第三章用户设备和传输系统

1第三章传输系统和用户终端设备2§3.1公共电话交换网的通信设备§3.2传输系统§3.3用户终端本章主要内容传输系统交换设备用户终端接入设备传输系统的基本原理常用的传输系统（2线、4线、同轴电缆、微波、卫星和光纤传输系统）公共电话交换网的同步数字复接技术（PDH、SDH）模拟电话机数字电话机三类传真机计算机终端3§3.1公共电话交换网的通信设备目前，公共电话交换网的通信设备主要分为四类：传输系统、交换设备、用户终端和接入设备等。传输系统：功能：基带信号的点对点、双向传输；分类：按传输媒介分，双绞线传输系统；同轴电缆传输系统；光纤传输系统；微波传输系统；卫星传输系统。4§3.1公共电话交换网的通信设备目前，公共电话交换网的通信设备主要分为四类：传输系统、交换设备、用户终端和接入设备等。交换设备：功能：根据主、被叫用户终端的网络地址，完成信息传输通路的建立和释放；分类：局用交换机：用户交换机：局用交换机：定义：用于网络中交换局的交换设备，通常具有多种用途和较大的容量；类型：县局交换机；市话交换机；汇接交换局；长话交换局；国际交换局。5§3.1公共电话交换网的通信设备目前，公共电话交换网的通信设备主要分为四类：传输系统、交换设备、用户终端和接入设备等。交换设备：功能：根据主、被叫用户终端的网络地址，完成信息传输通路的建立和释放；分类：局用交换机：用户交换机：用户交换机：定义：主要在一个企业或单位内部使用，以组成一个用户内部的电话交换网，俗称“总机”；连接关系：与最近的市话交换局相连，并作为市话交换局的用户。6§3.1公共电话交换网的通信设备目前，公共电话交换网的通信设备主要分为四类：传输系统、交换设备、用户终端和接入设备等。交换设备：功能：分类：目前我国公共电话交换网中主要的数字程控交换机型号：德国西门子EWSD交换机：可用作县局、市话、汇接和长途局交换局，特点是：性能先进、可靠性很高；美国朗讯5ESS交换机：面向2000年电信业务的第一代交换机，能以一种单一的通用平台来满足电信部门的任何需要，主要用于北美市场。法国阿尔卡特E10B交换机：作为市话交换机时可接5万用户线，作汇接局时可接15000条中继线，话务量可达5000erl，呼叫处理能力30万BHCA。华为C&C08交换机：中兴ZXJ-10交换机；巨龙HJD-04交换机；大唐SP30交换机；上海贝尔-阿尔卡特S1240交换机；7§3.1公共电话交换网的通信设备目前，公共电话交换网的通信设备主要分为四类：传输系统、交换设备、用户终端和接入设备等。用户终端：功能：提供各类信息传输服务；分类：模拟电话机；数字电话机；三类传真机；计算机终端；接入设备：定义：是指市话交换机与用户终端之间的设备；功能：主要完成交叉连接、复接和传输等功能，一般不具备交换功能。分类：集中器；点对多点；小灵通PHS；光纤接入设备等。8§3.2传输系统交换设备用户终端传输终端基带信号接口传输媒介媒介信号传输系统的基本原理常用的传输系统公共电话交换网的同步数字复接技术传输系统的功能：提供1个或多个话路的基带模拟或数字信号的点对点、双向传输服务；一般组成和接口：2个传输终端+1个传输媒介组成。传输终端传输媒介传输终端接口电路接口电路交换或用户终端设备传输系统接口接口交换或用户终端设备传输终端：连接关系：功能：传输媒介：连接关系：组成：金属+介质=波导系统；功能：媒介信号媒介信号电磁波9§3.2传输系统传输媒介：媒介信号媒介信号电磁波媒介信号：是一种光或电信号，它由传输终端输出，它的一个或多个特征参量（如：幅度、相位、频率等）可变，并可被基带信号调制，媒介信号在传输媒介中可激励起电磁波，电磁波可从传输媒介的一端传播到另一端，电磁波可被接收装置转化为媒介信号，媒介信号被解调后，可恢复为基带信号。