第05章-数字光纤通信系统

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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。
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5.1.1 准同步数字系列PDH---光纤通信制式（1/2）
表5.1 世界各国商用光纤通信制式
国家或地区
中国 西欧
基群 /（Mb•S-
1）
2.048 30ch
二次群 /（Mb•S-
1）
4 8.448 120ch
三次群 /（Mb•S-
1）
四次群 /（Mb•S-
1）
4 34.368 4139.264 480ch 1920ch
五次群 /（Mb•S-
1）
4 564.992 7680ch
六次群 /（Mb•S-1）
2 1.13 15360ch
4 2.4 30720ch
日本
1.544 24ch
4 6.312 96ch
5 32.064 3 97.728 4 397.20 4 1.5888 480ch 1440ch 5760ch 23040ch
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。
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5.1.2 同步数字传输系列SDH---复用原理（2/6）
9字节开销
AU PTR 9行
261字节
…
SDH帧1
(125 s)
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；
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。
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…
1
2
SOH
3
4 AU-PTR
5
SOH
9
9×N
STM-N载 荷 (含POH)
发送顺序
261×N 270×N
图 5.5 SDH帧的一般结构
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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。
复接 1
m:1
n m :1
配置管理
图5.2 (c) SDH传输网络单元数字交叉连接设备DXC
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 提供不同的端到端连接。
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5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（6/9）
E1
再生中继器
图 5.3 (b) 传输通道的结构分层结构
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SONET中设备和层的关系
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5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（8/9）
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。
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 一部分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出
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5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（5/9）
分接 1
1: m
n 1: m
…
交叉连接矩阵
SDH帧2 (125 s)
图 5.6 载荷包络与SDH帧的一般关系
载荷包络
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。
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。
图 5.5 给出SDH帧一个STMN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。
对于STM-1而言，传输速率为 9×270×8×8000=155.52 0 Mb/s。
字节发送顺序为：由上往下逐 行发送，每行先左后右。
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。
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5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（9/9）
光信号
140/34 Mb/s
光 /
分接 34/8 Mb/s
PDH
34/140 Mb/s
8/34 Mb/s 复接
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。
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。
北美
1.544 4 6.312 7 44.736
24ch
96ch
672ch
6 274.176 4032ch
12 564.992 8064ch
9 432 6048ch
2 1.13Gb / s 16128
4 2.4Gb / s 32256ch
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5.1.1 准同步数字系列PDH---光纤通信制式（2/2）
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5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（1/9）
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。
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。
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…
E
1
E
1
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5.1.2 同步数字传输系列SDH---SDH传输网（4/9）
中继线 STM-N
DMX 分接 Drop
MUX
Add
复接
中继线 STM-N
STM- n STM-n 本地
图5.2(b) SDH传输网络单元分插复用设备ADM(Add/DropMultiplexer)
分插复用器（ADM）
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）。
通道
…
终接设备 E3
TM
线路
再生中继器
线路
终接设备 ADM/DX接设备 ADM/DXC 再生段
E1 通道 终接设备 E3
TM
…
复接段(Line)
传输通道(Path)
图 5.3 (a) 传输通道的结构传输通道连接模型
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)。
电 /
电
8/2 Mb/s 2/8 Mb/s
光
分接
复接
分接
复接
光信号
2 Mb/s (电信号)
155 Mb/s 光接口
SDH ADM
155 Mb/s 光接口
2 Mb/s (电信号)
图 5.4 分插信号流程的比较
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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。
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。