第7章-数字光纤通信系统要点课件.ppt

1、7.1 7.1 数字光纤通信系统概述数字光纤通信系统概述7.2 PDH7.2 PDH数字光纤传输系统数字光纤传输系统7.3 SDH7.3 SDH光同步数字传输系统光同步数字传输系统7.4 7.4 光波分复用系统光波分复用系统7.5 7.5 全光通信系统全光通信系统 第第7 7章章 数字光纤通信系统数字光纤通信系统 7.1.1 7.1.1 光纤通信基本概念光纤通信基本概念 数字光纤通信，是以光波运载数字信号数字光纤通信，是以光波运载数字信号,以光导纤维为以光导纤维为传输媒介的一种通信方式。光纤通信的特点：传输媒介的一种通信方式。光纤通信的特点：线径细，重量轻线径细，重量轻 光纤直径小（光纤直径小

2、（0.1mm左右），制成光缆后与电缆相比左右），制成光缆后与电缆相比细得多，因而重量轻；细得多，因而重量轻；损耗极低损耗极低 现在制造出的光纤介质纯度很高，损耗极低；现在制造出的光纤介质纯度很高，损耗极低；7.1 7.1 数字光纤通信系统概述数字光纤通信系统概述 传输频带宽、信息容量大传输频带宽、信息容量大 光波频率高，携带信号信息量大；光波频率高，携带信号信息量大；不受电磁干扰、防腐和不锈蚀不受电磁干扰、防腐和不锈蚀 光纤是非金属材料，不受电磁干扰，也不发生锈蚀，光纤是非金属材料，不受电磁干扰，也不发生锈蚀，具有防腐能力；具有防腐能力；不怕高温，防爆、防火性能强不怕高温，防爆、防火性能强 光

3、纤是石英玻璃材料（熔点光纤是石英玻璃材料（熔点2000以上），不怕高温，以上），不怕高温，有防火性能；有防火性能；光纤通信保密性好光纤通信保密性好 光纤在传输光信号时泄漏小，不会产生串话等干扰，光纤在传输光信号时泄漏小，不会产生串话等干扰，因而光纤通信保密性好。因而光纤通信保密性好。7.1.2 7.1.2 数字光纤通信系统的组成数字光纤通信系统的组成 数字光纤通信系统由数字光纤通信系统由发送设备发送设备、传输信道传输信道和和接收设备接收设备三大部分构成，三大部分构成，图图7.1为光纤通信系统组成原理方框图为光纤通信系统组成原理方框图。数字光纤通信系统，常采用数字光纤通信系统，常采用数字编码信号

4、经强度调制数字编码信号经强度调制直接检波的数字通信系统直接检波的数字通信系统（强度调制是利用数字信号直接（强度调制是利用数字信号直接调制光源的光强度；直接检波是在光接收机的光频上调制光源的光强度；直接检波是在光接收机的光频上检测数检测数字脉冲信号）。字脉冲信号）。图图 7.1 光纤通信系统组成原理方框图光纤通信系统组成原理方框图电信号光发送机E/O 变换光源光中继机光缆O/E 变换O/E变换光接收机电信号光检测器光纤连结器E/O变换 发端有源器件把数字脉冲信号转换为光信号送光纤中发端有源器件把数字脉冲信号转换为光信号送光纤中传输；收端光检测器件将接收到的光信号转换为数字脉冲传输；收端光检测器件

5、将接收到的光信号转换为数字脉冲信号。传输距离较远时，采用光中继设备把信号经过中继信号。传输距离较远时，采用光中继设备把信号经过中继再生处理后传输。再生处理后传输。图图7.2为一个实用的数字光纤通信传输系统结构框图。为一个实用的数字光纤通信传输系统结构框图。发端：发端：数字端机把用户各种数字信号通过复用设备组成一数字端机把用户各种数字信号通过复用设备组成一定的数字传输结构，光端机把数字端定的数字传输结构，光端机把数字端机送来的机送来的不同速率等不同速率等级的数字信号级的数字信号处理成光脉冲；处理成光脉冲；收端：收端：光端机把光端机把光脉冲转换光脉冲转换为为数字信号数字信号；数字端机把不同速率等级

6、的数字信号通过分数字端机把不同速率等级的数字信号通过分路设备分解为用户的各种数字信号。路设备分解为用户的各种数字信号。图图 7.2 数字光纤通信传输系统结构方框图数字光纤通信传输系统结构方框图 PCM电端机发送接收发送接收接收发送接收发送PCM电端机模拟信号数字信号光端机光信号光端机数字信号模拟信号监控台光中继机光信号 光端机：光端机：主要由主要由光发送、光接收、信号处理及辅助电光发送、光接收、信号处理及辅助电路组成路组成。光发送完成电。光发送完成电/光变换；光接收完成光光变换；光接收完成光/电变换；电变换；信号处理把数字端机送来的数字脉冲信号再处理，以及各信号处理把数字端机送来的数字脉冲信号

