20150303-01-01-光网络基础-概论72(文史119(星期二)1510-1800)

何永琪北京大学电子学系Tel：62756700；Mobile：[phone]Email：[e-mail]概论光网络基础272大纲概述典型通信示例光传输技术概述光传送网概述智能光网络概述授课方式与要求372通信应用无处不在远程教育远程医疗电子政务企业信息化家庭信息化数据通信个人信息化移动办公智能交通图像通信语音通信工业信息化军队信息化农业信息化电子商务472如何实现通信：通信系统信息源噪声源信息宿接收器信道发送器信息信号信号信息572如何实现通信：通信网络水平观点垂直观点672里程碑─古代通信声音：击鼓、鸣锣、礼炮、土电话动物：鸽子、狗器械：风筝人力：马拉松长跑烽火台（狼烟）驿邮通信塔772里程碑─电报通信1837年：美国人艺术家兼发明家莫尔斯（SamuelFinleyBreeseMorse）成功研制电报机1844年：华盛顿─巴尔的摩（WashingtontoBaltimore）电报线路开通872里程碑─电话通信1876年：美国发明家贝尔（AlexanderGrahamBell）发明电话机972里程碑─发现电磁波1865年：英国物理学家麦克斯韦（JamesClerkMaxwell）预言电磁波存在1888年：德国物理学家赫兹（HeinrichRudolfHertz）验证电磁波存在JamesClerkMaxwellHeinrichRudolfHertz1072里程碑─无线通信：无线电报1895年：意大利发明家马可尼（GuglielmoMarcheseMarconi）和俄国物理学家波波夫（АлександрСтепановичΠопов）同时发明无线电波1899年：马可尼成功地发了第一封无线电报（英国至法国）1172里程碑─无线通信：广播1920年：美国匹兹堡KDKA电台开播1272里程碑─无线通信：对讲机1938年：美国贝尔实验室为美国军方成功研制世界上第一部移动电话（对讲机）1942年：对讲机应用于二战1372里程碑─无线通信：微波通信1931年：英国多佛尔和法国加来之间在建立世界上第一条超短波接力线路1950年：成功研制微波接力通信1472里程碑─无线通信：卫星通信1945年：英国人克拉克提出利用地球静止轨道卫星进行通信设想1957年：苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星1958年：美国发射了世界上第一颗通信卫星1572里程碑─光纤通信1966年：英国标准电信研究所高锟（K.C.Kao）博士和霍克哈姆（G.A.HocKham）博士发表关于传输介质新概念论文，指出利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光纤通信基础1672通信技术发展传统原动力军事应用技术驱动！1772光传输技术演进1872网络技术演进APPANet：阿帕网ASCII：美国信息互换标准代码ATM：异步传递模式CCITT：国际电报电话委员会TCP/IP：传输控制协议/IPIEEE：美国电气和电子工程师协会IETF：互联网工程任务组ITU：国际电信联盟MPLS-TP：传送多协议标记交换USENet：新闻组网络：万维网1972大纲概述典型通信示例光传输技术概述光传送网概述智能光网络概述授课方式与要求2072电话通信─基本架构用户线用户线出中继入中继中继线交换机A交换机B交换机：实现任意两个用户之间通话中继：延伸任意两个通话用户之间的距离信令：对用户通话过程进行控制固定电话网2172语音通信：语音信号数字化频率范围：300~3400Hz抽样频率：8kHz抽样间隔：125s量化类型：13折线近似量化器位数：8位话路编码速率：64kbit/s2272语音通信：信号交换2372语音通信：信号汇聚2472语音通信：信号复用/解复用（1/2）2572语音通信：信号复用/解复用（2/2）