带传输目前只是在近距离的情况下使用。基带传输目前只是在近距离的情况下使用。（2 2）频带传输）频带传输 频带传输是将基带信号的频带搬移到适合于光纤、频带传输是将基带信号的频带搬移到适合于光纤、无线信道传输的频带上再进行传输。无线信道传输的频带上再进行传输。频带传输的信道是光纤或微波、卫星等无线信道。频带传输的信道是光纤或微波、卫星等无线信道。42 2、数字信号波形与功率谱、数字信号波形与功率谱数字信号传输基本概念数字信号传输基本概念研究数字信号波

3、形与功率谱目的：研究数字信号波形与功率谱目的：数字信号传输所要研究的主要问题是信号的功率数字信号传输所要研究的主要问题是信号的功率谱特性、信道的传输特性以及数字信号经信道传输后谱特性、信道的传输特性以及数字信号经信道传输后的波形，所以我们要对数字信号的波形与功率谱有所的波形，所以我们要对数字信号的波形与功率谱有所了解。了解。（1 1）数字信号的波形）数字信号的波形 二进制数字信号序列的基本波形如下图所示。二进制数字信号序列的基本波形如下图所示。5数字信号传输基本概念数字信号传输基本概念6（2 2）数字信号序列的功率谱）数字信号序列的功率谱 确知信号确知信号随机信号随机信号数字序列数字序列 傅氏

4、变换傅氏变换频谱频谱复杂的变换复杂的变换功率谱（密度）功率谱（密度）数字信号传输基本概念数字信号传输基本概念物理意义：某点的值代表对物理意义：某点的值代表对应频率处单位频带的平均功应频率处单位频带的平均功率（只有正值）。率（只有正值）。7连续谱连续谱离散谱离散谱8数字信号序列功率谱的特点：数字信号序列功率谱的特点：单极性码单极性码既有连续谱，也有离散谱既有连续谱，也有离散谱 双极性码双极性码只有连续谱，没有离散谱只有连续谱，没有离散谱 不归零码不归零码连续谱第一个零点为连续谱第一个零点为 归零码归零码连续谱第一个零点为连续谱第一个零点为BfBf2数字信号传输基本概念数字信号传输基本概念1不归零

5、码：不归零码：11BBTf归零码：归零码：12222BBTf9 数字通信原理数字通信原理 传输码型传输码型单极性码单极性码 11 对基带传输码型的要求对基带传输码型的要求1单极性不归零码单极性不归零码2单极性归零码单极性归零码3 主主 要要 内内 容容传输码型传输码型 单极性码单极性码1 1、对基带传输码型的要求、对基带传输码型的要求传输码型的功率谱中应不含直流分量，传输码型的功率谱中应不含直流分量，同时低频分量要尽量少；同时低频分量要尽量少；传输码型的功率谱中高频分量应尽量少；传输码型的功率谱中高频分量应尽量少；便于定时时钟的提取；便于定时时钟的提取；传输码型应具有一定的检测误码能力；传输码

6、型应具有一定的检测误码能力；对信源统计依赖性最小；对信源统计依赖性最小；要求码型变换设备简单、易于实现。要求码型变换设备简单、易于实现。常见的传输码型：常见的传输码型：单极性不归零码（即单极性不归零码（即NRZNRZ码）码）单极性归零码（即单极性归零码（即RZRZ码）码）AMIAMI码码HDB3HDB3码码CMICMI码码传输码型传输码型 单极性码单极性码2 2、单极性不归零码（、单极性不归零码（NRZNRZ码）（全占空码）（全占空 ）传输码型传输码型 单极性码单极性码编码器直接编成编码器直接编成这种最原始的码这种最原始的码型输出。型输出。单极性不归零码的缺点：单极性不归零码的缺点：(1)(1

7、)有直流成分，且信号能量大部分集中在低频。有直流成分，且信号能量大部分集中在低频。(2)(2)提取时钟困难。提取时钟困难。(3)(3)无检测误码能力，因传输码型无规律。无检测误码能力，因传输码型无规律。（4)4)对信源统计有依赖性。对信源统计有依赖性。结论：单极性不归零码不符合对基带传输码型的要求，结论：单极性不归零码不符合对基带传输码型的要求，不适合作为基带传输的码型。不适合作为基带传输的码型。传输码型传输码型 单极性码单极性码3 3、单极性归零码（、单极性归零码（RZRZ码）（半占空码）（半占空 ）传输码型传输码型 单极性码单极性码RZRZ码的优点码的优点有时钟成分，便于定时时钟提取。有时

