《光纤通信》SDH与数字光纤传输系统课件.pptx

1、光纤通信光纤通信SDH与数字与数字光纤传输系统光纤传输系统第第7章章SDH 在前面各章中讨论了光纤传输媒质、光源与光发在前面各章中讨论了光纤传输媒质、光源与光发送机、光检测器与光接收机，还讨论了光纤的连送机、光检测器与光接收机，还讨论了光纤的连接和用于连接光缆、光源以及光检测器的连接器接和用于连接光缆、光源以及光检测器的连接器 将这些分立的模块组合到一起就形成一条完整的将这些分立的模块组合到一起就形成一条完整的光纤传输链路，从而构成光纤通信系统光纤传输链路，从而构成光纤通信系统 第第7章章SDH 从从20世纪世纪70年代光纤通信进入实用化后，迅速成年代光纤通信进入实用化后，迅速成为电信传输的主

2、要手段为电信传输的主要手段 一般而言，光纤通信系统最主要、最基本的功能一般而言，光纤通信系统最主要、最基本的功能是完成大信息量的传输，所以也更明确地称光纤是完成大信息量的传输，所以也更明确地称光纤通信系统为光纤传输系统通信系统为光纤传输系统 传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的好坏直接制约着通信网的发展好坏直接制约着通信网的发展第第7章章SDH 光纤传输系统为各个国家乃至全球的信息基础设光纤传输系统为各个国家乃至全球的信息基础设施建设提供了大容量、可靠的信息传输手段施建设提供了大容量、可靠的信息传输手段 尽管基于尽管基于IP技术的数据通信迅猛增长

3、，但从传输技术的数据通信迅猛增长，但从传输体制上，同步数字体系（体制上，同步数字体系（SDH）仍然占据主导地）仍然占据主导地位位 实际上，实际上，SDH也能够很好地传送也能够很好地传送IP数据包数据包 SDH具有标准化接口、灵活的上下业务能力和具有标准化接口、灵活的上下业务能力和强大的网管等特点，是目前全球最重要的传送体强大的网管等特点，是目前全球最重要的传送体制制 第第7章章 光光7.1 PDH准同步数字体系准同步数字体系7.2 SDH同步传输体系同步传输体系7.3 数字光纤传输系统的设计数字光纤传输系统的设计7.4 数字光纤系统的性能指标数字光纤系统的性能指标 7.1 PDH准同准同 准同

4、步数字体系（准同步数字体系（PDH）是）是20世纪世纪60年代逐步年代逐步发展起来的一种数字复用多路技术，当时正致力发展起来的一种数字复用多路技术，当时正致力于 语 音 信 号 的 数 字 化 传 输 与 复 用，如于 语 音 信 号 的 数 字 化 传 输 与 复 用，如 P C M 30/32路系统路系统 由于数字通信技术的应用是从市话中继传输开始由于数字通信技术的应用是从市话中继传输开始的，为了适应点对点的应用而选择了准同步复用的，为了适应点对点的应用而选择了准同步复用方式，以实现在同一信道上传输多路信号，从而方式，以实现在同一信道上传输多路信号，从而提高信道利用率提高信道利用率 7.1

5、 PDH准同准同 世界各国使用的世界各国使用的PDH设备有不同的标准设备有不同的标准 根据根据ITU-T的的G.702建议，建议，PDH的基群速率有两的基群速率有两种，即种，即PCM 30/32路系统（路系统（E1）和）和PCM 24路路系统（系统（T1或或DS1）我国和欧洲各国采用的是我国和欧洲各国采用的是PCM 30/32路系统，路系统，基群速率为基群速率为2.048 Mb/s 美国和日本采用的是美国和日本采用的是PCM 24路系统，基群速率路系统，基群速率为为1.544 Mb/s 7.1 PDH准同准同 PDH各次群的标准速率各次群的标准速率 我国及欧洲我国及欧洲北美北美日本日本一次群一

6、次群30/32路路2.048 Mb/s24路路1.544 Mb/s24路路1.544 Mb/s二次群二次群304=120路路2.0484+0.256=8.448 Mb/s244=96路路1.5444+0.136=6.312 Mb/s244=96路路1.5444+0.136=6.312 Mb/s三次群三次群1204=480路路8.4484+0.576=34.368 Mb/s967=672路路6.3127+0.552=44.736 Mb/s965=480路路6.3125+0.504=32.064 Mb/s四次群四次群4804=1920路路34.3684+1.792=139.264 Mb/s6722

7、=1344路路44.7362+0.528=90 Mb/s4803=1440路路32.0643+1.536=97.728 Mb/s7.1 PDH准同准同 PDH可以很好地适应传统的点对点通信，但这种可以很好地适应传统的点对点通信，但这种数字系列主要是为话音设计的数字系列主要是为话音设计的 PCM技术在复接成一次群时，采用同步复接技术在复接成一次群时，采用同步复接 但在复接成二、三、四次群时要采用异步复接，但在复接成二、三、四次群时要采用异步复接，通过增加额外比特（正码速调整）使各支路信号通过增加额外比特（正码速调整）使各支路信号和复接设备同步，虽然各支路的数字信号流标称和复接设备同步，虽然各支路

