1、現代通信網華中科技大學 電子與信息工程互聯網技術與工程研究中心2022年5月1日1第二章：傳送網杜 旭 2 2內容提要傳輸介質多路復用PDH傳輸系統SDH傳送網光傳輸網3 3傳輸介質及分類傳輸介質n傳輸信號的物理介質n帶寬距離積n有線與無線有線：雙絞線，同軸電纜，光纖無線：射頻，微波，紅外線4 4電磁波頻譜及應用5 5雙絞線原理n雙線扭絞以減少線間低頻干擾n可多條組合新成電纜分類n無屏蔽(UTP)n有屏蔽(STP)常用UTP類 別 規 格 AWG 性 能 典 型 應 用 三 類 22 和 24 16 MHz POTS、 E1/T1、 令 牌 環 網 、 10 Base-T 網 等 四 類 各

2、種 20 MHz 4/16 Mb/s 令 牌 環 網 五 類 各 種 100 MHz 4/16 Mb/s 令 牌 環 網 、 10/100 Base-T 網 等 6 6同軸電纜結構特點n帶寬較寬n抗干擾n不易敷設外部保護套外導體內導體絕緣層7 7光纖結構n纖芯n包層基本原理n光學導波纖維n光波作為載波特點n大容量n體積小，重量輕n低衰耗，抗干擾能力強n安全保密性好2b2a包層一次涂覆(涂覆層)二次涂覆(套塑)纖芯8 8光纖結構n纖芯n包層基本原理n光學導波纖維n光波作為載波特點n大容量n體積小，重量輕n低衰耗，抗干擾能力強n安全保密性好9 91010光纖分類b 漸變型單模光纖 (SMF) a

3、階越型 多模光纖 (MMF) 多模光纖： 纖芯直徑較大，纖芯直徑約 50m，允許多個光傳導模式同時通過光纖。主要用于短距低速傳輸，比如接入網和局域網。單模光纖： 纖芯直徑非常小，通常為410m, 只允許光信號以一種模式通過纖芯。主要用于長途高速傳輸。1111射頻無線電頻率范圍：10 200Mhz特點n易于產生n可長距離傳輸和穿越障礙n傳輸特性與頻率相關w低頻信號穿越障礙能力強，但傳輸衰耗大w高頻信號趨向于沿直線傳輸，但容易在障礙物處形成反射，容易受天氣影響應用n廣播，電視，無線專網等1212微波頻率范圍：300MHz300GHz特點n微波波段頻帶寬，通信容量大n可靠性較高。不易受天電、工業噪聲

4、干擾及太陽黑子變化影響n波長短，天線尺寸小且增益高，方向性強n直線傳播，要求兩點之間無阻擋(視距通信)應用n微波接力通信，無線接入，移動通信，衛星通信等1313紅外線頻率范圍：10121014Hz特點n不能穿越障礙n主要用于短距離、小范圍內的設備之間的通信應用n電器遙控，便攜式設備通信接口等1414內容提要傳輸介質多路復用PDH傳輸系統SDH傳送網光傳輸網1515多路復用技術多路復用： 在同一媒介上同時傳送多路信號,提高媒介使用效率,降低成本分類n頻分復用n時分復用n波分復用1616u基帶傳輸系統是指在短距離內直接在傳輸介質上傳輸模擬基帶信號的系統。u優點: 線路設備簡單；u缺點: 傳輸媒介的

5、帶寬利用率不高，不適于在長途線路上使用。 基帶傳輸系統基帶傳輸系統1717頻分復用帶通濾波器 f1s1解調器 f1m1帶通濾波器 f2s2解調器 f2m2帶通濾波器 fnsn解調器 fnmns1m1s2m2snmn調制器 f1調制器 f2調制器 fn信道 1信道 2信道 n時間頻率f1f2fnfFDM 信號(b)(a)1818ITU電話通信的FDM體制群 Group:12 voice channels/multiplexer4 kHz/voice (3 kHz用于話音，兩個500 Hz用于防衛頻帶)Band between 60 kHz and 108 kHz超群 Supergroup: 5

6、groups48 kHz/groupBand between 312 kHz and 552 kHz主群 Mastergroup: 10 supergroupsBand between 564 kHz and 3084 kHz1919廣播和移動電話中的FDMBroadcast radionAM: 10 kHznFM: 200 kHzBroadcast and cable televisionnTelevision: 6 MHzCellular telephonynA pool of frequency slots, typically of 25 to 30 kHz each.* Note t

7、hat in FDM the user information can be analog or digital form and the information from all the users flows simultaneously.2020時分復用s1m1s2m2snmnPCM 編碼時間(b)(a)PCM 編碼PCM 編碼復用s1m1s2m2snmnPCM 解碼PCM 解碼PCM 解碼分路1 2nm 幀1 2nm1 幀信道1信道2信道n時隙TDM 信道信號頻率(a) TDM信道劃分；(b) TDM系統示意圖2121u有北美地區使用的T載波方式，一次群信號T1每幀24時隙，速率為1.