8、钟成分，便于定时时钟提取。RZRZ码与码与NRZNRZ码相比，其他缺点仍然存在。码相比，其他缺点仍然存在。结论：单极性归零码不符合对基带传输码型的要求，结论：单极性归零码不符合对基带传输码型的要求，不适合作为基带传输的码型。不适合作为基带传输的码型。传输码型传输码型 单极性码单极性码 数字通信原理数字通信原理 传输码型传输码型HDB3HDB3码码 传输码型传输码型 HDB3 HDB3码码常见的传输码型：常见的传输码型：单极性不归零码（即单极性不归零码（即NRZ码）码）单极性归零码（即单极性归零码（即RZ码）码）AMI码码HDB3码码CMI码码不不适合基适合基带传输带传输 二进码序列：二进码序列

9、：0000 先用先用000V（取代节）取代节）B00V 后用后用 V V+(+1)B B+(+1)V-(-1)B-(-1)传输码型传输码型 HDB3 HDB3码码 HDB3码码 当上述两个要求能同时满足时，用当上述两个要求能同时满足时，用000V(000V+或或000V-）；）；否则改用否则改用B00V（B+00V+或或B-00V-）。HDB3码序列中的传号码（包括原始传号码码序列中的传号码（包括原始传号码“1”码、码、V码和码和B码）除码）除V码外要满足极性交替出现的原则。码外要满足极性交替出现的原则。HDB3码编码规则：码编码规则：取代节的安排顺序是：先用取代节的安排顺序是：先用000V，

10、当它不能用时，再用当它不能用时，再用B00V。传输码型传输码型 HDB3 HDB3码码 000V取代节的安排要满足两个要求：取代节的安排要满足两个要求：各取代节之间的各取代节之间的V码要极性交替出现。（先满足）码要极性交替出现。（先满足）V码要与前一个传号码的极性相同。（后满足）码要与前一个传号码的极性相同。（后满足）传输码型传输码型 HDB3 HDB3码码1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1二进码二进码序列序列:HDB3HDB3码码:V+:V+-1-1 0 0 0 V-+1+1-1-1 B+0 0 V+-1-1 0 0 0 V-B+0 0 V

11、+0 0-1-1例：例：HDB3码码型反变换的原则：码码型反变换的原则：传输码型传输码型 HDB3 HDB3码码接收端当遇到连着接收端当遇到连着3个个“0”前后前后“1”码极性码极性相同时，后边的相同时，后边的“1”码（实际是码（实际是V码）还原码）还原成成“0”；当遇到连着当遇到连着2个个“0”前、后前、后“1”码极性相同时码极性相同时，前、后，前、后2个个“1”（前边的（前边的“1”是是B码，后边码，后边的的“1”是是V码）均还原成码）均还原成“0”；其他的其他的1一律还原为一律还原为+1，其他的，其他的“0”不变。不变。例：例：传输的传输的HDB3码：码：-1000-1+1-1+100+

12、1-1000-1+1 0 0+10-1恢复的二进码序列恢复的二进码序列：1000 0 1 1 0 0 0 0 100 0 0 0 0 0 0 0 1传输码型传输码型 HDB3 HDB3码码 数字通信原理数字通信原理 传输码型特性的分析比较传输码型特性的分析比较 常见的传输码型：常见的传输码型：单极性不归零码（即单极性不归零码（即NRZNRZ码）码）单极性归零码（即单极性归零码（即RZRZ码）码）AMIAMI码码HDB3HDB3码码CMICMI码码不适合基不适合基带传输带传输 基本符合要求，适合基带传输。基本符合要求，适合基带传输。传输码型特性的分析比较传输码型特性的分析比较1 1、传输码型的误

13、码增殖、传输码型的误码增殖（1 1）误码增殖的概念）误码增殖的概念 数字信号在线路中传输时，由于信道不理想和噪数字信号在线路中传输时，由于信道不理想和噪声干扰，接收端会出现误码，当线路传输码中出现声干扰，接收端会出现误码，当线路传输码中出现n n个个数字码错误时，在码型反变换后的数字码中出现数字码错误时，在码型反变换后的数字码中出现n n个以个以上的数字码错误的现象称为误码增殖。上的数字码错误的现象称为误码增殖。传输码型特性的分析比较传输码型特性的分析比较（2 2）误码增殖分析）误码增殖分析 AMI AMI码误码增殖分析：码误码增殖分析：传输码型特性的分析比较传输码型特性的分析比较AMIAMI

14、码无误码增殖。码无误码增殖。HDB3码码误码增殖分析：误码增殖分析：传输码型特性的分析比较传输码型特性的分析比较HDB3码有误码增殖。码有误码增殖。CMI CMI码误码增殖分析：码误码增殖分析：传输码型特性的分析比较传输码型特性的分析比较CMICMI码无误码增殖。码无误码增殖。2 2、传输码型特性的分析比较、传输码型特性的分析比较传输码型特性的分析比较传输码型特性的分析比较比较方面比较方面AMIAMI码码HDB3HDB3码码CMICMI码码最大连最大连“0 0”数数未限未限3 3个个3 3个个定时钟提取定时钟提取不利不利有利有利有利有利检测误码能力检测误码能力具有具有具有具有具有具有误码增殖误