8、的数字信号流标称值相同，但主时钟是彼此独立的值相同，但主时钟是彼此独立的 7.1 PDH准同准同 PDH各次群比特率相对于其标准值有一个规定的各次群比特率相对于其标准值有一个规定的容差（容差（允许的偏差标称值）允许的偏差标称值），而且是异源的，而且是异源的，这这种对比特率偏差的约束就是所称的准同步工作种对比特率偏差的约束就是所称的准同步工作 一次群至四次群接口比特率早在一次群至四次群接口比特率早在1976年就实现了年就实现了标准化，并得到各国广泛采用标准化，并得到各国广泛采用 PDH主要适用于中、低速率点对点的传输主要适用于中、低速率点对点的传输 7.1 PDH准同准同 PDH的复用方式很明显

9、不能满足大容量信息传输的复用方式很明显不能满足大容量信息传输的要求的要求 另外另外PDH体制的地区性规范也使网络互连增加了体制的地区性规范也使网络互连增加了难度难度 不能适应现代通信网对信号宽带化、多样化的要不能适应现代通信网对信号宽带化、多样化的要求求 制约了传输网向更高的速率发展制约了传输网向更高的速率发展 PDH传输传输 PDH传输体制的缺陷体现在以下几个方面：传输体制的缺陷体现在以下几个方面：(1)接口方面接口方面 只有地区性的电接口规范。我国和欧洲、北美、日本各只有地区性的电接口规范。我国和欧洲、北美、日本各自有不同的自有不同的PDH数字体系，这些体系互不兼容，造成数字体系，这些体系

10、互不兼容，造成国际互通的困难国际互通的困难 没有统一的光接口规范。为了完成设备对光路上的传输没有统一的光接口规范。为了完成设备对光路上的传输性能进行监控各厂家各自采用自行开发的线路码型，不性能进行监控各厂家各自采用自行开发的线路码型，不同厂家同一速率等级的光接口码型和速率不一样，致使同厂家同一速率等级的光接口码型和速率不一样，致使不同厂家的设备无法实现横向兼容不同厂家的设备无法实现横向兼容 PDH传输传输 PDH传输体制的缺陷体现在以下几个方面：传输体制的缺陷体现在以下几个方面：(2)复用方式复用方式 PDH的高次群是异步复接，每次复接就进行一次码速的高次群是异步复接，每次复接就进行一次码速调

11、整，用来匹配和容纳时钟的差异调整，用来匹配和容纳时钟的差异 导致当低速信号复用到高速信号时，在高速信号的帧结导致当低速信号复用到高速信号时，在高速信号的帧结构中的位置没有规律性和固定性构中的位置没有规律性和固定性 无法直接从高次群中提取低速支路信号无法直接从高次群中提取低速支路信号 PDH传输传输 PDH传输体制的缺陷体现在以下几个方面：传输体制的缺陷体现在以下几个方面：(3)运行维护方面运行维护方面 PDH预留的插入比特（开销字节）较少，这也就是为预留的插入比特（开销字节）较少，这也就是为什么在设备进行光路上的线路编码时，要通过增加冗余什么在设备进行光路上的线路编码时，要通过增加冗余编码来完

12、成线路性能监控功能的原因编码来完成线路性能监控功能的原因 开销字节少，对完成传输网的分层管理、性能监控、业开销字节少，对完成传输网的分层管理、性能监控、业务的实时调度、传输带宽的控制、告警的分析定位很不务的实时调度、传输带宽的控制、告警的分析定位很不利利 使得网络的运行、管理和维护（使得网络的运行、管理和维护（OAM）较困难）较困难 PDH传输传输 PDH传输体制的缺陷体现在以下几个方面：传输体制的缺陷体现在以下几个方面：(4)没有统一的网管接口没有统一的网管接口 由于没有统一的标准，各厂家提供的管理系统不兼容，由于没有统一的标准，各厂家提供的管理系统不兼容，不利于形成统一的电信管理网不利于形

13、成统一的电信管理网 7.1 PDH准同准同 PDH体系建立在点对点传输的基础上，网络结构体系建立在点对点传输的基础上，网络结构较为简单，无法提供最佳的路由选择，使得设备较为简单，无法提供最佳的路由选择，使得设备利用率较低利用率较低 凡此种种缺陷导致了一种新的数字体系同步光凡此种种缺陷导致了一种新的数字体系同步光网络（网络（SONET，Synchronous Optical Network）的产生）的产生 最初提出这个概念的是美国贝尔通信研究所。最初提出这个概念的是美国贝尔通信研究所。SONET于于1986年成为美国新的数字体系标准年成为美国新的数字体系标准7.1 PDH准同准同 1988年，年

