光传输技术基础知识概要
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9× 270× N个字节
1 3 4 5
RSOH AU-PTR MSOH payload
9 9× N 261× N
25
同步数字体系—复用与映射
一、 SDH的复用结构和步骤
×N STM-N AUG ×3 AU-3 VC-3 ×7 TUG-2 指针处理 复用 定位校准 映射 ×4 ×1 TU-2 ×3 TU-12 TU-11 VC-2 VC-12 VC-11 ×1 AU-4 VC-4 ×3 TUG-3 C-4 ×1 ×7 C-3 C-2 C-12 C-11 44736kbit/s 34368kbit/s 6312kbit/s 2048kbit/s 1544kbit/s TU-3 VC-3 139264kbit/s
7560
30240 120960 483840
16
同步数字体系—SDH概论
三、SDH概况 （2）SDH设备的种类 SDH设备可以分为4种：终端复用器(TM)、分插复用器(ADM)、再生器 (REG)和数字交叉连接设备(DXC)。
TM
TM
DXC
STM- N
DXC
STMN
ADM
STM- n
STM- N STM- N STM- N
5
光纤通信基础—光纤
二、光纤的分类
石英光纤
按组成成分分类
含氟光纤 塑料光纤 阶跃型光纤
按光纤剖面折射率分布分类 光纤种类
多模光纤
渐变型光纤
按传输模式分类
单模光纤
短波长光纤（波长典型值为850nm） 长波长光纤（波长为1310nm，1550nm）
按工作波长分类
6
光纤通信基础—光纤
三、光纤的简单导光原理 1、全反射原理 • 若使光束从光密媒质射向光疏媒质 时, 则折射角大于入射角，如图所 示。 • 如果不断增大θ0可使折射角θ1达到 90°, 这时的θ1称为临界角。 • 当光线从光密媒质射向光疏媒质, 且入射角大于临界角时, 就会产生 全反射现象。 光纤就是利用这种全反射来传输光 信号的。
一、SDH的产生 2、SDH的产生 上述PDH的缺点要想在原有的技术体制和框架内予以解决，几乎是不 可能的。 1988~1990年，ITU-T通过了关于SDH的9个标准，1992~1996年又相 继通过了5个，至此在国际范围内就SDH的硬件与软件达成了一致协议。
14
同步数字体系—SDH概论
二、SDH的特点 （1）速率统一 在SDH帧结构中既可以包含2Mb/s数字体系的各种子速率信号，如2Mb/s ，34Mb/s和140Mb/s；也可以包含1.5Mb/s数字体系的各种子速率信号，如 1.5Mb/s，6.3Mb/s ，45Mb/s和100Mb/s等。 目前SDH有5个标准化的STM等级，即STM-1/4/16/64/256 （2）光接口规范 （3）灵活的分插复用 （4）具有强大的运行、管理、维护与指配能力 （5）组网较灵活、网络的安全性与生存性强 （6）兼容性好 SDH不仅可以向前兼容已有的PDH各种速率信号，而且还可以向后兼容 未来的许多新业务信号，如ATM信元、FDDI信元等。
接 收 电 接 收 机 电信号 输出 信 息 宿
光信号 输出
光信号 输入
数字光纤通信系统方框图
2
光纤通信基础—概论
二、光纤通信发展简史
• 1966年，英籍华裔学者高锟指出了利用光纤(Optical Fiber)进行信息传输 的可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。
• 1970 年，光纤研制取得了重大突破。美国康宁(Corning)公司就研制成功损 耗20 dB/km的石英光纤。 • 1973 年，美国贝尔(Bell)实验室取得了更大成绩，光纤损耗降低到 2.5dB/km。
汇聚层 2.5/10G SDH
接入层 155M SDH
② 线路：光缆、管道、杆路等
……
622M SDH
BTS …… BTS
BTS
……
BTS
1
光纤通信基础—概论
一、光纤通信概念 利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
发 射 信 息 源 电 发 射 机 电信号 输入 光 发 射 机
基本光纤传输系统 光纤线路 光 接 收 机
4
光纤通信基础—光纤
一、光纤的构造 光纤呈圆柱形，主要由纤芯、包层二大部分组成。
外皮
包层
纤芯
1、纤芯：位于光纤的中心部位，成分为高纯度的二氧 化硅，掺有极少量掺杂剂。 2、包层：位于纤芯的周围，其成分也是含有极少量掺 杂剂的高纯度二氧化硅。 3、涂覆层：光纤的最外层，由丙烯酸酯、硅橡胶和尼 龙组成。
光传输设备 数字终 端设备 发送端
信息
光 端 机 发 送 端
光纤
光 端 机 接 收 端
光传输设备 数字终 端设备 接收端
信息
