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有 线 传 输 技 术通信工程师职业资格认证统一考试培训

有 线 传 输 技 术通信工程师职业资格认证统一考试培训

2

第一章 同步数字体系（ SDH ）技术第一章 同步数字体系（ SDH ）技术

第二章 密集波分复用（ DWDM ）传输原理第二章 密集波分复用（ DWDM ）传输原理

第三章 SDH 传输网维护测试项目及方法第三章 SDH 传输网维护测试项目及方法

课 程 内 容课 程 内 容

3

第一章 同步数字体系（ SDH ）技术

第一章 同步数字体系（ SDH ）技术

第二节 SDH 网络接口、比特率等级及帧结构第二节 SDH 网络接口、比特率等级及帧结构

第四节 开销和指针第四节 开销和指针

第三节 SDH 复用映射结构第三节 SDH 复用映射结构

第一节 SDH 概述第一节 SDH 概述

第五节 SDH 传送网络结构第五节 SDH 传送网络结构

第六节 SDH 网络管理第六节 SDH 网络管理

第七节 SDH 新技术应用第七节 SDH 新技术应用

4

一、 SDH 的产生 1 、 SDH 提出背景（ 1 ） PDH 两种速率不兼容（ 2 ） PDH 无统一的光接口标准（ 3 ） PDH 采用异步的按比特复接，上、下电路复杂（ 4 ）开销比特数量少，网管功能不丰富（ 5 ）网络结构缺乏灵活性（提供点到点网络结构）（ 6 ）网管通信通道明显不足，网络的调度和自愈性功能差

第一节 SDH 概述第一节 SDH 概述

5

565Mbit/s

139Mbit/s

34Mbit/s

8Mbit/s

2Mbit/s

1.6Gbit/s

400Mbit/s

100Mbit/s

6.3Mbit/s

1.5Mbit/s

274Mbit/s

45Mbit/s

6.3Mbit/s

¡ Á4 ¡ Á4

¡ Á4

¡ Á4¡ Á4

¡ Á4

¡ Á4

¡ Á4

¡ Á6

¡ Á7

¡ Á3

Å· ÖÞÏ µ ÁÐ ÈÕ± ¾Ï µ ÁÐ ± ± ÃÀÏ µ ÁÐ

¡ Á5

32Mbit/s

PDH 数字系列

6

2 、 SDH 提出

1985 年 美国提出光同步网（ SONET ） -- 实现标准光接口

1988 年 CCITT 在 SONET 基础上确定了 SDH

SDH--- 光同步数字体系

实现光接口的 --- 标准化

能在多媒质上应用

达到光电的一致性

7

二、 SDH 基本概念及网络单元

1 、什么是 SDH ？

SDH 是由一些基本网络单元（ NE ）组成，在光纤上可以进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络。

8

2 、确定了 4 种标准网元

TMSTM-N

终端复用设备

ADMSTM-NSTM-N

分插复用设备

SDXCSTM-N STM-N

交叉连接设备

REGSTM-N STM-N

再生中继设备

支路口可以是 PDH 、 SDH 、 MSTP 信号

9

3 、 SDH 传输网络结构

TM REG ADM TM

ADM

ADM REG

ADM

DXC DXC

DXC DXC

10

三、 SDH 特点1 、优点•融合 PDH 了两种速率•有了标准的光接口规范•灵活的分插功能 ，使上下电路简单•强大的自愈能力，网络生存能力强•安排大量的开销，网络管理功能强•具有前、后项兼容性

2 、 SDH 缺点•采用指针技术使信号产生抖动•大量采用软件技术，一旦出问题有可能造成全网瘫痪•频带利用率低

11

第二节 SDH 网络接口、比特率等级及帧结构第二节 SDH 网络接口、比特率等级及帧结构

一、网络节点接口 ---NNI

SDH 规范了网络之间接口的速率等级和帧结构，使网络节点之间实现同步复接、同步交换、同步传输。

终端接入设备

交换设备

传输设备

传输设备

交换设备

终端接入设备

NNI NNI NNI NNI NNIUNI UNI

12

二、同步传送模块及速率等级

SDH 的速率等级STM-1 155.52Mbit/s （简称 155M ）STM-4 622.08Mbit/s （简称 622M ）STM-16 2488.32Mbit/s （简称 2.5G ）STM-64 9953.28Mbit/s （简称 10G ）

同步传送模块 ----STM-N N=1 、 4 、 16 、 64

13

三、 SDH 帧结构

再生段开销（ RSOH ）

STM-N 净负荷 （含 POH ）

管理单元指针（ AU-PTR ）

复用段开销（ MSOH ）

1-3

5-9

4

9×N 261×N

270×N

14

STM-N 帧结构特点1 、采用块状结构2 、帧周期为 125µS （相当帧频 8000Hz ）3 、以字节为单位，每个字节编 8 个比特， 一个字节速率为 64Kbit/s

4 、采用字节间插同步复用5 、分三个区域（开销区、指针区、净负荷区）6 、传输方向是：先左后右、先上后下

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第三节 SDH 复用映射结构第三节 SDH 复用映射结构

1 、 SDH 复用映射结构

STM-N AUG AU-4

TUG-3 TU-3

TUG-2

TU-12 VC-12 C-12

VC-11 C-11

C-4

C-3VC-3

VC-4 140M

45M34M

2M

1.5M

指针处理

复 用

映射

定位

x N x1

x3x1

x7

x3TU-2 VC-2

VC-3AU-3

x3

x7

CCITT 确定的 SDH 结构

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STM-N AUG AU-4

TUG-3 TU-3

TUG-2

TU-12 VC-12 C-12

C-4

C-3VC-3

VC-4 140M

34M

2M

指针处理

复 用

定位校准

映 射

x N x1

x3 x1

x7

X3

我国规定的 SDH 复用映射结构

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STM-1 容量

含有： 一个 140Mbit/s 信号 （相当 64 个 2Mbit/s 信号） 三个 34Mbit/s 信号 （相当 48 个 2Mbit/s 信号） 63 个 2Mbit/s 信号

