SDH同步数字光通信系统课件.ppt

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1、SDH组网示意图,長距离于线网 汇接网 用户网,MUX,MUX,OEO,MUX,MUX,OEO,OEO,OEO,OEO,DXC,MUX,MUX,DXC,MUX,MUX,MUX,电话数搞,电话数损,本她终端,MUX,MUX,MUX,PDH网,DXC,局域网專用換机电视会议,国际交換局,卫 星,微波 用户网,ADM,交換网,ADM,本地交換网,OS,STM-16/STM64,STM-4/STM-1环网,STM-1/STM-4环网,SDH传输通道的结构,传输通道连接模型,通道连接设备,线路连接设备,线路连捿 设备,TM ADM/DXC 再生段 再生段 再生段 ADM/DXC TM Section 复

2、接段 传输通道,Path PathLine LineSection Section SectionPhotonic Fhotonic Fhotonic,分层结构,SDH传输网的典型拓朴结构,不仅适合点对点傳输且适合多点之间网络傳输,TM,DXC,DXC,ADM,TM,ADM,TM,ADM,ADM,低速码流,TM,TM,TM,傳输速率及可传输数字话路数,同步光纤网(SONET)和ITU的同步数字系列(SDH)的速率比较：,SDH,傳输速率及可传输数字话路数,SDH等级 速率 (Mb/s) 2Mb/s口数量 数字路路数 STM-1 155.520 63 1890 STM-4 622.080 252

3、 7560 STM-16 2448.320 1008 30240 STM-64 99530280 4032 120960,SDH傳输网络单元,1.同步复接/分接器,同步复接 同步分接,STM-N,MAX DEMAX,2.分扦复用器,STM-N STM-N,STM-n STM-n,中继器 中继器,3.交叉连接设备,1：m,1：m,m：1,m：1,配置管理,交叉连接矩阵,集复用、自动化配线、保护/恢复、监控和网管功能为一体的传输设备。它在外接操作系统或电信管理网络(TMN)设备控制下,对多个电路组成的电路群进行交換。通常用DXC X/Y表示。1/0表示输入为2Mb/s输出为64Kb/s；4/1表示

4、输入为155MB/s输出为2Mb/s。,SDH的帧结构,SDH帧结构是实现数字同步复用，保证网络可靠有效运用的关键。,123456789,SOH(再生段开销)AU-PTR,LOH (复接段开销),9xN 261xN,270 xN,STM-N载荷区(Payload) (含POH通道开销),一个STM-N帧有9行，每行由270N个字节，每字节8bit,帧周期为125s帧频为8000,帧频为8000,(每秒传输8000帧)。对STM-1而言，传输速率为：9x270 x8x8000=,1550520Mb/s 发送顺序为：由上而下逐行，每行自左向右。段开销：指STM帧中为了保证信息正常灵活傳输所必需的附

5、加字节，主要是维护管理字节，如：误码监察、帧定位、数据公务通信、自动保护、倒換字节等。,SDH的复用映射结构,ITU规定了SDH的一般复用映射结构所谓映射结构，是把各支路信号适配装入虛容器过程，其实质是使支路信号同步。这种结构可以把目前PDH的绝大多数標准速率装入SDH帧。155520Kb/s (+段开销后) 150912Kb/s 150336Kb/s(+POH后),C-4,VC-3,C-3,C-2,C-12,C-11,VC-2,VC-12,VC-11,TU-2,VC-4,AU-4,AUG,STM-N,TU-12,TU-11,TU-3,TUG-2,TUG-3,VC-3,AU-3,C-n,標谁容

6、器,虛容器,支路单元指针,支路单元组,x3,x3,x4,x1,x4,x7,x1,x3,x1,139264kb/s,44736Kb/s34368Kb/s,6312Kb/s,2048Kb/s,15544Kb/s,標准容器,VC-n,虛容器(標谁容器+POH),TU-n,149760Kb/s,150336Kb/s,150336Kb/s,支路单元指针,TUG-n,支路单元组,AU-n,高价指针,AUG,管理单元组,STM-N,管理单元组+段开销,复用映射定位校准,SDH复用原理,将低速支路信号复接为高速信号，SDH采用固定位置映射法。他的优点是复接/分接容易实现，支路信号不需要码速调整，实现了同步复接