14、，CCITT接受了接受了SONET的概念并重新命的概念并重新命名为同步数字体系（名为同步数字体系（SDH，Synchronous Digital Hierarchy）SDH后来又经过修改和完善，成为涉及比特率、后来又经过修改和完善，成为涉及比特率、网络节点接口、复用结构、复用设备、网络管理、网络节点接口、复用结构、复用设备、网络管理、线路系统、光接口、信息模型、网络结构等一系线路系统、光接口、信息模型、网络结构等一系列标准，成为不仅适用于光纤传输，也适用于微列标准，成为不仅适用于光纤传输，也适用于微波和卫星传输的数字通信技术体制波和卫星传输的数字通信技术体制 7.1 PDH准同准同 随着光通信

15、技术的发展，按国家组网的有关规定，随着光通信技术的发展，按国家组网的有关规定，近年来，近年来，PDH系列设备只在公网中用作市话网的系列设备只在公网中用作市话网的中继传输系统中继传输系统 但是，在许多专用信息传输系统中它仍然得到广但是，在许多专用信息传输系统中它仍然得到广泛应用泛应用 在我国公用电话网及数据网中，在我国公用电话网及数据网中，PDH系列的数字系列的数字结构主要用于数字网络接口标准，特别是结构主要用于数字网络接口标准，特别是2Mb/s速率的接口，在数据、卫星、移动通信系统中普速率的接口，在数据、卫星、移动通信系统中普遍采用遍采用 7.2 SDH发展到今天，已经不是一种新技术，而是一发

16、展到今天，已经不是一种新技术，而是一种成熟的技术种成熟的技术 有学者认为：有学者认为：SDH将被以将被以WDM为基础的光传送为基础的光传送网所取代网所取代 但是在今后一段时间内，但是在今后一段时间内，SDH仍有生命力仍有生命力 这不仅因为大量建设的这不仅因为大量建设的SDH系统要继续使用，还系统要继续使用，还因为因为WDM光传送网还没有解决光传送网还没有解决SDH已经很好解已经很好解决的三个问题决的三个问题 7.2 首先，首先，SDH本质是数字传输，能对传输质量实现本质是数字传输，能对传输质量实现端到端的全程监控，一旦有故障，可以很好定位；端到端的全程监控，一旦有故障，可以很好定位；其次，现有

17、完善的保护和恢复机制可以实现网络其次，现有完善的保护和恢复机制可以实现网络自愈；自愈；最后，最后，SDH有有效的网管有有效的网管 7.2 今后独立的今后独立的SDH设备发展速度可能放缓设备发展速度可能放缓 但是但是SDH原理（标准）还会被其它通信领域的设原理（标准）还会被其它通信领域的设备采用备采用 特别是在传送网的边沿，当传输速率在特别是在传送网的边沿，当传输速率在2.5 Gb/s或或10 Gb/s以下的场合，以下的场合，SDH仍然是最有效的组仍然是最有效的组网技术网技术 SDH概念的核心是从统一的国家电信网和国际互概念的核心是从统一的国家电信网和国际互通的高度来组建数字通信网，组建的网络是

18、一个通的高度来组建数字通信网，组建的网络是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络高度统一的、标准化的、智能化的网络 采用全球统一的接口以实现设备多厂家环境的兼采用全球统一的接口以实现设备多厂家环境的兼容，在全程全网范围实现高效的协调一致的管理容，在全程全网范围实现高效的协调一致的管理和操作，实现灵活的组网与业务调度，实现网络和操作，实现灵活的组网与业务调度，实现网络自愈功能，提高网络资源利用率，由于维护功能自愈功能，提高网络资源利用率，由于维护功能的加强大大降低了设备的运行维护费用的加强大大降低了设备的运行维护费用 和和PDH相比，相比，SDH有如下优势：有如下优势：(1)接口方面接口方面 电

19、接口方面，电接口方面，SDH体制对网络节点接口（体制对网络节点接口（NNI）作了）作了统一的规范统一的规范 线路接口（这里指光口）采用世界性统一标准规范，线路接口（这里指光口）采用世界性统一标准规范，SDH信号的线路编码仅对信号进行扰码，不再进行冗信号的线路编码仅对信号进行扰码，不再进行冗余码的插入，所以余码的插入，所以SDH的线路信号速率与的线路信号速率与SDH电口标电口标准信号速率相一致准信号速率相一致 和和PDH相比，相比，SDH有如下优势：有如下优势：(2)复用方式复用方式 由于低速由于低速SDH信号是以字节间插方式复用进高速信号是以字节间插方式复用进高速SDH信号的帧结构中，这样就使

