华为光网络技术基础

述 （三）
38
概
2、SDH的设备种类 1). 终端复用器 TM
述 （四）
设在线形网的端站，把PDH / SDH 支路信号复用成 SDH线路信号，或反之。
OAM
线路信号
TM
STM-N
PDH支路信号 SDH支路信号
39
概
2). 分插复用器 ADM
述 （五）
设在网络的中间局站，完成直接上、下电路功能。
一、SDH的等级与速率
等级 速率（Mb/s） 含2M数量
SM-1 SM-4 SM-16 SM-64
155.520
622.080 2488.320
63 256 1008 4032
9953.280
44
速率与帧结构(二）
二、STM-N的帧结构
9行270N 列 的块状结构。
9×270×N字节
SOH AU PTR SOH
1. 概述 2. 速率与帧结构 3. 开销 4. 净负荷指针 5.复用与映射 6.同步复用设备 7.数字交叉连接设备 8.同步光缆系统 9. SDH网同步 10.网络性能 11. SDH传送网 12 .网络管理系统
35
概
一、SDH的产生
1、PDH的缺点 1). 无国际统一的速率标准 2). 无国际统一的光接口规范 3). 上下电路成本高、结构复杂 4). 无国际统一的光接口规范 5). 网络OAM能力差
4
光纤与光缆 （三）
二、光纤简介
1、光纤的构造 由纤芯、包层与外涂敷层构成。
涂 层 包 层 n 2 纤 芯 n 1 包 层 n 2 涂 层 d 2 d 1
n1>n2
5
光纤与光缆 （四）
2、光纤的分类 1). 传播模式的概念 用麦氏方程解决光在光纤中的传输问题，当纤芯尺寸大 于光波长时，存在多种模式 - 基模与高次模。 2). 多模光纤 其芯径50 m；多种模式的存在，产生模式色散，使传 输容量减小。
述 （一）
2、SDH的产生
86年：SONET； 88年：ITU-T接受，并重新命名为SDH； 88-90年：陆续通过9个建议。
36
概
二、SDH的特点
1、SDH的优点
述 （二）
1). 速率统一：155Mb/s、622Mb/s、2.5Gb/s、10Gb/s 2). 光接口统一：帧结构一致
3). 一步复用特性：可用软件一次性提取/接入低速信号
一、对光接收器件的要求
1).量子效率高 2).噪声低 3).体积小、寿命长
二、PIN光二极管
1、工作机理
在由硅、锗或Ⅲ-Ⅴ族化合物组成的PN结之间插 入一层 I 型材料而构成。
负偏置时电子与空穴复合发光。
20
光接收器件与光接收机（二）
P E
I
N
X
PIN光二极管的构造与电场分布
21
光接收器件与光接收机（三）
33
光纤通信系统（五）
2、定时性能 1). 抖动
数字脉冲信号的特定时刻相对于其理想位置的偏离。
抖动会劣化系统性能。 抖动原因：噪声、码间干扰、时钟的不稳定、映射 / 去映射、指针调整等。 2). 漂移
数字脉冲信号的特定时刻相对于其理想位置的长时 间偏离（10Hz）。
漂移主要与温度有关。
34
第二部分：SDH
3). 单模光纤
其芯径8 ~ 10 m；只允许一种传播模式，不存在模式 色散，传输容量大。
单模光纤还可以再分为：G.652、 G.653、 G.655等。
6
光纤与光缆（五）
三、光纤的特性参数
1、损耗系数 f 每公里光纤对光功率信号的衰减值（dB/km）。 2、色度色散系数 D（）
1). 色度色散的概念
23
光接收器件与光接收机（五）
三、APD光二极管
1、工作机理
在高反偏压下内部形成高电场区，光生载流子（空穴电 子对）作高速运动提高碰撞电离效应产生出几十倍的新空穴 电子对，形成较大的光电流。
P+ P E

N
X
24
光接收器件与光接收机（六）
2、APD的特性参数 1). 增益G
经APD放大后的光电流与首次光电流之比。
2、PIN的特性参数
1). 响应度（量子效率）R
单位光功率信号入射时产生的光电流 （A/W）。
Is(t) = RP(t)
2). 结电容Cd 一般仅几个PF。 它对PIN的响应时间及光接收机灵敏度都有影响。
22
光接收器件与光接收机（四）
3、PIN的特点与应用 1). 优点
— 附加噪声低；
— 使用方便，工作电压低； — 寿命长、价格便宜。 2). 缺点 — 响应度低（因无放大作用）；所制接收机的灵 敏度不高。 3). PIN的应用 适用于短距离的光纤通信系统。
电脉冲流 +5V
LD
16
光源与光发送机（七）
4、光发送机主要技术指标 1). 发送光功率 Ps 在规定伪随机码序列的调制下，光发送机在参考 点S的平均发光功率，如 -2 ～ +3 dBm。
2). 谱宽
即所用光源器件的谱宽，谱宽越窄越好。 根均方谱宽 rms；-20dB谱宽 -20dB 3). 寿命 30万小时以上。
是传输光信号的媒质。
