北郵版 數(shù)字通信原理 第六章

第六章數(shù)字信號的傳輸數(shù)字信號的傳輸方式可分為基帶傳輸和頻帶傳輸。所謂基帶傳輸就是編碼處理后的數(shù)字信號（此信號叫基帶信號）直接在電纜信道中傳輸；而頻帶傳輸則是將基帶信號的頻帶搬到適合于光纖、無線信道傳輸?shù)念l帶上再進行傳輸。第一節(jié)數(shù)字信號基帶傳輸?shù)幕纠碚摰诙?jié)基帶傳輸?shù)木€路碼型第三節(jié)基帶數(shù)字信號的再生中繼傳輸?shù)谒墓?jié)數(shù)字信號的頻帶傳輸?shù)谖骞?jié)SDH傳輸網(wǎng)第一節(jié)數(shù)字信號基帶傳輸?shù)幕纠碚撘?、?shù)字信號波形與功率譜 數(shù)字信號波形的種類很多，其中較典型的是二進制矩形脈沖信號，它可以構(gòu)成多種形式的信號序列，如圖6.1所示。圖6.1二進制數(shù)字信號序列的基本波形 該頻譜圖表明，矩形脈沖信號的頻譜函數(shù)分布于整個頻率軸上，而其主要能量集中在直流和低頻段。圖6.2單元矩形脈沖及頻譜圖6.3二進制數(shù)字信號序列的功率譜曲線二、基帶傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成 基帶數(shù)字信號所占的頻帶都是從直流或零頻開始的某一段頻帶。圖6.4數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本構(gòu)成圖6.5單位沖激脈沖函數(shù)及所對應(yīng)的頻譜圖6.6孔徑均衡特性圖6.7基帶傳輸系統(tǒng)簡化模型三、數(shù)字信號傳輸?shù)幕緶?zhǔn)則（無碼間干擾的條件）1.無碼間干擾的時域條件（不考慮噪聲干擾）圖6.8理想低通特性圖6.9理想低通網(wǎng)絡(luò)的輸出響應(yīng)此波形的特點為：（1）t=0時有輸出最大值，且波形出現(xiàn)拖尾，其拖尾的幅度是隨時間而逐漸衰減的；(2)其響應(yīng)值在時間軸上具有很多零點。第一個零點是±1/2fc，以后各相鄰零點的間隔都是1/2fc（fc是理想低通的截止頻率）。圖6.10單位沖激脈沖序列圖6.11最大值點處抽樣判決示意圖結(jié)論：對于等效成截止頻率為fc的理想低通網(wǎng)絡(luò)來說，若數(shù)字信號以2fc的符號速率傳輸，則在各碼元的間隔處（即TB=1/2fc的整數(shù)倍處）進行抽樣判決，不產(chǎn)生碼間干擾，可正確識別出每一個碼元。這一信號傳輸速率與理想低通截止頻率的關(guān)心就是數(shù)字信號傳輸?shù)囊粋€基本準(zhǔn)則-----奈奎斯特第一準(zhǔn)則。2.理想基帶傳輸系統(tǒng) 理想基帶傳輸系統(tǒng)有以下三個主要特點： (1)輸出響應(yīng)波形R(t)在抽樣判決點（識別點）上無碼間干擾； (2)達到最高傳輸效率。 (3)在給定發(fā)送信號能量和信道噪聲條件下，在抽樣判決點上能給出最大信噪比（此處只給出結(jié)論，公式推導(dǎo)從略）。3.滾降低通傳輸網(wǎng)絡(luò)圖6.12滾降低通的幅頻特性第二節(jié)基帶傳輸?shù)木€路碼型一、對基帶傳輸碼型的要求1.傳輸碼型的功率譜中應(yīng)不含直流分量，同時低頻分量要盡量少 滿足這種要求的原因是PCM端機、再生中繼器與電纜線路相互連接時，需要安裝變量器（變壓器），以便實現(xiàn)遠端供電（因設(shè)置無人站）以及平衡電路與不平衡電路的連接。2.傳輸碼型的功率譜中高頻分量應(yīng)盡量少這是因為一條電纜中包含有許多線對，線對間由于電磁感應(yīng)會引起串話，且這種串話隨頻率的升高而加劇。3.