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(fù)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(hào)傳輸?shù)奈锢硗ǖ馈?
信息能否成功傳輸則依賴于兩個(gè)因素：傳輸信號(hào)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(wú)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(wú)線介質(zhì): 地球外部的大氣或外層空間

二、多路復(fù)用技術(shù)
多路復(fù)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(hào)在傳輸介質(zhì)上的復(fù)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(fù)用（FDM）傳輸系統(tǒng)、時(shí)分復(fù)用（TDM）傳輸系統(tǒng)和波分復(fù)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(hào)。在傳統(tǒng)電話用戶線上采用該方式?；鶐鬏?shù)膬?yōu)點(diǎn)是線路設(shè)備簡(jiǎn)單，在局域網(wǎng)中廣泛使用；缺點(diǎn)是傳輸媒介的帶寬利用率不高，不適于在長(zhǎng)途線路上使用。
（二）頻分復(fù)用傳輸系統(tǒng)
頻分復(fù)用（FDM：Frequency Division Multiple ）是將多路信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻載波信號(hào)調(diào)制后在同一介質(zhì)上傳輸?shù)膹?fù)用技術(shù)。即頻分復(fù)用是利用不同的頻率使不同的信號(hào)同時(shí)傳送而互不干擾。
具有以下特點(diǎn)：
．頻率上嚴(yán)格分割，時(shí)間和空間是可以重疊；
．每路一個(gè)載頻，每個(gè)頻道只傳送一路話
缺點(diǎn)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(xí)慣被稱為波分復(fù)用。
      






（三）時(shí)分復(fù)用傳輸系統(tǒng)
時(shí)分多址（TDM)是將傳輸時(shí)間劃分為若于個(gè)互不重疊的時(shí)隙，互相獨(dú)立的多路信號(hào)順序地占用各自的時(shí)隙，合路成為一個(gè)復(fù)用信號(hào)，在同一信道中傳輸。在接收端按同樣規(guī)律把它們分開(kāi)。即時(shí)分復(fù)用是利用不同的時(shí)隙使不同的信號(hào)同時(shí)傳送而互不干擾。
相對(duì)于頻分復(fù)用傳輸系統(tǒng)，TDM的優(yōu)點(diǎn)：傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，差錯(cuò)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(shí)分?jǐn)?shù)字傳輸體制：準(zhǔn)同步數(shù)字體系PDH和同步數(shù)字體系SDH 。

統(tǒng)計(jì)復(fù)用
統(tǒng)計(jì)復(fù)用實(shí)際上也是時(shí)分復(fù)用技術(shù)的一種。全稱叫做“統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用”，簡(jiǎn)稱STDM，又稱“異步時(shí)分多路復(fù)用”。這種復(fù)用的主要特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)地分配信道時(shí)隙，所以統(tǒng)計(jì)復(fù)用又可叫做“動(dòng)態(tài)復(fù)用”。

（四）波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)(P5, P16)
1. 波分復(fù)用（WDM――Wavelength Division Multiplexing）本質(zhì)上是光域上的頻分復(fù)用技術(shù)。WDM將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，每一信道占用不同的光波頻率（或波長(zhǎng)），在發(fā)送端采用波分復(fù)用器（合波器）將不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)合并起來(lái)送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端，再由波分復(fù)用器（分波器）將這些由不同波長(zhǎng)光載波信號(hào)組成的光信號(hào)分離開(kāi)來(lái)。
    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(zhǎng)途傳輸時(shí)可以節(jié)約大量光纖。另外，波分復(fù)用通道對(duì)數(shù)據(jù)格式是透明的，即與信號(hào)速率及電調(diào)制方式無(wú)關(guān)，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中，是理想的擴(kuò)容手段，也是引入寬帶新業(yè)務(wù)的方便手段。
根據(jù)需要，WDM技術(shù)可以有多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用形式，如長(zhǎng)途干線網(wǎng)、廣播式分配網(wǎng)絡(luò)、多路多址局域網(wǎng)絡(luò)等?？衫肳DM技術(shù)選路，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)透明、靈活、經(jīng)濟(jì)且具有高度生存性的光網(wǎng)絡(luò)。
3.密集WDM系統(tǒng)(DWDM):
根據(jù)波分復(fù)用器的不同，可以復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)也不同，從2個(gè)至幾十個(gè)不等，這取決于所允許的光載波波長(zhǎng)的間隔大小。光信號(hào)峰值波長(zhǎng)間隔在1--10nm的WDM系統(tǒng)稱為密集WDM系統(tǒng)(DWDM)。

