光纤传输技术课件

有有 线线 传传 输输 技技 术术通信工程师职业资格认证统一考试培训通信工程师职业资格认证统一考试培训1有线传输技术通信工程师职业资格认证统一考试培训1第一章第一章 同步数字体系（同步数字体系（SDH）技术）技术第二章第二章 密集波分复用（密集波分复用（DWDM）传输原理）传输原理第三章第三章 SDH传输网维护测试项目及方法传输网维护测试项目及方法课课 程程 内内 容容2第一章同步数字体系（SDH）技术第二章密集波分复用（第一章第一章 同步数字体系（同步数字体系（SDH）技术）技术第二节第二节 SDH网络接口、比特率等级及帧结构网络接口、比特率等级及帧结构第四节第四节 开销和指针开销和指针第三节第三节 SDH复用映射结构复用映射结构第一节第一节 SDH概述概述第五节第五节 SDH传送网络结构传送网络结构第六节第六节 SDH网络管理网络管理第七节第七节 SDH新技术应用新技术应用3第一章同步数字体系（SDH）技术第二节SDH网络接口、一、SDH的产生1、SDH提出背景（1）PDH两种速率不兼容（2）PDH无统一的光接口标准（3）PDH采用异步的按比特复接，上、下电路复杂（4）开销比特数量少，网管功能不丰富（5）网络结构缺乏灵活性（提供点到点网络结构）（6）网管通信通道明显不足，网络的调度和自愈性功能差第一节第一节 SDH概述概述4一、SDH的产生第一节SDH概述4PDH数字系列数字系列5PDH数字系列52、SDH提出1985年美国提出光同步网（SONET）-实现标准光接口1988年CCITT在SONET基础上确定了SDHSDH-光同步数字体系实现光接口的-标准化能在多媒质上应用达到光电的一致性62、SDH提出6二、二、SDH基本概念及网络单元基本概念及网络单元1、什么是什么是SDH？SDH是由一些基本网络单元（NE）组成，在光纤上可以进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络。7二、SDH基本概念及网络单元1、什么是SDH？SD2、确定了、确定了4种标准网元种标准网元TMSTM-N终端复用设备终端复用设备ADMSTM-NSTM-N分插复用设备分插复用设备SDXCSTM-NSTM-N交叉连接设备交叉连接设备REGSTM-NSTM-N再生中继设备再生中继设备支路口可以是PDH、SDH、MSTP信号82、确定了4种标准网元TMSTM-N终端复用设备ADMSTM3、SDH传输网络结构传输网络结构TMREGADMTMADMADMREGADMDXCDXCDXCDXC93、SDH传输网络结构TMREGADMTMADMADMREG三、三、SDH特点特点1、优点、优点融合PDH了两种速率有了标准的光接口规范灵活的分插功能，使上下电路简单强大的自愈能力，网络生存能力强安排大量的开销，网络管理功能强具有前、后项兼容性2、SDH缺点缺点采用指针技术使信号产生抖动大量采用软件技术，一旦出问题有可能造成全网瘫痪频带利用率低10三、SDH特点2、SDH缺点10第二节第二节 SDH网络接口、比特率等级及帧结构网络接口、比特率等级及帧结构一、网络节点接口一、网络节点接口-NNISDH规范了网络之间接口的速率等级和帧结构，使网络节点之间实现同步复接、同步交换、同步传输。终端接入设备交换设备传输设备传输设备交换设备终端接入设备NNINNINNINNINNIUNIUNI11第二节SDH网络接口、比特率等级及帧结构一、网络节点接口-二、同步传送模块及速率等级二、同步传送模块及速率等级SDH的速率等级的速率等级STM-1 155.52Mbit/s （简称（简称155M）STM-4 622.08Mbit/s （简称（简称622M）STM-16 2488.32Mbit/s（简称（简称2.5G）STM-64 9953.28Mbit/s（简称（简称10G）同步传送模块同步传送模块-STM-N N=1、4、16、6412二、同步传送模块及速率等级SDH的速率等级同步传送模块-三、三、SDH帧结构帧结构再生段开销（RSOH）STM-N净负荷（含POH）管理单元指针（AU-PTR）复用段开销（MSOH）1-35-949N261N270N13三、SDH帧结构管理单元指针1-35-949N261N2STM-NSTM-N帧结构特点帧结构特点1、采用块状结构、采用块状结构2、帧周期为、帧周期为125S（相当帧频（相当帧频8000Hz）3、以字节为单位，每个字节编、以字节为单位，每个字节编8个比特，个比特，一个字节速率为一个字节速率为64Kbit/s4、采用字节间插同步复用、采用字节间插同步复用5、分三个区域（开销区、指针区、净负荷区）、分三个区域（开销区、指针区、净负荷区）6、传输方向是：先左后右、先上后下、传输方向是：先左后右、先上后下14STM-N帧结构特点1、采用块状结构14第三节第三节 SDH复用映射结构复用映射结构1、SDH复用映射结构STM-NAUGAU-4TUG-3TU-3TUG-2TU-12VC-12C-12VC-11C-11C-4C-3VC-3VC-4140M45M34M2M1.5M指针处理复用映射定位xNx1x3x1x7x3TU-2VC-2VC-3AU-3x3x7CCITT确定的SDH结构15第三节SDH复用映射结构1、SDH复用映射结构STM-NASTM-NAUGAU-4TUG-3TU-3TUG-2TU-12VC-12C-12C-4C-3VC-3VC-4140M34M2M指针处理复用定位校准映射xNx1x3x1x7X3我国规定的我国规定的SDH复用映射结构复用映射结构16STM-NAUGAU-4TUG-3TU-3TUG-2TU-1STM-1容量含有：含有：一个一个140Mbit/s信号信号 （相当64个2Mbit/s信号）三个三个34Mbit/s信号信号（相当48个2Mbit/s信号）63个个2Mbit/s信号信号17STM-1容量17任何信号进入任何信号进入STM-N帧需要经过的三个步骤帧需要经过的三个步骤(1)映射映射：实现速率适配功能（在信号进入：实现速率适配功能（在信号进入VC时进时进行速率调整）行速率调整）(2)定位定位：指示信息的第一个字节在相应信息单元：指示信息的第一个字节在相应信息单元结构中的位置（指示结构中的位置（指示VC在在TU或或 AU中的位置）中的位置）(3)复用复用：实现低速支路信号合成高速信号：实现低速支路信号合成高速信号 (将多个低速单元组合成一个高速单元组将多个低速单元组合成一个高速单元组)18任何信号进入STM-N帧需要经过的三个步骤(1)映射：实现速 C-n：容器-用于容纳各种不同速率信号的信息结构 有:C-12 C-3 C-4 三种 VC-n：虚容器-用于支持SDH通道层连接的信息结构 是实现各种信号与SDH通道单元的适配，是SDH复 用、传输和交叉连接的标准信息单元 有:VC-12 VC-3 VC-4 三种TU-n：支路单元-用于VC单元的定位，是低阶通道与高阶通道的适配信息结构单元TUG：支路单元组-用于将若干个低速支路合成为一个高速支路(由若干个TU组成)AU：管理单元-用于VC-4的定位，是高阶通道与段层的适配信息结构单元AUG：管理单元组-用于STM-N信息的复用(由若干个AU组成)各容器功能说明各容器功能说明19C-n：容器-用于容纳各种不同速率信号的信息结构各容各信息单元之间关系各信息单元之间关系VC：称为通道高阶通道VC-4低阶通道VC-12和VC-320各信息单元之间关系VC：称为通道高阶通道VC-4第四节第四节 开销和指针开销和指针SDH开销分为开销分为:段开销段开销(SOH)-再生段开销（再生段开销（RSOH）复用段开销（复用段开销（MSOH）通道开销通道开销(POH)-高阶通道开销（高阶通道开销（H-POH）低阶通道开销（低阶通道开销（L-POH）再生段开销：放置再生段运行、维护、管理字节再生段开销：放置再生段运行、维护、管理字节 用于对再生段的管理用于对再生段的管理复用段开销：放置复用段运行、维护、管理字节复用段开销：放置复用段运行、维护、管理字节 用于对复用段的管理用于对复用段的管理通道开销：放置通道运行、维护、管理字节通道开销：放置通道运行、维护、管理字节 用于对通道的管理用于对通道的管理1、SDH开销开销21第四节开销和指针SDH开销分为:段开销(SOH)A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2STM-1开销字节安排开销字节安排22A1A1A1A2A2A2J0B1E1F1D1D2D3B2B2A1、A2：STM-N同步字节同步字节,STM-N第一个字节第一个字节J0：再生段踪迹字节再生段踪迹字节B1：再生段误码监测字节再生段误码监测字节D1-D3：再生段数据通道字节再生段数据通道字节E1：再生段公务字节再生段公务字节F1：使用者字节使用者字节B2：复用段误码监测字节D4-D12：复用段数据通道字节S1：同步状态字节M1：复用段远端差错字节E2：复用段公务字节K1-K2（b1-b5)：复用段保护倒换字节K2（b6-b8)：复用段远端缺陷指示（AIS、RDI）SDH 的的 SOH 功能功能23A1、A2：STM-N同步字节,STM-N第一个字节J0：SDH 通道开销通道开销(POH)J1:通道踪迹字节B3:通道BIP-8误码监测字节C2:信号标记字节G1:通道状态字节F2:使用者通路字节H4:TU位置指示字节F3:使用者通路字节K3:自动保护倒换字节N1:网络运营者字节V5:通道状态和信号标记字节J2:VC-12通道踪迹字节N2:网络运营者字节K4:备用字节低阶通道开销高阶通道开销12 3 4 5 6 7 82REI RDI 保留1 2 3 4 5 6 7 82BIP-2 REI RFI 信号标记 RDIV5字节功能G1字节功能字节功能24SDH通道开销(POH)J1:通道踪迹字节B3:通道BSDH指针有指针有3类类:AU-4 TU-3 TU-12 AU-4 PTR管理单元指针：放置管理单元指针管理单元指针：放置管理单元指针 （1）指示）指示VC-4信息第一个字节在信息第一个字节在AU-4中的中的 位置位置 （2）用于速率的调节）用于速率的调节 TU-3 PTR单元指针：放置单元指针：放置TU-3 PTR指针指针 （1）指示）指示VC-3信息第一个字节在信息第一个字节在TU-3中的中的 位置位置 （2）用于速率的调节）用于速率的调节 TU-12 PTR单元指针：放置单元指针：放置TU-12 PTR单元指针单元指针 （1）指示）指示VC-12信息第一个字节在信息第一个字节在TU-12中的中的 位置位置 （2）用于速率的调节）用于速率的调节SDH指针分类指针分类25SDH指针有3类:AU-4TU-3TU-12S2 指针技术指针技术指针的作用(1)指示VC-n在TU或AU帧中第一个字节的位置.即:放置指针值(2)进行速率和相位适配 同步时相位校准 失配时频率和相位校准(一般发生在网络边缘处)容纳频率抖动和相位漂移262指针技术指针的作用26AU-4指针值指针值(1)AU-4指针值位置H1 Y Y H2 1*1*H3 H3 H3其中:Y=1001SS11(S未定)1*=11111111 H1 H2 作成指针值N N N N S S I D I D I D I D I DH1H2指针值NDI新数据标识AU/TU类型27AU-4指针值(1)AU-4指针值位置H1Y(2)指针值指针值:VC-4编号方法编号方法-每每3个字节编一个号码个字节编一个号码(3)共计有共计有(9261)/3=783个个 编为编为0782#(4)AU-4指针有指针有10个比特个比特:210=1024 其中其中0782#为有效值为有效值(5)7831023#为无效值为无效值(3)速率调整字节速率调整字节:H3(3个个)-负调整机会字节负调整机会字节(VC-4速率高时速率高时)0(3个个)-正调整机会字节正调整机会字节(VC-4速率低时速率低时)H1YYH21*1*H3H3H30 