2672语音通信：信号传输2772语音通信：信号传送TRTRTRTRSMEASMSMSMSMSMTRNNINNINNINNIDXCTRLineRadioLineRadio支路信号同步复用器有线支路信号无线有线无线同步复用器DXC：数字交叉连接设备EA:外部接入设备TM终端复用器ADM（DXC）分插复用器TM终端复用器REG再生器支路信号支路信号支路信号2872语音通信：信号续接DC1：一级长途交换中心DC2：二级长途交换中心DTm：本地汇接局DL：本地端局PABX：专用自动用户交换机固话骨干网三级结构固话本地网二级结构2972语音通信：信号汇接固话大城市本地网分区双汇接固话中等城市汇接局全覆盖DTm：本地汇接局DL：本地端局3072电话通信─不同运营网关口局设置移动NGWGW联通其它1其它2固定中间GWGW3172IP通信：开放式系统互联（OSI）模型OSI层功能应用层：用户信息语义表示表示层：代码/数据格式转换会话层：负责会话进程的建立、控制和终止传输层：端到端控制网络层：路由控制数据链路层：数据链路的建立、控制和拆除物理层：物理连接的建立、控制和拆除3272IP通信：TCP／IP模型与OSI模型OSI模型TCP／IP模型4传输层7应用层6表示层1物理层5会话层2数据链路层3网络层传输层（TCP或UDP）应用层应用层协议如：TELNET、FTP、SMTP等网络接口层网络层IP3372IP通信：层间信息传递3472大纲概述典型通信示例光传输技术概述光传送网概述智能光网络概述授课方式与要求3572当代通信技术发展驱动力民口应用：市场驱动！军口应用：技术驱动！3672五大通信技术通信网络划分区域细分骨干网城域网本地网接入网功能细分传输网支撑网业务细分电话网电视网数据网多媒体网光纤通信移动通信无线通信卫星通信微波通信3772通信信号频段频率范围波长符号传输媒质用途3Hz~30kHz104~108m甚低频VLF有线线对、长波无线电音频、电话、数据终端长距离导航30~300kHz103~104m低频LF有线线对、长波无线电导航、信标、电力线通信300k~3MHz102~103m中频MF同轴电缆、短波无线电调幅广播、移动陆地通信3~30MHz10~102m高频HF同轴电缆、短波无线电移动无线电话、短波广播、定点军用通信30~300MHz1~10m甚高频VHF同轴电缆、米波无线电电视、调频广播、空中管制、车辆通信、导航300M~3GHz10~100cm特高频UHF波导、分米波无线电微波接力、卫星和空间通信、雷达3~30GHz1~10cm超高频SHF波导、厘米波无线电微波接力、卫星和空间通信、雷达30~300GHz1~10mm极高频EHF波导、毫米波无线电雷达、微波接力、射电天文学105~107GHz310-3~0.3mm紫外/可见光/红外光纤、激光空间传播光通信3872光通信：传输媒介材料：石英玻璃（SiO2）波段：850/1310/1550nm带宽：50THz损耗：0.2dB/km@1550nm0.35dB/km@1310nm3dB/km@850nm光源：LDLED探测器：PINAPD3972光纤通信：传输系统模拟传输数字传输4072光传输技术─光复用概念光复用技术分类光波复用：波分复用（WDM）和空分复用（SDM）光信号复用：光时分复用（OTDM）、光频分复用（OFDM）和光码分复用（OCDMA）光波复用WDM：将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，将其耦合到同一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原，这种复用技术不仅适用于单模或多模光纤通信系统，同时也适用于单向或双向传输SDM：利用空间分割，根据需要构成不同的信道进行光复用光信号复用OFDM：相邻光载波的波长间隔小于0.1nmOTDM：将多路高速电调制信号分别转换为等速率的光信号，在