15、码增殖无无有有无无码型变换电路码型变换电路简单简单较复杂较复杂简单简单结论：结论：选择选择HDB3HDB3码作为基带传输的主要码型，当然码作为基带传输的主要码型，当然AMIAMI码也码也是是CCITTCCITT建议采用的基带传输码型。建议采用的基带传输码型。HDB3HDB3码作为码作为PCMPCM一、二、三次群的接口码型，一、二、三次群的接口码型，CMICMI码码则作为则作为PCMPCM四次群的接口码型。四次群的接口码型。传输码型特性的分析比较传输码型特性的分析比较数字信号的基带传输数字信号的基带传输数字通信原理数字通信原理复习数字信号的传输方式：基带传输 编码处理后的数字信号（基带数字信号）

16、直接在信道中传输。频带传输 对基带数字信号进行调制，将其频带搬移到光波频段或微波频段上，利用光纤、微波、卫星等信道传输数字信号。基带传输信道的特性信道的等效模型：把信道特性等效成为一个传输网络，则信号通过信道的传输可用下图所示模型来表示。经信道传输后，数字信号波形会发生变化，下面分析数字信号波形产生的失真。)()(*)()(tnthtStS基带传输信道的特性1.只考虑信道本身的特性以常用的矩形脉冲为例，经信道传输后，波形产生失真，主要反映在：接收到的信号波形幅度变小。波峰延后。脉冲宽度大大增加。波形失真最严重的后果是产生拖尾，这种拖尾失真将会造成数字信号序列的码间干扰。基带传输信道的特性2.考

17、虑噪声干扰再生中继系统的作用再生中继系统的目的：当波形失真的不是很严重时，对其及时进行识别判决（识别出是“1”码还是“0”码），只要不发生误判，经过再生中继后的输出会完全恢复为原数字信号序列。再生中继器的组成均衡放大将接收的失真信号均衡放大成宜于抽样判决的波形（均衡波形）。定时钟提取从接收信码流中提取定时钟频率成份，以获得再生判决电路的定时脉冲。抽样判决与码形成一一对均衡波形进行抽样判决，并进行脉冲整形，形成与发端一样的脉冲形状。再生中继系统的特点（1）无噪声积累经再生判决后去掉噪声干扰，理想的再生中继系统是不存在噪声积累的。（2）有误码率的累积信息码在中继器再生判决过程中因存在各种干扰（码间

18、干扰、噪声干扰等），会导致判决电路的错误判决，此误码现象无法消除，反而随通信距离增长而积累。具有m个再生中继段的误码率为：mieiEPP1思考再生中继系统为什么有误码率的累积？一般而言，当误码率Pei很小时，在前一个再生中继段所产生的误码传输到后一个再生中继段时，因后一个再生中继段的误判，而将前一个再生中继段的误码纠正过来的概率是非常小的。所以，可近似认为各再生中继段的误码是互不相关的，再生中继系统全程有误码率的累积。数字信号的频带传输数字信号的频带传输数字通信原理数字通信原理复习数字信号的传输方式：基带传输 编码处理后的数字信号（基带数字信号）直接在信道中传输。频带传输 对基带数字信号进行调

19、制，将其频带搬移到光波频段或微波频段上，利用光纤、微波、卫星等信道传输数字信号。频带传输系统的基本结构频带传输 对基带数字信号进行调制，将其频带搬移到光波频段或微波频段上，利用光纤、微波、卫星等信道传输数字信号。数字调制的概念和分类数字调制：对基带数字信号进行调制称为数字调制。数字调制是利用基带数字信号控制载波（正弦波）的幅度、相位、频率变化，有三种基本数字调制方法：数字调幅（ASK）数字调相（PSK）数字调频（FSK）数字调幅的概念利用基带数字信号控制载波幅度变化。已调信号：其功率谱：ttsteccos cscsEffPffPfP41数字调幅波形示意利用基带数字信号控制载波幅度变化。已调信号

20、：ttsteccos数字调幅的分类数字调幅可分为：双边带调制 单边带调制 残余边带调制 正交双边带调制其中正交双边带调制在实际中应用较为广泛，常见的有4QAM、16QAM、64QAM和256QAM。正交双边带调制（QAM）数字调相的概念以基带数字信号控制载波的相位，称为数字调相，又称相移键控，简写为PSK。二相调相、二相相对调相（2PSK、2DPSK）多相调相、多相相对调相（MPSK、MDPSK）2PSK信号的产生与解调数字调相的波形示意数字调频的概念用基带数字信号控制载波的频率，称为数字调频，又称频移键控（FSK）。2FSK:“1”“0”2FSK根据前后码元载波相位是否连续，可分为：相位连续

