第二章传输介质

第二章传输介质第1页，课件共130页，创作于2023年2月2.1传输介质2.1.1基本概念(1)什么是传输介质所谓传输介质，是指传输信号的物理通信线路。任何数据在实际传输时都会被转换成电信号或光信号的形式在传输介质中传输，数据能否成功传输则依赖于两个因素：被传输信号本身的质量和传输介质的特性。

第2页，课件共130页，创作于2023年2月（2）什么是信道带宽所谓信道，就是信号传输的通道；一般的通信系统包括了信源编码、信道编码、调制解调、物理信道；从信源编码到信源解码这一系列过程都可以认为是广义信道；狭义的信道仅仅指物理信道，即传输介质和媒介；物理信道的带宽由传输介质决定；广义信道带宽（即系统带宽，通信理论中通常所指的信道带宽）指进入物理信道前允许的最大信号基带频谱宽度（最大信号带宽），这是由系统所决定的。

第3页，课件共130页，创作于2023年2月（3）什么是信号带宽信号包含的频率成分的范围称为频谱，而信号的带宽就是频谱的绝对宽度。由于信号所携带的能量并不是在其频谱上均匀分布的，因此又引入了有效带宽的概念，它指包含信号主要能量的那一部分带宽。如不加说明，带宽通常均指有效带宽。第4页，课件共130页，创作于2023年2月（4）什么是信道速率

传输速率和带宽的关系可以由香农公式和Nyquist准则确定。

在通信理论研究中多用第一种解释，在计算机网络中信道带宽常常指传输速率。第5页，课件共130页，创作于2023年2月（5）传输介质的特性－物理特性：对传输介质物理结构的描述－传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号，以及调制技术、传送容量与传送的频率范围等－连通特性：允许点－点或多点连接－地理范围：传送介质的最大传输距离－抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据影响的能力－相对价格：包括器件费用、安装与维护第6页，课件共130页，创作于2023年2月（6）传输介质的选择

可以用传输介质的有效传输距离和带宽来衡量其质量，其中传输距离与带宽成反比，同时带宽越宽，成本越高。而在数字传输中，具有一定带宽的传输介质的最大传输速率与信号的调制方式也紧密相关。另一方面，不同的传输介质都有自己独特的传输特性，因此传输介质的选择，应从性能、成本、适用场合等方面综合考虑。第7页，课件共130页，创作于2023年2月(7)基带传输基带信号(BasebandSignal)

：是指信源发出的没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号。基带信号（包括模拟基带信号和数字基带信号）的传输方法有基带传输和频带传输（又称载波传输、调制传输）两种。第8页，课件共130页，创作于2023年2月基带传输:将基带信号直接送往信道中传输的传输方式；如在某些有线信道中，特别是传输距离不太远的情况下，可以让基带信号直接进行传输。基带传输是一种最基本的数据传输方式。线路设备简单，信道利用率低。频带传输:将基带信号对载波进行调制后，以载波传输的传输方式。比如在无线信道和光信道中，基带信号则必须经过调制，以载波传输的方式在信道中传输。第9页，课件共130页，创作于2023年2月宽带传输

将信道分成多个子信道，分别传送音频、视频和数字信号，称为宽带传输。宽带是比音频带宽更宽的频带，它包括大部分电磁波频谱。使用这种宽频带传输的系统，称为宽带传输系统。其通过借助频带传输，可以将链路容量分解成两个或更多的信道，每个信道可以携带不同的信号，这就是宽带传输。如CATV