便于定時時鐘的提取 傳輸碼型功率譜中應(yīng)含有定時鐘信息，以便再生中繼器或接收端能提取必需的定時鐘信息。4.傳輸碼型應(yīng)具有一定的檢測誤碼能力 數(shù)字信號在信道中傳輸時，由于各種因素的影響，有可能產(chǎn)生誤碼：若傳輸碼型有一定的規(guī)律性，那么就可根據(jù)這一規(guī)律性來檢測是否有誤碼，即做到自動監(jiān)測，以保證傳輸質(zhì)量。5.對信源統(tǒng)計依賴性最小 信道上傳輸?shù)幕鶐鬏敶a型應(yīng)具有對信源統(tǒng)計依賴最小的特性，即對信源經(jīng)信源編碼后，直接轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號的類型不應(yīng)有任何限制（例如“1”和“0”出現(xiàn)的概率及連“0”多少等）。6.要求碼型變換設(shè)備簡單、易于實現(xiàn)由信息源直接轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號不適合于直接在電纜信道中傳輸（原因見后），需經(jīng)碼型變換設(shè)備轉(zhuǎn)換成適合于傳輸?shù)拇a型，要求碼型變換設(shè)備要簡單、易于實現(xiàn)。二、常見的傳輸碼型1.單極性不歸零碼 （即NRZ碼）圖6.13單極性不歸零碼及其功率譜由圖可見，單極性不歸零碼有如下缺點：（1）有直流成分，且信號能量大部分集中在低頻（占空比越大，信號能量越集中在低頻部分）。（2）提取時鐘fB困難。（3）無檢測誤碼能力，因傳輸碼型無規(guī)律。2.單極性歸零碼（即RZ碼）圖6.14單極性歸零碼（τ=TB/2）及功率譜3.傳號交替反轉(zhuǎn)碼（AMI碼）圖6.15AMI碼及功率譜從AMI碼的功率譜中可以看出它有以下優(yōu)點：（1）無直流成份，低頻成份也少（由于AMI碼的傳號碼極性交替反轉(zhuǎn)），有利于采用變量器進行遠供電源的隔離，而且對變量器的要求（如體積）也可以降低。（2）高頻成份少。這不僅可節(jié)省傳輸頻帶、提高信道利用率，同時也可以減少電磁感應(yīng)引起的串話。（3）碼型功率譜中雖無fB定時鐘頻率成份，但經(jīng)全波整流，可將AMI碼變換成單極性半占空碼，就會含有定時鐘fB成份（見圖6.14），便可從中提取定時鐘成份。（4）AM1碼具有一定的檢錯能力。AMI碼缺點：原碼中連續(xù)“0”過多時，AMI碼中出現(xiàn)長連“0”，不利于時鐘信息的提取4.三階高密度雙極性碼（HDB3碼） HDB3碼編碼規(guī)則如下： （1）進碼序列中的“0”碼在HDB3碼中原則上仍編為“0”碼，但當(dāng)出現(xiàn)4個連“0”碼時，用取代節(jié)000V或B00V代替。（2）取代節(jié)的安排順序是：先用000V，當(dāng)它不能用時，再用B00V。①各取代節(jié)之間的V碼要極性交替出現(xiàn)。②V碼要與前一個傳號碼的極性相同。（3）HDB3碼序列中的傳號碼（包括“1”碼、V碼和B碼）除V碼外要滿足極性交替出現(xiàn)的原則。5.傳號反轉(zhuǎn)碼（CMI碼）圖6.16CMI碼及功率譜三、傳輸碼型的誤碼增殖 誤碼增殖是由各碼元的相關(guān)性引起的。誤碼增殖現(xiàn)象可用誤碼增殖比（ε）來表示，定義為：ε=反變換后誤碼個數(shù)/線路誤碼個數(shù)四、傳輸碼型特性的分析比較1.最大連“0”數(shù)及定時鐘提取2.檢測誤碼能力AMI碼、HDB3碼和CMI碼均具有一定的檢測誤碼能力。3.誤碼增殖 由前面分析可見：AMI碼和CMI碼無誤碼增殖，而HDB3碼有誤碼增殖。4.電路實現(xiàn) AMI碼和CMl碼的實現(xiàn)電路（即碼型變換電路）簡單，HDB3碼實現(xiàn)電路比較復(fù)雜一些，也可以實現(xiàn)。