21、的2FSK，相位不连续的2FSK。t1cos t0cos 数字调频的波形示意数字信号的频带传输系统主要有：光纤数字传输系统 数字微波传输系统 数字卫星传输系统光纤数字传输系统对数字信号进行光调制将其转换为光信号，然后在光纤中传输的系统。电端机：其作用是为光端机提供各种标准速率等级的数字信号源和接口。光端机：光端机把电端机送来的数字信号进行适当处理后变成光脉冲送入光纤线路进行传输，接收端则完成相反的变换。光纤数字传输系统光中继机：其作用是将光纤长距离传输后受到较大衰减及色散畸变的光脉冲信号转换成电信号后进行放大整形、再定时、再生为规则的电脉冲信号，再调制光源变换为光脉冲信号送入光纤继续传输（全光

22、通信中只有放大功能），以延长传输距离。光纤线路：系统中信号的传输媒介是光纤。数字微波传输系统数字微波通信是以微波作为载体传送数字信号的一种通信手段。SDH数字微波传输系统数字卫星传输系统数字卫星传输系统利用人造卫星作中继站，在地球上的无线电通信站之间传送数字信号。数字通信原理数字通信原理 SDH传输网的结构传输网的结构 SDH SDH传输网的拓扑结构传输网的拓扑结构1 SDHSDH传输网的分层结构传输网的分层结构2 主主 要要 内内 容容1 1、SDHSDH传输网的拓扑结构传输网的拓扑结构 网络的物理拓扑泛指网络的形状，即网络节点和网络的物理拓扑泛指网络的形状，即网络节点和传输线路的几何排列，

23、它反映了物理上的连接性。传输线路的几何排列，它反映了物理上的连接性。SDH SDH传输网常用的几种基本拓扑结构传输网常用的几种基本拓扑结构:SDH传输网的结构传输网的结构TMADMDXCTMADMDXCDXCTMADMSDH传输网的结构传输网的结构拓扑拓扑结构结构 设备配置设备配置 特点特点线形线形两端节点上两端节点上配备配备TMTM，而在而在中间节点上中间节点上配备配备ADMADM。其间所有点都应具有完成连接其间所有点都应具有完成连接的的功能功能。星形星形枢纽点（中心节点）枢纽点（中心节点）配置配置DXCDXC以以提供多方向的互联，提供多方向的互联，其它节点上其它节点上配置配置TMTM。经济

24、性经济性好好，但但可靠性可靠性较差（存较差（存在着枢纽点的安全在着枢纽点的安全保障问题和保障问题和潜在瓶颈问题）。潜在瓶颈问题）。树形树形连接三个以上方向的节点连接三个以上方向的节点应设置应设置DXCDXC，其它节点可设，其它节点可设置置TMTM或或ADMADM。可用于广播式业务，但它不利可用于广播式业务，但它不利于提供双向通信业务，且存在于提供双向通信业务，且存在瓶颈问题等。瓶颈问题等。环形环形节点一般节点一般选用选用ADMADM。具有很强的具有很强的生存性生存性。网网孔孔形形节点上均需设置节点上均需设置DXCDXC。可可为两点间通信提供多种路由为两点间通信提供多种路由可选功能、可靠性可选功

25、能、可靠性高，高，但结构但结构复杂、成本也复杂、成本也高高。2 2、SDHSDH传输网的分层结构传输网的分层结构 我国的我国的SDHSDH网络结构分为四个层面网络结构分为四个层面,如下图所示。如下图所示。SDH传输网的结构传输网的结构SDXCSDXC的配置类型通常用的配置类型通常用SDXC X/YSDXC X/Y来表示来表示其中：其中：X X表示接入端口数据流的最高等级表示接入端口数据流的最高等级 Y Y表示参与交叉连接的最低级别表示参与交叉连接的最低级别SDH传输网的结构传输网的结构数字数字1 12 23 34 45 56 6等级等级PCM1PCM1次群次群VC-12VC-12、VC-3VC

26、-3PCM2PCM2次群次群 PCM3PCM3次群次群 PCM4PCM4次群次群STM-1STM-1或或VC-4VC-4STM-4STM-4STM-16STM-16例如例如SDXC4/1SDXC4/1表示接入端口的最高速率为表示接入端口的最高速率为140Mbit/s140Mbit/s或或155Mbit/s155Mbit/s，而交叉连接的最低级别为，而交叉连接的最低级别为VC-12VC-12（2Mbit/s2Mbit/s）目前实际应用的目前实际应用的SDXCSDXC设备主要有三种基本的配置类型：设备主要有三种基本的配置类型：类型类型11提供高阶提供高阶VCVC（VC-4VC-4）的交叉连接（）的