7、/分接。被映射的信号可能属于PDH或SDH，由于网络的故障，低速信号与高速信号的相对相位不可能对准，并随时发生变化。因此，SDH采用载荷指针技术。同步复用步骤：1.将各种速率等级的数字信号先进入相应标准容器C2.标准容器C+通道开销(POH)比特构成虛容器Vc，3.虛容器Vc出来的数字流加上管理单元指针(AU PTR)进入管理单元。 低价虛容器Vc+低阶管理单元指针(TU PTR)-低阶管理单元(TUG-n) 高阶虛容器Vc+高阶管理单元指针(AU PTR)-高阶管理单元(AUG-n)4.在一个或n个高阶管理单元AUG上再加上段开销-STM-n例：PDH四次群(139.264KB/s)进入标准

8、容器C-4，出来速率为149.760Mb/s， 加上通道开销POH(576Kb/s)构成虚容器，出来后的速率为150.336Mb/s， 加上高阶管理单元指针AU-4构成高阶管理单元(AUG),其速率为： 150.912Mb/s， 最后加上段开销4.608Kb/s后便构成了STM-1信号(155.520Mb/s)。s,系统构成和系统保护倒換,2.系统保护倒換2.1 设备保护 2.2 1+1线路保护 (G.783),桥接Tx端,主备,主备,切換Rx端,2.3 1：n线路保护(G783),主主主备,2.4 双纤环网(G.7-1),通过光纤环上的光纤途经/线路切換提供备份终端保护,主,备,主,备,无光

9、纤备份、设备备份,光纤/没备双备份,几条线路/设备共用一个线路/设备备份,系统构成和系统保护倒換,2.5四纤环保护(G.7-1),通过二个光纤环路上光纤路径/线路切換提供备份终端保护。,自愈网-路经/线路切換提供备份终端保护,二纤单向通道倒換环,B,A,C,D,路径1,路径2,BC间光纤断开后，从路径1转到路径2,B,C,A,E,D,BC间光纤断开后，段保护后信号流向。每个ADM中都装有光开关。,ADM,ADM,光开关,双纤复用段保护,自愈网-四纤双向复用段倒換环,a.正常情况下环路,b.链路断裂情况下复用段倒換,A,D B C,S1P1S2P2,S1P1S2P2,正常情况下，S1 S2为主环

10、业务光纤,(一收一发)。P1 P2为备用光纤环。每根光纤上都有一个光保护倒換开关。,S1P1S2P2,S1P1S2P2,A,B B C,在BC间光缆(四条光纤)被切断时，B C间备有两个光保护开关执行环回功能，实行复用段保护。故障排除后，光开关复位。,SDH系统的长距离传输,影响长距离传输的因数：扦入衰耗、色散1.扦入衰耗,单模光纤(G652)损耗曲线,S：,S：14551485C：15301565L：15701620共约100nm,无中继傳输时最大傳输距离计算,1.系统功率预算 Pout=Prec+Ltol+Pm 其中： Pout-光发射功率 Prec-光接收灵敏度 Ltol-傳输光链路总损

11、耗 Pm-系统功率余量(一般为68dB)2.傳输光链路总损耗 Ltol=0L+Lcom+Lspl 其中：0光纤损耗系数；L无中继傳输距离； Lcom-其中：光纤活结头连接损耗；Lspl-光纤熔接损耗3.无中继傳输时最大傳输距离； L =(Pout-Prec-Pm-Lcom-Lspl)/0 =Pout-Prec+Pm+in+jm/0,Ltol,解决链路损耗的办法,1.加光/电/光中继器2.加光放大器 EDFA SOA 喇曼放大器,不同类型光纤的色散,色散对系统傳输的影响和限制,色散分类： 模色散；材料色散；偏振模色散；色散对系统傳输的影响：1.数字傳输系统：导致脉冲展宽，出现脉冲重叠现象而产生码

