光纤通信系统第七章 光纤数字通信系统
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SDH的产生最直接的背景是由于PDH技术存在的 固有缺点，包括： 标准化差 接口不一致 复用和解复用复杂 OAM能力弱 通道利用率低
14
SDH的基本概念和特点
SDH中将不同的速率等级定义为同步传送模块（STM-N， N=1、4、16、64、256），即按照4倍的规律进行时分复用 （TDM）。高等级的STM-N信号是将基本模块STM-1以字节交 错间插的方式进行同步复用的结果，其速率是STM-1的N倍， 中间没有码速调整和插入。SDH体系中光发送机采用扰码机 制，系统的光接口速率是对应速率的电信号经扰码后的结果， 速率不变，这对不同厂家的设备在网络中互联互通提供了方 便，实现了很好的横向兼容性。
17
工程简记 155M 622M 2.5G 10G 40G
2
数字基带光纤通信系统组成
PCM PCM
输入 端 机
电信号
光信号
光信号
电信号
输 入 接 口
光 发 送 光纤线路 机
光
中 继
光纤线路
光 接 收 机
输 出 接 口
输出 端 机
3
PCM
PCM包括抽样、量化、编码三个步骤。由于语音信号 的最高速率为4kHz，按照奈奎斯特抽样定律，抽样频 率为8kHz，即抽样周期为125μs。若采用8位编码，则 一 路 语 音 信 号 经 过 PCM 处 理 后 的 数 字 信 号 速 率 为 64kbit/s。
光纤通信系统
本章要点
通信网络中大量的用户初始信息是模拟量，如 语音、文本、图像等。因此需要首先对其进行模/数 变换，形成数字信号以后才能在光纤通信系统中进 行传输以及在通信网中完成交换和复用等处理。
模拟信号数字化最常用的方法就是脉冲编码调制 （ PCM ） ， 在 此 基 础 上 形 成 了 准 同 步 数 字 体 系 （PDH）和同步数字体系（SDH）两个传输体制。
ITU-T标准G.702中建议PDH的基群速率有两种， 即PCM30/32路系统和PCM24路系统。我国和欧洲 各国采用的是PCM30/32路系统。
5
同步数字体系SDH
SDH具有全球统一的标准数据结构，其以标准的 复用单元为基础的灵活映射方式，可以适应于不 同的应用环境。一经提出就得到了广泛的认可， 目前仍然是国际上最主要的数字传输体制。
进入21世纪后，随着波分复用（WDM）、光交叉 连接（OXC）和光分插复用器（OADM）等技术的 成熟，又提出了光传送网（OTN），其可以理解 为是SDH传输体制在光域中的拓展。
6
7.2 准同步数字体系
140Mb/s 复
用 34Mb/s 复
器
用 8Mb/s 复
器
用
140Mb/s
器
复 8Mb/s 用 器
PDH进行复用时各等级的速率信号相对其标称速率可能有 一定的偏差范围（称为容差），这种具有相同的标称速率 ，但是又允许有一定偏差的信号也称为准同步信号。
在对准同步信号进行复用时，需要采用插入调整比特的方 法来解ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ各个支路同步的问题，即采用异步复用（复接） 。
9
PDH复用技术
PDH复用中的基本单位是帧，每一帧中包含了用于 承载净荷的信息位和用于运行管理和维护等的非信 息位。 其中，信息位（I）包含了支路中的所有比特（如支 路中各时隙的信息及同步、信令和告警等），附加 的非信息位也称控制位，主要包括了同步位F、调整 指示位J和调整位Y、Z等。
12
7.3 同步数字体系
80年代中期以来，光纤通信在电信网中获得了 大规模的应用。光纤通信的廉价、优良的带宽特性 正使之成为电信网的主要传输手段。然而，传统的 基于点对点传输的准同步（PDH）系统存在着一些 固有的、难以克服的弱点，为了克服这些缺点，同 步数字体系SDH应运而生。
13
SDH的产生背景
10
PDH码速调整
11
PDH技术特点
由于采用了码速调整机制，PDH中存在着固有的 相位抖动现象。
PDH技术另一个主要缺点是复杂的复用和解复用 过程。
由于各支路信号在进行复用时需要进行码速调整 以及解复用时需要进行码速恢复，因此无法在高 等级PDH群路信号中直接对支路信号进入分插处 理，这也使得PDH在网络中上下业务非常困难。
复 140Mb/s
复 34Mb/s 用
用
器
器
2Mb/s
7
PDH复用等级
一次 群
我国及欧洲
