第四章+光发射机与光接收机课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,第4 章 光发射机与光接收机,1,本章内容和重点,本章内容,光线路码型,光发送机, 光接收机, 光中继器, 无源光器件,本章重点, 光通信常用线路码型。, 光发送机和光接收机的功能、电路组成和性能。,第4 章 光发射机与光接收机,2,4.1 光线路编码,PCM通信系统中的接口速率和码型，如表所示。,PDH接口码速率与接口码型,基,群,二,次,群,三,次,群,四,次,群,接口码速率,(Mbit/s),2.048,8.448,34.368,139.264,接口码型,HDB,3,HDB,3,HDB,3,CMI,PCM系统中的这些码型并不都适合在数字光纤通信系统中传输。为此，在光端机中必须进行码型变换。,在PDH系统中，常用的线路编码有,分组码,m,B,n,B，1B2B码（CMI、DMI和双相码等）和,插入码,，,SDH光纤通信系统中广泛使用的是加扰的NRZ码。,线路编码的目的是：,误码检测，传输辅助信息,3,4.1 光线路编码,码,型,码型变换规则,传输速率,误码监测,适用系统,1B2B码,CMI,“,1,”：,11,00,交替,“,0,”：,01,2,f,i,按编码规则检查,PDH,双相码,“,1,”：,10,“,0,”：,01,2,f,i,同上,DMI,“,1,”：,11,00,交替,“,0,”：,01,（前二个码为,01,，,11,时）,10（前二个码为,10,，,00,时）,2,f,i,同上,分组码,m,B,n,B,正负模式交替,nf,i,/,m,（,1,）查禁用码字,（,2,）利用,DRS,插入码,m,B1P,（,1,）,P,码满足奇校验规则,（,2,）,P,码满足偶校验规则,(,m,+1),f,i,/,m,奇偶校验,m,B1C,C=B,m,(,m,+1),f,i,/,m,模,2,和,=0,m,B1H,混合码,加扰,NRZ,给输入,NRZ,序列加扰,f,i,无,SDH,常用的线路编码,4,1分组码,分组码常用,m,B,n,B表示，每进入,m,bit，出nbit，,n,m,，形成一种一一对应关系。般选取,n,=,m,+1,。,常用的,m,B,n,B码有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B和17B18B等。,遵循让“0”，“1”均衡分布的原则，,m,B,n,B码的缺点是传输辅助信号比较困难。,4.1 光线路编码,5,1分组码1B2B码,（1）CMI码,CMI码又称传号反转码，它是一种1B2B码。其变换规则是原码,的“0”码用“01”码,代替，原码的,“1”码用“00”或“11”交替,代替。,ITU-T建议CMI码作为PDH四次群和SDH的STM-1的接口码型。,请总结CMI码的优点。,4.1 光线路编码,6,m,B码,100,110,001,101,2插入码,每进入,m,bit，,插入一个码,组成,m,+1bit输出。,（1）,m,B1C码,m,BlC码,1001,1101,0010,1010,优点：能传递丰富的辅助信息及中途方便的上下话路。,根据插入码的用途不同，可以分为,m,B1C码、,m,B1H码,和,m,B1P码等,4.1 光线路编码,7,（2）mB1H码,mBlH,码，,B为信息比特，,H,码为一个混合码。,所插入的,H,码可以根据不同用途分为三类：,C,码，它是,第,m,位码的补码,，用于在线误码率监测,G,码，用于区间通信、帧同步、公务、数据、监测等信息的传输。,主要优点：由以上插入码来总结,缺点：频谱特性不如mBnB码,4.1 光线路编码,8,C,G,F1,S1,S2,S3,F2,S4,S5,S6,F3,S7,S8,S9,F4,S10,S11,S12,B,B,B,B,H,（2）,m,B1H码举例（4B1H）,注释,：F 帧同步（1001）；,S,5,检测码（监控通道）；,S,11,公务码；,S,2,S,8,为数据码；,S,1,S,3,S,4,S,6,S,7,S,9,S,10,S,12,区间通信,以上就是此种码型在34M系统中应用的帧结构，请问4B1H编码后的码速是多少？其帧长为多少？,34*5/4=43Mbps 帧长：32*5=160,H为C与G的交替混合码。,G：,F,1,S,1,S,2,S,3,F,2,S,4,S,5,S,6,F,3,S,7,S,8,S,9,F,4,S,10,S,11,S,12,4.1 光线路编码,9,4扰码,SDH光纤通信系统中广泛使用的是加扰的NRZ码，,去除码流中长连“0”或长连“1”的情况，从而有利于接收端提取时钟信号。,信号序列扰乱方法有：, 用一个随机序列与输入信号序列进行逻辑加,，这样就能把任何输入信号序列变换为随机序列，但完全随机的序列不能再现。, 用伪随机序列来代替完全随机序列进行扰码与解扰的作用。,图4-20所示为一个五级扰码器和解扰器的构成。,4.1 光线路编码,10,图,4-20,扰乱器与的构成,移位寄存器,请写出Y=?,Y=X,( ),D,3,Y,D,5,Y,设寄存器的初始值为“00000”,输入序列为10101010100000000000,请问Y=?