通信网络-第2章传输技术与传输网络课件

1、第二章 传输技术与传输网络2.1 传输方式与特点2.2 传输介质与性质2.3 集中传输与复用技术2.4 检错与纠错2.5 PDH/SDH光纤传输网2.6 DDN数字传输网2022/7/2012.1 传输方式及性能2.1.1 传输方式一、按传输形式模拟传输与数字传输模拟传输采用模拟方式，中间需要放大器，有噪声积累数字传输采用数字方式，中间使用中继器，可以克服噪声积累2022/7/202二、是否调制基带、频带传输基带传输是按照数字信号原有的波形（以脉冲形式）在信道上直接传输，它要求信道具有较宽的通频带。基带传输不需要调制、解调，设备花费少，适用于较小范围的数据传输。2022/7/203基带、频带传

2、输频带传输是一种采用调制、解调技术的传输形式。在发送端，采用调制手段，对数字信号进行某种变换，将代表数据的二进制“1”和“0”，变换成具有一定频带范围的模拟信号，以适应在模拟信道上传输；在接收端，通过解调手段进行相反变换，把模拟的调制信号复原为“1”或“0”。 2022/7/2042.1.1 传输方式三、传输信息方向单工通信、双工通信、半双工通信通信终端A通信终端B1只发或收2能发能收，不同时(按键发)3收发同时2022/7/2052.1.1 传输方式四、信息传输节点关系点到点/点到多点工作方式AB1B2 AB2022/7/2062.1.1 传输方式五、同步传输关系同步通信、异步通信同步传输方

3、式中发送方和接收方的时钟是统一的、字符与字符间的传输是同步无间隔的。同步通信往往提供位定位信号，适用于高速数据传输异步传输方式并不要求发送方和接收方的时钟完全一样，字符与字符间的传输是异步的。异步通信适用低速数据传输；RS2322022/7/2072.1.2 描述传输性能的一些基本概念一、数据率、频带宽度、信噪比、误码率数据率的单位是bps，bits per second 比特每秒，表示单位时间内传输的比特数频带宽度是指输出信号电平下降3db处上限频率与下限频率之差的单位是Hz，KHz信噪比是指有用信号(规定输入电压下的输出信号电压)和噪声信号(输入电压切断时，输出所残留之杂音电压)之间的比值

4、。 SNR，S/N，Signal-to-Noise Ratio。 S是平均信号功率,N是平均噪声功率，信噪比（S/N）通常用分贝（dB）表示，分贝数=10log10（S/N）。 误码率是接收到的位包含错误的比率，ber ，bit error rate。例如光纤信道10(-10)，固定电话信道10(-4)，移动电话信道10(-2)2022/7/2082.1.2 描述传输性能的一些基本概念二、信道容量和香农定理信道上传输数据的数据率的极值，称为信道容量香农定理：C=Wlog(1+S/N)；其中C是可得到的链路速度，W是链路的带宽。W=4kHz，S/N=200 ，C=30.6 kbps2022/7/

5、209三、传输时间的计算彩色图片，JPEG格式， 810 inchs， 分辨率为400 pixels/inch， 3bytes/pixel，共计810400400338.4 Mbytes的数据。若采用28.8kbps的信道进行传输，则需要大约38.4M/28.8k=3小时的时间。 2.1.2 描述传输性能的一些基本概念2022/7/20102.2 传输介质及性质2.2.1 传输介质概述分类：导向介质/自由介质常用介质：双绞线同轴电缆光纤红外无线电特点：带宽传输延时失真、衰减2022/7/20112.2.2 无线电一、概述使用无线电频谱必须有关部门的许可，管理机构包括WARC（国际无线电管理大会

6、）和中国的国家无线电管理委员会常用的单位：千，k，103；兆，M，106；吉，G，109；太，T ，10122022/7/2012名称符号频率波段波长传播特性主要用途甚低频VLF3-30KHz超长波1KKm-100Km空间波为主海岸潜艇通信；远距离通信；超远距离导航低频LF30-300KHz长波10Km-1Km地波为主越洋通信；中距离通信；地下岩层通信；远距离导航中频MF0.3-3MHz中波1Km-100m地波与天波船用通信；业余无线电通信；移动通信；中距离导航高频HF3-30MHz短波100m-10m天波与地波远距离短波通信；国际定点通信；甚高频VHF30-300MHz米波10m-1m空间波

