数字光纤通信系统详解演示文稿

量应用。这种传输体制不仅适用于光纤信道，也适用于微波和卫星干线传输。
2002222//11/6/6
4
第四页，共83页。
5.1.1 准同步数字系列PDH---基础速率
准同步数字系列有两种基础速率
➢以1.544 Mb/s为第一级(一次群，或称基群)基础速率，采用的
国家有北美各国和日本；
➢以2.048 Mb/s为第一级(一次群)基础速率， 采用的国家有西 欧各国和中国。
202222//11//66
23
第二十三页，共83页。
5.1.2 同步数字传输系列SDH---复用原理（3/6）
这种结构可以把目前PDH的绝大多数标准速率信号装入SDH
帧。
图5.7示出SDH一般复用映射结构，图中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。
与PDH相比，SDH具有下列特点
➢ 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。
➢ SDH各网络单元的光接口有严格的标准规范。因此， 光接口成为开放型接口，这有利 于建立世界统一的通信网络。 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。
➢ 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。
202222//11//66
26
第二十六页，共83页。
5.1.2 同步数字传输系列SDH---复用原理（6/6）
举例：由PDH的4次群信号到SDH的STM-1的复接过程
把139.264 Mb/s的信号装入容器C-4，经速率适配处理后，输出信
号速率为149.760 Mb/s;
在 虚 容 器 VC-4 内 加上 通 道 开 销 POH( 每 帧 9 Byte, 相 应 于 0.576 Mb/s)后，输出信号速率为150.336 Mb/s；
SDH不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之 间的网络传输。图5.1示出SDH传输网的拓扑结 构。
SDH传输网由SDH终接设备(或称SDH终端复用 器TM)、分插复用设备ADM、数字交叉连接设备 DXC等网络单元以及连接它们的(光纤)物理链路 构成。
2002222//11/6/6
9
第九页，共83页。
5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（7/9）
2002222//11/6/6
15
第十五页，共83页。
SONET中设备和层的关系
202222//11//66
16
第十六页，共83页。
2002222//11/6/6
117
第十七页，共83页。
5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（8/9）
➢ 信息载荷(Payload)。信息载荷域是SDH帧内用于承载各种业务信息的部分。 ➢ 通道开销（POH） 。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)。 ➢ 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）。
本和北美各国又不相同， 看起来很杂乱。
PDH各次群比特率相对于其标准值有一个规定的容差， 而且是异源的，通常采用正码速调整方法实现准同步复用。
1次群至4次群接口比特率早在1976年就实现了标准化，并
得到各国广泛采用。
PDH主要适用于中、低速率点对点的传输。
2002222//11/6/6
7
第七页，共83页。
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AU-3 或AU-4。
3个AU-3或1个AU-4组成管理单元组(AUG)，加上段开销SOH
，便组成STM-1同步传输信号；N个STM-1 信号按字节同步复接，
便组成STM-N。
5.1.2 同步数字传输系列SDH---复用原理（2/6）
SDH采用载荷指针技术
➢ 结合了正码速调整法和固定位置映射法的优点，付出的代价是要对指针进行处理。 ➢ 图 5.6 示出载荷包络与STM-1帧的一段关系与指针所起的作用。通过指针的值，接收端就可以确定载荷的起始位置。 ➢ ITU-T规定了SDH的一般复用映射结构。 ➢ 所谓映射结构， 是指把支路信号适配装入虚容器的过程，其实质是使支路信号与传送的载荷同步。
SDH传输网的连接模型
通过DXC的交叉连接作用，在SDH传输网内可提供许多条传输通道，每条通道都有相似
的结构，其连接模型如图5.3(a)。
每个通道(Path)由一个或多个复接段(Line)构成，而每一复接段又由若干个再生段
(Se2c02t2i22o//11n//66)串接而成。
14
第十四页，共83页。
第二十一页，共83页。
5.1.2 同步数字传输系列SDH---复用原理（1/6）
将低速支路信号复接为高速信号，通常有两种传统方法： 正码速调
整法和固定位置映射法。
正码速调整法（正比特塞入法）是利用位于固定位置的比特塞入指示， 来显示塞入的比特究竟载有真实数据还是伪数据。
➢ 优点：容许被复接的支路信号有较大的频率误差；
11
第十一页，共83页。
5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（4/9）
分插复用器（ADM）
ADM是一种特殊的复用器，它利用分接功能将输入信号所承载的信息分成两部分： ➢ 一部分直接转发
➢ 200一2222部//11/分6/6 卸下给本地用户然后信息又通过复接功能将转发部分和本地上送的部分合成输12出
数字光纤通信系统详解演示文稿
第一页，共83页。
（优选）数字光纤通信系统
第二页，共83页。
本节内容
5.1两种传输体制
➢ 5.1.1 准同步数字系列PDH ➢ 5.1.2 同步数字系列
202222//11//66
3
第三页，共83页。
5.1 两种传输体制
光纤大容量数字传输目前都采用同步时分复用(TDM)技术。 复用又分
