通信導(dǎo)論-第二章傳輸介質(zhì)課件

第2章傳送網(wǎng)2.1傳輸介質(zhì)2.2多路復(fù)用2.3SDH傳送網(wǎng)課堂練習(xí)題第2章傳送網(wǎng)2.1傳輸介質(zhì)2.1傳輸介質(zhì)2.1.1基本概念

(1)什么是傳輸介質(zhì)所謂傳輸介質(zhì)，是指傳輸信號的物理通信線路。任何數(shù)據(jù)在實際傳輸時都會被轉(zhuǎn)換成電信號或光信號的形式在傳輸介質(zhì)中傳輸，數(shù)據(jù)能否成功傳輸則依賴于兩個因素：被傳輸信號本身的質(zhì)量和傳輸介質(zhì)的特性。

2.1傳輸介質(zhì)2.1.1基本概念（2）什么是信道帶寬所謂信道，就是信號傳輸?shù)耐ǖ?；一般的通信系統(tǒng)包括了信源編碼、信道編碼、調(diào)制解調(diào)、物理信道；從信源編碼到信源解碼這一系列過程都可以認(rèn)為是廣義信道；狹義的信道僅僅指物理信道，即傳輸介質(zhì)和媒介；物理信道的帶寬由傳輸介質(zhì)決定；廣義信道帶寬（即系統(tǒng)帶寬，通信理論中通常所指的信道帶寬）指進入物理信道前允許的最大信號基帶頻譜寬度（最大信號帶寬），這是由系統(tǒng)所決定的。

（2）什么是信道帶寬（3）什么是信號帶寬信號包含的頻率成分的范圍稱為頻譜，而信號的帶寬就是頻譜的絕對寬度。由于信號所攜帶的能量并不是在其頻譜上均勻分布的，因此又引入了有效帶寬的概念，它指包含信號主要能量的那一部分帶寬。如不加說明，帶寬通常均指有效帶寬。（3）什么是信號帶寬（4）什么是信道速率

傳輸速率和帶寬的關(guān)系可以由香農(nóng)公式和Nyquist準(zhǔn)則確定。

在通信理論研究中多用第一種解釋，在計算機網(wǎng)絡(luò)中信道帶寬常常指傳輸速率。（4）什么是信道速率（5）傳輸介質(zhì)的特性－物理特性：對傳輸介質(zhì)物理結(jié)構(gòu)的描述－傳輸特性：傳輸介質(zhì)允許傳送數(shù)字或模擬信號，以及調(diào)制技術(shù)、傳送容量與傳送的頻率范圍等－連通特性：允許點－點或多點連接－地理范圍：傳送介質(zhì)的最大傳輸距離－抗干擾性：傳輸介質(zhì)防止噪聲與電磁干擾對傳輸數(shù)據(jù)影響的能力－相對價格：包括器件費用、安裝與維護（5）傳輸介質(zhì)的特性（6）傳輸介質(zhì)的選擇

可以用傳輸介質(zhì)的有效傳輸距離和帶寬來衡量其質(zhì)量，其中傳輸距離與帶寬成反比，同時帶寬越寬，成本越高。而在數(shù)字傳輸中，具有一定帶寬的傳輸介質(zhì)的最大傳輸速率與信號的調(diào)制方式也緊密相關(guān)。另一方面，不同的傳輸介質(zhì)都有自己獨特的傳輸特性，因此傳輸介質(zhì)的選擇，應(yīng)從性能、成本、適用場合等方面綜合考慮。（6）傳輸介質(zhì)的選擇(7)基帶傳輸基帶信號(BasebandSignal)

：是指信源發(fā)出的沒有經(jīng)過調(diào)制（進行頻譜搬移和變換）的原始電信號?；鶐盘枺òM基帶信號和數(shù)字基帶信號）的傳輸方法有基帶傳輸和頻帶傳輸（又稱載波傳輸、調(diào)制傳輸）兩種。(7)基帶傳輸基帶信號(BasebandSignal)

：基帶傳輸:將基帶信號直接送往信道中傳輸?shù)膫鬏敺绞?；如在某些有線信道中，特別是傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，可以讓基帶信號直接進行傳輸?；鶐鬏斒且环N最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式。線路設(shè)備簡單，信道利用率低。頻帶傳輸:將基帶信號對載波進行調(diào)制后，以載波傳輸?shù)膫鬏敺绞?。比如在無線信道和光信道中，基帶信號則必須經(jīng)過調(diào)制，以載波傳輸?shù)姆绞皆谛诺乐袀鬏敗；鶐鬏?將基帶信號直接送往信道中傳輸?shù)膫鬏敺绞?；寬帶傳?/p>

將信道分成多個子信道，分別傳送音頻、視頻和數(shù)字信號，稱為寬帶傳輸。寬帶是比音頻帶寬更寬的頻帶，它包括大部分電磁波頻譜。使用這種寬頻帶傳輸?shù)南到y(tǒng)，稱為寬帶傳輸系統(tǒng)。其通過借助頻帶傳輸，可以將鏈路容量分解成兩個或更多的信道，每個信道可以攜帶不同的信號，這就是寬帶傳輸。如CATV

寬帶傳輸將信道分成多個子信道，分別傳送音頻、視頻和

傳輸介質(zhì)分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)兩大類，無論何種情況，信號都是以電磁波的形式傳輸?shù)?。在有線介質(zhì)中，電磁波信號會沿著有形的固體介質(zhì)傳輸，有線介質(zhì)目前常用的有雙絞線、同軸電纜和光纖；在無線介質(zhì)中，電磁波信號通過地球外部的大氣或外層空間進行傳輸，大氣或外層空間并不對信號本身進行制導(dǎo)。無線傳輸常用的電磁波段主要有無線電、微波、紅外線等。2.1.2傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)兩大類，無論何有線介質(zhì)無線介質(zhì)雙絞線同軸電纜光纖無線電微波紅外線傳輸介質(zhì)有線介質(zhì)無線介質(zhì)雙絞線同軸電纜光纖無線電微波1．雙絞線雙絞線是指由一對絕緣的銅導(dǎo)線扭絞在一起組成的一條物理通信鏈路。采用雙線扭絞的形式主要是為減少線間的低頻干擾，扭絞得越緊密抗干擾能力越好。圖2.1雙絞線的物理結(jié)構(gòu)1．雙絞線圖2.1雙絞線的物理結(jié)構(gòu)傳輸特性：（１）串音會隨頻率的升高而增加，抗干擾能力差，通常用作電話用戶線和局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)，在局域網(wǎng)范圍內(nèi)傳輸速率可達100Mb/s，但其很難用于寬帶通信和長途傳輸線路。（２）模擬信號和數(shù)字信號均可傳傳輸特性：圖2.2雙絞線的構(gòu)成圖2.2雙絞線的構(gòu)成雙絞線主要分成兩類：非屏蔽(UTP：UnshieldedTwistedPair)和屏蔽(STP：ShieldedTwistedPair)。屏蔽雙絞線除了應(yīng)用在IBM的令牌環(huán)網(wǎng)中以外，其他領(lǐng)域并無太多應(yīng)用。目前電話用戶線和局域網(wǎng)中都使用非屏蔽雙絞線，例如普通電話線多采用24號UTP。常用UTP的性能如表2.1所示。雙絞線主要分成兩類：表2.1常用UTP的性能10－帶寬base－數(shù)字基帶傳輸T－雙絞線5類和3類都可以,3類更合適T1和E1是物理連接技術(shù)，T1是美國標(biāo)準(zhǔn)，1.544M，E1是歐洲標(biāo)準(zhǔn)，2.048M，我國的專線一般都是E1，然后根據(jù)用戶的需要再劃信道分配（以64K為單位）。比如PPP的DDN線路以及frame-relay的線路等都可以使用他們類別

規(guī)格AWG

性能

典型應(yīng)用

三類

22和24

16MHz

E1/T1、令牌環(huán)網(wǎng)、10Base-T網(wǎng)等

四類

各種

20MHz

4/16Mb/s令牌環(huán)網(wǎng)

