光纖與通信：第6章光通信網(wǎng)絡(luò)SDH

§5.5多路信號復(fù)用技術(shù)1、多路信號復(fù)用方式的分類FDMTDMCDM多路電信號復(fù)用方式多路光信號復(fù)用方式WDM----DWDM(OFDM)OTDMOCDM頻分復(fù)用時(shí)分復(fù)用碼分復(fù)用密集波分復(fù)用2、TDM同步時(shí)分復(fù)用準(zhǔn)同步時(shí)分復(fù)用異步時(shí)分復(fù)用在頻域劃分子信道在時(shí)域劃分子信道正交編碼，不同信道碼型正交收發(fā)同步時(shí)鐘時(shí)鐘同步時(shí)分復(fù)用異步時(shí)分復(fù)用PDHSDHATMIP3、PDH速率等級數(shù)字復(fù)用等級包含64Kb/s信道的數(shù)目數(shù)據(jù)率（Mb/s）北美歐洲日本010.0640.0640.0641（次群）241.5541.554302.048483.1523.1522（次群）966.3126.3121208.4483（次群）48034.36832.06467244.376134491.053144097.7284（次群）1920139.2644032274.1765760397.200一次群二次群三次群四次群4、PDH數(shù)字復(fù)接正碼速調(diào)整速率調(diào)整同步復(fù)用定時(shí)系統(tǒng)時(shí)鐘幀同步發(fā)生器分路恢復(fù)定時(shí)提取低速碼流高速碼流PCM基群幀結(jié)構(gòu)PCM基群幀結(jié)構(gòu)復(fù)幀結(jié)構(gòu)16幀2ms32時(shí)隙256bit125us幀結(jié)構(gòu)同步時(shí)隙偶幀奇幀幀同步信號信令時(shí)隙話路時(shí)隙復(fù)幀同步信號備用比特A1幀對局告警A2復(fù)幀對局告警保留給國內(nèi)用同步碼插入標(biāo)志插入標(biāo)志插入標(biāo)志碼速調(diào)整位信息碼(50)信息碼(52)信息碼(52)信息碼(51)000無插入，161是信息碼111有插入，161是填充位1-10,11,1213-212213-216217-424425-428429-636637-640641-644645-848二次群幀周期848bit1-10（10bit）幀同步碼型111101000011，12(2bit)公務(wù)。11，告警；12，國內(nèi)使用。13-212217-424429-636645-848(200+208+208+204=820)信息位。213-216425-428637-640(3X4=12)插入標(biāo)志.641-644(4bit)碼速調(diào)整。

幀同步信息位200信息位208信息位208信息位204插入標(biāo)志插入標(biāo)志插入標(biāo)志碼速調(diào)整§5.6波分復(fù)用技術(shù)WDM，WavelengthDivisionMultiplexing1光波分復(fù)用的基本概念和分類2WDM系統(tǒng)的特點(diǎn)3WDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)4光波分復(fù)用系統(tǒng)的技術(shù)要求5WDM多信道信號傳輸性能光波分復(fù)用技術(shù)是在一根光纖上能同時(shí)傳送多波長光信號的一項(xiàng)技術(shù)。一、光波分復(fù)用的基本概念與分類在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來（復(fù)用），并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端又將組合波長的光信號分開（解復(fù)用）并作進(jìn)一步處理，恢復(fù)出原信號送入不同的終端。因此，此項(xiàng)技術(shù)稱為光波長分割復(fù)用，簡稱光波分復(fù)用（WDM）技術(shù)。單模光纖的帶寬100nm100nmDWDM把在光纖同一低損耗窗口中信道間隔較小的波分復(fù)用稱為密集波分復(fù)用。兩個(gè)波長之間的間隔為0.8nm、1.6nm或更低。密集波分復(fù)用DWDM，DenseWavelengthDivisionMultiplexing1550nm波長WDM系統(tǒng)的基本形式1.雙纖單向傳輸2.單纖雙向傳輸3.光分路插入傳輸雙纖單向傳輸單纖雙向傳輸光分路插入傳輸TTTRR波分復(fù)用器（也稱合波器Multiplexer）解復(fù)用器(也稱為分波器De-multiplexer)WDM系統(tǒng)的分類稀疏或粗波復(fù)用CWDM，通道數(shù)2個(gè)～8個(gè)，

通道間隔10nm～100nm,

間隔最大的為1310/1550nm復(fù)用器。(2)密集波分復(fù)用DWDM，通道數(shù)8個(gè)～32個(gè)，

通道間隔1nm～10nm，

現(xiàn)在商用系統(tǒng)較多采用8個(gè)、16個(gè)和32個(gè)復(fù)用通道。(3)致密波分復(fù)用或稱光頻分復(fù)用OFDM，

通道數(shù)40個(gè)～1000個(gè)，

通道間隔0.1nm～1nm，是進(jìn)一步發(fā)展的方向。二、WDM系統(tǒng)的特點(diǎn)充分利用光纖的帶寬資源可以在一根光纖同時(shí)傳輸多種電信業(yè)務(wù)可實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸節(jié)省大量光纖降低器件的超高速要求適用于多種網(wǎng)絡(luò)形式引入寬帶業(yè)務(wù)方便高度的組網(wǎng)靈活性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性三、

