PDH光缆通信系统.ppt

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1、PDH光缆通信系统 标称速率相同，实际允许有一定偏差的数字系列，称为准同步数字系列，记为PDH(plesiochronous digital hierarchy)。有二种制式，1554kbit/s为第一级比特率，和以2048kbit/s为第一级比特率体系。PCM高次群速率系列单位基群二次群三次群四次群北美路数 kb/s241544966312672447364032274176日本路数 kb/s24154496631248032064144097728欧洲中国前苏联路数 kb/s3020481208448480343681920139264一、系统的组成 基群设备的主要作用是对话音信号进行抽样

2、、量化、编码。然后将30个话路进行复接，组成基群帧结构，速率2048kb/s，接收端做相反处理。高次群数字复用设备包括二次群、三次群、四次群等。光端机的作用是将电信号转换成光信号 光中继机：延长传输距离 S点：光接口，紧靠着发射机的活动连接器后的参考点，是光端机与光缆的互联点。R点：光接口，接收机活动连接器前的参考点。二、PCM的复接为了有效地利用传输信道，要求有大容量的数字复用设备。1、复接的概念 话音信号的带宽小于4000Hz，取样频率为8000Hz，T=125s，如果把每个样值的8比特编码压缩在很短的时间内，那么，在125s内就可以复接很多路话音信号。把125s分成32个时隙，可以复接3

3、0个话路。如果把每一个时隙的时间分得更小，复接的话路数更多。为了扩大通信容量和提高传输效率，常常需要把若干个低速信号采用时分复用的方法合并为一个高速信号，再通过高速信道来传输，这就是复接的概念。2、数字复接的基本组成数字复接的基本组成如图示：由复接器和分接器二部分组成：复接器由定时、调整和复接单元组成 定时单元的作用是为设备提供统一的基准时间信号，备有内部时钟，也可以由外部时钟推动。调整单元的作用是对各输入支路数字信号的频率或相位调整，形成与本机定时信号完全同步的数字信号。同步单元的作用是为定时提供控制信号，使分接器的基准时间与复接器的基准时间保持正确的相位关系，即保持同步。分接单元的作用是把

4、输入的合路数字信号实施时间分离。恢复单元的作用是把分离后的信号恢复为原来的支路信号。数字复接器和分接器做成一个设备，称为复接分接器（Muldex）如果在复接器的输入端的各支路信号是同步的，称为同步复接 如果在复接器的输入端的各支路信号是不同步的，称为异步复接 同一标称速率但允许有容差，为准同步。二个标称速率相同时钟源产生的信号是准同步的。三、二次群的复接1、构成 PCM基群的作用是把30个话路的模拟信号变成30个64k的数字信号，再复接成一个2048k的数字信号。二次群复用设备的作用，在复接侧，把4个2048k信号复接成一个8448k的信号；在分接侧作相反处理。二次群设备复接侧由双单变换器，缓

5、冲存储器，插入控制电路，分频器和单双变换器组成。双单变换器的作用是把四个支路的双极性码变成单极性码，从中提取时钟，将HDB3转换为NRZ码。时钟产生器提供8448kHz时钟，分频器的作用是对8448kHz进行4分频，以获得2112kHz的读出时钟。缓冲存储器和插入控制电路的作用是进行码速调整，即把4个标称速率相同但有容差的2048kb信号调到2112kb，使它们同步。复接器把4个已同步的信号复接成1个8448kb信号 单双变换器的作用是把单极性码变成双极性码，以便在线路上传输。分接侧由双单变换器，分接器，去插入控制电路，分频器，缓冲存储器，锁相环和单双变换器组成。分接器把二次群码流分接成4路，

6、分别送入缓冲器 分频器为缓存器提供2112kHz写入时钟 去插入控制电路 锁相环为缓存器提供读出时钟2、复接原理复接方式 将低次群复接成高次群的方法有三种：比特，码，帧按比特复接也叫逐位复接，这种方法简单易行，现有复用设备多采用这种方式。复接时，缓冲存储器是不可少的。正码速调整原理 高次群复接属于准同步复接。要进行准同步复接，应分二步骤进行：第一步：将各支路信号变成一个与标准信号同频同相的信号，即码速调整；第二步进行同步复接。码速调整有三种方法：正码速调整，正负码速调整和正零负码速调整。我国采用正码速调整，利用插入脉冲来实现码速调整 正码速调整是将被复接的信号的码速提高，使它们在一个较高的速率