五類

各種

100MHz

4/16Mb/s令牌環(huán)網(wǎng)、10/100Base-T網(wǎng)等

表2.1常用UTP的性能10－帶寬T1和E1是物理連接技2.同軸電纜：同軸電纜由一根實心的銅質(zhì)線作為內(nèi)導(dǎo)體、一個空心的銅質(zhì)圓形薄皮作為外導(dǎo)體，內(nèi)外導(dǎo)體之間由塑料絕緣材料隔離，外導(dǎo)體之外再被覆聚氯乙烯或其它絕緣材料，外導(dǎo)體以內(nèi)導(dǎo)體為同心軸，所以稱為同軸電纜。特點：抗干擾性能很強。50Ω的同軸電纜：局域網(wǎng)基帶傳輸。傳輸帶寬為1～20M

傳輸距離1～1.2km75Ω的同軸電纜：閉路電視系統(tǒng)（CATV）。頻分多路復(fù)用50個信道。支持的帶寬：300～450MHz。距離：100km2.同軸電纜：

支持點到點和多點通信；傳輸距離幾km到幾十千米；目前主要應(yīng)用于CATV和光纖同軸混合接入網(wǎng)；2.同軸電纜支持點到點和多點通信；2.同軸電纜

3．光纖

圖2.4光纖的物理結(jié)構(gòu)光纖是一種同軸性結(jié)構(gòu)，由纖芯、包層和外套三個同軸部分組成，其中纖芯、包層由兩種折射率不同的玻璃材料制成，利用光的全反射可以使光信號在纖芯中傳輸,包層的折射率略小于纖芯，以形成光波導(dǎo)效應(yīng)，防止光信號外溢。3．光纖圖2.4光纖的石英光纖玻璃光纖塑料光纖石英光纖最為實用石英光纖玻璃光纖塑料光纖石英光纖最為實用

光纖系統(tǒng)的工作頻率分布在10^14～10^15Hz范圍內(nèi)，屬于近紅外區(qū)，其潛在帶寬是巨大的。目前10Tb/s/100km的實驗系統(tǒng)已試驗成功，通過密集波分復(fù)用(DWDM)在一根光纖上實現(xiàn)40Gb/s/200km傳輸?shù)膶嶋H系統(tǒng)已經(jīng)在電信網(wǎng)上廣泛使用。體積小、重量輕。低衰減、抗干擾能力強。傳輸范圍達到6-8km光纖系統(tǒng)的工作頻率分布在10^14～10^1

光纖分為多模光纖(MMF)和單模光纖(SMF)兩種基本類型。多模光纖主要用于短距低速傳輸，比如接入網(wǎng)和局域網(wǎng)，一般傳輸距離應(yīng)小于2km。

單模光纖的纖芯直徑非常小，通常為4～10μm,在任何時候，單模光纖只允許光信號以一種模式通過纖芯。目前長途傳輸主要采用單模光纖。在ITU-T的最新建議G.652、G.653、G654、G.655中對單模光纖進行了詳細(xì)的定義和規(guī)范。光纖分為多模光纖(MMF)和單模光纖(SMF)單模光纖多模光纖單模光纖多模光纖

在光脈沖信號傳輸?shù)倪^程中，所使用的波長與傳輸速率、信號衰減之間有著密切的關(guān)系。通常采用的光脈沖信號的波長集中在某些波長范圍附近，這些波長范圍習(xí)慣上又稱為窗口，目前常用的有850nm、1310nm和1550nm為中心的三個低損耗窗口，在這三個窗口中，信號具有最優(yōu)的傳輸特性。在局域網(wǎng)中較常采用850nm，而在長距離和高速率的傳輸條件下的城域網(wǎng)和長途網(wǎng)中均采用1550nm波長。在光脈沖信號傳輸?shù)倪^程中，所使用的波長與傳輸

4．無線介質(zhì)何謂無線電通信通信就是在一點準(zhǔn)確或近似地再現(xiàn)另一點所選擇的消息—香農(nóng)。這個再現(xiàn)的過程包括一個最重要的環(huán)節(jié)：即承載信息的載波。無線電通信是指利用無線電波作載波傳遞各種消息的各種通信方式的總稱。4．無線介質(zhì)何謂無線電通信100102104106108101010121014101610181020102210241041051061071081091010101110121013101410151016無線電微波紅外線可見光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星地面微波

調(diào)幅無線電

調(diào)頻無線電

海事無線電光纖電視(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段

移動無線電圖2.4電磁波頻譜及其在通信中的應(yīng)用1001021041)無線電

無線電又稱廣播頻率(RF:RadioFrequency),其工作頻率范圍在幾十兆赫茲到200兆赫茲左右。優(yōu)點:易于產(chǎn)生，能夠長距離傳輸，能輕易地穿越建筑物，并且其傳播是全向的，非常適合于廣播通信。缺點:是其傳輸特性與頻率相關(guān)：低頻信號穿越障礙能力強，但傳輸衰耗大；高頻信號趨向于沿直線傳輸，但容易在障礙物處形成反射，并且天氣對高頻信號的影響大于低頻信號。1)無線電高頻無線電波傳播途徑高頻無線電波傳播途徑2)微波

微波指頻段范圍在300MHz～30GHz的電磁波，因為其波長在毫米范圍內(nèi)，所以產(chǎn)生了微波這一術(shù)語。

微波信號的主要特征是在空間沿直線傳播，因而它只能在視距范圍內(nèi)實現(xiàn)點對點通信，通常微波中繼距離應(yīng)在80km范圍內(nèi)。微波的主要缺點是信號易受環(huán)境的影響(如降雨、薄霧、煙霧、灰塵等)，頻率越高影響越大，另外高頻信號也很容易衰減。衛(wèi)星通信可認(rèn)為是微波通信的一種特殊形式。

2)微波地面微波接力兩個地面站之間傳送距離：50-100km地球地面站之間的直視線路

微波傳送塔地面微波接力兩個地面站之間傳送距離：50-100km地球地球同步衛(wèi)星(對地靜止)

與地面站位置相對固定使用3個衛(wèi)星可覆蓋全球一個衛(wèi)星使用12－20個轉(zhuǎn)發(fā)器，每個轉(zhuǎn)發(fā)器頻寬36－50MHz

地面站大量使用甚小孔徑地球站VSAT

傳輸延遲時間長(270ms)36,000公里地球地球同步衛(wèi)星(對地靜止)與地面站位置相對固定36,000

3)紅外線

紅外線指1012～1014Hz范圍的電磁波信號。與微波相比，紅外線最大的缺點是不能穿越固體物質(zhì)，因而它主要用于短距離、小范圍內(nèi)的設(shè)備之間的通信。紅外線通信目前主要用于家電產(chǎn)品的遠(yuǎn)程遙控，便攜式計算機通信接口等。3)紅外線電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜各種常用傳輸媒體的比較各種常用傳輸媒體的比較小結(jié)（本節(jié)重點）雙絞線(UTP和STP)、同軸電纜、光纖的使用特點單模光纖和多模光纖的使用特點無線通信常用的傳輸介質(zhì)與使用特點小結(jié)（本節(jié)重點）雙絞線(UTP和STP)、同軸電纜、光纖的使2.2多路復(fù)用2.2多路復(fù)用－什么是多路復(fù)用（Multiplexing）DEMUX復(fù)用器解復(fù)用器共享信道MUX復(fù)用—多個信息源共享一個公共信道

為何要復(fù)用？線路成本－什么是多路復(fù)用（Multiplexing）DEMUX復(fù)多路復(fù)用技術(shù)

多路復(fù)用技術(shù)就是將多路信號組合在一條物理信道上進行傳輸，到接收端再用專門的設(shè)備將各路信號分離開來。這樣使一條物理信道資源被多路信號共享。多路復(fù)用技術(shù)包括:

頻分多路復(fù)用(FDM)

時分多路復(fù)用(TDM)

波分多路復(fù)用(WDM)