第10页，课件共130页，创作于2023年2月

传输介质分为有线介质和无线介质两大类，无论何种情况，信号都是以电磁波的形式传输的。在有线介质中，电磁波信号会沿着有形的固体介质传输，有线介质目前常用的有双绞线、同轴电缆和光纤；在无线介质中，电磁波信号通过地球外部的大气或外层空间进行传输，大气或外层空间并不对信号本身进行制导。无线传输常用的电磁波段主要有无线电、微波、红外线等。2.1.2传输介质第11页，课件共130页，创作于2023年2月有线介质无线介质双绞线同轴电缆光纤无线电微波红外线传输介质第12页，课件共130页，创作于2023年2月1．双绞线双绞线是指由一对绝缘的铜导线扭绞在一起组成的一条物理通信链路。采用双线扭绞的形式主要是为减少线间的低频干扰，扭绞得越紧密抗干扰能力越好。图2.1双绞线的物理结构第13页，课件共130页，创作于2023年2月传输特性：（１）串音会随频率的升高而增加，抗干扰能力差，通常用作电话用户线和局域网传输介质，在局域网范围内传输速率可达100Mb/s，但其很难用于宽带通信和长途传输线路。（２）模拟信号和数字信号均可传第14页，课件共130页，创作于2023年2月图2.2双绞线的构成第15页，课件共130页，创作于2023年2月双绞线主要分成两类：非屏蔽(UTP：UnshieldedTwistedPair)和屏蔽(STP：ShieldedTwistedPair)。屏蔽双绞线除了应用在IBM的令牌环网中以外，其他领域并无太多应用。目前电话用户线和局域网中都使用非屏蔽双绞线，例如普通电话线多采用24号UTP。常用UTP的性能如表2.1所示。第16页，课件共130页，创作于2023年2月表2.1常用UTP的性能10－带宽base－数字基带传输T－双绞线5类和3类都可以,3类更合适T1和E1是物理连接技术，T1是美国标准，1.544M，E1是欧洲标准，2.048M，我国的专线一般都是E1，然后根据用户的需要再划信道分配（以64K为单位）。比如PPP的DDN线路以及frame-relay的线路等都可以使用他们类别

规格AWG

性能

典型应用

三类

22和24

16MHz

E1/T1、令牌环网、10Base-T网等

四类

各种

20MHz

4/16Mb/s令牌环网

五类

各种

100MHz

4/16Mb/s令牌环网、10/100Base-T网等

第17页，课件共130页，创作于2023年2月2.同轴电缆：同轴电缆由一根实心的铜质线作为内导体、一个空心的铜质圆形薄皮作为外导体，内外导体之间由塑料绝缘材料隔离，外导体之外再被覆聚氯乙烯或其它绝缘材料，外导体以内导体为同心轴，所以称为同轴电缆。特点：抗干扰性能很强。50Ω的同轴电缆：局域网基带传输。传输带宽为1～20M传输距离1～1.2km75Ω的同轴电缆：闭路电视系统（CATV）。频分多路复用50个信道。支持的带宽：300～450MHz。距离：100km第18页，课件共130页，创作于2023年2月

支持点到点和多点通信；传输距离几km到几十千米；目前主要应用于CATV和光纤同轴混合接入网；2.同轴电缆第19页，课件共130页，创作于2023年2月

3．光纤

图2.4光纤的物理结构光纤是一种同轴性结构，由纤芯、包层和外套三个同轴部分组成，其中纤芯、包层由两种折射率不同的玻璃材料制成，利用光的全反射可以使光信号在纤芯中传输,包层的折射率略小于纤芯，以形成光波导效应，防止光信号外溢。第20页，课件共130页，创作于2023年2月石英光纤玻璃光纤塑料光纤石英光纤最为实用第21页，课件共130页，创作于2023年2月光纤系统的工作频率分布在10^14～10^15Hz范围内，属于近红外区，其潜在带宽是巨大的。目前10Tb/s/100km的实验系统已试验成功，通过密集波分复用(DWDM)在一根光纤上实现40Gb/s/200km传输的实际系统已经在电信网上广泛使用。体积小、重量轻。低衰减、抗干扰能力强。传输范围达到6-8km第22页，课件共130页，创作于2023年2月

光纤分为多模光纤(MMF)和单模光纤(SMF)两种基本类型。多模光纤主要用于短距低速传输，比如接入网和局域网，一般传输距离应小于2km。

单模光纤的纤芯直径非常小，通常为4～10μm,在任何时候，单模光纤只允许光信号以一种模式通过纤芯。目前长途传输主要采用单模光纤。在ITU-T的最新建议G.652、G.653、G654、G.655中对单模光纤进行了详细的定义和规范。第23页，课件共130页，创作于2023年2月单模光纤多模光纤第24页，课件共130页，创作于2023年2月

在光脉冲信号传输的过程中，所使用的波长与传输速率、信号衰减之间有着密切的关系。通常采用的光脉冲信号的波长集中在某些波长范围附近，这些波长范围习惯上又称为窗口，目前常用的有850nm、1310nm和1550nm为中心的三个低损耗窗口，在这三个窗口中，信号具有最优的传输特性。在局域网中较常采用850nm，而在长距离和高速率的传输条件下的城域网和长途网中均采用1550nm波长。第25页，课件共130页，创作于2023年2月