12、间于扰，降低了光接收机的接收灵敏度，限制了系统的傳输距离。2.模拟傳输系统；限制了系统帶宽。光纤系统的总帶宽Bc应满足下列要求： Bc= B1 L-E0.6fb B1-每Km光纤帶宽；fb-系统傳输码速 E：多模光纤取E=0.7 单模光纤取E=1.0 Bc= * D()10 6L/0.44-1(MHz) L =B1/0.6fb=0.44106/0.6fb() (Km) ()光源谱线宽度,G.652光纤在SDH系统中不同速率的受限距离,色散受限距离主要取决于发射机光谱宽度、光纤色散係数和允许的色散代表1 STM-1不同的光谱宽度所对应的DL(色散、距离乘積)和受限距离 -20dB谱宽(nm) D

13、L(ps/nm) 色散 受限距离(km) 1.0 11900 661 0.5 33800 1322 0.3 39667 2203,表2 STM-4不同的光谱宽度所对应的DL(色散、距离乘積)和受限距离,dB谱宽(nm) DL(ps/nm) 色散 受限距离(km) 1.0 11900 661 0.5 33800 1322 0.3 39667 2203,-20dB谱宽(nm) DL(ps/nm) 色散 受限距离(km),1,1.0 2976 165 0.5 5952 330 0.3 9920 660,表3 STM-16不同的光谱宽度所对应的DL(色散、距离乘積)和受限距离,-20dB谱宽(nm)

14、DL(ps/nm) 色散 受限距离(km) 0.5 2384 132 0.3 3973 220 0.2 5960 330,光接口规范,1.光接口规范的目的：为了在再生段上实现横向兼容性，即允许不同厂家的产品在再生段上互通并能保证再生段各项性能指标。同时，具有标准光接口的网络单元可以经光路直接相连，减少不必要的光/电转換，节约网络运行成本。2.ITU 的G.957建议光接口分类： 按应用场合划分为三类：局内通信、短距离局间通信、長距离局间通信。 光接口分类表应 用 局内通信 短距离局内 長距离局间通信 超長距离局间光源波長(nm) 1310 1310 1550 1310 1550 1550光纤类

15、型 G.652 G.652 G.652 G.652 G .652 G.653 G.652 G.653傳输距离 (km) 2 15 40 80 120 STM-1 I-1 S-1.1 I-1.2 L-1.2 L-1.2 L-1.3 - - STM-4 I-4 S-4.1 S-4.2 L-4.1 L-4.2 L-4.3 E-4.2 E-4.3 STM-16 I-16 S-16.1 S-16.2 L-16.1 L-16.2L-16.3 E-16.2 E-16.3,注：第一位字母 代表应用场合 I局内通信；S短距离局内；L長距离局间；E超長距离局间。 字母后 第一位数字表示和STM等级(速率)。 字母

16、后第二位数字表示光纤类型和工作窗口。,STM-1光接口参数规范,项目 单 位 数值 比特率 kb/s 155520(STM-1)应用代码 I-1 S-1.1 S-1.2 L-1.1 L-1.2 L-1.-1工作波长范国 nm 12601360 12601360 14301576 14301580 12801335 14801580 15341566 15231577 14801580光源类型 MLM LED MLM MLM SLM MLM SLM SLM MLM MLM SLM最大rms谱宽 nm 40 80 7.7 2.5 - 4.0 - - 3.0 2.5 -最大-20dB谱宽 dB 1

17、1 1最小边模抑制比 dB 30 30 30最大平均发功率 dBm -8 -8 -8 -8 0 0 0 0 0最小平均发功率 dBm -15 -15 -15 -15 -5 -5 -5 -5 -5 最小消光比 dB 8.2 8.2 8.2 8.2 10 10 10 10 10衰减范围 dB 07 012 012 012 1028 1028 1028 1028 1028最大色散 ps/nm 18 25 96 295 - 185 - - 246 296 - 最小灵敏度 dBm -23 -28 -28 -28 -34 -34 -34 -34 -34最小过载点 dBm -8 -8 -8 -8 -10 -