7、再处理，以及各种码型变换；辅助电路进行告警、监控及区间通信等。种码型变换；辅助电路进行告警、监控及区间通信等。光中继机：光中继机：将长距离光纤传输后的光脉冲信号（受到将长距离光纤传输后的光脉冲信号（受到衰耗及色散畸变）转换为电信号，经放大整形、定时、再衰耗及色散畸变）转换为电信号，经放大整形、定时、再生还原为规则数字脉冲信号，然后经再调制光源变为光脉生还原为规则数字脉冲信号，然后经再调制光源变为光脉冲信号。冲信号。7.1.3 7.1.3 光纤和光缆光纤和光缆1 1 光纤光纤 光纤是导光的玻璃纤维的简称，比明线、电缆传送光纤是导光的玻璃纤维的简称，比明线、电缆传送的信息量高成千上万倍（可达上百千

8、兆比特的信息量高成千上万倍（可达上百千兆比特/秒）。秒）。2 2 光纤的导光原理光纤的导光原理 光纤是利用光纤是利用光的全反射特性光的全反射特性来导光的。我们知道光来导光的。我们知道光在分界面会产生折射，设两种介质的折射率分别为在分界面会产生折射，设两种介质的折射率分别为n0,n1，入射角、折射角分别为入射角、折射角分别为0和和1，图图7.3为为光线从光疏媒质光线从光疏媒质射向光密媒质射向光密媒质时光的折射示意图，可见时光的折射示意图，可见10。图图 7.3 光的折射示意图光的折射示意图YXAY光疏媒质光密媒质ABB01X 图图7.4为为光线从光密媒质射向光疏媒质光线从光密媒质射向光疏媒质时光

9、的折射示意时光的折射示意图，可见折射角大于入射角，随着图，可见折射角大于入射角，随着0增大折射角增大折射角1可可达达90(此时此时1称临界角）；称临界角）；1继续增大继续增大,折射角会大于临界角折射角会大于临界角使光线全部返回光密媒质中，这种现象称为使光线全部返回光密媒质中，这种现象称为光的全反射光的全反射。制造光纤时，使光纤芯的折射率高，外面涂上折射率低制造光纤时，使光纤芯的折射率高，外面涂上折射率低的包屏层，当选择一定的角度的包屏层，当选择一定的角度0时，射入纤芯的光束将会全时，射入纤芯的光束将会全部返回纤芯中。考虑到石英玻璃质地脆、易断裂的因素，通部返回纤芯中。考虑到石英玻璃质地脆、易断

10、裂的因素，通常在裸光纤外面进行两次涂覆构成光纤芯线，图常在裸光纤外面进行两次涂覆构成光纤芯线，图7.5为光纤为光纤芯线结构示意图。芯线结构示意图。光纤芯线光纤芯线由由纤芯、包层、涂覆层和套塑纤芯、包层、涂覆层和套塑四部分组成。四部分组成。图图7.4 临界角和光线的全反射临界角和光线的全反射 光疏媒质光密媒质cn0图图7.5 光纤芯线的剖面构造光纤芯线的剖面构造 2b2a包层一次涂覆(涂覆层)二次涂覆(套塑)纤芯3 3 单模光纤及特性参数单模光纤及特性参数 光纤的传播模式分为：多模光纤和单模光纤。光纤的传播模式分为：多模光纤和单模光纤。1)多模光纤多模光纤 多模光纤是能承受多个模式的光纤，如图多

11、模光纤是能承受多个模式的光纤，如图7.6(a)、(b)所示。多模光纤所示。多模光纤带宽窄、衰耗大、时延差大，带宽窄、衰耗大、时延差大，用于早期的用于早期的数字光纤通信系统数字光纤通信系统(PDH系列系列)，逐步被单模光纤代替。逐步被单模光纤代替。2)单模光纤单模光纤 单模光纤是只能传送单一基模的光纤单模光纤是只能传送单一基模的光纤,如图如图7.6(c)所示。所示。单模光纤不存在时延差，带宽比多模光纤宽得多单模光纤不存在时延差，带宽比多模光纤宽得多,有利于高有利于高码率信息长距离传输。码率信息长距离传输。图图 7.6 裸光纤结构示意图裸光纤结构示意图(a)阶跃型多模光纤阶跃型多模光纤;(b)梯度

12、型多模光纤梯度型多模光纤;(c)单模光纤单模光纤 包层包层(n2)芯(n1)DCBA2b2a折射率折射率包层包层CBA芯A包层芯折射率(a)(b)(c)3)单模光纤的主要特性单模光纤的主要特性 单模光纤的主要参数：单模光纤的主要参数：模场直径、衰减系数和工作波长或模场直径、衰减系数和工作波长或截止波长截止波长等。等。(1)模场直径模场直径 单模光纤的基模场强在光纤横截面近似为高斯分布单模光纤的基模场强在光纤横截面近似为高斯分布,如图如图7.7所示。通常将纤芯中场分布曲线最大值所示。通常将纤芯中场分布曲线最大值 1/e 处所对应的宽度处所对应的宽度定义为模场直径，定义为模场直径，用用d表示。表示