7、电离层散射(30-60MHz);流星余迹通信;人造电离层通信(30-144MHz);对空间飞行体通信；移动通信超高频UHF0.3-3GHz分米波1m-0.1m空间波小容量微波中继通信（352-420MHz）对流层散射通信（700-10000MHz）中容量微波通信（1700-2400MHz）特高频SHF3-30GHz厘米波10cm-1cm空间波大容量微波中继通信(3600-4200MHz)大容量微波中继通信(5850-8500MHz)数字通信；卫星通信；国际海事卫星通信（1500-1600MHz）极高频EHF30-300GH z毫米波10mm-1mm 空间波再入大气层时的通信；波导通信2022/

8、7/2013电磁波频谱无线电的频率与波长满足以下关系:是无线电的波长f 是无线电的频率c 是光速，c = 3108 m/s典型的例子：GSM系统使用900 MHz频段，其波长是310 8 / 900106 = 0.33m2022/7/2014二、无线电波的传播方式无线电波的传播方式主要有以下几种形式是直达波，又称视距传播(Line of Sight, LOS)是地面反射波是地表面波是经大气层反射的天波移动通信系统大都采用视距传播方式2022/7/2015视距LOS的计算发射和接收天线的高度分别是ht和hr，地球的等效半径为Re=8500 km, O点为地心。则视距传播的极限距离为典型例子：发射

9、和接收天线高50m, 则视距d=50 km2022/7/2016自由空间传播损耗发射和接收的功率分别是PtPr,发射和接收天线的增益分别是GtGr定义自由空间传播损耗2022/7/2017自由空间传播损耗自由空间传播损耗的计算公式LS92.4+20lgf(GHz)+20lgd(km)dB 32.4+20lgf(MHz)+20lgd(km)dB结论：自由空间传播损耗 L 只与工作频率 f 和传播距离 d 有关。当 f 或d 增大一倍时，传播损耗增加 6 dB。移动通信的例子：d = 50 km, f = 2 GHz, 可以计算出L = 132 dB;卫星通信的例子： d = 40000 km,

10、f = 6 GHz, 此时的L = 200 dB2022/7/2018自由空间接收电平的计算发射和接收的功率分别是Pt、Pr,发射和接收天线的增益分别是Gt、Gr用分贝表示的接收电平例：Pt = 1W =30 dBm, f = 3800 MHz, d = 45 km, Gt = Gr = 39dB,则 Pr = Pt +Gt +Gr L = 30 + 39 + 39 137= -35 dBm = 0.33 W2022/7/20192.2.3 导向介质三种常用的导向介质：双绞线 同轴电缆 光纤 2022/7/2020一、双绞线双绞线分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)为什么要进行扭绞

11、？目的是为了提高抗干扰性能。绞度越大，抗干扰性能越好。双绞线这样互相缠绕的目的就是利用铜线中电流产生的电磁场互相作用抵消邻近线路的干扰并减少来自外界的干扰。每对线在每英寸长度上相互缠绕的次数决定了抗干扰的能力和通讯的质量，缠绕得越紧密其通讯质量越高，就可以支持更高的网络数据传送速率，当然它的成本也就越高。 规格：美国标准AWG(American Wire Gauge) ，常用的是24号线。AWG24号线的主要参数：0.511mm，重量1.82kg/km，最大折断强度5.756kg，直流电阻25.7/1000呎，或84.2/km。2022/7/2021屏蔽利用双绞线传输信息时要向周围幅射,信息很

12、容易被窃听,因此要花费额外的代价加以屏蔽。屏蔽双绞线电缆的外层由铝泊包裹,以减小幅射。 2022/7/2022 UTP的分类nCat 1 一类线 带宽1MHz以下，传输语音 nCat 2 二类线 带宽1MHz，语音传输nCat 3 三类线 带宽16MHz3 4绞/呎 10base-T nCat 4 四类线 带宽20MHz 10base-T/100base-T nCat 5 五类线 带宽100MHz3 4绞/吋 10base- T/100base-TnCat 5e 超五类线 带宽200MHznCat 6 六类线 带宽200MHznCat 7 七类线 带宽600MHz2022/7/2023二、同轴