20、低速信号的帧结构中，这样就使低速SDH信号在高速信号在高速SDH信号帧中的位置是固定的、有规律性的，也就是说是可信号帧中的位置是固定的、有规律性的，也就是说是可预见的预见的 采用同步复用方式和灵活的映射结构，将采用同步复用方式和灵活的映射结构，将PDH低速支低速支路信号复用进路信号复用进SDH信号的帧中（信号的帧中（STM-N），这样使低），这样使低速支路信号在速支路信号在STM-N帧中的位置也是可预见的帧中的位置也是可预见的 和和PDH相比，相比，SDH有如下优势：有如下优势：(3)运行维护方面运行维护方面 SDH信号的帧结构中安排了丰富的、用于运行维护信号的帧结构中安排了丰富的、用于运行维

21、护（OAM）功能的开销字节（大约占整个帧的）功能的开销字节（大约占整个帧的5%），），使网络的监控功能大大加强，因此使网络的监控功能大大加强，因此SDH不再需要线路不再需要线路冗余编码（只有扰码），也使系统的维护费用大大降低冗余编码（只有扰码），也使系统的维护费用大大降低 SDH系统的综合成本要比系统的综合成本要比PDH系统的综合成本低，据系统的综合成本低，据估算约为估算约为PDH系统的系统的65.8%和和PDH相比，相比，SDH有如下优势：有如下优势：(4)兼容性兼容性 SDH有很强的兼容性。在网络边界处，有很强的兼容性。在网络边界处，SDH以容器的以容器的方式将各种体制的低速信号装载进方式

22、将各种体制的低速信号装载进STM-1信号的帧结信号的帧结构中，这样可以传输构中，这样可以传输PDH数字信号系列和其它的各种数字信号系列和其它的各种体制的数字信号系列（如体制的数字信号系列（如ATM）从而体现了从而体现了SDH的前向兼容性和后向兼容性的前向兼容性和后向兼容性 SDH的优点中，最核心的是同步复用、标准的光的优点中，最核心的是同步复用、标准的光接口和强大的网络管理功能接口和强大的网络管理功能 但是，凡事有利就有弊，但是，凡事有利就有弊，SDH的这些优点是以牺的这些优点是以牺牲其它方面为代价的牲其它方面为代价的(1)频带利用率低频带利用率低 如如PDH的四次群（的四次群（140 Mb/

23、s）可以容纳）可以容纳642 Mb/s信息量信息量 而同样信息量，在而同样信息量，在SDH是是155 Mb/s（STM-1）但是，凡事有利就有弊，但是，凡事有利就有弊，SDH的这些优点是以牺的这些优点是以牺牲其它方面为代价的牲其它方面为代价的(2)指针调整机理复杂指针调整机理复杂 指针的作用就是时刻指示低速信号的位置，以便在拆包指针的作用就是时刻指示低速信号的位置，以便在拆包时能正确地拆分出所需的低速信号，实现从高速信号中时能正确地拆分出所需的低速信号，实现从高速信号中直接分插出低速支路信号直接分插出低速支路信号 指针的使用是指针的使用是SDH的一大特色，但指针功能的实现增的一大特色，但指针功

24、能的实现增加了系统的复杂性，并使系统产生加了系统的复杂性，并使系统产生SDH的一种特有抖的一种特有抖动由指针调整引起的结合抖动动由指针调整引起的结合抖动 但是，凡事有利就有弊，但是，凡事有利就有弊，SDH的这些优点是以牺的这些优点是以牺牲其它方面为代价的牲其它方面为代价的(3)软件的大量使用对系统安全性的影响软件的大量使用对系统安全性的影响 软件在系统中占有相当大的比重，这就使系统很容易受软件在系统中占有相当大的比重，这就使系统很容易受到计算机病毒的侵害到计算机病毒的侵害 另外，在网络层上人为的错误操作，软件故障对系统的另外，在网络层上人为的错误操作，软件故障对系统的影响也是致命的影响也是致命

25、的 所以系统的安全性就成了很重要的一个方面所以系统的安全性就成了很重要的一个方面 SDH帧结构是实现帧结构是实现SDH网络的基础网络的基础 对它的基本要求是：对它的基本要求是：能够满足对低速支路（能够满足对低速支路（2/34/140 Mb/s）的同步复）的同步复用、交叉连接（用、交叉连接（DXC）和交换；）和交换；支路信号在一帧内均匀地、有规律地分布，便于分出支路信号在一帧内均匀地、有规律地分布，便于分出插入；插入；对对PDH的的1.544 Mb/s系列和系列和2.048 Mb/s系列都系列都具有统一的方便性和实用性具有统一的方便性和实用性 信息净负荷（信息净负荷（Payload）区域）区域

