傳輸網(wǎng)SDH基本的原理和光纖概述

1、傳輸網(wǎng)SDH基本的原理和光纖概述一、傳輸網(wǎng)SDH原理及組網(wǎng)二、光纖概述內(nèi)容介紹1、傳輸網(wǎng)SDH原理2、傳輸網(wǎng)SDH組網(wǎng)傳輸SDH概述SDH 產(chǎn)生的背景PDH:Plesiochronous Digital Hierarchy 準(zhǔn)同步數(shù)字系列在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳送的信號都是數(shù)字化的脈沖序列。這些數(shù)字信號流在數(shù)字交換設(shè)備之間傳輸時，其速率必須完全保持一致，才能保證信息傳送的準(zhǔn)確無誤，這就叫做“同步”。 采用準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）的系統(tǒng)，是在數(shù)字通信網(wǎng)的每個節(jié)點上都分別設(shè)置高精度的時鐘，這些時鐘的信號都具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)速率。盡管每個時鐘的精度都很高，但總還是有一些微小的差別。為了保證通信的質(zhì)量，要求這

2、些時鐘的差別不能超過規(guī)定的范圍。因此，這種同步方式嚴(yán)格來說不是真正的同步，所以叫做“準(zhǔn)同步”。PDH 介紹PDH:Plesiochronous Digital Hierarchy準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH 介紹1、接口方面 只有地區(qū)性的電接口規(guī)范，不存在世界性標(biāo)準(zhǔn)。 沒有世界性標(biāo)準(zhǔn)的光接口規(guī)范。2、復(fù)用方式 從高速信號中分/插出低速信事情要一級一級的進行。 由于低速信號分/插到高速信號要通過層層的復(fù)用和解復(fù)用過程，這樣就會使信號在復(fù)用/解復(fù)用過程中產(chǎn)生的損傷加大，使傳輸性能劣化，這也就是為什么PDH體制傳輸信號的速率沒有更進一步提高的原因。PDH 介紹3、運行維護方面PDH信號的幀結(jié)構(gòu)里用于運行維護

3、工作（OAM）的開銷字節(jié)不多，這對完成傳輸網(wǎng)的分層管理、性能監(jiān)控、業(yè)務(wù)的實時調(diào)度、傳輸帶寬的控制、告警的分析定位是很不利的。 4、沒有統(tǒng)一的網(wǎng)管接口不利于統(tǒng)一維護。SDH介紹SDH的基本概念SDH產(chǎn)生的社會背景SDH：Synchronous Digital Hierarchy SDH是由一些基本網(wǎng)元(NE)組成，在光纖上可以進行同步信息傳輸、復(fù)用、分叉和交叉連接的傳送網(wǎng)絡(luò)。通信網(wǎng)傳輸、交換、處理大量信息，向數(shù)字化、綜合化、智能化、個人化發(fā)展。作為通信網(wǎng)的承載體傳輸網(wǎng)要求：寬帶化信息高速公路規(guī)范化世界性統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口SDH 介紹SDH的特點：Synchronous Digital Hierarc

4、hy同步數(shù)字體系1、接口方面SDH體制有一套標(biāo)準(zhǔn)的信息結(jié)構(gòu)等級，即有一套標(biāo)準(zhǔn)的速率等級。STM-N(N=1,4,16,64)基本的信號傳輸結(jié)構(gòu)等級是同步傳輸模塊STM-1，相應(yīng)的速率是155Mbit/s。高等級的數(shù)字信號系列例如：622Mbit/s（STM-4）、2.5Gbit/s（STM-16）等，可通過將低速率等級的信息模塊（例如STM-1）通過字節(jié)間插同步復(fù)接而成，復(fù)接的個數(shù)是4的倍數(shù)，例如：STM-44STM-1，STM-164STM-4。SDH 介紹2、復(fù)用方式 由于低速SDH信號是以字節(jié)間插方式復(fù)用進高速SDH信號的幀結(jié)構(gòu)中的，這樣就使低速SDH信號在高速SDH信號的幀中的位置是固