18、10 -10 -10 -10最大光通道代价 dB 1 1 1 1 1 1 1 1 1,STM-4光接口参数规范,项目 单 位 数 值标称比特率 kb/s 622080 应用代码范圃 I-4 S-4.1 S-4.2 L-4.1 L-4.1 L-4.2 L-4.3工作波長范圍 nm 126050 131320 131540 150575 131212 131317 130728 13108 153050 153050光源类型 MLM/LED MLM MLM SLM MLM MLM SLM MLM SLM SLM 最大rms谱宽 nm 14.5/35 4 2.5 - 2 1.7 - 1.7 - -最

19、大-20dB谱宽 nm - - - 1 - - - 1 - 1 1最小边模抑制 dB - - - 30 - - 30 - 30 30最大平均发功率 dBm -8 -8 -8 -8 2 2 2 2 2 2最小平均发功率 dBm -15 -15 -15 -15 -3 -3 -3 -3 -3 -3最大消光比 dB 8.2 8.2 8.2 8.2 10 10 10 10 10 10衰减范围 dB 07 012 012 012 1024 1024 1024 27 1024 1024最大色散 ps/nm 13/14 46 74 - 92 109 - 109S点最小回损 dB - - - 24 20 20

20、20 24 24 24SR间最大反射 dB - - - -27 -25 -25 -25 -25 -27 -25接收最小灵敏度 dBm -23 -28 -28 -28 -28 -28 -28 -30 -28 -28接收过载点 dBm -8 -8 -8 -8 -8 -8 -8 -8 -8 -8最大光通道代价 dB 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1R点最大反射系数 dB - - -27 -27 -14 -14 -14 -14 -27 -14,发射端S点特性 光通道特性 接收端特性,STM-16光接口参数规范,项目 数 值 标称比特率 kb/s 2448320应用分类代码 I-16 S-16.1

21、 S-16.2 SL-16.1 L-16.1 L-16.2 L-16.2(JF) L-16.3工作波长分类 nm 131347 131050 153050 130728 130728 154040 154515 154040光源类型 MLM SLM SLM SLM SLM SLM SLM SLM最大rms谱宽 nm 4 - - - - - - - 最大-20dB谱宽 nm - 1 1 1 1 1 0.6 1最小边模抑制比 dB - 30 30 30 30 30 最大平均发送功率 dBm -3 0 0 +3 +3 +3 +5 +3最小平均发送功率 dBm -10 -5 -5 -2 -0.5 -2

22、 +2 -2最小消光比 dB 8.2 8.2 8.2 8.2 8.2 8.2 8.2 8.2衰减范围 dB 07 012 012 024 26.5 1024 1028 1024最大色散 nm 12 - 216 1200/1600 1600 光缆在s点最小回损 dB 24 24 24 24 24 24 24 24SR点间反射系数 dB -27 -27 -27 -27 -27 -27 -27 -27最小灵敏度 dBm -18 -18 -18 -27 -28 -28 -28 -28最大光通道代法 dB 1 1 1 1 1 2 2 1 接收机R点最大反射 dB -27 -27 -27 -27 -27

23、-27 -27 -27,光接口参数注解,1.光接口线路码型：NRZ码+7级扰码，生成多项式X7+X6+1。这种码型简单，不增加码速，没光功率代价，只需加一个扰码器。使系统抖动减小。2.系统运行波长范围：对于再生段距离要求较高的干线，表中波长需另加限制。3.光谱特性：对多纵模(MLM)由于能量较分散，采用均方根度量光脉冲能量。对单纵模(SLM)定义为增益下降-20dB时全宽。最小边模抑制匡SMSR=10lg(Pm1/pm2)4.平均发光功率：为入纤点S的所测功率。5.消光比之定义：为全调制时发送“1”码平均光功率和发送“0”码时平均光功率之比最小值。EX=10lg(P1/P0)6.光通道衰减：考