26、信息净负荷区域是帧结构中存放各种信息负荷的地方信息净负荷区域是帧结构中存放各种信息负荷的地方 当然，其中还有少量的用于通道性能监视、管理和控制当然，其中还有少量的用于通道性能监视、管理和控制的通道开销（的通道开销（POH）通常，通常，POH作为净负荷的一部分与其一起在网络中传作为净负荷的一部分与其一起在网络中传送送 它负责对低速支路信号（例如它负责对低速支路信号（例如2.048 Mb/s信号）进信号）进行通道性能监视管理和控制行通道性能监视管理和控制 段开销（段开销（SOH，Section OverHead）区域）区域 段开销（段开销（SOH）是）是STM帧结构中为了保证信息净负荷帧结构中为了

27、保证信息净负荷正常、灵活传送所必须的附加字节正常、灵活传送所必须的附加字节 是供网络运行、管理和维护（是供网络运行、管理和维护（OAM）使用的字节，详）使用的字节，详细的安排在后面讨论细的安排在后面讨论 注意，注意，SOH和和POH监控、管理的对象不同监控、管理的对象不同 管理单元指针（管理单元指针（AU-PTR，Administration Unit Pointer）区域）区域 管理单元指针（管理单元指针（AU-PTR）是一种指示符，用来指示）是一种指示符，用来指示信息净负荷的第一个字节在信息净负荷的第一个字节在STM-N帧中的准确位置，帧中的准确位置，以便在接收端能根据这个位置指示符的值（

28、指针值）正以便在接收端能根据这个位置指示符的值（指针值）正确分离信息净负荷确分离信息净负荷 采用指针方式是采用指针方式是SDH的重要创新，可以使之在准同步的重要创新，可以使之在准同步环境中完成复用同步和环境中完成复用同步和STM-N信号的帧定位信号的帧定位 这一方法消除了常规准同步系统中滑动缓存器引起的延这一方法消除了常规准同步系统中滑动缓存器引起的延时和性能损伤时和性能损伤 SDH不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之间的网络传输间的网络传输 实际上，实际上，SDH是一套可进行同步信息传输、复用、是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字

29、信号的结构等级分插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级 通过不同的设备完成通过不同的设备完成SDH网的传送功能：上下网的传送功能：上下业务、交叉连接业务、网络故障自愈等业务、交叉连接业务、网络故障自愈等 SDH设备包括设备包括 S D H 终 端 设 备 或 称终 端 设 备 或 称 S D H 终 端 复 用 器（终 端 复 用 器（T M，Terminal Multiplexer）分插复用设备（分插复用设备（ADM，Add/Drop Multiplexer）数字交叉连接设备（数字交叉连接设备（DXC，Digital Corss Connect Equipment）再生中继器（再生中继器（R

30、EG，Regenerative Repeater）等）等网络单元网络单元 网络单元，也称为网元（网络单元，也称为网元（NE）SDH网络就是由这些基本网络单元（网络就是由这些基本网络单元（NE）组成的，）组成的，在传输媒质上（如光纤、微波等）进行同步信息在传输媒质上（如光纤、微波等）进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络传输、复用、分插和交叉连接的传送网络 7.3 数字数字光纤传输光纤传输 将光纤、光器件、光源与光发送机、光检测器与将光纤、光器件、光源与光发送机、光检测器与光接收机等单元组合，就可以形成一条完整的光光接收机等单元组合，就可以形成一条完整的光纤传输链路纤传输链路 7.3

31、数字数字光纤传输光纤传输 光纤传输系统的设计，既要满足通信系统的性能光纤传输系统的设计，既要满足通信系统的性能要求，又要尽可能的减少系统的建设成本，还要要求，又要尽可能的减少系统的建设成本，还要考虑将来的发展需要考虑将来的发展需要 因此要使设计尽可能合理，设计中要遵照因此要使设计尽可能合理，设计中要遵照ITU-T的各项相关建议和我国相关标准的各项相关建议和我国相关标准 着重讨论最大中继距离的光传输设计方法着重讨论最大中继距离的光传输设计方法 一个光纤传输系统的基本要求包括：一个光纤传输系统的基本要求包括：预期的传输距离预期的传输距离 信道带宽或码速率信道带宽或码速率 系统性能（误码率，信噪比）

32、等系统性能（误码率，信噪比）等 设计中，必须从实际出发，结合用户业务容量需设计中，必须从实际出发，结合用户业务容量需求、地理位置、求、地理位置、Qos要求等，确定网络拓扑、系要求等，确定网络拓扑、系统容量（速率）、光纤光缆选型等统容量（速率）、光纤光缆选型等 一般可以根据网络系统在通信网中的位置、功一般可以根据网络系统在通信网中的位置、功能和作用，根据承载业务的生存性要求等选择合能和作用，根据承载业务的生存性要求等选择合适的网络拓扑适的网络拓扑 目前看，骨干网络适合采用网格拓扑，有很高的目前看，骨干网络适合采用网格拓扑，有很高的网络生存性网络生存性 城域网对生存性也有较高要求，一般采用环形网城