6.3數(shù)字信號的基帶傳輸6.3.1基帶傳輸信道特性 信道是指信號的傳輸通道，目前有兩種定義方法： 狹義信道——是指信號的傳輸媒介，其范圍是從發(fā)送設(shè)備到接收設(shè)備之間的媒質(zhì)。 廣義信道——指消息的傳輸媒介。 如果把信道特性等效成為一個傳輸網(wǎng)絡(luò)，則信號通過信道的傳輸可用圖6.17所示模型來表示。 其數(shù)學(xué)表示式為：e0(t)=ei(t)*h(t)＋n(t)圖6.17信道等效模型圖6.18三種電纜的衰減特性圖6.19經(jīng)電纜傳輸后的脈沖波形示意圖由圖可見，這種矩形脈沖信號經(jīng)信道傳輸后，波形產(chǎn)生失真，其失真主要反映在以下幾個方面：（1）接收到的信號波形幅度變小。（2）波峰延后。（3）脈沖寬度大大增加。圖6.20雙極性半占空碼序列及經(jīng)信道傳輸后失真波形6.3.2再生中繼系統(tǒng)1.再生中繼系統(tǒng)的構(gòu)成 再生中繼系統(tǒng)的方框圖如圖6.20所示。再生中繼的目的是：當(dāng)信噪比不太大的時候，對失真的波形及時識別判決（識別出是“1”碼還是“0”碼），只要不誤判，經(jīng)過再生中繼后的輸出脈沖會完全恢復(fù)為原數(shù)字信號序列。圖6.20基帶傳輸?shù)脑偕欣^系統(tǒng)2.再生中繼系統(tǒng)的特點 再生中繼系統(tǒng)中，由于每隔一定的距離加一再生中繼器，所以它有以下兩個特點：（1）無噪聲積累（2）有誤碼率的積累3、再生中繼器圖6.21再生中繼器方框簡圖均衡放大——將接收的失真信號均衡放大成宜于抽樣判決的波形（均衡波形）。定時鐘提取——從接收信碼流中提取定時鐘頻率成份，以獲得再生判決電路的定時脈沖。抽樣判決與碼形成（判決再生）——對均衡波形進行抽樣判決，并進行脈沖整形，形成與發(fā)端一樣的脈沖形狀。圖6.22再生中繼器方框圖6.3.3誤碼率及誤碼率的累積1.誤碼率 前面己說過，產(chǎn)生誤碼的原因是多方面的，現(xiàn)僅考慮由熱噪聲形成的誤碼，以便求出信道誤碼率的理論極限值。2.誤碼率的累積 在實際PCM系統(tǒng)中包含著很多個再生中繼段，而上述的誤碼率是指一個再生中繼段的誤碼率。PCM通信系統(tǒng)要求總誤碼率在10-6以下，因此要分析一下總誤碼率PE與每一個再生中繼段的誤碼率Ｐei的關(guān)系。2、誤碼信噪比 具有誤碼的碼字被解碼后將產(chǎn)生幅值失真，這種失真引起的噪聲稱誤碼噪聲。圖6.40A律13折線誤碼信噪比6.4數(shù)字信號的頻帶傳輸 所謂數(shù)字信號的頻帶傳輸是對基帶數(shù)字信號進行調(diào)制，將其頻帶搬移到光波頻段或微波頻段上，利用光纖、微波和衛(wèi)星等信道傳輸數(shù)字信號。6.4.2數(shù)字調(diào)制 對基帶數(shù)字信號進行調(diào)制稱為數(shù)字調(diào)制。通過調(diào)制把基帶數(shù)字信號進行了頻率搬移，而且數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成了模擬信號，所以頻帶傳輸實際傳輸?shù)氖悄M信號。 數(shù)字調(diào)幅（ASK）是利用基帶數(shù)字信號控制載波幅度變化。數(shù)字調(diào)相（PSK）是指載波的相位受數(shù)字信號的控制作不連續(xù)的、有限取值的變化的一種調(diào)制方式。數(shù)字調(diào)頻（FSK）是用基帶數(shù)字信號控制載波頻率。數(shù)字調(diào)制的主要目的（1）使數(shù)字信號適合在帶通信道中傳輸并易于實現(xiàn)；

