《数字通信原理与技术》课件第5章.ppt

1、第5章准同步与同步数字传输体系 第第5章准同步与同步数字传输体系章准同步与同步数字传输体系 5.1准同步数字体系准同步数字体系(PDH)5.2同步数字体系同步数字体系(SDH)5.3SDH在微波通信中的应用在微波通信中的应用 第5章准同步与同步数字传输体系 5.1准同步数字体系准同步数字体系(PDH)5.1.1数字复接的概念和方法数字复接的概念和方法图51是数字复接系统的方框图。从图中可见,数字复接设备包括数字复接器和数字分接器。数字复接器是把两个以上的低速数字信号合并成一个高速数字信号的设备;数字分接器是把高速数字信号分解成相应的低速数字信号的设备。一般把两者做成一个设备,简称数字复接器。数

2、字复接器由定时单元、码速调整单元和同步复接单元组成;分接器由同步、定时、分接和支路码速恢复单元组成。第5章准同步与同步数字传输体系 在数字复接器中,复接单元输入端上各支路信号必须是同步的,即数字信号的频率与相位完全是确定的关系。只要使各支路数字脉冲变窄,将相位调整到合适位置,并按照一定的帧结构排列起来,即可实现数字合路复接功能。如果复接器输入端的各支路信号与本机定时信号是同步的,称为同步复接器。如果不是同步的,则称为异步复接器。如果输入支路数字信号与本机定时信号标称速率相同,但实际上有一个很小的容差,这种复接器称为准同步复接器。第5章准同步与同步数字传输体系 图51数字复接系统方框图 第5章准

3、同步与同步数字传输体系 在图51中,码速调整单元的作用是把各准同步的输入支路的数字信号的频率和相位进行必要调整,形成与本机定时信号完全同步的数字信号。若输入信号是同步的,那么只需调整相位。复接的定时单元受内部时钟或外部时钟控制,产生复接需要的各种定时控制信号;调整单元及同步复接单元受定时单元控制,合路数字信号和相应的时钟同时送给分接器。分接器的定时单元受合路时钟控制,因此它的工作节拍与复接器定时单元同步。分接器定时单元产生的各种控制信号与复接器定时单元产生的各种控制信号是类似的;同步单元从合路信号中提出帧定时信号,用它再去控制分接器定时单元。同步分接单元受分接定时单元控制,把合路分解为支路数字

4、信号。受分接器定时单元控制的恢复单元把分解出的数字信号恢复出来。第5章准同步与同步数字传输体系 5.1.2同步复接与异步复接同步复接与异步复接1.同步复接同步复接同步复接由一个高稳定的主时钟来控制被复接的几个低次群,使这几个低次速的数码率统一在主时钟的频率上,可直接复接。同步复接方法的缺点是一旦主时钟发生故障,相关的通信系统将全部中断,所以它只限于局部地区使用。第5章准同步与同步数字传输体系 2.异步复接异步复接异步复接中使用码速调整。码速调整技术可分为正码速调整、正/负码速调整和正/零/负码速调整三种。其中,正码速调整应用最为普遍。正码速调整的含义是使调整以后的速率比任一支路可能出现的最高速

5、率还要高。例如,二次群码速调整后每一支路速率均为2112kb/s,而一次群调整前的速率在2048kb/s上下波动,但总不会超过2112kb/s。根据支路码速的具体变化情况,适当地在各支路插入一些调整码元,使其瞬时码速都达到2112kb/s(这个速率还包括帧同步、业务联络、控制等码元),这是正码速调整的任务。码速恢复过程则把因调整速率而插入的调整码元及帧同步码元等去掉,恢复出原来的支路码流。第5章准同步与同步数字传输体系 正码速调整的具体实施,总是按规定的帧结构进行。例如PCM二次群异步复接时就是按图52所示的帧结构实现的,图52(a)是复接前各支路进行码速调整的帧结构,其长为212bit,共分

6、成4组,每组都是53个比特,第1组的前3个比特F11、F12、F13用于帧同步和管理控制,后3组的第一个比特C11、C12、C13作为码速调整控制比特,第4组第2比特V1作为码速调整比特。具体做的时候,在第1组的末了进行是否需要调整的判决(即比相),若需要调整,则在C11、C12、C13位置上插入3个“1”码,V1仅仅作为速率调整比特,不带任何信息,故其值可为“1”,也可为“0”;若不需调整,则在C11、C12、C13位置上插入3个“0”码,V1位置仍传送信码。第5章准同步与同步数字传输体系 图52异步复接二次群帧结构 第5章准同步与同步数字传输体系 那么,是根据什么来判断需要调整或不需要调整