0 0 1 1 1 2 2 2.86 86 8687 87 87782 782 782521 521 521522 522 522H1YYH21*1*H3H3H30 0 0 1 1 1 2 2 2.86 86 8687 87 87782 782 782521 521 521522 522 52228指针值:VC-4编号方法-每3个字节编一个号码(3AU-4指针调整指针调整(1)VC-4与AU-4速率适配时:H3为填充字节 0#为信息字节(2)VC-4AU-4时采用正调整:0#为填充字节 本帧-I比特反转 下一帧-指针值+1(后移)(3)VC-4AU-4时采用负调整:H3为信息字节 本帧-D比特反转 下一帧-指针值-1(前移)29AU-4指针调整(1)VC-4与AU-4速率适配时:H3为例题例题:帧序指针值(十六进制)H1H2NNNNSSIDIDIDIDID前一帧730110100001001001当前帧负调整011010010001 1100下一帧72011010000100100030例题:帧序指针值H1HH1 H2 的另一个用途的另一个用途 当传送的信息量大于C-4净负荷时,可采用多个C-4级联在一起组成C-4的X倍-即:VC-4-XC这时H1 H2 作为级联指示:级联指示方法:第一个AU-4为正常指针值 其后级联的AU-4指针为级联指示 1001SS111111111131H1H2的另一个用途当传送的信息量大于C-4净负新数据标识新数据标识(1)当当NNNN=0110时时-表示指针可以正常进行操作表示指针可以正常进行操作,允许指针调整允许指针调整(2)当当NNNN=1001时时-表示净负荷发生了变化表示净负荷发生了变化 (新数据或级联新数据或级联)如果是新数据如果是新数据-指针值将是全新的编号指针值将是全新的编号 如果是级联如果是级联-指针值将是全指针值将是全”1”码码(3)变化后变化后NNNN恢复正常恢复正常:NNNN=011032新数据标识(1)当NNNN=0110时-表示指针可以正TU-3指针指针1.TU-3指针的作用指针的作用:(1)指示VC-3第一个字节在TU-3中的起点位置 (2)调整VC-3与TU-3在频率或相位上的容差2.指针位置:在TU-3第一列的前3个字节 H1 H2 H3 其中:H1 H2 作用与AU-4中的H1 H2作用相同H3(一个字节)为负调整字节,0#(一个字节)为正调整字节3.VC-3的编号:一个字节编一个号码共计有 0764#(859=765)个号码H1H2H3 0#8586TU-333TU-3指针1.TU-3指针的作用:2.指针位置:在TU-3TU-12指针指针1.TU-12指针的作用指针的作用:(1)指示VC-12第一个字节在TU-12中的起点位置 (2)调整VC-12与TU-12在频率或相位上的容差2.指针位置:在TU-12第一列的前3个字节 V1 V2 V2 其中:V1 V2 作用与AU-4中的H1 H2作用相同V3(一个字节)为负调整字节,35#(一个字节)为正调整字节3.VC-12的编号:一个字节编一个号码共计有 0139#(354=140)个号码1#34#0#35#V1V2V3V4C-12 34字节VC-12 35字节TU-12 36字节34TU-12指针1.TU-12指针的作用:2.指针位置:在TU指针调整归纳小结指针调整归纳小结指针类型指针字节负调整字节正调整字节编号AU-4H1H2H3H3(3个)0#(3个)0782#(3个字节一个号码)TU-3H1H2H3H30#0764#TU-12V1V2V3V335#0139#说明:(1)同步时:正调整字节=I比特 负调整字节=R比特 (2)失配时:正调整-正负调整字节=R比特 I比特反转 指针值+1(前移)负调整-正负调整字节=I比特 D比特反转 指针值-1(后移)(3)NDF-新数据标识 (4)在SDH中存在两种抖动:由指针调整引起的指针抖动指针抖动 由映射调整引起的映射抖动映射抖动35指针调整归纳小结指针类型指针字节负调整字节正调整字节编第五节第五节 SDH传送网络结构传送网络结构1、传送网的基本概念电信网络有两大功能：一是传送功能群：将任何电信信息从一点传送到另一些点；二是控制功能群：实现各种辅助服务与操作和维护功能。传送网：是将用户信息双向或单向地从一点传送到另一些点，也可以传送各种类型的网络控制信号。36第五节SDH传送网络结构1、传送网的基本概念362、分层和分割网络分层的好处：第一，单独设计和运行每一层网络要比将整个网络作为单个实体设计简单的多；第二，有助于规定TMN内的管理目标；第三，每一层有各自独立的OAM&P，减少彼此影响；第四，使网络规范与具体实现方法无关，使规范保持较长时间的稳定，不会随技术换代而轻易更改。372、分层和分割37网络的垂直分层：电路层：直接面向业务通道层：支持一个或多个电路层网络，为其提供传送通道在SDH网络中分高阶通道和低阶通道传输媒质层：支持一个或多个通道层网络，它又分为段层和物理层段层：复用段和再生段物理层：光纤、微波、电缆38网络的垂直分层：38SDH组织结构组织结构纵向分层纵向分层高阶通道（HPT/VC-4）低阶通道（LPT/VC-12）复用段（MST）再生段（RST）物理层（光纤）通道层通道层段层段层（话音、数据、图像）电路层电路层39SDH组织结构纵向分层高阶通道（HPT/VC-4）低阶通道SDH传送网完整的分层模型传送网完整的分层模型电电 路路 层层 网网 络络VC-11VC-12VC-2VC-3VC-4VC-3再生段层网络再生段层网络复用段层网络复用段层网络物理层网络物理层网络电路层电路层通道层通道层传输媒质层传输媒质层电段层电段层光段层光段层SDH 传传 输输 层层低阶通道层低阶通道层高阶通道层高阶通道层40SDH传送网完整的分层模型电路层网SDH的组织结构TMADMADMREGTMRSTRSTRSTRSTMSTMSTMSTPT（VC）PT（VC）PT（VC）PT（VC）RST：实现放大、再生功能MST：实现通道信号上下的复用和解复用PT（通道）：又分为HPT（高阶通道）和LPT（低阶通道）实现信号的传输41SDH的组织结构TMADMADMREGTMRSTRSTRST3、SDH网络结构TMADMREGTMREGADMADMADM有线形、星形、树形、环形、网孔形DXCDXCDXCDXCDXCTMTMREGADMTM423、SDH网络结构TMADMREGTMREGADMADMAD4、SDH自愈环保护自愈环保护SDH环形网络的最大优点就是具有自愈功能 自愈功能自愈功能：是指在网络出现故障时无须人为干预，网络就能在极短的时间内自动恢复业务的功能。