13、电缆l结构2022/7/2024 同轴电缆的特点与应用特点：屏蔽性能好，带宽大，衰减小 应用有线电视 700 850 1000 MHz宽带电缆调制解调器Cable Modem以太网分为粗同轴和细同轴两类2022/7/2025三、光纤光纤的结构光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。2022/7/20262022/7/2027光纤的特点与应用特点巨大的带宽,带宽可达10GHZ 损耗特别低,传输20公里。抗电磁干扰能力强应用骨干网FTTHLAN - FDDI光纤分布式数据接口（FDDI）是由美国国家标准化组织（ANSI）制定的在光缆上发送数字信号的一组协

14、议。FDDI 使用双环令牌，传输速率可以达到 100Mbps。由于支持高宽带和远距离通信网络，FDDI 通常用作骨干网。 2022/7/2028Single Mode2022/7/2029Multimode Grad-Index2022/7/2030Multimode Steped-Index2022/7/20312.3 传输编码技术概述2.3.1 传输编码技术调制编码模拟信号 模拟传输；例：AM，FM,PM数字信号 模拟传输；例：ASK，FSK,PSK线路编码长距离、抗干扰、同步纠错编码数据可靠传输2022/7/20322.3.2 线路编码一、线路编码规则1、码型中应不含直流分量，低频分量尽

15、量少。2、码型中高频分量尽量少。这样既可以节省传输频带，提高信道的频带利用率，还可以减少串扰。串扰是指同一电缆内不同线对之间的相互干扰，基带信号的高频分量越大，则对邻近线对产生的干扰就越严重。3、码型中应包含定时信息。4、码型具有一定检错能力。若传输码型有一定的规律性，则就可根据这一规律性来检测传输质量，以便做到自动监测。2022/7/2033一、线路编码规则5、编码方案对发送消息类型不应有任何限制，即能适用于信源变化。这种与信源的统计特性无关的性质称为对信源具有透明性。6、低误码增值。对于某些基带传输码型，信道中产生的单个误码会扰乱一段译码过程，从而导致译码输出信息中出现多个错误，这种现象称

16、为误码增殖。7、高的编码效率。8、编译码设备应尽量简单。依照实际要求满足其中若干项 2022/7/2034二、常用码型单极性不归零码 Unipolar NRZ双极性不归零码 Polar NRZ单、双极性归零码（RZ）差分码 曼彻斯特、差分ManchesterAMIHDB3多进制码2022/7/20351、单极性非归零 （ NRZ ） 码单极性 NRZ 码如下图所示。在表示一个码元时，二进制符号 “1”和“0” 分别对应基带信号的正电平和零电平，在整个码元持续时间，电平保持不变。2022/7/2036单极性 NRZ 码特点（ 1 ）发送能量大，有利于提高接收端信噪比；（ 2 ）在信道上占用频带较

17、窄；（ 3 ）有直流分量，将导致信号的失真与畸变；且由于直流分量的存在，无法使用一些交流耦合的线路和设备；（ 4 ）不能直接提取位同步信息（ 5 ）抗噪性能差。接收单极性 NRZ 码的判决电平应 取 “1”码 电平的一半。（ 6 ）传输时需一端接地。2022/7/20372、双极性非归零 （ NRZ ） 码在此编码中，“1”和“0”分 别对应正、负电平，如下图。其特点除与单极性 NRZ 码特点（ 1 ）、（ 2 ）、（ 4 ）相同外，还有：（ 1 ）直流分量小。当二进制符 号 “1”、“0”等 可能出现时，无直流成分；（ 2 ）接收端判决门限为 0 ，容易设置并且稳定，因此抗干扰能力强；（ 3

18、 ）可以在电缆等无接地线上传输。 发送能量大，有利于提高接收端信噪比； 在信道上占用频带较窄；不能直接提取位同步信息2022/7/20383、单极性、双极性RZ码 1 0 1 0 0 1 1 0 0码元宽度分成两个半比特，每个比特在后半比特回归零2022/7/2039在差分码中， “1”、“0”分别用电平跳变或不变来表示。若用电平跳变来表示“1”，称为传号差分码（在电报通信中，常把“1”称为传号，把“0”称为空号）。若用电平跳变来表示 “0”，称为空号差分码。4、差分码 1 0 1 0 0 1 1 0 02022/7/20404、双极性码“1”通过交替正负电平表示，“0”用零电平表示。直流成分