光纤通信系统框图
11
同步数字体系—SDH概论
一、SDH的产生 1、PDH的缺点 （1）没有国际统一的数字速率标准
（2）没有国际统一的光接口规范
12
同步数字体系—SDH概论
一、SDH的产生 1、PDH的缺点 （3）上下电缆成本高，结构复杂
15
同步数字体系—SDH概论
三、SDH概况 （1）SDH的等级 等级 STM-1 速率（Mb/s） 155.52 含2M电路数量 63 语音话路容量 1890
STM-4
STM-16 STM-64 STM-256
622.08
2488.32 9953.28 3981312
252
1008 4032 16128
三、SDH概况 （2）SDH设备的种类—数字交叉连接设备（DXC） 数字交叉连接设备完成的主要是STM-N信号的交叉连接功能，它是一个 多端口器件，它实际上相当于一个交叉矩阵，完成各个信号间的交叉连接，
出线：n 等效为 m D XC n 入线：m
21
同步数字体系—帧结构
一、帧结构的组成 （1）信息净负荷（payload）： 在STM-N帧结构中存放将由STM-N传送的各种信息码块的地方。信息净 负荷区相当于STM-N这辆运货车的车箱，车箱内装载的货物就是经过打包 的低速信号——待运输的货物。为了实时监测货物（打包的低速信号）在传 输过程中是否有损坏，在将低速信号打包的过程中加入了监控开销字节—— 通道开销（POH）字节。
22
同步数字体系—帧结构
一、帧结构的组成 （2）段开销（SOH）： 为了保证信息净负荷正常、灵活传送所必须附加的供网络运行、管理和维 护（OAM）使用的字节。例如段开销可进行对STM-N这辆运货车中的所有 货物在运输中是否有损坏进行监控，而POH的作用是当车上有货物损坏时 ，通过它来判定具体是哪一件货物出现损坏。 当然，SOH和POH还有一些管理功能。 段开销又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH），分别对相 应的段层进行监控。 通道开销又分为高阶通道开销（HP-POH）和低阶通道开销（LP-POH） 。
23
同步数字体系—帧结构
一、帧结构的组成 （3）管理单元指针（AU-PTR）： AU-PTR是用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置的 指示符，以便收端能根据这个位置指示符的值（指针值）正确分离信息净负 荷。
24
同步数字体系—帧结构
二、SDH信号的传输 SDH帧结构虽然是块状，但是在传输时依然是以串行码流形式，即按从左 到右，由上而下的顺序进行。 ITU-T规定对于任何级别的STM-N帧，帧频是8000帧/秒，也就是帧长或 帧周期为恒定的125μs。
26
同步数字体系—复用与映射
二、我国规范的SDH复用与映射结构
×N STM-N AUG
×1 AU-4 VC-4 ×3 TUG-3 ×1 ×7 TUG-2 ×3 TU-12 VC-12 C-12 2048kbit/s TU-3 VC-3 C-3 34368kbit/s C-4 139264kbit/s
140/34 Mb/s 光 / 电 光信号 解 复 用 34/8 Mb/s 解 复 用 8/2 Mb/s 解 复 用 PDH 34/140 Mb/s 电 / 光 光信号
8/34 Mb/s 复用 2/8 Mb/s 复用 复用
(电信号) 2 Mb/s
（4）网络的运行、管理、维护能力差
13
同步数字体系—SDH概论
• 1976 年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47 dB/km(波长 1.2μ m)。
3
光纤通信基础—概论
三、光纤通信优点 1、通信容量巨大 从理论上讲，一根光纤可以同时传输100亿个话路，目前同时传输50万 个话路的试验已经成功，比传统同轴电缆、微波等高出几千乃至几十万倍。 2、中继距离长 光纤具有极低的衰耗系数，配以适当的光发送、光接收设备、光放大器、 前向纠错与RZ编码调制技术等，可使其中继距离达数千公里以上，而传统 电缆只能传送1.5km，微波50km，根本无法与之相比拟。 3、保密性能好 4、适应能力强 具有不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀等优点 5、体积小、重量轻 6、原材料来源丰富、价格低廉
பைடு நூலகம்
指针处理 复用 定位校准 映射
27
结构不完善散射 其他衰耗（微弯曲衰耗等）
9
光纤通信基础—光纤
五、光纤的色散 色散分为色度色散与偏振模色散两大类。 色度色散简单说就是有光纤传输引起的光脉冲展宽与畸变效应。色度色 散包括三个部分：模式色散、材料色散、波导色散。
10
同步数字体系