WDM系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)光波長的分配目前在SiO2光纖上，光信號的傳輸都在光纖的兩個(gè)低損耗區(qū)段，即1310nm和1550nm。但由于目前常用的EDFA的工作波長范圍為1530～1565nm。因此，光波分復(fù)用系統(tǒng)的工作波長應(yīng)該在1530～1565nm。在這有限的波長區(qū)內(nèi)如何有效地進(jìn)行通路分配，關(guān)系到提高帶寬資源的利用率及減少相鄰?fù)烽g的非線性影響等。標(biāo)稱中心頻率和最小通路間隔為了保證不同WDM系統(tǒng)之間的橫向兼容性，必須對各個(gè)通路的中心頻率進(jìn)行規(guī)范。標(biāo)稱中心頻率是指光波分復(fù)用系統(tǒng)中每個(gè)通路對應(yīng)的中心波長。目前國際上規(guī)定的通路頻率是基于參考頻率為193.1THz，最小間隔為100GHz的頻率間隔系列。16通路和8通路WDM系統(tǒng)中心頻率通路分配表192.00+0.1nN=1,2,…16光發(fā)射機(jī)中繼器中繼器中繼器光接收機(jī)光發(fā)射機(jī)中繼器中繼器中繼器光接收機(jī)光發(fā)射機(jī)中繼器中繼器中繼器光接收機(jī)光發(fā)射機(jī)中繼器中繼器中繼器光接收機(jī)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)N123光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)N123復(fù)用器解復(fù)用器EDFA波長穩(wěn)定、窄線寬高速、小啁啾調(diào)制窄帶、小串話、穩(wěn)定濾波增益平坦、寬帶、較高輸出功率高靈敏度寬動(dòng)態(tài)范圍四、復(fù)用系統(tǒng)的技術(shù)要求為避免1550nm處的高色散產(chǎn)生的色散展寬和非線性四波混頻FWM效應(yīng)引起的信道間串?dāng)_，應(yīng)采用非零色散位移光纖NZDSF（即G.655光纖）。G.655光纖能同時(shí)克服G.652光纖在1550nm波長處高色散展寬和G.653光纖在同一波長處的非線性FWM導(dǎo)致的信道間的串?dāng)_。四、復(fù)用系統(tǒng)的技術(shù)要求（1）．光纖／光纜G.655光纖分類根據(jù)偏振模色散PMD和普通色散的不同要求，G.655分三種規(guī)格：G.655A、G.655B、G.655C。G.655A適用于速率大于2.5Gb/s、接有OA的多信道系統(tǒng)，典型的信道間隔為200GHz；G.655B支持信道間隔為100GHz或更小，能支持速率10Gb/s的多信道信號，系統(tǒng)長度可達(dá)400km；G.655C則能支持10Gb/s和40Gb/s速率的多信道信號，傳輸距離大于400km。2829（2）．光發(fā)送和接收機(jī)技術(shù)性能為在實(shí)際摻鉺光纖放大器

EDFA35nm或更寬的波譜寬度的增益譜寬內(nèi)減小信道間隔，增加復(fù)用波長通道數(shù)，要求：光發(fā)送機(jī)的發(fā)光波長要可調(diào)，穩(wěn)定性要高，譜線要窄，消光比要高，輸出功率可調(diào)控。光接收機(jī)的信噪比

