SDH教材课件第04章.ppt

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1、第四章 SDH光传输系统及其性能分析,第一节 SDH光传输系统 第二节 SDH线路性能分析 第三节 SDH网络性能指标 第四节 SDH光接口、电接口技术标准,第一节 SDH光传输系统,一、 点到点链状线路系统 在图4-1（a）中给出了一个典型点到点链状线路系统。从图中可以看出，在点到点系统中，它是由具有复用和光接口功能的线路终端、中继器和光缆传输线构成，其中中继器可以采用目前常见的光电光再生器，也可以使用掺饵光纤放大器(EDFA)，在光路上完成放大的功能。另外在此系统中，既可以构成单向系统，也可以构成双向系统。,图4-1 SDH系统,二、 环路系统 1.环路系统组成 如图4-1（b）所示，在环

2、路系统中，可选用分插复用器(ADM)，也可以选用交叉连接设备来作为节点设备，它们的区别在于后者具有交叉连接功能，它是一种集复用、自动配线、保护/恢复、监控和网管等功能为一体的传输设备，可以在外接操作系统或电信管理网络（TMN）设备的控制下，对多个电路组成的电路群进行交叉连接，因此其成本很高 。,2.环路系统间的互连 （1） 单节点互连 单节点互连是一种最简单的互连方式，它是通过一个节点来实现两个环形子网间的互连。在图4-2中给出了三种实现单节点互连的方法。 环间公网DXC互连 环间通过独立DXC互连 环间通过ADM 支路互连,图4-2 单节点环形网的互连,(2) 多节点互连 所谓多节点互连方式

3、是指通过一个以上的节点来完成两个环网之间的互连，如图4-3所示。图中给出两种最简单的双节点互连方式。这样两个环间的业务互连就存在一个以上的路径，因而即使某一互连路径上的设备出现故障，也可以利用迂回路由完成互通，从而保证了业务的安全性。但与单节点互连方式相比一次性投资成本较高。,图4- 3 双节点自愈环间的互连,第二节 SDH线路性能分析,一、 衰减与色散对中继距离的影响 1.衰减对中继距离的影响 一个中继段上的传输衰减包括两部分的内容，其一是光纤本身的固有衰减，再者就是光纤的连接损耗和微弯带来的附加损耗。,光纤的传输损耗是光纤通信系统中一个非常重要的问题，低损耗是实现远距离光纤通信的前提。形成

4、光纤损耗的原因很复杂，归结起来主要包括两大类：吸收损耗和散射损耗。 吸收损耗是光波通过光纤材料时，有一部分光能变成热能，从而造成光功率的损失。 散射损耗则是由光纤的材料、形状、折射指数分布等的缺陷或不均匀而引起光纤中的传导光发生散射，从而引入的损耗。,2.色散对中继距离的影响 （1） 光纤的色散特性 信号在光纤中是由不同频率成分和不同模式成分携带的，这些不同的频率成分和模式成分有不同的传播速度，这样在接收端接收时，就会出现前后错开，这就是色散现象，使波形在时间上发生了展宽。,光纤色散包括材料色散、波导色散和模式色散。前两种色散是由于信号不是由单一频率而引起的，后一种色散是由于信号不是单一模式而

5、引起的。 色散的程度用时延差表示：不同速率的信号，传输同样的距离，所需的时间不同，即各信号的时延不同，这种时延上的差别就称为时延差。时延差越大，色散就越严重，信号传输距离越短。时延差的单位是ps/(kmnm) 。,（2） 色散受限系统 光纤自身存在色散，即材料色散、波导色散和模式色散。对于单模光纤，因为仅存在一个传输模，故单模光纤只包括材料色散和波导色散。 比较重要的有三类，即码间干扰、模分配噪声和啁啾声。在此，重点讨论由这三种因素造成的对系统中继距离的限制。, 码间干扰对中继距离的影响 由于激光器所发出的光波是由许多根线谱构成的，而每根线谱所产生的相同波形在光纤中传输时，其传输速率不同，使得

