现代光纤通信系统-第六章课件

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1、1,光源 光发射机 光纤 光检测器 光放大器 连接器 隔离器 ,光纤通信系统,点到点传输结构 树形结构 总线结构 星形结构 环形结构,2,点对点的光纤传输系统,光电中继器方式,光放大器方式,3,光纤分配网结构,中心站结构,传输距离小于50km,城市电话网络,4,光纤分配网结构,总线型结构,传输距离小于50km,城市光纤CATV,光缆网与电缆网混合结构,5,光局域网LAN,传输距离小于10km,优点：巨大带宽；优良的抗恶劣环境能力；不用考虑损耗问题。,总线型,环形结构,星形结构,光纤分布数据接口FDDI,6,光纤接入网,7,光纤接入网,8,光纤用户接入网的基本结构,9,高层光接入,10,一般住宅

2、接入网,11,PON网络,12,三种PON技术综合比较,13,数字光纤通信系统,准同步数字传输体制PDH Plesiochronous Digital Hierarchy,同步数字传输体制 SDH Synchronous Digital Hierarchy SONET（Synchronous Optical Network）,14,数字通信系统的主要技术数字信号复接,在数字通信网中，为了扩大传输容量和提高传输速度，需要把若干个低速数字信号复接成一个高速数字信号，然后通过高速信道传输。,数字信号复接设备组成 数字信号复接器 数字信号分解器,数字信号复接的技术问题 同步：调整各支路信号的传输码率，

3、使其完全相同 复接：采用时分复用方式,15,按位复接：主要应用于PDH系统,按字复接：主要应用于SDH,按帧复接,16,准同步数字系列PDH,PDH体系构成,17,世界各国商用数字光纤通信体制,18,PDH光纤通信系统的组成,主要适用于中、低速率点对点的传输,19,PDH的缺点,20,2、复用方式： 复用/解复用的方式，决定高速信号上/下低速信号的方便性。 PDH采用异步复用方式，不能从高速信号中直接分离低速信号。,21,4、网管功能弱，无法经济地对网络组织、电路带宽和业务提供在线实时控制，难以满足网络动态组网和新业务接入的要求。同时无法提供最佳的路由选择，使数字通道设备的利用率低。,22,同

4、步数字体制SDH,1、SDH采用世界上统一的标准传输速率等级。 最低的等级也就是最基本的模块称为STM-1，传输速率为155.520 Mb/s； 4个STM-1 同步复接组成STM-4，传输速率为622.080 Mb/s； 16个STM-1 组成STM-16, 传输速率为2488.320 Mb/s，以此类推。 2、 有国际标准化的网络节点接口。 SDH各网络单元的光接口有严格的标准规范。光接口成为开放型接口，任何网络单元在光纤线路上可以互连， 不同厂家的产品可以互通，这有利于建立世界统一的通信网络。 另一方面，标准的光接口综合进各种不同的网络单元， 简化了硬件，降低了网络成本。,SDH的优点,

5、23,3、在SDH帧结构中，丰富的开销比特用于网络的运行、 维护和管理，便于实现性能监测、故障检测和定位、故障报告等管理功能。 4、采用数字同步复用技术，其最小的复用单位为字节， 不必进行码速调整，简化了复接分接的实现设备，由低速信号复接成高速信号，或从高速信号分出低速信号，不必逐级进行。,24,分插信号流程的比较,25,5、 采用数字交叉连接设备DXC可以对各种端口速率进行可控的连接配置，对网络资源进行自动化的调度和管理，既提高了资源利用率，又增强了网络的抗毁性和可靠性。SDH采用了DXC后，大大提高了网络的灵活性及对各种业务量变化的适应能力，使现代通信网络提高到一个崭新的水平。 上述优点中

6、，最核心的有三条： 同步复用 标准光接口 强大的网管能力。,26,27,SDH网络的基本组成,SDH传输网是由SDH网络单元和网络节点接口，通过光纤线路连接而成，进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络。,SDH传输网的典型拓扑结构,28,SDH网元设备,终端复用器TM,29,分插复用器ADM,SDH网元设备,30,再生中继器REG,SDH网元设备,设在网络的中间局站，目的是延长传输距离，但 不能上、下电路。,31,数字交叉连接设备DXC,SDH网元设备,32,SDH网络传输模型,33,SDH帧结构,SDH帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键,再生段开销,复用段开销,管理单元