19、更小，抗干扰性能更强2022/7/20415、曼彻斯特编码（自同步码）自同步码概念自同步码是指编码在传输信息的同时，将时钟同步信号一起传输过去。这样，在数据传输的同时就不必通过其它信道发送同步信号。局域网中的数据通信常使用自同步码，典型代表是曼彻斯特编码（Manchester）和差分曼彻斯特编码（Different Manchester）2022/7/2042曼彻斯特编码曼彻斯特编码：每一位的中间（1/2周期处）有一跳变，该跳变既作为时钟信号（同步），又作为数据信号。从高到低的跳变表示数字“0”，从低到高的跳变表示数字“1”（或反之）。差分曼彻斯特编码：每一位的中间（1/2周期处）有一跳变，但

20、是，该跳变只作为时钟信号（同步）。波形有跳变表示数字“0”，无跳变表示数字“1”。2022/7/2043高到低低到高有跳变无跳变自同步码2022/7/2044Manchester码Manchester码的优点是无直流分量， 最长连 “0”、连“l”数为2， 定时信息丰富，编译码电路简单。但其码元速率比输入的信码速率提高了一倍。Manchester码适用于数据终端设备在中速短距离上传输。如以太网采用分相码作为线路传输码。数据通信的令牌网即采用差分Manchester 码。2022/7/20456、AMI 码AMI 码的全称是传号交替反转码。此方式是单极性方式的变形，即把单极性方式中的 “0”码仍

21、与零电平对应，而“1”码 对应发送极性交替的正、负电平，这种码型实际上把二进制脉冲序列变为三电平的符号序列（故叫伪三元序列）2022/7/2046AMI 码的优缺点在 “1”、“0”码不等概率情况下，也无直流成分，且零频附近低频分量小。因此，对具有变压器或其它交流隅合的传输信道来说，不易受隔直特性的影响。便于观察误码情况。当用AMI 码来获取定时信息时，由于它可能出现长的连 0 串，因而会造成提取定时信号的困难。2022/7/20477、HDB3编码HDB3码即三阶高密度双极性码。HDB3中连0串的数目至多为3个，易于提取定时信号。编码规则复杂，但译码较简单2022/7/2048HDB3编码规

22、则:（1）先将消息代码变换成AMI码，若AMI码中连0的个数小于4,此时的AMI码就是HDB3码;（2）若AMI码中连0的个数大于4,则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一个非0符号(+1或-1)同极性的符号,用 表示(+1 +V ,-1 -V );（3）为了不破坏极性交替反转，当相邻 V符号之间有偶数个非0符号时，再将该小段的第1个0变换成 或- , 符号的极性与前一非符号的相反，并让后面的非零符号从 符号开始再交替变化。2022/7/2049HDB3编码HDB3编码举例消息代码:0 10000 1 1 0 00 00 1 0 1 AMI码: 0+1 0 00 0 -1+1 0 0 0 0

23、0 -1 0+1 HDB3： 0+1 00 0+V1+1-1 00-V0+1 0 -1 HDB3码译码规则:反过来就可以+1 0 0 0 v2022/7/2050HDB3译码HDB3码译码规则:从收到的符号序列中找到破坏极性交替的点，可以断定符号及其前面的3个符号必是连0符号，从而恢复4个连码;再将所有的-1变换成+1后，就可以得到原消息代码。HDB3的特点是明显的，它除了保持AMI码的优点外，还增加了使连“0”串减少至不多于3个的优点，而不管信息源的统计特性如何。这对于定时信号的恢复是极为有利的。 HDB3是CCITT推荐使用的码型之一。 2022/7/20518、多进制码多进制代码的波形特

24、点是多个二进制符号对应一个脉冲码元。4个电压值分别代表“00”“01”“10”“11”。多进制码的目的是在码元速率一定时可提高信息速率。 （a）单极性信号 （b）双极性信号 四进制代码波形 2022/7/20522.4 检错与纠错2.4.1 概述差错控制(Error Control)技术分为错误检测和错误纠正两种两种检错方法：奇偶、CRC校验两种基本纠错方法自动重发请求 (Auto Repeat reQuest， ARQ)前向纠错(Forward Error Correction，FEC)2022/7/20532.4.2 错误检测过程2022/7/20542.4.3 错误检测技术CRC校验奇偶