7、?这个问题可用图53来说明,输入缓存器的支路信码是由时钟频率2048kHz写入的,而从缓存器读出信码的时钟是由复接设备提供的,其值为2112kHz,由于写入慢、读出快,在某个时刻就会把缓存器读空。第5章准同步与同步数字传输体系 图53正码速调整原理 第5章准同步与同步数字传输体系 通过图53中的比较器可以做到缓存器快要读空时发出一指令,命令2112kHz时钟停读一次,使缓存器中的存储量增加,而这一次停读就相当于使图52(a)的V1比特位置没有置入信码而只是一位作为码速调整的比特。图52(a)帧结构的意义就是每212bit比相一次,即作一次是否需要调整的判决。判决结果需要停读,V1就是调整比特;

8、不需要停读,V1就仍然是信码。这样一来就把在2048kb/s上下波动的支路码流都变成同步的2112kb/s码流。第5章准同步与同步数字传输体系 在复接器中,每个支路都要经过正码速的调整。由于各支路的读出时钟都是由复接器提供的同一时钟2112kHz,因此经过这样调整,就使4个支路的瞬时数码率都相同,即均为2112kb/s,故一个复接帧长为8448bit,其帧结构如图52(b)所示。图52(b)是由图52(a)所示的4个支路比特流按比特复接的方法复接起来而得到的。所谓按比特复接,就是将复接开关每旋转一周,在各个支路取出一个比特。也有按字复接的,即开关旋转一周,在各支路上取出一字节。第5章准同步与同

9、步数字传输体系 在分接侧码速恢复时,就要识别V1到底是信码还是调整比特:如果是信码,将其保留;如果是调整比特,就将其舍弃。这可通过C11、C12、C13来决定。因为复接时已约定,若比相结果无需调整,则C11、C12、C13为000;若比相结果要调整,则C11、C12、C13为111,所以码速恢复时,根据C11、C12、C13是111还是000就可以决定V1应舍去还是应保留。第5章准同步与同步数字传输体系 从原理上讲,要识别V1是信码还是调整比特,只要1位码就够了。这里用3位码主要是为了提高可靠性。如果用1位码,这位码传错了,就会导致对V1的错误处置。例如用“1”表示有调整,“0”表示无调整,经

10、过传输若“1”错成“0”,就会把调整比特错当成信码;反之,若“0”错成“1”,就会把信码错当成调整比特而舍弃。现在用3位码,采用大数判决,即“1”的个数比“0”多认定是3个“1”码;反之,则认定是3个“0”码。这样,即使传输中错一位码,也能正确判别V1的性质。第5章准同步与同步数字传输体系 在大容量通信系统中,高次群失步必然会引起低次群的失步。所以为了使系统能可靠工作,四次群异步复接调整控制比特Cj为5个,五次群的Cj为6个比特(二、三次群都是3个比特)。这样安排的结果,由于误码而导致对V1比特的错误处理的概率就会更小,从而保证大容量通信系统的稳定可靠工作。第5章准同步与同步数字传输体系 5.

11、1.3PCM高次群高次群国际上主要有两大系列的准同步数字体系,即PCM24路系列和PCM30/32路系列。我国和欧洲等国采用30/32路,以2048kb/s作为一次群。日本、北美等国采用24路(两者略有不同),以1544kb/s作为一次群,然后分别以一次群为基础,构成更高速率的二、三、四、五次群,如表51所示。第5章准同步与同步数字传输体系 表表51准同步数字体系速率系列和复用路数准同步数字体系速率系列和复用路数 一次群（基群）二次群 三次群 四次群 五次群 北美 T3 672(967)路 44.736Mb/s T4 4032(6726)路 274.176Mb/s T5 8064(40322)

12、路 560.160Mb/s T体系 日本 T1 24 路 1.544Mb/s T2 96(244)路 6.312Mb/s T3 480(965)路 32.064Mb/s T4 1440(4803)路 97.728Mb/s T5 5760(14404)路 397.200Mb/s E体系 欧洲 中国 E1 30 路 2.048Mb/s E2 120(304)路 8.448Mb/s E3 480(1204)路 34.368Mb/s E4 1920(4804)路 139.264Mb/s E5 7680(19204)路 565.148Mb/s 第5章准同步与同步数字传输体系 在表51中,二次群(以30/

13、32路作为一次群为例)的标准速率8448kb/s20484=8192kb/s。其他高次群复接速率也存在类似问题。这些多出来的码元是用来解决帧同步、业务联络以及控制等问题的。复接后的大容量高速数字流可以通过电缆、光纤、微波、卫星等信道传输。光纤将取代电缆,卫星利用微波段传输信号。因此,大容量的高速数字流主要是通过光纤和微波来传输的。经济效益分析表明,二次群以上用光纤、微波传输都是合算的。基于30/32路系列的数字复接体系(E体系)的结构图如图54所示。第5章准同步与同步数字传输体系 图54PCM30/32路系列数字复接体系(E体系)第5章准同步与同步数字传输体系 5.2同步数字体系同步数字体系(