多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)就是將多路信號組合在一條物理按信號在傳輸介質(zhì)上的復(fù)用方式不同，傳輸系統(tǒng)分為：基帶傳輸系統(tǒng)、頻分復(fù)用傳輸系統(tǒng)、時分復(fù)用傳輸系統(tǒng)、波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)2.2.1基帶傳輸系統(tǒng)在傳輸介質(zhì)上直接傳輸基帶信號的系統(tǒng)。如：計算機局域網(wǎng)按信號在傳輸介質(zhì)上的復(fù)用方式不同，傳輸系統(tǒng)分為：基帶傳輸(1)FDM的基本原理

FDM是利用傳輸介質(zhì)的帶寬高于單路信號的帶寬這一特點，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?fù)用技術(shù)。為防止各路信號之間相互干擾，要求每路信號要調(diào)制到不同的載波頻段上，而且各頻段之間要保持一定的間隔,這樣各路信號通過占用同一介質(zhì)不同的頻帶實現(xiàn)了復(fù)用。2.2.2頻分復(fù)用傳輸系統(tǒng)(1)FDM的基本原理2.2.2頻分復(fù)用通信導(dǎo)論-第二章傳輸介質(zhì)課件頻分多路復(fù)用帶寬分配示例A頻分多路復(fù)用帶寬分配示例AFDM多路復(fù)用過程示例FDM多路復(fù)用過程示例FDM

解多路復(fù)用過程示例FDM解多路復(fù)用過程示例FDM中的移頻與疊加（頻譜）FDM中的移頻與疊加（頻譜）圖2.5FDM原理示意圖(a)FDM信道劃分；(b)FDM系統(tǒng)示意圖圖2.5FDM原理示意圖ITU-T標(biāo)準(zhǔn)的話音信號頻分多路復(fù)用的策略如下：為每路話音信號提供4kHz的信道帶寬，其中3kHz用于話音，兩個500Hz用于防衛(wèi)頻帶，12路基帶話音信號經(jīng)調(diào)制后每路占用60～108kHz帶寬中的一個4kHz的子信道。這樣12路信號構(gòu)成的一個單元稱為一個群。在電話通信的FDM體制中，五個群又可以構(gòu)成一個超群Supergroup，還可以構(gòu)成復(fù)用度更高的主群Mastergroup。ITU-T標(biāo)準(zhǔn)的話音信號頻分多路復(fù)用的策略如FDM分層多路復(fù)用FDM分層多路復(fù)用（2）FDM的特點優(yōu)點：容易實現(xiàn)，技術(shù)成熟，能較充分地利用信道帶寬。缺點：傳輸?shù)氖悄M信號，需要模擬的調(diào)制解調(diào)設(shè)備，成本高且體積大，由于難以集成，因此工作的穩(wěn)定度也不高。

目前FDM技術(shù)主要用于電話和電纜電視系統(tǒng)，在光纖介質(zhì)上該方式更習(xí)慣被稱為波分復(fù)用。（2）FDM的特點（1）TDM的原理

TDM將模擬信號經(jīng)過PCM(PulseCodeModulation)調(diào)制后變?yōu)閿?shù)字信號，然后進行時分多路復(fù)用的技術(shù)。它是一種數(shù)字復(fù)用技術(shù)，TDM中多路信號以時分的方式共享一條傳輸介質(zhì)，每路信號在屬于自己的時間片中占用傳輸介質(zhì)的全部帶寬。國際上主要的TDM標(biāo)準(zhǔn)有北美地區(qū)使用的T載波方式，一次群信號T1每幀24時隙，速率為1.544Mb/s；國際電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)E載波方式，一次群信號E1每幀32時隙,速率為2.048Mb/s，兩者相同之處在于都采用8000Hz頻率對話音信號進行采樣，因此每幀時長都是125μs。脈沖編碼調(diào)制：模擬信號數(shù)字化的一種方法2.2.3時分復(fù)用傳輸系統(tǒng)脈沖編碼調(diào)制：模擬信號數(shù)字化的一種方法2.2.3時分復(fù)用TDM多適用于數(shù)字信號傳輸TDM多適用于數(shù)字信號傳輸TDM工作原理示例TDM工作原理示例圖2.6TDM原理示意圖(a)TDM信道劃分；(b)TDM系統(tǒng)示意圖圖2.6TDM原理示意圖（2）TDM的特點相對于頻分復(fù)用傳輸系統(tǒng)，時分復(fù)用傳輸系統(tǒng)可以利用數(shù)字技術(shù)的全部優(yōu)點：差錯率低，安全性好，數(shù)字電路的高集成度，以及更高的帶寬利用率。它已成為傳輸系統(tǒng)的主流技術(shù)，目前主要有兩種時分?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。其主要缺點是：通信雙方時隙必須嚴(yán)格保持同步。（2）TDM的特點T1信道

廣泛用于北美和日本的電話系統(tǒng)中。每秒8000次采樣(幀)，一共24路信號，每路信號8位(含1比特控制),每幀還有1同步比特。

數(shù)據(jù)傳輸率：193*8000=1.544MbpsT1信道廣泛用于北美和日本的電話系統(tǒng)中。每秒T1信道傳輸速率1.544MbpsT1信道傳輸速率1.544MbpsTDM分層多路復(fù)用(T1,T2,T3,T4)TDM分層多路復(fù)用(T1,T2,T3,T4)E1信道

用于北美和日本以外地區(qū)，包括中國。每秒8000次采樣(幀)，一共32路信號(其中2路作信令同步)，每路信號8位,每幀還有1同步比特。速率為：8*32*8000=2.048Mbps0121631125ms=32時隙=2.048Mbps幀同步信令信道30路話音數(shù)據(jù)信道+2路控制信道E1信道用于北美和日本以外地區(qū)，包括中國。每秒80（1）WDM的原理目前一根單模光纖的傳輸速率可達到2.5Gb/s，如能采用色散補償技術(shù)解決光纖傳輸中的色散問題(指光脈沖中由于不同頻率分量傳輸速率不同導(dǎo)致信號失真產(chǎn)生誤碼的現(xiàn)象)，則一根單模光纖的傳輸速率可達到10Gb/s，這已是當(dāng)前單個光載波信號傳輸?shù)臉O限值。2.2.4波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)（1）WDM的原理2.2.4波分復(fù)用傳波分多路復(fù)用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）是光的頻分復(fù)用。不同的信源使用不同波長的光波來傳輸數(shù)據(jù)，各路光波經(jīng)過一個棱鏡（或衍射光柵）合成一個光束在光纖干道上傳輸，在接收端利用相同的設(shè)備將各路光波分開。這樣復(fù)用后，可以使光纖的傳輸能力成幾倍幾十倍的提高。波分多路復(fù)用（WavelengthDivisionMul圖2.7DWDM傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.7DWDM傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DWDM傳輸（常用在干線上傳輸）1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm82.5Gb/s1310nm20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120kmDWDM傳輸（常用在干線上傳輸）1550nm

8路2.5Gb/s的光載波(波長1310nm)，經(jīng)光的調(diào)制后，分別將波長變換到1550－1557nm，經(jīng)光復(fù)用器后在一根光纖中傳輸，傳輸總速率可達20Gb/s，經(jīng)一段距離傳輸后光信號衰減，使用摻鉺光纖放大器EDFA放大(這種光放大器不需光電轉(zhuǎn)換，能直接對光信號放大)，兩放大器間距120km，復(fù)用器分用器間無光電轉(zhuǎn)換距離可600km。若光纜中有幾十根這樣的光纖，總數(shù)據(jù)率可達Tb/s級。8路2.5Gb/s的光載波(波長1310nm)，

導(dǎo)致DWDM得以商用化的一個關(guān)鍵技術(shù)是1550nm窗口EDFA光放大器(ErbiumDopedOpticalAmplifier)的商用化。EDFA是通過在光纖中摻入少量稀有金屬來制成的，使用EDFA后，多路光信號可以共享一個EDFA，EDFA可以直接在光域?qū)λ鼈兺瑫r進行放大，而無需像以前那樣將每一路光信號先轉(zhuǎn)換回電信號，再進行放大。導(dǎo)致DWDM得以商用化的一個關(guān)鍵技術(shù)是155