27、交叉连接（SDXC4/4SDXC4/4属此类设备）；属此类设备）；类型类型22提供低阶提供低阶VCVC（VC-12VC-12，VC-3VC-3的交叉连接的交叉连接（SDXC4/1SDXC4/1属此类设备）；属此类设备）；类型类型33提供低阶和高阶两种交叉连接（提供低阶和高阶两种交叉连接（SDXC4/3/1SDXC4/3/1和和SDXC4/4/1SDXC4/4/1属此类设备）。属此类设备）。SDH传输网的结构传输网的结构SDHSDH网络结构四个层面的具体情况：网络结构四个层面的具体情况：SDH传输网的结构传输网的结构一级干线网（最高层面）一级干线网（最高层面）主要省会城市及业务量主要省会城市及业

28、务量较大的汇接节点城市装有较大的汇接节点城市装有DXC4DXC44 4，形成一个大容量、，形成一个大容量、高可靠的网孔形国家骨干网结构，并辅以少量线形网。高可靠的网孔形国家骨干网结构，并辅以少量线形网。采用采用DXCDXC选路加系统保护的恢复方式。选路加系统保护的恢复方式。二级干线网第二层面）二级干线网第二层面）主要汇接节点装有主要汇接节点装有DXC4DXC44 4或或DXC4DXC41 1，形成省内网状或环形骨干网结构，并辅，形成省内网状或环形骨干网结构，并辅以少量线形网结构。此层面采用以少量线形网结构。此层面采用DXCDXC选路、自愈环保护选路、自愈环保护的方式。的方式。SDH传输网的结构

29、传输网的结构SDH传输网的结构传输网的结构中继网（第三层面）中继网（第三层面）中继网是长途端局与市局之中继网是长途端局与市局之间以及市话局之间的部分，可以按区域划分为若干个环。间以及市话局之间的部分，可以按区域划分为若干个环。该层面采用自愈环或该层面采用自愈环或DXCDXC选路（必要时）的恢复方式。选路（必要时）的恢复方式。用户接入网（最低层面）用户接入网（最低层面）用户接入网网络结构采用户接入网网络结构采用环形和星形，环形网中的用环形和星形，环形网中的ADMADM设备兼有设备兼有OLTOLT和和ONUONU功能。功能。该层面采用自愈环或无保护的恢复方式。该层面采用自愈环或无保护的恢复方式。S

30、DH传输网的结构传输网的结构我国我国SDHSDH网络结构的发展趋势网络结构的发展趋势网络扁平化。网络扁平化。将四个层面逐渐简化为两个层面：将四个层面逐渐简化为两个层面：一级和二级干线网融为一体，组成长途网；一级和二级干线网融为一体，组成长途网；中继网和接入网融为一体，组成本地网。中继网和接入网融为一体，组成本地网。SDH传输网的结构传输网的结构我国的我国的SDHSDH网络结构的特点：网络结构的特点：具有四个相对独立而又综合一体的层面；具有四个相对独立而又综合一体的层面；简化了网络规划设计；简化了网络规划设计；适应现行行政管理体制；适应现行行政管理体制；各个层面可独立实现最佳化；各个层面可独立实

31、现最佳化；具有体制和规划的统一性、完整性和先进性。具有体制和规划的统一性、完整性和先进性。数字通信原理数字通信原理SDHSDH自愈网的基本概念自愈网的基本概念 自愈网的概念及实现手段自愈网的概念及实现手段1线路保护倒换线路保护倒换2 主主 要要 内内 容容DXCDXC保护保护31 1、自愈网的概念及实现手段、自愈网的概念及实现手段（1 1）自愈网的概念）自愈网的概念 所谓自愈网就是无需人为干预，网络就能在极短所谓自愈网就是无需人为干预，网络就能在极短时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户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出了故障。感觉不到网络已出了故障。SDH

32、SDH自愈网的基本概念自愈网的基本概念其基本原理就是使网其基本原理就是使网络具备备用（替代）络具备备用（替代）路由，并重新确立通路由，并重新确立通信能力。信能力。线路保线路保护倒换护倒换线形网采用的保线形网采用的保护倒换方式护倒换方式环形网环形网保护保护采用环形网实现采用环形网实现自愈的方式自愈的方式DXCDXC保护保护指利用指利用DXCDXC设备在设备在网孔形网络中进网孔形网络中进行保护的方式行保护的方式混合混合保护保护采用环形网保采用环形网保护和护和DXCDXC保护相保护相结合的方式结合的方式（2 2）自愈网的实现手段）自愈网的实现手段SDHSDH自愈网的基本概念自愈网的基本概念2 2、线

