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1、主讲：成纯富主讲：成纯富主讲：成纯富主讲：成纯富湖北工业大学理学院湖北工业大学理学院湖北工业大学理学院湖北工业大学理学院光信教研室光信教研室光信教研室光信教研室光光纤纤通通信信系系统统本章内容本章内容Contentschapter 55.1 两种传输体制两种传输体制5.3 系统的设计系统的设计5.2 系统的性能指标系统的性能指标p 同步数字体系的产生同步数字体系的产生一、准同步数字体系一、准同步数字体系(PDH(PDHSynchronous Digtal Hierachy)Synchronous Digtal Hierachy)u 准同步数字体系准同步数字体系(PDH)(PDH)复接特点：复接
2、特点：1 1、在将用户来的话路在将用户来的话路复接为一次群复接为一次群(例如例如3030路路)时，各话路是在时，各话路是在同一个时钟系统的控制下进行复接的，同一个时钟系统的控制下进行复接的，即采用的是同步复接方式即采用的是同步复接方式 2 2、PDHPDH在复接为高次群在复接为高次群(第二、三、四等第二、三、四等)时，时，则是采取异步复则是采取异步复接方式接方式。异步复接又称为准同步复接异步复接又称为准同步复接。3 3、由于参与复接的各支路码流，可能来自不同的设备，而这些由于参与复接的各支路码流，可能来自不同的设备，而这些设备又各有各的主时钟，于是在设备又各有各的主时钟，于是在复接前要进行码速
3、调整复接前要进行码速调整，把参与，把参与复接的各支路码流调整为同步码流，然后实施复接。复接的各支路码流调整为同步码流，然后实施复接。p PDH的固有缺点的固有缺点1 1、存在互为独立的三大数字系列，使国际间的互通存在、存在互为独立的三大数字系列，使国际间的互通存在 困难。困难。2 2、无统一的光接口，使各厂家的产品互不兼容。、无统一的光接口，使各厂家的产品互不兼容。3 3、复用结构复杂，缺乏灵活的上下话路的调度能力。复用结构复杂，缺乏灵活的上下话路的调度能力。4 4、网管通信带宽严重不足，给建立集中式电信管理网带、网管通信带宽严重不足，给建立集中式电信管理网带 来困难。来困难。5 5、网络结构
4、缺乏灵活性，无法提供最佳的路由选择。、网络结构缺乏灵活性，无法提供最佳的路由选择。图图 5.1 SDH传输网的典型拓扑结构传输网的典型拓扑结构TMADMDXCADMTMTMTMADMSTM-nSTM-nDXCADMTMSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-nSTM-n低速低速信号信号低速低速信号信号低速低速信号信号低速低速信号信号(nN)p SDH传输网传输网p SDH传传输输网网由由SDH终终接接设设备备(或或称称SDH终终端端复复用用器器TM)、分分插插复复用用设设备备ADM、数数字字交交叉叉连连接接设设备备DXC等等网网络络单单元元以以及及连连接接
5、它它们们的的(光纤光纤)物理链路构成。物理链路构成。p SDH不不仅仅适适合合于于点点对对点点传传输输，而而且且适适合合于于多多点之间的网络传输点之间的网络传输 SDH终端终端的主要功能是的主要功能是：复接复接复接复接/分接和提供业务适配分接和提供业务适配分接和提供业务适配分接和提供业务适配 SDH终端的终端的复接复接复接复接/分接分接分接分接功能主要由功能主要由TM设备完成。设备完成。MUXE1E1STM-N同步复接同步复接DMXE1E1STM-N同步分接同步分接图图5.2 SDH传输网络单元传输网络单元 (a)终端复用器终端复用器TM；p SDH传输网传输网p ADM是一种特殊的复用器它利
6、用分接功能将输入信号是一种特殊的复用器它利用分接功能将输入信号 所承载的信息分成两部分：所承载的信息分成两部分：一部分直接转发一部分直接转发 一部分卸下给本地用户然后信息又通过复接功能将转一部分卸下给本地用户然后信息又通过复接功能将转 发部分和本地上送的部分合成输出发部分和本地上送的部分合成输出DMXMUX中继线中继线STM-N中继线中继线STM-NAddSTM-n分接分接复接复接DropSTM-n本地本地图图5.2(b)SDH传输网络单元分插复用设备传输网络单元分插复用设备ADM(Add/DropMultiplexer)p ADM（分插复用设备）（分插复用设备）DXC类似于交换机类似于交换机