13、。(2)截止波长截止波长 工作波长大于截止波长时才能保证光纤在单模工作。工作波长大于截止波长时才能保证光纤在单模工作。dmE(r)图图7.7 基模场强分布曲线基模场强分布曲线 (3)衰减系数衰减系数 衰减系数指沿光纤传播方向光信号的损耗。衰减量的大小衰减系数指沿光纤传播方向光信号的损耗。衰减量的大小通常用衰减系数通常用衰减系数来表示，单位是来表示，单位是dB/km。OipPLalg10 式中，式中，Pi为光纤的输入光功率；为光纤的输入光功率；Po为光纤的输出光功率为光纤的输出光功率;L为光纤的长度为光纤的长度(单位为单位为km)。4 4 光缆光缆 光缆光缆主要由主要由缆芯缆芯、护套和加强元件、

14、护套和加强元件组成。组成。1)缆芯缆芯 缆芯由光纤芯组成，分为单芯和多芯两种。缆芯由光纤芯组成，分为单芯和多芯两种。表表7.1为为单芯单芯型缆芯和多芯型缆芯结构示意图型缆芯和多芯型缆芯结构示意图。单芯型由单根二次涂覆处理后的光纤组成；多芯型由多单芯型由单根二次涂覆处理后的光纤组成；多芯型由多根经二次涂覆处理后的光纤组成，又分为带状结构和单位式根经二次涂覆处理后的光纤组成，又分为带状结构和单位式结构。目前国内外对二次涂覆主要采用两种保护结构：紧套结构。目前国内外对二次涂覆主要采用两种保护结构：紧套结构和松套结构，如图结构和松套结构，如图 7.8所示。所示。图图 7.8 紧套和松套光纤结构示意图紧

15、套和松套光纤结构示意图(a)紧套光纤结构示意图；紧套光纤结构示意图；(b)松套光纤结构示意图松套光纤结构示意图0.1250.40.9光纤一次涂覆二次被涂覆层缓冲层(a)光纤一次涂覆油膏松套管(b)单位：mm 2)强度元件强度元件 在光缆内中心或四周加一根或多根加强元件使其能够在光缆内中心或四周加一根或多根加强元件使其能够承受外力。承受外力。3)护层护层 保护光纤芯线免受外部机械力和环境损坏，护层分内保护光纤芯线免受外部机械力和环境损坏，护层分内护层和外护层。护层和外护层。4)光缆的种类光缆的种类 表表 7.2为公用通信网中的光缆结构。为公用通信网中的光缆结构。(1)层绞式光缆层绞式光缆 将若干

16、根光纤芯线以强度元件为中心绞合在一起，如将若干根光纤芯线以强度元件为中心绞合在一起，如图图7.9(a)所示。所示。(2)单位式光缆单位式光缆 将几根至十几根光纤芯线集合成一个单位，再由数个将几根至十几根光纤芯线集合成一个单位，再由数个单位以强度元件为中心绞合成缆，单位以强度元件为中心绞合成缆，如图如图7.9(b)所示。所示。(3)骨架式光缆骨架式光缆 将单根或多根光纤放入骨架的螺旋槽内，骨架中心是将单根或多根光纤放入骨架的螺旋槽内，骨架中心是强度元件，骨架上的沟槽可以是强度元件，骨架上的沟槽可以是V型、型、U型或凹型，如图型或凹型，如图7.9(c)所示。所示。(4)带状式光缆带状式光缆 将将4

17、12根光纤芯线排列成行构成带状光纤单元，再将根光纤芯线排列成行构成带状光纤单元，再将多个带状单元按一定方式排列成缆，如图多个带状单元按一定方式排列成缆，如图7.9(d)所示。所示。图图 7.9光缆的基本结构光缆的基本结构(a)层绞式；层绞式；(b)单位式；单位式；(c)骨架式；骨架式；(d)带状带状光纤加强构件光纤单位加强构件加强构件塑料骨架光纤防热层综合护套光纤带加强构件(a)(b)(c)(d)7.2 PDH7.2 PDH数字光纤传输系统数字光纤传输系统 图图7.2为为PDH数字光纤通信传输系统方框图，数字光纤通信传输系统方框图，系统系统终端设备终端设备由由数字端机和光端机数字端机和光端机组

