傳輸基礎(chǔ)知識(shí)

1、傳輸基礎(chǔ)知識(shí)一、傳輸基礎(chǔ)概述1、電信網(wǎng)及其分類(lèi)電信網(wǎng)是為公眾提供信息服務(wù)、完成信息傳遞和交換的通信網(wǎng)絡(luò)。電信網(wǎng)所提供的信息服務(wù)就是通常所有的電信業(yè)務(wù)。通常把電信網(wǎng)分為業(yè)務(wù)網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和支撐網(wǎng)。業(yè)務(wù)網(wǎng)面向公眾提供電信業(yè)務(wù)，傳輸網(wǎng)為業(yè)務(wù)網(wǎng)傳送信號(hào)，支撐網(wǎng)支持業(yè)務(wù)網(wǎng)和傳輸網(wǎng)的正常運(yùn)行，信令網(wǎng)、同步網(wǎng)和管理網(wǎng)并稱(chēng)電信三大支撐網(wǎng)絡(luò)。2、 傳輸?shù)母拍钆c地位通信的目的就是把信息從一個(gè)地點(diǎn)傳遞到另一個(gè)地點(diǎn)，而傳輸就是兩點(diǎn)之間的橋梁和紐帶，傳輸有單向傳輸（例如廣播）和雙向傳輸（例如通話(huà)）之分。如果要在多點(diǎn)間進(jìn)行通信，則需要建設(shè)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的復(fù)雜的傳輸網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)代的傳輸網(wǎng)常稱(chēng)作信息高速公路，為各種業(yè)務(wù)網(wǎng)提供傳送通道。傳

2、輸網(wǎng)是所有業(yè)務(wù)網(wǎng)的基礎(chǔ)，投入大，建設(shè)期長(zhǎng)，可靠、安全、穩(wěn)定是傳輸網(wǎng)追求的目標(biāo)，傳輸網(wǎng)的建設(shè)必須以業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，在進(jìn)行科學(xué)合理的預(yù)測(cè)、規(guī)劃指導(dǎo)下，適當(dāng)超前建設(shè)。在我國(guó)，傳輸網(wǎng)尚未獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，通常無(wú)直接產(chǎn)出，但除直接服務(wù)于相關(guān)業(yè)務(wù)網(wǎng)外，可以通過(guò)置換、出租等方式創(chuàng)造利潤(rùn)。傳輸網(wǎng)服務(wù)于業(yè)務(wù)網(wǎng)，因此要建設(shè)好傳輸網(wǎng)，需要對(duì)服務(wù)對(duì)象有足夠的了解，掌握業(yè)務(wù)網(wǎng)的各種需求及發(fā)展趨勢(shì)。傳輸網(wǎng)早期的建設(shè)方式通常是針對(duì)于某單一業(yè)務(wù)網(wǎng)，服務(wù)對(duì)象比較單一，業(yè)務(wù)目標(biāo)清晰，網(wǎng)絡(luò)比較簡(jiǎn)單，如：GSM網(wǎng)傳輸網(wǎng)、PSTN傳輸網(wǎng)等，不過(guò)，為了整合資源、提高網(wǎng)絡(luò)利用率、節(jié)省管理維護(hù)成本等，現(xiàn)在的越來(lái)越趨向于建設(shè)多業(yè)務(wù)綜合傳輸平臺(tái)，對(duì)規(guī)劃