7、，它一般有多个输入和多个输出，通过，它一般有多个输入和多个输出，通过 适当配置可提供不同的端到端连接。适当配置可提供不同的端到端连接。1:m1:mm:1m:1复接复接交叉连接矩阵交叉连接矩阵分接分接1n1n配置管理配置管理图图5.2(c)SDH传输网络单元数字交叉连接设备传输网络单元数字交叉连接设备DXC p DXC（数字交叉连接设备）（数字交叉连接设备）图图 5.3(a)传输通道的结构传输通道连接模型传输通道的结构传输通道连接模型通道通道终接设备终接设备线路线路终接设备终接设备TMADM/DXC再生段再生段Section再生段再生段再生段再生段线路线路终接设备终接设备通道通道终接设备终接设备
8、E1E3E1E3ADM/DXCTM复接段复接段(Line)传输通道传输通道(Path)再生中继器再生中继器 通过通过DXC的交叉连接作用，在的交叉连接作用，在SDH传输网内可提供许多传输网内可提供许多 条传输通道。条传输通道。每个每个通道通道(Path)由一个或多个由一个或多个复接段复接段(Line)构成，而每一构成，而每一 复接段又由若干个复接段又由若干个再生段再生段(Section)串接而成。串接而成。p SDH SDH传输网的连接模型传输网的连接模型传输网的连接模型传输网的连接模型PathPathLineLineSectionSectionSectionPhotonicPhotonicP
9、hotonic再生中继器再生中继器图图 5.3(b)传输通道的结构分层结构传输通道的结构分层结构 p SDH SDH传输网的分层结构传输网的分层结构传输网的分层结构传输网的分层结构通道通道(Path)；复接段复接段(Line)；再生段再生段(Section)p SDH网的优点网的优点1 1）SDHSDH网络是由一系列网络是由一系列SDHSDH网元（网元（NENE）组成的，它是一个可在）组成的，它是一个可在 光纤或微波、卫星上进行同步信息传输、复用和交叉连接光纤或微波、卫星上进行同步信息传输、复用和交叉连接 的网络。的网络。2 2）具有全世界统一的网络节点接口（）具有全世界统一的网络节点接口（N
10、NINNI）。）。3 3）有一套标准化的信息结构等级，称为同步传输模块）有一套标准化的信息结构等级，称为同步传输模块STM-STM-N N4 4）帧结构是块状的帧结构是块状的，在帧结构中安排了丰富的管理比特，大，在帧结构中安排了丰富的管理比特，大 大增加了网络的维护管理能力。大增加了网络的维护管理能力。5 5）有有一一套套特特殊殊的的复复用用结结构构，采采用用数数字字同同步步复复用用技技术术，无无需需码码速速调调整整，可可以以兼兼容容PDHPDH的的不不同同传传输输速速率率，而而且且还还可可以以容容纳纳宽宽带带综合业务数字网（综合业务数字网（B-IS-DNB-IS-DN）信号，因而具有广泛的适
11、应性。）信号，因而具有广泛的适应性。p SDH网的缺点网的缺点1、SDH的频带利用率不如的频带利用率不如PDH。2、SDH中采用的指针调整技术将产生相位跃变，导致低中采用的指针调整技术将产生相位跃变，导致低 频抖动和漂移。频抖动和漂移。3、软件故障或计算机病毒，将会导致全网瘫痪。、软件故障或计算机病毒，将会导致全网瘫痪。p SDH技术与技术与PDH技术的主要区别技术的主要区别 主主要要区区别别用用铁铁路路运运输输类类比比一一下下的的话话，PDH技技术术如如同同散散装装列列车车，各各种种货货物物(业业务务)堆堆在在车车厢厢内内，若若想想把把某某一一包包特特定定货货物物(某某一一项项传传输输业业务
12、务)在在某某一一站站取取下下，即即需需把把车车上上的的所所有有货货物物先先全全部部卸卸下下，找找到到你你所所需需要要的的货货物物，然然后后再再把把剩剩下下的的货货物物及及该该站站新新装装货货物物一一一一堆堆到到车车上上，运运走走。因因此此，PDH技技术术在在凡凡是是需需上上下下电电路路的的地地方方都都需需要要配配备备大大量量各各次群的复接设备。次群的复接设备。SDH技术就好比集装箱列车技术就好比集装箱列车，各种货物，各种货物(业务业务)贴上标签贴上标签(各种开各种开销：销：Overhead)后装入集装箱。然后小箱子装入大箱子，一级套后装入集装箱。然后小箱子装入大箱子，一级套一级，这样通过各级标