6、所经历的色散不同，而前后错开，使合成的波形不同于单根线谱的波形，导致所传输的光脉冲的宽度展宽，出现“拖尾”，因而造成相邻两光脉冲之间的相互干扰，这种现象就是码间干扰。,分析显示，传输距离与码速、光纤的色散系数以及光源的谱宽成反比，即系统的传输速率越高，光纤的色散系数越大，光源谱宽越宽，为了保证一定传输质量，系统信号所能传输的中继距离也就越短。 模分配噪声对中继距离的影响 a.激光器的谱线特性 从图4-5中可以看出，各谱线功率的总和是一定的，但每根谱线的功率是随机的，即各谱线的能量随机分配。,图4-5 高速调制时多纵模的随机起伏,b.模分配噪声的产生及影响：因为单模光纤具有色散，所以激光器的各谱

7、线(各频率分量)经过长光纤传输之后，产生不同的时延，在接收端造成了脉冲展宽。又因为各谱线的功率呈随机分布，因此当它们经过上述光纤传输后，在接收端取样点得到的取样信号就会有强度起伏，引入了附加噪声，这种噪声就称为模分配噪声。由此还看出，模分配噪声是在发送端的光源和传输介质光纤中形成的噪声，而不是接收端产生的噪声，故在接收端是无法消除或减弱的。, 啁啾声对中继距离的影响 模分配噪声的产生是由于激光器的多纵模性造成的，因而人们提出使用新型的单纵模激光器，以克服模分配噪声的影响，但随之又出现了新的问题。,对于处于直接强度调制状态下的单纵模激光器，其载流子密度的变化是随注入电流的变化而变化。这样使有源区

8、的折射率指数发生变化，从而导致激光器谐振腔的光通路长度相应变化，结果致使振荡波长随时间偏移，这就是所谓的频率啁啾现象。因为这种时间偏移是随机的，因而当受上述影响的光脉冲经过光纤后，在光纤色散的作用下，可以使光脉冲波形发生展宽，因此接收取样点所接收的信号中就会存在随机成分，这就是一种噪声啁啾声。,3.最大中继距离的计算 中继距离是光纤通信系统设计的一项主要任务，在中继距离的设计中应考虑衰减和色散这两个限制因素。 （1） 衰减受限系统 （2） 色散受限系统 多纵模激光器（MLM）和发光二极管（LED） 单纵模激光器（SLM）,第三节 SDH网络性能指标,一、 SDH网络性能指标 1.假设参考数字连

9、接（HRX） 一个数字通道是指与交换机或终端设备相连接的两个数字配线架DDF或等效设备间的全部传输手段，通常涵盖了一个或几个数字段，它包括所有的复接和分接设备，这样数字信号在通过数字通道过程中，其取值和顺序均不会发生变化，因而呈现透明性。,ITU-T规定在全球范围内任意两个用户间的最长假设数字通道的长度为27500km，其中包括国内部分，最长假设参考数字通道的长度为6900km，这部分又可分为长途网、中继网和用户网（接入网）三部分，如图4-6所示。可见ITU-T建议的一个标准的最长HRX包含14个假设参考数字链路和13个交换节点。,图4-6 假设参考数字连接组成图,2.假设参考数字链路（通道）

10、 把HRX中的两个相邻交换点的数字配线架间所有的传输系统、复接、分接设备等各种传输单元（不包括交换），用假设参考数字链路（HRDL）表示。,3.假设参考数字段 为了具体提供数字传输系统的性能指标，把HRDL中相邻的数字配线架的传输系统（不包括备用设备）用假设参考数字段表示。根据我国的特点，长途一级干线HRDS为420km，长途二级干线的HRDS为280km。,二、 SDH网络的误码性能 在PDH传输网中的误码特性是用平均误码率（BER）、严重误码秒、误码秒来描述的。 1.误码评定参数 看出是以误块秒比(ESR)、严重误块秒比(SESR)及背景误块比(BBER)为参数来表示的。首先我们介绍误块的