，是否去除了长的连“0”,X,D,1,Y,D,2,Y,D,3,Y,D,4,Y,D,5,Y,Y=X,( ),D,3,Y,D,5,Y,4.1 光线路编码,11,Y=X,( ),D,3,Y,D,5,Y,a,a=0，a=0或1,解扰器的结构构成原理,D,3,Y,D,5,Y,( ),D,3,Y,D,5,Y,( ),X=Y,( ),D,3,Y,D,5,Y,Y=X,( ),D,3,Y,D,5,Y,4.1 光线路编码,12,4.2 光发射机,光发送机与光接收机统称为光端机。光端机位于电端机和光纤传输线路之间，如图所示。,光纤通信系统组成,光纤通信系统主要包括,光纤（光缆）和光端机,。每一部光端机又包含光发送机和光接收机两部分，通信距离长时还要加光中继器。光发送机完成E/O转换，光接收机完成O/E转换，光纤实现光信号的传输，光中继器延长通信距离。,13,作用：,是把从电端机送来的电信号转变成光信号，并送入光纤线路进行传输。,性能：,（1）有合适的输出光功率（dBm）,光发送机的输出光功率，是指耦合进光纤的功率，亦称入纤功率。光源应有合适的光功率输出，一般为0.01mW5mW。,（2）有较好的消光比,消光比的定义为全“1”码平均发送光功率与全“0”码平均发送光功率之比。可用下式表示,式中，,P,11,为全“1”码时的平均光功率；,P,00,为全“0”码时的平均光功率。一般要求EXT10dB。,4.2 光发射机,14,（3）调制特性要好,所谓调制特性好，是指光源的,P,I,曲线在使用范围内线性特性好，否则在调制后将产生非线性失真。,除此之外，还要求,电路尽量简单、成本低、稳定性好、光源寿命长,等。,4.2 光发射机,15,4.2 光发送机的基本组成,数字光发送机的基本组成包括均衡放大、码型变换、复用、扰码、时钟提取、光源、光源的调制电路、光源的控制电路（ATC和APC）及光源的监测和保护电路等。如图4-2。,图,4-2,数字光发送机原理方框图,线路编码,16,4.2 光发送机的基本组成,（1）均衡放大：补偿由电缆传输所产生的衰减和畸变。,（2）码型变换：将HDB3码或CMI码变化为NRZ码。,（3）复用：用一个大传输信道同时传送多个低速信号的过程。,（4）扰码：使信号达到“0”、“1”等概率出现，利于时钟提取。,（5）时钟提取：提取PCM中的时钟信号，供给其它电路使用。,（6）调制（驱动）电路：完成电/光变换任务。,（7）光源：产生作为光载波的光信号。,（8）温度控制和功率控制： 稳定工作温度和输出的平均光功率。,（9）其他保护、监测电路：如光源过流保护电路、无光告警电路、LD偏流（34倍，寿命完结）告警等。,17,反馈稳定,LD,驱动电路,4.2 光发送机的基本组成 APC,18,温度对激光器输出光功率的影响主要通过阈值电流,I,th,和外微分量子效率,d,产生，如下图（a）和（b）所示。,当温度升高，阈值电流增加，外微分量子效率减小，输出光脉冲幅度下降。,4.2 光发送机的基本组成 ATC,温度引起的光功率输出的变化,19,光源的自动温度控制（ATC）,（1）温度控制装置的组成,温度控制装置由,致冷器、热敏电阻和控制电路,组成，图4-13示出了温度控制装置的方框图。,图,4-13,自动温度控制原理方框图,4.2 光发送机的基本组成 ATC,20,光源的自动温度控制（ATC）,（2）自动温度控制（ATC）原理,ATC电路原理,注意：,Rt是负温度系数,4.2 光发送机的基本组成 ATC,21,注：,温度控制,只能控制温度变化,引起的输出光功率的变化，不能控制由于器件老化而产生的输出功率的变化。,对于短波长激光器，一般只需加自动功率控制电路即可。,对于长波长激光器，由于其阀值电流随温度的漂移较大，因此，除自动功率控制外，一般还需加自动温度控制电路，以使输出光功率达到稳定。,4.2 光发送机的基本组成 ATC,22,光发送机小结,光发送机的三部分可概括为？,均放,码变换E/O,概括为两部分如何？,均放码变换,电信号处理,E/O,23,4.3 数字光接收机,光接收机作用：,将光纤传输后的幅度被衰减、波形产生畸变的、微弱的光信号变换为电信号；,并对电信号进行放大、整形、再生后，形成与发送端相同的电信号，输入到电接收端机；,并且用自动增益控制电路（AGC）保证稳定的输出。,光接收机中的关键器件是,半导体光检测器,，它和接收机中的,前置放大器,合称光接收机,前端,。,前端性能,是决定光接收机性能的主要因素。,24,强度调制直接检波（IM-DD）,的光接收机方框图如图所示,数字光接收机方框图,主要包括,光电检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟恢复电路、取样判决器以及自动增益控制（AGC）电路,等。,4.3.1 数字光接收机的基本组成,25,1放大器,光接收机的放大器包括,前置放大器和主放大器,两部分。,因为光接收机的噪声主要取决于,前端的噪声,性能，所以对前置放大器要求是,较低的噪声、较宽的带宽和较高的增益。,主放大器一般是,多级放大器,，它的功能主要是提供,足够高的增益,，把来自前置放大器的输出信号放大到判决电路所需的信号电平。使输出电信号应保持恒定输出。,主放大器和AGC决定着光接收机的动态范围。,4.3.1 数字光接收机的基本组成,26,2均衡器,均衡器的作用是对已畸变(失真)和有码间干扰的电信号进行均衡补偿，减小误码率。