OSNR和靈敏度要高，動(dòng)態(tài)范圍和電帶寬要寬。（3）．光放大器的技術(shù)性能對于在目前應(yīng)用較多的C波段（1530nm～1565nm）復(fù)用系統(tǒng)中，應(yīng)采用寬帶EDFA，對于L波段（1570nm～1610nm）的復(fù)用系統(tǒng)則采用增益移位的GS-EDFA，而對于S波段（1490nm～1530nm）的復(fù)用系統(tǒng)可采用增益移位摻銩光纖放大器GS-TDFA，亦可以采用分布式超寬帶喇曼放大器RFA。不管使用哪一類OA，均要求有良好的增益平坦特性，低的噪聲指數(shù)，并具有增益鎖定和自定增益控制功能。30（4）．復(fù)用和解復(fù)用技術(shù)WDM復(fù)用器主要的或共同的要求如下：(1)插入損耗低，通道間損耗平坦均勻，帶外損耗高，通光比高。(2)復(fù)用通路數(shù)N多，密集度高，通道間串?dāng)_小。(3)通道中心波長、通道帶寬ΔνF和通道間間隔Δνch穩(wěn)定性高。WDM復(fù)用解復(fù)用器主要有：多層介質(zhì)薄膜諧振式多腔型TFMFWDM器；多級馬赫—曾德干涉型（MZI）WDM器；體狀平面或曲面光柵型WDM器；陣列波導(dǎo)光柵AWGWDM器等幾種，其中TFMF和AWG型WDM器最具競爭優(yōu)勢。31（5）．監(jiān)控和管理技術(shù)對WDM系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的有效的監(jiān)控和管理，是系統(tǒng)正常安全、可靠運(yùn)行的重要保證。WDM系統(tǒng)的管理應(yīng)與其傳送的信號的管理分離，獨(dú)立于其承載系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理。干線工程的WDM網(wǎng)管系統(tǒng)獨(dú)立于SDH的網(wǎng)管系統(tǒng)，通過Q3接口送給上層的網(wǎng)絡(luò)管理層（TMN）。WDM系統(tǒng)的網(wǎng)管只負(fù)責(zé)對光線路系統(tǒng)的管理，包括波分復(fù)用器WDM、光放大器，并設(shè)有附加的監(jiān)控信道(OSC)，對光層進(jìn)行監(jiān)控和管理。在帶線路光放大器的WDM系統(tǒng)中監(jiān)控信道的位置一般在EDFA的有用增益帶寬外，波長為1310nm、1480nm或1510nm±10nm。由于監(jiān)控信道的光信號得不到EDFA的放大，所以傳輸?shù)谋O(jiān)控信息速率低，一般為2048Kb/s。32五、WDM多信道信號傳輸性能在設(shè)計(jì)WDM系統(tǒng)時(shí)，為增加信道數(shù)，希望縮小信道間隔，這將引起信道間的串?dāng)_。信道間發(fā)生串?dāng)_時(shí)，信號功率將從一個(gè)信道轉(zhuǎn)移至相鄰信道，系統(tǒng)性能發(fā)生蛻變。導(dǎo)致上述蛻變通常有兩種原因：(1)解復(fù)用器的非理想特性導(dǎo)致線性通道間的功率轉(zhuǎn)移，從而引起的線性串音。(2)非線性效應(yīng)通過SRS、SBS、XPM和FWM等過程產(chǎn)生信道間串?dāng)_，形成的非線性串音。335.1光通信線路組成5.2光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.3光放大器5.4色散補(bǔ)償技術(shù)5.5多路信號復(fù)用5.6波分復(fù)用35第六章光纖通信網(wǎng)

36

鏈路承擔(dān)傳輸信息的功能；

節(jié)點(diǎn)的功能包括提供信息交換、選擇路由、

進(jìn)行信息流控制以及實(shí)施網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視和管理。將光通信技術(shù)應(yīng)用到節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)上，并利用一系列光域和電域技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)間的聯(lián)網(wǎng)，這就形成了光網(wǎng)絡(luò)。

通信網(wǎng)的兩個(gè)主要功能實(shí)體：鏈路和節(jié)點(diǎn)主要內(nèi)容光網(wǎng)絡(luò)及其發(fā)展光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特征與分類SDH傳輸網(wǎng)386.1光網(wǎng)絡(luò)及其發(fā)展6.1.1光網(wǎng)絡(luò)的基本概念光網(wǎng)絡(luò)兼具“光”和“網(wǎng)絡(luò)”兩方面含義：主要以光信號形式實(shí)現(xiàn)信息的傳輸、復(fù)用、交換；能夠?qū)崿F(xiàn)多節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和靈活調(diào)度。三代光網(wǎng)絡(luò)第一代光網(wǎng)絡(luò)

光傳輸，電交換、選路，即光電混合網(wǎng)；

典型代表：SDH、FDDI、光以太網(wǎng)等第二代光網(wǎng)絡(luò)

光域完成節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的選路與交換；

典型代表：傳送網(wǎng)（OTN）和全光網(wǎng)絡(luò)（AON）

第三代光網(wǎng)絡(luò)新一代光網(wǎng)絡(luò)，即智能光網(wǎng)絡(luò)；

典型代表：ASON∕ASTN6.1.2光網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成光網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成：由光傳輸系統(tǒng)和(在光域內(nèi))進(jìn)行交換/選路的光節(jié)點(diǎn)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（NN）：提供交換和選路功能，用來控制、分配光信號的路徑，在源和目的之間建立連接OXC節(jié)點(diǎn)和OADM節(jié)點(diǎn)完成對光通道的交換配置功能光信號傳輸：波分復(fù)用技術(shù)負(fù)責(zé)完成OTN節(jié)點(diǎn)之間的多波長通道的光信號傳輸光網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)類型：星形、線形、環(huán)形和樹形等利用上述基本的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢越M合成各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。光網(wǎng)絡(luò)可橫向分割為骨干網(wǎng)、城域／本地網(wǎng)和接入網(wǎng)40城域/本地網(wǎng)多采用環(huán)形結(jié)構(gòu)接入網(wǎng)通常是環(huán)形和星形的復(fù)合結(jié)構(gòu)骨干網(wǎng)多采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)6.1.3光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展41

光網(wǎng)絡(luò)是光纖通信發(fā)展到一定階段后的必然產(chǎn)物。

光纖傳輸技術(shù)是構(gòu)建光網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。組網(wǎng)方式：點(diǎn)到點(diǎn)

單環(huán)

多環(huán)