11、概念。,（1） 误块（EB） 由于SDH帧结构是采用块状结构，因而当同一块内的任意比特发生差错时，则认为该块出现差错，通常称该块为差错块或误块。 （2） 误码性能参数 误块秒比（ESR） 严重误块秒比（SESR） 背景误块比（BBER）,三个指标中，SESR指标最严格，BBER最松，因而只要通道满足ESR及指标的要求，必然BBER指标也得到满足。,2.误码性能规范 （1） 全程误码指标 值得说明的一点是系统的ESR、SESR、BBER三个参数都满足要求时，才能认为该通道符合全程误码性能指标，如果有任何一项指标不满足，则认为该通道不符合全程误码性能指标的要求。,（2） 指标分配 国际部分 国内部

12、分,三、 SDH网络抖动性能 抖动是数字光纤通信系统的重要指标之一，它对通信系统的质量有非常大的影响。为了满足数字网的抖动要求，因而ITU-T根据抖动的累积规律对抖动范围作出了两类规范，其一是数字段的抖动指标，它包括数字复用设备、光端机和光纤线路；其二是数字复接设备，它们的测试指标有：输入抖动容限、无输入抖动时的输出抖动以及抖动转移特性等。,1. SDH网络接口与数字段的最大允许输出抖动 2. SDH设备抖动,四、 SDH网络延时特性 1.延时的概念 2.产生延时的各环节,第四节 SDH光接口、电接口技术标准,一、 SDH光接口、电接口的界定 1.光接口、电接口的界定 一个完整的光纤通信系统的

13、具体组成如图4-13所示。我们把光端机与光纤的连接点称为光接口，而把光端机与数字设备的连接点称为电接口。,图4-13 光纤数字通信系统方框图,2.光接口的分类 在SDH网络中所应用的光接口很多。通常人们按其应用场合的不同，将其分为以下几类： I：局内通信。一般传输距离只有几百米，最多不超过2km。 S：短距离局间通信。一般指局间再生段距离为15km左右的场合。,L：长距离局间通信。一般指局间再生段距离为4080km的场合。 V：甚长距离局间通信。一般指局间再生段距离为80120km的场合。 U：超长距离局间通信。一般指局间再生段距离为160km左右的场合。,第二部分数字的含义如下： 1：STM

14、-1； 4：STM-4； 16：STM-16； 64：STM-64。 SDH光接口代号的第三部分,二、 SDH光接口技术指标 1.发射机 （1） 光谱特性 （2） 平均发送功率 平均发送功率是指在光端机发送伪随机序列时在参考点S所测得的平均光功率，其大小与光源类型、标称波长、传输容量和光纤类型有关。,（3） 消光比 光源的消光比是指输入光端机的信号为全“0”码时与全“1”码时，光端机的平均发送光功率之比。 （4） 码型 SDH光接口的线路码型为加扰的NRZ（非归零码），其扰码采用x7+x6+1为生成多项式的7级扰码器。 （5） 眼图模板,2.接收机 （1） 接收灵敏度 接收灵敏度是指在R点处满足给定误码率（BER=110-10）条件下，光端机能够接收到的最小平均光功率。接收灵敏度的功率值的电平单位是dBm。,（2） 接收机过载功率 光接收机的过载功率是指在误码率BER110-10时，在R点所需要的最小平均接收光功率。 （3） 接收机反射系数 光接收机的反射系数是指在R点的反射光功率与入射光功率之比。,（4） 光通道功率代价 根据ITU-T G.957建议，光通道功率代价应包括码间干扰、模分配噪声以及啁啾声所引起的总色散代价以及光反射功率代价。通常不得超过1dB，而对L-16.2系统，则不得超过2dB。,