5、定的、有規(guī)律性的，也就是說是可預(yù)見的。這樣就能從高速SDHGbit/s（STM-16）中直接分/插出低速SDH信號例如155Mbit/s（STM-1），這樣就簡化了信號的復(fù)接和分接，使SDH體制特別適合于高速大容量的光纖通信系統(tǒng)。SDH 介紹3. 運行維護方面SDH信號的幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的用于運行維護（OAM &P）功能的開銷字節(jié)（碼流量的5%） ，使網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控管理功能智能化大大加強，也就是說維護的自動化程度大大加強。兼容性組網(wǎng)靈活、網(wǎng)絡(luò)的生存性強： 可組多種類型網(wǎng)絡(luò)、具有自愈能力、可在線升級；SDH有很強的兼容性，這也就意味著當(dāng)組建SDH傳輸網(wǎng)時，原有的PDH傳輸網(wǎng)不會作廢，兩種傳輸網(wǎng)可以

6、共同存在。SDH 介紹等級與速率： 等 級STM-1STM-4STM-16STM-64 速率（Mb/s） 含2M數(shù)量 63 252 1008 4032SDH 介紹STM-N的幀結(jié)構(gòu)由3部分組成：段開銷，包括再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開銷（MSOH）；管理單元指針（AU-PTR）；信息凈負(fù)荷（payload）。9270N個字節(jié)RSOHAU-PTRMSOH9N1349payload261N5SDH 介紹1、信息凈負(fù)荷-payloadSTM-N幀中放置各種負(fù)荷的地方。各種有效信息，如2M、34M、140M打包成信息包后，放于其中。然后由STM-N信號承載，在SDH網(wǎng)上傳輸。2、段開銷-SOH完成

7、對STM-N整體信號流的監(jiān)控。即對STM-N“車廂”中所有“貨物包”進行整體上的性能監(jiān)控。再生段開銷（RSOH）：對STM-N整體信號進行監(jiān)控。復(fù)用段開銷（MSOH）：對STM-N中的某個STM-1信號進行監(jiān)控。3、管理單元指針-AU-PTR定位低速信號在STM-N幀中（凈負(fù)荷）的位置，使低速信號在高速信號中的位置可欲知，方便低速信號的上下。SDH 介紹STM-NAUGAU-4VC-4AU-3VC-3TUG-3TUG-2TU-3TU-2TU-12TU-11VC-3VC-2VC-12VC-11C-4C-3C-2C-12C-11N111333477139264kbit/s44736kbit/s34

8、368kbit/s6312kbit/s2048kbit/s1544kbit/s指針處理復(fù)用定位校準(zhǔn)映射復(fù)用映射結(jié)構(gòu)SDH 介紹STM-NAUGAU-4VC-4TUG-3TUG-2TU-3TU-12VC-3VC-12C-4C-3C-12N11337139264kbit/s34368kbit/s2048kbit/s指針處理復(fù)用定位校準(zhǔn)映射我國的SDH基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu) SDH 介紹SDH設(shè)備的邏輯組成TM終端復(fù)用器ADM分/插復(fù)用器REG再生中繼器DXC數(shù)字交叉連接設(shè)備SDH 介紹DWDMOptiX 10G/2.5GSNCP/MSP/VP/IP RINGOptiX2.5G/622M/155MSNCP

9、/MSP/VP/IP RING骨干層匯接層接入層STM-64/16/4/1GE/POS/10M/100MSTM-16/CSTM-4/CFIBER CHANNALESCONFICONPOSSTM-4/STM-110M/100M2M/34/45MATMDDN/DSLTDMATMIPEthernet2M/10M/100M行業(yè)集團智能小區(qū)業(yè)務(wù)類型業(yè)務(wù)類型業(yè)務(wù)類型MSTP大企業(yè)集團行業(yè)集團大企業(yè)集團N*64K/2M/10M/100MSTM/16/4/1GE/POS/10M/100MSTM-16/CSTM-4/C2M/34/45MFIBER CHANNALESCONFICONATMATMATMSDH 介紹

10、TM終端復(fù)用器它的作用是將支路端口的低速信號復(fù)用到線路端口的高速信號STM-N中，或從STM-N的信號中分出低速支路信號。用于端點站。TMWSTM-NSTM-M140Mbit/s2Mbit/s34Mbit/s注：MNSDH 介紹ADM分/插復(fù)用器 ADM的作用是將低速支路信號交叉復(fù)用進東或西向線路上去，或從東或西側(cè)線路端口收的線路信號中拆分出低速支路信號。用于節(jié)點站。另外，還可將東/西向線路側(cè)的STM-N信號進行交叉連接。STM-NSTM-NSTM-M注：MNwe34Mbit/s140Mbit/sADM2Mbit/sSDH 介紹REG再生中繼器 光傳輸網(wǎng)的再生中繼器有兩種，一種是純光的再生中繼

