现代通信网_2第二章 传送网-f

现代通信网华中科技大学电子与信息工程互联网技术与工程研究中心2020年2月6日第二章：传送网杜旭[e-mail]2内容提要1.传输介质2.多路复用3.PDH传输系统4.SDH传送网5.光传输网3传输介质及分类传输介质传输信号的物理介质带宽距离积有线与无线有线：双绞线，同轴电缆，光纤无线：射频，微波，红外线4电磁波频谱及应用1041051061071081091010101110121013101410151016F(Hz)双绞线同轴电缆陆地微波和卫星FMRadio和TVAMRadio红外线光纤LFMFHFVHFUHFSHFEHFTHFLF(低频):LowFrequency;MF(中频):MediumFrequency;HF(高频):HighFrequency;VHF(甚高频):VeryHighFrequency;UHF(特高频):UltraHighFrequencySHF(超高频):SuperHighFrequency;EHF(极高频):ExtremelyHighFrequency;THF(至高频):TremendouslyHighFrequency5双绞线原理双线扭绞以减少线间低频干扰可多条组合分类无屏蔽(UTP)有屏蔽(STP)常用UTP类别规格AWG性能典型应用三类22和2416MHzPOTS、E1/T1、令牌环网、10Base-T网等四类各种20MHz4/16Mb/s令牌环网五类各种100MHz4/16Mb/s令牌环网、10/100Base-T网等6同轴电缆结构特点带宽较宽抗干扰不易敷设外部保护套外导体内导体绝缘层7光纤结构纤芯包层基本原理光学导波纤维光波作为载波特点大容量体积小，重量轻低衰耗，抗干扰能力强安全保密性好2b2a包层一次涂覆(涂覆层)二次涂覆(套塑)纤芯8光纤结构纤芯包层基本原理光学导波纤维光波作为载波特点大容量体积小，重量轻低衰耗，抗干扰能力强安全保密性好910光纤分类多模光纤：纤芯直径较大，纤芯直径约50μm，允许多个光传导模式同时通过光纤。主要用于短距低速传输，比如接入网和局域网。单模光纤：纤芯直径非常小，通常为4～10μm,只允许光信号以一种模式通过纤芯。主要用于长途高速传输。b渐变型单模光纤(SMF)a阶越型多模光纤(MMF)11射频无线电频率范围：10~200Mhz特点易于产生可长距离传输和穿越障碍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，容易受天气影响应用广播，电视，无线专网等12微波频率范围：300MHz~300GHz特点微波波段频带宽，通信容量大可靠性较高。不易受天电、工业噪声干扰及太阳黑子变化影响波长短，天线尺寸小且增益高，方向性强直线传播，要求两点之间无阻挡(视距通信)应用微波接力通信，无线接入，移动通信，卫星通信等13红外线频率范围：1012～1014Hz特点不能穿越障碍主要用于短距离、小范围内的设备之间的通信应用电器遥控，便携式设备通信接口等14内容提要1.传输介质2.多路复用3.PDH传输系统4.SDH传送网5.光传输网15多路复用技术多路复用：在同一媒介上同时传送多路信号,提高媒介使用效率,降低成本分类频分复用时分复用波分复用16基带传输系统是指在短距离内直接在传输介质上传输模拟基带信号的系统。优点:线路设备简单；缺点:传输媒介的带宽利用率不高，不适于在长途线路上使用。基带传输系统17频分复用带通滤波器f1s1解调器f1m1带通滤波器f2s2解调器f2m2…带通滤波器fnsn解调器fnmns1m1s2m2snmn调制器f1调制器f2调制器fn………∑信道1信道2…信道n时间频率f1f2…fnfFDM信号(b)(a)18ITU电话通信的FDM体制群Group:12voicechannels/multiplexer4kHz/voice(3kHz用于话音，两个500Hz用于防卫频带)Bandbetween60kHzand108kHz超群Supergroup:5groups48kHz/groupBandbetween312kHzand552kHz主群Mastergroup:10supergroupsBandbetween564kHzand3084kHz19广播和移动电话中的FDMBroadcastradioAM:10kHzFM:200kHzBroadcastandcabletelevisionTelevision:6MHzCellulartelephonyApooloffrequencyslots,typicallyof25to30kHzeach.*NotethatinFDMtheuserinformationcanbeanalogordigitalformandtheinformationfromalltheusersflowssimultaneously.20时分复用s1m1s2m2snmnPCM编码……∑…时间(b)(a)PCM编码PCM编码复用s1m1s2m2snmnPCM解码……PCM解码PCM解码分路12…nm帧12…nm＋1帧信道1信道2信道n时隙TDM信道信号频率(a)TDM信道划分；(b)TDM系统示意图21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。时分复用传送系统标准22PCM30/32(E1)帧结构F016帧为一复帧，125s×16＝2msF1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15每帧32时隙，125sTS0TS16TS31偶数帧，帧同步时隙10011011复帧同步、告警码00001A211在F0帧中奇数帧11A111111线路标志码abcdabcdF1～F15帧中…23波分复用1TX12TX2……TXnOEOnMUXOA光放大器1，2，…n1RX12RX2……RXnDMUXnTX—光发射器；RX—光接收器；OEO—波长变换器24内容提要1.