4．无线介质何谓无线电通信通信就是在一点准确或近似地再现另一点所选择的消息—香农。这个再现的过程包括一个最重要的环节：即承载信息的载波。无线电通信是指利用无线电波作载波传递各种消息的各种通信方式的总称。第26页，课件共130页，创作于2023年2月

100102104106108101010121014101610181020102210241041051061071081091010101110121013101410151016无线电微波红外线可见光紫外线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)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段移动无线电图2.4电磁波频谱及其在通信中的应用第27页，课件共130页，创作于2023年2月1)无线电

无线电又称广播频率(RF:RadioFrequency),其工作频率范围在几十兆赫兹到200兆赫兹左右。优点:易于产生，能够长距离传输，能轻易地穿越建筑物，并且其传播是全向的，非常适合于广播通信。缺点:是其传输特性与频率相关：低频信号穿越障碍能力强，但传输衰耗大；高频信号趋向于沿直线传输，但容易在障碍物处形成反射，并且天气对高频信号的影响大于低频信号。第28页，课件共130页，创作于2023年2月高频无线电波传播途径第29页，课件共130页，创作于2023年2月2)微波

微波指频段范围在300MHz～30GHz的电磁波，因为其波长在毫米范围内，所以产生了微波这一术语。

微波信号的主要特征是在空间沿直线传播，因而它只能在视距范围内实现点对点通信，通常微波中继距离应在80km范围内。微波的主要缺点是信号易受环境的影响(如降雨、薄雾、烟雾、灰尘等)，频率越高影响越大，另外高频信号也很容易衰减。卫星通信可认为是微波通信的一种特殊形式。

第30页，课件共130页，创作于2023年2月地面微波接力两个地面站之间传送距离：50-100km地球地面站之间的直视线路

微波传送塔第31页，课件共130页，创作于2023年2月地球同步卫星(对地静止)与地面站位置相对固定使用3个卫星可覆盖全球一个卫星使用12－20个转发器，每个转发器频宽36－50MHz地面站大量使用甚小孔径地球站VSAT传输延迟时间长(270ms)36,000公里地球第32页，课件共130页，创作于2023年2月

3)红外线

红外线指1012～1014Hz范围的电磁波信号。与微波相比，红外线最大的缺点是不能穿越固体物质，因而它主要用于短距离、小范围内的设备之间的通信。红外线通信目前主要用于家电产品的远程遥控，便携式计算机通信接口等。第33页，课件共130页，创作于2023年2月电信领域使用的电磁波的频谱第34页，课件共130页，创作于2023年2月各种常用传输媒体的比较第35页，课件共130页，创作于2023年2月小结（本节重点）双绞线(UTP和STP)、同轴电缆、光纤的使用特点单模光纤和多模光纤的使用特点无线通信常用的传输介质与使用特点第36页，课件共130页，创作于2023年2月2.2多路复用第37页，课件共130页，创作于2023年2月－什么是多路复用（Multiplexing）DEMUX复用器解复用器共享信道MUX复用—多个信息源共享一个公共信道

为何要复用？线路成本第38页，课件共130页，创作于2023年2月多路复用技术

多路复用技术就是将多路信号组合在一条物理信道上进行传输，到接收端再用专门的设备将各路信号分离开来。这样使一条物理信道资源被多路信号共享。多路复用技术包括:频分多路复用(FDM)时分多路复用(TDM)

波分多路复用(WDM)

第39页，课件共130页，创作于2023年2月按信号在传输介质上的复用方式不同，传输系统分为：基带传输系统、频分复用传输系统、时分复用传输系统、波分复用传输系统2.2.1基带传输系统在传输介质上直接传输基带信号的系统。如：计算机局域网第40页，课件共130页，创作于2023年2月(1)FDM的基本原理FDM是利用传输介质的带宽高于单路信号的带宽这一特点，将多路信号经过高频载波信号调制后在同一介质上传输的复用技术。为防止各路信号之间相互干扰，要求每路信号要调制到不同的载波频段上，而且各频段之间要保持一定的间隔,这样各路信号通过占用同一介质不同的频带实现了复用。2.2.2频分复用传输系统第41页，课件共130页，创作于2023年2月第42页，课件共130页，创作于2023年2月频分多路复用带宽分配示例A第43页，课件共130页，创作于2023年2月FDM多路复用过程示例第44页，课件共130页，创作于2023年2月FDM