,3再生电路,再生电路的任务是把放大器输出的升余弦波形恢复成数字信号，由判决器和时钟恢复电路组成。,4自动增益控制（AGC）,AGC就是用反馈环路来控制主放大器的增益。作用是增加了光接收机的动态范围，使光接收机的输出保持恒定。,4.3.1 数字光接收机的基本组成,27,4.3.3 光接收机的主要指标,数字光接收机主要指标有,光接收机的灵敏度和动态范围。,（1）光接收机的灵敏度,光接收机的灵敏度是指在系统满足给定误码率指标的条件下，光接收机所需的最小平均接收光功率,P,min,（mW）。工程中常用毫瓦分贝（dBm）来表示，即,（2）光接收机的动态范围,光接收机的动态范围是指在保证系统误码率指标的条件下，接收机的最低输入光功率（dBm）和最大允许输入光功率（dBm）之差（dB）。即,28,（3）自动增益控制（AGC）,AGC就是利用反馈环路来控制主放大器的增益。AGC的作用是增加了光接收机的动态范围。,自动增益控制（AGC）电路原理框图如图所示。,自动增益控制电路原理框图,4.3.3 光接收机的主要指标,29,4.4 光中继器,光信号在传输过程会出现两个问题：,损耗,使光信号的,幅度衰减,，限制了光信号的传输距离；,色散,特性会造成,码间干扰,，使误码率增加。,以上两点限制了光信号的传输距离与光纤的传输容量。,为增加光纤的通信距离和通信容量，必须设置光中继器以补偿,衰减,并进行,整形,。,光中继器主要有两种：一种是传统的光中继器（即,光电中继器,），另一种是,全光中继器。,30,4.4.1 光电中继器,1光电中继器的构成,传统的光中继器采用光电光（O-E-O）转换形式的中继器。如图所示。,典型的数字光中继器原理方框图,2光电中继器的结构形式,有的设在机房中，有的是箱式或罐式，有的是直埋在地下或架空光缆在电杆上。,31,4.4.2 全光中继器,目前全光放大器主要是,掺铒光纤放大器,。掺铒光纤放大器是一个直接对光波实现放大的有源器件，其工作原理如图4-19所示。,图,4-19,掺铒光纤放大器用作光中继器的原理框图,用掺铒光纤放大器作中继器的优点：,设备简单，没有光电光的转换过程；,工作频带宽。,缺点是，光放大器作中继器时，,对波形的整形不起作用,。,32,33,4.5 光端机介绍,光猫（光MODEM）：,有E1光猫，以太网光猫，V35光端机，实现E/O和协议转换。,光电转换器（光纤收发器）：,传输信号多为100M以太网或1000M以太网信号,光端机，,就是将多个E1信号变成光信号并传输的设备。,一般最小的光端机可以传输4个E1信号，目前最大的光端机可以传输4032个E1信号。,光端机分PDH光端机和SDH光端机，PDH光端机一般是指34M（16E1）以下的光端机，而SDH光端机一般是指155M（STM-1）以上的光端机。,34,4.5 光端机介绍,格林威8M光端机OTS-A120,1、参数理解,光发送功率优于-14dBm什么意思？,功率大于0.01mW,接收灵敏度优于-30dBm什么意思？,灵敏度小于1W,35,4.5 光端机介绍,格林威8M光端机OTS-A120,2、其他,供电：DC-48V/AC220V？,直流-48V或交流220V供电,注意：保险丝不是越粗越好,告警指示,收无光告警、失步告警、误码告警（,10,-3,、,10,-6,）支路信号丢失、线路状态指示、总告警,本,/,对端告警选择开关，,E1,支路告警屏蔽开关，告警音屏蔽开关。,电源开关,36,PDH（准同步数字系列 ）,弱点：,1、北美、欧洲和日本三种数字体系彼此互不兼容,，造成国际互通的困难,。,SDH的产生,2、没有世界性的标准光接口规范,。,37,PDH弱点：,3、,上下业务复杂，费用高。,例如从140Mbit/s的信号中分/插出2Mbit/s低速信号要经过如图所示的过程。,4、,开销比特的数量很少，,不能提供足够的操作、维护和管理（,OAM,）功能。,5、由于建立在点对点的传输基础上的复用结构复杂,，没有统一的网管接口,。,SDH的产生,38,1984年美国贝尔提出一种新的传输体制,光同步传送网,（SYNTRAN）。,1985年ANSI通过此标准，形成了国家的正式标准，并更名为,同步光网络,（SONET）。,1986年这一体系成为美国数字体系的新标准。同时，引起了ITU-T的关注。,1988年ITU-T接受了SONET的概念，并进行了适当的修改，重新命名为,同步数字体系（SDH），,使之成为不仅适于光纤，也适于微波和卫星传输。表6-2是SONET和SDH的速率对照。,1989年，ITU-T在其蓝皮书上发表了G.707、G.708和G.709三个标准，从而揭开了现代信息传输崭新的一页。,SDH的产生,39,SDH的主要特点,优点：,1. 第一次真正实现了,数字传输体制上的世界性标准，具有统一的电接口与光接口。,2. 采用,同步复用方式和灵活的复用映射结构,。,3.,能与现有的PDH网实现完全兼容,。,4. 具有,丰富的开销比特，便于维护。,SDH的产生,40,SDH的主要特点,不足之处。,1,.频带利用率低。,以2.048,M,bit/s为例，,PDH,的,139.264,Mbit/s,系统可容纳,64,个,2.048Mbit/s,，,SDH,的,155.520,Mbit/s,系统只能容纳,63,个,2.048Mbit/s,。