14、SDH)5.2.1SDH的基本概念的基本概念20世纪80年代中期以来,光纤通信在电信网中获得广泛应用,其应用范围已逐步从长途通信、市话局间中继通信转向用户入网。光纤通信优良的宽带特性、传输性能和低廉价格正使之成为电信网的主要传输手段。然而随着电信网的发展和用户要求的提高,光纤通信中的传统准同步(PDH)数字体系暴露出一些固有的弱点,即(1)欧洲、北美和日本等国规定话音信号编码率各不相同,这就给国际间互通造成困难。第5章准同步与同步数字传输体系(2)没有世界性的标准光接口规范,导致各厂家自行开发的专用接口(包括码型)在光路上无法实现互通。只有通过光/电变换成标准电接口(G.703建议)才能互通,

15、从而限制了联网应用的灵活性,也增加了网络运营成本。(3)低速支路信号不能直接接入高速信号通路上去,例如目前低速支路多数采用准同步复接,而且大多数采用正码速调整来形成高速信号,其结构复杂。(4)系统运营、管理与维护能力受到限制。第5章准同步与同步数字传输体系 SDH是由一些网络单元(例如终端复用器TM、分插复用器ADM、同步数字交叉连接设备SDXC等)组成的,在光纤上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络,其关键是:(1)具有全世界统一的网络节点接口(NNI)。(2)有一套标准化的信息结构等级,称为同步传输模块(STM1,STM4,STM16和STM64)。(3)帧结构为页面式,具有丰富的用于维

16、护管理的比特。(4)所有网络单元都具有标准光接口。(5)有一套灵活的复用结构和指针调整技术,允许现有的准同步数字体系、同步数字体系和BISDN信号进入其帧结构,因而具有广泛的适应性。(6)大量采用软件进行网络配置和控制,使得其功能开发、性能改变较为方便,适应将来的不断发展。第5章准同步与同步数字传输体系 图55分插信号流图的比较 第5章准同步与同步数字传输体系 5.2.2SDH的速率和帧结构的速率和帧结构在SDH网络中,信息是以“同步传输模块(STM,SynchronousTransportModule)”的结构形式传输的。一个同步传输模块(STM)主要由信息有效负荷和段开销(SOH,Sect

17、ionOverHead)组成块状帧结构。SDH最基本的模块信号是STM1,其速率是155.520Mb/s。更高等级的STMN是将基本模块信号STM1同步复用、字节间插的结果。其中，N是正整数,可以取1,4,16,64。ITUTG.707建议规范的SDH标准速率如表52所示。第5章准同步与同步数字传输体系 表 5-2 SDH 标准速率 等级 STM-1 STM-4 STM-16 STM-64 速率（Mb/s）155.520 622.080 2 488.320 9 953.280 第5章准同步与同步数字传输体系 图5-6 STM-N的帧结构 第5章准同步与同步数字传输体系 1.段开销段开销(SOH

18、)段开销(SOH)分两个部分,13行为再生段开销RSOH,与再生器功能相关;59行定为复用段开销MSOH,与管理单元群(AUG)的组合和拆解相关。SOH中所含字节主要用于网络的运行、管理、维护和指配(OAM&P),保证信息正确灵活地传输。第5章准同步与同步数字传输体系 2.管理单元指针管理单元指针(AUPTR)AUPTR位于帧结构左边的第四行,其作用是用来指示净负荷区的第一个字节在STMN帧内的准确位置,以便接收时能正确分离净负荷区。第5章准同步与同步数字传输体系 3.净负荷净负荷(PayLoad)STM1的净负荷是指可真正用于通信业务的比特,净负荷量为8比特/字节261字节9行18792比特

19、。另外,该区域还存放着少量可用于通道维护管理的通道开销(POH)字节。对于STM1而言,帧长度为2709个字节,或27098=19440比特,帧周期为125s,其比特速率为27098/125106=155.520Mb/s。STMN的比特速率为2709N8/125106=155.520N Mb/s。第5章准同步与同步数字传输体系 5.2.3同步复用与映射方法同步复用与映射方法同步复用与映射方法是SDH最具有特色的内容之一。它能使数字复用由PDH固定的大量硬件配置转换为灵活的软件配置。在SDH网络中,采用同步复用法,利用净负荷指针技术来表示在STMN帧内的净负荷的准确位置。SDH的一般复用结构如图