如：對無線信道，信號頻率必須足夠高才能使天線的尺寸在合理大小的水平（/4）；（2）能通過頻分復(fù)用將數(shù)字信息(基帶信號)安排在不同的頻段傳輸，提高頻帶利用率。

6.1、引言(續(xù))

三種典型的數(shù)字調(diào)制方式示例

(a)振幅鍵控(b)頻移鍵控(c)相移鍵控

6.2、二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)

二進制移幅鍵控(2ASK)基帶信號：

2ASK信號：

二進制移幅鍵控(2ASK)(續(xù))

2ASK實現(xiàn)方案：

(a)采用乘法器實現(xiàn)

(b)采用開關(guān)電路實現(xiàn)通過該方式輸出的信號也稱通斷鍵控(OOK)信號。

二進制移幅鍵控(2ASK)(續(xù))

2ASK信號的功率譜設(shè)基帶信號的功率譜為

2ASK信號的功率譜為則：

二進制移幅鍵控(2ASK)(續(xù))

2ASK信號的帶寬

ASK信號是一種由基帶信號線性調(diào)制載波后產(chǎn)生的信號信號頻譜是基帶信號頻譜簡單地搬移，帶寬是原基帶信號的兩倍。

二進制移幅鍵控(2ASK)(續(xù))

2ASK信號的頻帶利用率(1)對于具有理想的無碼間串?dāng)_系統(tǒng)

(2)對于滾降系數(shù)為的基帶調(diào)制信號

二進制移幅鍵控(2ASK)(續(xù))

2ASK信號的頻帶利用率(3)對于OOK信號，如果只考慮信號的主瓣

二進制移相鍵控(2PSK)設(shè)二元信號序列

其中

2PSK信號可表示為若為一非歸零矩形脈沖，則2PSK信號為

二進制移相鍵控(2PSK)(續(xù))

2PSK信號的波形示意圖

2PSK信號調(diào)制的實現(xiàn)方案

二進制移相鍵控(2PSK)(續(xù))

2PSK信號的功率譜設(shè)雙極性基帶信號的功率譜為：則2PSK信號的功率譜為：

二進制移幅鍵控(2ASK)(續(xù))

2PSK信號的頻帶利用率

若基帶信號的脈沖為矩形的非歸零脈沖若僅考慮信號頻譜的主瓣，則2PSK帶寬利用率為與2ASK信號相同。2PSK信號可看作兩個相位相反的OOK信號之和。

二進制差分移相鍵控(2DPSK)差分移相鍵控的特點：

差分碼可以克服解調(diào)時的相位模糊問題可以采用較為簡單的差分相干解調(diào)方案

2DPSK調(diào)制的實現(xiàn)方案

二進制移幅鍵控(2DPSK)(續(xù))

2DPSK信號的功率譜

由可知2DPSK信號與2PSK信號有相同的功率譜。

同理，2DPSK信號與2PSK信號有相同的帶寬利用率。

二進制移頻鍵控(2FSK)對于二元信號序列，一般地有：

相應(yīng)地

2FSK信號的一般表示形式為其中為基帶信號的碼元波形。

二進制移頻鍵控(2FSK)(續(xù))若記則有

二進制移頻鍵控(2FSK)(續(xù))

2FSK實現(xiàn)方案：

(a)采用變?nèi)荻O管模擬調(diào)頻實現(xiàn)

(b)采用開關(guān)電路實現(xiàn)通過鍵控法實現(xiàn)

二進制移頻鍵控(2FSK)(續(xù))

2FSK信號的功率譜

由式

2FSK信號看成是兩個OOK振幅鍵控信號相疊加，其功率譜是兩信號與功率譜之和。 數(shù)字信號的頻帶傳輸系統(tǒng)主要有光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)、數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)和數(shù)字衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)，下面分別加以介紹。6.4.3.光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)（1）光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成 光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的方框圖，如圖6.43所示。6.4.3.光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)（1）光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成 光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的方框圖，如圖6.43所示。圖6.46光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng) 它由電端機（PCM數(shù)字設(shè)備）、光端機、光中繼機、光纖線路和光活動連接器等組成。①電端機 電端機的作用是為光端機提供各種標(biāo)準(zhǔn)速率等級的數(shù)字信號源和接口。②光端機 光端機把電端機送來的數(shù)字信號進行適當(dāng)處理后變成光脈沖送入光纖線路進行傳輸，接收端則完成相反的變換。③光中繼機 光中繼機的作用是將光纖長距離傳輸后受到較大衰減及色散畸變的光脈沖信號轉(zhuǎn)換成電信號后進行放大整形、再定時、再生為規(guī)劃的電脈沖信號，再調(diào)制光源變換為光脈沖信號送入光纖繼續(xù)傳輸，以延長傳輸距離。④光纖線路 系統(tǒng)中信號的傳輸媒介是光纖。（2）5B6B碼①基線漂移的形成 如前所述，單極性碼的主要問題是信碼中含有直流分量，同時低頻分量比較豐富，它受到電路的交流耦合影響后，將產(chǎn)生“基線漂移”效應(yīng)。②5B6B碼 近年來在高速數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)中采用了5B6B碼型。2.光纖通信的波分復(fù)用（1）什么是波分復(fù)用技術(shù)？WDM:(WavelengthDvisionMultiplexing)