25、校验2022/7/2055一、CRC循环校验码循环校验码（CRC码）是数据通信领域中最常用的一种差错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。生成CRC码的基本原理：任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅为0和1取值的多项式一一对应。例如：代码1010111对应的多项式为x6+x4+x2+x+1，而多项式为x5+x3+x2+x+1对应的代码101111。2022/7/2056一、CRC循环校验码CRC码集选择的原则：若设码字长度为N，信息字段为K位，校验字段为R位(N=K+R)，则对于CRC码集中的任一码字，存在且仅存在一个R次多项式g(x)，使得V(x)=A(x)g(x

26、)=xRm(x)+r(x);其中：m(x)为K次信息多项式 r(x)为R-1次校验多项式 g(x)称为生成多项式： g(x)=g0+g1x+ g2x2+.+g(R-1)x(R-1)+ gRxR发送方通过指定的g(x)产生CRC码字，接收方则通过该g(x)来验证收到的CRC码字。2022/7/2057CRC校验码例子借助于多项式除法，其余数为校验字段。例如：信息字段代码为: 1011001；对应m(x)=x6+x4+x3+1假设生成多项式g(x)=x4+x3+1；对应g(x)的代码为:11001x4m(x)=x10+x8+x7+x4 对应的代码记为：10110010000；采用多项式除法:得余数

27、为1010(即校验字段为：1010）发送方：发出的传输字段为: 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 信息字段校验字段接收方：使用相同的生成码进行校验:接收到的字段除以生成码（二进制除法）,如果能够除尽则正确，否则出错。2022/7/20582022/7/2059二、奇偶校验奇/偶校验码: 其信息字段以字符为单位，校验字段仅含一个比特称为校验比特或校验位,使用七单位的ASCII码来构造成八单位的检错码时若采用奇/偶校验，校验位的取值应使整个码字包括校验位中为1的比特个数为奇数或偶数。例：信息字段 奇校验码 偶校验码 0110001 01100010 01100011编码效率： Q/(Q+

28、1)(信息字段占Q个比特)应用： 通常在异步传输方式中采用偶校验， 同步传输方式中采取奇校验。2022/7/20602.5 集中传输与复用技术2.5.1 复用技术基本原理与类型一、多路复用的目的充分利用昂贵的通信线路，尽可能地容纳较多的用户和传输较多的信息。二、多路复用的基本原理 当物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需的带宽时，可将该物理信道的总带宽分割成若干个固定带宽的子信道，并利用每个子信道传输一路信号，从而达到多路信号共用一个信道，或者将多路信号组合在一条物理信道上传输的目的，充分利用信道容量。2022/7/20612022/7/2062三、多路复用主要采用的技术（1）频分多路复用（F

29、DMFrequency Division Multiplexing） （2）时分多路复用（TDMTime Division Multiplexing） （3）波分多路复用（TDMWavelength Division Multiplexing） 2022/7/20632.5.2 频分多路复用如果传输介质的可用带宽超过要传输信号所要求的总带宽的时，可以采用频分多路复用技术。几个信号输入一个多路复用器中，由这个多路复用器将每一个信号调制到不同的频率，并且分配给每一个信号以它的载波频率为中心的一定带宽，称为通道。为了避免干扰，用频谱中末使用的部分作为保护带来隔开每一个通道。在接收端，由相应的设备来恢

30、复成原来的信号，如图所示。2022/7/20642022/7/20652.5.2 频分多路复用实例：有线电视台使用频分多路复用技术，将很多频道的信号通过一条线路传输，用户可以选择收看其中的任何一个频道。2022/7/20662.5.3 时分多路复用如果传输介质可达到的数据传输率(信道容量）超过要传输的数字信号的总的数据传输率时，可以采用时分多路复用技术。几个低速设备产生的信号输入一个多路复用器，保存在相应的缓冲器中(通常缓冲器为一个字符大小)，按照一定的周期顺序扫描每一个缓冲器，可以将这些信号顺序传输在高速线路上。在接收端，由相应设备分离这些数据，恢复成原来的信号。2022/7/20672.5