13、签，就可以在高速行驶的列车上准确地将某一级，这样通过各级标签，就可以在高速行驶的列车上准确地将某一包货物取下，而不需将整个列车一包货物取下，而不需将整个列车“翻箱倒柜翻箱倒柜”(通过标签可准确通过标签可准确地知道某一包货物在第几车厢及第几级箱子内地知道某一包货物在第几车厢及第几级箱子内)，因此，只有在，因此，只有在SDH中，中，才可以实现简单地上下电路。才可以实现简单地上下电路。因此，可以肯定地说，信息高速公路将基本上由因此，可以肯定地说，信息高速公路将基本上由SDH设备构成，设备构成，只有同高速公路相连的支路、叉路将仍保留部分只有同高速公路相连的支路、叉路将仍保留部分PDH设备。设备。p S
14、DH的速率的速率u 同步数字体系同步数字体系(SDH)(SDH)传输网中的信号是以同步传输模块传输网中的信号是以同步传输模块(STM)(STM)的的 形式来传输的。形式来传输的。u STMSTM具有一套标准化的结构等级具有一套标准化的结构等级STM-N(NSTM-N(N1 1，4 4，1616，64)64)。特点：一是同步传输；二是以模块化形式传输。特点：一是同步传输；二是以模块化形式传输。码速率码速率STM-1STM-1155.520Mbit/s155.520Mbit/sSTM-4STM-4622.080Mbit/s622.080Mbit/sSTM-16 2 488.320Mbit/sSTM
15、-16 2 488.320Mbit/sSTM-64 9 953.280Mbit/sSTM-64 9 953.280Mbit/sp SDH的帧结构的帧结构一帧一帧一帧一帧1 1、帧结构的形式：、帧结构的形式：SDHSDH的信号在一帧、一帧地向左传输。的信号在一帧、一帧地向左传输。2 2、帧结构：、帧结构：采用以字节结构为基础的块状形式。采用以字节结构为基础的块状形式。3 3、帧结构的解释、帧结构的解释 1)1)行在行在SDHSDH帧结构中指沿帧结构横方向，帧结构中指沿帧结构横方向，一帧中一帧中共有共有9 9行。行。2)2)列在列在SDHSDH帧结构中指沿帧结构纵方向，对于帧结构中指沿帧结构纵方向
16、，对于STMSTMN N等级等级,一帧中共有：一帧中共有：270 xN270 xN列列整个帧结构分为三个整个帧结构分为三个区域：段开销（区域：段开销（SOHSOH）区、信息净负荷区和区、信息净负荷区和管理单元指针管理单元指针(AU-(AU-PTR)PTR)3)3)字节字节:SDHSDH的帧结构是的帧结构是以字节为基础的以字节为基础的，一个，一个字节字节8 8比特。比特。4)4)、帧长：指帧长：指SDHSDH一帧中有多少个字节。一帧中有多少个字节。例例:STM-N:STM-N的字节的字节=(270 xN)x9=(270 xN)x9个字节个字节5)5)、一帧比特数、一帧比特数:STM-l:STM-
17、l一帧比特数一帧比特数27098270981944019440 STM-N STM-N一帧比特数一帧比特数19440N19440N6)6)、一帧传输时间一帧传输时间：任何等级的：任何等级的STMSTM传输一帧所用的时间均为传输一帧所用的时间均为 125125s s，这是，这是SDHSDH的一个特点。的一个特点。7)7)、码速率。以、码速率。以STM-1STM-1为例为例8)8)、传送顺序：从左到右，从上到下。、传送顺序：从左到右，从上到下。2)2)、信息净负荷、信息净负荷(Paykad)(Paykad)区域：是指在帧结构中存放等待传输的区域：是指在帧结构中存放等待传输的 各种业务信息的地各种业
18、务信息的地方。方。以以S STMTM-N N为例，它的范围是：为例，它的范围是：列列:10 x N:10 x N270N270N；行：；行：1 19 9 字节字节数：（字节字节数：（261N)x9261N)x9(N(Nl l，4 4，1616，64)64)p 段开销段开销(SOH)n开销：是指在网络节点的信息码流中扣除信息净负荷后的字节，开销：是指在网络节点的信息码流中扣除信息净负荷后的字节，用作网络的运行、维护和管理。由于不是信息净负荷，从用作网络的运行、维护和管理。由于不是信息净负荷，从 这种角度上来看，它们这种角度上来看，它们是一种额外的开支是一种额外的开支，故称为开销。，故称为开销。n
19、段开销：分为段开销：分为再生段开销再生段开销(RSOH)(RSOH)和复用段开销和复用段开销(MSOH)MSOH)。n段开销的区域：占帧结构左侧段开销的区域：占帧结构左侧l l9N9N列中列中1 13 3行和行和5 59 9。n段开销比特数段开销比特数(3(3十十5)N985)N98576N bit576N bitn每帧传翰时间每帧传翰时间125125s s，即每秒可传：，即每秒可传：1/125lO1/125lO-6-680008000帧帧n若以若以STM-1STM-1为例，则每秒可用于段开销比特数为为例，则每秒可用于段开销比特数为 576800057680004608Mbit 4608Mbi