,可以说，SDH的高可靠性和灵活性，是以牺牲频带利用率为代价的。,2.指针调整机理复杂，并且产生指针调整抖动。,3.软件的大量应用，使系统易受误操作、软件故障或计算机病毒的危害。,SDH的产生,41,1、,等级与速率,等 级,STM-1,STM-4,STM-16,STM-64,速率（Mb/s）,155.520,622.080,2488.320,9953.280,63,252,1008,4032,含2M数量,SDH,基本概念,STM-N,：称之为,同步传送模块,，其中N为正整数。,高等级STM-N通过低等级STM-1字节间插复用的方式得来，因此,速率严格提升N倍。,42,2、基本网络单元：SDH的基本网络单元有,终端复用设备（TM）、分/插复用设备（ADM）、再生中继设备（REG）和同步数字交叉连接设备（SDXC）,等等。,3、再生段、复用段和通道,定义,SDH,基本概念,43,SOH：,段开销,AU PTR：,管理单元指针,POH,：通道开销,9270N字节,1,3,4,5,9,R,SOH,STM-N 净负荷,(含POH),传输方向,9N,261N,270N列,M,SOH,AU PTR,T=125,s,4、帧结构与段开销,SDH,基本概念,帧频是多少？,STM-1速率是多少？,STM-N帧结构,44,SOH：,段开销是指STM帧结构中为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须的附加字节，主要是供网络运行、管理和维护使用的字节。SOH可进一步划分为再生段开销RSOH和复用段开销MSOH。,AU PTR：,管理单元指针是一种指示符，主要用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置，以便在接收端正确的分解。,Payload：,信息净负荷就是帧结构中用户所需要的真正的信息。其中还包括少量用于通道性能监视、管理和控制的通道开销字节（POH）。,4、帧结构与段开销,45,4、我国规范的,SDH,复用与映射结构,C-n 容器、 VC-n 虚容器,TU-n 支路单元、,TUG-n,支路单元组,AU-n 管理单元、,AUG-n 管理单元组,STM-,N,同步传送模块,VC,n,=C,n,+VC,n,POH,TU-,n,=VC-,n,+TU-,n,PTR,AU-,n,=VC-,n,+AU-,n,PTR,（34M / 45M）,定位校准,AUG,TUG-2,VC-3,C-3,TU-12,VC-12,C-12,（140M）,（2M）,指针处理,映射,复用,N,7,3,3,TUG3,STM-N,AU-4,VC-4,TU - 3,1,1,C-4,基群,3次群,4次群,46,复用,容器就像一个坛子，使用来装相应的PDH信号的，其,帧频都为8000帧/s,C-3,( 34/45,Mb/s,),84列,C-12,( 2,Mb/s,),4列,9行,9行,C-4,( 139,Mb/s,),260列,9行,容器,47,一、4次群信号复用到STM-1的过程, 装入（速率调整）,装完后的速率为：,9x260x8x8000=149.760Mbps,而原来的,139.264,Mbit/s如何变成149.760Mbps？,原来的PDH3次群信号的速率范围是（,139.264,Mbit/s, 139.266,Mbit/s,Mbit/s ）,C-4,( 139,Mb/s,),260列,9行,1、映射：,定位校准,AUG,指针处理,映射,复用,1,STM-1,AU-4,VC-4,1,C-4,48,一、4次群信号复用到STM-1的过程,1、映射：,260+1=261列,9行, 加通道高阶通道开销POH,VC-4=C-4+POH,VC- 4,J,1,B,3,C,2,G,1,F,2,H,4,F,3,K,3,N,1,定位校准,AUG,指针处理,映射,复用,1,STM-1,AU-4,VC-4,1,C-4,49,一、4次群信号复用到STM-1的过程,2、定位（加指针）,定位校准,AUG,指针处理,映射,复用,1,STM-1,AU-4,VC-4,1,C-4,AU-PTR,VC - 4,9行,261列,1行9列,1,3,4,5,9,SOH,STM-N 净负荷,(含POH),9N,261N,270N列,SOH,AU PTR,50,一、4次群信号复用到STM-1的过程,3、复用（,AU-,n,按字节间插复用的方式复用成,AUG,）,定位校准,AUG,指针处理,映射,复用,1,STM-1,AU-4,VC-4,1,C-4,4、加入段开销形成STM-1,1,3,4,5,9,SOH,VC-4,9N,261N,270N列,SOH,AU PTR,AU-PTR,VC - 4,9行,261列,1行9列,51,二、3次群信号复用到STM-1的过程,1、映射：,AUG,VC-3,C-3,1,3,TUG3,STM-1,AU-4,VC-4,TU - 3,1,1,C-3,( 34.368,Mb/s,),84列,9行,映射后的速率为：9x84x8x8000=48.384Mbps, 装入,52,二、3次群信号复用到STM-1的过程,1、映射：, 加通道高阶通道开销POH,VC-3=C-3+POH,AUG,VC-3,C-3,1,3,TUG3,STM-1,AU-4,VC-4,TU - 3,1,1,VC- 3,J,1,B,3,C,2,G,1,F,2,H,4,F,3,K,3,N,1,85列,9,行,53,2、定位（加指针）,TU-3=VC-3+TU-3 PTR,二、3次群信号复用到STM-1的过程,AUG,VC-3,C-3,1,3,TUG3,STM-1,AU-4,VC-4,TU - 3,1,1,VC- 3,H,1,H,2,H,3,填充比特,85+1=86列,9,行,54,3、复用,TUG3 =,TU-3 x 1, VC-4 =,TUG3x3 ，按字节间插复用的方式,二、3次群信号复用到STM-1的过程,AUG,VC-3,C-3,1,3,TUG3,STM-1,AU-4,VC-4,TU - 3,1,1,注：,R：固定填充字节,VC-4,POH,R1,R2,由TUG3字节间插复用成VC-4,1,1,1,TUG- a,TUG b,TUG c,86,86,86,1,2,86,1,2,86,1,2,86,参照前面自己完成,55,复用过程总结,映射,装入（速率调整）,映射：VC-n=C-n+POH,定位校准,TU-n=VC-n+TU-n PTR,AU-n=VC-n+AU-n PTR,复用,TUG=TU-n X n,AUG=VC-n X n,形成STM-1:,STM-1=AUG+SOH,56,4、我国规范的,SDH,复用与映射结构,C-n 容器、 VC-n 虚容器,TU-n 支路单元、,TUG-n,支路单元组,AU-n 管理单元、,AUG-n 管理单元组,STM-,N,同步传送模块,VC,n,=C,n,+VC,n,POH,TU-,n,=VC-,n,+TU-,n,PTR,AU-,n,=VC-,n,+AU-,n,PTR,（34M / 45M）,定位校准,AUG,TUG-2,VC-3,C-3,TU-12,VC-12,C-12,（140M）,（2M）,指针处理,映射,复用,N,7,3,3,TUG3,STM-N,AU-4,VC-4,TU - 3,1,1,C-4,基群,3次群,4次群,57,三、基群信号复用到STM-1的过程,1、映射：, 装入，将2.048装入到4个C-12组成的复帧中,映射后的速率为：（9x4-2）x4x8x,2000,=2.176Mbps,AUG,TUG-2,TU-12,VC-12,C-12,1,7,3,3,TUG3,STM-1,AU-4,VC-4,1,4列,9行,C-12,( a,),4列,4列,4列,C-12,( b,),C-12,( c,),C-12,( d,),子帧帧频为8000帧/s，所以复帧的帧频为2000/s。,C-12的复帧结构,58,Y,W,W,G,W,W,G,W,W,M,N,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,第一个C-12基帧结构 94-2= 32W+2Y,W,W,第二个C-12基帧结构 94-2= 32W+1Y+1G,W,W,第三个C-12基帧结构 94-2= 32W+ 1Y+1G,W,W,第四个C-12基帧结构 94-2 =31W+1Y+1M+1N,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,W,Y,W,W,Y,W,W,Y,W,W,Y,三、基群信号复用到STM-1的过程,C-12的复帧结构与字节安排,59,三、基群信号复用到STM-1的过程,1、映射：, 加通道低阶通道开销POH,VC12=C-12+POH,AUG,TUG-2,TU-12,VC-12,C-12,1,7,3,3,TUG3,STM-1,AU-4,VC-4,1,POH,C-12,4列,9行,60,三、基群信号复用到STM-1的过程,1、定位：TU-12 = VC-12 + TU-12 PTR,AUG,TUG-2,TU-12,VC-12,C-12,1,7,3,3,TUG3,STM-1,AU-4,VC-4,1,POH,C-12,4列,9行,V,V：指针,61,三、基群信号复用到STM-1的过程,1、复用：TUG-2 = TU-12x3,字节间插复用,AUG,TUG-2,TU-12,VC-12,C-12,1,7,3,3,TUG3,STM-1,AU-4,VC-4,1,2,1,1,2,3,1,3,1,2,3,1,1,4,4,4,TU-12 a,TU-12 b,TU-12 c,TUG-2,4,4,4,TUG-2：9行12列,62,三、基群信号复用到STM-1的过程,AUG,TUG-2,TU-12,VC-12,C-12,1,7,3,3,TUG3,STM-1,AU-4,VC-4,1,1、复用：TUG-3 = TUG-2x7,字节间插复用,TUG-3,2+12x7=86列,TUG- 2 x 7,NIP,C,2,R,9,行,NIP,NIP,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,NIP：无效指示，用来与由TU-3复用来的TUG-3相区别,R：填充字节,63,三、基群信号复用到STM-1的过程,AUG,TUG-2,TU-12,VC-12,C-12,1,7,3,3,TUG3,STM-1,AU-4,VC-4,1,1、复用：VC-4 = TUG-3x3,字节间插复用,VC-4,3+86x3=261列,TUG- 3 x 3,9,行,VC4,POH,R1,R2,VC4POH：高阶通道开销,R1、R2：填充字节,64,四、由STM-1到STM-4的复用,原则：字节间插复用,但开销比特有特殊：A1、A2、B2和指针按字节间插复用，,其他字节终结处理,A1、A2帧同步；,B2复用段误码检测,65,四、由STM-1到STM-4的复用,STM-1,a,STM-1,b,STM-1,c,STM-1,d,66,一、净负荷指针概念,1、,作用, 指示净负荷的位置：净负荷的第一个字节相对于指针最后一个字节的偏移量；,进行速率调整：容纳净负荷速率偏差。