高速公路机电工程通信

高速公路机电工程通信系统现代通信技术概念介绍现代通信技术发展前景高速公路通信网络建设•通信网•传输网现代通信技术概念介绍主要传送技术：SDH、ATM、IP•交换技术：话务量、信令•接入网技术•多媒体通信技术•通步网•网络管理网国际长途网本地网二级通信中心C2三级通信中心C3四级通信中心C4端局C5汇接局图1.1传统的多级网络分级结构一级通信中心C1长途网本地网接入网图1.2三级结构模拟电话数字电话综合业务数字网数据业务传送管理图1.3网络的变革198019902000传送网业务网图1.4网络结构电路层网络传输媒质层网络通道层网络分层视图（顾主/服务者联系）（a）分层概念子网层网络分割视图（b）分割概念图2.1传送网的分层与分割（1）由于采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，使低阶信号和高阶信号的复用/解复用一次到位，大大简化了设备的处理过程，省去了大量的有关电路单元，跳线电缆和电接口数量，从而简化了运营与维护，改善了网络的业务透明性。（2）SDH网不仅能与现有的PDH网实现完全兼容，即使PDH的1.544Mbit/s和2.048Mbit/s两大体系（分三个地区性标准）也能在STM-1等级上获得统一，实现了数字传输体制上的世界性标准，同时还可容纳新的数字业务信号（如：ATM信号，IP信号，FDDI信号等）。具有完全的前向及后向兼容性。（3）由于具有全世界统一的网络节点接口，并对各网络单元的光接口有严格的规范要求，从而使得任何网络单元在光路上得以互通，体现了横向兼容性（4）帧结构中安排了丰富的开销比特，使网络的运行、管理、维护与指配（OAM&P）能力大大加强，通过软件下载的方式，可实现对各网络单元的分布式管理，同时也便于新功能和新特性的及时开发与升级，促进了先进的网络管理系统和智能化设备的发展。SDH的主要特点（5）虽然在理想情况下，网络中各网元都由统一的高精度基准钟定时，但实际网络中各网元可能分属于不同的运营者，在一定范围内是能够同步工作的（同步岛），若超出这一范围，则有可能出现一些定时偏差。SDH采用了先进的指针调整技术，使来自于不同业务提供者信息净负荷可以在不同的同步岛之间进行传送，并有能力承受一定的定时基准丢失。（6）SDH引入了“虚容器”的概念，所为虚容器(VC：VirtualContainer)是一种支持通道层连接的信息结构，当将各种业务信号经处理装入虚容器以后，系统只需处理各种虚容器即可达到目的，而不管具体的信息结构如何，因此具有很好的信息透明性，同时也减少了管理实体的数量。（7）采用先进的分插复用器（ADM）、数字交叉连接（DXC）等设备，使组网能力和自愈能力大大增强，同时也降低了网络的维护管理费用。（8）提出了系统较完整的标准，使各生产单位和应用单位均有章可循，同时也使各厂家的产品可以直接互通，使电信网最终工作于多厂家的产品环境中另外也便于国际互通。SDH的主要特点9×270×N字节节、字节RSOHAUPTRMSOH123459……STM-N净负荷（含PDH）9×N261×N传输方向125us列图2.2STM-N帧结构SOHRSOH（再生段开销）MSOH（复用段开销）低价VCPOH（VC-1/VC-2/VC-3POH）高价VCPOH（VC-4POH）VCPOHRSOHRSOHRSOHC-1、2、3VC-1、2、3VC-4STM-4C-1、2、3VC-1、2、3VC-4C-4STM-4MSOHVC-4POHVC-1、2、3POHC-4图2.3开销类型及作用(AUG)A1A1A1A2A2A2J0*×*×B1△△E1△F1××D1△△D2△D3管理单元指针B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1E2××9行9字节MSOHRSOH△与传输媒质有关的特征字节（暂用）×为国内使用的保留字节*不扰码字节注：所有未标记字节为将来由国际标准确定（与媒