我们前面为大家介绍了光纤，也介绍了光纤传输的简单原理，如果把光 纤比作一条高速公路，要实现有效的传输还需要有高速汽车，以及一系列相 应的交通规则。同步数字体系就是一套这样的“交通系统”。
光纤通信基础—概论
BSC MSC MSC BSC BSC
核心层 10G SDH
BSC
MSC
MSC
• 通信系统（传输系统）作用：为需 要进行信息交互的设备之间提供信 息传递的通道。 广义：连接各种终端设备和交换设 备之间的通道； 狭义：包括传输设备和传输线路。 ① 设备：如MSTP设备、光电收发器 等；
ADM STM- N
DXC STM- N
DXC STM- n
TM
17
同步数字体系—SDH概论
三、SDH概况 （2）SDH设备的种类—终端复用器（TM） 终端复用器用在网络的终端站点上，例如一条链的两个端点上，它是一 个双端口器件。
W TM STM-N
140Mbit/s 2Mbit/s 34Mbit/s STM-M
注：M＜N
18
同步数字体系—SDH概论
三、SDH概况 （2）SDH设备的种类—分插复用器（ADM） 分/插复用器用于SDH传输网络的转接站点处，例如链的中间结点或环上 结点，是SDH网上使用最多、最重要的一种网元，它是一个三端口的器件 。
STM-N
w ADM
e STM-N
2Mbit/s 34Mbit/s
STM-M
注：M＜N
19
140Mbit/s
同步数字体系—SDH概论
三、SDH概况 （2）SDH设备的种类—再生中继器（REG） 再生中继器设在网络的中间局站，目的是延长传输距离，但不能上、下 电路，REG是双端口器件，只有两个线路端口。
w STM-N REG
e STM-N
20
同步数字体系—SDH概论
7
光纤通信基础—光纤
三、光纤的简单导光原理 2、光在光纤中的传播
8
光纤通信基础—光纤
四、光纤的衰耗 光纤的损耗是指光信号经光纤传输后，由于吸收、散射等原因引起光功率 的减小。 吸收损耗 本征吸收：光纤材料本身所固有的吸收作用 杂质吸收：光纤中杂质对光的吸收作用 线性散射 光纤损耗
散射损耗 非线性散射
1 3 4 5
RSOH AU-PTR MSOH payload
9 9× N 261× N
25
同步数字体系—复用与映射
一、 SDH的复用结构和步骤
×N STM-N AUG ×3 AU-3 VC-3 ×7 TUG-2 指针处理 复用 定位校准 映射 ×4 ×1 TU-2 ×3 TU-12 TU-11 VC-2 VC-12 VC-11 ×1 AU-4 VC-4 ×3 TUG-3 C-4 ×1 ×7 C-3 C-2 C-12 C-11 44736kbit/s 34368kbit/s 6312kbit/s 2048kbit/s 1544kbit/s TU-3 VC-3 139264kbit/s
7560
30240 120960 483840
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同步数字体系—SDH概论
三、SDH概况 （2）SDH设备的种类 SDH设备可以分为4种：终端复用器(TM)、分插复用器(ADM)、再生器 (REG)和数字交叉连接设备(DXC)。
TM
TM
DXC
STM- N
DXC
STMN
ADM
STM- n
STM- N STM- N STM- N
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光纤通信基础—光纤
二、光纤的分类
石英光纤
按组成成分分类
含氟光纤 塑料光纤 阶跃型光纤
按光纤剖面折射率分布分类 光纤种类
多模光纤
渐变型光纤
按传输模式分类
单模光纤
短波长光纤（波长典型值为850nm） 长波长光纤（波长为1310nm，1550nm）
按工作波长分类
6
光纤通信基础—光纤
三、光纤的简单导光原理 1、全反射原理 • 若使光束从光密媒质射向光疏媒质 时, 则折射角大于入射角，如图所 示。 • 如果不断增大θ0可使折射角θ1达到 90°, 这时的θ1称为临界角。 • 当光线从光密媒质射向光疏媒质, 且入射角大于临界角时, 就会产生 全反射现象。 光纤就是利用这种全反射来传输光 信号的。
一、SDH的产生 2、SDH的产生 上述PDH的缺点要想在原有的技术体制和框架内予以解决，几乎是不 可能的。 1988~1990年，ITU-T通过了关于SDH的9个标准，1992~1996年又相 继通过了5个，至此在国际范围内就SDH的硬件与软件达成了一致协议。
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同步数字体系—SDH概论
