《现代电信网》-1

1、第1章 传输技术基础 1.1 传输的基本概念 1.2 数字传输的主要性能指标 1.3 PCM脉冲编码调制 1.4 30/32 PCM的帧结构 1.5 准同步数字系列（PDH） 1.1 传输的基本概念 1传输线路2模拟传输与数字传输3基带传输与频带传输 数据通讯基础数据通讯基础 将数字1或0直接用不同信号表示，送到线路传输。 将基带信号进行调制后形成的多路复用模拟信号。 单工：单向通信。 半双工：双向交替通信。 全双工：双向同时通信。 . 在计算机网络中，“同步”的意思很广泛，它没有一个简单的定义。在很多地方都用到“”的概念。 例如在协议的定义中，协议的三个要素之一就是“同步”。在网络通信编程中

2、常提到的“同步”，则主要指某函数的执行方式，即函数调用者需等待函数执行完成后才能进到下一步。 数据通信中的与有很大区别。通信，收发双方发送和接收连续的同步比特流。 有两种不同的同步方式。一是使用，用一个非常精确的主时钟对全网所有结点上的时钟进行同步。另一种是使用，各结点时钟之间允许有微小误差，然后采用其他措施实现同步传输。 数据通信中最基本同步方式是 。比特是数据传输最小单位。比特同步是指接收端时钟已经调整到和发送端时钟完全一样，接收端收到比特流后，就能够在每一个比特的中间位置进行判决(如下图)。 的目的是为了将发送端发送的每一个比特都正确地接收下来。这就要求接受方在正确时刻对收到的电平根据事

3、先已约定好的规则进行判决。 但仅有比特同步还不够。因为数据要以帧为单位进行发送。若某个帧有差错，以后就重传这个出错的帧。因此一个帧应当有明确的界限，也就是说要有帧定界符。接收端在收到比特流后，必须能够正确地找出帧定界符，以便知道哪些比特构成一个帧。接收端找到帧定界符并确定帧准确位置，就完成了 在以字符为单位的异步通信中，由于每一个字符只有8个比特，因此只要收发双方的时钟频率相差不太大，在开始位的触发下，这8个比特的比特同步很容易做到，因此不需要采取其他措施来实现。是一种很常用的通信方式。异步通信在发送字符时，所发送的字符之间的时间间隔可以是任意的。当然接收端必须时刻做好接收的准备。，。 异步通

4、信的好处是通信设备简单、便宜，但传输效率较低(因为开始位和停止位的开销所占比例较大)。 也可以帧作为发送单位。接收端随时准备接收帧。这时帧首部必须设有一些特殊的，使得接收端能够找出一帧的开始，称为。 还包含确定帧的结束位置。有两种方法：在帧的尾部设有某种特殊的比特组合来标志帧的结束，或者在帧首部中设有帧长度的字段。 在时，并不是说发送端对帧中的每一个字符都必须加上开始位和停止位后再发送出去，而是说。一帧中的所有比特是连续发送的。发送端不需要在发送一帧之前和接收端进行协调(即不需要先进行比特同步)。异步通信示例：异步通信示例：字符或帧发送时间任意，时间间隔任意。传输线路 传输线路 对称电缆 同轴

5、电缆 光纤光缆 中波 短波 超短波 微波 有线 无线 和传输介质密切相关。 传输介质在物理层的下面。由于物理层是体系结构的第一层，因此有时称传输介质为0层。在传输介质中传输的是信号信号，传输介质并不知道所传输的信号代表什么意思。但物理层由于规定了电气特性，因此能够识别所传送的比特流。一、有线传输介质一、有线传输介质1、双绞线双绞线 屏蔽双绞线STP(Shileded Twisted Pair) 非屏蔽双绞线UTP (Unshileded Twisted Pair)3类：规定为16MHz （频率带宽） 4类：规定为20MHz5类/5E类：规定为100MHz 6类：规定为250MHz7类：规定为6