7、上实现同步。2048kb2112kb。基群输入的信号fi写入到一个缓冲存储器（2048kb），以调整后的速率fm（2112kb）读出。存储器存在快读慢写状态，会出现取空。当相位差小到一定程度时，由比相器发出插入请求，要求插入脉冲控制电路发一个插入指令，停止一次读出，同时插入一个脉冲。插入脉冲不携带信息。也可以采用定位插入。二次群的帧结构。准同步复接的二次群帧结构ITU-T G.742建议的准同步（异源）复接二次群帧结构如下：1、异源复接的码速率为8448kb，4个支路的速率为2048kb。42048kb+464kb=8448kb 2、二次群帧长为848bit，帧频为9962Hz。3、一帧分为四

8、组（I，II，III，IV），每组为212bit，一帧内容包括：支路信息：820bit；帧定位：10bit；公务：2bit；插入标志：12bit；调整（填空）4bit；4、支路信息共820bit，其中：第I组：200bit（13212）；第II组：208bit（217424）；第III组：208（429636）；第IV组：204（645848）。5、帧同步码10bit，以F表示为F11F21 F13F23，码型为1111010000。6、公务2bit，第1比特用于向对端告警，第2 比特留用。7、码速调整4bit，以V1、V2、V3、V4（641 644位），1bit/群。8、插入标志共12bi

9、t以C表示：1组：C11C12C13；2组：C21C22C23。四、二次群复用设备 二次群复用设备是将4个2048kb/s数字信号复接成一个8448kb/s数字信号。可以在光纤上传输也可以在微波上传输。二次群复用设备由机架，复用子架和业务子架组成。在复用子架上可安装5种机盘，2M支路盘，8M集中盘，复接接口盘，告警盘和电源盘。业务子架包括一个远端告警信息盘，一个简易通话盘，一个电源盘和一个送受话器。1、2M支路接口盘 在复接侧完成正码速调整，在分接侧完成码速还原，产生支路告警均衡放大电路：作用是将经过电缆传输造成的信号的幅度衰减和失真进行补偿,电缆衰减符合 F规律.时钟提取：从NRZ信号中提取

10、2048KHZ正弦信号,作为缓冲存储器的写入时钟。正码速调整：由集中盘产生的4个时钟信号，分送到4个2M支路盘，作为支路信号的读出时钟，读出速率高于写入速率，要进行正码速调整：告警电路：为了检测支路盘的工作情况，设置有输入中断检测电路，写时钟中断检测电路，读时钟中断检测电路。分接侧 码速还原：接收来自集中盘的NRZ信号，还原成2048K的数字信号。单双变换：送到低次群设备 告警：读写时钟检出，输入中断告警2、8M集中盘复接侧 将4个支路信号进行复接，组成二次群比特流 转发AIS信号 插入第12比特分接侧 实现帧同步 把8M的NRZ信号分接为4个2M信号 电路有移位寄存器，分节器，同步电路，定时

11、发生器，AIS检测器等组成告警 本盘的工作情况由告警电路监视3、8M复接接口盘 作用是将集中盘来的8M信号与外部接口连接。复接侧：由集中盘送来的NRZ信号在这里转换成HDB3码输出。分接侧：主要完成HDB3/NRZ转换。光缆线路终端设备 -某型三次群光端机 传输速率为34368 kb/s，可以传送电话，也可以传送相同速率的图象信号。主信道可以传送480路电话，附加信道可以传送1路或2路2048kb/s数字信号，作为区间通信。一、光端机组成：主信道电路和辅助信道电路1、主信道电路由A，B，C，D四部分组成A：34M输入盘：均衡补偿信码经电缆传输引起的波形畸变，将HDB3码转换为NRZ码，扰码，将

12、扰码后的信号编为4B1H码，向监控系统发告警并响线路侧发AIS信号。B：光发射盘：完成光电转换，LD，LED由激光器构成的发射盘，要设置APC和AGC电路。监视激光器的工作状态，输出无光告警。-3dBm9dBmC：光接收盘：光电转换，判决再生，时钟提取，向监控电路发告警，完成信号再生后，送入D。D：34M输出盘：4B1H解码，解扰码，HDB3编码，构成自检环路，监控和告警2、辅助信道电路有E，F，G，H，I，J，K盘组成 要完成公务，监控，DCU，告警，倒换和区间通信E：插分盘：在发信侧，将区间通信信号和公务联络信号汇合在一起，然后送到A，进行4B1H编码F，G：2M输入/输出接口盘：将HDB