二、SDH的特点 （1）速率统一 在SDH帧结构中既可以包含2Mb/s数字体系的各种子速率信号，如2Mb/s ，34Mb/s和140Mb/s；也可以包含1.5Mb/s数字体系的各种子速率信号，如 1.5Mb/s，6.3Mb/s ，45Mb/s和100Mb/s等。 目前SDH有5个标准化的STM等级，即STM-1/4/16/64/256 （2）光接口规范 （3）灵活的分插复用 （4）具有强大的运行、管理、维护与指配能力 （5）组网较灵活、网络的安全性与生存性强 （6）兼容性好 SDH不仅可以向前兼容已有的PDH各种速率信号，而且还可以向后兼容 未来的许多新业务信号，如ATM信元、FDDI信元等。
接 收 电 接 收 机 电信号 输出 信 息 宿
光信号 输出
光信号 输入
数字光纤通信系统方框图
2
光纤通信基础—概论
二、光纤通信发展简史
• 1966年，英籍华裔学者高锟指出了利用光纤(Optical Fiber)进行信息传输 的可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。
• 1970 年，光纤研制取得了重大突破。美国康宁(Corning)公司就研制成功损 耗20 dB/km的石英光纤。 • 1973 年，美国贝尔(Bell)实验室取得了更大成绩，光纤损耗降低到 2.5dB/km。
汇聚层 2.5/10G SDH
接入层 155M SDH
② 线路：光缆、管道、杆路等
……
622M SDH
BTS …… BTS
BTS
……
BTS
1
光纤通信基础—概论
一、光纤通信概念 利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
发 射 信 息 源 电 发 射 机 电信号 输入 光 发 射 机
基本光纤传输系统 光纤线路 光 接 收 机
4
光纤通信基础—光纤
一、光纤的构造 光纤呈圆柱形，主要由纤芯、包层二大部分组成。
外皮
包层
纤芯
1、纤芯：位于光纤的中心部位，成分为高纯度的二氧 化硅，掺有极少量掺杂剂。 2、包层：位于纤芯的周围，其成分也是含有极少量掺 杂剂的高纯度二氧化硅。 3、涂覆层：光纤的最外层，由丙烯酸酯、硅橡胶和尼 龙组成。
光传输设备 数字终 端设备 发送端
信息
光 端 机 发 送 端
光纤
光 端 机 接 收 端
光传输设备 数字终 端设备 接收端
信息
光纤通信系统框图
11
同步数字体系—SDH概论
一、SDH的产生 1、PDH的缺点 （1）没有国际统一的数字速率标准
（2）没有国际统一的光接口规范
12
同步数字体系—SDH概论
一、SDH的产生 1、PDH的缺点 （3）上下电缆成本高，结构复杂
15
同步数字体系—SDH概论
三、SDH概况 （1）SDH的等级 等级 STM-1 速率（Mb/s） 155.52 含2M电路数量 63 语音话路容量 1890
STM-4
STM-16 STM-64 STM-256
622.08
2488.32 9953.28 3981312
252
1008 4032 16128
三、SDH概况 （2）SDH设备的种类—数字交叉连接设备（DXC） 数字交叉连接设备完成的主要是STM-N信号的交叉连接功能，它是一个 多端口器件，它实际上相当于一个交叉矩阵，完成各个信号间的交叉连接，
出线：n 等效为 m D XC n 入线：m
21
同步数字体系—帧结构
一、帧结构的组成 （1）信息净负荷（payload）： 在STM-N帧结构中存放将由STM-N传送的各种信息码块的地方。信息净 负荷区相当于STM-N这辆运货车的车箱，车箱内装载的货物就是经过打包 的低速信号——待运输的货物。为了实时监测货物（打包的低速信号）在传 输过程中是否有损坏，在将低速信号打包的过程中加入了监控开销字节—— 通道开销（POH）字节。
22
同步数字体系—帧结构
一、帧结构的组成 （2）段开销（SOH）： 为了保证信息净负荷正常、灵活传送所必须附加的供网络运行、管理和维 护（OAM）使用的字节。例如段开销可进行对STM-N这辆运货车中的所有 货物在运输中是否有损坏进行监控，而POH的作用是当车上有货物损坏时 ，通过它来判定具体是哪一件货物出现损坏。 当然，SOH和POH还有一些管理功能。 段开销又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH），分别对相 应的段层进行监控。 通道开销又分为高阶通道开销（HP-POH）和低阶通道开销（LP-POH） 。
23
同步数字体系—帧结构
一、帧结构的组成 （3）管理单元指针（AU-PTR）： AU-PTR是用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置的 指示符，以便收端能根据这个位置指示符的值（指针值）正确分离信息净负 荷。
24
同步数字体系—帧结构