,2、,种类,管理单元指针,AU PTR；,支路单元指针 TU-3 PTR、TU-12 PTR。,净负荷指针,67,二、管理单元指针,AU PTR,1、,位置与结构,9行,261列,AU-PTR,9列,H,1,Y,Y,H,2,1*,1*,H,3,H,3,H,3,Y= 1001SS11（S未规定）,1*=11111111,VC - 4,净负荷指针,68,2、H1、H2、H3,字节安排,NDF：,新数据标识，,正常时：NDF = 0110；当净负荷有突变，即有新数据时：NDF = 1001，,若接收端连续8帧收到NDF反转，则此时设备出现AU-LOP（指针丢失告警）,SS：,AU类别，SS=11：AU-4,I：,增加比特标志,D：,减少比特标志,二、管理单元指针,AU PTR,以3个字节为单位进行调节,N,S,I,D,I,D,I,D,I,D,I,D,H1,H2,H3,H3,H3,NDF,10比特指针,负调整字节,AU类别,N,N,N,S,69,以三个字节为单位进行调整，从指针后第一个字节开始编号,因此其编号范围为（0-782）,（9 x 261 /3 = 783）,二、管理单元指针,AU PTR,70,3、H1、H2、H3,字节功能,. 净负荷位置指示,10比特指针指示净负荷的第一个字节相对于第三个,H3,字节的偏移量。,当期数值超过782时，为无效值。,. 对净负荷,VC- 4,进行速率调整,当,VC-4,速率较慢时，需要进行字节的填充，即需正比特调整。,正调整,:,5个,I,比特反转；在净负荷前面加3个填充字节；之后指针值加1；且连续3帧内不做指针值增减操作。,接收方以3个或3个以上反转就认为进行了正码速调整。,二、管理单元指针,AU PTR,71,举例：,设前一帧VC-4的第一个字节（J1）在编号为3的位置，若当前AUG速率VC-4帧速率（数据不足），写出至少三帧的指针值。,N,N,N,N,S,S,I,D,I,D,I,D,I,D,I,D,第0帧,第1帧,第2帧,第3帧,第4帧,第5帧,0,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,可以进行下一次调整,0,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,0,1,0,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,二、管理单元指针,AU PTR,72,负调整,:,5个D比特反转；在净负荷前面3个字节移到3个H3字节中；指针值减1。,二、管理单元指针,AU PTR,举例：,设前一帧VC-4的第一个字节（J1）在编号为4的位置，若当前AUG速率VC-4帧速率，写出至少三帧的指针值。,0,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,1,0,1,0,0,1,0,1,0,1,0,0,0,1,0,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,可进行下次调整,N,N,N,N,S,S,I,D,I,D,I,D,I,D,I,D,第0帧,第1帧,第2帧,第3帧,第4帧,第5帧,73,三、支路单元指针 T,U-3 PTR,相同点：,其调整规则同AU PTR,。,H1、H2控制调整比特，H3是负调整比特,不同点：每次调整的单位是,“,一个字节”,。,VC- 3,H,1,H,2,H,3,填充比特,86列,9,行,VC- 3,J,1,B,3,C,2,G,1,F,2,H,4,F,3,K,3,N,1,T,U-3 PTR,VC- 3,H,1,H,2,H,3,填充比特,86列,VC- 3,0,85,1,84,H,1,H,2,H,3,680,764,74,三、支路单元指针 T,U-12 PTR,4列,9行,C-12,( a,),4列,4列,4列,C-12,( b,),C-12,( c,),C-12,( d,),V5,J2,N2,K4,V1,V2,V3,V4,TU-12 PTR由,V1、V2、,V3和,V4,四个字节组成。,TU-12结构,指针值在V1、V2字节的后10个比特，V1、V2字节的16个bit的功能与AU-PTR的H1H2字节的16个比特功能相同。,V3字节为负调整单位位置，,其后的那个字节为正调整字节，,V4为保留字节。