解多路复用过程示例第45页，课件共130页，创作于2023年2月FDM中的移频与叠加（频谱）第46页，课件共130页，创作于2023年2月图2.5FDM原理示意图(a)FDM信道划分；(b)FDM系统示意图第47页，课件共130页，创作于2023年2月ITU-T标准的话音信号频分多路复用的策略如下：为每路话音信号提供4kHz的信道带宽，其中3kHz用于话音，两个500Hz用于防卫频带，12路基带话音信号经调制后每路占用60～108kHz带宽中的一个4kHz的子信道。这样12路信号构成的一个单元称为一个群。在电话通信的FDM体制中，五个群又可以构成一个超群Supergroup，还可以构成复用度更高的主群Mastergroup。第48页，课件共130页，创作于2023年2月FDM分层多路复用第49页，课件共130页，创作于2023年2月（2）FDM的特点优点：容易实现，技术成熟，能较充分地利用信道带宽。缺点：传输的是模拟信号，需要模拟的调制解调设备，成本高且体积大，由于难以集成，因此工作的稳定度也不高。目前FDM技术主要用于电话和电缆电视系统，在光纤介质上该方式更习惯被称为波分复用。第50页，课件共130页，创作于2023年2月（1）TDM的原理TDM将模拟信号经过PCM(PulseCodeModulation)调制后变为数字信号，然后进行时分多路复用的技术。它是一种数字复用技术，TDM中多路信号以时分的方式共享一条传输介质，每路信号在属于自己的时间片中占用传输介质的全部带宽。国际上主要的TDM标准有北美地区使用的T载波方式，一次群信号T1每帧24时隙，速率为1.544Mb/s；国际电联标准E载波方式，一次群信号E1每帧32时隙,速率为2.048Mb/s，两者相同之处在于都采用8000Hz频率对话音信号进行采样，因此每帧时长都是125μs。脉冲编码调制：模拟信号数字化的一种方法2.2.3时分复用传输系统第51页，课件共130页，创作于2023年2月TDM多适用于数字信号传输第52页，课件共130页，创作于2023年2月TDM工作原理示例第53页，课件共130页，创作于2023年2月图2.6TDM原理示意图(a)TDM信道划分；(b)TDM系统示意图第54页，课件共130页，创作于2023年2月（2）TDM的特点相对于频分复用传输系统，时分复用传输系统可以利用数字技术的全部优点：差错率低，安全性好，数字电路的高集成度，以及更高的带宽利用率。它已成为传输系统的主流技术，目前主要有两种时分数字传输体制：准同步数字体系PDH和同步数字体系SDH。其主要缺点是：通信双方时隙必须严格保持同步。第55页，课件共130页，创作于2023年2月T1信道广泛用于北美和日本的电话系统中。每秒8000次采样(帧)，一共24路信号，每路信号8位(含1比特控制),每帧还有1同步比特。

数据传输率：193*8000=1.544Mbps第56页，课件共130页，创作于2023年2月T1信道传输速率1.544Mbps第57页，课件共130页，创作于2023年2月TDM分层多路复用(T1,T2,T3,T4)第58页，课件共130页，创作于2023年2月E1信道

用于北美和日本以外地区，包括中国。每秒8000次采样(帧)，一共32路信号(其中2路作信令同步)，每路信号8位,每帧还有1同步比特。速率为：8*32*8000=2.048Mbps0121631125ms=32时隙=2.048Mbps帧同步信令信道30路话音数据信道+2路控制信道第59页，课件共130页，创作于2023年2月（1）WDM的原理目前一根单模光纤的传输速率可达到2.5Gb/s，如能采用色散补偿技术解决光纤传输中的色散问题(指光脉冲中由于不同频率分量传输速率不同导致信号失真产生误码的现象)，则一根单模光纤的传输速率可达到10Gb/s，这已是当前单个光载波信号传输的极限值。2.2.4波分复用传输系统第60页，课件共130页，创作于2023年2月波分多路复用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）是光的频分复用。不同的信源使用不同波长的光波来传输数据，各路光波经过一个棱镜（或衍射光栅）合成一个光束在光纤干道上传输，在接收端利用相同的设备将各路光波分开。这样复用后，可以使光纤的传输能力成几倍几十倍的提高。第61页，课件共130页，创作于2023年2月图2.7DWDM传输系统结构第62页，课件共130页，创作于2023年2月DWDM