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任何信号进入 STM-N 帧需要经过的三个步骤

(1) 映射：实现速率适配功能（在信号进入 VC 时进行速率调整）

(2) 定位：指示信息的第一个字节在相应信息单元结构中的位置（指示 VC 在 TU 或 AU 中的位置）

(3) 复用：实现低速支路信号合成高速信号 ( 将多个低速单元组合成一个高速单元组 )

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C-n ：容器 --- 用于容纳各种不同速率信号的信息结构 有 :C-12 C-3 C-4 三种 VC-n ：虚容器 --- 用于支持 SDH 通道层连接的信息结构 是实现各种信号与 SDH 通道单元的适配，是 SDH 复 用、传输和交叉连接的标准信息单元 有 :VC-12 VC-3 VC-4 三种 TU-n ：支路单元 --- 用于 VC 单元的定位，是低阶通道与高阶 通道的适配信息结构单元 TUG ：支路单元组 --- 用于将若干个低速支路合成为一个高 速支路 ( 由若干个 TU 组成 )

AU ：管理单元 --- 用于 VC-4 的定位，是高阶通道与段层的适 配信息结构单元 AUG ：管理单元组 --- 用于 STM-N 信息的复用 ( 由若干个 AU 组成 )

各容器功能说明

20

各信息单元之间关系

VC ：称为通道 高阶通道 VC-4 低阶通道 VC-12 和 VC-3

C-n+POH=VC-n

VC-n+PTR=TU-n （ AU ）

TU-n×K=TUG

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第四节 开销和指针第四节 开销和指针

SDH 开销分为 : 段开销 (SOH)----- 再生段开销（ RSOH ） 复用段开销（ MSOH ） 通道开销 (POH)---- 高阶通道开销（ H-POH ） 低阶通道开销（ L-POH ）再生段开销：放置再生段运行、维护、管理字节 用于对再生段的管理复用段开销：放置复用段运行、维护、管理字节 用于对复用段的管理

通道开销：放置通道运行、维护、管理字节 用于对通道的管理

1 、 SDH 开销

22

A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0

B1 E1 F1

D1 D2 D3

B2 B2 B2 K1 K2

D4 D5 D6

D7 D8 D9

D10 D11 D12

S1 M1 E2

STM-1 开销字节安排

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A1 、 A2 ： STM-N 同步字节 ,STM-N 第一个字节J0 ：再生段踪迹字节B1 ：再生段误码监测字节D1-D3 ：再生段数据通道字节E1 ：再生段公务字节F1 ：使用者字节

B2 ：复用段误码监测字节D4-D12 ：复用段数据通道字节S1 ：同步状态字节M1 ：复用段远端差错字节E2 ：复用段公务字节K1-K2 （ b1-b5) ：复用段保护倒换字节K2 （ b6-b8) ：复用段远端缺陷指示（ AIS 、 RDI ）

SDH 的 SOH 功能

24

SDH 通道开销 (POH)

J1: 通道踪迹字节 B3: 通道 BIP-8 误码监测字节 C2: 信号标记字节G1: 通道状态字节F2: 使用者通路字节 H4: TU 位置指示字节F3: 使用者通路字节 K3 : 自动保护倒换字节N1: 网络运营者字节

V5 : 通道状态和信号标记字节J2 :VC-12 通道踪迹字节 N2: 网络运营者字节K4 : 备用字节

低阶通道开销

高阶通道开销

1 2 3 4 5 6 7 8REI RDI 保留

1 2 3 4 5 6 7 8BIP-2 REI RFI 信号标记 RDI

V5 字节功能

G1 字节功能

25

SDH 指针有 3 类 :AU-4 TU-3 TU-12

AU-4 PTR 管理单元指针：放置管理单元指针 （ 1 ）指示 VC-4 信息第一个字节在 AU-4 中的 位置 （ 2 ）用于速率的调节

TU-3 PTR 单元指针：放置 TU-3 PTR 指针 （ 1 ）指示 VC-3 信息第一个字节在 TU-3 中的 位置 （ 2 ）用于速率的调节

TU-12 PTR 单元指针：放置 TU-12 PTR 单元指针 （ 1 ）指示 VC-12 信息第一个字节在 TU-12 中的 位置 （ 2 ）用于速率的调节

SDH 指针分类SDH 指针分类

26

2 指针技术

指针的作用

(1) 指示 VC-n 在 TU或 AU帧中第一个字节的位置 .

即 :放置指针值

(2) 进行速率和相位适配• 同步时—相位校准• 失配时—频率和相位校准 ( 一般发生在网络边缘处 )• 容纳频率抖动和相位漂移

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AU-4 指针值(1) AU-4 指针值位置

H1 Y Y H2 1* 1* H3 H3 H3

其中 :Y=1001SS11(S未定 ) 1*=11111111 H1 H2 作成指针值

N N N N S S I D I D I D I D I D

H1 H2

指针值NDI新数据标识 AU/TU类型

28

(2)指针值 : VC-4 编号方法 --- 每 3 个字节编一个号码

共计有 (9×261)/3=783 个 编为 0~782#

AU-4 指针有 10 个比特 :210=1024 其中 0~782# 为有效值

783~1023# 为无效值(3) 速率调整字节 : H3(3 个 )--- 负调整机会字节 (VC-4 速率高时 )

0(3 个 )--- 正调整机会字节 (VC-4 速率低时 )

H1YYH21*1*H3H3H3 0 0 0 1 1 1 2 2 2………………………………........ 86 86 8687 87 87

782 782 782

521 521 521

522 522 522

H1YYH21*1*H3H3H3 0 0 0 1 1 1 2 2 2………………………………........ 86 86 8687 87 87

782 782 782

521 521 521

522 522 522

29

AU-4 指针调整

(1)VC-4 与 AU-4 速率适配时 : H3 为填充字节 0# 为信息字节

(2)VC-4﹤AU-4时采用正调整 :① 0# 为填充字节

②本帧 ---I 比特反转

③下一帧 --- 指针值 +1 ( 后移 )