簡單地說，不同的信號匯集在一起傳輸而互不干擾稱為復(fù)用?！安ǚ謴?fù)用技術(shù)”指的是將不同波長的光信號匯集在一根光纖中發(fā)射傳輸，在接收端將它們分開。WDM技術(shù)的發(fā)展概況兩波長WDM(1310/1550nm)80年代在AT&T網(wǎng)中使用90年代中期，發(fā)展緩慢從155M－622M－2.5G－10GTDM技術(shù)的相對簡單性和波分復(fù)用器件的發(fā)展還沒有完全成熟。1995年開始，高速發(fā)展

(1)光纖色散和偏振模色散限制了10Gb/s的傳輸。

(2)TDM10Gb/s面臨著電子元器件響應(yīng)時間的挑戰(zhàn)。

(3)光電器件的迅速發(fā)展。

我國光通信的先行者武漢郵電科學(xué)研究院研制的波分復(fù)用技術(shù)，為光網(wǎng)絡(luò)傳輸提供了實現(xiàn)“高速信息公路”的可能。

1997年，武漢郵電科學(xué)研究院承擔(dān)了具有國際領(lǐng)先水平的波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究與開發(fā)。

1999年，國產(chǎn)首條密集波分復(fù)用系統(tǒng)工程在山東投入實際運行，表明我國光通信產(chǎn)業(yè)在該領(lǐng)域中已取得了重大的突破，并一躍成為世界上少數(shù)能夠開發(fā)、生產(chǎn)這一設(shè)備的國家之一。目前，我國已能夠自行提供從集成式，半開放式到全開放式整個系列的密集波分復(fù)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)將覆蓋國家干線網(wǎng)，本地網(wǎng)、教育網(wǎng)。主要特點充分利用了光纖的巨大帶寬節(jié)約了大量的光纖降低了器件的超高速要求通道對傳輸信號完全透明可擴展性好DWDMDenseWavelengthDivisionMultiplexerITU-TG692信道間隔：nm量級

Dl

Df 1.6nm 200GHz 0.8nm 100GHz 0.4nm 50GHzWDM系統(tǒng)的基本類型及其應(yīng)用雙纖單向傳輸單向WDM傳輸是指所有光通路同時在一根光纖上沿同一方向傳送。由于各信號是通過不同光波長攜帶的，因而彼此之間不會混淆。在接收端通過光解復(fù)用器將不同波長的信號分開，完成多路光信號傳輸?shù)娜蝿?wù)。反方向通過另一根光纖傳輸?shù)脑砼c此相同。

雙纖單向WDM傳輸單纖雙向傳輸單纖雙向WDM傳輸集成式波分復(fù)用系統(tǒng)：就是SDH終端具有滿足G.692的光接口；標(biāo)準(zhǔn)的光波長、滿足長距離的光源。整個系統(tǒng)構(gòu)造比較簡單，但是不能直接接納過去老SDH系統(tǒng)和不同廠家的系統(tǒng)。開放式波分復(fù)用系統(tǒng)：就是波分復(fù)用器前端加入波長轉(zhuǎn)移單元OTU，將當(dāng)前SDH的G.957接口波長轉(zhuǎn)換為G.692的標(biāo)準(zhǔn)波長光接口?？梢越蛹{過去的老SDH系統(tǒng)，并實現(xiàn)不同廠家互聯(lián)，但OTU的引入可能對系統(tǒng)性能帶來一定的負面影響。