30路 2.048Mbit/s
北美
24路 1.544Mbit/s
日本
24路 1.544Mbit/s
二次 群
30×4=120路 2.048×4+0.256=8.448Mb
it/s
24×4=96路 1.544×4+0.136=6.312Mbit
显然，对于具有极大带宽的光纤通信系统而言，仅由 语音信号这样的低速率业务占据整个信道带宽是非常 不经济的。因此需要引入数字通信中的复用技术，将 若干路信号按照一定规则组合成高速率信号后，再占 据光纤信道进行传输。
4
准同步数字体系PDH
PDH体制的基础就是PCM，即将若干个语音话路 按照TDM的方法组合为一个基群，并在此基础上 ，进一步地按照TDM方式组合成更高等级的数字 信号等级。
15
SDH体制的核心特点
同步复用（解复用） 标准光接口 强大的网管能力
16
表7-3 SDH的标准速率
等级 STM-1 STM-4 STM-16 STM-64 STM-256
SDH 速率（Mbit/s）
155.520 622.080 2488.320 9953.280 39813.120
480×4=1920路 34.368×4+1.792=139.26
4Mbit/s
672×2=1344路 44.736×2+0.528=90Mbit/s
480×3=1440路 32.064×3+1.536=97.7
28Mbit/s
8
PDH复用原理
PDH体系中，一般将4个低等级的信息流（称为支路）通过 字节间插复用的方式复用成1个高等级的信息流（称为群路 或线路）。
/s
24×4=96路 1.544×4+0.136=6.312
Mbit/s
三次 群
120×4=480路 8.448×4+0.576=34.368M
bit/s
96×7=672路 6.312×7+0.552=44.736Mb
it/s
96×5=480路 6.312×5+0.504=32.06
4Mbit/s
四次 群
14
SDH的基本概念和特点
SDH中将不同的速率等级定义为同步传送模块（STM-N， N=1、4、16、64、256），即按照4倍的规律进行时分复用 （TDM）。高等级的STM-N信号是将基本模块STM-1以字节交 错间插的方式进行同步复用的结果，其速率是STM-1的N倍， 中间没有码速调整和插入。SDH体系中光发送机采用扰码机 制，系统的光接口速率是对应速率的电信号经扰码后的结果， 速率不变，这对不同厂家的设备在网络中互联互通提供了方 便，实现了很好的横向兼容性。
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工程简记 155M 622M 2.5G 10G 40G
2
数字基带光纤通信系统组成
PCM PCM
输入 端 机
电信号
光信号
光信号
电信号
输 入 接 口
光 发 送 光纤线路 机
光
中 继
光纤线路
光 接 收 机
输 出 接 口
输出 端 机
3
PCM
PCM包括抽样、量化、编码三个步骤。由于语音信号 的最高速率为4kHz，按照奈奎斯特抽样定律，抽样频 率为8kHz，即抽样周期为125μs。若采用8位编码，则 一 路 语 音 信 号 经 过 PCM 处 理 后 的 数 字 信 号 速 率 为 64kbit/s。
光纤通信系统
本章要点
通信网络中大量的用户初始信息是模拟量，如 语音、文本、图像等。因此需要首先对其进行模/数 变换，形成数字信号以后才能在光纤通信系统中进 行传输以及在通信网中完成交换和复用等处理。
模拟信号数字化最常用的方法就是脉冲编码调制 （ PCM ） ， 在 此 基 础 上 形 成 了 准 同 步 数 字 体 系 （PDH）和同步数字体系（SDH）两个传输体制。
ITU-T标准G.702中建议PDH的基群速率有两种， 即PCM30/32路系统和PCM24路系统。我国和欧洲 各国采用的是PCM30/32路系统。
5
同步数字体系SDH
SDH具有全球统一的标准数据结构，其以标准的 复用单元为基础的灵活映射方式，可以适应于不 同的应用环境。一经提出就得到了广泛的认可， 目前仍然是国际上最主要的数字传输体制。
进入21世纪后，随着波分复用（WDM）、光交叉 连接（OXC）和光分插复用器（OADM）等技术的 成熟，又提出了光传送网（OTN），其可以理解 为是SDH传输体制在光域中的拓展。
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7.2 准同步数字体系