33、路保护倒换、线路保护倒换（1 1）线路保护倒换方式）线路保护倒换方式1+11+1方式方式采用并发优收，即工作段和保护段在发送采用并发优收，即工作段和保护段在发送端永久地连在一起，信号同时发往工作段（主用光纤）端永久地连在一起，信号同时发往工作段（主用光纤）和保护段（备用光纤），在接收端择优选择接收性能良和保护段（备用光纤），在接收端择优选择接收性能良好的信号。好的信号。SDHSDH自愈网的基本概念自愈网的基本概念 l1 1：1 1方式方式正常情况下，信号只发往工作段（主用正常情况下，信号只发往工作段（主用光纤光纤），保护段（备用），保护段（备用光纤光纤）空闲。工作段）空闲。工作段出现故障出现故

34、障时，信号可倒至保护段。时，信号可倒至保护段。1 1：1 1方式是方式是1 1：n n 方式的一个特例。方式的一个特例。1 1：n n方式方式保护段由保护段由n n个工作段共用，当其中任意个工作段共用，当其中任意一个出现故障时，均可倒换至保护段。（一个出现故障时，均可倒换至保护段。（n14n14）SDHSDH自愈网的基本概念自愈网的基本概念 （2 2）线路保护倒换的特点）线路保护倒换的特点业务恢复时间很快，可短于业务恢复时间很快，可短于50ms50ms。若工作段和保护段属同缆复用（即主用和备用光纤若工作段和保护段属同缆复用（即主用和备用光纤在同一缆芯内），则有可能导致工作段（主用）和保在同一缆

35、芯内），则有可能导致工作段（主用）和保护段（备用）同时因意外故障而被切断，此时这种保护段（备用）同时因意外故障而被切断，此时这种保护方式就失去作用了。护方式就失去作用了。解决的办法解决的办法 采用地理上的路由备用（即主用和备用光纤走不同的路采用地理上的路由备用（即主用和备用光纤走不同的路由）。但该方案至少需要双份的光缆和设备，成本较高。由）。但该方案至少需要双份的光缆和设备，成本较高。SDHSDH自愈网的基本概念自愈网的基本概念 3 3、DXCDXC保护保护DXCDXC保护的概念保护的概念是指利用是指利用DXCDXC设备在网孔形网络设备在网孔形网络中进行保护的方式。中进行保护的方式。保护原理保

36、护原理在业务量集中的长途网中，在节点处在业务量集中的长途网中，在节点处采用采用DXC4/4DXC4/4设备设备,彼此之间构成互连的网孔形拓扑。一彼此之间构成互连的网孔形拓扑。一旦某处光缆被切断时，利用旦某处光缆被切断时，利用DXC4/4DXC4/4的快速交叉连接特的快速交叉连接特性，可以很快地找出替代路由，并且恢复通信。性，可以很快地找出替代路由，并且恢复通信。SDHSDH自愈网的基本概念自愈网的基本概念SDHSDH自愈网的基本概念自愈网的基本概念DXC保护方式是这样进行保护的：保护方式是这样进行保护的：例如，上图假设从例如，上图假设从A到到D节点，本有节点，本有12个单位的业务量个单位的业务

37、量（比如为（比如为12155Mbit/s），当），当AD间的光缆被切断后，间的光缆被切断后，DXC可以从网络中发现图中所示的可以从网络中发现图中所示的3条替代路由来共同条替代路由来共同承担这几个单位的业务量。从承担这几个单位的业务量。从A经经E到到D分担分担6个单位，个单位，从从A经经B和和E到到D为为2个单位，从个单位，从A经经B，C和和F到到D为为4个个单位。单位。SDHSDH自愈网的基本概念自愈网的基本概念 数字通信原理数字通信原理 SDH SDH自愈环自愈环-复用段倒换环复用段倒换环1、自愈环基本概念、自愈环基本概念自愈的概念自愈的概念所谓自愈就是无需人为干预，网络就所谓自愈就是无需人

38、为干预，网络就能在极短时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，能在极短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出了故障。使用户感觉不到网络已出了故障。自愈环自愈环采用环形网保护。采用环形网保护。SDHSDH自愈环自愈环 其基本原理就是使网其基本原理就是使网络具备备用（替代）络具备备用（替代）路由，并重新确立通路由，并重新确立通信能力。信能力。SDHSDH自愈环自愈环 保护倒换基本方式：保护倒换基本方式：l11方式方式采用并发优收，即工作段和保护段在采用并发优收，即工作段和保护段在发送端永久地连在一起，信号同时发往工作段（主用）发送端永久地连在一起，信号同时发往工作段（主用）