7、指针,34,35,SDH帧大体可分为三个部分,(1) 段开销(SOH)。 段开销是在SDH帧中为保证信息正常传输所必需的附加字节(每字节含64 kb/s的容量)，主要用于运行、 维护和管理，如帧定位、 误码检测、 公务通信、自动保护倒换以及网管信息传输。 对于STM-1 而言，SOH共使用98(第4行除外)=72 Byte相应于576 bit。由于每秒传输8000帧，所以SOH的容量为5768000=4.608 Mb/s。段开销又细分为再生段开销(RSOH)和复接段开销(MSOH)。前者占前3行，后者占59行。,36,(2) 信息载荷(Payload)。信息载荷域是SDH帧内用于承载各种业务信

8、息的部分。对于STM-1而言，Payload有9261=2349 Byte, 相应于234988000=150.336 Mb/s的容量。 在Payload中包含少量字节用于通道的运行、维护和管理， 这些字节称为通道开销(POH)。,37,RSOH(再生段)和MSOH(复接段)的区别? 若光纤上传输的是2.5G信号，那么RSOH监控的是STM16整体的传输性能，而MSOH则是监控STM-16信号中每一个STM1的性能情况。,POH VsSOH,POH监控每一个STM-1中每一个打包了的低速支路信号(例如2Mb/s)的传输状态。这样通过开销的层层监管功能，使你可以方便地从宏观(整体)和微观(个体)

9、的角度采监控信号的传输状态，便于分析、定位。,RSOH、MSON、POH提供了对SDH信号的层层细化的监控功能,38,(3) 管理单元指针(AU-PTR)。管理单元指针是一种指示符， 主要用于指示Payload第一个字节在帧内的准确位置(相对于指针位置的偏移量)，以便收端能根据这个位置指示符的值(指针值)正确分离信息净负荷。 对于STM-1 而言，AU-PTR有9个字节(第4行)， 相应于988000=0.576 Mb/s。,指针有高低阶之分。高阶指针是AU-PTR，低阶指针是TU-PTR(支路单元指针)。TU-PTR的作用类似于AU-PTR，只不过所指示的信息量更小一些而己。,39,SDH复

10、用原理映射、定位、复用,40,41,货物运输过程,先要找一个比货物稍大的箱子(容器)，将货物(瓷杯)放入； 将箱子密封，在箱外贴上标签（虚容器）； 为了降低运输成本，需将很多小箱子一起放入集装箱中，为了沿途到站后能方便的找到自己的货物，需将其编号，指明其在集装箱中的位置（层行列）； 再在集装箱上贴上标签，说明此集装箱的到站、货物名称、重量、质次、注意事项等内容； 然后将集装箱编号（ 车号），编号放在列车值班室，集装箱放置在编好的位置，这样列车就可以将货物由甲地运到乙地,42,常用信号的复用过程,139.264Mb/s信号的复用过程,43,ITU-T G.707建议的复用映射结构,44,我国规定

11、的SDH复用映射结构,45,46,复用映射过程,C-n是标准容器，用来装载现有PDH的各支路信号，并完成速率适配处理的功能。 在标准容器的基础上，加入少量通道开销(POH)字节，即组成相应的虚容器VC。 在VC 的前面加上管理单元指针(AU-PTR)， 以进行定位校准。加入指针后组成的信息单元结构分为管理单元(AU)和支路单元(TU)。,47,复用映射过程,AU由高阶VC(如VC-4)加AU指针组成 TU由低阶VC加TU指针组成。TU经均匀字节间插后，组成支路单元组(TUG)，然后组成AU3或AU4 3个AU3或1个AU4组成管理单元组(AUG) AUG加上段开销SOH，便组成STM-1同步传

