通信網絡技術第5章光纖通信技術與數(shù)字同步傳送網技術

5.1

傳送網概述5.2SDH幀結構和段開銷5.3同步復用和映射原理5.4SDH網絡中的基本網元5.5SDH自愈網原理5.6光纖通信技術第5章光纖通信技術與同步數(shù)字傳送網技術參考書：韋樂平編著 人民郵電出版社孫學康毛京麗編人民郵電出版社5.1傳送網概述1.

傳送網分層結構2.準同步數(shù)字序列PDH3.SDH概念和特點1.傳送網分層結構電路層傳輸媒體層通道層：低階通道、高階通道傳送層物理層段層2.準同步數(shù)字序列PDH（1）PDH基本概念所謂PDH是以基群信號為基礎，采用正碼速調整和比特間插復用方式的系統(tǒng)和設備體系。D1信號：E1信號：PDH復用結構（歐洲）這種重疊、錯位問題可以通過碼速調整法解決。（2）PDH存在的主要問題①傳輸標準不統(tǒng)一次群以1.5Mbps為基礎的系列以2Mbps為基礎的系列日本體制北美體制歐洲體制0次群64kbps64kbps64kbps1次群1554kbps1554kbps2048kbps2次群6312kbps6312kbps8448kbps3次群32064kbps44736kbps34368kbps2.準同步數(shù)字序列PDH（2）PDH存在的主要問題①傳輸標準不統(tǒng)一②復用結構不合理，分、復接信號困難2.準同步數(shù)字序列PDH（2）PDH存在的主要問題①傳輸標準不統(tǒng)一②復用結構不合理，分、復接信號困難③

管理功能弱④光接口規(guī)范不統(tǒng)一2.準同步數(shù)字序列PDH（1）SDH基本概念所謂SDH是一套可進行同步信息傳輸、復用、分插和交叉連接的標準化數(shù)字信號的結構等級。2.SDH的概念和特點PDH：PlesiochronousdigitalHierarchy，準同步數(shù)字體系SDH：SynchronousDigitalHierarchy，同步數(shù)字體系①定義了標準化的數(shù)字信號結構等級同步傳送模塊等級速率話路數(shù)STM-1155.5201920STM-4622.0807680STM-162488.32030720STM-649953.280122880………………STM-n155.520×n192×n（2）SDH特點2.SDH的概念和特點基群：2.048Mbps二次群：4×2.048＋開銷＝8.448Mbps三次群：4×8.448＋開銷＝34.368Mbps四次群：4×34.368＋開銷＝139.264MbpsPDH速率等級（E1）：①定義了標準化的數(shù)字信號結構等級②