18、成。组成。近年来近年来PDH系列设备只在公用电话网中用作市话系列设备只在公用电话网中用作市话网的中继传输系统，我国网的中继传输系统，我国PDH系列的数字结构，主要系列的数字结构，主要用于数字网络接口标准（用于数字网络接口标准（2 Mbs速率的接口）。速率的接口）。PCM电端机发送接收发送接收接收发送接收发送PCM电端机模拟信号数字信号光端机光信号光端机数字信号模拟信号监控台光中继机光信号图图 7.2 数字光纤通信传输系统结构方框图数字光纤通信传输系统结构方框图 1 PDH1 PDH系统电接口主要参数系统电接口主要参数 CCITT G.703协议规定了以协议规定了以2.048Mb/s为基础的为基

19、础的PDH系系列接口特性、速率、码型，列接口特性、速率、码型，如表如表 7.3 所示；所示；G.921协议规定协议规定了标称比特容差，如表了标称比特容差，如表7.4所示。所示。2 PDH2 PDH系统光接口主要参数系统光接口主要参数 系统发光功率如表系统发光功率如表 7.5所示，光接收灵敏度如表所示，光接收灵敏度如表7.6 所所示（示（BER=110-10）。）。7.3 SDH7.3 SDH光同步数字传输系统光同步数字传输系统7.3.1 7.3.1 概念及特点概念及特点1 SDH1 SDH系统的基本概念系统的基本概念 SDH系列实质是在光纤上同步传输信息的一些系列实质是在光纤上同步传输信息的一

20、些网络网络单元单元(NE)，有国际统一的，有国际统一的网络节点接口网络节点接口(NNI)，有一套标有一套标准化的准化的信息结构等级信息结构等级（“同步传输模块同步传输模块”STM-N，N为为1,4,16,64,)。图图7.10为为NNI位置示意图，表位置示意图，表7.7为为SDH同步传输模同步传输模块等级。块等级。图图7.10 NNI的位置示意图的位置示意图SMSMSMSMSMSMLineradioDXCEALineradioTRTRTRNNINNINNITRTRTRTR：支路信号Line：线路系统DXC：数字交叉连接设备SM：同步复用器radio：无线系统EA：外部接入设备2 SDH2 SD

21、H系统的特点系统的特点 优点优点:有标准光接口有标准光接口;同步字节复用同步字节复用(复接复接);强大的网络管理功能。强大的网络管理功能。缺点缺点:频带利用率低于频带利用率低于PDH系统；系统；技术设备复杂；技术设备复杂；系统易发生重大故障甚至瘫痪。系统易发生重大故障甚至瘫痪。7.3.2 SDH7.3.2 SDH的开销功能的开销功能1 开销的概念开销的概念 开销指在帧结构中安排的一些特殊比特，是网络节点开销指在帧结构中安排的一些特殊比特，是网络节点接口数据流中信息净负荷以外的部分。接口数据流中信息净负荷以外的部分。2 开销分类开销分类 1)段开销段开销SOH 监视、管理和维护段层性能，分为监视

22、、管理和维护段层性能，分为再生段开销再生段开销(RSOH)和复用段开销和复用段开销(MSOH)。RSOH可在再生器接入，也可以在终端设备接入；可在再生器接入，也可以在终端设备接入；MSOH透明通过再生器终结在终端设备。透明通过再生器终结在终端设备。图图 7.11为为STM-1 SOH字节安排示意图。字节安排示意图。9270N字节SOHAU-PTRSOH1234567893行1行5行STM-N净负荷(含POH)传输方向9N261N270N列SDH 帧结构帧结构图图 7.11 STM-1 SOH字节安排字节安排A1A1A1A2A2A2C1B1E1F1D1D2D1B2B2B2K1K2D4E1D6D7

23、D8D9D10D11D12Z1Z1Z1Z2Z2Z2E29行9字节AU PTRRSOHMSOH*国内使用字节*不扰码国内使用字节 2)通道开销通道开销Vc-POH 用于复用（复接）用于复用（复接）Vc进入进入STM，安排在净负荷中。通道，安排在净负荷中。通道开销分为开销分为低阶低阶Vc-POH和高阶和高阶Vc-POH。低阶。低阶Vc-POH监视、监视、维护低阶维护低阶Vc通道性能，指示告警状态；高阶通道性能，指示告警状态；高阶Vc-POH监视、监视、维护高阶维护高阶Vc通道性能，指示告警状态、复用结构等。通道性能，指示告警状态、复用结构等。3 段开销安排段开销安排 以以STM-1 SOH为例。为

24、例。1)帧定位字节帧定位字节:A1和和A2 A1、A2用来识别帧的起始位置，用来识别帧的起始位置，A1为为11110110，A2为为00101000。STM-1帧有帧有3个个A1和和3个个A2帧定位字节；帧定位字节；STM-N帧定位有帧定位有3N个个A1和和3N个个A2。2)STM识别字符识别字符:C1 1识别每个识别每个STM-1信号在信号在STM-N复用结构中的位置。复用结构中的位置。3)数据通信字节数据通信字节(DCC):D1D12 DCC构成构成SDH管理网的传送通路，管理网的传送通路，STM-1中中D1、D2、D3共共192 kb/s的的通路作再生段的通路作再生段的DCC；字节；字节