按照信號在一根光纖中的傳送方向來分，目前的DWDM系統(tǒng)分為兩類：雙纖單向傳輸系統(tǒng)和單纖雙向傳輸系統(tǒng)。雙纖單向指使用兩根光纖實現(xiàn)兩個方向的全雙工通信。單纖雙向指將兩個方向的信號分別安排在一根光纖的不同波長上傳輸。根據(jù)波分復(fù)用器的不同，可以復(fù)用的波長數(shù)也不同，從兩個至幾十個不等，現(xiàn)在商用化的一般是8波長、16波長、40波長系統(tǒng)，每波長速率為2.5Gb/s或10Gb/s。目前實驗系統(tǒng)中已實現(xiàn)了256波長，每信道40Gb/s，傳輸距離100km的DWDM系統(tǒng)。按照信號在一根光纖中的傳送方向來分，目前的D使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸增加了幾倍至幾十倍，降低了長途傳輸?shù)某杀荆?/p>

WDM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)。一個WDM系統(tǒng)可以承載多種格式的“業(yè)務(wù)”信號，如ATM、IP或者將來有可能出現(xiàn)的信號。在網(wǎng)絡(luò)擴充和發(fā)展中，WDM是理想的擴容手段，也是引入寬帶新業(yè)務(wù)(如CATV、HDTV和B-ISDN等)的方便手段，增加一個附加波長即可引入任意想要的新業(yè)務(wù)或新容量。（2）WDM的特點使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸增加了幾倍至幾十倍，降低了長光通信光通信要解決兩個最根本的問題：一要找到高強度的、可靠的光源。二要有穩(wěn)定的、低損耗的傳輸媒質(zhì)光通信光通信要解決兩個最根本的問題：光通信激光的最初中文名叫做“鐳射”、“萊塞”，是它的英文名稱LASER的音譯，是取自英文LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation的各單詞的頭一個字母組成的縮寫詞。意思是“受激輻射的光放大”。光通信激光的最初中文名叫做“鐳射”、“萊塞”，是它的英文名稱在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳送的信號都是數(shù)字化的脈沖序列。這些數(shù)字信號流在數(shù)字交換設(shè)備之間傳輸時，其速率必須完全保持一致，才能保證信息傳送的準(zhǔn)確無誤，這就叫做“同步”。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，有兩種數(shù)字傳輸系列，一種叫“準(zhǔn)同步數(shù)字系列”（PsynchronousDigitalHierarchy，簡稱PDH）；另一種叫“同步數(shù)字系列”（SynchronousDigitalHierarchy，簡稱SDH）。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳送的信號都是數(shù)字化的脈沖序列。這些數(shù)字信1．簡介

PDH(PsynchronousDigitalHierarchy)是一種異步復(fù)用方式，多個PCM的一次群信號可逐步復(fù)用為二次群、三次群，最高可達五次群信號。其主要缺點如下：

(1)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，存在三種標(biāo)準(zhǔn)，且互不兼容；

(2)面向點到點的傳輸，組網(wǎng)的靈活性不夠；

(3)低階支路信號上、下電路復(fù)雜，需要逐次復(fù)用、解復(fù)用；

(4)幀結(jié)構(gòu)中缺乏足夠的冗余信息用于傳輸網(wǎng)的監(jiān)視、維護和管理。2.2.5PDH系統(tǒng)簡介1．簡介2.2.5PDH系統(tǒng)簡介

2．幀結(jié)構(gòu)

在PCM30/32系統(tǒng)中，一幀由32個時隙組成，每個用戶占一個指定的時隙(TS：TimeSlot)，通信時用戶在自己的時隙輪流傳送8位碼組一次，重復(fù)周期為125μs(每秒8000次),因此一次群的傳輸速率為32×8×8000=2048kb/s。幀結(jié)構(gòu)動畫演示2．幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)動畫演示小結(jié)（本節(jié)重點）理解FDM、TDM、WDM的基本概念掌握T1信道和E1信道的基本參數(shù)小結(jié)（本節(jié)重點）理解FDM、TDM、WDM的基本概念大家要對SDH有個整體印象！大家要對SDH1.1SDH產(chǎn)生的技術(shù)背景

SDH是什么——同步數(shù)字傳輸體制。類似于PDH，均為數(shù)字信號傳輸體制。產(chǎn)生的社會背景：1）信息社會要求：通信網(wǎng)傳輸、交換、處理大量信息，向數(shù)字化、綜合化、智能化、個人化發(fā)展。2）作為通信網(wǎng)的承載體傳輸網(wǎng)要求：寬帶化——信息高速公路規(guī)范化——世界性統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口1.1SDH產(chǎn)生的技術(shù)背景1.2PDH的固有缺陷：作為傳統(tǒng)的數(shù)字傳輸體制，PDH具有以下固有的缺陷：1、接口方面電接口——只有地區(qū)性的電接口規(guī)范，無世界標(biāo)準(zhǔn)。

PDH有3種速率等級：歐洲和中國（2Mb/s）、日本、北美（1.5Mb/s）。光接口——無光接口規(guī)范，各廠家獨自開發(fā)。設(shè)備間互連困難1.2PDH的固有缺陷：設(shè)備間互連困難

2、復(fù)用方式：復(fù)用/解復(fù)用的方式，決定高速信號上/下低速信號的方便性。

PDH采用異步復(fù)用方式：低速信號在高速信號中的位置無規(guī)律性，即無預(yù)知性，即不能從高速信號中直接分離低速信號。東西放在哪兒了？2、復(fù)用方式：東西放在從高速信號插/分低速信號要一級一級進行，層層的復(fù)用/解復(fù)用增加了信號的損傷，不利于大容量傳輸。從高速信號插/分低速信號要一級一級進行，3、運行維護功能（OAM）：

OAM決定設(shè)備維護成本，與信號幀中開銷（冗余）字節(jié)的數(shù)量有關(guān)；

PDH信號幀中用于OAM的開銷少，OAM功能弱，系統(tǒng)安全性差4、無統(tǒng)一的網(wǎng)管接口，無法形成統(tǒng)一的TMN因此，PDH體制不適應(yīng)大容量傳輸網(wǎng)的組建，SDH體制應(yīng)運而升。3、運行維護功能（OAM）：2.3SDH傳送網(wǎng)

國際電信聯(lián)盟ITU-T以美國標(biāo)準(zhǔn)SONET為基礎(chǔ)，制訂出國際標(biāo)準(zhǔn)----同步數(shù)字系列SDH(SynchronousDigitalHierarchy)。與SONET的區(qū)別在較低的復(fù)用層。2.3SDH傳送網(wǎng)國際電信聯(lián)盟ITU-同步光纖網(wǎng)SONET

舊的數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在著許多缺點,主要有：各國速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一不是同步傳輸，各終端使用自己的時鐘，使系統(tǒng)傳輸設(shè)備非常復(fù)雜

美國為此制訂了同步光纖網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)SONET(SynchronousOpticalNetwork)，其各級時鐘都來自一個非常精確的主時鐘；并且SONET標(biāo)準(zhǔn)中制訂的速率兼容了北美、歐洲、日本等各國的數(shù)字傳輸網(wǎng)的多種不同速率。

同步光纖網(wǎng)SONET舊的數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在著許多缺點,主要有SONET的體系結(jié)構(gòu)線路SDH終端SDH終端復(fù)用器或分用器復(fù)用器或分用器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器段段段路徑同步和復(fù)用

傳送STS/OC-n

幀同步和復(fù)用處理路徑端接設(shè)備間的業(yè)務(wù)的傳輸處理路徑端接設(shè)備間的業(yè)務(wù)的傳輸SONET的體系結(jié)構(gòu)線路SDHSDH復(fù)用器復(fù)用器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)SONET結(jié)構(gòu)圖STS:SynchronousTransportSignal，同步傳輸信號MUX,Multiplexer:多路復(fù)用器SONET結(jié)構(gòu)圖STS:SynchronousTra同步光纖網(wǎng)SONET