质有关的应用，附加国内使用和其他用途）图2.4STM-1SOH字节的安排电路层网络VC-11VC-12VC-2VC-3VC-3VC-4再生段层网络物理层网络复用段层网络传输媒质层通道层电路层段层图2.5SDH传输网分层模型图2.6SDH再生段、复用段、通道示意图TMREGADM或SDXCREGTMSTM-4TMSTM-4STM-4STM-4STM-1再生段再生段再生段再生段复用段复用段通道通道复用段图2.7我国采用的复用映射结构STM-NAUGAUGVC-4C-4TUG-3TU-3C-3VC-4TUG-2TU-12C-12VC-1234368kbit/s139264kbit/s2048kbit/s×3×7×1×3指针处理复用定位映射×N×1图2.8二纤单向通道保护环(a)DABCCAACW1P1CAACW1P1(b)倒换DABCCAACW1P1CAACP1W1图2.9二纤双向通道保护环(a)DABCCAACW1W2CAACP2P1(b)倒换DABCCAACW1W2CAACP2P1倒换图2.10四纤双向复用段共享保护环DABCCAACW1(a)CAACP1W2P2P2W2P1W1DABCCAACW1(b)CAAC倒换P1W2P2P2W2P1W1图2.11二纤双向复用段共享保护环DABCW2/P1W1/P2CAACW1/P2W2/P1(a)CAACDABCW2/P1W1/P2CAACW1/P2W2/P1(b)CAACP2P1倒换项目二纤单向通道保护环（1+1）二纤双向通道保护环（1+1）四纤双向复用段共享保护环二纤双向复用段共享保护环节点数KKKK保护容量（相邻业务量）11K0.5K保护容量（均匀业务量）113～3.81.5～1.9保护容量（集中业务量）1111基本容量单位VC-12/3/4VC-12/3/4VC-4VC-4保护时间/ms30305050～200初始成本低低高中成本（集中业务量）低低高中成本（均匀业务量）高高中中APS无无无无抗多点失效能力——有无误接端保护无无有（需抑制功能）有（需抑制功能）端到端保护有有无无主要应用场合接入网中继网接入网中继网中继网长途网中继网长途网应用灵活性好好差中表2.1主要自愈环特性的比较GFC：通用流量控制VPI：虚通道标识符VCI：虚通路标识符（a）UNI信元格式PT：信息域类型CLP：信元丢失优先级HEC：信头差错控制（b）NNI信元格式图2.12ATM信元格式结构VPI虚通道VCI虚通路图2.13VP与VC结构示意图VPVPVCVCVC2VC1VP1VP2VP3VP4VC1VC2(a)VP交换示意图(b)VP/VC交换示意图图2.14VP及VP/VC交换示意图VP1VP2VP3VP4VC1VC2VC1VC2VC1VC2VC3VC4入出VPIVCIVPIVCI1143124421312232入出VPIVPI1423图2.15STM通信方式示意图输入帧帧16……32152……116……32152……1……帧帧16……32152……116……32152……1……主叫话机被叫话机缓冲器图2.16ATM通信方式示意图输入输入缓冲器帧帧16……32152……116……32152……1……中间缓冲器帧帧16……32152……116……32152……1……输出缓冲器主叫话机被叫话机03470702707版本报头长度服务类型总长度216-1=65535字节标识标志片段编程量生存时间协议报头校验和源地址（IP）目标地址（IP）选项填充数据包表2.2IP数据报数据格式数字交换网络用户处理机信令设备信令设备中央处理机数字中继模拟中继话路部分控制部分用户电路数字中继线模拟中继线模拟/数字用户图3.1数字交换机的基本结构图3.2电话信令的构成交换局交换局用户线用户线拨号者(或忙音)摘机、呼叫拨号、地址起动准备好用户信令用户信令局间信令挂机、复原摘机、应答振铃振铃(或忙音)挂机、复原复原、拆线地址应答通话终话拆线图3.3No.7信令分级功能结构SCCPISUPDUPTUPTCAPMTP7654321正在研究中图3.4信令方式示意图至少有一个用户功能的信令点对应方式准对应方式对应方式准对应方式对应方式信令关系信令链路组至少有STP功能的信令点有用户功能和STP功能的信令点信令点图4.1接入网的物理位置交换机交接箱分线盒配线系统用户终端接入网主干系统引入线图4.2接入网的定界ANTMNSNSNIQ3UNI接入网是业务提供点与最终用户之间的连接网络。