25、D4D12共共576 kb/s的通路字节作为复用段的的通路字节作为复用段的DCC。4)公务联络字节公务联络字节:E1、E2 话音通信的公务联络通路，话音通信的公务联络通路，E1为再生段开销的一部分，为再生段开销的一部分，E2是复用段开销的一部分。是复用段开销的一部分。5)使用者通路字节使用者通路字节:F1 留给网络使用者，为特殊维护目的提供临时数据留给网络使用者，为特殊维护目的提供临时数据/音频音频通路连接。通路连接。6)BIP-8 字节字节:B1 监测再生段的误码，为使用偶校验的比特间插奇偶校验监测再生段的误码，为使用偶校验的比特间插奇偶校验8位码位码(BIP-8)。7)BIP-N24字节字

26、节:B2 监测复用段误码监测复用段误码，STM-1有三个字节。有三个字节。8)自动保护倒换自动保护倒换(APS)通路字节：通路字节：K1,K2(b1b5)9)同步状态字节同步状态字节:Z1(b5b8)用作同步状态消息。用作同步状态消息。10)空闲字节空闲字节:Z1(b1b4)和和Z2 11)复用段远端失效指示字节复用段远端失效指示字节:K2(b6b8)7.3.3 SDH7.3.3 SDH系列的复用系列的复用1 1 复用结构复用结构 SDH复接由一些基本单元经过若干步复接，并且采用复接由一些基本单元经过若干步复接，并且采用净负荷指针技术。净负荷指针技术。ITU-T G.709协议规定了协议规定了

27、SDH的复用结构，图的复用结构，图7.12为为G.709复用结构示意图复用结构示意图。各种低速率等级的数字信号分别各种低速率等级的数字信号分别进入相应的接口容器完成适配功能，进入相应的接口容器完成适配功能，ITU-T G.709规定了规定了 5种标准接口容器种标准接口容器C-11、C-12、C-2、C-3、C-4的标准比特的标准比特速率速率,我国制定了我国制定了3种标准：种标准：C-12(PDH 2.048Mb/s)、C-3(34.368Mb/s)和和C-4(139.264 Mb/s)，图，图7.13为我国的为我国的SDH基本复用结构示意图。基本复用结构示意图。图图 7.12 G-709复用结

28、构复用结构STM-NAUGVc-4Vc-3AU-4AU-3TUG-3TUG-2TU-3TU-2TU-12TU-11Vc-3Vc-2Vc-12Vc-11C-11C-12C-2C-3C-4 N 1 3 3 1 7 7 1 4 3139 264 kb/s44 736 kb/s34 368 kb/s6312 kb/s2048 kb/s1544 kb/s指针处理复用定位校准映射图图7.13 我国的我国的SDH基本复用结构基本复用结构139 264kb/sAU-4STM-NAUGVc-4TUG-3TUG-2TU-3TU-12Vc-3Vc-12C-3C-12C-434 368 kb/s2048 kb/s指针

29、处理复用定位校准映射N13173注：在干线上采用34 368 kb/s 时，应经上级主管部门批准 复接过程：映射、指针处理、定位和形成复接过程：映射、指针处理、定位和形成TU。图。图7.14为为PDH支路形成支路形成TU示意图。示意图。图图 7.14 PDH支路形成支路形成TU过程过程脉冲插入映射入容器支路PDH指针PDHCVCTU2 2 复用过程复用过程 1)映射映射 把把PDH系列各种速率数字信号和系列各种速率数字信号和ATM信元经适配处信元经适配处理进入虚容器理进入虚容器Vc。(1)PDH系列映射系列映射 目前有异步映射、同步映射、浮动模式映射、锁定模目前有异步映射、同步映射、浮动模式映

30、射、锁定模式映射等多种方式，一般采用浮动异步映射方式。式映射等多种方式，一般采用浮动异步映射方式。(2)ATM信元映射信元映射 ATM信元长信元长53个字节个字节,前前5个字节为信头，其余个字节为信头，其余48个个字节为信息域。字节为信息域。ATM信元映射将每个信元的字节结构与信元映射将每个信元的字节结构与所用虚容器字节结构进行定位对准（信息域映射进入所用虚容器字节结构进行定位对准（信息域映射进入Vc-X前要扰码）。前要扰码）。2)指针调整指针调整 (1)指针描述指针描述 Vc在在AU或或TU帧内提供的动态定位方法，作用：帧内提供的动态定位方法，作用：网络同步工作时校准同步信号间的相位；网络同