20、t 4)4)、管理单元指针、管理单元指针(AUPTR)(AUPTR)，占帧结构左侧，占帧结构左侧l l9N9N列列第第4 4行行的区域。的区域。nAUPTRAUPTR这组码所对应的值这组码所对应的值与信息在信息净负荷区域中的与信息在信息净负荷区域中的位置位置(位置位置被编了号被编了号)相对应相对应。这样，使得接收端能准确地从信息净负荷区中。这样，使得接收端能准确地从信息净负荷区中分离出信息净负荷来。分离出信息净负荷来。AUPTRAUPTR还可用于频率调整以便实现网络各支路同步工作。还可用于频率调整以便实现网络各支路同步工作。p 传统复用方法：传统复用方法：正码速调整法正码速调整法和和固定位置映
21、射法固定位置映射法 p 复用原理复用原理p 正码速调整法：正码速调整法：码速调整后的速率高于调整前的速率。码速调整后的速率高于调整前的速率。p 优点优点：容许被复接的支路信号有较大的：容许被复接的支路信号有较大的 频率误差；频率误差；p 缺点缺点：复接与分接相当困难，不能直接复用，要逐级进行：复接与分接相当困难，不能直接复用，要逐级进行p 固定位置映射法固定位置映射法是让低速支路信号在高速信号帧中占用是让低速支路信号在高速信号帧中占用 固定的位置。固定的位置。p 优点优点：复接和分接容易实现：复接和分接容易实现p 缺点：相对相位不可能对准，并会随时间而变化。缺点：相对相位不可能对准，并会随时间
22、而变化。p SDH采用载荷指针技术采用载荷指针技术,结合了结合了正码速调整法正码速调整法和和固定固定 位置映射法位置映射法的优点，付出的代价是要对指针进行处理。的优点，付出的代价是要对指针进行处理。p SDH的复用映射结构的复用映射结构n 主要步骤是：映射、定位、复用。主要步骤是：映射、定位、复用。n 我国目前采用的复用结构是以我国目前采用的复用结构是以2Mbit/s2Mbit/s系列系列PDHPDH信号信号为基础的，通常采用为基础的，通常采用2Mbit/s2Mbit/s和和140Mbit/s140Mbit/s支路接口。支路接口。p 图中各符号说明图中各符号说明1 1、容器、容器C C：是一种
23、信息结构是一种信息结构,用来装载各种速率的业务信号。用来装载各种速率的业务信号。n 参与参与SDHSDH复用的各种速率的业务信号都应复用的各种速率的业务信号都应首先通过码速率调整首先通过码速率调整 等适配等适配“技术技术“装进装进”一个合适的标准容器。一个合适的标准容器。n 已已“装载装载”完成的标准容器又将作为后面的虚容器完成的标准容器又将作为后面的虚容器VCVC的净负荷。的净负荷。2 2、虚容器、虚容器VCVC:由容器由容器C C输出的信息净负荷和通道开销输出的信息净负荷和通道开销POHPOH来组成来组成 即即 VC-nVC-nC-nC-n十十VC-nPOH VC-nPOH 这种过程称为映
24、射这种过程称为映射n主要支持主要支持SDHSDH通道层连接。通道层连接。nVCVC的输出作为后面单元的输出作为后面单元(TU(TU或或AU)AU)的信息净负荷。的信息净负荷。n除非在除非在VCVC的组合及分解点外，的组合及分解点外，VCVC在在SDHSDH的传送过程中作为一个独的传送过程中作为一个独 立体在通道中任一点取出和插入，不分解。立体在通道中任一点取出和插入，不分解。nVCVC的包封速率与的包封速率与SDHSDH网络是同步的。网络是同步的。n虚容器虚容器VCVC又分为：低阶又分为：低阶VCVC：VCVC1212，VCVC3 3。高阶。高阶VCVC：VCVC4 4。3 3、支路单元、支路
25、单元TU(Tributary Unit)TU(Tributary Unit)是一种提供低阶通道层和高阶通道层之间适匹的信息结构。是一种提供低阶通道层和高阶通道层之间适匹的信息结构。n 支路单元支路单元TUTU由由VCVC和一个相应的支路单元指针来构成，即和一个相应的支路单元指针来构成，即 TU-nTU-nVC-nVC-n十十TU-nPTRTU-nPTRn 这种支路单元为支路的信息载入高阶虚容器作准备这种支路单元为支路的信息载入高阶虚容器作准备,并且通过它并且通过它 的指针来指示出这个虚的指针来指示出这个虚容器在高一阶虚容器中的位置。容器在高一阶虚容器中的位置。n 这种在净负荷中对虚容器位置的安