31、.3 时分多路复用采用时分多路复用时，输入到多路复用器的信号一般是数字信号。时分多路复用又分为同步时分（Synchronous Time division Multiplexing,STDM）和异步时分(Asysnchronous Time Division Multiplexing ,ATDM)2022/7/20682.5.3 时分多路复用（TDM）一、同步时分同步时分指发送端的多台计算机通过一条线路向接收端发送数据时进行分时处理，它们以固定的时隙进行分配，比如：第一个周期，4个终端分别占用一个时隙发送A、B、C、D，则ABCD就是1个帧，如下图所示。 2022/7/2069同步时分2022

32、/7/2070二、异步时分异步时分复用技术又被称为统计时分复用技术，它能动态地按需分配时隙，以避免每个时隙段中出现空闲时隙。异步时分在分配时隙时是不固定的，而是只给想发送数据的发送端分配其时隙段，当用户暂停发送数据时，则不给它分配时隙，如下图所示。2022/7/2071异步时分2022/7/2072 三、TDM复用例子(E1系统)E1系统采用时分多路复用技术，它有32路语音信号，8bit/路，125微秒/周期，传输速率：328/125=2.048Mbps。E1系统示意图如下：2022/7/2073E1系统2022/7/20742.5.4 波分多路复用（Wavelength Division m

33、ultiplexing）光分复用是将单模光纤的可用带宽（波长）划分成多波个独立的波长，每个波长是一个信道，信道速率可从52Mb/s-20Gb/s。光波分复用采用一种新的复用方式，使光纤通信的容量成几十倍的提高，目前322.5Gb/s的WDM已应用。2022/7/2075光波分复用（WDM）的基本原理光波分复用技术就是采用波分复用器（合波器），在发送端将不同规定波长的信号光载波合并起来并送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。根据波分复用器的不同，可以复用的波长数也不同，从2个到132个不等，取决于所允许的光载波波长的间隔大小。

34、2022/7/2076光波分复用系统组成光发射机1光发射机2光发射机N合 波 器光发射机1光发射机2光发射机N光功率放大（BA）光线路放大（OA）光线路放大（OA）分 波 器光前置放大（PA）12N12N12N.发送端接收端2022/7/20772.5.5 集中传输 一、集中传输的目的：对多路复用技术的进一步提高和改进。二、多路复用的不足之处：信道的利用率不高。由于实用中信息的传输往往是间断的，因此在某个时刻，子信道会出现空闲状态（即在某一时刻被分配的子信道无数据可发），这些空闲子信道具有被进一步利用的价值。三、集中传输的思路： 动态按需分配子信道。子信道有数据时，就分配，无数据时就不分配。因

35、此，为了便于多路信号的区分，各路信号之前加地址信息2022/7/20782.5.5 集中传输四、对集中传输设备的要求采用集中传输机制，设备可附接的站点较多路复用技术所附接的站点数有所增加。随着站点数的增加，系统的瞬时输入之和可能超过系统可支持的额定输出速率要求集中传输设备具有缓冲存储的能力，临时保存输入的信息，并等待空闲的信道2022/7/20792.6 PDH/SDH光纤传输网2.6.1 数字光纤系统构成光纤传输优点宽带宽保密性好传输距离长、容量大节省有色金属光纤传输成为通信网络干线和部分用户接入网常用传输手段，光纤传输系统构成如下图所示2022/7/2080数字光纤传输系统组成示意图 低速

36、电信号高速电信号复用光发送单元解复用光接收单元光信号 光信号高速电信号低速电信号高速电信号复用光接收单元解复用光发送单元光信号 光信号高速电信号低速电信号低速电信号甲端发乙端收甲端收乙端发光纤光纤发送端：将高速电信号进行线路编码；将编码后电信号转换成光信号；将光信号耦合进光纤接收端：将接收到的光信号转换成电信号；放大、整形再生；将电信号进行线路解码后恢复成高速电信号2022/7/20812.6.2 PDH（准同步数字系列）光纤传输系统简介一、概述复用/解复用是数字信号传输系统中常用手段，数字传输系统中复用是将低速信号按照一定的规则变成高速信号解复用：是将收到的高速信号恢复成原来的低速信号202