網(wǎng)狀網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域：干線網(wǎng)本地網(wǎng)/城域網(wǎng)接入網(wǎng)/用戶駐地網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展帶來光網(wǎng)絡(luò)的變革：IP層與光層技術(shù)的融合下一代光網(wǎng)絡(luò)的特征：（1）超高速、超大容量和超長距離。（2）多業(yè)務(wù)、多粒度和大容量交換。（3）智能化、可控可管。（4）面向業(yè)務(wù)應(yīng)用、可盈利、更經(jīng)濟(jì)。6.2光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特征與分類6.2.1按網(wǎng)徑大小和地域分類光網(wǎng)絡(luò)依據(jù)網(wǎng)徑的大小可分為廣域網(wǎng)（WAN）、城域網(wǎng)（MAN）和局域網(wǎng)（LAN）或稱接入網(wǎng)三種。42圖6.26.2.2按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分類43(a)點(diǎn)對點(diǎn)(b)線形總線網(wǎng)(c)環(huán)形網(wǎng)(d)星形網(wǎng)(e)樹形網(wǎng)(f)網(wǎng)格形網(wǎng)圖6.3幾種常見的光網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)6.2.3按媒質(zhì)接入控制（MAC）子層特征分類這一層的分類是最復(fù)雜的，它包括了不同的復(fù)接復(fù)用和交換方式。按復(fù)接復(fù)用方式分類：有時(shí)分（TD）波分/頻分（WD/FD）碼分（CD）空分4種，還可采用混合復(fù)接方式，如WD/TD、WD/SD、WD/SCD等。按基本的交換方式分類：有電路交換（CS）分組交換（OPS）電路分組混合交換或稱突發(fā)交換（OBS）446.2.4按通信業(yè)務(wù)類型與應(yīng)用分類通信網(wǎng)按其提供的業(yè)務(wù)可分為：電話網(wǎng)有線電視網(wǎng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是為相互交換信息而互連在一起，但又獨(dú)立的計(jì)算機(jī)的集合，是當(dāng)代發(fā)展最快的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）能夠?qū)崿F(xiàn)用戶終端數(shù)字信號進(jìn)網(wǎng)，并能提供端對端的數(shù)字連接，實(shí)現(xiàn)用同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)來承載各種語音和非語音業(yè)務(wù)。456.3SDH網(wǎng)絡(luò)SDH（同步數(shù)字體系）是一種數(shù)字信號同步傳輸體制，將線路傳輸信號復(fù)用交叉連接和交換功能結(jié)合在一起，通過統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行管理操作，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性。46SDHSynchronousDigitalHierarchyPDHPlesiochronousDigitalHierarchy6.3.1SDH的提出及特點(diǎn)1、PDH的缺點(diǎn)2、SDH的優(yōu)點(diǎn)565Mb/s139Mb/s34Mb/s8Mb/s2Mb/s1.6Gb/s400Mb/s100Mb/s32Mb/s6.3Mb/s1.5Mb/s274Mb/s45Mb/s6.3Mb/s×4×4×4×4×4×4×4×4×6×7×3歐洲系列日本系列北美系列×5（1）PDH的復(fù)用序列兩種體制3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)1、PDH的缺點(diǎn)PDH基本原理零次群一次群二次群三次群四次群五次群歐洲64kbit/s2.048Mbit/s（E1）8.448Mbit/s（E2）34.368Mbit/s（E3）139.264Mbit/s（E4）564.944Mbit/s（E5）北美1.544Mbit/s（T1）6.312Mbit/s（T2）44.736Mbit/s274.8Mbit/s——日本32.064Mbit/s97.728Mbit/s397.2Mbit/s接口方面——與設(shè)備互連有關(guān)電接口——地區(qū)性的電接口規(guī)范，無世界標(biāo)準(zhǔn)。光接口——無光接口規(guī)范，各廠家獨(dú)自開發(fā)。1-41-41-41-41-41-41-41-4來自一次群復(fù)用設(shè)備二次群復(fù)用設(shè)備三次群復(fù)用設(shè)備四次群復(fù)用設(shè)備五次群復(fù)用設(shè)備五次群復(fù)用設(shè)備四次群復(fù)用設(shè)備三次群復(fù)用設(shè)備二次群復(fù)用設(shè)備120條話路480條話路1920條話路7680條話路在PDH的數(shù)字復(fù)接（也稱為復(fù)用）體制里，一次群的復(fù)接采用的是字節(jié)間插時(shí)分復(fù)接，每字節(jié)8bit，而從二次群復(fù)接開始則采用比特間插時(shí)分復(fù)接。前者稱為同步復(fù)接，后者稱為準(zhǔn)同步復(fù)接（或異步復(fù)接）。（2）PDH的復(fù)用過程復(fù)雜PDH采用異步復(fù)用方式通過碼速調(diào)整（塞入bit）匹配和容納信號時(shí)鐘的偏差低速信號在高速信號中的位置無規(guī)律性從高速信號插/分低速信號要一級一級進(jìn)行（每個(gè)站點(diǎn)設(shè)備復(fù)雜且不穩(wěn)定）復(fù)用/解復(fù)用增加了信號的損傷，不利于大容量傳輸復(fù)用方式140Mb/s34Mb/s34Mb/s8Mb/s8Mb/s2Mb/s解解解復(fù)復(fù)復(fù)用用用復(fù)復(fù)復(fù)用用140Mb/s用PDH的復(fù)用過程復(fù)雜運(yùn)行維護(hù)功能(OAM)——決定設(shè)備維護(hù)成本與信號幀中開銷（冗余）字節(jié)的數(shù)量有關(guān)