根据图5.3(a)的传输通道连接模型，段开销又细分为再生段开销(SOH)和复接段开销(LOH)。 前者占前3行，后者占5～9行。
采用指针技术是SDH的创新，结合虚容器(VC)的概念， 解决了低速信号复接成高
速信号时，由于小的频率误差所造成的载荷相对位置漂移的问题。
2002222//11/6/6
221
5.1.1 准同步数字系列PDH---PDH存在的问题
PDH存在的主要问题
➢ 北美、西欧和亚洲所采用的三种数字系列互不兼容，造成国际互通困难。
➢ 没有世界性的标准光接口规范，导致了各个厂家自行开发的专用光接口大量滋 生，限制了联网应用的灵活性，增加了网络的复杂性和运营成本。
➢ 信号复用/解复用需要逐级进行，复接/分接设备结构复杂，上下话路价格昂贵。
在管理单元AU-4内，加上管理单元指针AU PTR(每帧9 Byte, 相应 于0.576 Mb/s)，输出信号速率为150.912 Mb/s;
第十二页，共83页。
5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（5/9）
数字交叉设备（DXC）
➢ DXC类似于交换机，它一般有多个输入和多个输出，通过适当配置可提供不同
2的022端22//11到//66端连接。
13
第十三页，共83页。
5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（6/9）
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。
202222//11//66
18
第十八页，共83页。
5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（9/9）
2002222//11/6/6
19
第十九页，共83页。
5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH帧结构（1/2）
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。
图 5.5 给出SDH帧一个STM-N 帧 有 9 行 ， 每 行 由 270×N 个 字 节 组成。
这样每帧共 有 9×270×N 个 字 节，每字节为8 bit。
帧 周 期 为 125μs ， 即 每 秒 传 输 8000帧。
202222//11//66
5
第五页，共83页。
5.1.1 准同步数字系列PDH---光纤通信制式（1/2）
202222//11//66
6
第六页，共83页。
5.1.1 准同步数字系列PDH---光纤通信制式（2/2）
对于以2.048 Mb/s为基础速率的制式，各次群的话路数按
4倍递增，速率的关系略大于4倍。 对于以1.544 Mb/s为基础速率的制式，在3次群以上，日
为若干等级，先后有两种传输体制：
➢准同步数字系列(PDH)
➢同步数字系列(SDH)
随着光纤通信技术和网络的发展，PDH遇到了许多困难。美国提出了同 步光纤网(SONET)。
1988年，ITU-T(原CCITT) 提出了被称为同步数字系列(SDH)的规范建议
。
SDH解决了PDH存在的问题，是一种比较完善的传输体制，现已得到大
➢ 各种复用系列都有其相应的帧结构，没有足够的OAM开销比特，使网络设计缺乏
灵活性，无法适应不断演变的电信网要求。 ➢ 由于建立在点对点传输基础上的复用结构缺乏灵活性，使得数字通道设备的利用率
很低，非最短的通道路由占了业务量的大部分。
2002222//11/6/6
8
第八页，共83页。
5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（1/9）
202222//11//66
25
第二十五页，H---复用原理（5/6）
由于在传输过程中，不能绝对保证所有虚容器的起始相位始终都
能同步，所以要在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)。
对 于 STM-1 而 言 ， 传 输 速 率 为
9×270×8×8000=155.520
Mb/s。
字节发送顺序为：由上往下逐
行发送，每行先左后右。
2002222//11/6/6
20
第二十页，共83页。
5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH帧结构（2/2）
SDH帧的主要结构
➢ 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。
➢VC的包络与网络同步，但其内部则可装载各种不同容量和不同格式
的支路信号。
➢引入虚容器的概念，使得不必了解支路信号的内容，便可以对装 载不同支路信号的VC进行同步复用、交叉连接和交换处理，实现 大容量传输。
2002222//11/6/6
224
第二十四页，共83页。
5.1.2 同步数字传输系列SDH---复用原理（4/6）
5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（2/9）
2002222//11/6/6
10
第十页，共83页。
5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（3/9）
终端复用器（TM）
➢ SDH终端的主要功能是复接/分接和提供业务适配
➢2S022D22//11H//66终端的复接/分接功能主要由TM设备完成。
➢ 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。
➢ 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。
➢ 缺点：复接与分接相当困难。
固定位置映射法是让低速支路信号在高速信号帧中占用固定的位置。
➢ 优点：复接和分接容易实现，
➢ 缺点：但由于低速信号可能是属于PDH的或由于SDH网络的故障，低速信号 与高速信号的相对相位不可能对准，并会随时间而变化。
2002222//11/6/6
22
第二十二页，共83页。