37、2/7/2082二、PDH复用原理异步复用按比特复用采用正码速调整4路低速信号复用成1路高速信号基群信号可依次复用成二次群信号、三次群信号、四次群信号各次群信号均有国际统一标准1324（1）（2）（3）（4）（5）（6）（1）（2）（3）（4）（5）（6）（1）（2）（3）（4）（5）（6）（1）（2）（3）（4）（5）（6）1(1)3(1)2(1)4(1)1(2)3(2)2(2)4(2)1(3)3(3)2(3)4(3)1(4)3(4)2(4)4(4)1(5)3(5)2(5)4(5)1(6)2(6)2022/7/2083PDH各次群信号速率、接口及容量 2022/7/2084 O D F端局4

38、D D F交换机端局2O D F端局1D D F交换机O D F传输转接点O D F交换机D D FDDF140Mb/s2Mb/s2Mb/s2Mb/s2Mb/s端局3O D F交换机DDF2Mb/s140Mb/s140Mb/s140Mb/sDDF:数字配线架ODF:光纤配线架PDH 星形网组网举例2022/7/2085 三、PDH传输网组网举例汇接局长途局端局端局接入层骨干层网络结构：由骨干层和端局接入层组成两层结构骨干层节点即为汇接局和长途局所在位置，也称传输转接点端局接入层节点即为各端局所在位置骨干层各传输转接点间以多套140Mb/s PDH设备相连端局接入层各节点以两套140Mb/s P

39、DH传输设备分别接 到本区域内的两个传输转接点上由于大量电路要在传输转接点转接，因此需大量配线架，进行人工调度，不灵活，反应速度慢2022/7/20862.6.3 SDH（同步数字系列）光同步传输网优点光同步传输网的产生： PDH缺点需求。现代电信网要求能迅速地、经济地为用户提供电路和业务，甚至最终希望能对电路带宽和业务提供在线实时控制。为了适应电信网的发展和满足用户的要求，产生了一种新的传输技术体制光同步传输网。2022/7/2087SDH与PDH的比较 2022/7/2088上下电路过程示意图光电电光解复用解复用解复用复用复用复用光信号光信号140/34Mb/s34/8Mb/s8/2Mb/

40、s2Mb/s（电信号）2/8Mb/s8/34Mb/s34/140Mb/sPDHADMSDH光接口光接口155Mb/s155Mb/s2Mb/s（电信号）定义一个统一帧结构2022/7/20892.6.4 光同步传输网的基本概念光同步传输网由一些SDH网络单元（NE）组成，在光纤上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络。全世界有统一的网络节点接口、统一的标准光接口。有一套标准化的信息结构等级同步传送模块STM1、STM4、STM16。SDH 的基本网络单元有：同步光缆线路系统、同步复用器（SM）、分插复用器（ADM）、同步数字交叉连接设备（SDXC）等。155.520mbs/64个E1622.02

41、8mbs/4*64个E12488.320mbs/16*64个E12022/7/2090 一、 SDH帧结构 SDH帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键。一个STMN帧有9行，每行由270N个字节组成。 这样每帧共有9270N个字节， 每字节为8 bit。 帧周期为125 s， 即每秒传输8000帧。对于STM1 而言，传输速率为927088000=155.520 Mb/s。字节发送顺序为：由上往下逐行发送，每行先左后右。 2022/7/2091SDH帧大体可分为三个部分： (1) 段开销(SOH)。 段开销是在SDH帧中为保证信息正常传输所必需的附加字节(每字节含64 kb

42、/s的容量)，主要用于运行、 维护和管理，如帧定位、 误码检测、 公务通信、自动保护倒换以及网管信息传输。对于STM1 而言， SOH共使用98(第4行除外)=72 Byte相应于576 bit。由于每秒传输8000帧， 所以SOH的容量为5768000=4.608 Mb/s2022/7/2092(2) 信息载荷(Payload)。信息载荷域是SDH帧内用于承载各种业务信息的部分。对于STM1而言，Payload有9261=2349 Byte, 相应于234988000=150.336 Mb/s的容量。 在Payload中包含少量字节用于通道的运行、 维护和管理， 这些字节称为通道开销(POH