33、域网对生存性也有较高要求，一般采用环形网 对于接入网，生存要求不高，可以采用低廉的星对于接入网，生存要求不高，可以采用低廉的星形网或无源树形网结构形网或无源树形网结构 系统容量一般按照系统运行后的若干年所需容量系统容量一般按照系统运行后的若干年所需容量来确定，并且要考虑未来扩容需要来确定，并且要考虑未来扩容需要 目前，骨干网单波长速率通常为目前，骨干网单波长速率通常为10 Gb/s，城域，城域网单波长速率通常为网单波长速率通常为2.5 Gb/s 以上可以根据容量需求采用数个波长或几十个波以上可以根据容量需求采用数个波长或几十个波长的波分复用长的波分复用 光纤光缆应当适当选型，根据实际工程需要、

34、光纤光缆应当适当选型，根据实际工程需要、成本因素，选择合适的光纤（缆）线路成本因素，选择合适的光纤（缆）线路 G.652光纤光缆是光纤光缆是1310 nm波长性能最佳单模光波长性能最佳单模光纤，在新敷设的情况下，纤，在新敷设的情况下，G.652光纤光缆主要应用光纤光缆主要应用于城域网和接入网，不须采用密集波分复用的骨干网也于城域网和接入网，不须采用密集波分复用的骨干网也常采用常采用 G.653光纤光缆是光纤光缆是1550 nm波长性能最佳单模光波长性能最佳单模光纤光缆，主要应用于开通长距离纤光缆，主要应用于开通长距离10 Gb/s（或以上）（或以上）单波长系统，目前新建或改建的大容量光纤传输系

35、统均单波长系统，目前新建或改建的大容量光纤传输系统均为波分复用系统，故为波分复用系统，故G.653基本不采用基本不采用 光纤光缆应当适当选型，根据实际工程需要、光纤光缆应当适当选型，根据实际工程需要、成本因素，选择合适的光纤（缆）线路成本因素，选择合适的光纤（缆）线路 G.654光纤光缆一般用于长距离海底光缆系统，陆光纤光缆一般用于长距离海底光缆系统，陆地系统一般不采用地系统一般不采用 G.655光纤光缆是非零色散位移单模光纤，适合应光纤光缆是非零色散位移单模光纤，适合应用于密集波分复用的大容量骨干网中用于密集波分复用的大容量骨干网中 发送、接收、中继、分插复用（发送、接收、中继、分插复用（A

36、DM）和交叉连）和交叉连接设备（接设备（DCX）是组成光纤传输链路的必要单元）是组成光纤传输链路的必要单元 选择性能好、可靠性高、兼容性好的设备是系统选择性能好、可靠性高、兼容性好的设备是系统设计成功的重要保障设计成功的重要保障 ITU-T已经规范了各种速率等级的已经规范了各种速率等级的PDH和和SDH设设备的备的S-R点（发送机点（发送机S点和接收机点和接收机R点）通道特性，点）通道特性，设计者应当熟悉所设计的系统的各项指标，并以设计者应当熟悉所设计的系统的各项指标，并以ITU-T的建议和我国的国家标准作为系统设计的的建议和我国的国家标准作为系统设计的依据依据 任何复杂的通信系统或者网络，其

37、基本单元都是任何复杂的通信系统或者网络，其基本单元都是点到点的传输链路点到点的传输链路 发送机发送机S点到接收机点到接收机R点的光传输距离确定是光纤点的光传输距离确定是光纤传输系统设计的基础传输系统设计的基础 传输距离由光纤的损耗和色散因素决定，系统速传输距离由光纤的损耗和色散因素决定，系统速率、工作波长等各种因素对传输距离也有影响率、工作波长等各种因素对传输距离也有影响 在实际工程应用中，一个光纤链路如果损耗是限在实际工程应用中，一个光纤链路如果损耗是限制光传输距离的主要因素，则这个系统是损耗受制光传输距离的主要因素，则这个系统是损耗受限的系统，即传输距离根据限的系统，即传输距离根据S和和R

38、点之间的光通道点之间的光通道损耗决定损耗决定 如果光信号的色散展宽最终成为限制系统传输距如果光信号的色散展宽最终成为限制系统传输距离的主要因素，则这个系统就是色散受限的系统，离的主要因素，则这个系统就是色散受限的系统，即传输距离根据即传输距离根据S和和R点之间的光通道色散决定点之间的光通道色散决定 S-R点之间的传输距离也就是分层光传送网的再点之间的传输距离也就是分层光传送网的再生段或复用段（无再生中继时）的传输距离生段或复用段（无再生中继时）的传输距离 一个光再生段距离也就是无再生中继距离一个光再生段距离也就是无再生中继距离 一个再生段模型包括光发送机、光通道和光接收一个再生段模型包括光发送