3、設(shè)計(jì)提出了更高的要求。3、傳輸網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋫鬏斁W(wǎng)由傳輸節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系組成，通常存在多個(gè)節(jié)點(diǎn)，傳輸網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹鬏斁W(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问接?種：線(xiàn)形、星性、樹(shù)形、環(huán)形、網(wǎng)孔形，不過(guò)，樹(shù)形也可以看作是星形互連而成。傳輸網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥x擇一般要考慮下列因素：(1) 網(wǎng)絡(luò)容量：指網(wǎng)絡(luò)能夠吞吐的通信業(yè)務(wù)量的總和；(2) 網(wǎng)絡(luò)可靠性：指網(wǎng)絡(luò)能夠可靠地運(yùn)行的程度，它跟網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生概率、影響范圍和程度、網(wǎng)絡(luò)的自愈能力以及網(wǎng)絡(luò)對(duì)不可自愈故障的修復(fù)能力等有關(guān)；網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生概率一般取決于設(shè)備制造、網(wǎng)絡(luò)安裝和網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)水平，而與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系不大，網(wǎng)絡(luò)故障的影響則與拓?fù)溆兄苯雨P(guān)系。

4、網(wǎng)絡(luò)的自愈能力是指網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生后，網(wǎng)絡(luò)所具有的隔離故障、恢復(fù)通信業(yè)務(wù)以及故障修復(fù)后的恢復(fù)能力。網(wǎng)絡(luò)對(duì)不可自愈故障的修復(fù)能力主要取決于網(wǎng)絡(luò)維修人員的能力；(3) 網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)性：指構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)用，與所使用的設(shè)備及數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)的可靠性設(shè)計(jì)、工程施工費(fèi)用等有關(guān)。3.1、 線(xiàn)形網(wǎng)線(xiàn)形網(wǎng)是用一條首尾不相接的線(xiàn)段將各個(gè)節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)形成的網(wǎng)絡(luò)。線(xiàn)形網(wǎng)的路由設(shè)置一般分為兩種情況：有中心節(jié)點(diǎn)和無(wú)中心節(jié)點(diǎn)，中心節(jié)點(diǎn)可位于任一節(jié)點(diǎn)，有中心節(jié)點(diǎn)的線(xiàn)形網(wǎng)路由設(shè)置將物理上的線(xiàn)形網(wǎng)轉(zhuǎn)變成了邏輯上的星形網(wǎng)。線(xiàn)形網(wǎng)一般采用1+1主備保護(hù)方式，對(duì)傳輸系統(tǒng)的發(fā)送器和接收器提供保護(hù)，線(xiàn)形網(wǎng)對(duì)線(xiàn)路和節(jié)點(diǎn)設(shè)備故障起不到保護(hù)作用。線(xiàn)形網(wǎng)通常適用

5、于各節(jié)點(diǎn)在地理位置上呈長(zhǎng)條狀分布的場(chǎng)合。3.2、 星形網(wǎng)在構(gòu)成星形網(wǎng)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)中，有一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)和中心節(jié)點(diǎn)間以線(xiàn)段相連，而與其他節(jié)點(diǎn)之間沒(méi)有直接的連接關(guān)系。星形網(wǎng)對(duì)傳輸系統(tǒng)也是實(shí)行主備保護(hù)方式。星形網(wǎng)的線(xiàn)路故障和外圍節(jié)點(diǎn)失效都只影響一個(gè)外圍節(jié)點(diǎn)，影響面較小，但中心節(jié)點(diǎn)失效會(huì)造成全網(wǎng)癱瘓。線(xiàn)形網(wǎng)適用于要求有中心節(jié)點(diǎn)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)。3.3、 環(huán)形網(wǎng)用一條首尾相接的線(xiàn)段將各個(gè)節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，就形成一個(gè)環(huán)形網(wǎng)，可分為單向環(huán)和雙向環(huán)，單向環(huán)任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信都要利用整個(gè)環(huán)的資源，而雙向環(huán)的任一段弧線(xiàn)都可提供雙向通信（通常，為了節(jié)省資源，選擇短線(xiàn)）。單向環(huán)路上任一點(diǎn)故障都會(huì)導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓，一般采

