通信與廣電精講講義之通信傳送網(wǎng)內(nèi)容

1L41012掌握通信傳送網(wǎng)的內(nèi)容
掌握
• 傳輸介質(zhì)
• 多路復用技術(shù)
• SDH傳送網(wǎng)
    • 光傳送網(wǎng)

一、傳輸介質(zhì)
傳輸介質(zhì)是指信號傳輸?shù)奈锢硗ǖ馈?
信息能否成功傳輸則依賴于兩個因素：傳輸信號本身的質(zhì)量和傳輸介質(zhì)的特性。
傳輸介質(zhì)分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)兩大類，有線介質(zhì)目前常用的有雙絞線、同軸電纜和光纖；無線介質(zhì): 地球外部的大氣或外層空間

二、多路復用技術(shù)
多路復用就是在一條公共信道上建立兩條或多條傳輸信道，目的是為了充分利用信道的容量，提高信道的傳輸效率。
按信號在傳輸介質(zhì)上的復用方式的不同，傳輸系統(tǒng)可分為四類：基帶傳輸系統(tǒng)、頻分復用（FDM）傳輸系統(tǒng)、時分復用（TDM）傳輸系統(tǒng)和波分復用（WDM）傳輸系統(tǒng)。
（一）基帶傳輸系統(tǒng)
基帶傳輸是在短距離內(nèi)直接在傳輸介質(zhì)傳輸模擬基帶信號。在傳統(tǒng)電話用戶線上采用該方式。基帶傳輸?shù)膬?yōu)點是線路設(shè)備簡單，在局域網(wǎng)中廣泛使用；缺點是傳輸媒介的帶寬利用率不高，不適于在長途線路上使用。
（二）頻分復用傳輸系統(tǒng)
頻分復用（FDM：Frequency Division Multiple ）是將多路信號經(jīng)過高頻載波信號調(diào)制后在同一介質(zhì)上傳輸?shù)膹陀眉夹g(shù)。即頻分復用是利用不同的頻率使不同的信號同時傳送而互不干擾。
具有以下特點：
．頻率上嚴格分割，時間和空間是可以重疊；
．每路一個載頻，每個頻道只傳送一路話
缺點是：成本高且體積大；工作的穩(wěn)定度不高；傳輸質(zhì)量受影響。
目前FDM技術(shù)主要用于微波鏈路和銅線介質(zhì)上，在光纖介質(zhì)上該方式更習慣被稱為波分復用。
      






（三）時分復用傳輸系統(tǒng)
時分多址（TDM)是將傳輸時間劃分為若于個互不重疊的時隙，互相獨立的多路信號順序地占用各自的時隙，合路成為一個復用信號，在同一信道中傳輸。在接收端按同樣規(guī)律把它們分開。即時分復用是利用不同的時隙使不同的信號同時傳送而互不干擾。
相對于頻分復用傳輸系統(tǒng)，TDM的優(yōu)點：傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，差錯率低，安全性好，數(shù)字電路高度集成，以及更高的帶寬利用率。
目前主要有兩種時分數(shù)字傳輸體制：準同步數(shù)字體系PDH和同步數(shù)字體系SDH 。

統(tǒng)計復用
統(tǒng)計復用實際上也是時分復用技術(shù)的一種。全稱叫做“統(tǒng)計時分多路復用”，簡稱STDM，又稱“異步時分多路復用”。這種復用的主要特點是動態(tài)地分配信道時隙，所以統(tǒng)計復用又可叫做“動態(tài)復用”。

（四）波分復用傳輸系統(tǒng)(P5, P16)
1. 波分復用（WDM――Wavelength Division Multiplexing）本質(zhì)上是光域上的頻分復用技術(shù)。WDM將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道，每一信道占用不同的光波頻率（或波長），在發(fā)送端采用波分復用器（合波器）將不同波長的光載波信號合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端，再由波分復用器（分波器）將這些由不同波長光載波信號組成的光信號分離開來。
    2.采用WDM技術(shù)可以充分利用單模光纖的巨大帶寬資源（低損耗波段），在大容量長途傳輸時可以節(jié)約大量光纖。另外，波分復用通道對數(shù)據(jù)格式是透明的，即與信號速率及電調(diào)制方式無關(guān)，在網(wǎng)絡發(fā)展中，是理想的擴容手段，也是引入寬帶新業(yè)務的方便手段。
根據(jù)需要，WDM技術(shù)可以有多種網(wǎng)絡應用形式，如長途干線網(wǎng)、廣播式分配網(wǎng)絡、多路多址局域網(wǎng)絡等。可利用WDM技術(shù)選路，實現(xiàn)網(wǎng)絡交換和恢復，從而實現(xiàn)透明、靈活、經(jīng)濟且具有高度生存性的光網(wǎng)絡。
3.密集WDM系統(tǒng)(DWDM):
根據(jù)波分復用器的不同，可以復用的波長數(shù)也不同，從2個至幾十個不等，這取決于所允許的光載波波長的間隔大小。光信號峰值波長間隔在1--10nm的WDM系統(tǒng)稱為密集WDM系統(tǒng)(DWDM)。