(五)準(zhǔn)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(hào)（低次群）按照時(shí)隙疊加的辦法合成一個(gè)高速數(shù)字信號(hào)（高次群）的過(guò)程稱作數(shù)字復(fù)接，它是一種常用的干線大容量時(shí)分復(fù)用數(shù)字傳輸方法。由于復(fù)接的方式不同，出現(xiàn)了準(zhǔn)同步數(shù)字復(fù)接系列(PDH)和同步數(shù)字復(fù)接系列(SDH)。
1. 準(zhǔn)同步數(shù)字系列(PDH:Plesiochronous Digital Hierarchy)
過(guò)去的光纖通信系統(tǒng)沒(méi)有一套國(guó)際上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，都是由各個(gè)國(guó)家各自開(kāi)發(fā)不同的系統(tǒng)，稱為準(zhǔn)同步數(shù)字體系PDH。
準(zhǔn)同步數(shù)字體系（PDH）的弱點(diǎn)
1) 只有地區(qū)性的數(shù)字信號(hào)速率和幀結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有世界性標(biāo)準(zhǔn)。北美、日本、歐洲三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)互不兼容，造成國(guó)際互通的困難
2) 沒(méi)有世界性的標(biāo)準(zhǔn)光接口規(guī)范，各廠家自行開(kāi)發(fā)的光接口無(wú)法在光路上互通，限制了聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的靈活性。
3) 復(fù)用結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缺乏靈活性，上下業(yè)務(wù)費(fèi)用高，數(shù)字交叉連接功能的實(shí)現(xiàn)十分復(fù)雜。
4) 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理和維護(hù)（OAM）主要靠人工的數(shù)字信號(hào)交叉連接和停業(yè)務(wù)測(cè)試，復(fù)用信號(hào)幀結(jié)構(gòu)中輔助比特嚴(yán)重缺乏，阻礙網(wǎng)絡(luò)OAM能力的進(jìn)一步改進(jìn)。
5) 由于復(fù)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(wù)流量的大部分，無(wú)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(diǎn)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(diǎn)：
1) 使三個(gè)地區(qū)性標(biāo)準(zhǔn)在STM-1（同步傳輸模塊第一級(jí)別）。等級(jí)以上獲得統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字傳輸體制上的世界性標(biāo)準(zhǔn)。
2) 采用了同步復(fù)用方式和靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化，上下業(yè)務(wù)十分容易，也使數(shù)字交叉連接的實(shí)現(xiàn)大大簡(jiǎn)化。
3) SDH幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的開(kāi)銷比特，使網(wǎng)絡(luò)的OAM（管理與維護(hù)）能力大大加強(qiáng)。
4) 有標(biāo)準(zhǔn)光接口信號(hào)和通信協(xié)議，光接口成為開(kāi)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(luò)能完全兼容，還能容納各種新的業(yè)務(wù)信號(hào)，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(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，降低網(wǎng)絡(luò)層上的人為錯(cuò)誤、軟件故障乃至計(jì)算機(jī)病毒給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。
   