自愈环保护的目的：提高网络的安全性、可靠性和网络的生存能力。434、SDH自愈环保护SDH环形网络的最大优点就是具有SDH保护方式根据保护层次分：通道保护和复用段保护通道保护：以通道为基础的保护复用段保护：以复用段为基础的保护根据使用光纤的数量分：二纤保护和四纤保护二纤保护：系统采用二纤组网四纤保护：系统采用四纤组网根据信号传输方向分：单向保护和双向保护单向保护：系统信号沿着一个方向传输双向保护：系统信号沿着两个方向传输44SDH保护方式根据保护层次分：通道保护和复用段保护根据使用光自愈环保护类型自愈环保护类型：二纤单向通道保护倒换环二纤单向复用段保护倒换环二纤双向复用段保护倒换环四纤双向复用段保护倒换环45自愈环保护类型：45二纤单向通道保护倒换环正常时：信号在外纤传故障时：A-C业务倒换到内纤传ACDBS1P1C-AC-AA-CA-CACDBC-AS1P1A-CC-A A-C46二纤单向通道保护倒换环正常时：信号在外纤传故障时：A-C业务二纤单向复用段保护倒换环正常时：信号在S1纤传故障时：B、C桥接将P1纤与S1纤连接形成一个新的光纤环ACDBS1P1C-AC-AA-CA-CACDBS1P1C-AC-AA-CA-C47二纤单向复用段保护倒换环正常时：信号在S1纤传故障时：B、C二纤双向复用段保护倒换环正常时：信号都走A-B-C路由，S1与S2互为备用，每个纤上前半个时隙为主用业务，后半个时隙作为备用故障时：B、C桥接，将S1-P1与S2-P2连接，形成一个新的光纤环ACDBS1/P2S2/P1C-AC-AA-CA-CACDBS1/P2S2/P1C-AC-AA-CA-C48二纤双向复用段保护倒换环正常时：信号都走A-B-C路由，S1四纤双向复用段保护倒换环13241-22-12-11-249四纤双向复用段保护倒换环13241-22-12-11-249第六节第六节 SDH网络管理网络管理1 SDH网络管理网络管理-SMNSMN定义：SMN是SDH的管理网，负责对SDH传送网的管理。SMN属于TMN的子集，又可以分为一系列管理子网SMS。SMNTMNSMNSMSSMS50第六节SDH网络管理1SDH网络管理-SMNSM高高低低网元层网元层 NEL网元管理层网元管理层 EML业务管理层业务管理层 SML事务管理层事务管理层 BML网络管理层网络管理层 NMLSDH的网络管理分为五层的网络管理分为五层各层功能见书P30751高低网元层NEL网元管理层EML业务管理层SMLSDH管理网络的分层结构管理网络的分层结构SDH管理网络分为三层管理结构:（1）网络管理层:对本地区所有网络的管理（2）网元管理层:对一个网络中的所有网元的管理（3）网元层:网元自己本身的管理52SDH管理网络的分层结构SDH管理网络分为三层管理结构:522、SDH管理功能（管理功能（P307）故障管理功能性能管理功能配置管理功能安全管理功能532、SDH管理功能（P307）故障管理功能53第七节第七节 SDH新技术应用新技术应用1、目前最流行的IP传送技术有IPoverATMIPoverSDHIPoverWDM54第七节SDH新技术应用1、目前最流行的IP传送技术(1)IP over ATM优点:速度快、容量大、支持实时业务，保证业务的QOS。缺点:网络体系结构复杂、开销大、传输效率低。(2)IP over SDH优点:减少了ATM开销,提高了传输效率，易实现网络互联，可以利用 SDH的自动保护功能提高网络的可靠性。缺点:SDH开销大、无业务优先级、流量与拥塞控制能力差。（3）IP over WDM优点：减少了开销、简化了层次和设备、减轻了网管复杂性、传输效率高。55(1)IPoverATM55IP 映射入映射入STM-N的方法的方法映射步骤映射步骤:(1)将将IP数据报进行数据报进行PPP帧封装帧封装 (2)将将PPP帧进行高级数据链路帧进行高级数据链路(HDLC)组装组装 (3)将将HDLC组帧装入组帧装入C-4与与C-4的边界定位的边界定位,允许跨边界允许跨边界IP数据报PPP协议PPP帧IP数据报PPP协议FCS地址控制标志HDLC帧1字节1字节 1字节1字节1-2字节标志POHHDLCSOH56IP映射入STM-N的方法映射步骤:(1)将IP数据报进行2、光互联网络的概念光互联网络：光互联网络：是数据网络，它的底层使用光传送网络作为物理传输网络。数据网络中-主要由ATM交换机、路由器等组成。光传送网络中-主要是WDM终端、光放大器、光纤。在光互联网络中，数据业务不必再使用固定的TDM复用结构，可以对数据分组或信元进行统计复用，并可以把其它SDH功能转移到数据设备中。网络不再受TDM复用结构对容量和速率的限制，改进了传输效率。