第7章数字光纤通信系统.ppt

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1、7.1 7.1 数字光纤通信系统概述数字光纤通信系统概述7.2 PDH7.2 PDH数字光纤传输系统数字光纤传输系统7.3 SDH7.3 SDH光同步数字传输系统光同步数字传输系统7.4 7.4 光波分复用系统光波分复用系统7.5 7.5 全光通信系统全光通信系统 第第7 7章章 数字光纤通信系统数字光纤通信系统7.1.1 7.1.1 光纤通信基本概念光纤通信基本概念数数字字光光纤纤通通信信，是是以以光光波波运运载载数数字字信信号号,以以光光导导纤纤维维为为传输媒介的一种通信方式。光纤通信的特点：传输媒介的一种通信方式。光纤通信的特点：线径细，重量轻线径细，重量轻光光纤纤直直径径小小（0.1m

2、m左左右右），制制成成光光缆缆后后与与电电缆缆相相比比细得多，因而重量轻；细得多，因而重量轻；损耗极低损耗极低现在制造出的光纤介质纯度很高，损耗极低；现在制造出的光纤介质纯度很高，损耗极低；7.1 7.1 数字光纤通信系统概述数字光纤通信系统概述 传输频带宽、信息容量大传输频带宽、信息容量大光波频率高，携带信号信息量大；光波频率高，携带信号信息量大；不受电磁干扰、防腐和不锈蚀不受电磁干扰、防腐和不锈蚀光光纤纤是是非非金金属属材材料料，不不受受电电磁磁干干扰扰，也也不不发发生生锈锈蚀蚀，具有防腐能力；具有防腐能力；不怕高温，防爆、防火性能强不怕高温，防爆、防火性能强光光纤纤是是石石英英玻玻璃璃材

3、材料料（熔熔点点2000以以上上），不不怕怕高高温温，有防火性能；有防火性能；光纤通信保密性好光纤通信保密性好光光纤纤在在传传输输光光信信号号时时泄泄漏漏小小，不不会会产产生生串串话话等等干干扰扰，因而光纤通信保密性好。因而光纤通信保密性好。7.1.2 7.1.2 数字光纤通信系统的组成数字光纤通信系统的组成数数字字光光纤纤通通信信系系统统由由发发送送设设备备、传传输输信信道道和和接接收收设设备备三大部分构成，三大部分构成，图图7.1为光纤通信系统组成原理方框图为光纤通信系统组成原理方框图。数数字字光光纤纤通通信信系系统统，常常采采用用数数字字编编码码信信号号经经强强度度调调制制直直接接检检波

4、波的的数数字字通通信信系系统统（强强度度调调制制是是利利用用数数字字信信号号直直接接调调制制光光源源的的光光强强度度；直直接接检检波波是是在在光光接接收收机机的的光光频频上上检检测测数数字脉冲信号）。字脉冲信号）。图图7.1光纤通信系统组成原理方框图光纤通信系统组成原理方框图电信号光发送机E/O 变换光源光中继机光缆O/E 变换O/E变换光接收机电信号光检测器光纤连结器E/O变换发发端端有有源源器器件件把把数数字字脉脉冲冲信信号号转转换换为为光光信信号号送送光光纤纤中中传传输输；收收端端光光检检测测器器件件将将接接收收到到的的光光信信号号转转换换为为数数字字脉脉冲冲信信号号。传传输输距距离离较

5、较远远时时，采采用用光光中中继继设设备备把把信信号号经经过过中中继继再生处理后传输。再生处理后传输。图图7.2为为一一个个实实用用的的数数字字光光纤纤通通信信传传输输系系统统结结构构框框图图。发发端端：数数字字端端机机把把用用户户各各种种数数字字信信号号通通过过复复用用设设备备组组成成一一定定的的数数字字传传输输结结构构，光光端端机机把把数数字字端端机机送送来来的的不不同同速速率率等等级级的的数数字字信信号号处处理理成成光光脉脉冲冲；收收端端：光光端端机机把把光光脉脉冲冲转转换换为为数数字字信信号号；数数字字端端机机把把不不同同速速率率等等级级的的数数字字信信号号通通过过分分路设备分解为用户的

6、各种数字信号。路设备分解为用户的各种数字信号。图图7.2数字光纤通信传输系统结构方框图数字光纤通信传输系统结构方框图光光端端机机：主主要要由由光光发发送送、光光接接收收、信信号号处处理理及及辅辅助助电电路路组组成成。光光发发送送完完成成电电/光光变变换换；光光接接收收完完成成光光/电电变变换换；信信号号处处理理把把数数字字端端机机送送来来的的数数字字脉脉冲冲信信号号再再处处理理，以以及及各各种码型变换；辅助电路进行告警、监控及区间通信等。种码型变换；辅助电路进行告警、监控及区间通信等。光光中中继继机机：将将长长距距离离光光纤纤传传输输后后的的光光脉脉冲冲信信号号（受受到到衰衰耗耗及及色色散散畸