20、57所示,它是由一些基本复用、映射单元组成的,有若干中间复用步骤的复用结构。各种业务信号复用进STMN帧的过程都要经历映射(mapping)、定位(aligning)和复用(multiplexing)三个步骤。其中,采用指针调整定位技术取代125s缓存器来校正支路频差和实现相位对准是复用技术的一项重大改革。第5章准同步与同步数字传输体系 图57SDH的一般复用结构图 第5章准同步与同步数字传输体系 映射是一种在SDH网络边界处,使支路信号适配进虚容器的过程(用细线箭头标出),虚容器的信息结构每帧长125s或500s。即各种速率的PDH信号分别经过码速调整装入相应的标准容器,再加进低阶或高阶通道

21、开销(PDH)形成虚容器负荷的过程。定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程,即以附加于虚容器上的支路单元指针(或管理单元指针)指示和确定低阶虚容器帧的起点在支路单元(或高阶虚容器帧的起点在管理单元)净负荷中的位置。当发生相对帧相位偏差使虚容器帧起点浮动时,指针值随之调整,从而始终保证指针值准确指示信息结构起点在虚容器帧中的位置。第5章准同步与同步数字传输体系 复用是一种使多个低阶通道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层的过程,即把TU组织进高阶VC或把AU组织进STMN的过程。由于经TU和AU指针处理后的各VC支路已相位同步,因而此复用过程为同步复用。图57中各

22、单元的名称及作用分别如下。第5章准同步与同步数字传输体系 1.容器容器(C)容器(C)是一种用来装载各种速率的业务信号的信息结构。容器的种类有五种:C11、C12、C2、C3、C4,其输入比特率分别为1.544Mb/s、2.048Mb/s、6.312Mb/s、34.368&44.736Mb/s、139.264Mb/s。参与SDH复用的各种速率的业务信号都经过码速调整等适配技术,装进一个恰当的标准容器之中。已装载的标准容器又作为虚容器(VC)的净负荷。第5章准同步与同步数字传输体系 2.虚容器虚容器(VC)虚容器(VC)是用来支持SDH的通道层连接的信息结构。它是SDH通道的信息终端。虚容器有低

23、阶VC和高阶VC之分,前端的VC11、VC12、VC2、C3为低阶虚容器;后端的C3、C4为高阶虚容器。虚容器的信息结构由通道开销(POH)和标准容器的输出组成。即 VC-n=C-n+VC-n POH 第5章准同步与同步数字传输体系 3.支路单元（支路单元（TU）支路单元（TU）是提供低阶通道层和高阶通道层之间适配的信息结构。其信息TU-n（n=11，12，2，3）由一个相应的低阶VC-n信息净负荷和一个相应的支路单元指针TU-n PTR组成。TU-n PTR指示VC-n净负荷起点在支路帧中的偏移。即TU-n=VC-n+TU-n PTR4.支路单元组（支路单元组（TUG）支路单元组（TUG）是

24、由一个或多个在高阶VC净负荷中占据固定且确定位置的支路单元（TU）组成。第5章准同步与同步数字传输体系 5.管理单元管理单元(AU)管理单元(AU)是提供高阶通道层和复用通道层之间适配的信息结构。有AU3和AU4两种管理单元。其信息AUn(n=3,4)由一个相应的高阶VCn信息净负荷和一个相应的管理单元指针AUnPTR组成,TUn PTR指示VCn净负荷起点在TU帧内的位置。AU指针相对于STMN帧的位置总是固定的。AU-n=VC-n+AU-n PTR 第5章准同步与同步数字传输体系 6.管理单元组管理单元组(AUG)管理单元组(AUG)由一个或多个在STMn净负荷中占据固定且确定位置的支路单

25、元(TU)组成。第5章准同步与同步数字传输体系 7.同步传输模块同步传输模块基本帧模块STM1的信号速率为155.520Mb/s,更高阶的STMN(N=4,16,64,)由STM1信号以同步复用方式构成。当各种PDH速率信号输入到SDH网时,首先要进入标准容器Cn(n=11,12,2,3,4)。进入容器的信息结构为后接的虚容器VCn组成与网络同步的信息有效负荷。这就是映射过程。第5章准同步与同步数字传输体系 TUG可以混合不同容量的支路单元,增强了传输网络的灵活性。VC4/3中有TUG3和TUG2两种支路单元组。一个TUG2由一个TU2或3个TU12或4个TU11按字节交错间插组合而成;一个T