572、光互联网络的概念在光互联网络中，数据业务不必光互联网络的重叠模型光互联网络的重叠模型ATMIPSDHIPSDHIPATMIPWDM光网络物理光网络58光互联网络的重叠模型ATMIPSDHIPSDHIPATMIP网同步网同步：是指网络之间的信号在频率或相位上保持某种特定关系即：频率保持相等、相位差保持不变频率保持相等、相位差保持不变网络信号不同步的危害是网络信号不同步的危害是：PDH网会产生信号的滑码，滑码，滑码严重时产生误码产生误码SDH网会引起指针的频繁调整指针的频繁调整，使信号产生抖动产生抖动3、同步网概述、同步网概述SDH网实现同步的目的：就是减少指针调整的次数网实现同步的目的：就是减少指针调整的次数59网同步：是指网络之间的信号在频率或相位上保持某种特定关系即SDH设备时钟T1：STM-N线路信号时钟T2：PDH支路信号时钟T3：外基准同步信号T0：为内部设备和STM-N信号提供定时T4：为外部设备提供定时参考选择A选择C选择BSETGT4T1T2T3T0SEST（SDH设备时钟）结构60SDH设备时钟T1：STM-N线路信号时钟选择A选择C选择BSDH时钟性能指标时钟性能指标输出频率准确度最小同步和失步范围输出噪声噪声容限噪声传递短时期相位瞬变响应长期相位瞬变响应时钟质量等级标识时钟质量等级标识-SSMSDH-N信号通过S1(b5b8)传递时钟质量PDH信号通过奇数帧T0时隙(b5b8)传递时钟质量61SDH时钟性能指标61第二章第二章 密集波分复用（密集波分复用（DWDM）传输原理）传输原理第二节第二节 DWDM系统的组成网元系统的组成网元第一节第一节 DWDM的工作原理的工作原理62第二章密集波分复用（DWDM）传输原理第二节DWDM系1.低啁啾、高波长稳定性的激光源低啁啾、高波长稳定性的激光源2.低噪声系数、增益平坦的掺铒光纤放大器低噪声系数、增益平坦的掺铒光纤放大器3.稳定可靠的各种光无源器件（复用器、解稳定可靠的各种光无源器件（复用器、解复用器、光纤光栅、隔离器等）复用器、光纤光栅、隔离器等）4.光纤非线性的问题光纤非线性的问题63DWDM系统的关键技术1.低啁啾、高波长稳定性的激光源63第一节第一节 DWDM的工作原理的工作原理光波分复用：光波分复用：将一系列载有信息的光载波，在光频域内以1至几百纳米的波长间隔合在一起沿着单根光纤传输；在接收端再用一定的方法，将各个不同的光载波分开的通信方式-简称WDM。WDM分为两种：DWDM密集波分复用，两信道之间的光波长间隔110nm；CWDM-粗波分复用，两信道之间的光波长间隔10100nm；64第一节DWDM的工作原理光波分复用：将一系列载有信息的光载高速路加油站巡逻车65什么是波分复用？高速路加油站巡逻车65光源1光源2光源n检测器1检测器2检测器n合波器分波器1-n信道1信道2信道n信道1信道2信道n一、工作原理一、工作原理1、WDM技术原理WDM的实质是FDM光波与频率的关系：C=f66光源1光源2光源n检测器1检测器2检测器n合波器各种传输技术的实现方式：各种传输技术的实现方式：明线技术-FDM模拟技术，每路电话4KHz；小同轴电缆60路-FDM模拟技术，每路电话4KHz；中同轴电缆1800路-FDM模拟技术，每路电话4KHz；光纤通信PDH系统-TDM数字技术，每路电话64Kbit/s；光纤通信SDH系统-TDM数字技术，每路电话64Kbit/s；光纤通信WDM系统-TDM数字技术+光频域FDM模拟技术，每路电话64Kbit/s。67各种传输技术的实现方式：67光纤光纤WDM 与同轴电缆与同轴电缆FDM的区别的区别（1）传输媒质不同WDM是光纤通信系统上的光信号的频率分割；同轴电缆系统是电信号上的频率分割。（2）每个通道信号不同同轴电缆系统传输的是模拟信号4KHz语音复用；WDM系统每个波道速率是2.5Gbit/s的SDH或更高速率的数字信号系统。68光纤WDM与同轴电缆FDM的区别68WDM 与与 DWDM 的区别的区别WDM：是任意波长的复用。DWDM：是在1550nm区域，波长间隔只有几纳米的多波长的复用。选用选用1550nm区域作为区域作为DWDM的工作区域主要理由是：的工作区域主要理由是：目前采用的放大器目前采用的放大器EDFA的工作波长区域在的工作波长区域在1530nm1565nm。69WDM与DWDM的区别WDM：是任意波长的复用。选用1二、工作方式二、工作方式1、双纤单向传输、双纤单向传输光源1光源2光源n检测器1检测器2检测器n合波器分波器1-n信道1信道2信道n信道1信道2信道n光源1光源2光源n检测器1检测器2检测器n合波器分波器1-n信道1信道2信道n信道1信道2信道n70二、工作方式1、双纤单向传输2、单纤双向传输、单纤双向传输光源1光源n检测器1检测器n合波器分波器1-n信道1信道n信道1信道n检测器n+1检测器2n光源n+1光源2nn+1-2n信道n+1信道2n信道n+1信道2n优点：两个方向信号不会四波混频（FWM）缺点：采取特殊措施对付光反射光纤线路中需采用双向放大器712、单纤双向传输光源1光源n检测器1检测器n合波器分三、三、DWDM的光纤选型的光纤选型85013101550（nm）（dB/km)20.20.5红外线吸收红外线吸收紫外线吸收紫外线吸收氢氧根离子吸收氢氧根离子吸收 光纤的传输特性光纤的传输特性:损耗特性和色散特性损耗特性和色散特性 光纤的传输损耗特性光纤的传输损耗特性：指光信号在传输的过程中光信号减弱的现象。光纤的损耗随着传输距离的增长而增大。光纤的传输损耗与工作波长有关。72三、DWDM的光纤选型85013101550（nm）（光纤的色散特性光纤的色散特性：指光信号随着传输距离的增长光脉冲展宽的现象。传输距离越长光色散越大，光纤的色散越大光纤的传输带宽越窄，传输容量越小。