(3)VC-4﹥AU-4时采用负调整 :① H3 为信息字节

②本帧 ---D 比特反转

③下一帧 --- 指针值 -1 ( 前移 )

30

例题 :

帧序 指针值(十六进制 )

H1 H2

NNNN SS I D I D I D I D I D

前一帧 73 0110 10 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1

当前帧 负调整 0110 10 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0

下一帧 72 0110 10 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0

31

H1 H2 的另一个用途

当传送的信息量大于 C-4 净负荷时 ,可采用多个 C-4 级联在一起组成 C-4 的 X 倍 -----即 :VC-4-XC

这时 H1 H2 作为级联指示 :

级联指示方法 :第一个 AU-4 为正常指针值

其后级联的 AU-4 指针为级联指示 1001SS1111111111

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新数据标识

(1) 当 NNNN=0110 时 ----表示指针可以正常进行操作 ,

允许指针调整

(2) 当 NNNN=1001 时 ----表示净负荷发生了变化

( 新数据或级联 )

如果是新数据 ---- 指针值将是全新的编号

如果是级联 ---- 指针值将是全” 1”码

(3)变化后 NNNN恢复正常 :NNNN=0110

33

TU-3 指针1.TU-3 指针的作用 :

(1) 指示 VC-3第一个字节在 TU-3中的起点位置

(2) 调整 VC-3 与 TU-3 在频率或相位上的容差

2.指针位置 : 在 TU-3第一列的前 3 个字节 H1 H2 H3 其中 :H1 H2 作用与 AU-4中的 H1 H2 作用相同

H3( 一个字节 ) 为负调整字节 ,

0#( 一个字节 ) 为正调整字节

3.VC-3 的编号 : 一个字节编一个号码共计有

0~764#(85×9=765) 个号码

H1H2

H3 0#

8586TU-3

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TU-12 指针1.TU-12 指针的作用 :

(1) 指示 VC-12第一个字节在 TU-12中的起点位置

(2) 调整 VC-12 与 TU-12 在频率或相位上的容差

2.指针位置 : 在 TU-12第一列的前 3 个字节 V1 V2 V2 其中 :V1 V2 作用与 AU-4中的 H1 H2 作用相同

V3( 一个字节 ) 为负调整字节 ,

35#( 一个字节 ) 为正调整字节

3.VC-12 的编号 : 一个字节编一个号码共计有 0~139#(35×4=140) 个号码

1# 34#0#

35#

V1

V2

V3

V4

C-12 34 字节VC-12 35 字节

TU-12 36 字节

35

指针调整归纳小结指针类型 指针字节 负调整字节 正调整字节 编 号

AU-4 H1 H2 H3 H3(3 个 ) 0#(3 个 ) 0~782#(3 个字节一个号码 )

TU-3 H1 H2 H3 H3 0# 0~764#

TU-12 V1 V2 V3 V3 35# 0~139#

说明 :(1) 同步时 :正调整字节 =I 比特 负调整字节 =R 比特

(2)失配时 :正调整 ---正负调整字节 =R 比特 I 比特反转 指针值 +1( 前移 )

负调整 ---正负调整字节 =I 比特 D 比特反转 指针值 -1( 后移 )