6、00MHz外层非屏蔽双绞线外层屏蔽层屏蔽双绞线 双绞线应用：双绞线应用： IEEE双绞线组网标准：双绞线组网标准： 10BASE-T：采用三类非屏蔽双绞线UTP容量10Mbps衰减限制距离100米，采用曼彻斯特编码。100BASE-T：采用五类非屏蔽双绞线UTP容量100Mbps衰减限制距离100米，采用4B/5B编码。1000BASE-T：采用超五类非屏蔽双绞线四对，容量1000Mbps衰减限制距离25米。采用8B/10B编码。采用六类双绞线的以太网标准，容量1000Mbps距离将达到100米。EIA/TIA 568B线序：线序： 橙白橙绿白橙白橙绿白 蓝蓝白绿棕白棕蓝蓝白绿棕白棕 EIA/

7、TIA 568A线序：线序： 绿白绿白 绿绿 橙白蓝橙白蓝 蓝白蓝白 橙棕白棕橙棕白棕RJ-45(水晶头)制作制作：两种标准：两种标准： 对不同用途的网线，每端的水晶头按不同标准制作。规则如下表： 在实际施工过程中，双绞线的制作要遵守上述的EIA/TIA 568B或EIA/TIA 568A标准。在一个工程中选用同一种标准，这不仅仅是为了施工者自己及以后的网络管理人员维护方便，更重要的是这样制作的网线，才符合性能指标 。2、同轴电缆同轴电缆50同轴电缆同轴电缆(粗、细)基带同轴电缆，传送基带数字信号。10Mb/s速率可传送1km.75同轴电缆同轴电缆宽带同轴电缆，是有线电视CATV的传输电缆，主

8、要用于传输模拟信号。频率可达300450MHz，传输距离可达100km。塑料保护层外导体屏蔽层绝缘层内导体铜芯线 双缆系统双缆系统两条并排铺设的电缆，电缆1用于发送，电缆2用于接收。 单缆系统单缆系统使用不同频段。双向放大器顶端器放大器放大器放大器终端终端终端终端终端下行上行Head-end* 50同轴电缆使用：同轴电缆使用： 50 细同轴电缆连接：细同轴电缆连接：50 粗同轴电缆连接：粗同轴电缆连接：3、光纤光纤光纤优点：光纤优点： 传输频带非常宽(或传输的数据率非常高)； 传输损耗小，中继距离长； 抗雷电和电磁干扰性能好； 无串音干扰，保密性好； 体积小，重量轻。传输特点传输特点： 单模光

9、纤(8.3m芯/125m外层)注入式激光二极管ILD(Injection Laser Diode) 多模光纤(62.5m芯/125m外层)发光二极管LED(Light Emitting Diode） 纤芯用来传导光波，包层有较低的折射率。 当光线从高折射率的介质射向低折射率的介质时，其折射角大于入射角，若折射角够大，就会出现全反射。 若光纤直径减少到一个光的波长，则光纤就像一根波导一样，光线直线传播，这就是只传输基模)。可传输高阶模。玻璃内包层外护套光导纤维芯折射角入射角室内光纤室内光纤 室外光纤室外光纤 光纤光纤类型：类型：光纤接插器件：光纤接插器件：ST,SC接口接口二、无线传输介质二、无

10、线传输介质 采用扩频方式通信 有902M、928M和2.4GHz()三个频段。容量26Mbps，通信距离可达几十到几百公里。WiMax(IEEE802.16)工作频段目前已基本确定，即2.5G/3.5G许可频段和5G免许可频段。5G频段由于其免许可，难以保证传输质量，不是特别适合运营，但非常适合行业和集团用户来构建自己的WiMax网络 。有两个频段：46GHz和2123GHz，容量为1Mbps10Mbps，距离为几十上百公里。同步卫星距地面距离3600公里，通信容量为19.2 K到几Mbps。Very甚甚 Ultra特特 Super超超 Extremly极极 Tremely无线电微波红外线可见