光纤的色散类型有：模式色散、材料色散和波导色散总色散总色散D（ps/km.nm)(nm)1310波导色散波导色散材料色散材料色散73光纤的色散特性：指光信号随着传输距离的增长常用的光纤类型常用的光纤类型G.652光纤：常规的单模光纤光纤：常规的单模光纤 工作点在工作点在1310nm 或或1550nm 处处G.655光纤：非零色散位移单模光纤光纤：非零色散位移单模光纤 工作点在工作点在1550nm 附近附近DCF：色散补偿光纤：色散补偿光纤G.652+DCF：工作点在：工作点在1550nm附近附近SDH 2.5GSDH 2.5G系统常用系统常用G.652G.652光纤（工作在光纤（工作在1310nm1310nm波长点）波长点）SDH 10GSDH 10G系统常用系统常用G.655G.655光纤或光纤或G.652+DCFG.652+DCF（工作在（工作在1550nm1550nm波长点）波长点）WDMWDM系统常用系统常用G.655G.655光纤或光纤或G.652+DCFG.652+DCF（工作在（工作在1550nm1550nm波长点）波长点）G.652DCFG.653G.655D（ps/km.nm)(nm)1310155015651530大有效面积光纤大有效面积光纤74常用的光纤类型G.652光纤：常规的单模光纤G.655光纤：四、光纤的非线性效应及解决四、光纤的非线性效应及解决在光场较弱的情况下：可以认为光纤的各种特征参数不随光场强弱改变，这时认为光纤是线性媒质；在光场很强的情况下：光纤的各种特征参数随光场强弱改变，这时光纤呈现非线性效应，这种非线性效应限制DWDM系统性能和传输距离、容量。75四、光纤的非线性效应及解决在光场较弱的情况下：可以认为光纤的1、受激散射、受激散射（1）受激拉曼散射（）受激拉曼散射（SRS）斯托克斯光反斯托克斯光频率斯托克斯频率斯托克斯频率强度强强度弱当强光入射到光纤时，会引起光纤材料分子振动，产生新的频率。当强光入射到光纤时，会引起光纤材料分子振动，产生新的频率。当有两个频率间隔恰好位于斯托克斯频率的光波时，低频波将获得增益，当有两个频率间隔恰好位于斯托克斯频率的光波时，低频波将获得增益，而高频波将受到衰减。而高频波将受到衰减。即：高频波的能量转移到低频波上（短波长光产生衰减）。即：高频波的能量转移到低频波上（短波长光产生衰减）。761、受激散射斯托克斯光反斯托克斯光频率斯托克斯频率斯托克斯频（2）受激布里渊散射（SBS）SBS类似SRS区别：(1)峰值SBS增益比SRS大2个数量级(2)SBS属于声子振动-频移小（10GHz），SRS属于分子振动-频移大(100GHz);(3)SBS只出现在后向散射方向，其影响要大于SRS(4)SBS增益带宽窄-只影响单通路，SRS增益带宽宽-影响大。77（2）受激布里渊散射（SBS）SBS类似SRS772、克尔效应、克尔效应-折射率效应折射率效应克尔效应：是光纤的折射率n随着光强的变化而变化的非线性现象。表达式：n=n0+n2P/Aeff(P-333)（1）自相位调制（SPM）：光波的相位随着折射率和传输距离而变，而折射率又是光强的函数，因而光波的相位也随着光强而变化。（2）交叉相位调制（XPM）：在多波长系统中，克尔效应会导致信号的相位受其它通路功率的调制，这种现象称为交叉相位调制。（只发生在多波道）（3）四波混频（FWM）：当多个具有一定强度的光波在光纤中混合时，光纤的非线性效应会导致产生其它新的波长，即四波混频效应。四波混频的效率取决于通路间隔和光纤色散。通路间隔越窄、光纤色散越小，不同光波间相位匹配越好，导致四波混频效应越强。782、克尔效应-折射率效应（1）自相位调制（SPM）：光波第二节第二节 DWDM系统的组成网元系统的组成网元一、光源一、光源光源的作用：产生激光或荧光目前常用的光源有：LD和LEDLED：发出荧光；谱线宽度较宽；调制效率低；与光纤耦合效率低。输出特性曲线线性好；寿命长；成本低；适用于短距离、小容量系统。LD：发出激光；谱线较窄；调制频带宽；适合于长距离、大容量系统。DWDM 系统对光源的要求：系统对光源的要求：一是比较大的色散容纳值；二是标准而稳定的波长。一是比较大的色散容纳值；二是标准而稳定的波长。79第二节DWDM系统的组成网元一、光源LED：发出荧光；谱线1、激光器的调制方式、激光器的调制方式（1）直接调制）直接调制光源电信号光信号（2）间接调制）间接调制光源调制器电信号光信号优点：实现简单、损耗小、成本低缺点：光源不稳定、产生啁啾噪声优点：光源工作稳定克服啁啾噪声缺点：实现复杂光源：相当是一个恒定光源常用的外调制器有：声光调制器、电光调制器、波导调制器外调制器功能：相当一个开关801、激光器的调制方式光源电信号光信号（2）间接调制光源调制器2、激光器的波长稳定与控制常用的光源：集成电吸收调制激光器和分布反馈式激光器稳定和控制方法：控制和调整温度控制和调整偏置电流812、激光器的波长稳定与控制81光转发器光转发器1 1输入输入信道1信道N信道1信道N光转发器光转发器n n光合波器光分波器光波转发器光波转发器1 1光波转发器光波转发器n n光监控信道光监控信道接收接收/发送发送光监控信道光监控信道发送器发送器光监控信道光监控信道接收器接收器输出输出网络管理系统DWDM系统的基本结构82光转发器1输入信道1信道N信道1信道N1n光DWDMDWDM系统的两种应用形式系统的两种应用形式复用器SDHR2S1S2SNR1RNSDHSDHSDHEDFAEDFA解复用器G.692G.692SDHR2S1S2SNR1RNSDHSDHSDHEDFAEDFA解复用器G.692G.692复用器OTUOTUG.957OTUOTUG.957集中式DWDM系统开放式DWDM系统83DWDM系统的两种应用形式复用器SDHR2S1S二、光波长转换器（OTU）DWDM系统在开放式系统中需要依靠波长转换器实现波长转换技术，达到灵活调整波长。OTU除了可以将非规范的波长转换成标准波长外，还可以根据需要增加定时再生的功能。84二、光波长转换器（OTU）84三、光放大器三、光放大器光放大器：是一中不需要经过光/电/光的变换而直接对光信号进行放大的有源器件。在泵浦光源作用下，在泵浦光源作用下，激活激活EDF中的铒粒子中的铒粒子使掺铒光纤中出现粒使掺铒光纤中出现粒子数反转分布。子数反转分布。在信号光的作用下，在信号光的作用下，铒离子产生受激辐射，铒离子产生受激辐射，发出与信号光一模一发出与信号光一模一样的光子注入进信号样的光子注入进信号光中，从而使光信号光中，从而使光信号得到放大。