(3)NDF---新数据标识

(4) 在 SDH中存在两种抖动 : 由指针调整引起的指针抖动

由映射调整引起的映射抖动

36

第五节 SDH 传送网络结构第五节 SDH 传送网络结构

1 、传送网的基本概念

电信网络有两大功能：

一是传送功能群：将任何电信信息从一点传送到另一些点；

二是控制功能群：实现各种辅助服务与操作和维护功能。

传送网：是将用户信息双向或单向地从一点传送到另一些点，

也可以传送各种类型的网络控制信号。

37

2 、分层和分割

网络分层的好处：

第一 ，单独设计和运行每一层网络要比将整个网络作为单

个实体设计简单的多；

第二，有助于规定 TMN内的管理目标；

第三，每一层有各自独立的 OAM&P ，减少彼此影响；

第四，使网络规范与具体实现方法无关，使规范保持较长时

间的稳定，不会随技术换代而轻易更改。

38

网络的垂直分层：

电路层：直接面向业务

通道层：支持一个或多个电路层网络，为其提供传送通道

在 SDH 网络中分高阶通道和低阶通道

传输媒质层：支持一个或多个通道层网络，它又分为段层和

物理层

段层：复用段和再生段

物理层：光纤、微波、电缆

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SDH 组织结构—纵向分层

高阶通道（ HPT/VC-4 ）

低阶通道（ LPT/VC-12 ）

复用段（ MST ）

再生段（ RST ）

物理层（光纤）

通道层

段层

（话音、数据、图像）电路层

40

SDH 传送网完整的分层模型电 路 层 网 络

VC-11 VC-12 VC-2 VC-3

VC-4VC-3

再生段层网络

复用段层网络

物理层网络

电路层

通道层

传输媒质层

电段层

光段层

SDH

传

输

层

低阶通道层

高阶通道层

41

SDH 的组织结构TM ADM ADM REG TM

RST RST RST RST

MST MST MST

PT （ VC ） PT （ VC ）

PT （ VC ）PT （ VC ）

RST ：实现放大、再生功能

MST ：实现通道信号上下的复用和解复用

PT （通道）：又分为 HPT （高阶通道）和 LPT （低阶通道）

实现信号的传输

42

3 、 SDH 网络结构

TM ADM REG TM

REG

ADM

ADM

ADM

有线形、星形、树形、环形、网孔形

DXC

DXC

DXC

DXC

DXC

TM

TMREG

ADM

TM

43

4 、 SDH自愈环保护

SDH环形网络的最大优点就是具有自愈功能 自愈功能：是指在网络出现故障时无须人为干预，

网络就能在极短的时间内自动恢复业务的功能。自愈环保护的目的：提高网络的安全性、可靠性和网络的

生存能力。

44

SDH 保护方式根据保护层次分：通道保护和复用段保护

通道保护：以通道为基础的保护复用段保护：以复用段为基础的保护

根据使用光纤的数量分：二纤保护和四纤保护二纤保护：系统采用二纤组网四纤保护：系统采用四纤组网

根据信号传输方向分：单向保护和双向保护单向保护：系统信号沿着一个方向传输双向保护：系统信号沿着两个方向传输

45

自愈环保护类型：

二纤单向通道保护倒换环

二纤单向复用段保护倒换环

二纤双向复用段保护倒换环

四纤双向复用段保护倒换环

46

二纤单向通道保护倒换环

正常时：信号在外纤传 故障时： A-C业务倒换到内纤传

A

C

D B

S1P1

C-A

C-A

A-C

A-C

A

C

D B

C-A

S1P1

A-C

C-A A-C

47

二纤单向复用段保护倒换环

正常时：信号在 S1 纤传 故障时： B 、 C桥接将 P1 纤与S1 纤连接形成一个新的光纤环

A

C

D B

S1P1

C-A

C-A

A-C

A-C

A

C

D B

S1P1

C-A

C-A

A-C

A-C

48

二纤双向复用段保护倒换环

正常时：信号都走 A-B-C 路由， S1与 S2互为备用，每个纤上前半个时隙为主用业务，后半个时隙作为备用

故障时： B 、 C桥接，将 S1-P1 与 S2-P2 连接，形成一个新的光纤环

A

C

D B

S1/P2

S2/P1

C-A

C-A

A-C

A-C

A

C

D B

S1/P2

S2/P1

C-A

C-A

A-C

A-C

49

四纤双向复用段保护倒换环

1

3

24

1-22-1

2-1 1-2

50

第六节 SDH 网络管理第六节 SDH 网络管理

1 SDH 网络管理 --SMN

SMN定义：

SMN是 SDH 的管理网，负责对 SDH 传送网的管理。

SMN属于 TMN的子集，又可以分为一系列管理子网 SMS 。

SMN

TMN

SMNSMS SMS

51

高

低 网元层 NEL

网元管理层 EML

业务管理层 SML

事务管理层 BML

网络管理层 NML

SDH 的网络管理分为五层

各层功能见书 P307

52

SDH 管理网络的分层结构

SDH 管理网络分为三层管理结构 :

（ 1 ）网络管理层 :对本地区所有网络的管理

（ 2 ）网元管理层 :对一个网络中的所有网元的管理

（ 3 ）网元层 : 网元自己本身的管理

53

2 、 SDH 管理功能（ P307 ）

•故障管理功能•性能管理功能•配置管理功能•安全管理功能

54

第七节 SDH 新技术应用第七节 SDH 新技术应用

1 、目前最流行的 IP 传送技术有• IP over ATM

• IP over SDH

• IP over WDM

55

(1)IP over ATM

优点 : 速度快、容量大、支持实时业务，保证业务的 QOS 。

缺点 : 网络体系结构复杂、开销大、传输效率低。

(2) IP over SDH

优点 :减少了 ATM开销 ,提高了传输效率，易实现网络互联，可以利用

SDH 的自动保护功能提高网络的可靠性。

缺点 :SDH 开销大、无业务优先级、流量与拥塞控制能力差。

（ 3 ） IP over WDM

优点：减少了开销、简化了层次和设备、减轻了网管复杂性、

传输效率高。

56

IP 映射入 STM-N 的方法映射步骤 :(1) 将 IP 数据报进行 PPP 帧封装

(2) 将 PPP 帧进行高级数据链路 (HDLC) 组装

(3) 将 HDLC 组帧装入 C-4与 C-4 的边界定位 , 允许跨边界

IP 数据报PPP协议

PPP 帧

IP 数据报PPP协议 FCS地址 控制标志

HDLC 帧

1 字节 1 字节 1 字节 1 字节1-2 字节

标志

POH

HDLC

SOH

57

2 、光互联网络的概念

光互联 网络：是数据网络，它的底层使用光传送网络作

为物理传输网络。

数据网络中 ---主要由 ATM 交换机、路由器等组成。

光传送网络中 ---主要是 WDM 终端、光放大器、光纤。

在光互联网络中，数据业务不必再使用固定的 TDM 复用结构，可以对数据分组或信元进行统计复用，并可以把其它SDH 功能转移到数据设备中。网络不再受 TDM 复用结构对容量和速率的限制，改进了传输效率。