7、畸变变）转转换换为为电电信信号号，经经放放大大整整形形、定定时时、再再生生还还原原为为规规则则数数字字脉脉冲冲信信号号，然然后后经经再再调调制制光光源源变变为为光光脉脉冲信号。冲信号。7.1.3 7.1.3 光纤和光缆光纤和光缆1 1 光纤光纤光光纤纤是是导导光光的的玻玻璃璃纤纤维维的的简简称称，比比明明线线、电电缆缆传传送送的信息量高成千上万倍（可达上百千兆比特的信息量高成千上万倍（可达上百千兆比特/秒）。秒）。2 2 光纤的导光原理光纤的导光原理光光纤纤是是利利用用光光的的全全反反射射特特性性来来导导光光的的。我我们们知知道道光光在在分分界界面面会会产产生生折折射射，设设两两种种介介质质的

8、的折折射射率率分分别别为为n0,n1，入入射射角角、折折射射角角分分别别为为0和和1，图图7.3为为光光线线从从光光疏疏媒媒质射向光密媒质质射向光密媒质时光的折射示意图，可见时光的折射示意图，可见10。图图7.3光的折射示意图光的折射示意图图图7.4为为光光线线从从光光密密媒媒质质射射向向光光疏疏媒媒质质时时光光的的折折射射示示意意图图，可可见见折折射射角角大大于于入入射射角角，随随着着0增增大大折折射射角角1可可达达90(此此时时1称称临临界界角角）；1继继续续增增大大,折折射射角角会会大大于于临临界界角角使使光光线全部返回光密媒质中，这种现象称为线全部返回光密媒质中，这种现象称为光的全反射

9、光的全反射。制制造造光光纤纤时时，使使光光纤纤芯芯的的折折射射率率高高，外外面面涂涂上上折折射射率率低低的的包包屏屏层层，当当选选择择一一定定的的角角度度0时时，射射入入纤纤芯芯的的光光束束将将会会全全部部返返回回纤纤芯芯中中。考考虑虑到到石石英英玻玻璃璃质质地地脆脆、易易断断裂裂的的因因素素，通通常常在在裸裸光光纤纤外外面面进进行行两两次次涂涂覆覆构构成成光光纤纤芯芯线线，图图7.5为为光光纤纤芯芯线结构示意图。线结构示意图。光纤芯线光纤芯线由由纤芯、包层、涂覆层和套塑纤芯、包层、涂覆层和套塑四部分组成。四部分组成。图图7.4临界角和光线的全反射临界角和光线的全反射图图7.5光纤芯线的剖面构

10、造光纤芯线的剖面构造3 3 单模光纤及特性参数单模光纤及特性参数光纤的传播模式分为：多模光纤和单模光纤。光纤的传播模式分为：多模光纤和单模光纤。1)多模光纤多模光纤多多模模光光纤纤是是能能承承受受多多个个模模式式的的光光纤纤，如如图图7.6(a)、(b)所所示示。多多模模光光纤纤带带宽宽窄窄、衰衰耗耗大大、时时延延差差大大，用用于于早早期期的的数字光纤通信系统数字光纤通信系统(PDH系列系列)，逐步被单模光纤代替。逐步被单模光纤代替。2)单模光纤单模光纤单单模模光光纤纤是是只只能能传传送送单单一一基基模模的的光光纤纤,如如图图7.6(c)所所示示。单单模模光光纤纤不不存存在在时时延延差差，带带

11、宽宽比比多多模模光光纤纤宽宽得得多多,有有利利于于高码率信息长距离传输。高码率信息长距离传输。图图7.6裸光纤结构示意图裸光纤结构示意图(a)阶跃型多模光纤阶跃型多模光纤;(b)梯度型多模光纤梯度型多模光纤;(c)单模光纤单模光纤3)单模光纤的主要特性单模光纤的主要特性单单模模光光纤纤的的主主要要参参数数：模模场场直直径径、衰衰减减系系数数和和工工作作波波长长或或截止波长截止波长等。等。(1)模场直径模场直径单单模模光光纤纤的的基基模模场场强强在在光光纤纤横横截截面面近近似似为为高高斯斯分分布布,如如图图7.7所所示示。通通常常将将纤纤芯芯中中场场分分布布曲曲线线最最大大值值1/e处处所所对对

12、应应的的宽宽度度定义为模场直径，定义为模场直径，用用d表示。表示。(2)截止波长截止波长工作波长大于截止波长时才能保证光纤在单模工作。工作波长大于截止波长时才能保证光纤在单模工作。图图7.7基模场强分布曲线基模场强分布曲线(3)衰减系数衰减系数衰衰减减系系数数指指沿沿光光纤纤传传播播方方向向光光信信号号的的损损耗耗。衰衰减减量量的的大大小小通常用衰减系数通常用衰减系数来表示，单位是来表示，单位是dB/km。式式中中，Pi为为光光纤纤的的输输入入光光功功率率；Po为为光光纤纤的的输输出出光光功功率率;L为光纤的长度为光纤的长度(单位为单位为km)。4 4 光缆光缆光缆光缆主要由主要由缆芯缆芯、护