得到放大。工作原理工作原理工作原理工作原理85三、光放大器在泵浦光源作用下，激活EEDFA的基本组成的基本组成光隔离器EDF掺铒光纤光隔离器光滤波器光耦合器弱信号光输入强信号光输出泵浦光输入（980或1480nm）光隔离器：抑制光反射，以确保光放大器工作稳定。光耦合器：将信号光和泵浦光合在一起。光滤波器：滤除放大器的噪声。EDFA特点：只能放大光信号，不能使光信号再生。86EDFA的基本组成光隔离器EDF光隔离器光滤波器光耦合器弱信EDFAEDFA的三种泵浦方式的三种泵浦方式87EDFA的三种泵浦方式87DWDM系统对EDFA的要求增益带宽要宽：增益带宽要宽：将DWDM系统的所有信道包含在这一带宽中。增益要平坦：增益要平坦：保证对系统中所有信道的增益相同。噪声指数低、输出功率大：噪声指数低、输出功率大：以实现长距离传输。具有增益锁定功能和增益调节功能：具有增益锁定功能和增益调节功能：实现不同波数的传输。88DWDM系统对EDFA的要求增益带宽要宽：将DWDM系统的所EDFA在光纤通信系统中的应用形式在光纤通信系统中的应用形式作发射机的功率放大器使用作发射机的功率放大器使用：提高发射机的输出功率，提高发射机的输出功率，以增大入纤光功率，延长通信距离。以增大入纤光功率，延长通信距离。作光中继器使用作光中继器使用：替代传统的光替代传统的光/电电/光中继器，对线路中的光中继器，对线路中的 光信号直接进行放大，实现全光通信，延长通信距离。光信号直接进行放大，实现全光通信，延长通信距离。作接收机的前置放大器使用作接收机的前置放大器使用：利用利用EDFA的低噪声特性，的低噪声特性，放大接受光信号，以提高接收机的灵敏度。放大接受光信号，以提高接收机的灵敏度。用在局域网用在局域网：作分配补偿放大器，以便增加光接点的数目。作分配补偿放大器，以便增加光接点的数目。89EDFA在光纤通信系统中的应用形式作发射机的功率放大器使用：四、光复用器和光解复用器（合波/分波器）光栅型波分复用器属于角色散型器件，是利用角色散元件来分离和合并不同波长的光信号。1234123490四、光复用器和光解复用器（合波/分波器）光栅型波分五、光波长的定义五、光波长的定义（1）为什么要制定标称中心频率？为了保证不同的DWDM系统之间的横向兼容性，必须对各个通路的中心频率进行规范。（2）什么是标称中心频率和波长？所谓标称中心频率：指的是光波分复用系统中每个通路对应的中心波长。国际上ITU-T规定的通路频率是基于参考频率为193.1THz（波长1552.52nm）、通道最小间隔为100GHz（波长间隔0.8nm）。100GHz100GHz100GHz100GHz100GHz100GHz193.1THz193.2THz193.3THz193.4THz193.0THz192.9THz192.8THzf其它波长规定见P-35391五、光波长的定义（1）为什么要制定标称中心频率？100G第三章第三章 SDH传输网维护测试项目及方法传输网维护测试项目及方法第二节第二节 光接口测试光接口测试第一节第一节 概述概述第三节第三节 电接口测试电接口测试第四节第四节 抖动测试抖动测试第五节第五节 误码测试误码测试第六节第六节 定时和同步的测试定时和同步的测试第七节第七节 保护倒换和环回功能测试保护倒换和环回功能测试92第三章SDH传输网维护测试项目及方法第二节光接口测试第第一节第一节 概述概述一、SDH测试项目（P355）SDH光缆线路系统包括：复用器-TM、ADM光缆线路再生中继器-REG93第一节概述一、SDH测试项目（P355）93二、二、SDH测试信号结构测试信号结构SDH设备接口有：PDH接口和SDH接口比特率（kbit/s)测试用PRBS2048215-134368223-1139264223-1PDH接口接口PRBS测试信号测试信号对于SDH接口：不管速率是多少，发送的测试信号均是具有SDH帧结构的测试信号。在ITU-TO.150建议中规定了6种SDH测试信号结构：TSS1、TSS3、TSS4、TSS5、TSS7、TSS894二、SDH测试信号结构SDH设备接口有：PDH接口和SDH1、TSS1-适用于C-4高阶容器的所有字节的测试信号结构2、TSS3-适用于C-3低阶容器的所有字节的测试信号结构3、TSS4-适用于C-12低阶容器的所有字节的测试信号结构4、TSS5-适用于映射入C-4高阶容器的所有PDH支路比特的测试信号结构5、TSS7-适用于映射入C-3低阶容器的所有PDH支路比特的测试信号结构6、TSS8-适用于映射入C-12容器的所有PDH支路比特的测试信号结构951、TSS1-适用于C-4高阶容器的所有字节的测试信号说明：说明：（1）对于误码测试和需要观察误码测试，当信号输入口为PDH时，发送信号见规定的PRBS序列；（2）当信号输入口为SDH口时，如果为通道的误码测试，根据所测试通道级别选择测试信号结构；测试VC-4通道，则选择TSS1信号结构测试140M通道，则选择TSS5信号结构（3）如果是需要在SDH支路观察误码，一般采用TSS1信号结构；（4）如果仪表不支持TSS1信号结构，可采用TSS5信号结构；（5）当需要在支路观察误码，且设备具有一种以上速率接口时，通常选择最高速率接口进行测试；（6）如果设备具有同种速率接口，可将所有支路串接起来观察误码。96说明：96第二节第二节 光接口测试光接口测试一、平均发送功率一、平均发送功率平均发送功率：是发送机耦合到光纤的伪随机数据序列的平均功率在S参考点上的测量值。在线路光发送口测量时，可能有几个支路输入口相对应，有时需要有一个输入口送信号。如果输入口既有PDH又有SDH接口，一般在一个SDH输入口送信号。信信 号号发生器发生器光光端端机机DDF架光功率计光功率计ODF架测试步骤P-363注：对于SDH设备输入口一般不需要送信号。