通信网

通信网络课程内容通信基本概念传送网支撑网业务网什么是通信？人们通过听觉、视觉、触觉等感观，感知世界而获得信息，并通过通信来传递信息。通信的基本形式是在信源（始端）与信宿（末端）之间建立一个传输（转移）信息的通道（信道）通信网通信网是通信系统的一种形式通信系统特指使用光信号或电信号传递信息的通信系统公共电话网ModemModem工作站信息服务器通信系统基本模型噪声信宿接收变换器信道发送变换器信源信息信息信号信号信息：声音，图形，图像，文字等信号：随信息做相应变化的电压或电流（也可以是光）通信系统基本结构点对点网络共享连接交换机交换机交换式网络线路多，成本高资源不能共享，巨大浪费难实现集中控制和管理建设成本降低方便网络的扩容容易实现集中控制和管理通信网定义通信网是由一定数量的节点（包括终端节点、交换节点）和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起，按约定的信令或协议完成任意用户间的信息交换的通信体制。在通信网上，信息的交换可以在用户间进行，在两个计算机之间进行，还可以在一个用户和设备间进行现代通信网的功能结构DDN网Internet电话网移动网ATM网光传送网SDH传送网信令网管理网同步网支撑网业务网业务网：负责向用户提供各种通信业务传送网：负责向各节点之间提供信息的透明传输通道支撑网：负责为业务和传送网提供运行所必须的信令、同步、网络管理等功能通信网的拓扑结构（1）环型网总线型网复合型网星型网网状网通信网的拓扑结构（2）网状网：优点是线路冗余度大，网络可靠性高，缺点是线路利用率低，网络成本高；星型网：优点是降低了传输链路的成本，线路利用率高，缺点是网络可靠性低；复合型网：兼具网状网和星型网的优点，目前骨干网中广泛使用；总线型网：优点传输链路少，节点间通信无需转接，控制方式简单，缺点是网络服务性能差，节点数目有限，网络覆盖范围小；环型网：优点是结构简单，容易实现，双向自愈环可以对网络进行保护，缺点是节点较多时转接时延无法控制，网络不好扩容当前通信网概貌机构/组织移动/固定无线校园宾馆住宅小区普通双绞线光纤无线接入xDSLHFCTDM(固定/移动话音、数据）ATMIP/MPLS用户驻地网OADMOADMOXCSDH/SONET电信核心网DWDM接入网课程内容通信基本概念传送网支撑网业务网传送网传送网是负责将电话交换机、数据交换机、各类网络终端等业务结点连接起来，并提供任意两点之间信息的透明传输，同时也完成带宽的调度管理、故障的自动切换保护等管理维护功能的网络，通常传送网技术包含传输介质、复用体制、管理维护机制和网元设备等课程内容（传送网）传送介质多路复用PDH系统SDH传送网数字微波传送介质用来传输信息的信号都是由多个频率成分组成，信号包含的频率成分的范围称为频谱，信号的带宽就是频谱的绝对宽度，一般说的带宽是有效带宽（包含信号主要能量的那一部分带宽）。传输介质也有带宽，其工作特性就像一个带通滤波器，在一定的距离范围内，如信号带宽不超过传输介质的有效传输带宽则信号将被可靠的传输，否则，信号将在很短的传输距离内快速的衰减，造成畸变。传输介质分为有线介质和无线介质两大类单模光纤与多模光纤单模光纤：SINGLEMODEFIBRE/monomodefiber单模光纤是在指定波长下只可能传播一种模式的光纤多模光纤：MULTIMODEFIBRE在特定的波长上能传播两个以上束缚模式的光纤•多模传输距离近，一般在200M-2KM•单模的传输距离比较远，范围可以在10KM-70KM•多模光纤纤芯要比单模光纤纤芯粗•单模光纤可以传输的数据量比较大•多模光纤的光波长为850NM•单模的有1310NM1550NM两种：其中1310NM更适于远距离传输•多模光纤是可见光，光源为红外发光二极管•单模是激光多路复用由于大多数情况下传输介质的带宽都远大于传输单路信号所需的带宽，为有效利用传输介质的带宽容量，在传输系统中往往采用复用技术，以提高传输介质的使用效率，降低线路成本。时间频率时分复用（2）TDM时间频率（1）FDM频分复用时间频率码分复用（3）CDM多路复用（频分复用传输系统）频分复用传输系统是指在传输介质上采取FDM技术的系统，FDM是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。缺点是传输的是模拟信号需要模拟的调制解调设备，成本高体积大，难以集成，稳定性差。多路复用（时分复用传输系统）时分复用传输系统是指在传输介质上采取TDM技术的系统，TDM是指将模拟信号经过PCM调整后变成数字信号，然后进行时分多路复用的技术，他是一种数字复用技术，在TDM中多路信号以时分的形式共享一条传输介质，每路信号在属于自己的时间片中占有传输介质的全部带宽。相对于频分复用传输系统，优点在于差错率低安全性好，数字电路的集成度高，以及更高的带宽利用率，主要有PDH、SDH多路复用（时分复用原理）脉冲定时控制单元32TST=125us123456789101112131415161718192021222324252627282930310TS1052031311051抽样和编码帧码插入信令插入路多路复用（波分复用传输系统）波分复用传输系统是指在光纤上采取WDM技术的系统，WDM本质上是在光域上的频分复用（FDM）技术，其基本原理是在发送端将不同波长的信号组合起来（复用合波）送到光缆线路上的同一根光纤上进行传输，在接受端又将组合波长的光信号分开（解复用分波），并做进一步的处理，恢复出原来的信号后送入不同的终端。用于不同波长的光载波信号可以看作是相互独立的（不考虑光纤非线形时），在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输n’1’n’n’1’n1n波分复用传输系统原理n’1’1’RX1DMUXMUXRXnOATX1TXn1’,····n’n1n111,····nTX1MUXDMUXTXnOARX1RXnTX－光反射器；RX－光接收机；OA－光放大器波分复用传输系统WDM系统的基本构成有两种形式：双纤单向和单纤双向。