 三、SDH傳送網(wǎng)
    （一）特點(diǎn)
SDH傳送網(wǎng)是一種以同步時(shí)分復(fù)用和光纖技術(shù)為核心的傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)，它由分插復(fù)用、交叉連接、信號(hào)再生放大等網(wǎng)元設(shè)備組成，具有容量大、對(duì)承載信號(hào)語(yǔ)義透明以及在通道層上實(shí)現(xiàn)保護(hù)和路由的功能。
    1. SDH是一個(gè)獨(dú)立于各類業(yè)務(wù)網(wǎng)的業(yè)務(wù)公共傳送平臺(tái)，具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理功能。
    2. SDH采用同步復(fù)用和靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)；有全球統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口，使得不同廠商設(shè)備間信號(hào)的互通、信號(hào)的復(fù)用、交叉鏈接和交換過(guò)程得到簡(jiǎn)化。
    3. SDH主要有如下優(yōu)點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的光接口；強(qiáng)大的網(wǎng)管功能。
    （二）幀結(jié)構(gòu)
    SDH幀結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)SDH網(wǎng)絡(luò)功能的基礎(chǔ)，便于實(shí)現(xiàn)支路信號(hào)的同步復(fù)用、交叉連接和SDH層的交換，同時(shí)使支路信號(hào)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(hào)速率均由STM-1的整數(shù)倍構(gòu)造而成。
2．每個(gè)STM幀由段開(kāi)銷（SOH)、管理單元指針（AU-PTR）和STM凈負(fù)荷三部分組成。

    四、光傳送網(wǎng)
  （一）光傳送網(wǎng)（OTN）特點(diǎn)
    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(fù)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(duì)承載信號(hào)語(yǔ)義透明及在光層面上實(shí)現(xiàn)保護(hù)和路由的功能。
    1. DWDM技術(shù)可以不斷提高現(xiàn)有光纖的復(fù)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(duì)帶寬持續(xù)增長(zhǎng)的需求；DWDM技術(shù)獨(dú)立于具體的業(yè)務(wù)，同一根光纖的不同波長(zhǎng)上接口速率和數(shù)據(jù)格式相互獨(dú)立，可以在一個(gè)OTN(光傳送網(wǎng))上支持多種業(yè)務(wù)。
    2. OTN可以保持與現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡(luò)的兼容性；SDH系統(tǒng)只能管理一根光纖中的單波長(zhǎng)傳輸，而OTN系統(tǒng)既能管理單波長(zhǎng)，也能管理每根光纖中的所有波長(zhǎng)；隨著光纖的容量越來(lái)越大，采用基于光層的故障恢復(fù)比電層更快、更經(jīng)濟(jì)。
    （二）OTN(光傳送網(wǎng))的分層結(jié)構(gòu)
    OTN是在傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)中引入光層發(fā)展而來(lái)的，其分層結(jié)構(gòu)如表1L411012所示。光層負(fù)責(zé)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(xì)分成三個(gè)子層，由上至下依次為：光信道層(OCh)、光復(fù)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(wù)關(guān)系模式。

 

    1．光信道層負(fù)責(zé)為來(lái)自電復(fù)用段層的各種類型的客戶信息選擇路由、分配波長(zhǎng)，為靈活的網(wǎng)絡(luò)選路安排光信道連接，處理光信道開(kāi)銷，提供光信道層的檢測(cè)、管理功能，它還支持端到端的光信道（以波長(zhǎng)為基本交換單元）連接，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，執(zhí)行重選路由或進(jìn)行保護(hù)切換。
    2．光復(fù)用段層保證相鄰的兩個(gè)DWDM設(shè)備之間的DWDM信號(hào)的完整傳輸，為波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)提供網(wǎng)絡(luò)功能，包括：為支持靈活的多波長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)選路重配置光復(fù)用段；為保證DWDM光復(fù)用段適配信息的完整性進(jìn)行光復(fù)用段開(kāi)銷的處理；光復(fù)用段的運(yùn)行、檢測(cè)、管理等。
3．光傳輸層為光信號(hào)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(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)光放大器和光再生中繼器的檢測(cè)和控制。
（三）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)
    實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵是要在OTN(光傳送網(wǎng))節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)信號(hào)在全光域上的交換、復(fù)用和選路，目前在OTN(光傳送網(wǎng))上的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要有兩類：光分插復(fù)用器（OADM）和光交叉連接器（OXC)。