6、用備用環(huán)路方式（方向相反）。雙向環(huán)路上某處故障只會(huì)造成部分通信中斷，路由不經(jīng)過(guò)該處的通信仍可照常進(jìn)行。雙向環(huán)的保護(hù)可采用環(huán)路備用和容量備用方式。環(huán)形網(wǎng)的可靠性比線(xiàn)形網(wǎng)和星形網(wǎng)高，它不但可以保護(hù)收發(fā)信機(jī)故障，也可以保護(hù)線(xiàn)路故障和節(jié)點(diǎn)失效，是一種較為理想的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式。3.4、 網(wǎng)孔形網(wǎng)用直線(xiàn)段將各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間相互連接起來(lái)就形成網(wǎng)孔形網(wǎng)，理想的網(wǎng)孔形網(wǎng)中，每?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)之間都有連接，一般的網(wǎng)孔形網(wǎng)中，各節(jié)點(diǎn)只與附近節(jié)點(diǎn)有連接關(guān)系，與遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)之間的通信通過(guò)其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接。網(wǎng)孔形網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，但網(wǎng)絡(luò)容量大，一般采用容量備用方式，環(huán)形網(wǎng)一般要有一半的容量備用，而網(wǎng)孔形網(wǎng)一般有15%25%的容量備用就可以

7、了。一旦網(wǎng)中發(fā)生故障造成某傳輸通道通信中斷，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可重新尋找一條路由替代原來(lái)的路由，重新恢復(fù)通信，動(dòng)態(tài)尋找路由的方法一般有兩種：集中控制法和分散控制法。另一種簡(jiǎn)單的路由重選方法是預(yù)置替代路由法。4、傳輸基本概念傳輸網(wǎng)由各種傳輸線(xiàn)路和傳輸設(shè)備組成，其中傳輸線(xiàn)路完成信號(hào)的傳遞，傳輸設(shè)備完成信號(hào)的處理。通常按傳輸媒介將傳輸劃分為：l有線(xiàn)傳輸：包括電纜（對(duì)稱(chēng)電纜、同軸電纜）、光纖光纜等；l無(wú)線(xiàn)傳輸：包括電磁波（長(zhǎng)波、中波、短波、超短波和微波）、FSO等(1) 對(duì)稱(chēng)電纜：對(duì)稱(chēng)電纜由若干條紐絞成對(duì)或紐絞成組的絕緣導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成纜芯，外面再包上護(hù)層組成，導(dǎo)線(xiàn)材料通常用銅，兩根線(xiàn)相互絞合的稱(chēng)為對(duì)絞線(xiàn)或雙絞線(xiàn)對(duì)

8、，四根相互絞合的稱(chēng)為星絞線(xiàn)對(duì)。一般用于傳輸較窄頻帶的模擬信號(hào)或較低速率的數(shù)字信號(hào)，但隨著數(shù)字處理技術(shù)的發(fā)展，高質(zhì)量的對(duì)稱(chēng)電纜傳輸速率可達(dá)幾Mb/s甚至幾十Mb/s。在對(duì)稱(chēng)電纜中相對(duì)稱(chēng)的兩根線(xiàn)電流方向相反，產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消（磁力線(xiàn)方向），并且由于絞合不停地變換兩根線(xiàn)的位置，這樣，對(duì)于周?chē)我庖稽c(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，兩根線(xiàn)所受的影響可以看成一致的，基于這種模式的電路稱(chēng)為平衡傳輸。如：RS485/422通信、音頻對(duì)稱(chēng)電纜通信(2) 同軸電纜：同軸電纜主要由若干個(gè)同軸對(duì)和護(hù)層組成，同軸對(duì)由內(nèi)、外導(dǎo)體和中間的絕緣介質(zhì)組成，導(dǎo)線(xiàn)材料通常用銅。由于同軸電纜外導(dǎo)體的屏蔽作用，當(dāng)工作頻率較高時(shí)，可以認(rèn)為同軸電纜內(nèi)的電磁場(chǎng)