要求：损耗系数小；色散系数低。 3、光接收机 作用：是把光脉冲码流转换成电信号码流。 要求：高灵敏度。
4、光连接器与尾纤
31
光纤通信系统（三）
二、系统性能
1、误码性能 误码：经光接收机的接收与判决再生后，码流中的某 些比特出现了差错。— 适用于PDH系统。 误块：适用于SDH系统（检验矩阵）。 1). 平均误码率BER 规定时间内，发生差错的比特数与传输比特总数之比。
波长 nm
8
光纤与光缆（七）
2). 色度色散系数 每公里长度的光纤传输单位光源谱宽时所产生的脉冲展 宽值（ps/ nm.km）。 仅对单模光纤有效。
9
第一部分
光纤通信基础
1. 光纤与光缆 2. 光源与光发送机
3. 光接收器件与光接收机
4. 光纤通信系统
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光源与光发送机 （一）
一、对光源的要求
理论上一根光纤：100亿个话路。现在实验室已实现50万 个话路。
2). 中继距离长 现已实现100公里无中继；若使用光放大器可实现640公 里无中继传输。 3). 保密性能好 光在纤芯中传输，无泄露。 4). 适用能力强 不怕外界电磁干扰、耐腐蚀、可弯曲性好。 5). 体积小、重量轻、便于施工与维护 直埋、架空、水下。
光网络技术基础
华为公司光网络产品部
第一部分
光纤通信基础
1. 光纤与光缆 2. 光源与光发送机
3. 光接收器件与光接收机
4. 光纤通信系统
2
光纤与光缆 （一）
一、概述
利用光纤来传输携带通信信息的光波，以实现通信的目的。
1、发展简史
1). 里程碑 — 1966年高锟著名文章（PIEE）； 2). 导火线 — 1970年康宁公司的第一根低耗光纤； 3). 爆炸性发展 A）.光纤衰减：70年 ：20dB/km；72年 ：4dB/km；
SDH支路信号
STM-N
DXC
STM-N
PDH支路信号
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第二部分：SDH
1. 概述 2. 速率与帧结构 3. 开销 4. 净负荷指针 5.复用与映射 6.同步复用设备 7.数字交叉连接设备 8.同步光缆系统 9. SDH网同步 10.网络性能 11. SDH传送网 12 .网络管理系统
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速率与帧结构(一）
3、LD应用 大容量、长距离
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光源与光发送机（四）
四、光发送机
1、框图
输入
接口
预
处理
调制
电路
光源
组件
14
光源与光发送机（五）
2、调制方式 1). 直接调制： 用电信号直接改变光源的工作电流。
光脉冲流
P
IB
电脉冲流
Ith
电流
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光源与光发送机（六）
2). 外调制： 为克服在高速率时采用直接调制出现的啁啾现象 — 光 源的发射波长发生偏移。 让激光器连续发光，用电信号间接控制光源的工作电 流。 3、直接调制电路
4). 强大的OAM能力：容量的 5% 用于OAM 5). 组网灵活、具有自愈功能：复用段、通道保护等 2、SDH的缺点 1). 带宽利用率稍低：155Mb/s包括63个2Mb/s
2). 大量的软件控制、易产生重大故障
37
概
三、SDH基本概况
1、SDH的等级 STM-1：155 Mb/s； STM-4：622 Mb/s； STM-16：2.5 Gb/s； STM-64：10 Gb/s；
A）.模式色散 不同的模式具有不同的传播速度。 仅对多模光纤有效。 B）.材料色散 C）.波导色散 不同波长的光在光纤中具有不同的传播速度。 光在不同结构的光纤中具有不同的传播速度。
7
单模光纤无模式色散，仅有材料色散与波导色散。
光纤与光缆（六）
衰耗
S
C
L
G.653 G.652
1310nm 波段
1550nm 波段
1).发射波长适中 2).发光功率大 3).谱线窄 4).温度特性好
5).工作寿命长
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光源与光发送机 （二）
二、发光二极管 LED
是由砷化钾类的P、N型材料构成的二极管（正偏置）。 1、LED的优点 1). 线性度好
P
2). 温度特性好
3). 使用简单、价格低、寿命长
电流
2、LED缺点 1). 谱线宽： 5~10nm 2). 与光纤的耦合效率低： 1~2%
传输方向
STM-N 净负荷 (含POH)