26、排称为这种在净负荷中对虚容器位置的安排称为定位定位。4 4、支路单元组、支路单元组TUG:TUG:由一个或多个在高阶由一个或多个在高阶VCVC净负荷中固定地占有净负荷中固定地占有规定位置的支路单元组成。规定位置的支路单元组成。例如例如:TUG-2=3x(TU-12);TUG-3:TUG-2=3x(TU-12);TUG-3l(TU-3)l(TU-3)n 这种这种TUTU经经TUGTUG到高阶到高阶VCVC以及后面从以及后面从AUAU到到STM-NSTM-N的过程称为复用。的过程称为复用。n 复用的方法是字节间插复用的方法是字节间插。5 5、管理单元、管理单元AUAU：是提供高阶通道层和复用段层之
27、间适匹的信息结构。是提供高阶通道层和复用段层之间适匹的信息结构。由一个相应的高阶由一个相应的高阶VCVC和一个相应的管理单元指针构成。和一个相应的管理单元指针构成。即即:AU-n=VC-n:AU-n=VC-n十十(AU-nPTR)(AU-nPTR)n 管理单元指针管理单元指针AU-PTRAU-PTR的作用是用来指示这个相应的高的作用是用来指示这个相应的高 阶阶VCVC在在STM-NSTM-N内的位置。内的位置。6 6、管理单元组、管理单元组AUGAUG：由一个或多个在由一个或多个在STMSTM帧内占据固定位置的管理单元按字帧内占据固定位置的管理单元按字节节错间插方式组成。错间插方式组成。7 7
28、、同步传输模块、同步传输模块STM-NSTM-N AUG AUG十十SOH(SOH(段开销段开销)STM-1STM-1 由由N N个个STMSTMI I可同步复用为可同步复用为STMSTMN N。p 映射、定位、复用过程举例映射、定位、复用过程举例n 以以PDH2.048Mbit/sPDH2.048Mbit/s映射、定位、复映射、定位、复接为接为STMSTMl l为例进行说明。为例进行说明。(1)(1)首先数字信号首先数字信号2.048Mbit/s2.048Mbit/s进入进入容器容器C C1212进行码速调整，变为进行码速调整，变为2.224Mbit2.224Mbits s (2)2.224
29、Mbit (2)2.224Mbits s信号进入虚容器信号进入虚容器VC-12VC-12，加入，加入POH(POH(通道开销通道开销)变为变为2.240Mbit2.240Mbits s (3)(3)上述信号上述信号2.240 Mbit2.240 Mbits s进入支进入支路单元路单元TUTU1212在这里加入指针变为在这里加入指针变为2.304Mit/s2.304Mit/s。(4)(4)三个三个2.304Mbit2.304Mbits s复接为支路单复接为支路单元组元组(TUG-2),(TUG-2),变为变为32.304 6.912Mbit/s(5)7个个(TUG2)复复接接为为TUG3，即即
30、7X 6.91248.384Mbits (6)3个个(TUG-3)加加上上路路开开销销(POH)被被划划入入VC-4变为变为150.336Mbits (7)VC-4加加PTR(指指针针)变变为为AU4(管管理单元理单元)，即，即 150.336十十0.576150.912Mbits8)8)将单个将单个AU-4AU-4直接置入直接置入AUGAUG。即。即 150.912Xl150.912Xl150.912Mbit150.912Mbits s9)9)将将N N个个AUGAUG经经字字节节间间插插加加上上SOH(SOH(段段开销开销)变为变为STMSTMN N。若若 N N l l，即即 15091
31、2xl150912xl十十 4.6084.608155.520Mbit155.520Mbits s映射映射定位定位p 数字交叉连接设备数字交叉连接设备1:m1:mm:1m:1复接交叉连接矩阵分接1n1n配置管理p DXC相当于一种自动的数字电路配线架。相当于一种自动的数字电路配线架。p 核心部分是可控的核心部分是可控的交叉连接开关交叉连接开关(空分或时分空分或时分)矩阵矩阵。p 一一般般每每个个输输入入信信号号被被分分接接为为m个个并并行行支支路路信信号号，然然后后通通过过时时分分(或或空空分分)交交换换网网络络，按按照照预预先先存存放放的的交交叉叉连连接接图图或或动动态态计计算算的的交交叉叉