12、输信号 N个STM-1 信号按字节同步复接，便组成STM-N,48,容器 C 一种用来装载各种速率业务信号的信息结构，主要完成PDH信号与VC之间的适配功能（如码速调整等）。 ITU-T规定的5种标准容器 C-11：1.544Mb/s C-12：2.048Mb/s C-2： 6.312Mb/s C-3： 34.368Mb/s C-4： 139.264Mb/s ,SDH复用单元,SDH的复用结构由一系列的基本复用单元组成，而复用单元实际上是一种信息结构，不同的复用单元，其信息结构不同，因而在复用过程中所起的功能各不相同。常用的复用单元有容器C、虚容器VC、管理单元AU、支路单元TU等,低阶容器,

13、高阶容器,49,虚容器VC 用来支持SDH的通道（通路）层连接的信息结构。 由标准容器C的信号再加上对信号进行维护与管理的通道开销POH构成。 虚容器又分为高阶VC和低阶VC。 虚容器特点： 在SDH网络中保持独立的、相互同步的传输状态，即其帧速率与网络保持同步，并且同一网络中的不同VC的帧速率都是相互同步的 VC信号仅在PDH/SDH网络边界处才进行分接，而在SDH网络中始终保持完整不变，可独立的在通道的任意一点进行分出、插入或交叉连接。,SDH复用单元,50,SDH复用单元,支路单元TU 支路单元TU是为低阶通道层与高阶通道层提供适配功能的一种信息结构,它由一个低阶VC和指示其在高阶VC中

14、初始字节位置的支路单元指针TU-PTR组成。可见低阶VC可在高阶VC中浮动,并且由一个或多个在高阶VC净负荷中占有固定位置的TU组成一个支路单元组（TUG）。,支路单元和管理单元的主要参数,51,管理单元AU 管理单元AU是在高阶通道层与复用段层之间提供适配的一种息结构。它由高阶VC和指示高阶VC在STM-N中的起始字节位置的管理单元指针AU-PTR构成,同样高阶VC在STM -N中的位置也是浮动的,但AU指针在STM-N帧结构中的位置是固定的。 一个或多个在STM帧中占有固定位置的AU组成一个管理单元组AUG。 同步转移模块STM 在N个AUG的基础上,加上起到运行、维护和管理作用的段开销,

15、便形成了SIM-N信号。由前面的分析可知,不同的STM-N,其信息等级不同,一般N=1,4,16,64,与此对应,可以存在STM-1、STM-4、STM-16和STM-64若干等级的同步转移模块。,SDH复用单元,52,SDH的应用,53,SDH用于点对点传输,54,SDH链形网,55,SDH环形网(双环),56,网络自愈功能：是指当业务信道损坏导致业务中新时，网络会自动将业务切换到备用业务信遣，使业务能较短的时问（ITU-TG规定为50ms以,内）得以恢复正常传输。注意这里仅是指业务得以恢复，而发生故障的设务和发生故障的信道则还是要人为修复。 为达到网络自愈功能除了设备具有DXC功能(完成将

16、业务从主用信道切换到备用信道)外，还需要有冗余的信道(备用信道)，冗余设备(备用设备)。,57,课堂练习1,58,课堂练习2,4. 单模光纤中不存在（）色散，仅存在（）色散，具体来讲，可分为（）和（）。 5、数值孔径（NA）越大，光纤接收光线的能力就越（），光纤与光源之间的耦合效率就越（）。 6、准同步数字体系PDH有两种制式，一种是以（）为基群的T系列，一种是以（）为基群的E系列。,4、限制光纤传输容量（BL积）的两个基本因素是（）和（）。 A、光纤色散 B、光纤折射 C、光纤老化 D、光纤损耗 5、半导体材料的能级结构不是分立的单值能级，而是有一定宽度的带状结构，称为（）。 A、能带 B、价带 C、导带D、禁带 6光接收机中的散粒噪声包括（ ）。 A量子噪声 B暗电流噪声 C漏电流噪声 DAPD倍增噪声,59,课堂练习3,7、光发送机的作用是将（）转化为（），并将生成的光信号 注入（）。 8、LD是通过（）发光的，LD输出的光是（）光。 9、普通单模光纤G.652的零色散波长是（），色散位移光纤G.653