24、慮系统枝术性能/价格比，不能太大，也不能太小。其上限由发射机的最小发射功率和接收机最低接收灵敏度决定。7.最大色散： 一般认为1dB色散引入的功率代价是最大可以容忍值。因而将1dB功率代价所引入的光通道色散(D*L)定义为最大色散。L-16.2系统例外，以2dB考慮。8.SR点反射：因为反射对系统性能帶来不利影响，S口反射使激光器输出产生波动。它降低输出信噪比，又致使工作波长产生偏移。多次反射后产生的于涉信号造成激光器相位噪声，并在接收端转化成强度噪声。使接收机灵敏度劣化。9.接收灵敏度和过载点：接入灵敏度定义为R点110-10误码率时最小平均接收功。接收过载点的定义为R点达到110-10误码

25、率时所需最大平均接收功率。两者之差称作动态范圍。10.接收机反射系数：R点的反射光功率和入射光功率之比。11.接收机老化余度：接收机在设计寿命期间老化余度规定为24dB。12.光通道功率代价：包括反射和码间于扰、模分配噪声、激光器啁啾引起突色散功率代价。,由光/电转換、电复用、电/光转換的4STM-16系统(STM-64),原理方框图,L1,L2,L3,L4,O/E,O/E,O/E,O/E,TDM /MUX,E/O,O/E,TDM/DEMUX,E/O,E/O,E/O,E/o,Li,Lj,Ls,Lg,4STM-16 10Gb/s,10Gb/s,几个结论,1310nm系统光纤扦入损耗大，主要是损耗

26、受限系统。只有在LD的谱宽很宽,且系统速率很高时才能成为色散受限系统。1550nm系统光纤扦入损耗低，系统低速率时，主要是损耗受限系统。系统高速率时，主要是色散受限系统。在高速率系统中，除考慮光纤色散效应外，还应考慮LD的頻率啁效应及其它光的非线性效应，这些也会增加色散的功率代价。解决色散的另 一办法是系统采用G.653色散位移光纤，其色散系数D=1.6ps/km.nm。但该光纤在WDM系统应用中将产生四波混频效应。解决损耗受限系统的最好办法是系统中加光放大器； 解决色散受限系统的最好办法是系统中加色散补償；这些应在系统设计时统一考慮。,SDH傳送网分层和分割的概念,1. SDH传送网功能结构

27、：1.1传送功能群(由传送网完成传递信息流和网络控制信息流)1.2控制功能群(网络控制信息的软件和硬件)2. SDH网络结构元件分类：2.1参考点(S、R接入点)2.2拓扑元件(主层网络、子层网络、链路网络)2.3传输实体(设备)2.4传输处理功能(网络控制信息)3. 传送网分层(下层网络低速率网络为上层网络高一级速率网络提供传送服务，形成多重传送网重叠。多重传送网的叠加形成SDH传送网群。)4. 每一传送网分层(分割)(由上而下)4.1电路层网络(接入点之间信息交換，为下一级网提供通信。如电路交換、分组交換、组用线交換等。根据业务不同有不同电路层网络，例如64kb/s交換网、分组交換网、AT

28、M交換网等。4.2通道网络层(为电路网络层提供服务，分高价通道和低价通道两类)4.3传输媒貭层(分段层网络和物理媒貭层网络，段层网络是为了保证通道结点间传递完整性。物理层指传输媒貭。,SDH传送网分层模型,SDH传送网分层模型图,电 路 层 网 络,VC-11,VC-12,VC-2,VC-3,VC-3,VC-4,复用段网络层,再生段网络层,物理层网络,电路层,低价通道层,通道层,高价通道层,段层,传 输媒貭层,SDH传输层,SDH网络和WDM网络分层结构,SDH网络和WDM网络分层结构模型(根据ITU.872草案建议),SDH网络 WDM光网络电路层 电路层 电路层通道层 PDH通道层 SDH