光功率计的波长、单位的设置要合适S97第二节光接口测试一、平均发送功率信号光端机DDF架二、发送信号波形（眼图）二、发送信号波形（眼图）发送信号波形以及发送眼图模框的形式规定了发送机的光脉冲形状特性，它包括上升、下降时间、脉冲过冲及振荡。图案发生器被测设备光衰减器光接收机示波器外时钟同步或相互同步测试步骤P-364S98二、发送信号波形（眼图）图案被测光衰减器光接收机示波器外时钟三、接收机灵敏度三、接收机灵敏度接收机灵敏度：是指在R参考点上达到规定的误码比特率（BER）时所能接收到的最低平均光功率。信信 号号发生器发生器误误 码码分析器分析器可变可变光衰光衰减器减器光功率计光功率计DDFODF光接光接收侧收侧光发光发送侧送侧测试步骤：P-364SR99三、接收机灵敏度信号发生器误码分析器可变光衰四、接收机过载功率四、接收机过载功率接收机过载功率：是在R参考点上，达到规定的BER所能接收到的最高平均光功率。测试方法与测试接收机灵敏度方法向同五、光通道衰减五、光通道衰减光通道衰减：是指再生段S、R点之间的衰减。测量方法有：剪断法、后向反射法、介入损耗法100四、接收机过载功率五、光通道衰减100第三节第三节 电接口测试电接口测试SDH设备具有三种类型的电接口：第一类：SDH电接口155.52Mbit/s第二类：PDH电接口2.048Mbit/s、34.368Mbit/s、139.264Mbit/s第三类：数字同步网接口2048Kbit/s、2048KHz101第三节电接口测试SDH设备具有三种类型的电接口：101一、输出口信号（包括一、输出口信号（包括AIS）比特率）比特率SDH设备的STM-1电接口和PDH支路输出口的输出信号比特率及容差要求见表比特率（kbit/s)容差测试用PRBS2048（VC-12）5010-6（102bit/s)215-134368（VC-3）3010-6（688bit/s)223-1139264（VC-4）2010-6（2089bit/s)223-1155520（VC-4）1510-6（3111bit/s)223-1测试步骤：P-366图图 案案发生器发生器误误 码码检测器检测器可变可变光衰光衰减器减器DDFODF光接光接收侧收侧光发光发送侧送侧SR数字数字频率计频率计102一、输出口信号（包括AIS）比特率比特率（kbit/s)容差二、输入口允许频偏二、输入口允许频偏各等级速率电输入口允许频偏要求与输出口相应比特率容差要求相同。指标含义是当输入口接收到频偏在规定范围内的信号时，输入应能正常工作。测试步骤：P-367图图 案案发生器发生器误误 码码检测器检测器可可变变光光衰衰减减器器DDFODF光接光接收侧收侧光发光发送侧送侧SR数字数字频率计频率计外时钟外时钟103二、输入口允许频偏测试步骤：P-367图案发生器误第四节第四节 抖动测试抖动测试SDH抖动指标测试有：抖动指标测试有：最大允许输入抖动容限、无输入抖动时的输出抖动、抖动转移特性最大允许输入抖动容限、无输入抖动时的输出抖动、抖动转移特性一、一、STM-N输出口输出抖动：有在线测试和终端测试两种方法输出口输出抖动：有在线测试和终端测试两种方法SDH上游设备SDH下游设备SDH网络接口光衰减器抖动测试仪终端测试终端测试SDH上游设备SDH下游设备SDH网络接口光耦合器抖动测试仪在线测试在线测试测试步骤:P-368104第四节抖动测试SDH抖动指标测试有：一、STM-N输出口输二、终端设备二、终端设备STM-N输入口抖动容限输入口抖动容限1、支路、支路STM-N输入口抖动测试输入口抖动测试测试步骤:P-369抖抖 动发动发生器生器误误 码检码检测器测器ODF光接光接收侧收侧光发光发送侧送侧SR光衰光衰减器减器抖抖 动动发生器发生器误误 码码检测器检测器光接光接收侧收侧光发光发送侧送侧光衰光衰减器减器2、线路、线路STM-N输入口抖动测试输入口抖动测试105二、终端设备STM-N输入口抖动容限测试步骤:P-369抖三、三、SDH设备的映射抖动设备的映射抖动设备的映射抖动：是设备分用侧接收没有指针活动的无抖动的STM-1信号时，在PDH支路输出口所产生的抖动。SDH分析仪分析仪SDH设备抖抖 动动测试仪测试仪PDH是无指针活动的STM-N信号测试步骤:P-370106三、SDH设备的映射抖动SDH分析仪SDH设备抖动PD四、四、SDH设备的结合抖动设备的结合抖动设备的结合抖动：是支路映射和指针调整结合作用，在设备解复用侧的PDH之路输出口产生的抖动。SDH分析仪分析仪SDH设备抖抖 动动测试仪测试仪PDHSTM-N信号是指针值按标准指针调整序列规律变化的信号测试步骤:P-371107四、SDH设备的结合抖动SDH分析仪SDH设备抖动PD抖动测试中需要注意的几个问题抖动测试中需要注意的几个问题1、在输出抖动测试时应注意仪表的抖动测量范围，通常仪表有两种范围可选，如20UI和2UI或10UI和1UI。在测量时只要估计被测信号抖动不会超过范围，选择小范围测试能得到较准确结果。2、在输入抖动容限测量时，有些仪表加抖能力有限（如最大5UI），这时可能无法测到设备的实际抖动容限水平。3、在测量SDH设备的映射抖动和结合抖动时，需要对发送STM-N信号的PDH支路PRBS净荷加频偏，这时要注意搞清仪表加频偏功能是对PDH支路信号加频偏还是对发出的STM-N线路信号加偏。108抖动测试中需要注意的几个问题108第五节第五节 误码测试误码测试一、系统误码的停业务测试一、系统误码的停业务测试SDH设备SDH设备图案发生器误码检测仪SDH设备SDH设备图案发生器误码检测仪方法1方法2测试步骤:P-373109第五节误码测试一、系统误码的停业务测试SS图案误码SS图案二、系统误码的在线监测二、系统误码的在线监测 误码在线监测是在开放业务条件下，通过监视与误码有关的开销误码在线监测是在开放业务条件下，通过监视与误码有关的开销字节字节B1、B2、B3、V5（b1、b2)来评估误码性能参数