58

光互联 网络的重叠模型

ATM

IP

SDH

IP

SDH

IP

ATM IP

WDM 光网络

物理光网络

59

网同步：是指网络之间的信号在频率或相位上保持某种特定关系

即：频率保持相等、相位差保持不变

网络信号不同步的危害是：PDH 网会产生信号的滑码，滑码严重时产生误码SDH 网会引起指针的频繁调整，使信号产生抖动

3 、同步网概述

SDH 网实现同步的目的：就是减少指针调整的次数

60

SDH 设备时钟

T1 ： STM-N线路信号时钟

T2 ： PDH 支路信号时钟 T3 ：外基准同步信号

T0 ：为内部设备和 STM-N 信号提供定时

T4 ：为外部设备提供定时参考

选择 A 选择 C

选择 B SETG

T4

T1T2T3

T0

SEST （ SDH 设备时钟）结构

61

SDH 时钟性能指标•输出频率准确度•最小同步和失步范围•输出噪声•噪声容限•噪声传递•短时期相位瞬变响应•长期相位瞬变响应

时钟质量 等级标识 ---SSMSDH-N 信号通过 S1 (b5~b8) 传递时钟质量

PDH 信号通过奇数帧 T0 时隙 (b5~b8) 传递时钟质量

62

第二章 密集波分复用（ DWDM ）传输原理第二章 密集波分复用（ DWDM ）传输原理

第二节 DWDM 系统的组成网元第二节 DWDM 系统的组成网元

第一节 DWDM 的工作原理第一节 DWDM 的工作原理

63

¹ â· Å óÆ÷

º ϲ ¡ ¢· Ö² Æ÷¼ þ

¹ âÔ ´

1. 低啁啾、高波长稳定性的激光源2. 低噪声系数、增益平坦的掺铒光纤 放大器3. 稳定可靠的各种光无源器件（复用器、解

复用器、光纤光栅 、隔离器等）4. 光纤非 线性的问题

64

第一节 DWDM 的工作原理第一节 DWDM 的工作原理

光波分复用：将一系列载有信息的光载波，在光频域内以 1

至几百纳米的波长间隔合在一起沿着单根光纤传输；在接收端再用一定的方法，将各个不同的光载波分开的通信方式 ---- 简称 WDM 。

WDM 分为两种： DWDM—密集波分复用，两信道之间的

光波长间隔 1~10nm；

CWDM---粗波分复用，两信道之间的

光波长间隔 10~100nm；

65

高速路

加油站

巡逻车

66

光源 λ1

光源 λ2

光源 λn

检测器 λ1

检测器 λ2

检测器 λn

合波器 分波器

λ1----λn

信道1

信道2

信道n

信道1

信道2

信道n

一、工作原理1 、 WDM 技术原理

WDM 的实质是 FDM

光波与频率的关系： C=λ×f

67

各种传输技术的实现方式：

明线技术 ----FDM模拟技术，每路电话 4KHz；

小同轴电缆 60 路 ---- FDM模拟技术，每路电话 4KHz；

中同轴电缆 1800 路 ---- FDM模拟技术，每路电话 4KHz；

光纤通信 PDH 系统 ----TDM 数字技术，每路电话 64Kbit/s；

光纤通信 SDH 系统 ----TDM 数字技术，每路电话 64Kbit/s；

光纤通信 WDM 系统 ----TDM 数字技术 + 光频域 FDM模拟技术，

每路电话 64Kbit/s 。

68

光纤 WDM 与同轴电缆 FDM 的区别

（ 1 ）传输媒质不同

WDM 是光纤通信系统上的光信号的频率分割；

同轴电缆系统是电信号上的频率分割。

（ 2 ）每个通道信号不同

同轴电缆系统传输的是模拟信号 4KHz语音复用；

WDM 系统每个波道速率是 2.5Gbit/s 的 SDH或更高速率的

数字信号系统。

69

WDM 与 DWDM 的区别WDM ：是任意波长的复用。

DWDM ：是在 1550nm区域，波长间隔只有几纳米的

多波长的复用。

选用 1550nm 区域作为 DWDM 的工作区域主要理由是：

目前采用的放大器 EDFA 的工作波长区域在 1530nm~1565nm。

70

二、工作方式1 、双纤单向传输 光源 λ1

光源 λ2

光源 λn

检测器 λ1

检测器 λ2

检测器 λn

合波器 分波器λ1----λn

信道1

信道2

信道n

信道1

信道2

信道n

光源 λ1

光源 λ2

光源 λn

检测器 λ1

检测器 λ2

检测器 λn

合波器分波器λ1----λn

信道1

信道2

信道n

信道1

信道2

信道n

71

2 、单纤双向传输光源 λ1

光源 λn

检测器 λ1

检测器 λn

合波器 分波器

λ1----λn

信道1

信道n

信道 1

信道 n

检测器 λn+1

检测器 λ2n

光源 λn+1

光源 λ2n

λn+1----λ2n

信道 n+1

信道 2n

信道 n+1

信道 2n

优点：两个方向信号不会四波混频（ FWM ）

缺点：采取特殊措施对付光反射

光纤线路中需采用双向放大器

72

三、 DWDM 的光纤选型

850 1310 1550 λ （ nm）

α （ dB/km)

2

0.2

0.5

红外线吸收紫外线吸收氢氧根离子吸收

光纤 的传输特性 :损耗特性和色散特性 光纤 的传输损耗特性：指光信号在传输的过程中光信号减弱的现象。光纤的损耗随着传输距离的增长而增大。光纤的传输损耗与工作波长有关。

73

光纤 的色散特性：指光信号随着传输距离的增长光脉冲展宽的现象。传输距离越长光色散越大，光纤的色散越大光纤的传输带宽越窄，传输容量越小。

光纤的色散类型有：模式色散、材料色散和波导色散

总色散

D （ ps/km.nm)

λ (nm)1310

波导色散

材料色散

74

常用的光纤 类型常用的光纤 类型

G.652光纤 ：常规的单模光纤

工作点在 1310nm 或 1550nm 处

G.655光纤 ：非零色散位移单模光纤 工作点在 1550nm 附近

DCF ：色散补偿光纤

G.652+DCF ：工作点在 1550nm附近

SDH 2.5G 系统常用 G.652光纤 （工作在 1310nm波长点）

SDH 10G 系统常用 G.655光纤 或 G.652+DCF（工作在 1550nm波长点）

WDM 系统常用 G.655光纤 或 G.652+DCF（工作在 1550nm波长点）

G.652

DCF

G.653

G.655

D （ ps/km.nm)

λ (nm)1310 1550

15651530

大有效面积光纤

75

四、光纤 的非线性效应及解决

在光场较弱的情况下：可以认为光纤的各种特征参数不随光场强弱改变，这时认为光纤是线性媒质；

在光场很强的情况下：光纤的各种特征参数随光场强弱改变，这时光纤呈现非线性效应，这种非线性效应限制 DWDM 系统性能和传输距离、容量。

76

1 、受激散射

（ 1 ）受激拉曼散射（ SRS ）

斯托克斯光 反斯托克斯光频率

斯托克斯频率 斯托克斯频率

强度强 强度弱

当强光入射到光纤 时，会引起光纤材料 分子振动，产生新的频率。

当有两个频率间隔恰好位于斯托克斯频率的光波时，低频波将获得增益，

而高频波将受到衰减。

即：高频波的能量转移到低频波上（短波长光产 生衰减）。

77

（ 2 ）受激布里渊散射（ SBS ）

SBS类似 SRS

区别：

(1) 峰值 SBS增益比 SRS 大 2 个数量级

(2) SBS属于声子振动 --- 频移小（ 10GHz ），

SRS属于分子振动 --- 频移大 (100GHz);