雙向WDM系統(tǒng)在設(shè)計和應(yīng)用時必須要考慮幾個關(guān)鍵的系統(tǒng)因素：

如為了抑制多通道干擾(MPI)，必須注意到光反射的影響、雙向通路之間的隔離、串?dāng)_的類型和數(shù)值、兩個方向傳輸?shù)墓β孰娖街岛拖嗷ラg的依賴性、光監(jiān)控信道(OSC)傳輸和自動功率關(guān)斷等問題，同時要使用雙向光纖放大器。但與單向WDM系統(tǒng)相比，雙向WDM系統(tǒng)可以減少使用光纖和線路放大器的數(shù)量。另外，通過在中間設(shè)置光分插復(fù)用器(OADM)或光交叉連接器(OXC)，可使各波長光信號進行合流與分流，實現(xiàn)波長的上下路(Add/Drop)和路由分配，這樣就可以根據(jù)光纖通信線路和光網(wǎng)的業(yè)務(wù)量分布情況，合理地安排插入或分出信號。波長變換器（OUT）光分插復(fù)用設(shè)備(OADM）光放大設(shè)備(EDFA)光交叉互連設(shè)備(OXC)DWDM的線路光速率可從10Gbit/s、20Gbit/s、40Gbit/s、80Gbit/s、320Gbit/s直至1600Gbit/s。半開放式波分復(fù)用系統(tǒng)6.4.4.數(shù)字微波傳輸系統(tǒng) 數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的方框圖如圖6.51所示。圖6.51數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)主要傳輸三次群、四次群，可用于長途通信和地形復(fù)雜地區(qū)的短距離通信。這里有兩點需要說明：（1）由電端機（數(shù)字設(shè)備）輸出的高次群在微波信道機中（接口電路）先要進行碼型變換轉(zhuǎn)換成NRZ碼，然后擾碼，再進行調(diào)制。（2）調(diào)制是分兩步進行的，第一步先利用頻率為70MHz的中頻載波進行調(diào)制，然后再利用射頻載波（頻率為幾千MHz）將其調(diào)到微波射頻上。6.4.5數(shù)字衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)圖6.52數(shù)字衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)6.5SDH傳輸網(wǎng) 通信網(wǎng)交換局之間都采用SDH作為傳輸網(wǎng)，為交換局之間提供高質(zhì)量的數(shù)字傳送能力6.5.1傳輸網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的物理拓撲泛指網(wǎng)絡(luò)的形態(tài)，即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和傳輸線路的幾何排列，反映了物理上的連接性，網(wǎng)絡(luò)拓撲對于SDH網(wǎng)的應(yīng)用十分重要，特別是網(wǎng)絡(luò)的功能，可靠性和經(jīng)濟性在很大程度上與具體物理拓撲有關(guān)。如果通信只涉及兩個點時，即為點到點拓撲，傳統(tǒng)的PDH系統(tǒng)和早期應(yīng)用的SDH系統(tǒng)，就是基于這種物理拓撲。除此簡單情況外，網(wǎng)絡(luò)的基本物理拓撲還有線形、星形、樹形、環(huán)形和網(wǎng)孔等五種類型，如6.53所示。圖6-53基本物理拓撲類型

1.線性把涉及通信的每個點串聯(lián)起來，使首尾兩點開放，這樣即構(gòu)成線性拓撲，為了使兩個非相鄰點之間實現(xiàn)連接，則要求其間的所有點都應(yīng)具有連接的功能，這是一種較為經(jīng)濟的拓撲結(jié)構(gòu)。2.星形把涉及通信的所有點中有一個特殊的點與其余的所有點直接相連，而其余點之間互相不能直接相連，該特殊點應(yīng)具有連接和路由調(diào)度功能，這樣即構(gòu)成星形拓撲，也稱樞紐形拓撲，這種網(wǎng)絡(luò)拓撲可以將特殊點的多個光纖終端統(tǒng)一為一個，并具有綜合的帶寬分配的靈活性，使投資的運營成本降低，但存在特殊點的潛在瓶頸問題和失效問題。星形連接適合終端設(shè)備分布在相對較大區(qū)域范圍而業(yè)務(wù)流量少的場合。3.樹形把點到點拓撲單元的末端點連接到幾個特殊點，這樣即構(gòu)成樹形拓撲，這樣結(jié)構(gòu)可以看成是線性拓撲和星形拓撲的結(jié)合，這種結(jié)構(gòu)存在瓶頸問題，因此不適于提供雙向通信業(yè)務(wù)。4.環(huán)形把涉及通信的所有點串聯(lián)起來，而且首尾相連，沒有任何點開放，這樣即構(gòu)成了環(huán)形拓撲。將線性結(jié)構(gòu)中的首、尾兩點相連，就變成了環(huán)形網(wǎng)。在環(huán)形網(wǎng)中，為了完成兩個非相鄰點之間的連接，這兩點之間的所有點都應(yīng)完成連接功能，這種拓撲的最大優(yōu)點是具有很高的生存性，這對現(xiàn)代大容量光纖網(wǎng)絡(luò)是至關(guān)重要的。因而它在SDH網(wǎng)中受到特別的重視。5.網(wǎng)孔形把涉及通信的許多點直接互連，這樣即構(gòu)成了網(wǎng)孔形拓撲，也稱格狀形拓撲。如果將所有點都直接互連，則構(gòu)成理想的網(wǎng)孔形。在網(wǎng)孔形拓撲結(jié)構(gòu)中，由于各節(jié)點之間具有高度的互連有多條路由的選擇，可靠性極高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，因此適用于業(yè)務(wù)量很大的地區(qū)。6.5.2SDH自愈網(wǎng)自愈網(wǎng)就是無需人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)就能在極短時間內(nèi)從失效的故障中自動恢復(fù)所攜帶的業(yè)務(wù)，使用戶感覺不到網(wǎng)絡(luò)已出了故障。實現(xiàn)自愈網(wǎng)的手段多種多樣，主要采用的是線路保護倒換、環(huán)形網(wǎng)保護、DXC保護及混合保護。１、線路保護倒換當(dāng)出現(xiàn)故障時，由工作通道倒換到保護通道上，用戶業(yè)務(wù)得以繼續(xù)傳送。（１）線路保護倒換方式①1+1方式②1:n方式（２）線路保護倒換的特點①業(yè)務(wù)恢復(fù)時間很快，小于50毫秒。②若工作段和保護段屬于同纜復(fù)用，則會失去保護作用。２、環(huán)形網(wǎng)保護當(dāng)把網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連成一個環(huán)形時，可以進一步改善網(wǎng)絡(luò)的生存性和降低成本，這是SDH網(wǎng)絡(luò)的一種典型應(yīng)用。環(huán)形網(wǎng)的節(jié)點一般采用ADM（或DXC），而利用ADM的分插能力和智能構(gòu)成的自愈環(huán)是SDH的特色之一。自愈環(huán)的種類較多，也可以有不同的分類。按環(huán)中每個節(jié)點插入支路信號在環(huán)中流動的方向，分為單向環(huán)和雙向環(huán)；按保護倒換的層次來分，可分為通道倒換和復(fù)用段倒換環(huán)；按環(huán)中每一對節(jié)點間所采用光纖的最小數(shù)量來分，可分為二纖環(huán)和四纖環(huán)。下面是幾種常用的自愈環(huán)：（１）二纖單向通道倒換環(huán)（２）二纖雙向通道倒換環(huán)（３）二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)（４）四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)（５）二纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)S1P1P1S1ACCA