传输（常用在干线上传输）1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm8

2.5Gb/s1310nm20Gb/s复用器分用器EDFA120km第63页，课件共130页，创作于2023年2月8路2.5Gb/s的光载波(波长1310nm)，经光的调制后，分别将波长变换到1550－1557nm，经光复用器后在一根光纤中传输，传输总速率可达20Gb/s，经一段距离传输后光信号衰减，使用掺铒光纤放大器EDFA放大(这种光放大器不需光电转换，能直接对光信号放大)，两放大器间距120km，复用器分用器间无光电转换距离可600km。若光缆中有几十根这样的光纤，总数据率可达Tb/s级。第64页，课件共130页，创作于2023年2月

导致DWDM得以商用化的一个关键技术是1550nm窗口EDFA光放大器(ErbiumDopedOpticalAmplifier)的商用化。EDFA是通过在光纤中掺入少量稀有金属来制成的，使用EDFA后，多路光信号可以共享一个EDFA，EDFA可以直接在光域对它们同时进行放大，而无需像以前那样将每一路光信号先转换回电信号，再进行放大。第65页，课件共130页，创作于2023年2月

按照信号在一根光纤中的传送方向来分，目前的DWDM系统分为两类：双纤单向传输系统和单纤双向传输系统。双纤单向指使用两根光纤实现两个方向的全双工通信。单纤双向指将两个方向的信号分别安排在一根光纤的不同波长上传输。根据波分复用器的不同，可以复用的波长数也不同，从两个至几十个不等，现在商用化的一般是8波长、16波长、40波长系统，每波长速率为2.5Gb/s或10Gb/s。目前实验系统中已实现了256波长，每信道40Gb/s，传输距离100km的DWDM系统。第66页，课件共130页，创作于2023年2月使一根光纤的传输容量比单波长传输增加了几倍至几十倍，降低了长途传输的成本；WDM对数据格式是透明的，即与信号速率及电调制方式无关。一个WDM系统可以承载多种格式的“业务”信号，如ATM、IP或者将来有可能出现的信号。在网络扩充和发展中，WDM是理想的扩容手段，也是引入宽带新业务(如CATV、HDTV和B-ISDN等)的方便手段，增加一个附加波长即可引入任意想要的新业务或新容量。（2）WDM的特点第67页，课件共130页，创作于2023年2月光通信光通信要解决两个最根本的问题：一要找到高强度的、可靠的光源。二要有稳定的、低损耗的传输媒质第68页，课件共130页，创作于2023年2月光通信激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是“受激辐射的光放大”。第69页，课件共130页，创作于2023年2月在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列。这些数字信号流在数字交换设备之间传输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息传送的准确无误，这就叫做“同步”。在数字传输系统中，有两种数字传输系列，一种叫“准同步数字系列”（PsynchronousDigitalHierarchy，简称PDH）；另一种叫“同步数字系列”（SynchronousDigitalHierarchy，简称SDH）。第70页，课件共130页，创作于2023年2月1．简介PDH(PsynchronousDigitalHierarchy)是一种异步复用方式，多个PCM的一次群信号可逐步复用为二次群、三次群，最高可达五次群信号。其主要缺点如下：(1)标准不统一，存在三种标准，且互不兼容；(2)面向点到点的传输，组网的灵活性不够；(3)低阶支路信号上、下电路复杂，需要逐次复用、解复用；(4)帧结构中缺乏足够的冗余信息用于传输网的监视、维护和管理。2.2.5PDH系统简介第71页，课件共130页，创作于2023年2月