26、UG3由一个TU3或7个TU2按字节交错间插组合而成。一个VC4可容纳3个TUG3;一个VC3可容纳7个TUG2。一个AUG由一个AU4或3个AU3按字节交错间插组合而成。在N个AUG的基础上再附加上段开销SOH便可形成最终的STMN帧结构。第5章准同步与同步数字传输体系 由图57所示的复用结构可见,从一个有效信息负荷到STMN的复用路线不是唯一的,但对于一个国家和地区而言,其复用路线应是唯一的。我国的光同步传输网技术体制规定以2Mb/s为基础的PDH系列作为SDH的有效负荷,并选用AU4复用路线,其基本复用映射结构如图58所示。第5章准同步与同步数字传输体系 图58我国的SDH基本复用映射结

27、构 第5章准同步与同步数字传输体系 我国在PDH中应用最广的是2Mb/s和140Mb/s支路接口,一般不用34Mb/s支路接口。这是因为一个STM1只能映射进3个34Mb/s支路信号,不如将4个34Mb/s支路信号复用成140Mb/s后再映射进STM1更为经济。下面以2.048Mb/s转换为STMN速率来说明信号的复用、定位、映射过程。图59示出了2.048Mb/s支路信号的复用、定位、映射全过程。第5章准同步与同步数字传输体系 图59从2.048Mb/s支路信号到STMN的过程 第5章准同步与同步数字传输体系 1)映射过程将2.048Mb/s送入C12,加上VC12POH后成为VC12。VC

28、12复帧结构为:复帧周期:500s;结构:4(49-1)字节;速率:4(49-1)82000=2.240Mb/s。2)定位过程将VC12加上TU12PTR后成为TU12。TU12复帧结构:帧周期:500s;结构:4(49-1)+4(定位)字节;速率:4(49-1)+482000=2.304Mb/s。第5章准同步与同步数字传输体系 3)复用过程3个TU12复用为TUG2。TUG2周期:125s;速率:91288000=6.912Mb/s。7个TU2复用为TUG3。TUG3周期:125s;速率:(9128)7+9288000=49.536Mb/s。3个TU3加上VC4POH和2列固定插入成为VC4

29、。VC4周期:125s;速率:(9(863+3)88000=150.336Mb/s。第5章准同步与同步数字传输体系 定位。VC4加上AU4PTR后成为AU4。AU4速率:(VC4比特数+AU4PTR比特数)8000WB=(9(863+3)8+988000=150.912Mb/s复用。将AU4置入AUG,速率不变;将AUG加上SOH成为STM1;STM1速率:AUG速率+SOH速率=150.912Mb/s+9888000 =155.520Mb/s 第5章准同步与同步数字传输体系 这样就构成了STM1的速率。STM1的帧结构为9行270列个字节,每字节8比特,帧频为8000Hz。所以STM1的最终

30、速率为:927088000=155.520Mb/sSTMN速率:N个AUG速率+SOH速率=155.520N Mb/s第5章准同步与同步数字传输体系 5.2.4SDH设备应用原理设备应用原理1.复用器复用器SDH网中有两种复用器,一种为终端复用器(TM,TerminalMultiplexer),另一种为分插复用器(ADM,Add/DropMultiplexer)。1)终端复用器(TM)终端复用器可任一次完成复用功能,并进行光/电转换,然后将其送入光纤。终端复用器(TM)可以代替PDH网中复杂的逐级复用设备,接口是标准的光接口。第5章准同步与同步数字传输体系 终端复用器的基本功能体现在:(1)在

31、发送端可以将各PDH支路信号复用进STMN帧结构,在接收端进行分接。这使得TM在SDH和PDH边界处得到广泛应用。(2)在发送端将若干STMN信号复用为一个STMM(MN)信号,在接收端将一个STMM信号分成若干STMN信号。(3)电/光/电转换功能。终端复用器的功能框图如图510(a)所示。第5章准同步与同步数字传输体系 2)分插复用器(ADM)分插复用器在SDH网络中占据重要的地位,主要体现在对信号路由的连接和对信号的复用/解复用上。通常ADM设备具有:(1)支路支路连接功能,可以将不同支路的信号进行连接转换。(2)支路群路(上/下支路)连接功能,支路信号可以是PDH的支路信号,也可以是较

32、低等级的STMN信号,可实现电/光/电转换功能。分为部分连接和全连接。所谓部分连接,是上/下支路仅能取自STM 内指定的某一个(或几个)STM1;而全连接是可以从所有STMN内的STM1实现组合。第5章准同步与同步数字传输体系(3)群路群路(直通)的连接功能,从STMN到STMN。(4)数字交叉连接功能,即将DXC功能融于ADM中。(5)由于ADM在网络中灵活地插入/分接的电路功能,使它不但可以用于点对点传输,而且很经济方便的用于链状网和环形网。ADM功能示意图如图510(b)所示。第5章准同步与同步数字传输体系 图510复用器功能图(速率单位:Mb/s)(a)TM;(b)ADM 第5章准同步