PCM30/32僅TS0、TS16用于OAM開銷，OAM功能弱線路編碼時(shí)要加nB冗余碼進(jìn)行性能監(jiān)控?zé)o統(tǒng)一的網(wǎng)管接口無法形成統(tǒng)一的TMN（早期PDH無網(wǎng)管）因此，PDH體制不適應(yīng)大容量傳輸網(wǎng)的組建，SDH體制應(yīng)運(yùn)而生。（3）PDH的管理功能很弱1985年Bellcore

提出了SONET的傳輸體制標(biāo)準(zhǔn)SONETSynchronousOpticalNetwork1988年CCITT原則上接受了這一標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過修改，命名為SDH電接口

STM-1是SDH的第一個(gè)等級，又叫基本同步傳送模塊，比特率為155.520Mb/s

。（基準(zhǔn)速率）

STM-N是SDH第N個(gè)等級的同步傳送模塊，比特率是STM-1的N倍(N=4n=1，4，16，---)。光接口僅對電信號擾碼。光口信號碼型是加擾的NRZ碼，采用世界統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)擾碼。接口方面2、SDH的優(yōu)點(diǎn)復(fù)用方式——同步復(fù)用和靈活的映射結(jié)構(gòu)低階SDH→高階SDH例如：STM-1→STM-4。采用字節(jié)間插復(fù)用方式。SDH的優(yōu)點(diǎn)

PDH→SDH——通過指針定位預(yù)見低速信號在幀中位置，使收端可直接下低速信號。SDH的優(yōu)點(diǎn)SDH的優(yōu)點(diǎn)OAM功能用于OAM的開銷多OAM功能強(qiáng)——這也是線路編碼不用加冗余碼的原因兼容性——決定成本

老體制設(shè)備是否還可發(fā)揮作用對新體制能否接入（SDH可以統(tǒng)一組網(wǎng)，但是實(shí)際組網(wǎng)中都是某一廠家的同一網(wǎng)絡(luò)）SDH的優(yōu)點(diǎn)SDH是一種結(jié)合了高速大容量光纖傳輸技術(shù)和

智能化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的光同步傳輸技術(shù)體制，是全世界統(tǒng)一的技術(shù)。SDH網(wǎng)絡(luò)是由一些SDH網(wǎng)元（NE）組成的。SDH克服了PDH的弱點(diǎn)，