2．帧结构

在PCM30/32系统中，一帧由32个时隙组成，每个用户占一个指定的时隙(TS：TimeSlot)，通信时用户在自己的时隙轮流传送8位码组一次，重复周期为125μs(每秒8000次),因此一次群的传输速率为32×8×8000=2048kb/s。帧结构动画演示第72页，课件共130页，创作于2023年2月小结（本节重点）理解FDM、TDM、WDM的基本概念掌握T1信道和E1信道的基本参数第73页，课件共130页，创作于2023年2月大家要对SDH有个整体印象！第74页，课件共130页，创作于2023年2月1.1SDH产生的技术背景SDH是什么——同步数字传输体制。类似于PDH，均为数字信号传输体制。产生的社会背景：1）信息社会要求：通信网传输、交换、处理大量信息，向数字化、综合化、智能化、个人化发展。2）作为通信网的承载体传输网要求：宽带化——信息高速公路规范化——世界性统一的标准接口第75页，课件共130页，创作于2023年2月1.2PDH的固有缺陷：作为传统的数字传输体制，PDH具有以下固有的缺陷：1、接口方面电接口——只有地区性的电接口规范，无世界标准。PDH有3种速率等级：欧洲和中国（2Mb/s）、日本、北美（1.5Mb/s）。光接口——无光接口规范，各厂家独自开发。设备间互连困难第76页，课件共130页，创作于2023年2月2、复用方式：复用/解复用的方式，决定高速信号上/下低速信号的方便性。PDH采用异步复用方式：低速信号在高速信号中的位置无规律性，即无预知性，即不能从高速信号中直接分离低速信号。东西放在哪儿了？第77页，课件共130页，创作于2023年2月从高速信号插/分低速信号要一级一级进行，层层的复用/解复用增加了信号的损伤，不利于大容量传输。第78页，课件共130页，创作于2023年2月3、运行维护功能（OAM）：

OAM决定设备维护成本，与信号帧中开销（冗余）字节的数量有关；PDH信号帧中用于OAM的开销少，OAM功能弱，系统安全性差4、无统一的网管接口，无法形成统一的TMN因此，PDH体制不适应大容量传输网的组建，SDH体制应运而升。第79页，课件共130页，创作于2023年2月2.3SDH传送网

国际电信联盟ITU-T以美国标准SONET为基础，制订出国际标准----同步数字系列SDH(SynchronousDigitalHierarchy)。与SONET的区别在较低的复用层。第80页，课件共130页，创作于2023年2月同步光纤网SONET

旧的数字传输系统存在着许多缺点,主要有：各国速率标准不统一不是同步传输，各终端使用自己的时钟，使系统传输设备非常复杂

美国为此制订了同步光纤网标准SONET(SynchronousOpticalNetwork)，其各级时钟都来自一个非常精确的主时钟；并且SONET标准中制订的速率兼容了北美、欧洲、日本等各国的数字传输网的多种不同速率。

第81页，课件共130页，创作于2023年2月SONET的体系结构线路SDH终端SDH终端复用器或分用器复用器或分用器转发器转发器段段段路径同步和复用

传送STS/OC-n帧同步和复用处理路径端接设备间的业务的传输处理路径端接设备间的业务的传输第82页，课件共130页，创作于2023年2月SONET结构图STS:SynchronousTransportSignal，同步传输信号MUX,Multiplexer:多路复用器第83页，课件共130页，创作于2023年2月同步光纤网SONET

SONET第1级同步传送信号STS-1(SynchronousTransportSignal)的传输速率为51.84Mb/s，第3级同步传送信号STS-3传输速率是STS-1的3倍，为155.52Mb/s，…，等等，依此类推。STS幀为时分复用幀，8000幀/秒，每幀125μS

其对应的光信号则称为第1级光载波OC-1(OC表示OpticalCarrier)，第3级光载波OC-3，…，等STS幀STS幀STS幀STS幀……125μS125μS125μS125μS第84页，课件共130页，创作于2023年2月SONETSTS-1幀STS-1幀速率：9x90字节/幀x8位/字节x8000幀/秒＝51,840,000位/秒＝51.840Mb/s≈52Mb/s注意：这里的STS幀是物理层时分多路复用的幀，不是数据链路层中使用的幀。净荷中每个字节可以是一路话音(64kb/s)，或53个字节为一个ATM信元等，净荷中可以承载多路数据。第85页，课件共130页，创作于2023年2月STS复用图3个STS-1帧多路复用成1个STS-3帧第86页，课件共130页，创作于2023年2月SONETSTS-n幀