(3) SBS只出现在后向散射方向，其影响要大于 SRS

(4)SBS增益带宽窄 ---只影响单通路， SRS增益带宽宽 ---影响大。

78

2 、克尔效应 ---折射率效应克尔效应：是光纤的折射率 n随着光强的变化而变化的非线性现象。

表达式： n=n0+n2P/Aeff (P-333)

（ 1 ）自相位调制（ SPM ）：光波的相位随着折射率和传输距离而变，而折射率又是光强的函数，因而光波的相位也随着光强而变化。

（ 2 ）交叉相位调制（ XPM ）：在多波长系统中，克尔效应会导致信号的相位受其它通路功率的调制，这种现象称为交叉相位调制。（只发生在多波道）

（ 3 ）四波混频（ FWM ）：当多个具有一定强度的光波在光纤中混合时，光纤的非线性效应会导致产生其它新的波长，即四波混频效应。

四波混频的效率取决于通路间隔和光纤色散。通路间隔越窄、光纤色散越小，不同光波间相位匹配越好，导致四波混频效应越强。

79

第二节 DWDM 系统的组成网元第二节 DWDM 系统的组成网元

一、光源

光源的作用：产生激光或荧光

目前常用的光源有： LD 和 LEDLED ：发出荧光；谱线宽度较宽；调制效率低；与光纤耦合效率低。

输出特性曲线线性好；寿命长；成本低；适用于短距离、小容量系统。

LD ：发出激光；谱线较窄；调制频带宽；适合于长距离、大容量系统。

DWDM 系统对光源 的要求：

一是比较大的色散容纳值；二是标准而稳定的波长。

80

1 、激光器的调制方式

（ 1 ）直接调制

光源电信号 光信号

（ 2 ）间接调制

光源 调制器

电信号光信号

优点：实现简单、损耗小、成本低

缺点：光源不稳定、产生啁啾噪声

优点：光源工作稳定

克服啁啾噪声

缺点：实现复杂

光源：相当是一个恒定光源

常用的外调制器有：声光调制器、电光调制器、波导调制器

外调制器功能：相当一个开关

81

2 、激光器的波长稳定与控制

常用的光源：集成电吸收调制激光器和分布反馈式激光器

稳定和控制方法：控制和调整温度

控制和调整偏置电流

82

光转发器光转发器 11光转发器光转发器 11

┇输入

信道 1

信道 N

信道 1

信道 N

λλ11

λλnn

光转发器光转发器 nn光转发器光转发器 nn

光合波器

光合波器

BABA LALA PAPA光分波器

光分波器

λλ11

λλnn

光波转发器光波转发器 11光波转发器光波转发器 11

┇

光波转发器光波转发器 nn光波转发器光波转发器 nnλsλs λsλs λsλs λsλs

光监控信道光监控信道接收接收 // 发送发送

光监控信道光监控信道发送器发送器

光监控信道光监控信道接收器接收器

输出

网络管理系统

光发射机 光中继放大 光接收机

DWDM 系统的基本结构

83

DWDM 系统的两种应用形式

复

用

器SDH

R2

S1

S2

SN

R1

RN

SDHSDH

SDH

EDFAEDFA

解

复 用 器

G.692 G.692

SDH

R2

S1

S2

SN

R1

RN

SDHSDH

SDH

EDFAEDFA

解

复

用

器

G.692 G.692

复

用

器

OTU

OTU

G.957

OTU

OTU

G.957

集中式 DWDM 系统

开放式 DWDM 系统

84

二、光波长转换器（ OTU ）

DWDM 系统在开放式系统中需要依靠波长转换器实现波长转换技术，达到灵活调整波长。

OTU 除了可以将非规范的波长转换成标准波长外，还可以根据需要增加定时再生的功能。

85

三、光放大器光放大器：是一中不需要经过光 / 电 / 光的变换而直接对光信号进行放大的

有源器件。

在泵浦光源作 用下，激活 EDF 中的铒粒子使掺铒光纤 中出现粒子数反转分布。

在信号光的作用下， 铒离子产生受激辐射， 发出与信号光一模一样的光子注 入进信号光中，从而使光信号得到放大。

ＥＤＦＡ工作原理ＥＤＦＡ工作原理

86

EDFAEDFA 的基本组成的基本组成

光隔离器EDF

掺铒光纤 光隔离器 光滤波器光耦合器弱信号光输

入 强信号光输出

泵浦光输入（ 980或 1480nm ）

光隔离器：抑制光反射，以确保光放大器工作稳定。光耦合器：将信号光和泵浦光合在一起。光滤波器：滤除放大器的噪声。

EDFA 特点：只能放大光信号，不能使光信号再生。

87

    

    

     

   

    

EDFAEDFA 的三种泵浦方式的三种泵浦方式

88

DWDM 系统对 EDFA 的要求

• 增益带宽要宽：将 DWDM 系统的所有信道包含在这一带宽中。• 增益要平坦：保证对系统中所有信道的增益相同。• 噪声指数低、输出功率大：以实现长距离传输。• 具有增益锁定功能和增益调节功能：实现不同波数的传输。