SONET第1級同步傳送信號STS-1(SynchronousTransportSignal)的傳輸速率為51.84Mb/s，第3級同步傳送信號STS-3傳輸速率是STS-1的3倍，為155.52Mb/s，…，等等，依此類推。

STS幀為時分復(fù)用幀，8000幀/秒，每幀125μS

其對應(yīng)的光信號則稱為第1級光載波OC-1(OC表示OpticalCarrier)，第3級光載波OC-3，…，等STS幀STS幀STS幀STS幀……125μS125μS125μS125μS同步光纖網(wǎng)SONETSONET第1級同步傳送信號SSONETSTS-1幀STS-1幀速率：9x90字節(jié)/幀x8位/字節(jié)x8000幀/秒＝51,840,000位/秒＝51.840Mb/s≈52Mb/s注意：這里的STS幀是物理層時分多路復(fù)用的幀，不是數(shù)據(jù)鏈路層中使用的幀。凈荷中每個字節(jié)可以是一路話音(64kb/s)，或53個字節(jié)為一個ATM信元等，凈荷中可以承載多路數(shù)據(jù)。SONETSTS-1幀STS-1幀速率：STS復(fù)用圖3個STS-1幀多路復(fù)用成1個STS-3幀STS復(fù)用圖3個STS-1幀多路復(fù)用成1個STS-3幀SONETSTS-n幀

STS-n幀有nx810字節(jié)長，STS-n幀由n個STS-1模塊中的字節(jié)多路復(fù)用時交錯形成。SONETSTS-n幀STS-n幀有SONETOC-n/STS-nSONETOC-n/STS-nSONET速率圖STSOCRate(Mbps)SPE(Mbps)User(Mbps)STS-1OC-151.8450.1249.536STS-3OC-3155.52150.336148.608STS-9OC-9466.56451.008445.824STS-12OC-12622.08601.344594.432STS-18OC-18933.12902.016891.648STS-24OC-241244.161202.6881188.864STS-36OC-361866.231804.0321783.296STS-48OC-482488.322405.3762377.728STS-192OC-1929953.289621.6049510.912SONET速率圖STSOCRate(Mbps)SPE(SDH的定義 SDH是一個將復(fù)接、線路傳輸、交叉連接及交換功能融為一體的，并由統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)進行管理的綜合業(yè)務(wù)傳送網(wǎng)絡(luò)。SDH的定義 SDH是一個將復(fù)接、線路傳輸、交叉連接及SDH傳送網(wǎng)2.3.1等級與速率

等級STM-1STM-4STM-16STM-64

速率（Mb/s）

155.520

622.080

2488.320

9953.2806325210084032

含2M數(shù)量SDH傳送網(wǎng)2.3.1等級與速率等級STM-線路速率(Mb/s)SONET符號ITU-T符號表示線路速率的常用近似值51.840OC-1/STS-1155.520*OC-3/STS-3STM-1155Mb/s466.560OC-9/STS-9STM-3622.080*OC-12/STS-12STM-4622Mb/s933.120OC-18/STS-18STM-6244.160OC-24/STS-24STM-81866.240OC-36/STS-36STM-122488.320*OC-48/STS-48STM-162.5Gb/s4876.640OC-96/STS-96STM-329953.280OC-192/STS-192STM-6410Gb/s（有星號的三種是現(xiàn)在最常用的）SONETOC/STS與ITUSTM比較線路速率SONET符號ITU-T符號表示線路速率51.8

1．整體結(jié)構(gòu)

SDH幀由3部分組成：段開銷，包括再生段開銷RSOH和復(fù)用段開銷MSOH、管理單元指針AU-PTR、信息凈負(fù)荷payload。

2.3.2幀結(jié)構(gòu)1．整體結(jié)構(gòu)2.3.2幀結(jié)構(gòu)MSOHRSOH傳輸方向1幀9×270×N字節(jié)1

3

4

5

99×N261×N傳輸方向270×N段開銷SOH是指STM幀結(jié)構(gòu)中為保證信息凈負(fù)荷正常靈活傳送所附加的字節(jié)，主要供網(wǎng)絡(luò)運行、管理和維護使用。由再生段開銷RSOH和復(fù)用段開銷MSOH組成。再生段開銷RSOH負(fù)責(zé)管理再生段。RSOH可在再生段接入，也可在終端設(shè)備接入。管理指針AUPTR是一種指示符，用來指示信息凈負(fù)荷的第1個字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置，以便在接收端正確地分解。復(fù)用段開銷MSOH負(fù)責(zé)管理復(fù)用段。MSOH透明地通過每個再生段，只能在管理單元組AUG進行組合或分解的地方才能接入或終結(jié)。信息凈負(fù)荷區(qū)域是幀結(jié)構(gòu)中存放各種信息容量的地方。凈負(fù)荷中包含通道開銷（POH）。RSOHMSOHSTM-1幀由9行、270列共2430個字節(jié)組成。傳送時按由左到右、由上至下的順序進行，直到整個幀傳送完畢。每秒傳送8000幀。STM-N信息凈負(fù)荷（含少量POH）STM-N信息凈負(fù)荷（含少量POH）AUPTRAUPTRRSOHMSOHSTM-N幀結(jié)構(gòu)MSOHRSOH傳輸方向1幀9×270×N字節(jié)1

3

4

5圖2.9STM-1幀結(jié)構(gòu)示意圖圖2.9STM-1幀結(jié)構(gòu)示意圖

(1)RSOH:負(fù)責(zé)管理再生段，在再生段的發(fā)端產(chǎn)生，再生段的末端終結(jié)，支持的主要功能有STM-N信號的性能監(jiān)視、幀定位、OAM&P信息傳送。

(2)MSOH：負(fù)責(zé)對STM-N中每一個STM-1信號的監(jiān)控管理。（3）信息凈負(fù)荷payload—在STM-N幀結(jié)構(gòu)中存放將由STM-N傳送的各種信息碼塊的地方（含通道開銷POH）注意：信息凈負(fù)荷并不等于有效負(fù)荷，因為在低速信號中加上了相應(yīng)的POH。STM-N幀結(jié)構(gòu)(1)RSOH:負(fù)責(zé)管理再生段，在再生段的發(fā)端產(chǎn)生(4)管理單元指針AU-PTR—指示信息凈負(fù)荷的第一個字節(jié)在STM-N幀中的準(zhǔn)確位置，以便在接收端正確地分解。目前ITU只定義了部分開銷字節(jié)的功能，很多字節(jié)的功能有待進一步定義。

STM-N幀結(jié)構(gòu)(4)管理單元指針AU-PTRSTM-N幀結(jié)構(gòu)想一想STM-N幀中單獨一個字節(jié)的比特傳輸速率是多少？STM-N的幀頻為8000幀/秒，這就是說信號幀中某一特定字節(jié)每秒被傳送8000次，那么該字節(jié)的比特速率是8000×8bit=64kbit/s。想一想STM-N幀中單獨一個字節(jié)的比特傳輸速率是多少？STM-1的速率：8000×9×270×8=155.520Mbit/s每秒傳8000幀每幀9行270列一個字節(jié)8比特STM-1的速率：每秒傳8000幀每幀9行270列一個字節(jié)8STM-1傳送模塊各部分的速率SOH的速率：8000×（3+5）×9×8=4.608Mbit/sAU-PTR的速率：8000×1×9×8=0.576Mbit/s信息凈負(fù)荷payload的速率：8000×9×261×8=150.336Mbit/sSTM-1傳送模塊各部分的速率SDH的速率等級STM-1——155.520Mbit/sSTM-4——622.08Mbit/sSTM-16——2488.32Mbit/s（2.5G）STM-64——10Gbit/sSDH的速率等級STM-1——155.520Mbit/s