33、与同步数字传输体系 2.数字交叉连接设备数字交叉连接设备(SDXC)SDH数字交叉连接设备(SDXC)是SDH网的重要网络单元,是进行传输网有效管理、实现可靠的网络保护恢复以及自动化配线和监控的重要手段。SDXC是一种具有一个或多个PDH(G.702)或SDH(G.707)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)进行可控连接和再连接的设备。SDXC的作用是交叉连接,其配置类型通常用SDXCX/Y来表示,其中,X表示接入端口数据流的最高等级;Y表示参与交叉连接的最低级别。数字14分别表示PDH体系中的14次群速率。其中,4也代表SDH体系中的STM1

34、,数字5和6分别表示SDH体系中的STM4和STM16。例如SDXC4/1表示接入端口的最高速率为140Mb/s或155Mb/s,而交叉连接的最低级别为VC12(2Mb/s)。第5章准同步与同步数字传输体系 SDXC的主要功能有:复用功能。将若干个2Mb/s信号复用至155Mb/s信号中,或从155Mb/s和(或)从140Mb/s中解复用出2Mb/s信号。业务汇集。将同一传输方向上传送的业务填充入同一传输方向的通道中,最大限度地利用传输通道资源。业务疏导。将不同的业务加以分类,归入不同的传输通道中。保护倒换。当传输通道出现故障时,可对复用段、通道等进行保护倒换。由于这种保护倒换不需要知道网络的

35、全面情况,因此一旦需要倒换,倒换时间很短。第5章准同步与同步数字传输体系 网络恢复。当网络某通道发生故障后,迅速在全网范围内寻找替代路由,恢复被中断的业务。通道监视。通过SDXC的高阶通道开销监视(HPOM)功能,采用非介入方式对通道进行监视,并进行故障定位。测试接入。通过SDXC的测试接入口(空闲端口),将测试仪表接入到被测通道上进行测试。测试接入有两种类型:中断业务测试;不中断业务测试。广播业务。可支持一些新的业务(如HDTV),并以广播的形式输出。第5章准同步与同步数字传输体系 图511SDXC构成方框图 第5章准同步与同步数字传输体系 3.再生中继器再生中继器(REG)再生中继器(RE

36、G,REGerator)是光中继器,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、定时、再生为规则的电脉冲信号,再调制为光脉冲后送入光纤继续传输,以延长传输距离。第5章准同步与同步数字传输体系 4.SDH传送设备的网络应用传送设备的网络应用TM点对点应用如图512(a)所示;TM和ADM的线形应用如图512(b)所示;TM的枢纽网应用如图512(c)所示;ADM的环形网应用如图512(d)所示;DXC的网孔形应用如图512(e)所示。第5章准同步与同步数字传输体系 图512SDH网应用结构(a)点对点;(b)线形;(c)枢纽网;(d)环形网;(e)网孔

37、形 第5章准同步与同步数字传输体系 5.2.5SDH自愈网自愈网1.自动线路保护倒换自动线路保护倒换自动线路保护倒换是最简单的自愈形式,其基本原理是当出现故障时,由工作通道(主用)倒换到保护通道(备用),用户业务得以继续传送。其结构有两种,即1+1和1 n结构方式。1)1+1结构方式1+1线路保护倒换结构采用并发优收,发送端永久地与主用、备用信道相连接,因而STMN信号可以同时在主用信道和备用信道中传输,在接收端其复用段保护功能(MSP,MultiplexingSectionProtection)同时对所接收到的来自主、备用信道的STMN信号进行监视,正常工作情况下,选择来自主用信道的信号作为

38、输出信号。一旦主用信道出现故障,则MSP会自动从备用信道中选取信号作为接收信号。第5章准同步与同步数字传输体系 2)1 n结构方式在1 n线路保护倒换结构方式中,备用信道由n个主用信道共享,一般n值范围为114。当其中任意一个出现故障时,均可倒换至备用信道上。3)线路保护倒换的特点(1)业务恢复时间很快,可短于50ms。(2)若主用信道和备用信道属同缆复用,则有可能导致主用和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。第5章准同步与同步数字传输体系 2.环形网保护环形网保护当把网络节点连成一个环形时,可以进一步改善网络的生存性和节约成本,这是SDH网的一种典型拓扑结构。采用环形网