89

EDFAEDFA 在光纤 通信系统中的应用形式在光纤 通信系统中的应用形式• 作发射机的功率放大器使用：提高发射机的输出功率， 以增大入纤光功率，延长通信距离。

• 作光中继器使用：替代传统的光 /电 /光中继器，对线路中的

光信号直接进行放大，实现全光通信，延长通信距离。

• 作接收机的前置放大器使用：利用 EDFA 的低噪声特性， 放大接受光信号，以提高接收机的灵敏度。

• 用在局域网：作分配补偿放大器，以便增加光接点的数目。

90

四、光复用器和光解复用器（合波 / 分波器）

光栅型波分复用器属于角色散型器件，是利用角色散元件来分离和合并不同波长的光信号。

λ1λ2λ3λ4

λ1

λ2

λ3

λ4

91

五、光波长的定义 （ 1 ）为什么要制定标称中心频率？

为了保证不同的 DWDM 系统之间的横向兼容性，必须对各个通路的中心频率进行规范。

（ 2 ）什么是标称中心频率和波长？

所谓标称中心频率：指的是光波分复用系统中每个通路对应的中心波长。国际上 ITU-T 规定的通路频率是基于参考频率为 193.1THz （波长 1552.52nm ）、通道最小间隔为 100GHz （波长间隔 0.8nm ）。