31、步工作时校准同步信号间的相位；网络失去同步时校准频率和相位，网络异步工作网络失去同步时校准频率和相位，网络异步工作时跟踪校准频率；时跟踪校准频率；容纳网络中的频率抖动和漂移。容纳网络中的频率抖动和漂移。(2)指针分类指针分类 指针分为两类：指针分为两类：AU-PTR和和TU-PTR AU PTR指指AU-4 PTR；TU-PTR指指TU-11、TU-12、TU-3 PTR。AU-4 PTR：提供：提供PDH系列的四次群系列的四次群139.264 Mb/s的的数字信号进入数字信号进入Vc-4，包括指针位置、指针值的码字安排、，包括指针位置、指针值的码字安排、频率调整和标识符频率调整和标识符NDF

32、；TU-12 PTR：提供：提供PDH系列的一次群系列的一次群2.048 Mb/s的的数字信号进入数字信号进入Vc-12，包括指针位置、字节及指针值的比特，包括指针位置、字节及指针值的比特安排、频率调整和新标识符安排、频率调整和新标识符NDF等；等；TU-3 PTR：提供：提供PDH三次群三次群34.368 Mb/s的数字信的数字信号进入号进入Vc-3，包括，包括位置指示字节、指针值、频率调整及新位置指示字节、指针值、频率调整及新数据标识符数据标识符NDF等。等。3)通道开销通道开销Vc-POH 通道开销分为两类：低阶通道开销分为两类：低阶Vc-POH和高阶和高阶Vc-POH 低阶低阶Vc-P

33、OH：Vc-11/Vc-12 POH，用在帧复接结构，用在帧复接结构中，中，C-12加加Vc-12 POH构成构成Vc-12。高阶高阶Vc-POH：Vc-3/Vc-4 POH，用在子帧复接结构，用在子帧复接结构中，中，C-4加加Vc-4 POH构成构成Vc-4。4)复用过程复用过程 SDH系列复用单元包括：容器系列复用单元包括：容器C-n、虚容器、虚容器Vc-n、支路、支路单元单元TU-n、支路单元组、支路单元组TUG-n、管理单元、管理单元AU-n和管理单元和管理单元组组AUG-n。复用过程复用过程:(7.3.1)(7.3.2)TU-1nN=TUG2 (7.3.3)TUG2N=TUG3 (7

34、.3.4)AU-nN=AUG (7.3.6)AUGN=STM-1 (7.3.7)STM-1N=STM-N (7.3.8)n-VcPOHn-Vcn-Cn-TUPTRn-TUn-Vc 例例1 利用利用AU-4直接从直接从C-12复用，如图复用，如图7.15所示。所示。PDH一次群数字信号一次群数字信号(2.048Mb/s)进进C-12适配，加上适配，加上Vc-12 POH构成构成Vc-12(2.240Mb/s)；Vc-12加上加上TU-12 PTR，经速率调准和相位对准构成，经速率调准和相位对准构成TU-12(2.304Mb/s)；TU-12经均匀同步复接组成经均匀同步复接组成TUG-2(6.91

35、2Mb/s)；7个个TUG-2单字节间插组成单字节间插组成TUG-3(49.536Mb/s)；3个个TUG-3经字节间插后，再加上经字节间插后，再加上Vc-4 POH即构成即构成Vc-4(150.336Mb/s)；Vc-4加加AU-4 PTR组成组成AU-4(150.912Mb/s)；单个单个AU-4直接置入直接置入AUG；单个单个AUG加段开销组成加段开销组成 STM-1(155.520Mb/s)。图图 7.15 利用利用AU-4直接从直接从C-12复用的方法复用的方法C-12V c-12 PO HTU-12 PTRTU-12 PTRTU-12 PTRTU G-2TU G-2TU G-3TU

36、 G-3V c-4 PO HA U-4 PTRA U-4 PTRA U GA U GSO H(2.048 Mb/s)C-12C-12Vc-12(2.240 Mb/s)TU-12V c-12(2.304 Mb/s)V c-12V c-12(6.912 Mb/s)(49.536 Mb/s)(150.336 Mb/s)V c-4(150.912 Mb/s)V c-4(150.912 Mb/s)(N 155.520 Mb/s)TU G-2TU G-3V c-4A U-4A U GSTM-N逻辑结合物理结合非阴影区域是相位对准定位的，阴影区与非阴影区间的相位对准定位由指针规定并由箭头指示注：例例 2 利

37、用利用AU-4直接从直接从C-4复用，如图复用，如图7.16 所示。所示。PDH系列四次群数字信号系列四次群数字信号(139.264 Mb/s)进入进入C-4适适配，加配，加Vc-4 POH构成构成Vc-4(速率为速率为150.336 Mb/s)；Vc-4加加AU-4 PTR构成构成AU-4(150.912 Mb/s)；单个单个AU-4直接置入直接置入AUG；单个单个AUG经单字节间插，加段开销构成标称速率为经单字节间插，加段开销构成标称速率为155.520Mb/s的的STM-1；N个个AUG经单字节间插，加段开销即构成经单字节间插，加段开销即构成STM-N。图图7.16 利用利用AU-4直接