8、544 Mb/s；u國際電聯標準E載波方式，一次群信號E1每幀32時隙, 速率為2.048 Mb/s，u兩者相同之處在于都采用8000 Hz頻率對話音信號進行采樣，因此每幀時長都是125 s。時分復用傳送系統標準2222PCM30/32(E1)幀結構F016 幀為一復幀，125s162 msF1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15每幀 32 時隙，125sTS0TS16TS31偶數幀，幀同步時隙10011011復幀同步、告警碼00001A211在 F0 幀中奇數幀11A111111線路標志碼abcdabcdF1F15幀中2323波分復用1TX12TX2TXnOE

9、OnMUX OA光放大器1，2， n1RX12RX2RXnDMUXnTX光發射器；RX光接收器； OEO波長變換器2424內容提要傳輸介質多路復用PDH傳輸系統SDH傳送網光傳輸網2525PDH傳輸系統 PDH Plesiochronous Digital Hierarchy三種PDH標準nITU-Tn北美n日本2626三種PDH標準2727PDH復用與解復用定時定時調整匯接分離恢復同步外時鐘(1)(2)(4)(3)(1)(2)(4)(3)低次群低次群高次群復接器分接器異步復接的兩個步驟：異步復接的兩個步驟： 先用碼速調整將各支路信息碼流調整到速率、相位都一先用碼速調整將各支路信息碼流調整到速

10、率、相位都一致，致， 然后進行同步復接。一般采用正碼速調速，這樣在發端然后進行同步復接。一般采用正碼速調速，這樣在發端就要插入一些碼速調整比特，一路低速信號往往要經過多次就要插入一些碼速調整比特，一路低速信號往往要經過多次碼速調整，使得在高速信號中很難直接識別和提取低速支路碼速調整，使得在高速信號中很難直接識別和提取低速支路信號。信號。2828PDH復用與解復用異步復接系統上下路方法異步復接系統上下路方法 要上下話路，只能采用一系列背靠背的復接器，將高次要上下話路，只能采用一系列背靠背的復接器，將高次群信號一步步地解復用到所要解出的低次群上，上下路后，群信號一步步地解復用到所要解出的低次群上，

11、上下路后，再重新一步步地復用到高次群上。再重新一步步地復用到高次群上。2929PDH主要缺點標準不統一，存在三種標準，且互不兼容；面向點到點的傳輸，組網的靈活性不夠；低階支路信號上、下電路復雜，需要逐次復用、解復用；幀結構中缺乏足夠的冗余信息用于傳輸網的監視、維護和管理。3030內容提要傳輸介質多路復用PDH傳輸系統SDH傳送網光傳輸網3131SDH簡介SDH(Synchronous Digital Hierarchy)nITU-T制定的傳輸網絡及其OAM (Operation, Administration, Maintenance)的一套標準， n借鑒了北美地區SONet (Synchro

12、nous Optical Network)建議，但是僅部分兼容SONet3232SDH的優點標準統一的同步復用接口nSDH支路nPDH支路n支持其它類型數據業務，如IP、ATM、Ethernet等靈活的復用映射結構n指針技術：方便的支路復用/解復用n虛容器VC：透明傳送上層數據業務強大的網管功能n支持網元的分布式管理n支持逐段的以及端到端的業務性能監視管理3333SDH的信號等級: STM-NS D H 等 級 S O N E T 等 級 信 號 速 率 /(M b/s) 凈 負 荷 速 率 /(M b/s) 等 效 的D S0數 (64 kb/s) S T S - 1/O C - 1 51.

13、84 50.112 672 S T M - 1 S T S - 3/O C - 3 155.52 150.336 2016 S T M - 4 S T S - 12/O C - 12 622.08 601.344 8064 S T M - 16 S T S - 48/O C - 48 2488.32 2405.376 32 256 S T M - 64 S T S - 192/O C - 192 9953.28 9621.504 12 9024 STM(Synchronous Transport Module)n SDH系統中的基本傳輸速率是STM-1(155.520 Mb/s)，n 高階信號

14、均以STM-1為基礎采用字節間插的方式形成, 速率均是STM-1的整數倍。3434SDH通道與段支路信號SDHTM再生段REG再生段SDH DXC或ADM復用段支路信號SDHTM再生段REG再生段復用段通道3535SDH幀結構：STM-13636開銷字節段開銷(SOH，Section Overhead)：用于SDH傳輸網的運行、維護、管理和指配n再生段開銷(Regenerator SOH)：用于管理再生段，性能監視、幀定位、管理信息傳送n復用段開銷(Multiplexer SOH)：用于管理復用段，即復用或串聯低階信號、性能監視、自動保護切換、復用段維護等管理單元指針(AU-PTR，Admin