32、连连接接图图对对这这些些电电路路进进行行重重新新编编排排，最最后后将将重重新新编编排后的信号复接成高速信号输出。排后的信号复接成高速信号输出。(1)DXC 的输入输出是由许多话路组成的群路的输入输出是由许多话路组成的群路(2)两者都能提供动态的通道连接，但连接特性是不同的。两者都能提供动态的通道连接，但连接特性是不同的。交叉连接设备：交叉连接设备：按大量用户的集合业务量的变化及网络的按大量用户的集合业务量的变化及网络的 故障状况来改变连接，由网管系统配置；故障状况来改变连接，由网管系统配置；交换机：交换机：按照用户的呼叫请求来建立或改变连接，由信令按照用户的呼叫请求来建立或改变连接，由信令 系
33、统实现呼叫连接控制。系统实现呼叫连接控制。p 交叉连接设备与交换机的区别交叉连接设备与交换机的区别 DXC在干线传输网中的主要用途在干线传输网中的主要用途是是实现自动化的网络配置管理。实现自动化的网络配置管理。主要功能有：主要功能有：（1）分分离离本本地地交交换换业业务务和和非非本本地地交交换换业业务务，为为非非本本地地交交换换业务迅速提供可用路由；业务迅速提供可用路由；（2）为为临临时时性性重重要要事事件件迅迅速速提提供供通通信信电电路路；当当网网络络发发生生故故障障(如某些干线中断如某些干线中断)时，能迅速提供网络的重新配置；时，能迅速提供网络的重新配置；（3）根根据据业业务务流流量量的的
34、季季节节变变化化使使网网络络配配置置最最佳佳化化；当当网网络络中混合使用中混合使用PDH和和SDH时，可作为时，可作为PDH与与SDH的网关。的网关。SDH可可用用于于点点对对点点传传输输(图图5.8)、链链形形网网(图图5.9)和和环环形形网网(图图5.10)。5.SDH5.SDH的应用的应用的应用的应用图图 5.8 SDH用于点对点传输用于点对点传输SDHTMSDHTM支路支路信号信号支路支路信号信号STM-N再生中继器再生中继器 图图 5.9 SDH链形网链形网 SDHTMSDHTM支路支路信号信号支路支路信号信号SDHADMSTM-n(n N)STM-NSTM-NSTM-n 图图 5.
35、10 SDH环形网环形网(双环双环)SDHADMSDHADMSDHADMSDHADM支路支路信号信号支路信号支路信号支路信号支路信号支路支路信号信号 SDH环形网环形网的一个突出的一个突出优点优点是具有是具有“自愈自愈”能力。能力。图图 5.11 标准数字假设参考连接标准数字假设参考连接HRXp HRX由各级交换中心和许多由各级交换中心和许多假设参考数字链路假设参考数字链路(HRDL)组成组成p 最长的标准数字最长的标准数字HRX为为27 500 kmp 任何参数的总性能逐级分配后应符合用户的要求任何参数的总性能逐级分配后应符合用户的要求5.2.1 参考模型参考模型图图 5.12 假设参考数字
36、段假设参考数字段HRDS 5.2.1 参考模型参考模型p 假设参考数字链路假设参考数字链路由许多由许多假设参考数字段假设参考数字段假设参考数字段假设参考数字段(HRDS)(HRDS)组成组成p 建议中用于长途传输的建议中用于长途传输的HRDS长度为长度为280 km,p 用于市话中继的用于市话中继的HRDS长度为长度为50 km1.误码率误码率(BER)误误码码率率是是衡衡量量数数字字光光纤纤通通信信系系统统传传输输质质量量优优劣劣的的非非常常重重要的指标，它反映了在数字传输过程中信息受到损害的程度。要的指标，它反映了在数字传输过程中信息受到损害的程度。5.2.2 系统的主要性能指标系统的主要
37、性能指标 几乎听不懂几乎听不懂 510-2强烈干扰，听懂程度明显下降强烈干扰，听懂程度明显下降10-2在各种话音电平范围内都察觉到有干扰在各种话音电平范围内都察觉到有干扰10-3在低话音电平范围内有个别在低话音电平范围内有个别“喀喀喀喀”声干扰声干扰10-4在低话音电平范围内刚察觉到有干扰在低话音电平范围内刚察觉到有干扰10-5感觉不到干扰感觉不到干扰10-6受话者的感受受话者的感受误码率误码率表表5.2 误码率对话音影响程度误码率对话音影响程度图图 5.13 误码率随时间的变化误码率随时间的变化 p 在在连连续续10 s时时间间内内，BER劣劣于于110-3，为为“不不可可用用时时间间”，或