具有通信容量大、

傳輸性能好、

接口標(biāo)準(zhǔn)、

組網(wǎng)靈活方便、

管理功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。6.3.2速率與幀結(jié)構(gòu)1.標(biāo)準(zhǔn)速率SDH具有統(tǒng)一規(guī)范的接口速率。SDH以同步傳送模塊（STM）的形式傳輸。SynchronousTransferMode最基本的同步傳送模塊是STM-1速率是155.520Mbit/s，更高等級的STM-N模塊可以近似看作是將N個(gè)基本模塊STM-1按同步復(fù)用，經(jīng)過字節(jié)間插后的結(jié)果。STM-N的速率是STM-1速率155.520Mbit/s的N倍，N值只能是4的整數(shù)次冪，目前SDH僅支持N＝1，4，16，64和256。59STM-NN=4i，i=0,1,2,3,4SDH標(biāo)準(zhǔn)速率（表）60SDHSONET等級速率（Mbit/s）等級（光載波／電信號）速率（Mbit/s）STM-051.840OC-1STS-151.840STM-1155.520OC-3STS-3155.520OC-9STS-9466.560STM-4622.080OC-12STS-12622.080OC-18STS-18933.120OC-24STS-241244.160OC-36STS-361866.240STM-162488.320OC-48STS-482488.320OC-96*STS-96*4976.640STM-649953.280OC-192STS-1929953.280STM-25639813.120OC-576STS-57639813.1202．幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)是一種按規(guī)律有序排列的重復(fù)性圖案。STM-N幀由270×N列、9行字節(jié)組成，每個(gè)字節(jié)為8比特。幀周期是125μs，即幀的重復(fù)頻率為8000Hz，這與話音信號的取樣頻率一致。61信息凈負(fù)荷（payload）是存放各種信息容量的地方，其中含有少量用于通道監(jiān)視、管理和控制的通道開銷字節(jié)（POH），凈負(fù)荷位于幀的后261×N列。信息凈負(fù)荷（payload）是存放各種信息容量的地方，其中含有少量用于通道監(jiān)視、管理和控制的通道開銷字節(jié)（POH），凈負(fù)荷位于幀的后261×N列。段開銷（SOH）是為了保證信息凈負(fù)荷正常、靈活地傳送所必須附加，供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理和維護(hù)（OAM）使用的字節(jié)，位于前9×N列中的8行。幀周期2進(jìn)制數(shù)據(jù)流SOHSectionoverhead2．幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)是一種按規(guī)律有序排列的重復(fù)性圖案。STM-N幀由270×N列、9行字節(jié)組成，每個(gè)字節(jié)為8比特。幀周期是125μs，即幀的重復(fù)頻率為8000Hz，這與話音信號的取樣頻率一致。62再生段開銷RSOH復(fù)用段開銷MSOH管理單元指針AUPTR幀周期2進(jìn)制數(shù)據(jù)流POHPathOverhead3．段開銷的字節(jié)安排與功能豐富的段開銷是SDH的一個(gè)重要特點(diǎn)。段開銷字節(jié)幀定位字節(jié)：A1、A2再生段蹤跡字節(jié)：J0BIP-8位：B1BitInterleavedParity公務(wù)字節(jié)：E1、E2使用者通路字節(jié)：F1DCC字節(jié)：D1～D12DataCommunicationsChannelBIP-24位：B2APS字節(jié)：K1、K2AutomaticProtectionSwitching同步狀態(tài)字節(jié)：S1復(fù)用段遠(yuǎn)端差錯(cuò)指示字節(jié)：M1STM-1段開銷A1=11110110,A2=00101000D1-D3:192kbit/s,D4-D12:575kbit/s6.3.3復(fù)用映射結(jié)構(gòu)SDH采用同步復(fù)用和映射方法，將數(shù)字信號的復(fù)用從過去需要花費(fèi)大量人工進(jìn)行的硬件配置轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活的軟件配置。SDH允許接入各種不同速率的PDH信號、ATM信號以及其它新業(yè)務(wù)信號。由于各種支路信號間存在一定的差異，不能簡單的直接復(fù)用。各種速率的業(yè)務(wù)信號復(fù)用進(jìn)STM-N幀的過程都要經(jīng)過三個(gè)步驟：定位（aligning）復(fù)用（multiplexing）映射（mapping）64映射定位復(fù)用復(fù)用映射結(jié)構(gòu)67容器（C-n）虛容器（VC-n）支路單元（TU-n）支路單元組（TUG-n）管理單元（AU-n）管理單元組（AUG-n）映射定位復(fù)用基本復(fù)用單元容器（C-n）：一種用來裝載各種速率的業(yè)務(wù)信號的信息結(jié)構(gòu)。虛容器（VC-n）：用來支持SDH通道層連接的信息結(jié)構(gòu)。虛容器分為高階虛容器和低階虛容器。除了在SDH網(wǎng)絡(luò)邊界處，虛容器在SDH網(wǎng)中傳輸時(shí)總是保持完整不變，可以作為一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體在通道中任一點(diǎn)方便地插入或取出，進(jìn)行同步復(fù)用和交叉連接處理。支路單元（TU-n）：提供低階通道層和高階通道層之間適配的信息結(jié)構(gòu)。支路單元組（TUG-n）：一個(gè)或多個(gè)TU的集合。管理單元（AU-n）：是提供高階通道層和復(fù)用段層之間適配的信息結(jié)構(gòu)。管理單元組（AUG-n）：一個(gè)或多個(gè)AU的集合。682．映射與通道開銷映射是指在SDH網(wǎng)絡(luò)邊界處將各種業(yè)務(wù)信號適配進(jìn)虛容器的過程，即各種業(yè)務(wù)信號先經(jīng)過碼速調(diào)整裝入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)容器，再加上低階或高階通道開銷形成虛容器的過程。映射的實(shí)質(zhì)是使被裝入各種業(yè)務(wù)信號的速率與相應(yīng)虛容器的速率同步。映射方式可分為同步映射和異步映射兩種。當(dāng)映射信號時(shí)鐘與容器或虛容器時(shí)鐘相互獨(dú)立時(shí)，通常采用異步映射方式。異步映射適用于各種業(yè)務(wù)信號，對映射信號特性沒有任何限制，碼速調(diào)整是異步映射過程中最重要的環(huán)節(jié)。將PDH信號裝入容器時(shí)有兩種碼速調(diào)整方式：正碼速調(diào)整和正∕零∕負(fù)碼速調(diào)整。同步映射通常采用字節(jié)同步映射方式，要求映射信號具有塊狀幀結(jié)構(gòu)并與網(wǎng)同步，因此同步映射不需要速率適配。69通道開銷（POH）SDH的通道開銷（POH）是虛容器的一個(gè)組成部分，通道開銷用于完成虛容器通道的性能監(jiān)視、告警狀態(tài)指示、維護(hù)用信號及復(fù)接結(jié)構(gòu)指示。通道開銷根據(jù)所在的虛容器分為高階通道開銷和低階通道開銷。