13、3码转换成NRZ，利用正码速调整，然后送到E插分盘，经该盘与公务信号汇接后，送到A中的4B1H编码电路，进行线路编码。接收过程正好相反，H：公务盘：提供值机人员使用的电话。呼叫方式I：DCU盘：收集和处理监控信息J：监测盘：为了提高光纤通信系统的可靠性.K：告警盘：即时维护告警,延时维护告警二、二、主信道电路主信道电路 1、34M输入盘 将线路送来的34M HDB3译成NRZ，经过扰码，再与其他信码合在一起形成4B1H码，以43M速率送出，原理如图：均衡放大电路：本盘收到的信号经过012dB衰减且波形发生畸变，为了译码和定时提取，首先将该信号均衡放大。双单变换电路：将一路双极性信号转换成二路单

14、极性信号，一是为定时提取，二是为了后面的译码电路使用。时钟提取:定时判决中断检出电路，作用如下：PCM信号中断时，机盘上告警红灯亮向告警盘发“中断告警”信号由主时钟倒向备用时钟向下游发全“1”的AIS信号时钟选择电路：当输入信号中断时，保证系统的其他部分正常工作 扰码电路：目的是为了增加信号的随机性，有利于接收端定时提取 4分频和4级缓存：将34368kHz时钟4分频，用为缓冲器写入脉冲。缓存器用来存放扰码器的输出信码。锁相环：作用是时钟变换，它将输入的34368kHz时钟转换成本地时钟，42960kHz。4B1H编码：具有定时含量丰富，抑制基线起伏，监控传输误码能力。B：主信道信息码H：混合

15、码，包括，帧同步，区间通信，数据码，公务码，误码检测码，速率为8592kb/s。H码产生：首先用一只8选1电路将并行输入的帧同步码，监测码，公务码和数据通信信号串行输出，形成G码。然后再将它与区间通信码、C码经4选1电路形成H码。2、LD发射盘 接口及电平移动电路：用时钟将信码重读一次，起整形作用。将TTL电平转换成ECL电平。设置转换电路的原因是LD的正极接地，所以驱动电路必须采用负电源，TTL不宜直接驱动。LD驱动电路：设置预偏置电流IB，有利于提高调制速度 自动功率控制电路：采用背向光反馈自动偏置控制方式，达到稳定输出功率的目的 自动温度控制电路 无光告警电路 寿命告警电路3、前置放大器

16、盘 把光信号装换成电脉冲，经过均衡放大，送出升余弦波形到光接收盘，输出一个适合定时判决的脉冲信号送判决电路 光电检测前置放大器级：PIN-FET 压控衰减和AGC宽放：解决接收机动态范围要求 均衡滤波：减少码间干扰，有利于定时判决 宽放：保证接收机 有足够的增益，使输出电压幅度达到要求 峰值检波和直流放大：使输出达到恒定 告警：输入无光告警4、光接收盘 将升余弦波眼图还原成数字信号，以适应码型反变换电路工作的需要。为了在眼图峰值位置进行抽样判决，需要从眼图中提取与信号同步的时钟信号，因此，它的基本电路应包括：定时提取电路和判决电路，来提供NRZ数字信号和42960KHz时钟。箝位电路：将眼图的

17、底部箝位在由电位器调定的电位上，以消除输入信号基线的漂移 幅度判决电路：识别眼图是“1”还是“0”确定判决电平，取样，比较 非线性处理电路：将NRZ变换为RZ，为调谐电路提取时钟提供信号 调谐电路：从RZ码中提取时钟 限幅电路：保证提取出来的时钟有较好的波形，幅度一致，前后沿陡 定时判决：输出再生的NRZ信号，与时钟信号一起，送到输出盘进行码型反变换。5、34M输出盘 作用是从接收的42960KB信码和时钟中恢复出34M信码和时钟，然后见信码进行HDB3编码后，送到三次群复用设备，同时还要将发端插入的H码分离出来，送到公务系统。三、区间通信和公务联络系统 区间通信和公务联络的工作由端机插分盘，

18、2M输入/输出盘和公务盘完成 端机插分盘：完成H码的插入与分离，将输出盘送来的H码分离，将本地产生的H码送往输入盘。2M输入盘：将本地信号的HDB3码转换成NRZ，经码速调整，送到插分盘，经该盘与公务信号汇接后，送到34M输入盘中的4B1H编码电路，编码后送往后续电路。2M输出盘：将从端机或中继器中分离出来的2M区间通信码还原成2048K标准数字流，然后送往PCM基群设备或其他数字终端设备，完成区间通信。公务盘：完成各站之间的业务通话，核心是话音编译码器。四、监测和告警1、概况 每一个中继器都设有一只架监控盘（SMC），用来监控一个架上的二个系统。在端站上除设置SMC外，还有一只数据收集盘（D