(五)準同步數(shù)字系列和同步數(shù)字系列（P15光通信系統(tǒng)傳輸網(wǎng)技術(shù)體制）
把低速數(shù)字信號（低次群）按照時隙疊加的辦法合成一個高速數(shù)字信號（高次群）的過程稱作數(shù)字復接，它是一種常用的干線大容量時分復用數(shù)字傳輸方法。由于復接的方式不同，出現(xiàn)了準同步數(shù)字復接系列(PDH)和同步數(shù)字復接系列(SDH)。
1. 準同步數(shù)字系列(PDH:Plesiochronous Digital Hierarchy)
過去的光纖通信系統(tǒng)沒有一套國際上統(tǒng)一的標準，都是由各個國家各自開發(fā)不同的系統(tǒng)，稱為準同步數(shù)字體系PDH。
準同步數(shù)字體系（PDH）的弱點
1) 只有地區(qū)性的數(shù)字信號速率和幀結(jié)構(gòu)標準，沒有世界性標準。北美、日本、歐洲三個標準互不兼容，造成國際互通的困難
2) 沒有世界性的標準光接口規(guī)范，各廠家自行開發(fā)的光接口無法在光路上互通，限制了聯(lián)網(wǎng)應用的靈活性。
3) 復用結(jié)構(gòu)復雜，缺乏靈活性，上下業(yè)務費用高，數(shù)字交叉連接功能的實現(xiàn)十分復雜。
4) 網(wǎng)絡運行、管理和維護（OAM）主要靠人工的數(shù)字信號交叉連接和停業(yè)務測試，復用信號幀結(jié)構(gòu)中輔助比特嚴重缺乏，阻礙網(wǎng)絡OAM能力的進一步改進。
5) 由于復用結(jié)構(gòu)缺乏靈活性，使得數(shù)字通道設(shè)備的利用率很低，非最短的通道路由占了業(yè)務流量的大部分，無法提供最佳的路由選擇。

2. 同步數(shù)字體系（SDH: Synchronous Digital Hierarchy)
SDH是為了克服PDH的缺點而產(chǎn)生的，SDH 是光纖通信系統(tǒng)中的一種數(shù)字通信體系。
SDH的特點：
1) 使三個地區(qū)性標準在STM-1（同步傳輸模塊第一級別）。等級以上獲得統(tǒng)一，實現(xiàn)了數(shù)字傳輸體制上的世界性標準。
2) 采用了同步復用方式和靈活的復用映射結(jié)構(gòu)，使網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)得以簡化，上下業(yè)務十分容易，也使數(shù)字交叉連接的實現(xiàn)大大簡化。
3) SDH幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的開銷比特，使網(wǎng)絡的OAM（管理與維護）能力大大加強。
4) 有標準光接口信號和通信協(xié)議，光接口成為開放型接口滿足多廠家產(chǎn)品環(huán)境要求， 降低了聯(lián)網(wǎng)成本。
    5)與現(xiàn)有網(wǎng)絡能完全兼容，還能容納各種新的業(yè)務信號，即具有完全的后向兼容性和前向兼容性。
    6)頻帶利用率較PDH有所降低。
    7)宜選用可靠性較高的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，降低網(wǎng)絡層上的人為錯誤、軟件故障乃至計算機病毒給網(wǎng)絡帶來的風險。
   