SDH的復(fù)用的一般概念低階的SDH信號復(fù)用成高階SDH信號

—字節(jié)間插復(fù)用完成，如:4×STM-1→STM-4低速支路信號（例如2Mbit/s，34Mbit/s，140Mbit/s）復(fù)用成SDH信號STM-N。SDH的復(fù)用的一般概念低階的SDH信號復(fù)用成高階SDH信號SDH的復(fù)用步驟在SDH中各種業(yè)務(wù)信號復(fù)用進STM-N幀的過程都要經(jīng)歷映射定位復(fù)用三個步驟。相當(dāng)于信號打包相當(dāng)于指針調(diào)整相當(dāng)于字節(jié)間插復(fù)用SDH的復(fù)用步驟在SDH中各種業(yè)務(wù)信號復(fù)用進STM-N幀的過SDH復(fù)用特點1、字節(jié)間插復(fù)用

各支路信號按字節(jié)順序進行間插排列以形成更高速率的信號；各支路信號在幀中的位置固定，可直接提取/接入。2、凈負(fù)荷指針技術(shù)

用軟件指針指示凈負(fù)荷在幀中的位置；允許支路信號速率有差異（可進行速率調(diào)整）.SDH復(fù)用特點1、字節(jié)間插復(fù)用參與復(fù)用的單元1、信息容器C

用于裝載各種速率業(yè)務(wù)信號的信息結(jié)構(gòu)。國際規(guī)范了5種信息容器，我國使用其中的三種：種類C-12

C-3

C-4裝載信號種類

2Mb/s34/45Mb/s140Mb/s

結(jié)構(gòu)

9行＋4列–2

9行＋84列

9行＋260列速率（Mb/s）2.17648.384149.760參與復(fù)用的單元1、信息容器C種類C-12C-32、虛容器VC

是用來支持SDH通道層連接的信息結(jié)構(gòu)。

VC是由信息容器C加上通道開銷POH構(gòu)成。國際規(guī)范了5種虛容器，我國使用其中的三種：種類VC-12

VC-3

VC-4裝載信號種類

2Mb/s

34/45Mb/s

2/34/45/140Mb/s

結(jié)構(gòu)9行＋4列–19行＋85列9行＋261列速率（Mb/s）2.24048.960150.336參與復(fù)用的單元2、虛容器VC種類VC-12VC-3VC-4裝載信

VC-12

VC-3POHC-3(34/45Mb/s)85列POHC-12(2Mb/s)4列9行VC-123、支路單元TU

是在高階VC與低階VC之間進行適配的信息結(jié)構(gòu)。

TU是由低階VC加上支路單元指針TUPTR構(gòu)成。

種類TU-12TU-3構(gòu)成VC12+TUPTRVC3+TUPTR

結(jié)構(gòu)

9行＋4列

9行＋85列+3速率（Mb/s）2.304

49.152參與復(fù)用的單元3、支路單元TU種類TU-12TU-3構(gòu)成VC12+H1H2H3TUPTRVC-12

VC-39行

TU-12

TU-34列85列9行H1H2H3TUPTRVC-12VC-39行4、支路單元組TUG

由幾個TU或TUG進行字節(jié)間插復(fù)用組成。

種類TUG-3構(gòu)成3TU-12

7TUG-2

結(jié)構(gòu)

9行＋12列

9行＋86列速率（Mb/s）6.91249.536TUG-2參與復(fù)用的單元4、支路單元組TUG種類TUG-3構(gòu)成3TU-1273×TU-127×TUG-2

（1×TU-3）9行

TUG-2TUG-3

R為填充字節(jié)12列86列9行RR3×TU-127×TUG-29行TU5、管理單元

(AU)和管理單元組

(AUG）

AU是由高階VC加上管理單元指針AUPTR構(gòu)成。

一個或多個AU的集合稱為AUGAU-PTRVC-49行261列9列參與復(fù)用的單元同步傳輸模塊(STM-N)STM-N=AUG+SOH5、管理單元(AU)和管理單元組(AUG）AU-PTRV圖2.12ITU-T規(guī)定的SDH的復(fù)用結(jié)構(gòu)示意圖圖2.12ITU-T規(guī)定的SDH的復(fù)用結(jié)構(gòu)示意圖我國規(guī)定的SDH復(fù)用結(jié)構(gòu)示意圖我國規(guī)定的SDH復(fù)用結(jié)構(gòu)示意圖字節(jié)間插復(fù)用

各支路信號按字節(jié)順序進行間插排列，形成更高速率信號。2b12313123cacbaTU-12aTU-12bTU-12cTUG-2444字節(jié)間插復(fù)用TU-12aTU-12bTU-12cTUG映射：映射就是在SDH網(wǎng)絡(luò)邊界把各種業(yè)務(wù)信號適配進相應(yīng)的虛容器。如：把2Mb/s信號適配進VC-12；把34（或45）Mb/s信號適配進VC-3；把140Mb/s信號適配進VC-4。

定位：指采用指針指示低階VC或高階VC在TU或AU幀的起始位置。

如：VC12TU-12

映射、定位的概念映射：映射就是在SDH網(wǎng)絡(luò)邊界把各種業(yè)務(wù)信號適配進相應(yīng)的虛復(fù)用的概念復(fù)用：使多個低階通道層信號適配進高階通道，或者把多個高階通道層信號適配進復(fù)用段層過程。如：TU-12*3TUG-2復(fù)用的概念復(fù)用：使多個低階通道層信號適配進高階通道，或者把多映射復(fù)用過程STM-N×N×1C-12VC-12VC-4TUG-2AUG-4AU-4TU-122Mb/s碼速調(diào)整LPPOHTUPTRAUPTR×３復(fù)用×7復(fù)用HDPOH×３復(fù)用×N復(fù)用TUG-3SOH映射復(fù)用過程STM-N×N×1C-12VC-12VC-4140M信號復(fù)用進STM-1過程首先將140Mbit/s的PDH信號經(jīng)過碼速調(diào)整比特塞入法適配進C4。1139.264Mbit/sC-4149.760Mbit/s260列每秒8000幀9140M信號復(fù)用進STM-1過程首先將140Mbit/s的P在C4的塊狀幀前加上一列通道開銷字節(jié)高階通道開銷VC4-POH，成為VC4信息結(jié)構(gòu)140M信號復(fù)用進STM-1過程1C-4VC-4150.336Mbit/s261列每秒8000幀9POH149.760Mbit/sC-4在C4的塊狀幀前加上一列通道開銷字節(jié)高階通道開銷VC4-PO在VC4前附加一個管理單元指針AU-PTR指明第一個字節(jié)的位置，信號由VC4變成了管理單元AU-4這種信息結(jié)構(gòu)。140M信號復(fù)用進STM-1過程270列AU-PTR19AU-4在VC4前附加一個管理單元指針AU-PTR指明第一個字節(jié)的位最后將AU-4加上相應(yīng)的SOH合成STM-1信號。N個STM-1信號通過字節(jié)間插復(fù)用成STM-N信號。140M信號復(fù)用進STM-1過程AU-PTRSTM-1RSOHMSOH信息負(fù)荷區(qū)域12709最后將AU-4加上相應(yīng)的SOH合成STM-1信號。N個STMSTM-N×N×1C-12VC-12VC-4TUG-2AUG-4AU-4TU-122Mb/s2.048Mbit/s+138Kbit/s/1000=2.176Mbit/s+64Kbit/s=2.240Mbit/s

+64Kbit/s=2.304Mbit/s×7+1.152Mbit/s=49.536Mbit/s+4.608Mbit/s=155.520Mbit/sTUG-3×3+1.728Mbit/s=150.336Mbit/s×3=6.912Mbit/s+576Kbit/s=150.912Mbit/s2M信號復(fù)用進STM-1過程STM-N×N×1C-12VC-12VC-4TUG-2A低階容器高階容器低階組裝器