38、从直接从C-4复用的方法复用的方法C-4(139.264 Mb/s)C-4C-4Vc-4 POHAU-4 PTRAU-4 PTRAUGAUGSOH(149.760 Mb/s)(150.336 Mb/s)(150.912 Mb/s)(150.912 Mb/s)(N155.520 Mb/s)VC-4AU-4AUGSTM-NVc-4逻辑结合物理结合非阴影区域是相位对准定位的，阴影区与非阴影区间的相位对准定位由指针规定并由箭头指示注：Vc-43 IP over SDH3 IP over SDH IP数据包数据包根据根据RFC 1662规范规范插入到插入到PPP帧的信息段帧的信息段；SDH通道层的业务适

39、配器把通道层的业务适配器把封装的封装的IP数据包映射到数据包映射到SDH的的同步净负荷区，同步净负荷区，再经再经SDH传输层和段层传输层和段层,加上相应的开销加上相应的开销,把净负荷装入到把净负荷装入到SDH帧；最后到达光层在光纤中传输。帧；最后到达光层在光纤中传输。图图 7.17为为IP over SDH分层模型示意图。分层模型示意图。图图 7.17 IP over SDH分层模型分层模型 语音图像数据IP/PPPSD H光纤传输管道7.3.4 SDH7.3.4 SDH设备设备 SDH设备分为：设备分为：终端复用设备终端复用设备TM、分、分/插复用设备插复用设备ADM和和同步数字交叉连接设备

40、同步数字交叉连接设备SDXC等。等。1 1 TMTM、ADMADM复用设备复用设备 1)终端复用器终端复用器 功能：将功能：将PDH信号信号(或或STM-N信号）复接成高速信号）复接成高速STM-M信号，并完成电光相互转换。信号，并完成电光相互转换。TM终端复用设备分为：终端复用设备分为：接口终端复用设备和高阶终端接口终端复用设备和高阶终端复用设备复用设备,图图 7.18(a)、图、图7.18(b)分别为接口终端复用设备和分别为接口终端复用设备和高阶终端复用设备示意图。高阶终端复用设备示意图。图图7.18 终端复用设备简图终端复用设备简图(a)接口终端复用设备接口终端复用设备 (b)高阶终端复

41、用设备高阶终端复用设备 接口终端复用设备：接口终端复用设备：G.703协议规定各类协议规定各类PDH系列系列信号作为支路的输入、输出信号；信号作为支路的输入、输出信号；高阶终端复用设备：高阶终端复用设备：复接复接/分接同步系列各级信号，分接同步系列各级信号，把若干把若干STM-N同步复接为同步复接为STM-M，或将，或将STM-M分接为若分接为若干干STM-N(M=4N)。2)ADM分分/插复用设备插复用设备 SDH系统中上、下电路功能比系统中上、下电路功能比PDH系统更灵活系统更灵活,图图7.19为为同步同步ADM代替代替PDH的的ADM示意图。示意图。ADM设备可替代设备可替代TM作为终端

42、复用器，图作为终端复用器，图7.20为为ADM用作终端复用器的示意图。用作终端复用器的示意图。图图 7.19 同步同步ADM代替代替PDH的的ADM34/140MMUX34/140MMUXOLTEOLTE2/34MMUX2/34MMUXADMFLM-150140 Mb/s2 Mb/s34 Mb/sDF2 Mb/sSTM-NSTM-N（A/D 模式)2 Mb/sDF：数字配线架OLTE：光端机图图 7.20 ADM用作终端复接器用作终端复接器 STM-1接口：NO.1STM-1接口：NO.1多达 126.2 Mb/s支路主备主备155 Mb/s155 Mb/s155 Mb/s155 Mb/s A

43、DM设备设备可方便地从主信号码流中提取出支路信号，可方便地从主信号码流中提取出支路信号，也可将支路信号方便地插入到主信号码流中。也可将支路信号方便地插入到主信号码流中。（STM-M信号与信号与PDH支路信号的分支路信号的分/插；在插；在STM-M信号与信号与STM-N信号的信号的分分/插插）。）。ADM设备可用于点对点传输、链状网以及环型网，设备可用于点对点传输、链状网以及环型网，图图7.21为为ADM功能组成框图。功能组成框图。ADM设备由基本盘和扩展设备由基本盘和扩展盘构成，基本盘由交换盘、复接盘、控制盘、通信盘、盘构成，基本盘由交换盘、复接盘、控制盘、通信盘、辅助盘、电源盘等组成；扩展盘

44、与应用要求有关。辅助盘、电源盘等组成；扩展盘与应用要求有关。图图 7.21 ADM功能图功能图交换盘A交换盘B复接光电复接光电复接光电复接光电复接光电复接HDB3复接HDB3复接HDB3复接CMI控制盘通信盘辅助盘电源盘西STM-1(1+1)东STM-1(1+1)FQSTM-1光STM-1(140 Mb/s)34 Mb/s2 Mb/s2 Mb/s备用2 SDH2 SDH系统的数字交叉连接设备系统的数字交叉连接设备SDXCSDXC 1)DXC基本概念基本概念 SDH系统的系统的DXC称为称为SDXC，是一种具有，是一种具有1个或多个个或多个PDH准同步数字系列准同步数字系列或或SDH同步数字系列