定義了標準的網絡接口和網絡單元（2）SDH特點2.SDH的概念和特點①定義了標準化的數(shù)字信號結構等級②

定義了標準的網絡接口和網絡單元③

強大的網管功能④

兼容性好⑤故障自愈功能強（2）SDH特點2.SDH的概念和特點5.2SDH幀結構和段開銷1.幀結構分區(qū)A1A1A1A2A2A2J0××B1E1F1××D1D2D3STM-1再生段(RSOH)開銷9字節(jié)3行5.2SDH幀結構和段開銷2.再生段開銷A1A1A1A2A2A2J0××B1E1F1××D1D2D3STM-1再生段(RSOH)開銷9字節(jié)3行A1、A2字節(jié)：定幀A1A1A1A2A2A2J0××B1E1F1××D1D2D3STM-1再生段(RSOH)開銷9字節(jié)3行J0字節(jié)：再生段蹤跡字節(jié)A1A1A1A2A2A2J0××B1E1F1××D1D2D3STM-1再生段(RSOH)開銷9字節(jié)3行B1字節(jié)：比特間插奇偶校驗8位碼（BIP-8）BIP-N偶校驗運算方法：12N12N12N偶校驗1偶校驗2偶校驗N…12NBIP-N碼偶校驗1偶校驗2偶校驗N偶校驗1偶校驗212N12A1A1A1A2A2A2J0××B1E1F1××D1D2D3STM-1再生段(RSOH)開銷9字節(jié)3行E1字節(jié)：公務A1A1A1A2A2A2J0××B1E1F1××D1D2D3STM-1再生段(RSOH)開銷9字節(jié)3行F1字節(jié)：使用者通路A1A1A1A2A2A2J0××B1E1F1××D1D2D3STM-1再生段(RSOH)開銷9字節(jié)3行D1～D3字節(jié)：再生段DCCB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2××9字節(jié)5行STM-1復用段（MSOH）開銷5.2SDH幀結構和段開銷3.復用段開銷B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2××9字節(jié)5行STM-1復用段（MSOH）開銷B2字節(jié)：比特間插奇偶校驗N×24位碼K1、K2字節(jié)：APS信令B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2××9字節(jié)5行STM-1復用段（MSOH）開銷A站（上游）B站（下游）自動保護倒換K1下行上行K1，K2K2下行上行故障！B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2××9字節(jié)5行STM-1復用段（MSOH）開銷D4～D12字節(jié)：復用段DCCB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2××9字節(jié)5行STM-1復用段（MSOH）開銷S1字節(jié)：同步狀態(tài)信息B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2××9字節(jié)5行STM-1復用段（MSOH）開銷M1字節(jié)：復用段遠端誤塊指示B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2××9字節(jié)5行STM-1復用段（MSOH）開銷E2字節(jié)：公務5.2SDH幀結構和段開銷4.通道開銷（1）高階通道開銷圖8.12VC-4POH位置圖5.2SDH幀結構和段開銷4.通道開銷（2）低階通道開銷圖8.14VC-12復幀結構5.2SDH幀結構和段開銷5.SDH開銷功能的組織結構5.3同步復用和映射原理1.SDH通用復用映射結構C-4C-3C-2C-12C-11VC-3VC-2VC-12VC-11TU-2TU-12TU-11TU-3TUG-2TUG-3VC-3AUGAU-4VC-4STM-NAU-3指針處理復用定位校準映射SDH通用復用映射結構139264kbit/s34368kbit/s44736kbit/s6312kbit/s2048kbit/s1544kbit/s×1×3×4×1×7×7×3×3×1×N（1）容器C容器C-11C-12C-2C-3C-4容器速率（Mbit/s）1.6002.1766.78448.384149.760基幀速率（kHz）88888基幀結構（字節(jié)）9×3－29×4－29×12－29×849×260①作用：完成碼速調整②種類：C-11，C-12，C-2，C-3，C-45.3同步復用和映射原理2.基本單元①用來支持SDH通道層連接的信息結構②

VC-n＝C-n＋VC-nPOH（1）容器C（2）虛容器VC5.3同步復用和映射原理2.基本單元虛容器VC-11VC-12VC-2VC-3VC-4周期或復幀周期（us）500500500125125基幀或復幀頻率（Hz）20002000200080008000基幀結構4(9×3－1)4(9×4－1)4(9×12－1)9×859×261容量（字節(jié)數(shù)）1041404287652349速率（Mbit/s）1.6642.2406.84848.960150.336①提供低階通道層和高階通道層間適配功能的信息結構②

TU-n＝VC-n＋TU-nPTR（1）容器C（2）虛容器VC（3）支路單元TU5.3同步復用和映射原理2.基本單元一個或多個TU的組合（1）容器C（2）虛容器VC（3）支路單元TU（4）支路單元組TUG5.3同步復用和映射原理2.基本單元①提供高階通道層和復用段層間適配功能的信息結構②AU-n＝VC-n＋AU-nPTR（1）容器C（2）虛容器VC（3）支路單元TU（4）支路單元組TUG（5）管理單元AU5.3同步復用和映射原理2.基本單元一個或多個AU的組合（1）容器C（2）虛容器VC（3）支路單元TU（4）支路單元組TUG（5）管理單元AU（6）管理單元組AUG5.3同步復用和映射原理2.基本單元5.3同步復用和映射原理3.映射映射是一種在SDH網絡邊界處，把支路信號適配裝入相應虛容器的過程。C-4C-3C-2C-12C-11VC-3VC-2VC-12VC-11TU-2TU-12TU-11TU-3TUG-2TUG-3VC-3AUGAU-4VC-4STM-NAU-3指針處理復用定位校準映射SDH通用復用映射結構139264kbit/s34368kbit/s44736kbit/s6312kbit/s2048kbit/s1544kbit/s×1×3×4×1×7×7×3×3×1×N（1）異步映射對支路信號結構特性沒有任何限制，無需網同步，僅利用凈荷的指針調整即可將信號適配裝入SDH幀結構。5.3同步復用和映射原理3.映射例：C4的基幀結構如圖所示，試問如何將139.264Mbps的信號映射進VC4?例：C4的基幀結構如圖所示，試問如何將139.264Mbps的信號映射進VC4?第一步：C-4對輸入信號進行碼速調整C-4基幀的結構：1個C-4基幀＝9個C-4子幀1個C-4子幀＝20個字碼塊1個字碼塊＝1byte頭部＋12byte信息每個字碼塊的頭部分別為：W、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、ZW：8bit信息X：1個C碼（調整控制比特）＋5個R碼（固定塞入比特）＋2個O碼（開銷比特Y：8個R碼（固定塞入比特）Z：6個信息碼＋1個S碼（調整機會碼）＋1個R碼（固定塞入比特）由此可以推出： 1個C-4子幀中固定含有的信息比特：12×8×20＋8＋6＝1934bit如果不進行碼速調整，C-4容器可容納的數(shù)據(jù)速率為： 1934×9×8kbps＝139.248Mbps<139.264Mbps如果進行碼速調整（設置C＝11111，S碼攜帶信息比特），C-4容器可容納的數(shù)據(jù)速率可擴展為： 1395×9×8kbps＝139.320>139.264Mbps對于139.264信號，需要幾個子幀中的S攜帶信息比特？ 解：假設設需n個子幀中的S攜帶信息，則有： （1934×9+n）×8kbps＝139.264Mbps 可得：n＝2 第二步：加入VC-4通道開銷（1）異步映射（2）同步映射5.3同步復用和映射原理3.映射同步映射要求映射信號與網絡同步，無需進行任何速率調整即可將信息字節(jié)裝入VC內指定位置