 三、SDH傳送網(wǎng)
    （一）特點
SDH傳送網(wǎng)是一種以同步時分復用和光纖技術(shù)為核心的傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)，它由分插復用、交叉連接、信號再生放大等網(wǎng)元設(shè)備組成，具有容量大、對承載信號語義透明以及在通道層上實現(xiàn)保護和路由的功能。
    1. SDH是一個獨立于各類業(yè)務網(wǎng)的業(yè)務公共傳送平臺，具有強大的網(wǎng)絡管理功能。
    2. SDH采用同步復用和靈活的復用映射結(jié)構(gòu)；有全球統(tǒng)一的網(wǎng)絡節(jié)點接口，使得不同廠商設(shè)備間信號的互通、信號的復用、交叉鏈接和交換過程得到簡化。
    3. SDH主要有如下優(yōu)點：標準統(tǒng)一的光接口；強大的網(wǎng)管功能。
    （二）幀結(jié)構(gòu)
    SDH幀結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)SDH網(wǎng)絡功能的基礎(chǔ)，便于實現(xiàn)支路信號的同步復用、交叉連接和SDH層的交換，同時使支路信號在一幀內(nèi)的分布是均勻的、有規(guī)則的和可控的，以利于其上、下電路。
    1. SDH幀結(jié)構(gòu)以125μs為幀同步周期，并采用了字節(jié)間插、指針、虛容器等關(guān)鍵技術(shù)。SDH系統(tǒng)中的基本傳輸速率是STM-1，其他高階信號速率均由STM-1的整數(shù)倍構(gòu)造而成。
2．每個STM幀由段開銷（SOH)、管理單元指針（AU-PTR）和STM凈負荷三部分組成。

    四、光傳送網(wǎng)
  （一）光傳送網(wǎng)（OTN）特點
    光傳送網(wǎng)（OTN）是一種以DWDM與光通道技術(shù)為核心的新型傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)，它由光分插復用、光交叉連接、光放大等網(wǎng)元設(shè)備組成，具有超大容量、一對承載信號語義透明及在光層面上實現(xiàn)保護和路由的功能。
    1. DWDM技術(shù)可以不斷提高現(xiàn)有光纖的復用度，在最大限度利用現(xiàn)有設(shè)施的基礎(chǔ)上，滿足用戶對帶寬持續(xù)增長的需求；DWDM技術(shù)獨立于具體的業(yè)務，同一根光纖的不同波長上接口速率和數(shù)據(jù)格式相互獨立，可以在一個OTN(光傳送網(wǎng))上支持多種業(yè)務。
    2. OTN可以保持與現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡的兼容性；SDH系統(tǒng)只能管理一根光纖中的單波長傳輸，而OTN系統(tǒng)既能管理單波長，也能管理每根光纖中的所有波長；隨著光纖的容量越來越大，采用基于光層的故障恢復比電層更快、更經(jīng)濟。
    （二）OTN(光傳送網(wǎng))的分層結(jié)構(gòu)
    OTN是在傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡中引入光層發(fā)展而來的，其分層結(jié)構(gòu)如表1L411012所示。光層負責傳送電層適配到物理媒介層的信息，在ITU-T G. 872建議中，它被細分成三個子層，由上至下依次為：光信道層(OCh)、光復用段層（OMS)、光傳輸段層（OTS)。相鄰層之間遵循OSI參考模型定義的上、下層間的服務關(guān)系模式。

 

    1．光信道層負責為來自電復用段層的各種類型的客戶信息選擇路由、分配波長，為靈活的網(wǎng)絡選路安排光信道連接，處理光信道開銷，提供光信道層的檢測、管理功能，它還支持端到端的光信道（以波長為基本交換單元）連接，在網(wǎng)絡發(fā)生故障時，執(zhí)行重選路由或進行保護切換。
    2．光復用段層保證相鄰的兩個DWDM設(shè)備之間的DWDM信號的完整傳輸，為波長復用信號提供網(wǎng)絡功能，包括：為支持靈活的多波長網(wǎng)絡選路重配置光復用段；為保證DWDM光復用段適配信息的完整性進行光復用段開銷的處理；光復用段的運行、檢測、管理等。
3．光傳輸層為光信號在不同類型的光纖介質(zhì)上（如G.652, G.655等）提供傳輸功能，同時實現(xiàn)對光放大器和光再生中繼器的檢測和控制。
（三）網(wǎng)絡節(jié)點
    實現(xiàn)光網(wǎng)絡的關(guān)鍵是要在OTN(光傳送網(wǎng))節(jié)點實現(xiàn)信號在全光域上的交換、復用和選路，目前在OTN(光傳送網(wǎng))上的網(wǎng)絡節(jié)點主要有兩類：光分插復用器（OADM）和光交叉連接器（OXC)。