11、光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波 调幅无线电 调频无线电 海事无线电光纤电视(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移动无线电 电信领域使用的电磁波的频谱模拟传输与数字传输 信息按表达形式不同可以分为模拟的和数字的，当然不同形式的信号传输通路也不同。 信息可以以电信号的形式表示，任何电信号的波形都可以用幅度和时间两个参

12、量来描述。幅度是离散（即幅度的取值被限制在有限个内）的信号称为数字信号；相反，幅度是连续（即幅度可以取无穷多值）的信号称为模拟信号。模拟信号和数字信号都可以通过适当的处理实现相互转换。 数字信号的波形模拟信号 CodecCodecCodecCodec端局 第三节第三节 模拟传输与数字传输模拟传输与数字传输Modem调制解调器 Codec编码解码器模拟本地回路数字终端数字终端Modem客户端设备长途数字信道模拟本地回路数字终端数字终端Modem客户端设备端局调制与解调 调制是对信号源的编码信息进行处理，使其变为适合传输的形式的过程。即是把基带信号（信源）转变为一个相对基带频率而言频率非常高的带通

13、信号。带通信号叫做已调信号，而基带信号叫做调制信号。调制可以通过使高频载波随信号幅度的变化而改变载波的幅度，相位或者频率来实现。解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接收者（信宿）处理和理解的过程。基带传输与频带传输 为了适应信道传输频带的要求，需要将待传的信需要将待传的信号经过调制搬移到某一高频范围内，号经过调制搬移到某一高频范围内，再送上信道传输，这种传输方式称为频带传输；而未经调制，直接将待传信号送上信道传输的传输方式称为基带传输。除电缆可以直接传输基带信号外，其他各种传输介质都工作在较高的频段上，只能以频带的方式传输信号（电缆上也可以实现频带传输）。 一、数字调制技术一、数字调制

14、技术 调幅调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。例如0对应于无载波输出，1对应于有载波输出。 调频调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。例如0对应于频率f1，1对应于频率f2。 调相调相(PM)：载波的初始相位随基带数字信号而变化。例如0对应于相位0o，1对应于相位180o。 调相有可分为相对相移相对相移和绝对相移绝对相移。几种调制方法：几种调制方法： 基带信号调幅调频调相000011 二、二、传统传统调制解调器分类：调制解调器分类： 低速：小于600b/s 中速：600b/s 9600b/s 高速：大于9600b/sITU-T的V.34：33.6kb/sITU-T的V.90：

15、56kb/s ITU-T的V.92：56kb/s AD/AV.34调制解调器A/D2/4交换机数字信号4/2D/A交换机A/DV.34调制解调器B1、对称、对称Modem2、非对称非对称Modem 指的是：用户Modem是模拟式设备，而局端Modem是数字式设备，即用户与局端是非对等设备，并且数据的上传和下载速率也不相同。 PCM通信系统的构成三、数字传输系统三、数字传输系统(1)PCM (Pulse Code Modulation) 脉码调制脉码调制 (PCM编码)语音信号最高频率为3.4kHz，由采样定理采样定理，常取8kHz。(a)模拟电话信号(取样)(b)取样后脉冲信号(量化)(c)编

16、码后数字信号(编码)(d)解码后的脉冲信号 (e)恢复后的模拟电话信号30/32 PCM的帧结构 ： 为了减少折叠噪声，采样频率比2f稍大一些，为8kHz，采样周期为125us 我国PCM采用8位编码(一个码元7+1bit)可知：量化级别为27=128个， 8kHz8b 64kbps 即一个标准话路的PCM信号速率为64kbps 随着话音编码技术的不断发展，可用更低的速率传送同样质量的语音信号，如32kbps、16kpbs、8kbps ；但目前非国际标准，故目前仍用64kbps。三、数字传输系统三、数字传输系统(2)1E1标准标准(欧洲、中国) E1有32个时隙(CH0CH31)，CH0用作帧