例：2Mbps支路信號同步映射進VC-12:5.3同步復用和映射原理4.復用復用是一種將多個低階通道層的信號適配進高階通道或者把多個高階通道層信號適配進復用層的過程。C-4C-3C-2C-12C-11VC-3VC-2VC-12VC-11TU-2TU-12TU-11TU-3TUG-2TUG-3VC-3AUGAU-4VC-4STM-NAU-3指針處理復用定位校準映射139264kbit/s34368kbit/s44736kbit/s6312kbit/s2048kbit/s1544kbit/s×1×3×4×1×7×7×3×3×1×NSDH復用方式：字節(jié)交錯間插（1）概念定位是當TU或AU適配到相應幀結構時，幀偏移信息隨之轉移的過程，它依靠TUPTR或AUPTR功能加以實現(xiàn)。5.3同步復用和映射原理5.定位①類型：AU-3、AU-4、TU-11、TU-12、TU-3指針②指針的作用：當網絡處于同步時，用于同步信號間的相位校準當網絡失去同步時，用于各支路信號的頻率、相位校準當網絡處于異步時，用于頻率跟蹤校準（2）指針5.3同步復用和映射原理5.定位①類型：AU-3、AU-4、TU-11、TU-12、TU-3指針②指針的作用③AU-4指針（2）指針5.3同步復用和映射原理5.定位AU-4指針偏移值：（3）頻率偏移引起的指針正調整5.3同步復用和映射原理5.定位當VC-4幀速率比AUG幀速率低時，以正調整來提高VC的幀速率。ⅰ思路：ⅱ舉例：ⅲ問題： 頻率偏移較大時，需多次指針調整。第1幀第2幀第3幀第4幀H1YYH21*1*H3H3H3H1YYH21*1*H3H3H3H1YYH21*1*H3H3H3H1YYH21*1*H3H3H3VC4起始點n-1n-1n-1nnnn+1n+1n+1n-1n-1n-1nnnn+1n+1n+1n-1n-1n-1nnnn+1n+1n+1n-1n-1n-1nnnn+1n+1n+1指針值(n)指針值(I比特反轉)正調整字節(jié)(占3字節(jié))指針值(n+1)12345678910AUG270125μs250μs375μs500μsAU-4指針正調整nnn123456789123456789123456789123456789（4）頻率偏移引起的指針負調整5.3同步復用和映射原理5.定位當VC-4幀速率比AUG幀速率高時，以負調整來提高VC的幀速率。ⅰ思路：ⅱ舉例：第1幀第2幀第3幀第4幀H1YYH21*1*H3H3H3H1YYH21*1*H3H3H3H1YYH21*1*H3H3H3H1YYH21*1*H3H3H3VC4起始點n-1n-1n-1nnnn+1n+1n+1n-1n-1n-1nnnn+1n+1n+1n-1n-1n-1nnnn+1n+1n+1n-1n-1n-1nnnn+1n+1n+1指針值(n)指針值(D比特反轉)負調整字節(jié)(數(shù)據(jù))指針值(n-1)12345678910AUG270125μs250μs375μs500μsⅲ問題： 頻率偏移較大時，需多次指針調整。AU-4指針負調整123456789123456789123456789123456789指針調整規(guī)則小結：正常工作時，NDF＝“0110”，指針值確定了VC-4在AU-4幀內的起始位置；若VC－4幀速率比AU幀速率低，5個I比特翻轉（表示要做正調整），并在H3字節(jié)后插入3字節(jié)的偽信息（該VC幀的起始點向后移），下幀中的指針值是先前指針值＋1；若VC－4幀速率比AU幀速率高，5個D比特翻轉（表示要做負調整），并在H3字節(jié)內寫入VC數(shù)據(jù)（該VC幀的起始點向前移），下幀中的指針值是先前指針值－1；若除b、c以外的其他原因引起VC定位的變化，則送出新指針值，同時設置NDF＝“1001”；指針值完成一次調整后，至少停3幀后方可有新調整。實例分析：2.048Mbps信號映射、復用、定位過程。2.048Mbps信號：C-12復幀：VC-12復幀：32×8bit/125us=2.048Mbps（4×9－2）×8bit/125us=2.176Mbps（4×9－1）×8bit/125us=2.240MbpsTU-12復幀：TUG-2幀：TUG-3幀：4×9×8bit/125us=2.304Mbps2.304×3＝6.912Mbps6.912×7＋9×2×8bit/125us(塞入字節(jié))＝49.536MbpsVC-4幀：AU-4幀：AUG幀：49.536×3＋9×8bit/125us(POH)＋9×2×8bit/125us(塞入字節(jié))＝150.336Mbps150.336＋9×8bit/125us＝150.912Mbps150.912MbpsSTM-1速率：150.912＋8×9×8bit/125us(SOH)＝155.520Mbps1.分插復用器ADM5.4SDH網絡中的基本網元ADM：Add/DropMultiplexerADM允許兩個STM-N信號間的不同VC實現(xiàn)互連，并且具有無需分接和終結整體信號，即可將各種G.703規(guī)定的接口信號（PDH）或STM-N信號（SDH）接入STM-M（M>N）內作任何支路的能力。（1）定義SCXC是一種具有一個或多個PDH或SDH信號端口并至少可以對任何端口速率（和/或其子速率信號）與其他端口速率（和/或其子速率信號）進行可控連接和再生連接的設備1.分插復用器ADM2.數(shù)字交叉連接設備DXC5.4SDH網絡中的基本網元DXC：DigitalCrossConnect（1）定義（2）結構1.分插復用器ADM2.數(shù)字交叉連接設備DXC5.4SDH網絡中的基本網元分離本地交換業(yè)務和非本地交換業(yè)務，為本地交換業(yè)務迅速提供可用路由為臨時性重要事件迅速提供電路當網絡出現(xiàn)故障時，能迅速提供網絡的重新配置按業(yè)務量的季節(jié)性變化，使網絡最佳化網關功能（3）主要功能1.分插復用器ADM2.數(shù)字交叉連接設備DXC5.4SDH網絡中的基本網元信號獨立性無阻塞周期性同步性（4）主要特點1.分插復用器ADM2.數(shù)字交叉連接設備DXC5.4SDH網絡中的基本網元（5）SDXC與常規(guī)數(shù)字交換機的主要區(qū)別1.分插復用器ADM2.數(shù)字交叉連接設備DXC5.4SDH網絡中的基本網元項目DXC數(shù)字交換機交換對象2Mbps～155Mbps64kbps交換控制外部控制（網管）業(yè)務信號（信令）網關功能有無定時透明型有無保持時間數(shù)小時至數(shù)天（半永久）幾分鐘（暫時）5.5SDH自愈網原理1.SDH自愈網的概念與分類（1）網絡保護與網絡恢復保護：利用備份的資源進行保護倒換恢復：利用剩余的資源來計算出一條可達路由概念路徑保護子網連接保護5.5SDH自愈網原理1.SDH自愈網的概念與分類（1）網絡保護與網絡恢復概念以網絡的功能結構分類自動線路保護倒換環(huán)型網保護網狀網保護5.5SDH自愈網原理1.SDH自愈網的概念與分類（1）網絡保護與網絡恢復概念以網絡的功能結構分類以網絡的物理拓撲分類自愈是指通信網絡發(fā)生故障時，無需人為干預，即可在極短的時間內從失效故障中自動恢復所攜帶的業(yè)務，使用戶感覺不到網絡已經出了故障。5.5SDH自愈網原理1.SDH自愈網的概念與分類（1）網絡保護與網絡恢復（2）自愈5.5SDH自愈網原理1.SDH自愈網的概念與分類（1）網絡保護與網絡恢復（2）自愈（3）三種自愈技術線路保護倒換（利用APS）環(huán)型網保護（利用ADM）