11、器，主要進行光功率放大以延長光傳輸距離；另一種是用于脈沖再生整形的電再生中繼器，主要通過光/電變換、電信號抽樣、判決、再生整形、電/光變換，以達(dá)到不積累線路噪聲，保證線路上傳送信號波形的完好性。STM-NSTM-NweREGSDH 介紹DXC數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC可將輸入的m路STM-N信號交叉連接到輸出的n路STM-N信號上，上圖表示有m條入光纖和n條出光纖。DXC的核心是交叉連接，功能強的DXC能完成高速（例STM-16）信號在交叉矩陣內(nèi)的低級別交叉（例如VC12級別的交叉）。DXCmn等效為入線：m出線：nSDH 介紹 SDH網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚€形網(wǎng)TMADMADMTMREG網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點一一相

12、連并且首尾開放，又稱鏈型網(wǎng)。結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟。SDH 介紹 SDH網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁湫尉W(wǎng)TMADMADMTMREGADMTM將點到點拓?fù)鋯卧哪┒诉B接到幾個特殊點時，就形成了所謂的樹形拓?fù)洹?線型網(wǎng)的一個擴展SDH 介紹環(huán)形網(wǎng)ADMADMADMADM環(huán)形網(wǎng)就是把線型網(wǎng)的首尾相連，從而使任何一點都不對外開放。環(huán)形網(wǎng)在SDH中廣泛應(yīng)用，應(yīng)為它具有自愈能力，使網(wǎng)絡(luò)具有很強的自愈性。SDH 介紹樞紐網(wǎng)TMDXCADMTMREGADMTMTMADMTMTMSDH 介紹網(wǎng)狀網(wǎng)ADMADMADMADM網(wǎng)狀網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)中的任何兩個節(jié)點都能直接相連，能為兩點間的通信提供多種路由選擇，可用性高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。SDH 介紹

13、SDH環(huán)自愈環(huán)保護 SDH環(huán)形網(wǎng)絡(luò)最大的優(yōu)點就是具有自愈功能 自愈功能是指在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時無需人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)就 能在極短的時間內(nèi)（50ms）自動回復(fù)業(yè)務(wù)的功能。 自愈功能的目的就是提高網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性和網(wǎng)絡(luò)的生存能力。 SDH 介紹兩纖單向通道保護環(huán)二纖單向通道保護環(huán)由兩根光纖組成兩個環(huán)，其中一個為主環(huán)-S1；一個為備環(huán)-P1。當(dāng)B-C之間故障時，業(yè)務(wù)倒換到備環(huán)，達(dá)到業(yè)務(wù)保護的目的。二纖單向通道保護環(huán)業(yè)務(wù)的特點首端雙發(fā)，末端橋接。SDH 介紹兩纖雙向復(fù)用段保護環(huán)二纖雙向復(fù)用段保護環(huán)上無專門的主、備用光纖，每一條光纖的前半個時隙是主用信道，后半個時隙是備信道，在環(huán)網(wǎng)BC間光纜段被切斷時，網(wǎng)元

14、A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務(wù)沿S1/P2光纖傳到網(wǎng)元B，在網(wǎng)元B處進行環(huán)回（故障端點處環(huán)回），環(huán)回是將S1/P2光纖上S1時隙的業(yè)務(wù)全部環(huán)到S2/P1光纖上的P1時隙上去。SDH 介紹常見故障處理思路先高速部分，后低速部分先定位外部，后定位傳輸 先定位單站，后定位單板先分析高級別告警，后低級別告警SDH 介紹SDH故障處理方法（環(huán)回法）線路線路內(nèi)環(huán)回外環(huán)回SDH網(wǎng)元設(shè)備支路支路 軟件環(huán)回/硬件環(huán)回 內(nèi)環(huán)回/外環(huán)回 線路環(huán)回/支路環(huán)回 端口環(huán)回/VC4環(huán)回SDH 介紹SDH故障處理方法（替換法）適用場合 排除傳輸外部設(shè)備的問題 故障定位到單站后，懷疑單站內(nèi)單板或附件有 問題 替換法就是使用一個工作正常的