38、或称称系系统统处处于于故故障障状状态态；故故障障排排除除后后,在在连连续续10 s时时间间内，内，BER优于优于110-3，为，为“可用时间可用时间”。p 实际监测和评定中，实际监测和评定中，应采用误码时间百分数和误码秒百分数的方法应采用误码时间百分数和误码秒百分数的方法p 规规定定一一个个较较短短的的取取样样时时间间T0和和误误码码率率门门限限值值BERth，统统计计 BER劣劣 于于 BERth的的时时间间，并并用用劣劣化化时时间间占占可可用用时时间间的的百百分分数数来来衡衡量量系系统统误误码码率率性能的指标性能的指标p 劣劣化化分分(DM)误误码码率率为为110-6时时，感感觉觉不不到到
39、干干扰扰的的影影响响，选选为为BERth。每每次次通通话话时时间间平平均均35 min,选选择择取取样样时时间间T0为为 1 min是是合合适适的的。监监测测时时间间以以较较长长为为好好，选选择择TL为为1个个月月。定定义义误误码码率率劣劣于于 110-6的的分分钟钟数为数为劣化分劣化分(DM)。p HRX指指标标要要求求劣劣化化分分占占可可用用分分(可可用用时时间间减减去去严严重误码秒累积的分钟数重误码秒累积的分钟数)的百分数小于的百分数小于10%。p 严严重重误误码码秒秒(SES)选选择择监监测测时时间间TL为为1个个月月，取取样样时时间间T0为为1 s。定定义义误误码码率率劣劣于于 11
40、0-3的的秒秒钟钟数数为为严严重误码秒重误码秒(SES)。p HRX指标要求严重误码秒占可用秒的百分数小于指标要求严重误码秒占可用秒的百分数小于 0.2%。p 三种误码率参数和指标三种误码率参数和指标p 误误码码秒秒(ES)选选择择监监测测时时间间TL为为1个个月月，取取样样时时间间T0为为1s，误误码码率率门门限限值值BERth=0。定定义义凡凡是是出出现现误误码码(即即使使只只有有1 bit)的的秒秒数数称称为为误误码码秒秒(ES)。HRX指标要求误码秒占可用秒的百分数小于指标要求误码秒占可用秒的百分数小于8%。1.3 10-68%BER 的秒数的秒数误码秒（误码秒（ES）3 10-60.
41、2%BER劣于劣于10-3的分数的分数严重误码秒（严重误码秒（SES）6.2 10-710%BER劣于劣于10-6的分数的分数裂化分（裂化分（DM）长期平均误码率长期平均误码率指标指标定义定义误码率参数误码率参数表表5.3 误码率参数和误码率参数和HRX的误码率指标的误码率指标表表 5.4 HRX误码率总指标按等级分配误码率总指标按等级分配2 1.2%3.2%ES 8%2 0.015%2 0.015%0.04%SES 0.1%2 1.5%2 1.5%4%DM10%本地级电路本地级电路中级电路中级电路高级电路高级电路误码率指标误码率指标2 1.2%p 抖动抖动是数字信号传输过程中产生的一种瞬时不
42、稳定现象。是数字信号传输过程中产生的一种瞬时不稳定现象。p 抖动抖动的定义是：数字信号在各有效瞬时对标准时间位置的的定义是：数字信号在各有效瞬时对标准时间位置的 偏差。偏差。p 偏差时间范围称为偏差时间范围称为抖动幅度抖动幅度(JPP);p 偏差时间间隔对时间的变化率称为偏差时间间隔对时间的变化率称为抖动频率抖动频率(F)。2.抖动抖动图图 5.15 抖动示意图抖动示意图 脉脉冲冲信信号号在在某某一一平平均均位位置左右变化置左右变化提提取取时时钟钟信信号号在在中中心心位位置左右变化置左右变化p 抖动现象相当于对数字信号进行相位调制，抖动现象相当于对数字信号进行相位调制，表现为在稳定表现为在稳定
43、 的脉冲图样中，前沿和后沿出现某些低频干扰，其频率一的脉冲图样中，前沿和后沿出现某些低频干扰，其频率一 般为般为02 kHz。p 抖动严重时，使得信号失真、抖动严重时，使得信号失真、误码率增大。误码率增大。p 完全消除抖动是困难的，因此在实际工程中，需要提出容完全消除抖动是困难的，因此在实际工程中，需要提出容 许最大抖动的指标。许最大抖动的指标。p 光纤通信系统各次群输入口对抖动容限的要求如表光纤通信系统各次群输入口对抖动容限的要求如表 5.6所示所示p 全程各次群输出口对抖动容限的要求如表全程各次群输出口对抖动容限的要求如表5.7所示所示p 抖动抖动 可可靠靠性性是是指指在在规规定定的的条条
44、件件和和时时间间内内系系统统无无故故障障工工作作的的概概率率，它它反反映映系系统统完完成成规规定定功功能能的的能能力力。可可靠靠性性R通通常常用用故故障障率率 表表示示，两者的关系为：两者的关系为：(1)可靠性可靠性R和和故障率故障率 。故故障障率率 是是系系统统工工作作到到时时间间t，在在单单位位时时间间内内发发生生故故障障(功功能能失失效效)的的概概率率。的的单单位位为为10-9/h,称称为为菲菲特特(fit),1 fit等等于于在在109 h内内发生一次故障的概率。发生一次故障的概率。p 对光纤通信系统而言，对光纤通信系统而言，可靠性包括光端机、中继器、可靠性包括光端机、中继器、光光 缆