传输介质2.多路复用3.PDH传输系统4.SDH传送网5.光传输网25PDH传输系统PDH：PsynchronousDigitalHierarchy三种PDH标准ITU-T北美日本26三种PDH标准27PDH复用与解复用定时定时调整汇接分离恢复同步外时钟(1)(2)(4)(3)(1)(2)(4)(3)低次群低次群高次群复接器分接器28PDH复用与解复用140/34140/3432/832/88/28/22Mbps下路2Mbps上路异步复接系统上下路方法要上下话路，只能采用一系列背靠背的复接器，将高次群信号一步步地解复用到所要解出的低次群上，上下路后，再重新一步步地复用到高次群上。29PDH主要缺点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。30内容提要1.传输介质2.多路复用3.PDH传输系统4.SDH传送网5.光传输网31SDH简介SDH(SynchronousDigitalHierarchy)ITU-T制定的传输网络及其OAM(Operation,Administration,Maintenance)的一套标准借鉴了北美地区SONet(SynchronousOpticalNetwork)建议，但是仅部分兼容SONet32SDH的优点标准统一的同步复用接口SDH支路PDH支路支持其它类型数据业务，如IP、ATM、Ethernet等灵活的复用映射结构指针技术：方便的支路复用/解复用虚容器VC：透明的上层数据业务传送强大的网管功能支持网元的分布式管理支持逐段的以及端到端的业务性能监视管理33SDH的信号等级:STM-NSDH等级SONET等级信号速率/(Mb/s)净负荷速率/(Mb/s)等效的DS0数(64kb/s)－STS-1/OC-151.8450.112672STM-1STS-3/OC-3155.52150.3362016STM-4STS-12/OC-12622.08601.3448064STM-16STS-48/OC-482488.322405.37632256STM-64STS-192/OC-1929953.289621.504129024STM(SynchronousTransportModule)SDH系统中的基本传输速率是STM-1(1,155.520Mb/s)，高阶信号均以STM-1为基础采用字节间插的方式形成,速率均是STM-1的整数倍。34SDH通道与段支路信号SDHTM再生段REG再生段SDHDXC或ADM复用段支路信号SDHTM再生段REG再生段复用段通道35SDH帧结构：STM-19行开销字节261行STM-1净负荷（含POH）-行1行2行3行4行5行6行7行8行99行RSOHAU-PTR-MSOH270行行1行2行3……行9125s36开销字节段开销(SOH，SectionOverhead)：用于SDH传输网的运行、维护、管理和指配再生段开销(RegeneratorSOH)：用于管理再生段，性能监视、帧定位、管理信息传送复用段开销(MultiplexerSOH)：用于管理复用段，即复用或串联低阶信号、性能监视、自动保护切换、复用段维护等管理单元指针(AU-PTR，AdministrativeUnitPointer)：用于指示净负荷首字节的起始位置通道开销(POH，PathOverhead)：用于端到端的通道管理，包括VC识别、性能监视、告警指示、通道跟踪、净负荷内容指示等37开销字节A1A1A1A2A2A2C1B1E1F1D1D2D3AU-PTRB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12Z1Z1Z1Z2Z2Z2E2123456789123456789RSOHMSOH段开销J1B3C2F2H4Z3Z4Z5G1123456789通道开销38净负荷与虚容器(VC)标准容器C：一种用来装载各种速率的业务信号的信息结构，主要完成适配功能（如速率调整），以便让那些常用的准同步数字体系信号能够进入有限数目的标准容器。C-11、C-12、C-2、C-3、C-4作为虚容器的信息净负荷。39净负荷与虚容器(VC)虚容器(VC，VirtualContainer)SDH网络传输的基本单位承载净负荷(PDH帧、IP包等所有传输数据)的实体组成：数据净负荷(Container)+通道开销(POH)VC-n=C-n+VC-nPOH分类高阶VC：VC-3，VC-4低阶VC：VC-2，VC-11，VC-12基于VC和指针的净负荷组织：两级管理结构管理单元(AU，AdministrativeUnit)支路单元(TU，TributaryUnit)40管理单元(AU)和支路单元(TU)均由指针和VC组成指针：在STM帧中的位置固定VC：在STM帧中的位置浮动，指针指向其起始位置AU构成：AU-n=VC-n+AU-nPTR两种形式：AU-4，AU-3多个AU可构成一个AUG(AUGroup)，在高阶STM帧中传输TU构成TU-n=VC-n+TU-nPTR四种形式：TU-11，TU-12，TU-2，TU-3多个TU可构成一个TUG(TUGroup)，用于高阶VC41STM-1(AU-4)净负荷结构J19列SOH开销AU-4指针B3C2G1F2H4F3K3N1VC-4POH261列STM-净负荷VC-4的起点AU-4指针-STM-1第m+1帧一个VC-4的区域STM-1第m帧42SDH复用结构虚容器STM-N×N×1140Mb/s45Mb