43、)。2022/7/2093 (3) 管理单元指针(AU PTR)。管理单元指针是一种指示符， 主要用于指示Payload第一个字节在帧内的准确位置(相对于指针位置的偏移量)。对于STM1 而言，AU PTR有9个字节(第4行)， 相应于988000=0.576 Mb/s。 采用指针技术是SDH的创新，结合虚容器(VC)的概念， 解决了低速信号复接成高速信号时，由于小的频率误差所造成的载荷相对位置漂移的问题。 2022/7/2094 ITUT规定了SDH的一般复用映射结构。所谓映射结构， 是指把支路信号适配装入虚容器的过程，通过映射结构可以使支路信号与传送的载荷同步。 这种结构可以把目前PDH的

44、绝大多数标准速率信号装入SDH帧。图示出SDH一般复用映射结构，(4)、复用技术2022/7/2095SDH的一般复用映射结构 图中Cn是标准容器， 用来装载现有PDH的各支路信号， 即C11, C12, C2, C3和C4 分别装载1.5 Mb/s, 2Mb/s, 6 Mb/s, 34 Mb/s, 45 Mb/s和140Mb/s的支路信号，并完成速率适配处理的功能。 在标准容器的基础上，加入少量通道开销(POH)字节，即组成相应的虚容器VC。支路单元TU由低阶VC加TU指针组成管理单元(AU)高阶VC加AU指针组成2022/7/2096二、SDH设备介绍同步复用/解复用发送/接收单元低速支路

45、信号STM-N高速光信号STM-N高速信号低速支路信号SM用符号表示：同步复用设备（SM）2022/7/2097分插复用设备（ADM）2Mb/s2Mb/s发送/接收单元光发送/接收单元STM-N高速光信号STM-N高速信号STM-N高速信号 ADM 2Mb/s用符号表示：2022/7/2098数字交叉连接设备（DXC）STM-1STM-1STM-1STM-12Mb/s用符号表示：VC12（1）VC12（63）VC12（1）VC12（63）VC12（1）VC12（63）VC12（1）VC12（63）STM-1STM-12Mb/s2Mb/s2Mb/s2Mb/sDXC 4/1设备2022/7/209

46、9 DXC X / Y 来表示一个DXC的配置类型，其中第一个数字X表示输入端口速率的最高等级，第二个数字Y表示参与交叉连接的最低速率等级。 数字0表示64 kb/s电路速率；数字1、2、3、4 分别表示PDH的1至 4 次群的速率， 其中 4 也代表SDH 的STM1 等级； 数字 5 和 6 分别代表SDH的STM4 和STM等级。 2022/7/20100三、SDH网拓扑结构 树型线型网孔型环型星型2022/7/20101 汇接局长途局端局骨干层端局接入层网管中心目标交换局A目标交换局B2.6.5 SDH传输网组网示意图网络结构：由骨干层和端局接入层组成两层结构骨干层中设置若干个DXC4

47、/1交叉连接设备骨干层各节点之间以2.5Gb/s系统通过DXC4/1组成逻辑上的网状网端局接入层的节点间以环状、星状或线状接到本区的传输转接点的DXC4/1全网由一个网管中心管理2022/7/20102MUXMUXDLC电话数据POTSMUXDXCMUXMUXPDHMUXDXCMUXMUX海底光缆MUXX25MUX国际交换局STM-1/STM-4STM-16长途骨干网汇接网本地接入国家光纤骨干网示意图2022/7/20103一、自愈网的类型和原理自愈网就是无需人为干预，网络就能在极短时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出了故障线路保护倒换：传输中断后自动切换到备用系统T

48、xRxTxTxRxTxRxRxS1P1S1P1倒换复用解复用解复用2022/7/20104环形网保护（设备为ADM）CA AC （2Mb/s）CA AC (2Mb/s）CA AC（2Mb/s）CA AC （2Mb/s）倒换S1AP1BCDABCDS1P1P1S1P1S1(a)(b)二纤单向通道倒换环2022/7/20105二、深圳市光纤传输网简介1、深圳市传输网结构特区龙岗区宝安区龙华新安龙中宝岭科技园黄木岗罗湖骨干层端局接入层南头福田汇接局长途局PDH与SDH并存2022/7/201062、深圳市PDH传输网简介传输转接点间以多套140Mb/s点对点系统相连每个端局接入节点（即每个端局）以2套140Mb/s 分别接至本区内的2个传输转接中心点上，提高网络 可靠性由于大量电路要在传输转接中心转接，因此需大量 配线架，人工调度，不灵活，反应速度慢2022/7/