45、信号，可对任同步数字系列信号，可对任何端口信号何端口信号(和和/或其子速率信号或其子速率信号)与其他端口信号与其他端口信号(和和/或其或其子速率信号子速率信号)进行可控连接和再连接的设备。进行可控连接和再连接的设备。SDXC能在接口端口间提供可控能在接口端口间提供可控Vc的透明连接和再的透明连接和再连接，图连接，图7.22为为PDH与与SDH交叉连接示意图；交叉连接示意图；SDXC还能还能支持支持G.84规定的控制、管理功能；实现规定的控制、管理功能；实现Vc信号的连接和信号的连接和再连接再连接(交换功能交换功能)。图图7.23为为SDXC实现虚容器交换示意图。实现虚容器交换示意图。图图7.2

46、2 PDH与与SDH交叉连接交叉连接光端机光端机光端机光端机光端机光端机接口接口接口接口接口接口接口140 M111416648 M34 MSTM-1140 M140 M2 MSTM-1STM-1140 M140 M140 M交叉连接VCX14图图7.23 SDXC实现虚容器交换实现虚容器交换 Vc信号按顺序周期映射到信号按顺序周期映射到STM-1信号，特定信号，特定Vc固定在固定在同一个列组，同一个列组，Vc的交换变成的交换变成STM帧结构中列组间的交换。帧结构中列组间的交换。交叉连接也实现交叉连接也实现“交换功能交换功能”，表，表7.8为为DXC和数字交和数字交换机的的比较。换机的的比较。

47、2)交叉连接设备交叉连接设备 图图7.24为交叉连接设备组成原理方框图，为交叉连接设备组成原理方框图，交叉连接设交叉连接设备备由由交叉连接矩阵、控制系统、外部时钟、线路时钟、交叉连接矩阵、控制系统、外部时钟、线路时钟、TMN(电信管理网电信管理网)接口、告警指示、调配线及输入接口、告警指示、调配线及输入/输出输出接口接口等组成。等组成。图图7.25为为典型交叉连接设备示意图。该设备典型交叉连接设备示意图。该设备能在能在STM-1信号间交换信号间交换Vc，可提供，可提供88个个STM-1信号容量，信号容量，9个挂钩装在个挂钩装在1个板上可组成个板上可组成1616个个STM-1的更大容量，的更大容

48、量，还可用更多电路板组成一个方阵开关供更大系统应用。还可用更多电路板组成一个方阵开关供更大系统应用。图图 7.24 DXC方框图方框图控制系统操作接口支援存储140 Mb/sSTM-1STM-N外部时钟 线路时钟 TMN接口STM-1STM-N办公室告警调配线交叉连接矩阵本地或远端操作终端到线路操作系统140 Mb/s图图 7.25 阿尔卡特阿尔卡特1641 SX交叉连接的体系结构交叉连接的体系结构接收发送接收发送接收发送接收发送开销提供STM-1140 Mb/sSTM-1口140 Mb/s口其他口STM-1STM-1STM-1STM-1口STM-1STM-1识别器/奇偶性插入至DU识别器/奇

49、偶监控误码误码导致矩阵一致性的变化虚容器矩阵 3)DXC的主要特点的主要特点 信号独立性；信号独立性；无阻塞；无阻塞；周期性；周期性；同步性；同步性；冗余性；冗余性；透明性。透明性。3 SDH3 SDH再生中继设备再生中继设备 1)再生设备模型及功能再生设备模型及功能 图图7.26为为SDH中继设备模型示意图。中继设备模型示意图。图图 7.26 SDH中继设备模型中继设备模型开销接口(OHA)SDH物理接口SPI(收)SDH物理接口SPI(发)再生段终端RST(收)再生段终端RST(发)定时发生器(RTG)同步设备管理功能(SEMF)消息通信功能(MCF)OHA接口U1U1E1F1ASTM-N

50、BCBASTM-NT1S1T0S2S2T0S1T1T1T0StsHHD1D3(DCCR)D1D3(DCCR)Q、F接口 A参考点：参考点：经光缆衰减的经光缆衰减的STM-N全帧光信号全帧光信号送物理接口送物理接口SPI(收收)，经光，经光/电变换、均衡放大、判决处理、定时提取、电变换、均衡放大、判决处理、定时提取、再定时等形成全帧电信号。再定时等形成全帧电信号。B参考点：参考点：STM-N全帧电信号全帧电信号送入再生段终端送入再生段终端RST(收收)，经帧定位、解扰码处理并提取经帧定位、解扰码处理并提取RSOH字节送开销接口字节送开销接口OHA；完成完成BIP-8误码计数与误码计数与B1字节的