29、通道层复用段层 电复用段层 电复用段层 光通道层 再生段层 光复用层 光传输层物理层 物理层,注：1.光通道层为不同格式(PDH； SDH-N，ATM信元等)提供端 端透明傳送光信道网络功能。2.光复用层为多波长信号提供网 络功能。如灵活的多波长选路； 光复用段连接；多波长复用段 适配；光信道监控等。3.光传输层为不包类型的光媒貭 上提供传输功能，包括对光放 大器的监控功,城域网(MAN)和局域网(LAN)中关于层的概念,光纤局域网标准体系 80年代以来，IEEE 802委員会经过多次修改，制定了802.1802.6的 一整套LAN标准文本。 这些标准已被国际标准化协会(ISO)和国际电报电话

30、咨询委員会CCITT接收为国际标准，从而推动LAN网的发展。层的概念 应用层 1. 各种不兼容的终端形式的协议；2.文件命名原則。 表示层 1.管理抽象数据结构(编码方式)；2.转換为网络的标准表示法。 会话层 根据令牌管理协议进行双(单)向数据傳输；提供同步和检察。 傳送层 1.创建多个网络连接；2.调节数据流。 网 络 1.控制路由选择功能(媒貭接入控制协议) 2.使异种网络互连。 数据层 3. 完成数据幀的组装、分解及复用、交換和控制功能。 链路层 2.完成链路建立功能及解决帧的破坏丢失、信息流量调配。 物理层 1.物理媒貭相关子层 (PMD)2.物理协议子层(PHY)。 媒貭层 1.光

31、纤特征.2.网络拓扑结构(总线、环形、星形、混合型)。,相关标准和协议(参考),一些网络标准(部分IEEE 802.1、802.2(LLC) 关于以太网接口标准IEEE 802.3 CSMA/CD-以太星形局域网IEEE 802.3z 千兆以太网IEEE 802.3 CSMA/CDIEEE 802.3z 千兆以太网IEEE 802.4 令牌总线IEEE 802.5 令牌环IEEE 802.6 MAN(分布排队双总线)(DQDB,Distributed Queue Dual Bus)IEEE 802.7 FDDI(Fiber Distributed Data Interface)(令牌网) -光

32、纤分布数据接口 I.432.2 155.52Mbps UNI接口G.707 155.52Mbps NNI接口G.957 155.52Mbps光接口 G.702 数字系列比特率G.703 数字系列接口的物理/电气特性G.704 用于一次群和二次群等级的同步帧结构G.706 关于G.704建议中基本帧同步和循环冗余检验（CRC）过程G.707 同步数字系列比特率G.708 同步数字系列的网络节点接口 G.811 基准主时钟规范 G.812 转接局从时钟、端局从时钟规范。 G.81s SDH设备时钟规范,我国的部分行业标准(参考),接入网测试方法基于ATM的无源光网络（A-PON）Test meth

33、od for access networkpassive optical netwrok based on ATM (A-PON) YD/T 1199.1-2002SDH光发送/光接收模块技术要求SDH 10Gb/s光接收模块Technical requirements of SDH optical transmitter/optical receiver modules-SDH 10Gb/s optical receiver modules YD/T 1199.2-2002SDH光发送/光接收模块技术要求SDH 10Gb/s 光发送模块Technical requirements of SD

34、H optical transmitter/optical receiver modules-SDH 10Gb/s optical transmitter modules YD/T 1182-20022.5Gb/s DWDM用特定波长光发射模块技术条件Technical Conditions of The 2.5Gb/s Nominal Central Wavelength Optical Transmitter Modules Used in DWDM System YD/T 1159-2001光波分复用（WDM）系统测试方法Test Methods of Optical Wavelengt

35、h Division Multiplexing (WDM) System YD/T 1166-2001SMT-64再生中继设备技术要求Technical Requirements for STM-64 Regenerative Repeater YD/T 1167-2001STM-64分插复用（ADM）设备技术要求Technical Requirements for STM-64 Add-Drop Multiplexer YD/T 1154-2001单波道用掺铒光纤放大器性能要求和试验方法Performance requirements and test methods of Erbium-Doped Fiber-Amplifier for Single-channel applications,