ACCA圖6-54二纖單向通道倒換環(huán)(a)S1P1P1S1ACCA

ACCA圖6-54二纖單向通道倒換環(huán)(b)ABCDS1S2ACCA

ACCA圖6-55二纖雙向通道倒換環(huán)(a)ABCDP2P1S1S2ACCA

ACCA圖6-55二纖雙向通道倒換環(huán)(b)ABCDP2P1ABCDP1S1P1S1CAACACCA圖6-56二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)（a)ABCDP1S1P1S1CAACACCA圖6-56二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)（b)倒換S1S2P1P2P2S2P1S1

ABCDACCAACCA圖6-57四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)(a)S1S2P1P2P2S2P1S1

ABCDACCAACCA圖6-57四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)(b)倒換ABCDCAACACCA圖6-58二纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)（a）S1/P2S2/P1S2/P1S1/P2ABCDCAACACCA圖6-58二纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)（b）S1/P2S2/P1S2/P1S1/P2倒換主要自愈環(huán)的比較

P227表6-73、DXC保護主要指利用DXC設(shè)備在網(wǎng)孔形網(wǎng)絡(luò)中進行保護的方式。12單位業(yè)務(wù)量

DXC

DXC

DXC

DXC

DXC

DXCABE

C

F

D6單位2單位

4單位圖6-59采用DXC為節(jié)點的保護4、混合保護是采用環(huán)形網(wǎng)保護和DXC保護相結(jié)合，這樣可以取長補短，大大增加網(wǎng)絡(luò)的保護能力。DXC4/4ADMADMADMADMADMADMDXC4/1長途網(wǎng)局間中繼網(wǎng)圖6.60混合保護結(jié)構(gòu)（6）各種自愈網(wǎng)的比較線路保護倒換配置簡單，網(wǎng)絡(luò)管理簡單，恢復(fù)時間很短，缺點是成本較高。環(huán)形網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有很高的生存性，故障恢復(fù)時間短，具有良好的業(yè)務(wù)輸導(dǎo)能力。

DXC保護具有很高的生存性?；旌捅Ｗo網(wǎng)的可靠性和生存性較高。6.5.4SDH傳輸網(wǎng)的網(wǎng)同步1、網(wǎng)同步的基本概念（1）網(wǎng)同步的概念所謂網(wǎng)同步是使網(wǎng)中所有的交換節(jié)點的時鐘和相位保持一致，以便使網(wǎng)內(nèi)各交換節(jié)點的全部數(shù)字流實現(xiàn)正確有效的交換。（3）網(wǎng)同步的方式主從同步方式：在網(wǎng)內(nèi)某一主交換局設(shè)置高精度高穩(wěn)定度的時鐘源（基準(zhǔn)主時鐘），并以其為基準(zhǔn)時鐘通過樹狀結(jié)構(gòu)的時鐘分配網(wǎng)傳送到網(wǎng)內(nèi)其他各交換局，各交換局采用鎖相技術(shù)將本局時鐘頻率和相位鎖定在基準(zhǔn)主時鐘上，使全網(wǎng)各交換節(jié)點時鐘都與基準(zhǔn)主時鐘同步。前ITU-T將時鐘劃分為四級：一級時鐘：基準(zhǔn)主時鐘，G.811來規(guī)范。二級時鐘：轉(zhuǎn)接局從時鐘，G.812來規(guī)范。三級時鐘：端局從時鐘，G.812來規(guī)范。四級時鐘：數(shù)字小交換機、遠端模塊或SDH