39、和保护段（备用），在接收端择优选择接收性能良好和保护段（备用），在接收端择优选择接收性能良好的信号。的信号。l1：1方式方式正常情况下，信号只发往工作段（主正常情况下，信号只发往工作段（主用），保护段（备用）空闲。工作段用），保护段（备用）空闲。工作段出现故障时，信出现故障时，信号可倒至保护段。号可倒至保护段。分类方法分类方法 类别类别 含义含义 按环中每个节点按环中每个节点插入支路信号在插入支路信号在环中流动的方向环中流动的方向来分来分单向环单向环所有业务信号按同一方向在环中传所有业务信号按同一方向在环中传输输。双向环双向环入环的支路信号按同一个方向传输入环的支路信号按同一个方向传输，而由该

40、支路信号分路节点返回的，而由该支路信号分路节点返回的支路信号按相反的方向传输。支路信号按相反的方向传输。按保护倒换的层按保护倒换的层次来分次来分通道倒通道倒换环换环业务量的保护是以通道为基础的业务量的保护是以通道为基础的复用段复用段倒换环倒换环业务量的保护是以复用段为基础的业务量的保护是以复用段为基础的按环中每一对节按环中每一对节点间所用光纤的点间所用光纤的最小数量来分最小数量来分二纤环二纤环节点之间有节点之间有2 2根光纤根光纤四纤环四纤环节点之间有节点之间有4 4根光纤根光纤自愈环的分类方法：自愈环的分类方法：SDHSDH自愈环自愈环 自愈环种类：自愈环种类：l二纤单向通道倒换环二纤单向通

41、道倒换环l二纤双向通道倒换环二纤双向通道倒换环l二纤单向复用段倒换环二纤单向复用段倒换环l二纤双向复用段倒换环二纤双向复用段倒换环l四纤双向复用段倒换环四纤双向复用段倒换环 87采用采用1：1方式；方式；采用采用APS协议协议2 2、二纤单向复用段倒换环、二纤单向复用段倒换环 SDHSDH自愈环自愈环 正常情况下，信号仅正常情况下，信号仅仅在仅在S1光纤中传输，光纤中传输，而而P1光纤是空闲的。光纤是空闲的。例如，从例如，从A到到C信号信号经经S1过过B到到C,而从而从C到到A的信号的信号CA也经也经S1过过D到达到达A。假设假设BC节点间光缆被切断时，则节点间光缆被切断时，则B,C两个与光缆

42、切断两个与光缆切断点相连的节点利用点相连的节点利用APS协议执行环回功能。此时，从协议执行环回功能。此时，从A到到C的信号的信号AC则先经则先经S1到到B，在，在B节点经倒换开关倒节点经倒换开关倒换到换到P1，再经，再经P1过过A、D到达到达C,并经并经C节点倒换开关节点倒换开关环回到环回到S1光纤并落地分路。而信号光纤并落地分路。而信号CA则仍经则仍经S1传输。传输。故障排除后，倒换开关再返回原来位置。故障排除后，倒换开关再返回原来位置。SDHSDH自愈环自愈环 SDHSDH自愈环自愈环 3 3、二纤双向复用段倒换环、二纤双向复用段倒换环采用采用1：1方式；方式；使用使用APS协议协议SDH

43、SDH自愈环自愈环 二纤双向复用段倒换环基本原理：二纤双向复用段倒换环基本原理：二纤双向复用段倒换环采用了时隙交换技术，使二纤双向复用段倒换环采用了时隙交换技术，使S1光光纤和纤和P2光纤上的信号都置于一根光纤（称光纤上的信号都置于一根光纤（称S1/P2光光纤），利用纤），利用S1/P2光纤的一半时隙（例如时隙光纤的一半时隙（例如时隙1到到M）传传S1光纤的业务信号，另一半时隙（时隙光纤的业务信号，另一半时隙（时隙M1到到N，其中其中MN/2）传）传P2光纤的保护信号。同样光纤的保护信号。同样S2光纤和光纤和P1光纤上的信号也利用时隙交换技术置于一根光纤（称光纤上的信号也利用时隙交换技术置于一

44、根光纤（称S2/P1光纤）上。光纤）上。SDHSDH自愈环自愈环 当当BC节点间光缆被切断，与切断点相邻的节点间光缆被切断，与切断点相邻的B节点和节点和C节点中的节点中的倒换开关将倒换开关将S1/P2光纤与光纤与S2/P1光纤沟通。利用时隙交换技术，光纤沟通。利用时隙交换技术，通过节点通过节点B的倒换，将的倒换，将S1/P2光纤上的业务信号时隙（光纤上的业务信号时隙（1到到M）移到移到S2/P1光纤上的保护信号时隙（光纤上的保护信号时隙（M1到到N）；通过节点）；通过节点C的的倒换，将倒换，将S2/P1光纤上的业务信号时隙（光纤上的业务信号时隙（1至至M）移到）移到S1/P2光光纤上的保护信号