双纤单向是指使用两根光纤实现两个方向的全双工通信，单纤双向是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。WDM的主要优点：1、充分利用了光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长传输增加了几倍到几十倍。2、WDM对数据格式是透明的，即与信号速率及电调方式无关，可以承载多种业务。3、网络扩展方便。PDH系统（1）在传送话音信号时，为了将用户的模拟话音信号转换成数字信号，可以采用脉冲编码调整（PCM）技术，他是通过对信号抽样（速率为8kHZ）、量化、编码（8bit）3个步骤完成，形成一路数字化的PCM话音信号（速率为64kbit/s）。在传送多路数字话音信号时，可以采用PDH技术。PDH叫作准同步数字体系，是一种异步复用方式，多个PDH的一次群信号逐步复用为二次群、3次群，最高可达5次群信号。速率为（中国欧洲）E1：2048kbit/s、E2：8448kbit/s、E3：34368kbit/s、E4：139264kbit/s、E5：564992kbit/sPCM基本原理抽样频率为8000Hz（周期为125us），对每一话路每抽样一次经过量化可以编成8位码组，占用一个时隙。30/32路PCM系统中，32路复用125us。这32路时隙构成一个“帧”。而16帧又合成一个复帧。计算几个数据：1帧时长为125μS，1时隙的时长为125/32=3.9μS，一个复帧占用2ms。1帧的位长：8×32=256位。信道的速率：256位/帧×8000帧/秒=2048KBPS话路的速率：8位/路×8000路/秒=64KBPS一个模拟信号的带宽最大为4K(300~3000HZ).数字信号的优点靠牺牲带宽获得的。PCM基群帧结构（30/32）10A11111国内留用奇帧TSO1A1：正常为0，失步告警为1abcdF1abcdCH1CH17abcdF2abcdCH2CH18abcdF15abcdCH15CH31F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15F0F1F2F316个子帧T=（2ma）10011011帧同步时隙偶帧TS00000F0abcd信令时隙复帧同步备用488ns复帧结构……32个时隙，256比特，T=1251234567891011121314151617181920212223242526272829303101TS……usT=3.9su……子帧结构第1个子帧PDH系统（2）565Mbit/s139Mbit/s34Mbit/s8Mbit/s2Mbit/s1.6Gbit/s400Mbit/s100Mbit/s6.3Mbit/s1.5Mbit/s274Mbit/s45Mbit/s6.3Mbit/s×4×4×4×4×4×4×4×4×6×7×3欧洲系列日本系列北美系列×532Mbit/sPDH系统（3）主要缺点：1、标准不统一、存在3种标准，不兼容；2、面向点对点传输，组网灵活性不够；3、低阶支路信号上、下电路复杂，需要逐次复用、解复用；4、系统的管理能力弱。2Mbit/s解解解复复复用用用复复复用用用140Mbit/s34Mbit/s8Mbit/s8Mbit/s34Mbit/s140Mbit/sSDH传送网SDH全称叫做同步数字传输体制，所谓SDH是指一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级，而SDH网络则是由一些基本网络单元（NE）组成，在传输介质上（光纤、微波等）进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络，它具有全世界统一的网络接点接口。SDH体制有一套标准的信息结构等级，即有一套标准的速率等级。基本的信号传输结构等级是同步传输模块——STM-1，相应的速率是155Mbit/s（8×9×270×8000）。高等级的数字信号系列例如：622Mbit/s（STM-4）、2.5Gbit/s（STM-16）等，可通过将低速率等级的信息模块（例如STM-1）通过字节间插同步复接而成，复接的个数是4的倍数，例如：STM-4＝4×STM-1，STM-16＝4×STM-4。SDH网结构2Mbit/s34Mbit/s140Mbit/sSTM-1STM-4STM-1/STS-3cGatewaytoSONETTMDXCADMADMATMSwitchSTM-4/-162Mbit/s34Mbit/s140Mbit/sSTM-1LAN2Mbit/sADMSTM-1STM-1,STM-42Mbit/s8Mbit/s34Mbit/s140Mbit/sADM:分插复用器DXC:数字交叉连接设备TM:终端复用器DSC:数字交换中心LAN:局域网DSCSTM－1帧结构RSOH:再生段开销MSOH:复用段开销Payload:信息传送区域一个字节的传送能力:64kbit/s帧容量:270x9x8x8000=155.520Mbit/s帧周期:125µs13594270270列(字节)19逐行传送中继段开销复用段开销AU指针净荷(传送能力)SDH网路的分层结构信息包网络电话网VC-3VC-4VC-11VC-12VC-2VC-3复用段层再生段层物理层......低阶通道层高阶通道层段层电路层SDH传送层传输媒质层我国SDH基本复用映射结构STM-NAUGAU-4VC-4TUG-3TUG-2TU-3TU-12VC-3VC-12C-4C-3C-12×N×1×1×3×3×7139264kbit/s34368kbit/s2048kbit/s指针处理复用定位校准映射SDH的基本网元再生器(REG)STM-nSTM-n同步复用器(MUX)STM-nPDH&STM-m支路mn分/插复用器(ADM)STM-1/4STM-1/4支路端口:nx2Mbit/s(34Mbit/s)ADM......西向东向数字交叉连接设备（DXC）16x16x4x4xVC11342SDH复用器VC4VC3VC122.4Gbit/s622Mbit/s2.4Gbit/s622