它具有以特点：接入网主要完成复用、交叉连接和传输功能，不具备交换功能。提供开放的V5标准接口，可实现与任何种类交换设备的连接。光纤化程度高。按入网可以将其远端设备ONU放置更接近用户处，使得剩下的铜缆段距离短，有利于减少投资，也有利于宽带业务等。能提供各种综合业务。接入网除接入交换业务外，还可接入数据业务、视像业务以及租用线业务等。对环境的适应能力强。接入网的远端室外型设备ONU可以适应于各种恶劣的环境，无须严格的机房，甚至可搁置在室外。有利于减少建设维护费用。组网能力强。接入网可以根据实际情况提供环形、星形、链形、树形等灵活多样的组网方式，且环形网具有自愈功能。也可带分支，有利于电信网络结构的优化。可采用HDSL，ADSL，有源及无源光网络，HFC，无线接入等多种按入技术。接入网可独立于交换机进行升级。灵活性高，有利于引入新业务和向宽带网过渡。接入网提供了功能较为全面的网管系统，实现对接入网内所有设备的集中维护以及环境监控112测试等功能，并可通过相应的协议接入本地网网管中心。给网管带来方便。接入网的特点各种接入技术1.铜线接入技术用户线对增容技术高速数字用户线技术（HDSL）不对称数字用户线技术（ADSL）2.光纤同轴混合接入（HFC）3.光纤接入网图4.3HDSL网络结构交换局HDSLHDSL用户电缆V5图4.4ADSL网络结构宽带信息源视频解码器TVADSLADSL384kbit/s主干线路配线线路用户环路6Mbit/s前端电话图4.5典型的HFC网络结构数据VODCATV光纤光纤接点同轴供电干线/桥接放大器去干线和配线同轴分支器线路延伸器用户服务区配线网馈线网引入线PCNPCN上行电信业务模拟CATV分配型业务下行电信业务VOD业务其他双向通信业务15dB0dB53042505507501000MHz图4.6HFC的线路频谱安排接入网系统管理功能ODNONUONUOLTZ/V5SN1S4S3S2S1UN1OLT：光线路终端ONU：光网络单元ODN：光配线网SN1：业务节点接口UN1：用户网络接口图4.7光接入网模型Q3按照国际电联（ITU）电信标准部（TSS）的ITU-TI.374建议的定义，媒体有以下五大类。·感觉媒体（PerceptionMedium）：指那些能直接作用于人的感觉器官，使人产生直观感觉的媒体。如：引起人的听觉反应的语言、音乐及自然界的其他声音；引起视觉反应的文字、图形、图像及自然景象等。·表示媒体（RepresentationMedium）：指传输感觉媒体的中介媒体，如声音编码、图像编码等。它定义了信息的特征。·显示媒体（PresentationMedium）:指电信号和感觉媒体之间的转换媒体。包括键盘、光笔、扫描仪、摄像机、话筒等输入显示媒体和显示器、喇叭、打印机、拷贝机等输出显示媒体。·存储媒体（StorageMedium）：是指存储表示媒体的物理设备。如磁盘、磁带、光盘、IC存储器等。·传输媒体(TransmissionMedium):指传输表示媒体的物理介质,如电缆、光缆、电磁波、红外线等。有关ITU对多媒体的含义，主要是对能处理多种表示媒体而言。我们可将多媒体定义为：能同时处理多种信息，使信息之间建立某种逻辑联系，集成为一个交互性系统的技术。或者说多媒体是使声音、文字、图形、图像等媒体有机结合成信息的表示形式。多媒体概念多媒体通信数据压缩技术及相关标准JPEG(高质量静止图像压缩编码)MPEG(运动图像压缩编码)H.261(64-1920Kbit/s)H.263(＜64Kbit/s)G.711(64Kbit/s)G.7