13、套和加强元件、护套和加强元件组成。组成。1)缆芯缆芯缆缆芯芯由由光光纤纤芯芯组组成成，分分为为单单芯芯和和多多芯芯两两种种。表表7.1为为单单芯芯型缆芯和多芯型缆芯结构示意图型缆芯和多芯型缆芯结构示意图。单单芯芯型型由由单单根根二二次次涂涂覆覆处处理理后后的的光光纤纤组组成成；多多芯芯型型由由多多根根经经二二次次涂涂覆覆处处理理后后的的光光纤纤组组成成，又又分分为为带带状状结结构构和和单单位位式式结结构构。目目前前国国内内外外对对二二次次涂涂覆覆主主要要采采用用两两种种保保护护结结构构：紧紧套套结构和松套结构，如图结构和松套结构，如图7.8所示。所示。图图7.8紧套和松套光纤结构示意图紧套和松

14、套光纤结构示意图(a)紧套光纤结构示意图；紧套光纤结构示意图；(b)松套光纤结构示意图松套光纤结构示意图2)强度元件强度元件在在光光缆缆内内中中心心或或四四周周加加一一根根或或多多根根加加强强元元件件使使其其能能够够承受外力。承受外力。3)护层护层保保护护光光纤纤芯芯线线免免受受外外部部机机械械力力和和环环境境损损坏坏，护护层层分分内内护层和外护层。护层和外护层。4)光缆的种类光缆的种类表表7.2为公用通信网中的光缆结构。为公用通信网中的光缆结构。(1)层绞式光缆层绞式光缆将将若若干干根根光光纤纤芯芯线线以以强强度度元元件件为为中中心心绞绞合合在在一一起起，如如图图7.9(a)所示。所示。(2

15、)单位式光缆单位式光缆将将几几根根至至十十几几根根光光纤纤芯芯线线集集合合成成一一个个单单位位，再再由由数数个个单位以强度元件为中心绞合成缆，单位以强度元件为中心绞合成缆，如图如图7.9(b)所示。所示。(3)骨架式光缆骨架式光缆将单根或多根光纤放入骨架的螺旋槽内，骨架中心是将单根或多根光纤放入骨架的螺旋槽内，骨架中心是强度元件，骨架上的沟槽可以是强度元件，骨架上的沟槽可以是V型、型、U型或凹型，如图型或凹型，如图7.9(c)所示。所示。(4)带状式光缆带状式光缆将将412根光纤芯线排列成行构成带状光纤单元，再将根光纤芯线排列成行构成带状光纤单元，再将多个带状单元按一定方式排列成缆，如图多个带

16、状单元按一定方式排列成缆，如图7.9(d)所示。所示。图图7.9光缆的基本结构光缆的基本结构(a)层绞式；层绞式；(b)单位式；单位式；(c)骨架式；骨架式；(d)带状带状7.2 PDH7.2 PDH数字光纤传输系统数字光纤传输系统图图7.2为为PDH数数字字光光纤纤通通信信传传输输系系统统方方框框图图，系系统统终端设备终端设备由由数字端机和光端机数字端机和光端机组成。组成。近近年年来来PDH系系列列设设备备只只在在公公用用电电话话网网中中用用作作市市话话网网的的中中继继传传输输系系统统，我我国国PDH系系列列的的数数字字结结构构，主主要要用于数字网络接口标准（用于数字网络接口标准（2Mbs速

17、率的接口）。速率的接口）。图图7.2数字光纤通信传输系统结构方框图数字光纤通信传输系统结构方框图1 PDH1 PDH系统电接口主要参数系统电接口主要参数CCITTG.703协协议议规规定定了了以以2.048Mb/s为为基基础础的的PDH系系列列接接口口特特性性、速速率率、码码型型，如如表表7.3所所示示；G.921协协议议规规定定了标称比特容差，如表了标称比特容差，如表7.4所示。所示。2 PDH2 PDH系统光接口主要参数系统光接口主要参数系统发光功率如表系统发光功率如表7.5所示，光接收灵敏度如表所示，光接收灵敏度如表7.6所所示（示（BER=110-10）。）。7.3 SDH7.3 SD

18、H光同步数字传输系统光同步数字传输系统7.3.1 7.3.1 概念及特点概念及特点1 SDH1 SDH系统的基本概念系统的基本概念SDH系系列列实实质质是是在在光光纤纤上上同同步步传传输输信信息息的的一一些些网网络络单单元元(NE)，有有国国际际统统一一的的网网络络节节点点接接口口(NNI)，有有一一套套标标准准化化的的信信息息结结构构等等级级（“同同步步传传输输模模块块”STM-N，N为为1,4,16,64,)。图图7.10为为NNI位位置置示示意意图图，表表7.7为为SDH同同步步传传输输模模块等级。块等级。图图7.10NNI的位置示意图的位置示意图2 SDH2 SDH系统的特点系统的特点