9、是封閉的，基本不引入外部噪聲、干擾和串音，也沒(méi)有輻射損耗，因此同軸電纜適用于高頻信號(hào)的傳輸。但同軸回路的特性阻抗的不均勻影響傳輸質(zhì)量，另外耗銅量大、施工復(fù)雜，建設(shè)期長(zhǎng)。(3) 光纖光纜：光纜主要由纜芯、加強(qiáng)構(gòu)件和護(hù)層組成。光纜中傳送信號(hào)的是光纖，若干根光纖按照一定的方式組成纜芯。光纖由纖芯和包層組成，光纖和包層是折射率不同的光導(dǎo)纖維，利用光的全反射原理使光能夠在纖芯中傳播。全反射是當(dāng)光射到兩種介質(zhì)界面，只產(chǎn)生反射而不產(chǎn)生折射的現(xiàn)象。當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，折射角將大于入射角。當(dāng)入射角增大到某一數(shù)值時(shí)，折射角將達(dá)到90。，這時(shí)在光疏介質(zhì)中將不出現(xiàn)折射光線(xiàn)，只要入射角大于上述數(shù)值(臨界角)時(shí)

10、，均不再存在折射現(xiàn)象，這就是全反射。所以產(chǎn)生全反射的條件是：光必須由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；入射角必須大于臨界角。光纖光纜的主要優(yōu)點(diǎn)有：u頻帶寬、傳輸速率高；u傳輸距離長(zhǎng)；U重量輕、體積小、成本低；u低衰減、低誤碼率；U無(wú)電磁影響(4) 無(wú)線(xiàn)傳輸：無(wú)線(xiàn)傳輸是利用地球上層空間作為信號(hào)的傳輸信道，信號(hào)通過(guò)這個(gè)空間信道以電磁波方式傳播。根據(jù)所利用電磁波的波長(zhǎng)（或頻率）的不同，無(wú)線(xiàn)傳輸信號(hào)可分為光（激光）和電（無(wú)線(xiàn)電）兩種形式來(lái)傳播，電信網(wǎng)主要利用無(wú)線(xiàn)電傳輸信號(hào)。無(wú)線(xiàn)電波根據(jù)波長(zhǎng)可以細(xì)分為長(zhǎng)波、中波、短波、超短波和微波（1m1mm300MHz300GHz）等波段。不同波段的無(wú)線(xiàn)電波的傳輸特性和傳輸容量不

11、同，電信傳輸網(wǎng)通常利用微波來(lái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、大容量的傳輸。FSO:FSOFFreeSpaceOpticalCommunication）,即自由空間光通信，是光通信和無(wú)線(xiàn)通信結(jié)合的產(chǎn)物，是用小功率紅外激光束在大氣中傳送光信號(hào)的通信系統(tǒng)，也可以理解為是以大氣為介質(zhì)的激光通信系統(tǒng)。FSO有兩種工作波長(zhǎng)：850納米和1550納米。850納米的設(shè)備相對(duì)便宜，一般應(yīng)用在傳輸距離不太遠(yuǎn)的場(chǎng)合。1550納米的設(shè)備價(jià)格要高一些，但在功率、傳輸距離和視覺(jué)安全方面有更好的表現(xiàn)。1550納米的紅外光波大部分都被角膜吸收，照射不到視網(wǎng)膜，因此，相關(guān)安全規(guī)定允許1550納米波長(zhǎng)設(shè)備的功率可以比850納米的設(shè)備高2個(gè)等級(jí)。功率