10§3.2传输系统传输系统传输终端传输媒介传输终端接口电路接口电路交换或用户终端设备传输系统接口接口交换或用户终端设备接口：定义：用户或交换设备与传输系统间标准化的基带信号传输手段或方式；功能：连接用户/交换设备和传输系统；使用户/交换设备可以和不同的传输系统互连。组成：服从统一、标准化的规范，由，传输媒介规范电气特性规范复接方式规范信令要求11§3.2传输系统接口：定义：功能：组成：传输媒介规范电气特性规范复接方式规范信令要求传输媒介规范：内容：传输媒介及两端连接器的物理和几何参数；举例：EIA/TIA定义的五类传输线及连接器用途：计算机与集线器和路由器、电话机与交换机间的互连；内容：铜导线的线径、绝缘材料、缠绕密度、单位距离衰减量、抗干扰能力、带宽等；分类：1类：带宽较小，用于电话机与交换机间的互连；3、4、5类：带宽较宽，用于计算机与集线器和路由器的互连。连接器：水晶头及插座，分为：RJ-45：计算机；RJ-11：电话机。12复接方式规范：内容：当基带信号由多个话路复接而成时，需要对复接方式进行统一的规定；FDM方式：载波中心频率、间隔和带宽等；TDM方式：帧结构。§3.2传输系统FDMN路模拟话音基带模拟接口：定义：功能：组成：传输媒介规范电气特性规范复接方式规范信令要求电气特性规范：内容：如：供电方式（哪一方供电、供电电压等）、交流特性（发信功率、带宽、阻抗等）等；TDMN路数字PCM信号基带数字13§3.2传输系统接口：定义：功能：组成：分类：通常按接口所使用的传输媒介分：2线接口：特点：使用1对双绞线作为传输媒介；功能：提供1个话路基带信号的点对点双向传输服务；种类：2线模拟用户线接口；2线数字用户线接口；2线模拟中继接口。4线接口：特点：使用2对双绞线作为传输媒介；功能：提供1个话路基带信号的点对点双向传输服务；分类：4线数字用户线接口；4线模拟中继接口。14§3.2传输系统接口：定义：功能：组成：分类：通常按接口所使用的传输媒介分：数字一次群接口：特点：使用同轴电缆作为传输媒介；功能：提供30个话路基带数字信号的点对点双向传输服务；数字二次群接口：特点：使用同轴电缆作为传输媒介；功能：提供120个话路基带信号的点对点双向传输服务；传输系统举例：RS232/422接口计算机终端调制解调器RS232/422接口调制解调器双绞线用户终端传输终端接口传输终端用户终端传输媒介15§3.2传输系统传输系统的基本原理常用的传输系统公共电话交换网的同步数字复接技术2线传输系统4线传输系统同轴电缆传输系统微波传输系统光纤传输系统2线传输系统特点：使用1对双绞线，进行双向传输；没有传输终端，2线传输系统就是2线接口。功能：主要提供单路（也可多路）包括直流脉冲在内的基带音频模拟或数字信号的点对点、双向传递服务；同时交换侧设备还需要向用户侧设备提供48V的供电电压。162线传输系统组成：没有传输终端，只有一对双绞线组成（与2线接口相同）。双绞线：组成：两根相互缠绕、具有绝缘保护层的铜导线组成；功能：传输特性：即双绞线对直流、交流信号的衰减特性，衰减（媒介信号功率单位长度的损耗）的原因：§3.2传输系统双绞线基带音频电磁波双绞线直流脉冲环路电路的通断2线接口电路2线接口电路交换或用户终端设备交换或用户终端设备2线接口双绞线2线接口直流衰减铜导线不是超导体绝缘层不是理想绝缘体辐射交流衰减17§3.2传输系统2线传输系统直流衰减：铜导线是非超导体，直流等效电路图：馈电方接口电路：直流电压源（V=48V），内阻Ri（单位：Ω）；负载方接口电路：负载电阻Rp（单位：Ω）；双绞线：环路电阻Rl（单位：Ω）。环路电流Ip（单位：A）：环路电阻Rl造成了直流衰减，Rl越大，Ip越小，由于用户终端一般都是靠交换机供电，所以式中为i1最小工作电流（单位：A），i2为最大工作电流（单位：A）。