39、实现自愈功能的方式称为自愈环。自愈环的划分有以下几种:按照自愈环结构来划分,可分为通道倒换环和复用段倒换环。前者是指业务量的保护,它是以通道为基础的保护,是利用通道告警指示信号AIS决定是否应进行倒换;后者是指业务量的保护,它是以复用段为基础的保护,当复用段出故障时,复用段的业务信号都转向保护环。第5章准同步与同步数字传输体系 按照进入环的支路信号和由分路节点返回的支路信号方向是否相同来划分,可分为单向环和双向环两种。所谓单向环,是指所有的业务信号在环中按同一方向传输;而双向环是指进入环的支路信号和由此支路信号分路节点返回的支路信号的传输方向相反。按照一对节点之间所用光纤的最小数量来划分,可分

40、为二纤环和四纤环。显而易见,前者是指节点间是由两根光纤实现,而后者则是四根光纤。第5章准同步与同步数字传输体系 1)二纤单向通道倒换环二纤单向通道倒换环的结构如图513(a)所示。二纤单向通道保护环运行有两根光纤,一根光纤用于传送业务信号,用S1表示;另一根用于保护,用P1表示。采用1+1的保护方式,即利用S1P1光纤同时携带业务信号分别向两个方向传送,在接收端只择优选取其中一路。当由节点A至节点C进行通信(AC)时,将业务信号同时馈入S1和P1光纤,S1将信号顺时针送到C节点,而P1将信号逆时针也送到C。正常时,节点C选择S1光纤送来的信号为主信号。若BC节点间的光纤出现故障被切断,从S1光

41、纤传送至C的主信号丢失,C节点的ADM接收设备按择优选取的原则,将通过开关转向来自P1光纤传送来的信号,从而使AC业务信号保持畅通。当故障排除后,开关返回原来位置。第5章准同步与同步数字传输体系 图513二纤单向通道倒换环(a)正常时;(b)故障时 第5章准同步与同步数字传输体系 2)二纤双向通道倒换环二纤双向通道倒换环用于双向通信业务,其中的1+1方式与单向通道保护环基本相同,只是返回信号沿相反方向传送而已。其优点是可利用相关设备在无保护或线性应用环境中具有通道再利用的功能,可增加总的分插业务量。图514是采用11方式的二纤双向通道保护环的结构图。图中节点A与节点C之间的双向通信分别由S1与

42、P21和S2与P1组成的二纤环路进行传送。当BC段的S1和P2断开时,节点A和节点C的ADM设备中的开关分别倒换,连通P2和P1光纤段,使节点A与节点C双向通信畅通。第5章准同步与同步数字传输体系 图514二纤双向通道倒换环(a)正常时;(b)故障时 第5章准同步与同步数字传输体系 3)二纤单向复用段倒换环图515给出了二纤单向复用段倒换环的工作原理图。以节点A和C之间的信息传递为例,其工作原理如下:正常工作时,节点A信号经过节点B到达节点C;当节点B与C之间两根光纤完全断开时,网络检测到故障后立即将节点B和C中的复用段倒换。这时,节点A流经B的信号立即经P1光纤返回到节点A,沿P1流经节点D

43、,再到节点C,经过节点C的复用段倒换输出。由节点C到A的信号不受影响。第5章准同步与同步数字传输体系 图515二纤单向复用段倒换环(a)正常时;(b)故障时 第5章准同步与同步数字传输体系 4)二纤双向复用段倒换环二纤双向复用段倒换环的具体结构如图516所示。以A、C节点间的信息传递为例,其工作原理如下：正常工作时,节点A信号经过节点B到达节点C;当节点B与C之间两根光纤完全断开时,网络检测到故障后立即将节点B和C中的复用段倒换。这时,节点A流经B的信号立即经S2/P1光纤返回到节点A,沿S2/P1流经节点D,再到节点C,经过节点C的复用段倒换输出。由节点C到A的信号,首先经节点C的复用段倒换

44、流经光纤S1/P2,到达节点D,再流过节点A后,到达节点B,经过节点B的复用段倒换,最后经过光纤S2/P1回到节点A输出。第5章准同步与同步数字传输体系 图516二纤双向复用段倒换环(a)正常时;(b)故障时第5章准同步与同步数字传输体系 5)四纤双向复用段倒换环四纤双向复用段倒换环的工作原理如图517所示。以A、C节点间的信息传输为例,其工作原理如下：正常工作时,节点A信号通过光纤S1流经过节点B到达节点C,光纤P1备用;当节点B与C之间四两根光纤完全断开时,网络检测到故障后立即将节点B和C中的复用段倒换。这时,节点A通过光纤S1流经B的信号立即通过B点的复用段倒换倒向光纤P1,返回到节点A