高階通道開銷有9個(gè)字節(jié)組成通道蹤跡字節(jié)：J1通道誤碼監(jiān)測字節(jié)：B3信號標(biāo)記字節(jié)：C2通道狀態(tài)字節(jié)：G1通道使用者通路字節(jié)：F2、F3位置指示字節(jié)：H4自動(dòng)保護(hù)倒換字節(jié)：K3（b1～b4）網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者字節(jié)：N1 703．指針與指針調(diào)整SDH中采用指針記錄VC-n在相應(yīng)的AU或TU幀中的起點(diǎn)位置信息，這樣在接收端就可以在接收到的STM-N幀中動(dòng)態(tài)地對用戶信息流進(jìn)行準(zhǔn)確定位。SDH中指針的作用：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于同步工作狀態(tài)時(shí)，指針用來進(jìn)行同步信號間的相位校準(zhǔn)；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)失去同步時(shí)，指針用作頻率和相位校準(zhǔn)；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于異步工作狀態(tài)時(shí)，指針用作頻率跟蹤校準(zhǔn)；指針還可以用于吸納網(wǎng)絡(luò)中的頻率抖動(dòng)和漂移。SDH中有兩類指針：管理單元指針（AUPTR）和支路單元指針（TUPTR）。71AU-4指針AU-4指針包含在AU-4幀中第4行第1～9列9個(gè)字節(jié)中的H1、H2和H3字節(jié)中，如圖12.9所示。72AU-4PTR中的H1和H2結(jié)合使用，可看作一個(gè)碼字。前4位是新數(shù)據(jù)標(biāo)識（NDF），通常為0110，當(dāng)反轉(zhuǎn)為1001時(shí)表示當(dāng)前的指針值是一個(gè)全新值，用以指示凈負(fù)荷變化所引起的指針變化。指針碼字的后10個(gè)比特?cái)y帶具體指針值。3個(gè)H3字節(jié)為負(fù)調(diào)整機(jī)會(huì)，作負(fù)調(diào)整時(shí)可攜帶VC字節(jié)，平時(shí)為填充字節(jié)。AU-4指針調(diào)整正常情況下，VC-4幀與AU-4幀速率相同，即網(wǎng)絡(luò)處于同步狀態(tài)，指針值是固定的，其值即確定了VC-4幀在AU-4幀內(nèi)起始位置。當(dāng)VC-4幀速率低于AU-4幀速率時(shí)，正調(diào)整機(jī)會(huì)處插入3個(gè)填充字節(jié)，并以當(dāng)前幀指針中的5個(gè)I比特反轉(zhuǎn)來指示這一操作。指針正調(diào)整操作后下一幀的指針值是I比特反轉(zhuǎn)前的值加1。當(dāng)VC-4幀速率高于AU-4幀速率時(shí)，負(fù)調(diào)整機(jī)會(huì)處存放VC-4字節(jié)，并以當(dāng)前幀指針中的5個(gè)D比特反轉(zhuǎn)來指示這一操作。指針負(fù)調(diào)整操作后下一幀的指針值是D比特反轉(zhuǎn)前的值減1。完成一次指針調(diào)整操作后，至少停3幀才能進(jìn)行新的調(diào)整。在此期間，指針值應(yīng)保持不變。在接收端，采用多數(shù)判決法解釋接收到的指針，即通過對指針中5個(gè)I比特和5個(gè)D比特的多數(shù)是否發(fā)生反轉(zhuǎn)來判定當(dāng)前幀是否發(fā)生了指針調(diào)整操作以及屬于何種調(diào)整操作。7374圖12.10AU-4指針正調(diào)整過程3個(gè)字節(jié)塞入填充140Mbit/s信號映射復(fù)用進(jìn)STM-1的過程75SDH同步復(fù)用是將一個(gè)或多個(gè)低階通道層信號適配進(jìn)高階通道層，或是將一個(gè)或多個(gè)高階通道層信號適配進(jìn)復(fù)用段層的過程。SDH復(fù)用是以字節(jié)間插方式進(jìn)行的同步復(fù)用。762Mbit/s信號映射復(fù)用進(jìn)STM-1的過程6.3.4SDH設(shè)備SDH網(wǎng)絡(luò)由一系列SDH網(wǎng)元組成，SDH網(wǎng)元的物理實(shí)體就是SDH設(shè)備。SDH設(shè)備包括四類：終端復(fù)用器（TM）用于將PDH或其他業(yè)務(wù)信號復(fù)用進(jìn)STM-N幀信號，或是用于將速率較低的STM-N信號組合成一個(gè)速率較高的STM-M（M≥N）信號。分插復(fù)用器（ADM）能夠在無需分接或終結(jié)整個(gè)STM-N信號的前提下，分出和插入STM-N信號中的任何支路信號，數(shù)字交叉連接設(shè)備（SDXC）是一種具有一個(gè)或多個(gè)信號接口，并可以對任何端口之間接口速率信號（和∕或其子速率信號）提供可控的VC透明連接和再連接的設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)長距離傳輸，在適當(dāng)距離上需要加入再生器（REG）。77終端復(fù)用器（TM）分插復(fù)用器（ADM）數(shù)字交叉連接設(shè)備（SDXC）再生器（REG）TM多路低速信號一路高速信號高速信號高速信號低速信號ADM選路，路由，交叉連接信號轉(zhuǎn)發(fā)1．SDH傳送網(wǎng)的分層模型80SDH傳送網(wǎng)在垂直方向上大致分為2層通道層網(wǎng)絡(luò)傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)6.3.5網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成SDH傳送網(wǎng)分層模型通道層網(wǎng)絡(luò)涉及通道層接入點(diǎn)之間的信息傳遞，支持一個(gè)或數(shù)個(gè)電路層網(wǎng)絡(luò)，為電路層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供透明的VC通道。通道層網(wǎng)絡(luò)又進(jìn)一步分為高階通道層和低階通道層。傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)與傳輸媒質(zhì)有關(guān)，它支持一個(gè)或多個(gè)通道層網(wǎng)絡(luò)，為通道層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（例如DXC）間提供合適的通道容量，一般用STM-N表示傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)等級容量。傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)可進(jìn)一步分為段層網(wǎng)絡(luò)和物理媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)（簡稱物理層），其中段層網(wǎng)絡(luò)包含為提供通道層2個(gè)節(jié)點(diǎn)間信息傳遞的所有功能，而物理層涉及具體的支持段層網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒質(zhì)。在SDH網(wǎng)中，段層網(wǎng)絡(luò)還可以細(xì)分為復(fù)用段層網(wǎng)絡(luò)和再生段層網(wǎng)絡(luò)。物理層網(wǎng)絡(luò)主要完成光電脈沖形式的比特傳送任務(wù)，與開銷無關(guān)。81再生段、復(fù)用段和通道之間的關(guān)系82圖6.14再生段、復(fù)用段和通道示意圖2．SDH傳送網(wǎng)的保護(hù)和恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)生存性屬于網(wǎng)絡(luò)完整性的一個(gè)組成部分。完整性包括