網狀網保護（利用DXC）5.5SDH自愈網原理1.SDH自愈網的概念與分類2.線路保護倒換線路保護倒換的基本原理是：當出現(xiàn)故障，由工作通道倒換到保護通道。線路保護倒換：5.5SDH自愈網原理1.SDH自愈網的概念與分類2.線路保護倒換3.ADM自愈環(huán)所謂自愈環(huán)，一般是指采用分插復用器組成環(huán)形網實現(xiàn)自愈的一種保護方式。（1）二纖單向通道保護環(huán)5.5SDH自愈網原理1.SDH自愈網的概念與分類2.線路保護倒換3.ADM自愈環(huán)二纖單向通道保護環(huán)：網絡拓撲A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1P1W1P1二纖單向通道保護環(huán)：正常工作時（A－>C）A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1P1W1P1二纖單向通道保護環(huán)：故障時（A－>C）A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1P1W1P1倒換！二纖單向通道保護環(huán)：正常工作時（C－>A）A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1P1W1P1二纖單向通道保護環(huán)：故障時（C－>A）A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1P1W1P1倒換?。?）二纖單向通道保護環(huán)（2）二纖雙向通道保護環(huán)5.5SDH自愈網原理1.SDH自愈網的概念與分類2.線路保護倒換3.ADM自愈環(huán)二纖雙向通道保護環(huán)：網絡拓撲A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1P1W2P2二纖雙向通道保護環(huán)：正常工作時（A－>C）A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1P1W2P2二纖雙向通道保護環(huán)：故障時（A－>C）A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1P1W2P2倒換?。?）二纖單向通道保護環(huán)（2）二纖雙向通道保護環(huán)（3）四纖雙向復用段共享保護環(huán)5.5SDH自愈網原理1.SDH自愈網的概念與分類2.線路保護倒換3.ADM自愈環(huán)四纖雙向復用段共享保護環(huán)：A－>CC－>AA－>CC－>AABCDW1W2P2P1W1W2P2P1倒換！倒換?。?）二纖單向通道保護環(huán)（2）二纖雙向通道保護環(huán)（3）四纖雙向復用段共享保護環(huán)（4）二纖雙向復用段共享保護環(huán)5.5SDH自愈網原理1.SDH自愈網的概念與分類2.線路保護倒換3.ADM自愈環(huán)例：如書上第223頁的圖8.31所示，如果AU-4中的時隙7傳遞某路話音，說明當B、C之間的光纖斷裂時，該二纖雙向復用段共享保護環(huán)如何實現(xiàn)網絡保護，在圖上標出實現(xiàn)網絡保護后該路話音的物理通道和邏輯通道（假設該AU-4可攜帶2016個時隙）。5.5SDH自愈網原理1.SDH自愈網的概念與分類2.線路保護倒換3.ADM自愈環(huán)4.DXC自愈網DXCDXCDXCDXCDXCADCBE12單位業(yè)務量６個單位２個單位４個單位5.5SDH自愈網原理1.SDH自愈網的概念與分類2.線路保護倒換3.ADM自愈環(huán)4.DXC自愈網5.自愈網性能比較線路保護倒換：配置容易、管理簡單、恢復時間很短；成本高；適用于重要的光纜連接或大業(yè)務量。自愈環(huán)：高生存性、恢復時間短、業(yè)務量疏導能力強；網絡規(guī)劃難實現(xiàn)；適用于接入網和中繼網。