45、,沿P1流经节点D,再到节点C,经过节点C的复用段倒换输出。由节点C到A的信号,首先经节点C的复用段倒换流经光纤P2,到达节点D,再流过节点A后到达节点B,经过节点B的复用段倒换,最后经过光纤P2回到节点A输出。第5章准同步与同步数字传输体系 图517四纤双向复用段倒换环(a)正常时;(b)故障时 第5章准同步与同步数字传输体系 除了自愈网具有保护功能以外,DXC也有网络保护功能。DXC保护主要是指利用DXC设备的快速交叉连接找到替代路由并恢复业务的一种保护技术。DXC保护主要应用于网孔形网络中。原因在于网孔形网络中的物理路由有许多条,可节省备用容量的配置,提高资源的利用率,实现网络自愈的经济

46、性。因此,DXC保护方式具有很高的生存性,使用灵活方便,便于规划和设计,但网络恢复时间较长,在长途网上应用较多。此外,还有混合网络保护。所谓混合保护,是采用环形网保护和DXC保护相结合的方式,这样可以取长补短,大大增加网络的保护能力。第5章准同步与同步数字传输体系 3.各种网络保护的比较各种网络保护的比较以上讨论的几种自愈网采用的保护方式、保护位置、保护功能各不相同。一般通道倒换环路保护的容量小、成本低,多用于接入网系统;复用段倒换保护的容量大、成本高,多用于长途网。各种网络保护的特点归纳如下:(1)线路保护倒换方式(采用路由备用线路)配置容易,网络管理简单,而且恢复时间很短(50ms以内),

47、但成本较高,主要适用于两点间有稳定的大业务量的点到点应用场合。第5章准同步与同步数字传输体系(2)环形网结构具有很高的生存性,故障后网络的恢复时间很短(一般小于50ms),具有良好的业务量疏导能力,在简单网络拓扑条件下,环形网络成本要比DXC低很多,环形网主要适用于用户接入网和局间中继网。其主要缺点是网络规划较困难,开始时很难准确预计将来的发展,因此在开始时需要规划较大的容量。(3)DXC保护同样具有很高的生存性,但在同样的网络生存性条件下所需附加的空闲容量远小于网形网。DXC保护最适于高度互连的网孔形拓扑。(4)混合保护网的可靠性和灵活性较高,而且可以减小对DXC的容量要求,降低DXC失效的

48、影响,改善了网络的生存性,另外环形网的总容量由所有的交换局共享。第5章准同步与同步数字传输体系 5.3SDH在微波通信中的应用在微波通信中的应用5.3.1微波微波SDH技术技术1.微波帧结构微波帧结构如图518所示,它是将每一帧的微波附加开销和原有STM1帧数据排列组合成一个6行的方阵复帧,每行包含3.564kb,每一个复帧又可分为两个子帧,其宽度为1.776kb,由148个码字构成,而每个码字的宽度为12bit,其中包括C1、C2。C1、C2为二级纠错编码监督位,通常第一级使用卷积码,第二级使用奇偶校验码。第5章准同步与同步数字传输体系 图518微波帧结构 第5章准同步与同步数字传输体系 在

49、一个复帧中,总共用1480bit作为多级纠错编码监督位,因而MLCM的速率为11.84Mb/s。在一个复帧中除上述两个子帧外,每行还包括两个宽度为6bit的帧同步码字(FS,FrameSyncronous),而且这两个帧同步码字是被分配在不同的子帧中的。第5章准同步与同步数字传输体系 2.微波微波SDH技术技术1)交叉极化干扰抵消(XPIC)技术在微波传输中由于存在多径衰落现象,会导致交叉极化鉴别率(XPD)下降,从而产生交叉极化干扰。为了抑制交叉极化干扰的影响,因此使用一个交叉极化抵消器。首先从与所传输信号相正交的干扰信道中取出部分信号,然后经过处理,并与有用信号相叠加,从而抵消叠加在有用信

50、号上的正交极化干扰信号。通常上述干扰抵消过程可以在射频、中频或基带上进行,因而采用XPIC技术之后,对干扰的抑制能力可达15dB左右。第5章准同步与同步数字传输体系 2)自适应频域和时域均衡技术频域均衡主要是利用中频通道插入的补偿网络的频率特性来补偿实际信道频率特性的畸变,从而达到减少频率选择性衰落的影响。时域自适应均衡则用于消除各种形式的码间干扰、正交干扰以及最小相位和非最小相位衰落等。第5章准同步与同步数字传输体系 5.3.2SDH微波通信设备微波通信设备1.复用设备复用设备复用设备主要负责完成4个STM1或463个2Mb/s数据流的复用,这样在复用器的输出端将以STM4数据流输出,并通过