二、SDH信号的传输 SDH帧结构虽然是块状，但是在传输时依然是以串行码流形式，即按从左 到右，由上而下的顺序进行。 ITU-T规定对于任何级别的STM-N帧，帧频是8000帧/秒，也就是帧长或 帧周期为恒定的125μs。
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同步数字体系—复用与映射
二、我国规范的SDH复用与映射结构
×N STM-N AUG
×1 AU-4 VC-4 ×3 TUG-3 ×1 ×7 TUG-2 ×3 TU-12 VC-12 C-12 2048kbit/s TU-3 VC-3 C-3 34368kbit/s C-4 139264kbit/s
140/34 Mb/s 光 / 电 光信号 解 复 用 34/8 Mb/s 解 复 用 8/2 Mb/s 解 复 用 PDH 34/140 Mb/s 电 / 光 光信号
8/34 Mb/s 复用 2/8 Mb/s 复用 复用
(电信号) 2 Mb/s
（4）网络的运行、管理、维护能力差
13
同步数字体系—SDH概论
• 1976 年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47 dB/km(波长 1.2μ m)。
3
光纤通信基础—概论
三、光纤通信优点 1、通信容量巨大 从理论上讲，一根光纤可以同时传输100亿个话路，目前同时传输50万 个话路的试验已经成功，比传统同轴电缆、微波等高出几千乃至几十万倍。 2、中继距离长 光纤具有极低的衰耗系数，配以适当的光发送、光接收设备、光放大器、 前向纠错与RZ编码调制技术等，可使其中继距离达数千公里以上，而传统 电缆只能传送1.5km，微波50km，根本无法与之相比拟。 3、保密性能好 4、适应能力强 具有不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀等优点 5、体积小、重量轻 6、原材料来源丰富、价格低廉
பைடு நூலகம்
指针处理 复用 定位校准 映射
27
结构不完善散射 其他衰耗（微弯曲衰耗等）
9
光纤通信基础—光纤
五、光纤的色散 色散分为色度色散与偏振模色散两大类。 色度色散简单说就是有光纤传输引起的光脉冲展宽与畸变效应。色度色 散包括三个部分：模式色散、材料色散、波导色散。
10
同步数字体系
我们前面为大家介绍了光纤，也介绍了光纤传输的简单原理，如果把光 纤比作一条高速公路，要实现有效的传输还需要有高速汽车，以及一系列相 应的交通规则。同步数字体系就是一套这样的“交通系统”。
光纤通信基础—概论
BSC MSC MSC BSC BSC
核心层 10G SDH
BSC
MSC
MSC
• 通信系统（传输系统）作用：为需 要进行信息交互的设备之间提供信 息传递的通道。 广义：连接各种终端设备和交换设 备之间的通道； 狭义：包括传输设备和传输线路。 ① 设备：如MSTP设备、光电收发器 等；
ADM STM- N
DXC STM- N
DXC STM- n
TM
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同步数字体系—SDH概论
三、SDH概况 （2）SDH设备的种类—终端复用器（TM） 终端复用器用在网络的终端站点上，例如一条链的两个端点上，它是一 个双端口器件。
W TM STM-N
140Mbit/s 2Mbit/s 34Mbit/s STM-M
注：M＜N
18
同步数字体系—SDH概论
三、SDH概况 （2）SDH设备的种类—分插复用器（ADM） 分/插复用器用于SDH传输网络的转接站点处，例如链的中间结点或环上 结点，是SDH网上使用最多、最重要的一种网元，它是一个三端口的器件 。
STM-N
w ADM
e STM-N
2Mbit/s 34Mbit/s
STM-M
注：M＜N
19
140Mbit/s
同步数字体系—SDH概论
三、SDH概况 （2）SDH设备的种类—再生中继器（REG） 再生中继器设在网络的中间局站，目的是延长传输距离，但不能上、下 电路，REG是双端口器件，只有两个线路端口。
w STM-N REG
e STM-N
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同步数字体系—SDH概论
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光纤通信基础—光纤
三、光纤的简单导光原理 2、光在光纤中的传播
8
光纤通信基础—光纤
四、光纤的衰耗 光纤的损耗是指光信号经光纤传输后，由于吸收、散射等原因引起光功率 的减小。 吸收损耗 本征吸收：光纤材料本身所固有的吸收作用 杂质吸收：光纤中杂质对光的吸收作用 线性散射 光纤损耗
散射损耗 非线性散射