15、物件去替換一個被懷疑工作不正常的物件，可替換物件包括線纜、光纖、法蘭盤、電源、單板、設(shè)備等。 SDH 介紹SDH故障處理方法（儀表測試法）適用場合 排除傳輸設(shè)備外部問題 設(shè)備對接問題 設(shè)備性能指標(biāo)問題光功率計：R_LOS、R_LOF萬用表：接地或是電壓問題SDH分析儀：誤碼等問題SDH 介紹SDH時鐘SDH網(wǎng)元時鐘源的種類外部時鐘源由外部提供時鐘輸入。線路時鐘源從STM-N線路信號中提取時鐘輸入。支路時鐘源從PDH支路信號中提取，不過該時鐘一般不用，因為SDH/PDH網(wǎng)邊界處的指針調(diào)整會影響時鐘質(zhì)量。設(shè)備內(nèi)置時鐘源由設(shè)備內(nèi)部提供時鐘。SDH時鐘SDH 介紹SDH 介紹誤碼性能誤碼是指經(jīng)接收、判

16、決、再生后，數(shù)字碼流中的某些比特發(fā)生了差錯，使傳輸?shù)男畔①|(zhì)量產(chǎn)生損傷。抖動漂移性能抖動和漂移與系統(tǒng)的定時特性有關(guān)。定時抖動（抖動）是指數(shù)字信號的特定時刻（例如最佳抽樣時刻）相對其理想時間位置的短時間偏離。所謂短時間偏離是指變化頻率高于10Hz的相位變化。而漂移指數(shù)字信號的特定時刻相對其理想時間位置的長時間的偏離，所謂長時間是指變化頻率低于10Hz的相位變化。SDH 介紹靈敏度 定義為R點處為達(dá)到110-10的BER值所需要的平均接收功率的最小值。一般開始使用時、正常溫度條件下的接收機與壽命終了時、處于最惡劣溫度條件下的接收機相比，靈敏度余度大約為24dB。一般情況下，對設(shè)備靈敏度的實測值要比指

17、標(biāo)最小要求值（最壞值）大3dB左右（靈敏度余度）。過載點定義為在R點處為達(dá)到110-10的BER值所需要的平均接收光功率的最大值。因為，當(dāng)接收光功率高于接收靈敏度時，由于信噪比的改善使BER變小，但隨著光接收功率的繼續(xù)增加，接收機進入非線性工作區(qū)，反而會使BER下降，如圖所示。SDH 介紹圖中A點處的光功率是接收靈敏度，B點處的光功率是接收過載功率，AB之間的范圍是接收機可正常工作的動態(tài)范圍。傳輸機房結(jié)構(gòu)傳輸機房主要結(jié)構(gòu)ODF架：光纖配線架，完成從設(shè)備間纖纜連接的集中管理、跳接。DDF架：電纜配線架，完成設(shè)備間電纜連接的集中管理、跳接BITS設(shè)備：是指為傳輸設(shè)備提供同步時鐘的設(shè)備中繼電纜：從設(shè)

18、備接口區(qū)到DDF架之間的連接電纜。傳輸機房結(jié)構(gòu)圖光纖光通信的發(fā)展歷史光纖的結(jié)構(gòu)和類型光通信的發(fā)展歷史光纖通信是七十年代發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。 光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱。它是由玻璃材料(SiO2)抽絲而成的一種光傳輸媒體。以光波傳送信息，以光纖為傳輸介質(zhì)的通信方式稱為光纖通信。 光通信的發(fā)展歷史什么是光纖（Optix fiber）?光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu) 光纖（Optic Fiber）就是用來導(dǎo)光的透明介質(zhì)纖維，一根實用化的光纖是由多層透明介質(zhì)構(gòu)成的，一般可以分為三部分：折射率較高的纖芯、折射率較低的包層和外面的涂覆層。光纖的結(jié)構(gòu)光纖的機構(gòu)示意圖光纖的結(jié)構(gòu)纖芯：纖芯位于光纖的中心部位。直徑D1=4u

19、m50um，單模 光纖的纖芯直徑=4um10mu，多模光纖的纖芯的纖芯為50um包層：包層位于纖芯的周圍。直徑D2=125um，其成分為含有少 量摻雜劑的高純度SiO2.而摻雜劑的作用則是適當(dāng)降低包層對光的折射率（n2），使之略低于纖芯的折射率。涂覆層：光纖的最外層為涂覆層。包括一次涂覆層，緩沖層和二次涂覆層。一次涂覆層使用丙烯酸酯、有機硅或硅橡膠材料。 緩沖層一般為性能良好的填充油膏。 二次涂覆層一般多用丙烯或尼龍等高聚物。作用：保護光纖不受水汽侵蝕和機械損傷，同時增加了光纖的機械強度和可彎曲性。起著保護光纖壽命的作用。光纖的類型 從材料角度分制作材料：按照制造光纖所用的材料分類有石英系光纖