高階組裝REG

STM-N復(fù)用再生段低階通道（LPOH）高階容器低階容器低階組裝器

高階組裝

REGSTM-N復(fù)用再生段高階通道（HPOH）復(fù)用段（MSOH）再生段（RSOH）如何理解POH與SOH？（1）低階容器高階容器低階高階組裝1、段開銷、通道開銷都是為了保證信號正常靈活傳送所必須附加的供網(wǎng)絡(luò)運行、管理和維護（OAM）使用的字節(jié)。2、段開銷、通道開銷是從不同的層面來監(jiān)視、管理信號的傳送。RSOH、MSOH分別對應(yīng)于再生段和復(fù)用段，而HPOH和LPOH分別對應(yīng)于VC-3/VC-4和VC-12。如何理解POH與SOH？（2）1、段開銷、通道開銷都是為了保證信號正常靈活傳送所必須附加的總結(jié)

掌握SDH的幀結(jié)構(gòu)圖、各部分的作用掌握SDH的速率等級了解復(fù)用、映射、定位的含義總結(jié)掌握SDH的幀結(jié)構(gòu)圖、各部分的作用

SDH與PDH的不同點在于，PDH是面向點到點傳輸?shù)?，而SDH是面向業(yè)務(wù)的，利用ADM、DXC等設(shè)備，可以組建線性、星型、環(huán)型、網(wǎng)型等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的傳送網(wǎng)，SDH還提供了豐富的開銷字段。按地理區(qū)域來分割，現(xiàn)階段我國SDH傳送網(wǎng)分為四個層面：省際干線網(wǎng)、省內(nèi)干線網(wǎng)、中繼網(wǎng)、用戶接入網(wǎng)。2.3.4SDH傳送網(wǎng)的結(jié)構(gòu)SDH與PDH的不同點在于，PDH是面向點到圖2.14我國SDH傳送網(wǎng)的結(jié)構(gòu)圖2.14我國SDH傳送網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

1．省際干線網(wǎng)在主要省會城市和業(yè)務(wù)量大的匯接節(jié)點城市裝有DXC4/4，它們之間用STM-4、STM-16、STM-64高速光纖鏈路構(gòu)成一個網(wǎng)孔型結(jié)構(gòu)的國家骨干傳送網(wǎng)。

2．省內(nèi)干線網(wǎng)在省內(nèi)主要匯接節(jié)點裝有DXC4/4或DXC4/1,它們之間用STM-1、STM-4、STM-16高速光纖鏈路構(gòu)成網(wǎng)狀或環(huán)型省內(nèi)骨干傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)。1．省際干線網(wǎng)

3．中繼網(wǎng)中繼網(wǎng)指長途端局與本地網(wǎng)端局之間，以及本地網(wǎng)端局之間的部分。對中等城市一般可采用環(huán)型結(jié)構(gòu)，特大和大城市則可采用多環(huán)加DXC結(jié)構(gòu)組網(wǎng)。該層面主要的網(wǎng)元設(shè)備為ADM、DXC4/1，它們之間用STM-1、STM-4光纖鏈路連接。

4．用戶接入網(wǎng)該層面處于網(wǎng)絡(luò)的邊緣，業(yè)務(wù)容量要求低，且大部分業(yè)務(wù)都要匯聚于端局，因此環(huán)型和星型結(jié)構(gòu)十分適合于該層面。使用的網(wǎng)元主要有ADM和TM。提供的接口類型也最多，主要有STM-1、STM-4，PDH體制的2M、34M或140M接口等。3．中繼網(wǎng)第2章傳送網(wǎng)2.1傳輸介質(zhì)2.2多路復(fù)用2.3SDH傳送網(wǎng)課堂練習(xí)題第2章傳送網(wǎng)2.1傳輸介質(zhì)2.1傳輸介質(zhì)2.1.1基本概念

(1)什么是傳輸介質(zhì)所謂傳輸介質(zhì)，是指傳輸信號的物理通信線路。任何數(shù)據(jù)在實際傳輸時都會被轉(zhuǎn)換成電信號或光信號的形式在傳輸介質(zhì)中傳輸，數(shù)據(jù)能否成功傳輸則依賴于兩個因素：被傳輸信號本身的質(zhì)量和傳輸介質(zhì)的特性。

2.1傳輸介質(zhì)2.1.1基本概念（2）什么是信道帶寬所謂信道，就是信號傳輸?shù)耐ǖ?；一般的通信系統(tǒng)包括了信源編碼、信道編碼、調(diào)制解調(diào)、物理信道；從信源編碼到信源解碼這一系列過程都可以認(rèn)為是廣義信道；狹義的信道僅僅指物理信道，即傳輸介質(zhì)和媒介；物理信道的帶寬由傳輸介質(zhì)決定；廣義信道帶寬（即系統(tǒng)帶寬，通信理論中通常所指的信道帶寬）指進入物理信道前允許的最大信號基帶頻譜寬度（最大信號帶寬），這是由系統(tǒng)所決定的。

（2）什么是信道帶寬（3）什么是信號帶寬信號包含的頻率成分的范圍稱為頻譜，而信號的帶寬就是頻譜的絕對寬度。由于信號所攜帶的能量并不是在其頻譜上均勻分布的，因此又引入了有效帶寬的概念，它指包含信號主要能量的那一部分帶寬。如不加說明，帶寬通常均指有效帶寬。（3）什么是信號帶寬（4）什么是信道速率

傳輸速率和帶寬的關(guān)系可以由香農(nóng)公式和Nyquist準(zhǔn)則確定。

在通信理論研究中多用第一種解釋，在計算機網(wǎng)絡(luò)中信道帶寬常常指傳輸速率。（4）什么是信道速率（5）傳輸介質(zhì)的特性－物理特性：對傳輸介質(zhì)物理結(jié)構(gòu)的描述－傳輸特性：傳輸介質(zhì)允許傳送數(shù)字或模擬信號，以及調(diào)制技術(shù)、傳送容量與傳送的頻率范圍等－連通特性：允許點－點或多點連接－地理范圍：傳送介質(zhì)的最大傳輸距離－抗干擾性：傳輸介質(zhì)防止噪聲與電磁干擾對傳輸數(shù)據(jù)影響的能力－相對價格：包括器件費用、安裝與維護（5）傳輸介質(zhì)的特性（6）傳輸介質(zhì)的選擇

可以用傳輸介質(zhì)的有效傳輸距離和帶寬來衡量其質(zhì)量，其中傳輸距離與帶寬成反比，同時帶寬越寬，成本越高。而在數(shù)字傳輸中，具有一定帶寬的傳輸介質(zhì)的最大傳輸速率與信號的調(diào)制方式也緊密相關(guān)。另一方面，不同的傳輸介質(zhì)都有自己獨特的傳輸特性，因此傳輸介質(zhì)的選擇，應(yīng)從性能、成本、適用場合等方面綜合考慮。（6）傳輸介質(zhì)的選擇(7)基帶傳輸基帶信號(BasebandSignal)

：是指信源發(fā)出的沒有經(jīng)過調(diào)制（進行頻譜搬移和變換）的原始電信號?；鶐盘枺òM基帶信號和數(shù)字基帶信號）的傳輸方法有基帶傳輸和頻帶傳輸（又稱載波傳輸、調(diào)制傳輸）兩種。(7)基帶傳輸基帶信號(BasebandSignal)

：基帶傳輸:將基帶信號直接送往信道中傳輸?shù)膫鬏敺绞?；如在某些有線信道中，特別是傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，可以讓基帶信號直接進行傳輸?；鶐鬏斒且环N最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式。線路設(shè)備簡單，信道利用率低。頻帶傳輸:將基帶信號對載波進行調(diào)制后，以載波傳輸?shù)膫鬏敺绞?。比如在無線信道和光信道中，基帶信號則必須經(jīng)過調(diào)制，以載波傳輸?shù)姆绞皆谛诺乐袀鬏??；鶐鬏?將基帶信號直接送往信道中傳輸?shù)膫鬏敺绞剑粚拵鬏?/p>

將信道分成多個子信道，分別傳送音頻、視頻和數(shù)字信號，稱為寬帶傳輸。寬帶是比音頻帶寬更寬的頻帶，它包括大部分電磁波頻譜。使用這種寬頻帶傳輸?shù)南到y(tǒng)，稱為寬帶傳輸系統(tǒng)。其通過借助頻帶傳輸，可以將鏈路容量分解成兩個或更多的信道，每個信道可以攜帶不同的信號，這就是寬帶傳輸。如CATV