,75,三、支路单元指针 T,U-12 PTR,70,71,72,73,105,106,107,108,0,1,2,3,35,36,37,38,74,75,76,77,109,110,111,112,4,5,6,7,39,40,41,42,78,第一个C-12 基 帧结构 9,4-2 32W+,2Y,81,113,第二个C-12 基 帧结构 9,4-2 32W+,1Y+1G,116,8,第三个C-12基 帧结构 9,4-2 32W+,1Y+1G,11,43,第四个C-12基 帧结构 9,4-1 31W+1Y+,1M+1N,46,82,85,117,120,12,15,47,50,86,89,121,124,16,19,51,54,90,93,125,128,20,23,55,58,94,97,129,132,24,27,59,62,98,101,133,136,28,31,63,66,102,103,104,V1,137,138,139,V2,32,33,34,V3,67,68,69,V4,在TU-12净负荷中，从紧邻V2的字节起，以,1个字节,为一个调整单位，依次按其相对于最后一个V2的偏移量给予偏移编号，例如“0”、“1”等。总共有0139个偏移编号。,VC-12帧的首字节V5字节位于某一偏移编号位置，该编号对应的二进制值即为TU-12指针值。,76,一、,STM-1 SOH,字节安排,9 列,A1,A1,A1,A2,A2,A2,J0,B1,E1,F1,D1,D2,D3,A U - P T R (管理单元指针),B2,B2,B2,K1,K2,D4,D5,D6,D7,D8,D9,D10,D11,D12,S1,M1,E2,RSOH,MSOH,9,行,传输方向,T=125,s,国内使用字节,传输媒质指示字节 空格：国际使用字节,段开销,此行不扰码,77,1,.,A1、A2,：,帧定位字节 （F6、 28H）；,当连续,5,帧以上（,625s,）收不到正确的,A1,、,A2,字节，即连续,5,帧以上无法判别帧头，收端进入帧失步状态，,产生帧失步告警,OOF,；,若,OOF,持续了,3ms,则进入帧丢失状态,设备产生,帧丢失告警,LOF,，下插,AIS,信号,，整个业务中断。,在,LOF,状态下若收端连续,1ms,以上又处于定帧状态，那么设备回到正常状态。,一、,STM-1 SOH,字节安排,78,2,.,J0,：,再生段接入标识符，重复发送，使接收方确认其与发送方的是否处于持续的连接状态；,3,.,B1,：,再生段误码监测；对,前一帧,扰码后的所有比特8比特一组进行,偶校验，因此称其为比特间插奇偶校验字节(BIP-8),B1字节,被校验字节,被校验字节,被校验字节,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8,1,1,0,0,1,0,0,1,1,1,0,1,0,0,1,0,1,0,0,1,1,0,1,0,一、,STM-1 SOH,字节安排,79,4,.,D1 D3,：,再生段运行、管理和维护的数据（,OAM,）的通信；,5,.,D4 D12,：,复用段,运行、管理和维护,数据（,OAM,）的通信；,6,.,E1、E2,：,公务联络字节；,7,.,F1,：,使用者通道字节，用于维护的数据/音频通道,8,.,B2,：,复用段比特间插奇偶校验字节(BIP-N24)；,工作原理与B1相同，,对,前一帧,扰码后除RSOH外24比特一组进行偶校验,一、,STM-1 SOH,字节安排,80,9,.,K1、K2,：,自动保护倒换字节，执行,APS协议；,K1的,b1 b4为请求原因，,b5 b8为请求保护倒换的局站编号，,K2的b1 b5为倒换到保护通路上的局站编号，当b6 b8解扰后为“110”，表示收到复用段远端缺陷指示字节。,10. S1:同步状态字节,11. M1：,复用段远端缺陷指示（MS-REI）字节，用来传送,BIP-Nx24,所检测出的误块数。,一、,STM-1 SOH,字节安排,81,一、高阶通道开销,VC-4 / VC-3 POH,1、,位置与结构,VC- 4 / VC-3,J,1,B,3,C,2,G,1,F,2,H,4,F,3,K,3,N,1,通道开销,有些字节可以参照段开销来理解,如：,J1、B3、F2、F3、K3,82,2、,开销字节功能,J1,：,通道跟踪字节，使收、发正确对接；,B3,：,通道奇偶校验字节,(,BIP-8,),，校验范围是上一帧中,VC-4 / VC-3,所有字节,；,C2,：,信号标记字节,指示,VC-4,的结构；,VC-4,可能包含,1140M,、,334/45M,、,632M,；,G1,：,通道状态字节，,回馈给源设备，告知其通道状况,b1-b4:,远端差错指示,REI,（,误码计数）,;,b5-b7:,远端缺陷指示,FDI,；,b8,备用,一、高阶通道开销,VC-4 / VC-3 POH,83,2、,开销字节功能,F2,、,F3,：,使用者通道；,H4,：,位置指示字节：,指示,TU12,子帧在复帧中的位置；,K3,：,b1-b4,通道自动保护倒换字节,(,APS,),b5-b8,备用；,N1,：,网络操作者字节。,一、高阶通道开销,VC-4 / VC-3 POH,84,二、低阶通道开销,VC-12 POH,1、,位置与结构,V5,VC-12,J2,VC-12,VC-12,复帧,VC-12,N2,K4,VC-12,通道开销,开销字节实现的功能应与高阶通道开销差不多，,试着来理解：,J2、N2、K4,V5 ？