光层上利用超窄光脉冲进行时域复用，形成一路光信号，即每路光信道占用一个时隙OCDMA：每个光信道以一个特有的编码脉冲序列方式来传送其比特信息4172光传输技术─WDM传输系统4272大纲概述典型通信示例光传输技术概述光传送网概述智能光网络概述授课方式与要求4372通信网络架构传输网：在不同地点之间传递用户信息的网络的物理资源，即基础物理实体的集合传送网（G.805定义）：在不同地点之间传递用户信息的网络的功能资源，即逻辑功能的集合传输是从信息信号通过具体物理媒质传输的物理过程来描述，因而传输网通常指由设备组成的实际网络传送是从信息传递的功能角度来描述，因而传送网指逻辑功能意义上的网络，即网络逻辑功能的集合CPNCPN用户网络用户网络接入网接入网交换网交换网传输网（传送网）分配网分配网分支网分支网核心网交换设备：网络节点传输设备：网络链路终端设备：网络终端4472光传送网概念：光传送网（OTN）作为多协议业务综合传送平台，为客户层信号提供光域处理的传送网络作用：为客户信号提供有效和可靠的传输功能：传送、复用、选路、监视、网络生存性等对象：光波长工作方式客户层业务以光波长方式在网络中复用、传输、放大客户层业务在光域中分插复用和交叉连接业务类型：IP、以太网、ATM、帧中继、光纤分布式数据接口（FDDI）、SDH/SONET等业务传送模式电路交换式网络：业务经适配后以固定连接方式传送包交换式网络：业务适配到数据包或信元上，以动态、分布式搜索路由方式传送4572OTN拓扑结构─概述拓扑分类物理拓扑：表征网络节点的物理结构，为网络节点与光纤链路的集合逻辑拓扑（虚拓扑）：表征网络节点间业务分布，其以物理拓扑为基础，但结构可有不同层次模型物理拓扑：位于传输媒介层逻辑拓扑：位于光通道层；利用光通道概念，使逻辑拓扑与节点之间业务分布相关，通过软件配置实现设计原则物理拓扑：在保证网络传输能力前提下，选择节点位置和可用部件，使建设成本最小逻辑拓扑：在物理拓扑基础上，结合节点业务分布情况，选择光通道构成方案，使信息传送性能达到最佳4672传输网分层结构省际干线网省内干线网本地中继网末端接入网4772传送网功能通信基础网称为传送网。通信基础网是一个以光纤、微波接力和卫星传输为主的传输网络。在传送网基础上，根据业务节点设备类型的不同，可以构建成不同类型的业务网。Transportnetwork话音交换ATM交换IP路由器AN接入网视讯系统话音数据图象4872通信基础网结构（1/3）通信基础网传输媒介传输系统电缆、地面微波接力通信、卫星通信、光纤传输设备：将携带信息的基带信号转换为适合在传输媒介上进行传输的信号，如光、电等信号。收发信机、光端机等传输复用设备：将多路信息进行复用和解复用，以便在媒介中传输多路信息传送网节点设备配线架：主配线架、数字配线架和光配线架（MDF/DDF/ODF）数字交叉连接设备（DXC）实现基础网传输电路的电路调度、故障切换和分离业务。4972通信基础网结构（2/3）传输媒介传输系统传送网节点设备传输媒介传输系统5072通信基础网结构（3/3）ODFSTM-4TMMDFDDF电话交换机ATM交换机配线架配线架配线架传输设备业务节点设备DDF622Mb/s光纤线622Mb/s光纤环路电话用户线宽带业务线STM-4ADM622Mb/s622Mb/s155Mb/s155Mb/s分支电路155Mb/s转换电路155Mb/sN*2Mb/sDXC5172电信网宏观构成电信网传送网通道层媒质层核心网接入网业务网PSTNPSDNISDNCATV支撑网信令网同步网管理网传送网5272电信网组成（水平观点）CPN接入网XNINNINNICPN接入网XNI核心网CPN:用户驻地网XNI:用户网络接口NNI:网络节点接口5372电信网组成（垂直观点）传送网业务网应用层....E-mail远程教学家庭购物会议电视文件传送.....通道层物理层PSTNCATVISDNB-ISDNPSDN计算机网