17、同步用，CH16用来传送信令，其余的30个传话路。 8kHz8b 32 = 2.048Mbps 利用PCM技术同时传输多个话路，以提高线路利用率。国际上有两类标准，E1、T1。通常将多个话路的PCM信号用时分复用的方法组装成帧(Frame)()，然后在线路上一帧接一帧地传输。时隙概念(时分复用后面讲)E1的时分复用帧结构的时分复用帧结构 ：2T1标准(北美)共有24个标准PCM话路，每个话路：7bit编码1bit信令帧同步：24路编码后1bit速率：(24*8+1)b*8kHz=193b*8kHz1.544Mbps数字复用和复接的概念 “数字复用”是将多个单路信号合为一个多路信号，而“数字复接

18、”是将多个多路信号合为一个更多路的信号，两个概念有所区别。但“数字复用”和“数字复接”的方式类似（都是以时分的方式合并信号），所以，有些书上对这两个概念不分。为了与一些习惯说法一致，本书以后对这两个概念也不作严格的区分。复接的时分方式 1）按位复接是每次依次复接各支路（低次群）的一位脉冲，周而复始。按位复接要求复接电路存储容量小，简单易行，准同步数字系列（PDH）通常采用按位复接方式。但按位复接破坏了一个字节的完整性，不利于以字节为单位的信号处理和交换。2）按字复接是每次依次复接各支路（低次群）的一个字节（8bit），周而复始。按字复接要求复接电路有较大的存储容量。但按字复接保证了一个字节的完

19、整性，便于以字节为单位的信号处理和交换。同步数字系列（SDH）采用按字复接方式。 复接的同步方式 1）“同步同步”方式复接，要求送来复接的各支路数字信号准确同步（用的是同一时钟）。同步数字系列（SDH）就是采用同步复接的方式。2）“准同步准同步”方式复用，是指送来复接的各支路数字信号接近同步（各支路数字信号有一标称码速，并允许有一小范围的差别）。在复接前先进行码速调整（达到同步），再进行复接。准同步数字系列（PDH）采用准同步复接的方式。 三、数字传输系统三、数字传输系统(3)(3)四个一次群可构成一个二次群，但速率要多些，因为复用后需要一些同步的码元；下表给出欧洲和北美的高次群的话路数和数据

20、率，日本的一次群用T1，但高次群标准不同；二次群三次群四次群五次群符号数E1E2E3E4E5话路数3012048019207680速率Mbps2.0488.44834.336139.264565.148符号数T1T2T3T4话路数2496672(7)4032(6)速率Bbps1.5446.31244.736274.176准同步数字系列（PDH） 国际上主要有两种准同步数字系列（PDH），一种是以30路复用组成基群（一次群）的PCM 30/32路系列，另一种是以24路复用组成基群（一次群）的PCM 24路系列。我国采用PCM 30/32路系列。使用地区或国家一 次 群二 次 群三 次 群四 次

21、群北美、日本1.544Mbit/s（24路）6.312Mbit/s（96路=244）44.736Mbit/s（北美）（672路=967）274.176Mbit/s（北美）（4032=6726）32.064Mbit/s（日本）（480路=965）97.728Mbit/s（日本）（1440=4803）欧洲、中国2.048Mbit/s（30路）8.448Mbit/s（120路=304）34.368Mbit/s（480路=1204）139.264Mbit/s（1920路=4804）PDH复接系统示意图 PDH在传输中上下支路过程示意图 三、数字传输系统（三、数字传输系统（4 4）3PDH/SONET/

22、SDH(同步传输网络)同步光纤网SONET(美国标准)Synchronous Optical NetworkSTS (Synchronous Transport Signal-1)：速率(STS-n)，其中STS-1为51.84Mbps STS系列标准是为数字电路的接口上(使用的是铜线)的电信号用的。而OC系列标准是为上的光信号用的。但OC-n的数据率和STS-n的数据率是一样的。 同步数字系列SDH(ITU标准) Synchronous Digital HierarchySTM-1: 速率155.52mbps， STS-3，OC-3； STM-1:155Mpbs STS-12，OC-12； STM-4:622Mpbs STS-48，OC-48； STM-16:2.5Gpbs STS