19、CU），作用是收集和处理二个光通信系统的监控信息。各中继站设SMC，依次编址，双向传送信息。SMC对本架各开关量，模拟量及误码进行采集，变换，处理和分析，端站的DCU与各SMC进行通信。监控内容和监控量 一个SMC可监控一个机架上的二个系统的全部项目：告警量24个：倒换，PCM中断，无光，BER模拟量8个：LD偏置电流，AGC电压误码监控4路：累积误码（ABE），ES，SES 操作状态9个：控制线29条：环路，倒换，数据通信2、告警盘 将各种告警信号集中在一起，通知维护人员。告警分为即时告警和延时告警即时维护：BER10-3，公务通信故障，PCM中断，收发无光延迟维护：LD寿命，BER10-6

20、，系统已倒换3、监测盘 SMC的作用是对本机架上的各开关量，模拟量及误码进行采集，变换，处理和分析。由主盘和副盘组成。主盘：副盘：告警量采集 操作量采集 误码记数和分析4、数据收集盘 DCU安装在光端机上,作用是收集和处理监控信息。端站的DCU与各中继站的SMC以异步方式进行通信。5、倒换电路 为了避免通信中断，大容量，长距离通信系统都设有备用（保护）倒换设备。倒换系统对多条主用线路系统进行保护，主用系统一旦发生故障，立即倒换到备用系统。倒换系统的基本结构形式为N+1，N条主用线路共用1条备用线路。对倒换系统的基本要求：倒换方式，倒换准则，倒换时间，可靠性，倒换指令传输的可靠性等。倒换方式：并

21、发选收，同步倒换倒换系统的组成：倒换设备，控制设备和遥测设备。光纤通信系统性能 误码性能、抖动、可靠性和接口指标一、误码特性误码的概念误码率定义 Pe=差错码元数/总码元数（平均误码率）一般认为，误码率优于1x10-9时，属正常通信，误码率超过1x10-3时，通信会中断，误码率为1x10-51x10-6时，通信会受到严重影响。误码时间率 从误码对所传送的各种业务的影响来看，仅知道Pe是不够的，还需要知道误码在所考虑的时间内的分布情况。例如，当信号速率为64kb/s，一天内有100bit差错，Pe=1.816x10-8，但是，这100 bit差错发生在一秒钟内和均匀分布于一天内，对业务的影响是明

22、显不同的。所以，ITU-T提出用误码时间率作为估计系统误码性能的另一指标。误码时间率定义：在一个相当长的时间内，（Tc）误码率超过某一门限值的时间段数占总时间的百分比。误码秒：在每个测量秒内，若出现误码个数等于或大于1，则该秒为误码秒。严重误码秒：在每个测量秒内，平均误码率劣于1x10-3，则这一秒为严重误码秒。劣化分：一分钟内平均误码率劣于1x10-6，则该分钟为劣化分。最长假想标准数字参考连接（HRX）的误码性能指标：类别指标劣化分10%严重误码秒 0.2%误码秒 8%HRX电路质量划分：指标分配：劣化分、误码秒指标分配 严重误码秒指标分配电路级别本地级每端分配15%中级每端分配15%高级

23、40%本地级每端分配0.015%中级每端分配0.015%高级0.04%二、抖动特性抖动的定义：数字信号脉冲的有效瞬间对其理想时间位置的短时间非累积性偏离。抖动幅度：偏离的时间范围 抖动频率：偏离时间间隔对时间的变化率抖动的表示：抖动幅度的测量单位用单位时隙UI表示，1UI等于1bit信号的宽度。码速越高，1UI的值越小。2048 kb/s:1UI=488ns抖动也可以用度表示：1UI=3600 如果数字网中抖动幅度得不到适当控制，积累起来，有可能造成各种损伤。抖动指标：输入抖动容限 无输入抖动时最大输出抖动 抖动转移特性：输入口的抖动会转移到输出口三、可靠性光纤数字通信系统的可靠性可以表示为：R=exp(-Ft)=exp(-t/MTBF)R:表示系统无故障工作t小时的概率 MTBF是平均无故障时间 F是系统的故障率。四、接口和接口指标 接口分为电接口和光接口。复用设备和复用设备之间，复用设备和与光端机之间是电接口，光接口是指S，R点。电接口指标 基本要求指标：标称比特率(2048kb/s)，比特率容差(50 x10-6)，接口码型(HDB3)电气特性要求：脉冲峰值电压，输入阻抗及回波损耗，抖动和漂移特性；输出允许的最大抖动。光接口指标 对PDH光接口指标，在ITU-T建议G.955中，只对S-R点间的再生段光通道允许衰减和最大色散进行了标准化，其他参数都没有做规定。