DXC保護：高生存性、使用靈活方便、便于規(guī)劃；網絡恢復時間較長；適用于高度互連的網孔型拓撲，如長途網。自愈網性能比較5.6.1光纖傳輸原理與特性5.6.2光纖通信系統(tǒng)5.6光纖通信技術菲涅耳定律：n1sinθ1=n2sinθ2n1n2n1<n2θ1θ2n2n1n1>n2θ2θ1結論：若要實現(xiàn)全反射，則必須有：n1>n2n1n2光纖的導光原理5.6.1光纖傳輸原理與特性1.光纖的結構和分類包層光纖涂敷層圖10.3光纖的橫截面圖結構（1）光纖的結構1.光纖的結構和分類（1）光纖的結構（2）分類①按光纖橫截面的折射率分布分類階躍光纖漸變光纖三角型折射率光纖雙包層光纖5.6.1光纖傳輸原理與特性光纖剖面圖圖10.4兩種光纖的折射率分布2a2b(a)(b)(c)階躍光纖漸變光纖nn1n2n(r)n21.光纖的結構和分類（1）光纖的結構（2）分類①按光纖橫截面的折射率分布分類②按光纖中的傳導模式數(shù)量分類單模光纖多模光纖5.6.1光纖傳輸原理與特性單模和多模光纖的導光原理1.光纖的結構和分類（1）光纖的結構（2