,85,2、,开销字节功能,V5,：,校验、,通道状态与信号标记，,b1b2,：上一帧,VC-12,中,2,比特一组进行,偶校验,BIP-2,；,b3,：,指示误码检测结果，反馈给源设备；,b4,：,远端失效指示；,b5b6b7,：,信号标记，映射方式；,b8,：,远端接收失效指示。,J2,：,通道跟踪字节：使收、发正确对接；,N2,：,网络操作者字节；,K4,：,通道自动保护倒换字节。,二、低阶通道开销,VC-12 POH,86,5.4 SDH设备逻辑组成,87,英文缩写说明英文缩写说明英文缩写说明,SPISDH物理接口 RST再生段终端MST复用段终端,MSP复用段保护 MSA复用段适配PPIPDH物理接口,LPA低阶通道适配 LPT低阶通道终端LPC低阶通道连接,HPA高阶通道适配 HPT高阶通道终端HPC高阶通道连接,HOI高阶接口 HOA高阶适配TTF传送终端功能,LOI低阶接口 OHA开销接入功能SEMF同步设备管理功能,MCF消息通信功能 SETS同步设备定时源,SETPI同步设备定时物理接口,5.4 SDH设备逻辑组成,88,5.4 SDH设备逻辑组成,SPISDH物理接口,RST再生段终端,MST复用段终端,MSP复用段保护,MSA复用段适配,SETS同步设备定时源,OHA开销接入功能SEMF同步设备管理功能,O/E，定时提取,处理RSOH,处理MSOH,主备用倒换,处理AU-PTR,以接收信号为例讲解各逻辑模块功能,R-LOS（信号丢失）,R-OOF(,帧失步，5帧,),R-LOF（,帧丢失,，3ms）,MS-EXC（误码越限）, MS-RDI(复用段远端失效),A-LOF（指针丢失，8帧），,AU-AIS（连续3帧H1H2H3全“1”）,可能产生的告警,逻辑块名称 功能,SETS,同步信息,OHA,F1、E1,SEMF,D1-D3,D4-D12,K1 K2,M1,S1,E2,MS-RDI,VC-4,TTF:传送终端功能,光电转换，STM-N与VC-4信号转换,会产生什么样的告警，应根据,开销字节,的功能来理解,p120,89,5.4 SDH设备逻辑组成,以接收信号为例讲解各逻辑模块功能,SETS,同步信息,OHA,F1、E1,SEMF,D1-D3,D4-D12,K1 K2,M1,S1,E2,MS-RDI,VC-4,R-LOS（,信号丢失,）产生的原因大概会有哪些？,光纤断,对端发送光信号没有,本端光收模块坏,接收到光信号与光模块速率等级不同,90,5.4 SDH设备逻辑组成,以接收信号为例讲解各逻辑模块功能,SETS,同步信息,OHA,F1、E1,SEMF,D1-D3,D4-D12,K1 K2,M1,S1,E2,MS-RDI,VC-4,连续,5,帧（,625us,）没有收到帧头信息,R-OOF(帧失步）产生的原因？,R-LOF(帧丢步）产生的原因？,OOF,持续了,3ms,91,5.4 SDH设备逻辑组成,以接收信号为例讲解各逻辑模块功能,VC-4,HPC高阶通道连接,HPT高阶通道终端,LPA低阶通道适配,PPIPDH物理接口,HOI高阶接口,OHA开销接入功能,逻辑块名称 功能,VC-4交叉连接,处理高阶通道开销,PDH信号到C-n的适配,码型变换,140Mbps与VC-4的映射,G1,HP-TIM（高阶通道踪迹字节失踪） HP-RDI(回传高阶通道远端失效指示)，,HP-SLM（高阶通道信号标识失配）HP-UNQE（高阶通道未装载，C2连续5帧全0）,可能产生的告警,OHA,H4,C-4,PDH信号,会产生什么样的告警，应根据,开销字节,的功能来理解,J1、B3、C2、G1、F2、H4、F3、K3、N1,具体释义见资料，书P143,92,HPC,5.4 SDH设备逻辑组成,以接收信号为例讲解各逻辑模块功能,HPC高阶通道连接,HPT高阶通道终端,HPA高阶通道适配,LPC低阶通道连接,LPT低阶通道终端,LPA低阶通道适配,PPIPDH物理接口,LOI低阶接口,HOA高阶组装器,逻辑块名称 功能,VC-4交叉连接,处理高阶通道开销,VC-12与VC-4转换,VC-12/VC-3交叉连接,处理低阶POH,2Mbps与C-12适配,码型变换,HP-RDI(回传高阶通道远端失效指示)，HP-TIM（高阶通道踪迹字节失踪）,HP-SLM（高阶通道信号标识适配）， HP-UNQE（高阶通道未装载，C2连续5帧全0）,TU-AIS(V1V2V3连续3帧全1)，TU-LOP,TU-LOM（H4不符，支路复帧丢失）,LP-TIM（踪迹字节失踪）,LP-SLM（信号标识失配）,LP-UNQE（通道未装载）,可能产生的告警（P142）,VC-4,VC-4,C-4,VC-12,VC-12,C-12,2Mbps,b3、LP-RDI,93,由以上得出，,不同的逻辑设备处理不同的开销，也会产生相应的告警事件；,实际的通信设备就是由不同的逻辑功能组成，可通过配置组成,TM、REG、ADM和DXC,。,5.4 SDH设备逻辑组成,94,TM终端复用器,5.4 SDH设备逻辑组成,TM:STM-N信号的终端，但具有高低阶VC交叉连接功能,95,ADM-分插复用器,5.4 SDH设备逻辑组成,ADM:东西向STM-N信号的交叉连接，及高低阶VC交叉连接功能,96,REG-再生中继器,5.4 SDH设备逻辑组成,REG