通信質(zhì)量、

可靠性和

生存性，涉及通信系統(tǒng)多方面技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)生存性（survivability）泛指網(wǎng)絡(luò)經(jīng)受各種故障后仍能維持可接受的業(yè)務(wù)質(zhì)量等級的能力。83在實(shí)際應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)的生存性是通過

網(wǎng)絡(luò)保護(hù)

網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)來實(shí)現(xiàn)的。網(wǎng)絡(luò)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)通常是利用節(jié)點(diǎn)間預(yù)先分配的容量實(shí)施網(wǎng)絡(luò)保護(hù)，即當(dāng)一個(gè)工作通路發(fā)生失效事件時(shí)，利用備用設(shè)備的倒換動(dòng)作，使信號通過保護(hù)通路仍保持有效。網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)是在外部網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的控制下，采用某種算法在網(wǎng)絡(luò)中尋找失效路由的替代路由。3、網(wǎng)絡(luò)的生存性如何實(shí)現(xiàn)？自愈和自愈網(wǎng)自愈是指網(wǎng)絡(luò)局部失效時(shí)自動(dòng)選擇替代路由重新配置業(yè)務(wù)并建立通信的能力，是生存性網(wǎng)絡(luò)最突出的特點(diǎn)。自愈網(wǎng)（self-healingnetwork）是具有自愈能力的網(wǎng)絡(luò)，即無須人為的干預(yù)就能在極短的時(shí)間內(nèi)從失效故障中自動(dòng)恢復(fù)業(yè)務(wù)傳輸能力的網(wǎng)絡(luò)。SDH傳送網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自愈網(wǎng)的手段很多，按網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)淇煞譃榫€路自動(dòng)保護(hù)倒換方式、自愈環(huán)保護(hù)方式、DXC網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)保護(hù)方式、混合保護(hù)方式等。基于ADM的SDH自愈網(wǎng)則是應(yīng)用更加廣泛的自愈環(huán)。854．自愈環(huán)利用ADM的分插能力和智能構(gòu)成的自愈環(huán)是SDH的特色之一。自愈環(huán)分類按保護(hù)對象分為兩類：通道保護(hù)環(huán)，業(yè)務(wù)量的保護(hù)是以通道為基礎(chǔ)的，倒換與否按離開環(huán)的每一個(gè)通道的信號質(zhì)量的優(yōu)劣而定；復(fù)用段保護(hù)環(huán)，業(yè)務(wù)量的保護(hù)是以復(fù)用段為基礎(chǔ)的，倒換與否按每一對節(jié)點(diǎn)間的復(fù)用段信號質(zhì)量的優(yōu)劣而定。按資源占用分為專用保護(hù)環(huán)和共享保護(hù)環(huán)。單向環(huán)和雙向環(huán)二纖環(huán)和四纖環(huán)86（1）二纖單向通道保護(hù)環(huán)（1/2）二纖單向通道保護(hù)環(huán)通常由兩根光纖實(shí)現(xiàn)。其中S1光纖用于傳送業(yè)務(wù)信號，稱為業(yè)務(wù)光纖，P1光纖用于保護(hù)，稱為保護(hù)光纖。單向通道保護(hù)環(huán)使用“首端橋接，末端倒換”結(jié)構(gòu)，如圖所示。S1光纖和P1光纖同時(shí)攜帶業(yè)務(wù)信號并分別向兩個(gè)相反方向傳輸，而接收端只選擇其中較好的一路。這是一種1＋1保護(hù)方式。87二纖單向通道保護(hù)環(huán)（1）二纖單向通道保護(hù)環(huán)（2/2）當(dāng)BC節(jié)點(diǎn)間