網(wǎng)絡(luò)單元從時鐘。G.813來規(guī)范。主時鐘從時鐘從時鐘從時鐘從時鐘從時鐘從時鐘從時鐘從時鐘從時鐘從時鐘圖6-63主從同步方式（4）從時鐘工作模式①正常工作模式②保持模式③自由運行模式2、SDH網(wǎng)同步（1）SDH網(wǎng)同步結(jié)構(gòu)①局間應(yīng)用：局間同步時鐘分配采用樹型結(jié)構(gòu)；使SDH網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點都能同步。②局內(nèi)同步分配一般采用邏輯上的星型結(jié)構(gòu)。所有網(wǎng)元都直接從本局內(nèi)最高質(zhì)量的時鐘（BITS）獲取。

（2）SDH網(wǎng)同步的工作方式①同步方式：網(wǎng)中的所有時鐘都能最終跟蹤到同一個網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)主時鐘。②偽同步方式：在網(wǎng)中有幾個都遵守G.811建議要求的基準(zhǔn)主時鐘，他們有相同的標(biāo)稱頻率，但實際頻率略有差別。③準(zhǔn)同步方式：同步網(wǎng)中有各個或多個時鐘的同步路徑或替代路徑出現(xiàn)故障時，失去所有外同步鏈路的節(jié)點時鐘，進入保持模式或自由運行模式工作；④異步方式：網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)很大的頻率偏差，當(dāng)時鐘精度達不到ITU-TG.81s所規(guī)定的數(shù)值時，SDH將不再維持業(yè)務(wù)而將發(fā)送AIS告警信號。根據(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)GB12048－89《數(shù)字網(wǎng)內(nèi)時鐘和同步設(shè)備的進網(wǎng)要求》，數(shù)字同步網(wǎng)

采用主從同步方式，按照時鐘的性能，我國的同步網(wǎng)劃分為以下四級：

第一級：數(shù)字網(wǎng)中最高質(zhì)量的時鐘，它是網(wǎng)內(nèi)時鐘的唯一基準(zhǔn)，采用銫原子時鐘組。第二級：具有保持功能的高穩(wěn)定時鐘，可以是受控銣鐘或高穩(wěn)定度晶體鐘，一級和

二級長途交換中心（C1和C2）用A類時鐘。三級和四級長途交換中心（C3和C4）用B類時

鐘。B類時鐘受A類時鐘控制。

第三級：具有保持功能的高穩(wěn)定晶體時鐘，設(shè)在匯接局和端局。

第四級：一般晶體時鐘。

同步網(wǎng)內(nèi)必須避免定時環(huán)路的發(fā)生，這是因為：（a）定時信號發(fā)生環(huán)路后，環(huán)路

內(nèi)的時鐘就脫離了本段基準(zhǔn)時鐘的同步控制，影響時鐘輸出信號的準(zhǔn)確度；（b）環(huán)內(nèi)

時鐘形成自反饋，造成頻率不穩(wěn)。

6.5.5SDH傳輸網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計1.SDH傳輸網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的原則（1）SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)應(yīng)有計劃分步驟實施。（2）SDH網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃應(yīng)與本地電話網(wǎng)的范圍相協(xié)調(diào)，省內(nèi)傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)一般應(yīng)覆蓋所有長途傳輸中心所在的城市。（3）我國的長途傳輸網(wǎng)目前是由省際網(wǎng)（一級干線網(wǎng)）和省內(nèi)網(wǎng)（二級干線網(wǎng)）兩個層面組成的，SDH網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃應(yīng)考慮兩個層的合理銜接。（4）當(dāng)進行SDH網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，除考慮電話業(yè)務(wù)之外，必須兼顧數(shù)據(jù)、圖文、視頻、電路租用等業(yè)務(wù)對傳輸?shù)囊?。?）在我國的SDH映射結(jié)構(gòu)中，只對PDH2Mbit/s，34Mbit/s和140Mbit/s三種支路信號提供了映射路徑，又由于34Mbit/s信號的頻帶利用