20、、多組分玻璃光纖、塑料包層石英芯光纖、全塑料光纖和氟化物光纖等目前通信中普遍使用的是石英系光纖。從工作波長分工作波長：有短波長光纖m)、長波長光纖m)和超長波長光纖(25m).光纖的類型從折射率分布分 折射率分布：階躍（SI）型、近階躍型、漸變（GI） 型、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。從傳輸模式分 傳輸模式：單模光纖（含偏振保持光纖、非偏振保持光纖）、多模光纖。光纖的類型ITU-官方定義： 光纖 （漸變型多模光纖）光纖 （常規(guī)單模光纖）光纖 （色散位移光纖）光纖 （截止波長光纖）光纖 （非零色散位移光纖）光纖的類型單模光纖(Single Mode Fiber)： 中心玻璃芯很細(xì)(芯徑一般

21、為9或10m)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，但還存在著材料色散和波導(dǎo)色散，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。后來又發(fā)現(xiàn)在波長處，單模光纖的材料色散和波導(dǎo)色散一為正、一為負(fù)，大小也正好相等。這就是說在波長處，單模光纖的總色散為零。從光纖的損耗特性來看，處正好是光纖的一個低損耗窗口。這樣，波長區(qū)就成了光纖通信的一個很理想的工作窗口，也是現(xiàn)在實用光纖通信系統(tǒng)的主要工作波段光纖的類型光纖的類型光纖的類型單模光纖(Single Mode Fiber)： 中心玻璃芯很細(xì)(芯徑一般為9或10m)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用

22、于遠(yuǎn)程通訊，但還存在著材料色散和波導(dǎo)色散，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。后來又發(fā)現(xiàn)在波長處，單模光纖的材料色散和波導(dǎo)色散一為正、一為負(fù)，大小也正好相等。這就是說在波長處，單模光纖的總色散為零。從光纖的損耗特性來看，處正好是光纖的一個低損耗窗口。這樣，波長區(qū)就成了光纖通信的一個很理想的工作窗口，也是現(xiàn)在實用光纖通信系統(tǒng)的主要工作波段光纖的類型多模光纖：(Multi Mode Fiber)： 多模光纖允許不同模式的光于一根光纖上傳輸，由于多模光纖的芯徑較大，故可使用較為廉價的耦合器及接線器，多模光纖的纖芯直徑為50m至100m。多模光纖分為2種：一種是梯度型

23、（graded）另一種是階躍型（stepped）。光纖的類型 正近年來,光通信網(wǎng)絡(luò)已成為現(xiàn)代通信網(wǎng)的基礎(chǔ)平臺,因而我們敷設(shè)的光纜必須能夠滿足超高速系統(tǒng)要求。從八十年代后,光纖通信逐步從短波長區(qū)向長波長區(qū)、從多模光纖向單模光纖轉(zhuǎn)移和發(fā)展。目前,在光纖骨干傳輸網(wǎng)中,限制光纖傳輸?shù)闹饕蛩厥?(1)色度色散;(2)偏振模色散;(3)光纖的非線性。根據(jù)ITUT建議,分別先后出現(xiàn)了、等不同類型的光纖。 光纖傳輸中有3個傳輸“窗口”適合用于傳輸?shù)牟ㄩL范圍；850nm、1310nm、1550nm。其中850nm窗口只用于多模傳輸，用于單模傳輸?shù)拇翱谥挥?310nm和1550nm兩個波長窗口。光纖的類型G.651：漸變型多模光纖 工作波長在850nm的LAN用的多模光纜 適用于中小容量和中短距離；G.652：常規(guī)單模光纖 在1310nm工作時，理論色散值為零 在1550nm工作時，傳輸損耗最低 適用于大容量傳輸,目前廣泛應(yīng)用。G.653：色散移位光纖 在1550 nm工作時，理論色散值為零， 同時損耗小，適用于大容量長距離傳輸光纖的類型G.654：截止波長光纖 纖芯純石英制造 1.55 m損耗最小的SMF（） 1.31 m處色散為零； 用于長途海底通信G.655：非零色散位移光纖 適用于波分復(fù)用系統(tǒng)，提供更大的傳輸容量。光纖的損耗