STS-n幀有nx810字节长，STS-n幀由n个STS-1模块中的字节多路复用时交错形成。第87页，课件共130页，创作于2023年2月SONETOC-n/STS-n第88页，课件共130页，创作于2023年2月SONET速率图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-1929953.289621.6049510.912第89页，课件共130页，创作于2023年2月SDH的定义 SDH是一个将复接、线路传输、交叉连接及交换功能融为一体的，并由统一的网管系统进行管理的综合业务传送网络。第90页，课件共130页，创作于2023年2月SDH传送网2.3.1等级与速率

等级STM-1STM-4STM-16STM-64

速率（Mb/s）

155.520

622.080

2488.320

9953.2806325210084032含2M数量第91页，课件共130页，创作于2023年2月线路速率(Mb/s)SONET符号ITU-T符号表示线路速率的常用近似值51.840OC-1/STS-1

155.520*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（有星号的三种是现在最常用的）SONETOC/STS与ITUSTM比较第92页，课件共130页，创作于2023年2月

1．整体结构SDH帧由3部分组成：段开销，包括再生段开销RSOH和复用段开销MSOH、管理单元指针AU-PTR、信息净负荷payload。

2.3.2帧结构第93页，课件共130页，创作于2023年2月MSOHRSOH传输方向1帧9×270×N字节1

3

4

5

99×N261×N传输方向270×N段开销SOH是指STM帧结构中为保证信息净负荷正常灵活传送所附加的字节，主要供网络运行、管理和维护使用。由再生段开销RSOH和复用段开销MSOH组成。再生段开销RSOH负责管理再生段。RSOH可在再生段接入，也可在终端设备接入。管理指针AUPTR是一种指示符，用来指示信息净负荷的第1个字节在STM-N帧内的准确位置，以便在接收端正确地分解。复用段开销MSOH负责管理复用段。MSOH透明地通过每个再生段，只能在管理单元组AUG进行组合或分解的地方才能接入或终结。信息净负荷区域是帧结构中存放各种信息容量的地方。净负荷中包含通道开销（POH）。RSOHMSOHSTM-1帧由9行、270列共2430个字节组成。传送时按由左到右、由上至下的顺序进行，直到整个帧传送完毕。每秒传送8000帧。STM-N信息净负荷（含少量POH）STM-N信息净负荷（含少量POH）AUPTRAUPTRRSOHMSOHSTM-N帧结构第94页，课件共130页，创作于2023年2月图2.9STM-1帧结构示意图第95页，课件共130页，创作于2023年2月

(1)RSOH:负责管理再生段，在再生段的发端产生，再生段的末端终结，支持的主要功能有STM-N信号的性能监视、帧定位、OAM&P信息传送。(2)MSOH：负责对STM-N中每一个STM-1信号的监控管理。（3）信息净负荷payload—在STM-N帧结构中存放将由STM-N传送的各种信息码块的地方（含通道开销POH）注意：信息净负荷并不等于有效负荷，因为在低速信号中加上了相应的POH。STM-N帧结构第96页，课件共130页，创作于2023年2月(4)管理单元指针AU-PTR—指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧中的准确位置，以便在接收端正确地分解。目前ITU只定义了部分开销字节的功能，很多字节的功能有待进一步定义。

STM-N帧结构第97页，课件共130页，创作于2023年2月想一想STM-N帧中单独一个字节的比特传输速率是多少？STM-N的帧频为8000帧/秒，这就是说信号帧中某一特定字节每秒被传送8000次，那么该字节的比特速率是8000×8bit=64kbit/s。第98页，课件共130页，创作于2023年2月STM-1的速率：8000×9×270×8=155.520Mbit/s每秒传8000帧每帧9行270列一个字节8比特第99页，课件共130页，创作于2023年2月STM-1传送模块各部分的速率SOH的速率：8000×（3+5）×9×8=4.608Mbit/sAU-PTR的速率：8000×1×9×8=0.576Mbit/s信息净负荷payload的速率：8000×9×261×8=150.336Mbit/s第100页，课件共130页，创作于2023年2月SDH的速率等级STM-1——155.520Mbit/sSTM-4——622.08Mbit/sSTM-16——2488.32Mbit/s（2.5G）STM-64——10Gbit/s第101页，课件共130页，创作于2023年2月