12、的增大，有利于增大傳輸距離和在一定程度上抵消惡劣氣候給傳輸帶來(lái)的影響。FSO和光纖通信一樣，具有頻帶寬的優(yōu)勢(shì)，能支持155Mbps10Gbps的傳輸速率，傳輸距離可達(dá)24公里，但通常在1公里有穩(wěn)定的傳輸效果。由于激光具有直線(xiàn)性和窄波束的特點(diǎn)，F(xiàn)SO主要用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)視距傳輸。使用時(shí)，要求通信兩點(diǎn)間必須無(wú)阻礙，任何對(duì)光束的遮擋都將對(duì)通信造成影響。同時(shí)，要求兩端設(shè)備對(duì)準(zhǔn)且固定牢穩(wěn)，以保證對(duì)光信號(hào)的直接有效接收。由于采用激光通信，信號(hào)方向性強(qiáng)，能量集中，不向空中其它方向產(chǎn)生輻射，因此，F(xiàn)SO系統(tǒng)不會(huì)同頻干擾，即使鏈路交叉也不影響通信，因此，同一地點(diǎn)可以裝多套FSO設(shè)備。FSO是物理層傳輸設(shè)備，以光為傳輸

13、媒介，任何傳輸協(xié)議均可容易地疊加上去，對(duì)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等業(yè)務(wù)可以實(shí)現(xiàn)透明傳送。FSO的優(yōu)點(diǎn)還有傳輸保密性好，因?yàn)樗牟ㄊ苷也豢梢?jiàn)，很難在空中發(fā)現(xiàn)其業(yè)務(wù)鏈路。同時(shí)，這些波束定向性強(qiáng)，是對(duì)準(zhǔn)某一接收機(jī)的，如想截接，就要用另一部接收機(jī)在視距內(nèi)對(duì)準(zhǔn)發(fā)射機(jī)，還要知道如何接收信號(hào)，這是很難做到的。即使被截接，必然引起用戶(hù)鏈路的中斷而被發(fā)現(xiàn)。因此，F(xiàn)SO比其它無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)要安全得多。它無(wú)須頻率資源申請(qǐng)，300GHz以上的電磁波頻段的應(yīng)用在全球都不受管制，可以免費(fèi)使用。FSO的頻段遠(yuǎn)在300GHz之上。FSO設(shè)備的大小仿如一部保安攝像機(jī)，可以輕而易舉地安裝在屋頂、屋內(nèi)窗后和室外窗戶(hù)邊。FSO也存在一些技術(shù)特

14、性所決定的弱點(diǎn)：由于光信號(hào)裸露在大氣中進(jìn)行傳輸，勢(shì)必會(huì)受到氣象條件的影響。風(fēng)力和大氣溫度的梯度變化會(huì)產(chǎn)生氣穴，氣穴密度的變化將帶來(lái)光折射率的變化，這會(huì)造成光束強(qiáng)度的瞬時(shí)突變，即所謂的“閃光”，影響FSO的通信質(zhì)量。為消除閃光的影響，F(xiàn)SO用位于幾個(gè)不同位置的激光發(fā)射器同時(shí)發(fā)送同樣的信息。幾臺(tái)激光發(fā)射器安裝在同一地點(diǎn)，彼此間相距200毫米。由于氣穴體積非常小，因此幾束平行的激光在行進(jìn)當(dāng)中不可能遇到完全相同的氣穴，最后，總有一束激光束會(huì)被接收機(jī)正確收到。把這種方法與在接收機(jī)中采用多個(gè)獨(dú)立大口徑透鏡的方法相結(jié)合，實(shí)際抵抗氣穴的效果會(huì)更好。另一個(gè)嚴(yán)重降低FSO質(zhì)量的因素是天氣。下雪、下雨、霧都會(huì)影響FSO的通信質(zhì)量。其中，霧對(duì)FSO的影響最大，這是由于FSO的波長(zhǎng)接近霧粒，能量被吸收，同時(shí)，霧粒呈現(xiàn)出棱鏡的作用，使激光產(chǎn)生衍射的結(jié)果。為了消除天氣影響，一些公司研制了融合光和60GHz毫米波的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)HFR。FSO易受到大霧的影響，而60GHz的毫米波在下雨時(shí)會(huì)出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，HFR系統(tǒng)融FSO和60GHz毫米波于一體，采用“RLC”方法，使兩種技術(shù)互為補(bǔ)充、互為冗余、互相熱備份，實(shí)現(xiàn)全天候無(wú)線(xiàn)通