39、机、光通道和光接收机机 发送机和光通道之间定义发送机和光通道之间定义S参考点，光通道和光接参考点，光通道和光接收机之间定义收机之间定义R参考点，参考点，S和和R参考点之间为光通参考点之间为光通道道 光传输设计中通常有三种方法：光传输设计中通常有三种方法：最坏值设计法最坏值设计法 统计设计法统计设计法 联合设计法联合设计法 最坏值设计法最坏值设计法 使用最坏值设计时，所有考虑在内的参数都以最坏的情使用最坏值设计时，所有考虑在内的参数都以最坏的情况考虑，设计出来的指标肯定能满足系统要求，系统的况考虑，设计出来的指标肯定能满足系统要求，系统的可靠性较高，但由于在实际应用中所有参数同时取最坏可靠性较高

40、，但由于在实际应用中所有参数同时取最坏值的概率非常小，所以这种方法的富余度较大，总成本值的概率非常小，所以这种方法的富余度较大，总成本偏高偏高 统计设计方法统计设计方法 是按各参数的统计分布特性取值，存在很小的系统先期是按各参数的统计分布特性取值，存在很小的系统先期失效概率，但能够充分利用系统资源，降低工程建设成失效概率，但能够充分利用系统资源，降低工程建设成本本 联合设计法联合设计法 综合这两种方法为联合设计法，部分参数值按最坏值处综合这两种方法为联合设计法，部分参数值按最坏值处理，部分参数取统计值，可以降低复杂性，有较好的资理，部分参数取统计值，可以降低复杂性，有较好的资源利用率，成本适中

41、，但标准规范性差源利用率，成本适中，但标准规范性差 三种设计方法的比较三种设计方法的比较 项目项目最坏值设计法最坏值设计法统计设计法统计设计法联合设计法联合设计法光接口横向兼容性光接口横向兼容性满足满足不保证不保证不保证不保证标准规范性标准规范性最好最好较好较好最差最差可靠性可靠性100%最差最差100%复杂性复杂性最简单最简单最复杂最复杂居中居中资源利用资源利用最差最差最好最好较好较好经济性经济性最差最差最好最好较差较差 目前应用最广泛的是最坏值设计法，它是目前应用最广泛的是最坏值设计法，它是SDH线线路系统传输设计的基本方法，可以为网络规划设路系统传输设计的基本方法，可以为网络规划设计者和

42、设备制造厂商分别提供简单的设计指导和计者和设备制造厂商分别提供简单的设计指导和明确的元部件指标，而且不存在先期失效问题明确的元部件指标，而且不存在先期失效问题 在用最坏值法设计光缆数字线路系统时，设备富在用最坏值法设计光缆数字线路系统时，设备富余度和未分配的富余度都不再单独进行规范，而余度和未分配的富余度都不再单独进行规范，而是分散给发送机和接收机是分散给发送机和接收机 对于损耗受限系统，系统设计首先要根据对于损耗受限系统，系统设计首先要根据S和和R点点的所有光功率损耗和光缆富余度来确定总的光通的所有光功率损耗和光缆富余度来确定总的光通道衰减值，再由此确定标准光接口中适用的光接道衰减值，再由此

43、确定标准光接口中适用的光接口及相应的一整套光参数口及相应的一整套光参数 活动接活动接头头 固定熔固定熔接接 2km活动接活动接头头 色散导致脉冲展宽，产生信号畸变，出现码间干色散导致脉冲展宽，产生信号畸变，出现码间干扰，从而限制最大传输距离扰，从而限制最大传输距离 此外模式分配噪声、激光器的频率啁啾也将引起此外模式分配噪声、激光器的频率啁啾也将引起功率退化（功率代价），限制传输距离功率退化（功率代价），限制传输距离 所以，在工作波长下的光纤色散系数和光源的光所以，在工作波长下的光纤色散系数和光源的光谱特性是考虑的主要因素谱特性是考虑的主要因素 在研究色散受限系统的最大传输距离时，在研究色散受限

44、系统的最大传输距离时，ITU-T定义了光通路功率代价概念定义了光通路功率代价概念 ITU-T的的G.957建议定义的光通路功率代价主要建议定义的光通路功率代价主要包括：包括：发送眼图的功率代价、消光比的功率代价、模式分配噪发送眼图的功率代价、消光比的功率代价、模式分配噪声的功率代价、激光器频率啁啾的功率代价、码间干扰声的功率代价、激光器频率啁啾的功率代价、码间干扰的功率代价、偏振模色散的功率代价、光放大器的噪声的功率代价、偏振模色散的功率代价、光放大器的噪声引入的功率代价和反射的功率代价等引入的功率代价和反射的功率代价等8种种 其中影响较大的是码间干扰、频率啁啾和模式分配噪声其中影响较大的是码