SDH的复用的一般概念低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号—字节间插复用完成，如:4×STM-1→STM-4低速支路信号（例如2Mbit/s，34Mbit/s，140Mbit/s）复用成SDH信号STM-N。第102页，课件共130页，创作于2023年2月SDH的复用步骤在SDH中各种业务信号复用进STM-N帧的过程都要经历映射定位复用三个步骤。相当于信号打包相当于指针调整相当于字节间插复用第103页，课件共130页，创作于2023年2月SDH复用特点1、字节间插复用

各支路信号按字节顺序进行间插排列以形成更高速率的信号；各支路信号在帧中的位置固定，可直接提取/接入。2、净负荷指针技术

用软件指针指示净负荷在帧中的位置；允许支路信号速率有差异（可进行速率调整）.第104页，课件共130页，创作于2023年2月参与复用的单元1、信息容器C

用于装载各种速率业务信号的信息结构。国际规范了5种信息容器，我国使用其中的三种：种类C-12

C-3

C-4装载信号种类

2Mb/s34/45Mb/s140Mb/s结构

9行＋4列–2

9行＋84列

9行＋260列速率（Mb/s）2.17648.384149.760第105页，课件共130页，创作于2023年2月2、虚容器VC

是用来支持SDH通道层连接的信息结构。VC是由信息容器C加上通道开销POH构成。国际规范了5种虚容器，我国使用其中的三种：种类VC-12

VC-3

VC-4装载信号种类

2Mb/s

34/45Mb/s

2/34/45/140Mb/s

结构9行＋4列–19行＋85列9行＋261列速率（Mb/s）2.24048.960150.336参与复用的单元第106页，课件共130页，创作于2023年2月

VC-12

VC-3POHC-3(34/45Mb/s)85列POHC-12(2Mb/s)4列9行第107页，课件共130页，创作于2023年2月3、支路单元TU

是在高阶VC与低阶VC之间进行适配的信息结构。TU是由低阶VC加上支路单元指针TUPTR构成。

种类TU-12TU-3构成VC12+TUPTRVC3+TUPTR

结构

9行＋4列

9行＋85列+3速率（Mb/s）2.304

49.152参与复用的单元第108页，课件共130页，创作于2023年2月H1H2H3TUPTRVC-12

VC-39行

TU-12

TU-34列85列9行第109页，课件共130页，创作于2023年2月4、支路单元组TUG

由几个TU或TUG进行字节间插复用组成。

种类TUG-3构成3TU-12

7TUG-2

结构

9行＋12列

9行＋86列速率（Mb/s）6.91249.536TUG-2参与复用的单元第110页，课件共130页，创作于2023年2月3×TU-127×TUG-2

（1×TU-3）9行

TUG-2TUG-3

R为填充字节12列86列9行RR第111页，课件共130页，创作于2023年2月5、管理单元(AU)和管理单元组(AUG）AU是由高阶VC加上管理单元指针AUPTR构成。

一个或多个AU的集合称为AUGAU-PTRVC-49行261列9列参与复用的单元同步传输模块(STM-N)STM-N=AUG+SOH第112页，课件共130页，创作于2023年2月图2.12ITU-T规定的SDH的复用结构示意图第113页，课件共130页，创作于2023年2月我国规定的SDH复用结构示意图第114页，课件共130页，创作于2023年2月字节间插复用

各支路信号按字节顺序进行间插排列，形成更高速率信号。2b12313123cacbaTU-12aTU-12bTU-12cTUG-2444第115页，课件共130页，创作于2023年2月映射：映射就是在SDH网络边界把各种业务信号适配进相应的虚容器。如：把2Mb/s信号适配进VC-12；把34（或45）Mb/s信号适配进VC-3；把140Mb/s信号适配进VC-4。

定位：指采用指针指示低阶VC或高阶VC在TU或AU帧的起始位置。

如：VC12TU-12

映射、定位的概念第116页，课件共130页，创作于2023年2月复用的概念复用：使多个低阶通道层信号适配进高阶通道，或者把多个高阶通道层信号适配进复用段层过程。如：TU-12*3TUG-2第117页，课件共130页，创作于2023年2月映射复用过程STM-N×N×1C-12VC-12VC-4TUG-2AUG-4AU-4TU-122Mb/s码速调整LPPOHTUPTRAUPTR×３复用×7复用HDPOH×３复用×N复用TUG-3SOH第118页，课件共130页，创作于2023年2月140M信号复用进STM-1过程首先将140Mbit/s的PDH信号经