19、优点优点:有标准光接口有标准光接口;同步字节复用同步字节复用(复接复接);强大的网络管理功能。强大的网络管理功能。缺点缺点:频带利用率低于频带利用率低于PDH系统；系统；技术设备复杂；技术设备复杂；系统易发生重大故障甚至瘫痪。系统易发生重大故障甚至瘫痪。7.3.2 SDH7.3.2 SDH的开销功能的开销功能1开销的概念开销的概念开开销销指指在在帧帧结结构构中中安安排排的的一一些些特特殊殊比比特特，是是网网络络节节点点接口数据流中信息净负荷以外的部分。接口数据流中信息净负荷以外的部分。2开销分类开销分类1)段开销段开销SOH监视、管理和维护段层性能，分为监视、管理和维护段层性能，分为再生段开销

20、再生段开销(RSOH)和复用段开销和复用段开销(MSOH)。RSOH可在再生器接入，也可以在终端设备接入；可在再生器接入，也可以在终端设备接入；MSOH透明通过再生器终结在终端设备。透明通过再生器终结在终端设备。图图7.11为为STM-1SOH字节安排示意图。字节安排示意图。9270N字节SOHAU-PTRSOH1234567893行1行5行STM-N净负荷(含POH)传输方向9N261N270N列SDH帧结构帧结构图图7.11STM-1SOH字节安排字节安排2)通道开销通道开销Vc-POH用于复用（复接）用于复用（复接）Vc进入进入STM，安排在净负荷中。通道安排在净负荷中。通道开销分为开销

21、分为低阶低阶Vc-POH和高阶和高阶Vc-POH。低阶低阶Vc-POH监视、监视、维护低阶维护低阶Vc通道性能，指示告警状态；高阶通道性能，指示告警状态；高阶Vc-POH监视、监视、维护高阶维护高阶Vc通道性能，指示告警状态、复用结构等。通道性能，指示告警状态、复用结构等。3段开销安排段开销安排以以STM-1SOH为例。为例。1)帧定位字节帧定位字节:A1和和A2A1、A2用来识别帧的起始位置，用来识别帧的起始位置，A1为为11110110，A2为为00101000。STM-1帧有帧有3个个A1和和3个个A2帧定位字节；帧定位字节；STM-N帧定位有帧定位有3N个个A1和和3N个个A2。2)S

22、TM识别字符识别字符:C11识别每个识别每个STM-1信号在信号在STM-N复用结构中的位置。复用结构中的位置。3)数据通信字节数据通信字节(DCC):D1D12DCC构成构成SDH管理网的传送通路，管理网的传送通路，STM-1中中D1、D2、D3共共192kb/s的的通路作再生段的通路作再生段的DCC；字节字节D4D12共共576kb/s的通路字节作为复用段的的通路字节作为复用段的DCC。4)公务联络字节公务联络字节:E1、E2话音通信的公务联络通路，话音通信的公务联络通路，E1为再生段开销的一部分，为再生段开销的一部分，E2是复用段开销的一部分。是复用段开销的一部分。5)使用者通路字节使用

23、者通路字节:F1留给网络使用者，为特殊维护目的提供临时数据留给网络使用者，为特殊维护目的提供临时数据/音频音频通路连接。通路连接。6)BIP-8字节字节:B1监测再生段的误码，为使用偶校验的比特间插奇偶校验监测再生段的误码，为使用偶校验的比特间插奇偶校验8位码位码(BIP-8)。7)BIP-N24字节字节:B2监测复用段误码监测复用段误码，STM-1有三个字节。有三个字节。8)自动保护倒换自动保护倒换(APS)通路字节：通路字节：K1,K2(b1b5)9)同步状态字节同步状态字节:Z1(b5b8)用作同步状态消息。用作同步状态消息。10)空闲字节空闲字节:Z1(b1b4)和和Z211)复用段远

24、端失效指示字节复用段远端失效指示字节:K2(b6b8)7.3.3 SDH7.3.3 SDH系列的复用系列的复用1 1 复用结构复用结构SDH复复接接由由一一些些基基本本单单元元经经过过若若干干步步复复接接，并并且且采采用用净负荷指针技术。净负荷指针技术。ITU-TG.709协协议议规规定定了了SDH的的复复用用结结构构，图图7.12为为G.709复复用用结结构构示示意意图图。各各种种低低速速率率等等级级的的数数字字信信号号分分别别进进入入相相应应的的接接口口容容器器完完成成适适配配功功能能，ITU-TG.709规规定定了了5种种标标准准接接口口容容器器C-11、C-12、C-2、C-3、C-4