100GHz100GHz 100GHz 100GHz 100GHz 100GHz

193.1THz 193.2THz 193.3THz 193.4THz193.0THz192.9THz192.8THzf

其它波长规定见 P--353

92

第三章 SDH 传输网维护测试项目及方法第三章 SDH 传输网维护测试项目及方法

第二节 光接口测试第二节 光接口测试

第一节 概述第一节 概述

第三节 电接口测试第三节 电接口测试

第四节 抖动测试第四节 抖动测试

第五节 误码测试第五节 误码测试

第六节 定时和同步的测试第六节 定时和同步的测试

第七节 保护倒换和环回功能测试第七节 保护倒换和环回功能测试

93

第一节 概述第一节 概述

一、 SDH 测试项目（ P—355 ）

SDH 光缆线路系统包括：• 复用器 ---TM 、 ADM

• 光缆线路• 再生中继器 ---REG

94

二、 SDH 测试信号结构SDH 设备接口有： PDH 接口和 SDH 接口

比特率（ kbit/s) 测试用 PRBS

2048 215-1

34368 223-1

139264 223-1

PDH 接口 PRBS 测试信号

对于 SDH 接口：不管速率是多少，发送的测试信号均是

具有 SDH 帧结构的测试信号。

在 ITU-TO.150建议中规定了 6 种 SDH 测试信号结构：

TSS1 、 TSS3 、 TSS4 、 TSS5 、 TSS7 、 TSS8

95

1 、 TSS1--- 适用于 C-4 高阶容器的所有字节的测试信号结构

2 、 TSS3--- 适用于 C-3 低阶容器的所有字节的测试信号结构

3 、 TSS4--- 适用于 C-12 低阶容器的所有字节的测试信号结构

4 、 TSS5--- 适用于映射入 C-4 高阶容器的所有 PDH 支路比特的

测试信号结构

5 、 TSS7--- 适用于映射入 C-3 低阶容器的所有 PDH 支路比特的

测试信号结构

6 、 TSS8--- 适用于映射入 C-12 容器的所有 PDH 支路比特的

测试信号结构

96

说明：（ 1 ）对于误码测试和需要观察误码测试，当信号输入口为 PDH 时，发送

信号见规定的 PRBS序列；

（ 2 ）当信号输入口为 SDH 口时，如果为通道的误码测试，根据所测试通

道级别选择测试信号结构；

测试 VC-4 通道，则选择 TSS1 信号结构

测试 140M 通道，则选择 TSS5 信号结构

（ 3 ）如果是需要在 SDH 支路观察误码，一般采用 TSS1 信号结构；

（ 4 ）如果仪表不支持 TSS1 信号结构，可采用 TSS5 信号结构；

（ 5 ）当需要在支路观察误码，且设备具有一种以上速率接口时，通常选

择最高速率接口进行测试；

（ 6 ）如果设备具有同种速率接口，可将所有支路串接起来观察误码。

97

第二节 光接口测试第二节 光接口测试

一、平均发送功率平均发送功率：是发送机耦合到光纤的伪随机数据序列的平均功率在 S参考点上的测量值。

在线路光发送口测量时，可能有几个支路输入口相对应，有时需要有一个输入口送信号。如果输入口既有 PDH又有 SDH 接口，一般在一个SDH 输入口送信号。

信 号

发生器

光端机

DDF架

光功率计

ODF架测试步骤 P--363

注：对于 SDH 设备输入口一般不需要送信号。

光功率计的波长、单位的设置要合适

S

98

二、发送信号波形（眼图）

发送信号波形以及发送眼图模框的形式规定了发送机的光脉冲形状特性，它包括上升、下降时间、脉冲过冲及振荡。

图案发生器

被测设备 光衰减器

光接收机示波器外时钟同步或相互同步

测试步骤 P---364

S

99

三、接收机灵敏度

接收机灵敏度：是指在 R参考点上达到规定的误码比特率（ BER ）时所能接收到的最低平均光功率。

信 号发生器误 码分析器

可变光衰减器

光功率计

DDF ODF

光接收侧

光发送侧

测试步骤： P--364

S

R

100

四、接收机过载功率

接收机过载功率：是在 R参考点上，达到规定的 BER所能接收到的最高

平均光功率。

测试方法与测试接收机灵敏度方法向同

五、光通道衰减光通道衰减：是指再生段 S 、 R 点之间的衰减。

测量方法有：剪断法、后向反射法、介入损耗法

101

第三节 电接口测试第三节 电接口测试

SDH 设备具有三种类型的电接口：

第一类： SDH 电接口 155.52Mbit/s

第二类： PDH 电接口 2.048Mbit/s 、 34.368Mbit/s 、 139.264Mbit/s

第三类：数字同步网接口 2048Kbit/s 、 2048KHz

102

一、输出口信号（包括 AIS ）比特率SDH 设备的 STM-1 电接口和 PDH 支路输出口的输出信号比特率及容差要求见表

比特率（ kbit/s) 容差 测试用 PRBS

2048 （ VC-12 ） 50×10-6 （ 102bit/s) 215-1

34368 （ VC-3 ） 30×10-6 （ 688bit/s) 223-1

139264 （ VC-4 ） 20×10-6 （ 2089bit/s) 223-1

155520 （ VC-4 ） 15×10-6 （ 3111bit/s) 223-1

测试步骤： P--366

图 案发生器误 码检测器

可变光衰减器

DDF ODF

光接收侧

光发送侧 S

R数字频率计

103

二、输入口允许频偏各等级速率电输入口允许频偏要求与输出口相应比特率容差要求相同。

指标含义是当输入口接收到频偏在规定范围内的信号时，输入应能正常工作。

测试步骤： P--367

图 案发生器

误 码检测器

可变光衰减器

DDF ODF

光接收侧

光发送侧

S

R数字频率计

外时钟

104

第四节 抖动测试第四节 抖动测试

SDH抖动指标测试有：

最大允许输入抖动容限、无输入抖动时的输出抖动、抖动转移特性

一、 STM-N 输出口输出抖动：有在线测试和终端测试两种方法

SDH 上游设备 SDH 下游设备

SDH 网络接口

光衰减器抖动测试仪 终端测试

SDH 上游设备 SDH 下游设备

SDH 网络接口

光耦合器

抖动测试仪 在线测试测试步骤 :P--368

105

二、终端设备 STM-N 输入口抖动容限1 、支路 STM-N 输入口抖动测试

测试步骤 :P--369

抖 动发生器

误 码检测器

ODF

光接收侧

光发送侧

S

R

光衰减器

抖 动发生器

误 码检测器

光接收侧

光发送侧 光衰

减器

2 、线路 STM-N 输入口抖动测试

106

三、 SDH 设备的映射抖动

设备的映射抖动：是设备分用侧接收没有指针活动的无抖动的 STM-1

信号时，在 PDH 支路输出口所产生的抖动。

SDH 分析仪 SDH 设备 抖 动测试仪

PDH

是无指针活动的STM-N 信号

测试步骤 :P--370

107

四、 SDH 设备的结合抖动

设备的结合抖动：是支路映射和指针调整结合作用，在设备解复用侧的 PDH 之路输出口产生的抖动。

SDH 分析仪 SDH 设备 抖 动测试仪

PDH

STM-N 信号是指针值按标准指针调整序列

规律变化的信号

测试步骤 :P--371

108

抖动测试中需要注意的几个问题

1 、在输出抖动测试时应注意仪表的抖动测量范围，通常仪表有两种范围可选，如 20UI 和 2UI或 10UI 和 1UI 。在测量时只要估计被测信号抖动不会超过范围，选择小范围测试能得到较准确结果。

2 、在输入抖动容限测量时，有些仪表加抖能力有限（如最大 5UI ），这时可能无法测到设备的实际抖动容限水平。

3 、在测量 SDH 设备的映射抖动和结合抖动时，需要对发送 STM-N 信号的 PDH 支路 PRBS 净荷加频偏，这时要注意搞清仪表加频偏功能是对 PDH 支路信号加频偏还是对发出的 STM-N线路信号加偏。

109

第五节 误码测试第五节 误码测试

一、系统误码的停业务测试

SDH设备

SDH设备

图案发生器

误码检测仪

SDH设备

SDH设备

图案发生器

误码检测仪

方法 1

方法 2

测试步骤 :P--373

110

二、系统误码的在线监测

误码在线监测是在开放业务条件下，通过监视与误码有关的开销字节 B1 、 B2 、 B3 、 V5 （ b1 、 b2)来评估误码性能参数。

SDH 网元 SDH 网元

SDH分析仪

监测接口

SDH 网元 SDH 网元光耦合器

SDH分析仪

光路监测

监视接口

测试步骤 :P--374

111

三、 SDH 设备误码特性测试SDH 设备误码特性规定在正常的工作条件下运行的设备应无误码。

检测时间暂定为 24小时。

光接收侧

光发送侧 光衰减

器

图 案发 生 器

误 码检 测 器

测试步骤 :P--375

112

第六节 定时和同步的测试第六节 定时和同步的测试

一、定时基准倒换

通常 SDH 设备配置有一个以上的外部定时基准输入，当所选定的基准失效时， SDH 设备应能自动地倒换到另一个定时基准输入。

所谓定时基准失效：对于外定时源 --- 是指同步时钟输入接口信号丢失；对于从 STM-N线路信号恢复定时 --- 是指承载定时信号的 STM-N 信号丢失或出现 AIS 。

功能要求：应在信号丢失或出现 AIS 10秒内启动倒换，在倒换过程中设备不应出现误码。

二、定时输入丢失告警当 SDH 设备的所有定时基准信号都丢失的情况下，应立即告警。

113

第七节 保护倒换和环回功能测试第七节 保护倒换和环回功能测试

一、保护倒换时间测试

与复用段保护倒换有关的时间有三个：

一是保护倒换检测时间；

二是完成倒换时间要求为不超过 50ms;

三是返回模式下的等待恢复时间要求在 5至 12 分钟范围。

114

二、 SDH环形网保护倒换

ITU-T G.841 建议对复用段倒换环的倒换时间作出这样的规定：环上如无额外业务，无预先的桥接请求，且光纤长度少于 1200km ，则倒换时间应少于 50ms 。

115

三、环回功能测试

SDH 设备环回功能有两种： STM-1 内部环回和通道内部环回。

SDH设备

SDH设备

图案发生器

误码检测仪 2

误码检测仪 1

测试方法：（ 1 ）正常接入 --- 误码检测仪 1 应能收到信号、无误码和告警。

（ 2 ） 网管发出内部环回命令；

误码检测仪 2 应能收到信号、无误码、告警；

误码检测仪 1 显示 AIS告警。

（ 3 ）注意发送与接收信号的通道应一致。

116