寬帶傳輸將信道分成多個子信道，分別傳送音頻、視頻和

傳輸介質(zhì)分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)兩大類，無論何種情況，信號都是以電磁波的形式傳輸?shù)?。在有線介質(zhì)中，電磁波信號會沿著有形的固體介質(zhì)傳輸，有線介質(zhì)目前常用的有雙絞線、同軸電纜和光纖；在無線介質(zhì)中，電磁波信號通過地球外部的大氣或外層空間進行傳輸，大氣或外層空間并不對信號本身進行制導(dǎo)。無線傳輸常用的電磁波段主要有無線電、微波、紅外線等。2.1.2傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)兩大類，無論何有線介質(zhì)無線介質(zhì)雙絞線同軸電纜光纖無線電微波紅外線傳輸介質(zhì)有線介質(zhì)無線介質(zhì)雙絞線同軸電纜光纖無線電微波1．雙絞線雙絞線是指由一對絕緣的銅導(dǎo)線扭絞在一起組成的一條物理通信鏈路。采用雙線扭絞的形式主要是為減少線間的低頻干擾，扭絞得越緊密抗干擾能力越好。圖2.1雙絞線的物理結(jié)構(gòu)1．雙絞線圖2.1雙絞線的物理結(jié)構(gòu)傳輸特性：（１）串音會隨頻率的升高而增加，抗干擾能力差，通常用作電話用戶線和局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)，在局域網(wǎng)范圍內(nèi)傳輸速率可達100Mb/s，但其很難用于寬帶通信和長途傳輸線路。（２）模擬信號和數(shù)字信號均可傳傳輸特性：圖2.2雙絞線的構(gòu)成圖2.2雙絞線的構(gòu)成雙絞線主要分成兩類：非屏蔽(UTP：UnshieldedTwistedPair)和屏蔽(STP：ShieldedTwistedPair)。屏蔽雙絞線除了應(yīng)用在IBM的令牌環(huán)網(wǎng)中以外，其他領(lǐng)域并無太多應(yīng)用。目前電話用戶線和局域網(wǎng)中都使用非屏蔽雙絞線，例如普通電話線多采用24號UTP。常用UTP的性能如表2.1所示。雙絞線主要分成兩類：表2.1常用UTP的性能10－帶寬base－數(shù)字基帶傳輸T－雙絞線5類和3類都可以,3類更合適T1和E1是物理連接技術(shù)，T1是美國標(biāo)準(zhǔn)，1.544M，E1是歐洲標(biāo)準(zhǔn)，2.048M，我國的專線一般都是E1，然后根據(jù)用戶的需要再劃信道分配（以64K為單位）。比如PPP的DDN線路以及frame-relay的線路等都可以使用他們類別

規(guī)格AWG

性能

典型應(yīng)用

三類

22和24

16MHz

E1/T1、令牌環(huán)網(wǎng)、10Base-T網(wǎng)等

四類

各種

20MHz

4/16Mb/s令牌環(huán)網(wǎng)

五類

各種

100MHz

4/16Mb/s令牌環(huán)網(wǎng)、10/100Base-T網(wǎng)等

表2.1常用UTP的性能10－帶寬T1和E1是物理連接技2.同軸電纜：同軸電纜由一根實心的銅質(zhì)線作為內(nèi)導(dǎo)體、一個空心的銅質(zhì)圓形薄皮作為外導(dǎo)體，內(nèi)外導(dǎo)體之間由塑料絕緣材料隔離，外導(dǎo)體之外再被覆聚氯乙烯或其它絕緣材料，外導(dǎo)體以內(nèi)導(dǎo)體為同心軸，所以稱為同軸電纜。特點：抗干擾性能很強。50Ω的同軸電纜：局域網(wǎng)基帶傳輸。傳輸帶寬為1～20M

傳輸距離1～1.2km75Ω的同軸電纜：閉路電視系統(tǒng)（CATV）。頻分多路復(fù)用50個信道。支持的帶寬：300～450MHz。距離：100km2.同軸電纜：

支持點到點和多點通信；傳輸距離幾km到幾十千米；目前主要應(yīng)用于CATV和光纖同軸混合接入網(wǎng)；2.同軸電纜支持點到點和多點通信；2.同軸電纜

3．光纖

圖2.4光纖的物理結(jié)構(gòu)光纖是一種同軸性結(jié)構(gòu)，由纖芯、包層和外套三個同軸部分組成，其中纖芯、包層由兩種折射率不同的玻璃材料制成，利用光的全反射可以使光信號在纖芯中傳輸,包層的折射率略小于纖芯，以形成光波導(dǎo)效應(yīng)，防止光信號外溢。3．光纖圖2.4光纖的石英光纖玻璃光纖塑料光纖石英光纖最為實用石英光纖玻璃光纖塑料光纖石英光纖最為實用

光纖系統(tǒng)的工作頻率分布在10^14～10^15Hz范圍內(nèi)，屬于近紅外區(qū)，其潛在帶寬是巨大的。目前10Tb/s/100km的實驗系統(tǒng)已試驗成功，通過密集波分復(fù)用(DWDM)在一根光纖上實現(xiàn)40Gb/s/200km傳輸?shù)膶嶋H系統(tǒng)已經(jīng)在電信網(wǎng)上廣泛使用。體積小、重量輕。低衰減、抗干擾能力強。傳輸范圍達到6-8km光纖系統(tǒng)的工作頻率分布在10^14～10^1

光纖分為多模光纖(MMF)和單模光纖(SMF)兩種基本類型。多模光纖主要用于短距低速傳輸，比如接入網(wǎng)和局域網(wǎng)，一般傳輸距離應(yīng)小于2km。

單模光纖的纖芯直徑非常小，通常為4～10μm,在任何時候，單模光纖只允許光信號以一種模式通過纖芯。目前長途傳輸主要采用單模光纖。在ITU-T的最新建議G.652、G.653、G654、G.655中對單模光纖進行了詳細(xì)的定義和規(guī)范。光纖分為多模光纖(MMF)和單模光纖(SMF)單模光纖多模光纖單模光纖多模光纖

在光脈沖信號傳輸?shù)倪^程中，所使用的波長與傳輸速率、信號衰減之間有著密切的關(guān)系。通常采用的光脈沖信號的波長集中在某些波長范圍附近，這些波長范圍習(xí)慣上又稱為窗口，目前常用的有850nm、1310nm和1550nm為中心的三個低損耗窗口，在這三個窗口中，信號具有最優(yōu)的傳輸特性。在局域網(wǎng)中較常采用850nm，而在長距離和高速率的傳輸條件下的城域網(wǎng)和長途網(wǎng)中均采用1550nm波長。在光脈沖信號傳輸?shù)倪^程中，所使用的波長與傳輸

4．無線介質(zhì)何謂無線電通信通信就是在一點準(zhǔn)確或近似地再現(xiàn)另一點所選擇的消息—香農(nóng)。這個再現(xiàn)的過程包括一個最重要的環(huán)節(jié)：即承載信息的載波。無線電通信是指利用無線電波作載波傳遞各種消息的各種通信方式的總稱。4．無線介質(zhì)何謂無線電通信100102104106108101010121014101610181020102210241041051061071081091010101110121013101410151016無線電微波紅外線可見光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星地面微波

調(diào)幅無線電

調(diào)頻無線電

海事無線電光纖電視(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段

移動無線電圖2.4電磁波頻譜及其在通信中的應(yīng)用1001021041)無線電

無線電又稱廣播頻率(RF:RadioFrequency),其工作頻率范圍在幾十兆赫茲到200兆赫茲左右。優(yōu)點:易于產(chǎn)生，能夠長距離傳輸，能輕易地穿越建筑物，并且其傳播是全向的，非常適合于廣播通信。缺點:是其傳輸特性與頻率相關(guān)：低頻信號穿越障