140Mb/s 复
用 34Mb/s 复
器
用 8Mb/s 复
器
用
140Mb/s
器
复 8Mb/s 用 器
PDH进行复用时各等级的速率信号相对其标称速率可能有 一定的偏差范围（称为容差），这种具有相同的标称速率 ，但是又允许有一定偏差的信号也称为准同步信号。
在对准同步信号进行复用时，需要采用插入调整比特的方 法来解ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ各个支路同步的问题，即采用异步复用（复接） 。
9
PDH复用技术
PDH复用中的基本单位是帧，每一帧中包含了用于 承载净荷的信息位和用于运行管理和维护等的非信 息位。 其中，信息位（I）包含了支路中的所有比特（如支 路中各时隙的信息及同步、信令和告警等），附加 的非信息位也称控制位，主要包括了同步位F、调整 指示位J和调整位Y、Z等。
12
7.3 同步数字体系
80年代中期以来，光纤通信在电信网中获得了 大规模的应用。光纤通信的廉价、优良的带宽特性 正使之成为电信网的主要传输手段。然而，传统的 基于点对点传输的准同步（PDH）系统存在着一些 固有的、难以克服的弱点，为了克服这些缺点，同 步数字体系SDH应运而生。
13
SDH的产生背景
10
PDH码速调整
11
PDH技术特点
由于采用了码速调整机制，PDH中存在着固有的 相位抖动现象。
PDH技术另一个主要缺点是复杂的复用和解复用 过程。
由于各支路信号在进行复用时需要进行码速调整 以及解复用时需要进行码速恢复，因此无法在高 等级PDH群路信号中直接对支路信号进入分插处 理，这也使得PDH在网络中上下业务非常困难。
复 140Mb/s
复 34Mb/s 用
用
器
器
2Mb/s
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PDH复用等级
一次 群
我国及欧洲
30路 2.048Mbit/s
北美
24路 1.544Mbit/s
日本
24路 1.544Mbit/s
二次 群
30×4=120路 2.048×4+0.256=8.448Mb
it/s
24×4=96路 1.544×4+0.136=6.312Mbit
显然，对于具有极大带宽的光纤通信系统而言，仅由 语音信号这样的低速率业务占据整个信道带宽是非常 不经济的。因此需要引入数字通信中的复用技术，将 若干路信号按照一定规则组合成高速率信号后，再占 据光纤信道进行传输。
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准同步数字体系PDH
PDH体制的基础就是PCM，即将若干个语音话路 按照TDM的方法组合为一个基群，并在此基础上 ，进一步地按照TDM方式组合成更高等级的数字 信号等级。
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SDH体制的核心特点
同步复用（解复用） 标准光接口 强大的网管能力
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表7-3 SDH的标准速率
等级 STM-1 STM-4 STM-16 STM-64 STM-256
SDH 速率（Mbit/s）
155.520 622.080 2488.320 9953.280 39813.120
480×4=1920路 34.368×4+1.792=139.26
4Mbit/s
672×2=1344路 44.736×2+0.528=90Mbit/s
480×3=1440路 32.064×3+1.536=97.7
28Mbit/s
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PDH复用原理
PDH体系中，一般将4个低等级的信息流（称为支路）通过 字节间插复用的方式复用成1个高等级的信息流（称为群路 或线路）。
/s
24×4=96路 1.544×4+0.136=6.312
Mbit/s
三次 群
120×4=480路 8.448×4+0.576=34.368M
bit/s
96×7=672路 6.312×7+0.552=44.736Mb
it/s
96×5=480路 6.312×5+0.504=32.06
4Mbit/s
四次 群