双绞线RpRiV=48VRl/2Rl/2ilppRRRVI21iRRRViilp21iIip18§3.2传输系统2线传输系统直流衰减：直流等效电路图环路电流Ip环路电阻Rl：通常：V=48V，若考虑到线路噪声对信令信号（如：摘机信号、拨号脉冲信号）检测的影响，Rl通常应为减小直流衰减的措施：减小双绞线的长度以减小环路电阻Rl；例如：当双绞线线径为0.4mm时，它的每公里直流电阻为270，因此当只考虑直流衰减时，此种双绞线的最大使用距离为1300/270=4.8km。pilpiRRiVRRRiV12200,400,100,2021piRRmAimAi1800lR1300lR192线传输系统直流衰减：减小直流衰减的措施：减小双绞线的长度以减小环路电阻Rl；增大双绞线的线径以减小环路电阻Rl；若将线径增大到0.5mm，则每公里直流电阻为173，此时最大使用距离就增大为1300/173=7.5km。交流衰减：平衡与非平衡信号：平衡信号非平衡信号交流衰减小，减小共模干扰使用简单，但交流衰减大，不能抑制共模干扰§3.2传输系统+5V-5V1+5V-5V1+12V0-12V1202线传输系统交流衰减：平衡媒介信号的传播：平衡电压信号激励起正负电荷，电流在更远处形成正负电荷，正负电荷产生电场，从而形成位移电流，闭合回路产生时变磁场，时变磁场产生感生电流，电磁波在两根导线间由近及远传播。产生交流衰减的原因：铜导线非超导体（即电导率不为零），使部分传导电流变为热量，且频率越高转化的比率也越高；绝缘体非理想绝缘体，使部分电场（或者说位移电流）转化为热量，且频率越高转化的比率也越高；电磁辐射，使部分电磁场离开铜导线，向四面八方传播，且频率越高辐射的比率也越高；§3.2传输系统电压激励212线传输系统交流衰减：非平衡媒介信号的传播：非平衡电压信号激励起正负电荷，电荷的极性相反，大小不等，铜导线中的传导电流方向相反，大小不等，电磁场将不再仅分布于两根铜导线之间，于是辐射出去的能量增加，铜导线周围绝缘层的绝缘特性变差，衰减变大。减小交流衰减的措施：提高铜导线的导电率（减小杂质），增大线径；提高绝缘层的绝缘特性；降低信号的频率；使用平衡信号方式。减小干扰的措施：让两根导线相互缠绕，从而使同一干扰源在不同位置产生的干扰电流方向正好相反，减小串话；§3.2传输系统电流电流22§3.2传输系统2线传输系统交流衰减：减小干扰的措施：使用平衡信号方式；例如：在线径为0.04mm时，它对交流1kHz信号的每公里衰耗为1.62。为保证输入端有一定的信噪比，通常要求终端输入端信号电平不小于8，因此当只考虑交流衰减时，线径为0.4mm的双绞线其使用的最大距离为8/1.62=4.9km。因此综合考虑两种衰耗，线径为0.4mm双绞线的使用距离应不大于4.8km。特点及用途：优点：价格低、维护简单，成束的多对双绞线可以为多个用户一起拉线；缺点：直交流衰减都较大，无法插入放大器；用途：近距离传输单个话路的基带音频信号，常用作模拟/数字用户环线、本地网的短距离模拟/数字局间中继。23§3.2传输系统2线传输系统4线传输系统同轴电缆传输系统微波传输系统光纤传输系统4线传输系统特点：使用2对双绞线，每对只负责一个方向的传输；易于插入放大器。功能：主要提供单路（也可多路）基带音频模拟或数字信号的长距离、点对点、双向传递服务。分类:使用2线接口的4线传输系统；使用4线接口的4线传输系统。使用2线接口的4线传输系统组成：两对双绞线+两个线路终端线路终端(LT)放大器放大器线路终端(LT)2线接口2线接口2线接口电路交换或用户终端设备2线接口电路交换或用户终端设备4线传输系统24§3.2传输