25、的的标标准准比比特特速速率率,我我国国制制定定了了3种种标标准准：C-12(PDH2.048Mb/s)、C-3(34.368Mb/s)和和C-4(139.264 Mb/s)，图图7.13为为我我国国的的SDH基本复用结构示意图。基本复用结构示意图。图图7.12G-709复用结构复用结构图图7.13我国的我国的SDH基本复用结构基本复用结构139264kb/sAU-4STM-NAUGVc-4TUG-3TUG-2TU-3TU-12Vc-3Vc-12C-3C-12C-434368kb/s2048kb/s指针处理复用定位校准映射N13173注：在干线上采用34368kb/s 时，应经上级主管部门批准复

26、复接接过过程程：映映射射、指指针针处处理理、定定位位和和形形成成TU。图图7.14为为PDH支路形成支路形成TU示意图。示意图。图图7.14PDH支路形成支路形成TU过程过程脉冲插入映射入容器支路PDH指针PDHCVCTU2 2 复用过程复用过程1)映射映射把把PDH系系列列各各种种速速率率数数字字信信号号和和ATM信信元元经经适适配配处处理进入虚容器理进入虚容器Vc。(1)PDH系列映射系列映射目目前前有有异异步步映映射射、同同步步映映射射、浮浮动动模模式式映映射射、锁锁定定模模式映射等多种方式，一般采用浮动异步映射方式。式映射等多种方式，一般采用浮动异步映射方式。(2)ATM信元映射信元映

27、射ATM信信元元长长53个个字字节节,前前5个个字字节节为为信信头头，其其余余48个个字字节节为为信信息息域域。ATM信信元元映映射射将将每每个个信信元元的的字字节节结结构构与与所所用用虚虚容容器器字字节节结结构构进进行行定定位位对对准准（信信息息域域映映射射进进入入Vc-X前要扰码）。前要扰码）。2)指针调整指针调整(1)指针描述指针描述Vc在在AU或或TU帧内提供的动态定位方法，作用：帧内提供的动态定位方法，作用：网络同步工作时校准同步信号间的相位；网络同步工作时校准同步信号间的相位；网网络络失失去去同同步步时时校校准准频频率率和和相相位位，网网络络异异步步工工作作时跟踪校准频率；时跟踪校

28、准频率；容纳网络中的频率抖动和漂移。容纳网络中的频率抖动和漂移。(2)指针分类指针分类指针分为两类：指针分为两类：AU-PTR和和TU-PTRAU PTR指指AU-4 PTR；TU-PTR指指TU-11、TU-12、TU-3PTR。AU-4PTR：提提供供PDH系系列列的的四四次次群群139.264Mb/s的的数数字字信信号号进进入入Vc-4，包包括括指指针针位位置置、指指针针值值的的码码字字安安排排、频率调整和标识符频率调整和标识符NDF；TU-12PTR：提提供供PDH系系列列的的一一次次群群2.048Mb/s的的数数字字信信号号进进入入Vc-12，包包括括指指针针位位置置、字字节节及及指

29、指针针值值的的比比特特安排、频率调整和新标识符安排、频率调整和新标识符NDF等；等；TU-3PTR：提提供供PDH三三次次群群34.368Mb/s的的数数字字信信号号进进入入Vc-3，包包括括位位置置指指示示字字节节、指指针针值值、频频率率调调整整及及新新数据标识符数据标识符NDF等。等。3)通道开销通道开销Vc-POH通道开销分为两类：低阶通道开销分为两类：低阶Vc-POH和和高阶高阶Vc-POH低低阶阶Vc-POH：Vc-11/Vc-12POH，用用在在帧帧复复接接结结构构中，中，C-12加加Vc-12POH构成构成Vc-12。高高阶阶Vc-POH：Vc-3/Vc-4POH，用用在在子子帧

30、帧复复接接结结构构中，中，C-4加加Vc-4POH构成构成Vc-4。4)复用过程复用过程SDH系系列列复复用用单单元元包包括括：容容器器C-n、虚虚容容器器Vc-n、支支路路单单元元TU-n、支支路路单单元元组组TUG-n、管管理理单单元元AU-n和和管管理理单单元元组组AUG-n。复用过程复用过程:(7.3.1)(7.3.2)TU-1nN=TUG2(7.3.3)TUG2N=TUG3(7.3.4)AU-nN=AUG(7.3.6)AUGN=STM-1(7.3.7)STM-1N=STM-N(7.3.8)例例1利用利用AU-4直接从直接从C-12复用，如图复用，如图7.15所示。所示。PDH一一次次

31、群群数数字字信信号号(2.048Mb/s)进进C-12适适配配，加加上上Vc-12POH构成构成Vc-12(2.240Mb/s)；Vc-12加加上上TU-12PTR，经经速速率率调调准准和和相相位位对对准准构构成成TU-12(2.304Mb/s)；TU-12经均匀同步复接组成经均匀同步复接组成TUG-2(6.912Mb/s)；7个个TUG-2单字节间插组成单字节间插组成TUG-3(49.536Mb/s)；3个个TUG-3经经字字节节间间插插后后，再再加加上上Vc-4POH即即构构成成Vc-4(150.336Mb/s)；Vc-4加加AU-4PTR组成组成AU-4(150.912Mb/s)；单个单