45、时隙（纤上的保护信号时隙（M1到到N）。当故障排除后，倒换开关）。当故障排除后，倒换开关将返回到原来的位置。将返回到原来的位置。例：二纤双向复用段倒换环如下图所示，当例：二纤双向复用段倒换环如下图所示，当A、B两节两节点间光缆断裂，画出二纤双向复用段倒换环倒换后的点间光缆断裂，画出二纤双向复用段倒换环倒换后的示意图。并写出示意图。并写出A-C和和C-A的信号传输途径。的信号传输途径。SDHSDH自愈环自愈环 SDHSDH自愈环自愈环 A-C的信号传输途径：信的信号传输途径：信号在节点号在节点A由由S1倒换到倒换到P1，沿，沿P1由由A经经D，C到到B，在节点，在节点B由由P1倒换倒换回回S1，

46、沿，沿S1由由B到到C然然后落地接收。后落地接收。SDHSDH自愈环自愈环 C-A的信号传输途径：信的信号传输途径：信号在节点号在节点C沿沿S2到到B，在，在节点节点B由由S2倒换到倒换到P2，沿沿P2经经C，D到到A，在节，在节点点A由由P2倒换回倒换回S2然后然后落地接收。落地接收。数字通信原理数字通信原理 SDH SDH自愈环自愈环-通道倒换环通道倒换环 自愈环自愈环分类方法分类方法 类别类别 含义含义 按环中每个节点按环中每个节点插入支路信号在插入支路信号在环中流动的方向环中流动的方向来分来分单向环单向环所有业务信号按同一方向在环中传输所有业务信号按同一方向在环中传输双向环双向环入环的

47、支路信号按同一个方向传输，入环的支路信号按同一个方向传输，而由该支路信号分路节点返回的支路而由该支路信号分路节点返回的支路信号按相反的方向传输。信号按相反的方向传输。按保护倒换的层按保护倒换的层次来分次来分通道倒通道倒换环换环业务量的保护是以通道为基础的业务量的保护是以通道为基础的复用段复用段倒换环倒换环业务量的保护是以复用段为基础的业务量的保护是以复用段为基础的按环中每一对节按环中每一对节点间所用光纤的点间所用光纤的最小数量来分最小数量来分二纤环二纤环节点之间有节点之间有2 2根光纤根光纤四纤环四纤环节点之间有节点之间有4 4根光纤根光纤复习：复习：自愈环种类：自愈环种类：二纤单向通道倒换环

48、二纤单向通道倒换环二纤双向通道倒换环二纤双向通道倒换环二纤单向复用段倒换环二纤单向复用段倒换环四纤双向复用段倒换环四纤双向复用段倒换环二纤双向复用段倒换环二纤双向复用段倒换环SDHSDH自愈环自愈环-通道倒换环通道倒换环 98自愈环自愈环保护倒换方式保护倒换方式：l1+11+1方式方式l1 1：1 1方式方式SDHSDH自愈环自愈环-通道倒换环通道倒换环 991 1、二纤单向通道倒换环、二纤单向通道倒换环SDHSDH自愈环自愈环-通道倒换环通道倒换环 当当BCBC节点间的光缆被切断时，节点间的光缆被切断时，A A到到C C的传输：在节点的传输：在节点C C开开关由关由S1S1光纤倒换到光纤倒换

49、到P1P1光纤，接收由光纤，接收由P1P1光纤传来的信号。光纤传来的信号。SDHSDH自愈环自愈环-通道倒换环通道倒换环 SDHSDH自愈环自愈环-通道倒换环通道倒换环 当当BCBC节点间的光缆被切断时，节点间的光缆被切断时，C C到到A A的传输没受影响。的传输没受影响。讨论：讨论：通道倒换环保护倒换技巧：通道倒换环保护倒换技巧：正常情况下，接收端开关接到主用光纤上。当某一正常情况下，接收端开关接到主用光纤上。当某一段光缆断裂，段光缆断裂，需要的话，需要的话，接收端要将开关由主用光纤改接收端要将开关由主用光纤改接到备用光纤。接到备用光纤。SDHSDH自愈环自愈环-通道倒换环通道倒换环 例：二

50、纤单向通道倒换环如下图所示，当例：二纤单向通道倒换环如下图所示，当A A、D D两节点两节点间光缆断裂，画出二纤单向通道倒换环倒换后的示意图。间光缆断裂，画出二纤单向通道倒换环倒换后的示意图。SDHSDH自愈环自愈环-通道倒换环通道倒换环 SDHSDH自愈环自愈环-通道倒换环通道倒换环 当当A A、D D两节点间光缆断裂，两节点间光缆断裂，A A到到C C的传输没受影响；的传输没受影响；C C到到A A的传输：在节点的传输：在节点A A开关由开关由S1S1光纤倒换到光纤倒换到P1P1光纤，接光纤，接收由收由P1P1光纤传来的信号，如下图所示。光纤传来的信号，如下图所示。2 2、二纤双向通道倒换