45、线路、辅助设备和备用系统的可靠性。缆线路、辅助设备和备用系统的可靠性。p 确定可靠性一般采用故障统计分析法确定可靠性一般采用故障统计分析法.p 可靠性可靠性 (3)可可用用率率A和和失失效效率率PF。可可用用率率A是是在在规规定定时时间间内内，系系统处于良好工作状态的概率，它可以表示为：统处于良好工作状态的概率，它可以表示为：（5.3）(5.4)式中式中MTTR为平均故障修复时间为平均故障修复时间(不可用时间不可用时间)。(2)故障率故障率 和平均故障间隔时间和平均故障间隔时间MTBF。两者的关系为。两者的关系为p 可靠性可靠性 失效率失效率PF可以表示为：可以表示为：PF =(5.7)式中式
46、中m和和n分别为主用系统数和备用系统数，分别为主用系统数和备用系统数，P=MTTR/MTBF。（5.5）由式由式(5.4)和式和式(5.5)得到得到 PF=(1-A)100%(5.6)在有在有备用系统的情况备用系统的情况下，下，失效率为：失效率为：p 可靠性可靠性 2.可靠性指标可靠性指标 根根据据国国家家标标准准的的规规定定，具具有有主主备备用用系系统统自自动动倒倒换换功功能能的的数数字字光光缆缆通通信信系系统统，容容许许5000 km双双向向全全程程每每年年4次次全全阻阻故故障障，对对应应于于420 km和和280 km数数字字段段双双向向全全程程分分别别约约为为每每3年年1次次和和每每5
47、年年1次全阻故障次全阻故障。市市内内数数字字光光缆缆通通信信系系统统的的假假设设参参考考数数字字链链路路长长为为100 km,容容许许双双向向全全程程每每年年4次次全全阻阻故故障障，对对应应于于50 km数数字字段段双双向向全全程程每每半半年年1次次全全阻阻故故障障。此此外外，要要求求LD光光源源寿寿命命大大于于10104 h,PIN-FET寿命大于寿命大于50104 h,APD寿命大于寿命大于50104 h。p 可靠性可靠性99.98599.97799.83699.726A/%0.0150.0230.1640.274F/%1.3442.01614.424MTTR/h2557038358373
48、970456620/fit391072607036502190MTBF/h0.2240.3362.44双向全程故障次数双向全程故障次数28042030005000链路长度链路长度/km表表5.8 数字光缆通信系统可靠性指标数字光缆通信系统可靠性指标 根据上述标准，以根据上述标准，以5000 km为基准，按长度平均分配给各为基准，按长度平均分配给各种数字段长度，相应的全年指标如表种数字段长度，相应的全年指标如表5.8所示，假设平均故障所示，假设平均故障修复时间修复时间MTTR=6 h。p 可靠性可靠性 5.3 系系 统统 的的 设计设计 数字光纤通信系统设计的主要任务数字光纤通信系统设计的主要任
49、务:p 根根据据用用户户对对传传输输距距离离和和传传输输容容量量(话话路路数数或或比比特特率率)及及其其分分布布的的要要求求，按按照照国国家家相相关关的的技技术术标标准准和和当前设备的技术水平，经过综合考虑和反复计算。当前设备的技术水平，经过综合考虑和反复计算。p 选选择择最最佳佳路路由由和和局局站站设设置置、传传输输体体制制和和传传输输速速率率以以及及光光纤纤光光缆缆和和光光端端机机的的基基本本参参数数和和性性能能指指标标，以使系统的实施达到最佳的性能价格比。以使系统的实施达到最佳的性能价格比。光纤通信系统结构光纤通信系统结构p光纤通信系统的主要组成单元：光纤通信系统的主要组成单元：光纤光纤
50、光纤光纤光器件光器件光器件光器件光发送机光发送机光发送机光发送机光接收机光接收机光接收机光接收机光放大器光放大器光放大器光放大器p根据光纤系统的应用可分为根据光纤系统的应用可分为点到点连接点到点连接点到点连接点到点连接广播和分配网广播和分配网广播和分配网广播和分配网局域网局域网局域网局域网RxRx TxTxRxRxRxRx TxTxTxTx再生器再生器再生器再生器RxRxTxTxAAAA放大器放大器放大器放大器采用再生器和光放大器作为周期性损耗补偿的点到点连接采用再生器和光放大器作为周期性损耗补偿的点到点连接采用再生器和光放大器作为周期性损耗补偿的点到点连接采用再生器和光放大器作为周期性损耗补