光传输技术基础知识概要课件.ppt

1、1通信系统（传输系统）作用：为需通信系统（传输系统）作用：为需要进行信息交互的设备之间提供信要进行信息交互的设备之间提供信息传递的通道。息传递的通道。广义：连接各种终端设备和交换设广义：连接各种终端设备和交换设备之间的通道；备之间的通道；狭义：包括传输设备和传输线路。狭义：包括传输设备和传输线路。设备：如设备：如MSTP设备、光电收发器设备、光电收发器等；等；线路：光缆、管道、杆路等线路：光缆、管道、杆路等1BTSBTS155M SDHBTSBTS622M SDH接入层汇聚层2.5/10G SDH10G SDH核心层BSCBSCBSCBSCMSCMSCMSCMSC光纤通信基础光纤通信基础概论概

2、论光纤通信基础光纤通信基础概论概论一、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。数字光纤通信系统方框图信息源电发射机光发射机光接收机电接收机信息宿基本光纤传输系统光纤线路接 收发 射电信号输入光信号输出光信号输入电信号输出2光纤通信基础光纤通信基础概论概论二、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

3、损耗降低到2.5dB/km。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1.2m)。3光纤通信基础光纤通信基础概论概论三、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

4、 5、体积小、重量轻 6、原材料来源丰富、价格低廉4光纤通信基础光纤通信基础光纤光纤一、光纤的构造 光纤呈圆柱形，主要由纤芯、包层二大部分组成。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。外皮纤芯包层 5光纤通信基础光纤通信基础光纤光纤二、光纤的分类光纤种类按光纤剖面折射率分布分类按工作波长分类石英光纤按组成成分分类按传输模式分类含氟光纤塑料光纤阶跃型光纤渐变型光纤多模光纤单模光纤短波长光纤（波长典型值为850nm）长波长光纤（波长为1

5、310nm，1550nm）6光纤通信基础光纤通信基础光纤光纤三、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0可使折射角1达到90,这时的1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光纤就是利用这种全反射来传输光信号的。信号的。7光纤通信基础光纤通信基础光纤光纤三、光纤的简单导光原理2、光在光纤中的传播8光纤通信基础光纤通信基础光纤光纤四、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。光纤损耗散射损耗 非线性散射吸收损耗本

6、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其他衰耗（微弯曲衰耗等）线性散射结构不完善散射9光纤通信基础光纤通信基础光纤光纤五、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”。光纤通信系统框图信息数字终端设备发送端光端机发送端光端机接收端数字终端设备接收

7、端信息光纤光传输设备光传输设备11同步数字体系同步数字体系SDH概论概论一、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同步数字体系同步数字体系SDH概论概论一、SDH的产生1、PDH的缺点（3）上下电缆成本高，结构复杂（4）网络的运行、管理、维护能力差光/电光信号解复用140/34 Mb/s34/8 Mb/s8/2 Mb/s复用复用复用电/光光信号2/8 Mb/s8/34 Mb/s34/140 Mb/s2 Mb/s(电信号)PDH解复用解复用13同步数字体系同步数字体系SDH概论概论一、SDH的产生2、SDH的产生 上述PDH的缺点要想在原有

8、的技术体制和框架内予以解决，几乎是不可能的。19881990年，ITU-T通过了关于SDH的9个标准，19921996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同步数字体系同步数字体系SDH概论概论二、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）

9、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。15同步数字体系同步数字体系SDH概论概论三、SDH概况（1）SDH的等级等级速率（Mb/s）含2M电路数量语音话路容量STM-1155.52631890STM-4622.082527560STM-162488.32100830240STM-649953.284032120960STM-25639813121612848384016同步数字体系同步数字体系SDH概论概论三、SDH概况（2

10、）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)。TMDXCDXCADMTMADMSTM-nDXCDXCTMSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-n17同步数字体系同步数字体系SDH概论概论三、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。TMWSTM-NSTM-M140Mbit/s 2Mbit/s34Mbit/s注：MN18同步数字体系同步数字体系SDH概论概论三、SDH概况（2）SDH设备的

11、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-NSTM-NSTM-M注：MNwe34Mbit/s140Mbit/sADM2Mbit/s19同步数字体系同步数字体系SDH概论概论三、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。STM-NSTM-NweREG20同步数字体系同步数字体系SDH概论概论三、SDH概况（2）SDH设备的种类数字交叉连接设备（DXC）数字交叉

12、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，DXCmn等效为入线：m出线：n21同步数字体系同步数字体系帧结构帧结构一、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同步数字体系同步数字体系帧结构帧结构一、帧结构的组成（2）段开

13、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同步数字体系同步数字体系帧结构帧结构一、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

14、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同步数字体系同步数字体系帧结构帧结构二、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125s。9 270 N个字节RSOHAU-PTRMSOH9 N1349payload261 N525同步数字体系同步数字体系复用与映射复用与映射一、SDH的复用结构和步骤STM-NAUGAU-4VC-4AU-3VC-3TUG-3TUG-2TU-3TU-2TU-12TU-11VC-3VC-2VC-12VC-11C-4C-3C-2C-12C-11 N 1 1 1 3 3 3 4 7 7139264kbit/s44736kbit/s34368kbit/s6312kbit/s2048kbit/s1544kbit/s指针处理复用定位校准映射26同步数字体系同步数字体系复用与映射复用与映射二、我国规范的SDH复用与映射结构STM-NAUGAU-4VC-4TUG-3TUG-2TU-3TU-12VC-3VC-12C-4C-3C-12 N 1 1 3 3 7139264kbit/s34368kbit/s2048kbit/s指针处理复用定位校准映射27