32、个AU-4直接置入直接置入AUG；单个单个AUG加加段开销组成段开销组成STM-1(155.520Mb/s)。图图7.15利用利用AU-4直接从直接从C-12复用的方法复用的方法例例2利用利用AU-4直接从直接从C-4复用，如图复用，如图7.16所示。所示。PDH系系列列四四次次群群数数字字信信号号(139.264Mb/s)进进入入C-4适适配，加配，加Vc-4POH构成构成Vc-4(速率为速率为150.336Mb/s)；Vc-4加加AU-4PTR构成构成AU-4(150.912Mb/s)；单个单个AU-4直接置入直接置入AUG；单单个个AUG经经单单字字节节间间插插，加加段段开开销销构构成成

33、标标称称速速率率为为155.520Mb/s的的STM-1；N个个AUG经单字节间插，加段开销即构成经单字节间插，加段开销即构成STM-N。图图7.16利用利用AU-4直接从直接从C-4复用的方法复用的方法3 IP over SDH3 IP over SDHIP数数据据包包根根据据RFC1662规规范范插插入入到到PPP帧帧的的信信息息段段；SDH通通道道层层的的业业务务适适配配器器把把封封装装的的IP数数据据包包映映射射到到SDH的的同同步步净净负负荷荷区区，再再经经SDH传传输输层层和和段段层层,加加上上相相应应的的开开销销,把把净净负负荷荷装装入入到到SDH帧帧；最最后后到到达达光光层层在

34、在光光纤纤中中传传输输。图图7.17为为IPoverSDH分层模型示意图。分层模型示意图。图图7.17IPoverSDH分层模型分层模型7.3.4 SDH7.3.4 SDH设备设备SDH设设备备分分为为：终终端端复复用用设设备备TM、分分/插插复复用用设设备备ADM和和同步数字交叉连接设备同步数字交叉连接设备SDXC等。等。1 1 TMTM、ADMADM复用设备复用设备1)终端复用器终端复用器功功能能：将将PDH信信号号(或或STM-N信信号号）复复接接成成高高速速STM-M信号，并完成电光相互转换。信号，并完成电光相互转换。TM终终端端复复用用设设备备分分为为：接接口口终终端端复复用用设设备

35、备和和高高阶阶终终端端复复用用设设备备,图图7.18(a)、图图7.18(b)分分别别为为接接口口终终端端复复用用设设备备和和高阶终端复用设备示意图。高阶终端复用设备示意图。图图7.18终端复用设备简图终端复用设备简图(a)接口终端复用设备接口终端复用设备(b)高阶终端复用设备高阶终端复用设备接接口口终终端端复复用用设设备备：G.703协协议议规规定定各各类类PDH系系列列信信号作为支路的输入、输出信号；号作为支路的输入、输出信号；高高阶阶终终端端复复用用设设备备：复复接接/分分接接同同步步系系列列各各级级信信号号，把把若若干干STM-N同同步步复复接接为为STM-M，或或将将STM-M分分接

36、接为为若若干干STM-N(M=4N)。2)ADM分分/插复用设备插复用设备SDH系系统统中中上上、下下电电路路功功能能比比PDH系系统统更更灵灵活活,图图7.19为为同步同步ADM代替代替PDH的的ADM示意图。示意图。ADM设设备备可可替替代代TM作作为为终终端端复复用用器器，图图7.20为为ADM用作终端复用器的示意图。用作终端复用器的示意图。图图7.19同步同步ADM代替代替PDH的的ADM34/140MMUX34/140MMUXOLTEOLTE2/34MMUX2/34MMUXADMFLM-150140Mb/s2Mb/s34Mb/sDF2Mb/sSTM-NSTM-N（A/D 模式)2Mb

37、/sDF：数字配线架OLTE：光端机图图7.20ADM用作终端复接器用作终端复接器ADM设设备备可可方方便便地地从从主主信信号号码码流流中中提提取取出出支支路路信信号号，也也可可将将支支路路信信号号方方便便地地插插入入到到主主信信号号码码流流中中。（STM-M信信号号与与PDH支支路路信信号号的的分分/插插；在在STM-M信信号号与与STM-N信号的信号的分分/插插）。）。ADM设设备备可可用用于于点点对对点点传传输输、链链状状网网以以及及环环型型网网，图图7.21为为ADM功功能能组组成成框框图图。ADM设设备备由由基基本本盘盘和和扩扩展展盘盘构构成成，基基本本盘盘由由交交换换盘盘、复复接接