45、间干扰、频率啁啾和模式分配噪声的功率代价的功率代价 ITU-T的的G.957建议规定一个通路的由上述因素建议规定一个通路的由上述因素引起的功率代价允许值为引起的功率代价允许值为1 dB 对于色散值较高的系统，如对于色散值较高的系统，如10 Gb/s以上系统，以上系统，可以放宽到可以放宽到2 dB 对于色散受限系统，设计时首先应当确定所设计对于色散受限系统，设计时首先应当确定所设计的再生段的总色散（的再生段的总色散（ps/nm），再据此选择合适），再据此选择合适的光接口及相应的一整套光参数的光接口及相应的一整套光参数 色散受限系统最大无再生传输距离的最坏值可以色散受限系统最大无再生传输距离的最坏

46、值可以用下式估算用下式估算S和和R点之间允点之间允许的最大色散值许的最大色散值 工作波长范围内的工作波长范围内的最大光纤色散系数值最大光纤色散系数值ps/(nmkm)一般地，对于一个传输链路，对于不同的速率，一般地，对于一个传输链路，对于不同的速率，可以分别计算损耗限制下的中继距离和色散限制可以分别计算损耗限制下的中继距离和色散限制下的中继距离下的中继距离 然后取其中较短的为该速率下允许的最大中继传然后取其中较短的为该速率下允许的最大中继传输距离输距离 通常情况下，速率较低时是受损耗限制，而速率通常情况下，速率较低时是受损耗限制，而速率较高时为色散限制系统较高时为色散限制系统 在光纤系统中，使

47、用不同类型的光源，则由光纤在光纤系统中，使用不同类型的光源，则由光纤色散对系统的影响各不相同色散对系统的影响各不相同 对多纵模激光器和发光二极管，频率啁啾对最大对多纵模激光器和发光二极管，频率啁啾对最大传输距离的影响很小，主要考虑模式分配噪声和传输距离的影响很小，主要考虑模式分配噪声和码间干扰引起的功率代价，它们和相对展宽因子码间干扰引起的功率代价，它们和相对展宽因子有关有关 相对展宽因子相对展宽因子表示为码元脉冲经过信道传输后脉表示为码元脉冲经过信道传输后脉冲的相对展宽值，表达式为冲的相对展宽值，表达式为 是码元脉冲的均方根展宽值，是码元脉冲的均方根展宽值，T是码元宽度，为是码元宽度，为10

48、6/B，B为比特速率，单位为为比特速率，单位为Mb/s 而而 所以所以 应用应用ITU-T规定的系统的光通路功率代价小于规定的系统的光通路功率代价小于1dB的条件的条件 可以确定当光源是多纵模激光器时，可以确定当光源是多纵模激光器时，的最大限制值为的最大限制值为0.115 当光源是发光二极管时，当光源是发光二极管时，取取0.306 光源的光源的均方根谱均方根谱宽宽 对于单纵模激光器系统，由于其模式分配噪声很对于单纵模激光器系统，由于其模式分配噪声很小，所以光通路功率代价仅需考虑频率啁啾和码小，所以光通路功率代价仅需考虑频率啁啾和码间干扰两项间干扰两项 由于由于的确定较为复杂，在实际工程可以采用

49、近似、的确定较为复杂，在实际工程可以采用近似、简单的方法简单的方法 假设光脉冲为高斯波形，允许的脉冲展宽不超过假设光脉冲为高斯波形，允许的脉冲展宽不超过发送脉冲宽度的发送脉冲宽度的10%，得到一个十分简单的色散，得到一个十分简单的色散限制最大传输距离近似公式限制最大传输距离近似公式7.4 数字数字光纤系统光纤系统 这里指的性能指标是网络性能指标，也称参考性这里指的性能指标是网络性能指标，也称参考性能指标，简称性能指标，是进行传输系统和传输能指标，简称性能指标，是进行传输系统和传输网络规划设计的依据指标网络规划设计的依据指标 目前，目前，ITU-T已经对光纤通信系统的各个速率、已经对光纤通信系统

50、的各个速率、各个光接口和电接口的各种性能给出具体的建议，各个光接口和电接口的各种性能给出具体的建议，系统的性能参数也有很多，但对数字传输来说，系统的性能参数也有很多，但对数字传输来说，主要的性能指标是误码特性和抖动特性主要的性能指标是误码特性和抖动特性 光纤通信系统作为通信网中的传输部分，其传输光纤通信系统作为通信网中的传输部分，其传输性能的好坏直接影响全程全网的通信质量，所以性能的好坏直接影响全程全网的通信质量，所以要考虑光纤通信系统的传输性能，就需要将其放要考虑光纤通信系统的传输性能，就需要将其放在整个通信网络中考虑在整个通信网络中考虑 为此，为此，ITU-T提出了系统参考模型的概念，并规