38、盘盘、控控制制盘盘、通通信信盘盘、辅助盘、电源盘等组成；扩展盘与应用要求有关。辅助盘、电源盘等组成；扩展盘与应用要求有关。图图7.21ADM功能图功能图交换盘A交换盘B复接光电复接光电复接光电复接光电复接光电复接HDB3复接HDB3复接HDB3复接CMI控制盘通信盘辅助盘电源盘西STM-1(1+1)东STM-1(1+1)FQSTM-1光STM-1(140Mb/s)34Mb/s2Mb/s2Mb/s备用2 SDH2 SDH系统的数字交叉连接设备系统的数字交叉连接设备SDXCSDXC1)DXC基本概念基本概念SDH系系统统的的DXC称称为为SDXC，是是一一种种具具有有1个个或或多多个个PDH准准同

39、同步步数数字字系系列列或或SDH同同步步数数字字系系列列信信号号，可可对对任任何何端端口口信信号号(和和/或或其其子子速速率率信信号号)与与其其他他端端口口信信号号(和和/或或其子速率信号其子速率信号)进行可控连接和再连接的设备。进行可控连接和再连接的设备。SDXC能能在在接接口口端端口口间间提提供供可可控控Vc的的透透明明连连接接和和再再连连接接，图图7.22为为PDH与与SDH交交叉叉连连接接示示意意图图；SDXC还还能能支支持持G.84规规定定的的控控制制、管管理理功功能能；实实现现Vc信信号号的的连连接接和和再再连接连接(交换功能交换功能)。图图7.23为为SDXC实现虚容器交换示意图

40、。实现虚容器交换示意图。图图7.22PDH与与SDH交叉连接交叉连接光端机光端机光端机光端机光端机光端机接口接口接口接口接口接口接口140M111416648M34MSTM-1140M140M2MSTM-1STM-1140M140M140M交叉连接VCX14图图7.23SDXC实现虚容器交换实现虚容器交换Vc信信号号按按顺顺序序周周期期映映射射到到STM-1信信号号，特特定定Vc固固定定在在同同一个列组，一个列组，Vc的交换变成的交换变成STM帧结构中列组间的交换。帧结构中列组间的交换。交交叉叉连连接接也也实实现现“交交换换功功能能”，表表7.8为为DXC和和数数字字交交换机的的比较。换机的的

41、比较。2)交叉连接设备交叉连接设备图图7.24为为交交叉叉连连接接设设备备组组成成原原理理方方框框图图，交交叉叉连连接接设设备备由由交交叉叉连连接接矩矩阵阵、控控制制系系统统、外外部部时时钟钟、线线路路时时钟钟、TMN(电电信信管管理理网网)接接口口、告告警警指指示示、调调配配线线及及输输入入/输输出出接口接口等组成。等组成。图图7.25为为典典型型交交叉叉连连接接设设备备示示意意图图。该该设设备备能能在在STM-1信信号号间间交交换换Vc，可可提提供供88个个STM-1信信号号容容量量，9个个挂挂钩钩装装在在1个个板板上上可可组组成成1616个个STM-1的的更更大大容容量量，还还可用更多电

42、路板组成一个方阵开关供更大系统应用。可用更多电路板组成一个方阵开关供更大系统应用。图图7.24DXC方框图方框图图图7.25阿尔卡特阿尔卡特1641SX交叉连接的体系结构交叉连接的体系结构3)DXC的主要特点的主要特点信号独立性；信号独立性；无阻塞；无阻塞；周期性；周期性；同步性；同步性；冗余性；冗余性；透明性。透明性。3 SDH3 SDH再生中继设备再生中继设备1)再生设备模型及功能再生设备模型及功能图图7.26为为SDH中继设备模型示意图。中继设备模型示意图。图图7.26SDH中继设备模型中继设备模型开销接口(OHA)SDH物理接口SPI(收)SDH物理接口SPI(发)再生段终端RST(收

43、)再生段终端RST(发)定时发生器(RTG)同步设备管理功能(SEMF)消息通信功能(MCF)OHA接口U1U1E1F1ASTM-NBCBASTM-NT1S1T0S2S2T0S1T1T1T0StsHHD1D3(DCCR)D1D3(DCCR)Q、F接口A参参考考点点：经经光光缆缆衰衰减减的的STM-N全全帧帧光光信信号号送送物物理理接接口口SPI(收收)，经经光光/电电变变换换、均均衡衡放放大大、判判决决处处理理、定定时时提提取取、再定时等形成全帧电信号。再定时等形成全帧电信号。B参参考考点点：STM-N全全帧帧电电信信号号送送入入再再生生段段终终端端RST(收收)，经经帧帧定定位位、解解扰扰码

44、码处处理理并并提提取取RSOH字字节节送送开开销销接接口口OHA；完完成成BIP-8误误码码计计数数与与B1字字节节的的校校验验；对对帧帧失失步步OOF、帧帧丢丢失失LOF条条件件进进行行检检验验，并并经经S2报报告告给给同同步步设设备备管管理理功功能能块块SEMF。C参参考考点点：无无RSOH的的STM-N信信号号送送再再生生段段终终端端RST(发发)，把把本本地地RSOH字字节节插插入入到到STM-N信信号号形形成成全全帧帧STM-N信信号，并进行扰码、比特间插奇偶校验计算。号，并进行扰码、比特间插奇偶校验计算。参参考考点点B：STM-N全全帧帧电电信信号号送送物物理理接接口口SPI(发发

45、),进进行行电电/光光变变换换为为STM-N全全帧帧光光信信号号，进进行行发发送送光光失失效效、激激光光偏偏流流门门限限和和激激光光器器温温度度检检测测，经经S1报报告告给给同同步步设设备备管管理功能块理功能块SEMF。参参考考点点A：把把重重新新组组合合的的含含有有RSOH的的STM-N全全帧帧光信号光信号通过光缆向下游发送。通过光缆向下游发送。2)其他功能块的作用其他功能块的作用(1)再生中继设备定时发生器再生中继设备定时发生器RTGRTG内有定时滤波器和内部振荡器，内有定时滤波器和内部振荡器，T1为输入定时为输入定时信号，信号，T0为输出定时信号。为输出定时信号。(2)同步设备管理功能同

46、步设备管理功能SEMF处处理理参参考考点点S1、S2来来的的数数据据以以及及硬硬件件告告警警信信号号等等，并并送相关功能块。送相关功能块。(3)消息通信功能消息通信功能MCF处理处理SEMF信息送有关数据通道，也可直接送上游数信息送有关数据通道，也可直接送上游数据通道，远端监视、控制线路运行状态。据通道，远端监视、控制线路运行状态。(4)开销接口开销接口OHA用于用于RSOH的相关字节、公务联络电话接口、使用者的相关字节、公务联络电话接口、使用者通道和备用服务接口。通道和备用服务接口。7.4 7.4 光波分复用系统光波分复用系统7.4.1 7.4.1 光波分复用系统基本概念光波分复用系统基本概

47、念1 1 光波分复用系统组成光波分复用系统组成图图7.27为光波分复用系统组成示意图。为光波分复用系统组成示意图。发端：发端：传输信号在光终端设备通过波长转换变为波传输信号在光终端设备通过波长转换变为波分复用系统系列工作波长，多路光信号通过光复用器耦分复用系统系列工作波长，多路光信号通过光复用器耦合到一根光纤上，放大后在光纤线路中传输；合到一根光纤上，放大后在光纤线路中传输；收端：收端：放大的光耦合信号在光终端设备解复用为多放大的光耦合信号在光终端设备解复用为多路光信号，通过波长转换将各路光信号的工作波长转换路光信号，通过波长转换将各路光信号的工作波长转换为标准波长。为标准波长。图图7.27光

48、波分复用系统组成光波分复用系统组成WDMWDM12M光放大器光放大器光放大器光放大器12M终端设备光放大设备光放大设备终端设备2 2 光波分复用传输原理光波分复用传输原理图图7.28为光波分复用传输原理框图。为光波分复用传输原理框图。图图7.28(a)：一一根根光光纤纤中中同同时时单单向向传传输输几几个个不不同同波波长长的的光光波波信信号号。发发端端：信信号号先先通通过过光光源源变变为为不不同同波波长长的的光光波波信信号号；再再通通过过光光波波分分复复用用器器WDM耦耦合合到到一一根根光光纤纤中中传传输输。收收端端：光光耦耦合合信信号号通通过过光光波波分分复复用用器器WDM解解复复用用，再再通

49、通过光检测器取得多波长光信号。过光检测器取得多波长光信号。图图7.28(b)：一根光纤中同时双向传输几个不同波长的一根光纤中同时双向传输几个不同波长的光波信号，光波信号，传输过程与单向传输相同。传输过程与单向传输相同。图图7.28WDM传输原理图传输原理图3光波分复用波长区通路划分光波分复用波长区通路划分光光波波分分复复用用系系统统中中用用波波长长表表述述通通路路，各各通通路路间间频频率率间间隔隔一般有一般有50GHz、100GHz、200GHz等。等。通通路路间间隔隔：光光波波分分复复用用系系统统中中两两相相邻邻通通路路间间的的标标称称波波长长（频率）差。通路间隔可相等，也可不等。（频率）差

50、。通路间隔可相等，也可不等。标标称称中中心心波波长长：光光波波分分复复用用系系统统每每个个信信号号通通路路所所对对应应的的中中心心波波长长称称为为标标称称中中心心波波长长（标标称称中中心心频频率率）。国国际际上上一一般般以以193.1THz为为参参考考频频率率，标标称称波波长长为为1552.52nm，目目前前开开发发的光纤波长在的光纤波长在1310nm和和1550nm窗口。窗口。表表7.9为为16通路和通路和8通路通路WDM系统中心波长系统中心波长(频率频率)。7.4.2 7.4.2 光波分复用系统结构光波分复用系统结构图图7.29为为光光波波分分复复用用系系统统结结构构示示意意图图，由由光光