15、istrative Unit Pointer)：用于指示凈負荷首字節的起始位置通道開銷(POH，Path Overhead)：用于端到端的通道管理，包括VC識別、性能監視、告警指示、通道跟蹤、凈負荷內容指示等3737開銷字節段開銷通道開銷3838凈負荷與虛容器(VC)標準容器C：一種用來裝載各種速率的業務信號的信息結構，主要完成適配功能（如速率調整），以便讓那些常用的準同步數字體系信號能夠進入有限數目的標準容器。C-11、C-12、C-2、C-3、C-4作為虛容器的信息凈負荷。3939凈負荷與虛容器(VC)虛容器(VC，Virtual Container)nSDH網絡傳輸的基本單位n承載凈負荷

16、(PDH幀、IP包等所有傳輸數據)的實體n組成：數據凈負荷(Container) + 通道開銷(POH) VC-n = C-n + VC-n POHn分類w高階VC：VC-3，VC-4w低階VC： VC-2，VC-11， VC-12基于VC和指針的凈負荷組織：兩級管理結構n管理單元(AU，Administrative Unit)n支路單元(TU，Tributary Unit)4040管理單元(AU)和支路單元(TU)均由指針和VC組成n指針：在STM幀中的位置固定nVC：在STM幀中的位置浮動，指針指向其起始位置AUn構成： AU-n = VC-n + AU-n PTRn兩種形式：AU-4，A

17、U-3n多個AU可構成一個AUG (AU Group)，在高階STM幀中傳輸TUn構成 TU-n = VC-n + TU-n PTRn四種形式：TU-11，TU-12，TU-2，TU-3n多個TU可構成一個TUG (TU Group)，用于高階VC4141STM-1(AU-4)凈負荷結構4242SDH復用結構虛容器STM-N N 1140Mb/s45Mb/s34Mb/s6.3Mb/s2Mb/s1.5Mb/s3C-11C-12C-2C-3C-4VC-11VC-2VC-3VC-3VC-4TU-11TU-12TU-2TU-3TUG-2TUG-3AUGAU-3AU-4VC-12341容器支路單元管理單

18、元支路單元組管理單元組同步傳送模塊定位校準復 用映 射4343SDH復用過程: 映射、定位、復用 映射：在SDH邊界處使支路信號適配進虛容器過程。如：2Mbit/s = VC-12 定位：將幀偏移信息收進支路單元或管理單元過程。 如：VC12 = TU-12復用：使多個低階通道層信號適配進高階通道，或者把多個高階通道層信號適配進復用段層過程。如：TU-12*3 = TUG-24444SDH復用過程信息信息VC-POHTU-PTRTU-PTRTU-PTRVC-POHAU-PTRTU-PTRTU-PTR碼速調整C低階VCTUTUG高階VCAUAUG映射指針處理復用復用指針處理復用45SDH復用過程

19、C-12VC-12TU-12TUG-3AU-4STM-1VC-4STM-NTUG-2復接定位映射碼率調整中繼傳輸中繼傳輸管理單元虛容器支路單元組支路單元支路單元組虛容器容器業務業務電話、數據庫電話、數據庫層次層次標準標準NSOHPTRPOH373PTRPOH46SDH傳送網分層模型電路層網絡(IP、ATM、PSTN、租用線網絡等)低 階通道層 VC-11 VC-3 VC-12 VC-2 VC-4 VC-3高 階通道層復用段再生段光層段層通道層傳輸介質層SDH 傳送網47SDH分層光接口4848SDH網絡單元：終端復用器終端復用器：Terminal Multiplexer (TM)起到終端支路集

20、中器的作用線路接口：STM-1或STM-4支路接口：T1/E1，Ethernet等4949SDH網絡單元：分插復用器分插復用器：Add/Drop Multiplexer (ADM)用于環網兩個STM-N線路接口多個支路接口nSTM-1/4等nT1/E1等5050STM-4 ADM基本結構5151SDH網絡單元：數字交叉連接設備數字交叉連接設備：Synchronous Cross-Connect (SDXC或SXC)用于網狀網主要為STM-N接口基于交換矩陣，以VC為單位提供交叉連接5252SDH網絡結構示例5353SDH環網保護機制5454SDH環網保護機制(續)5555SDH通道保護5656

21、內容提要傳輸介質多路復用PDH傳輸系統SDH傳送網光傳輸網5757光傳送網(OTN)簡介SDH光傳輸網絡的不足n基于單波長光信道組網傳輸上層數據業務n單個網絡可用帶寬有限n基于WDM傳輸時，只能建立相互隔離的多個SDH網絡，需要大量的O-E-O轉換n大量的環網， OAM復雜困難OTN的優點n直接基于WDM，支持多業務數據傳輸，減少了中間層n能夠管理多個波長，可提供較高的帶寬n基于WDM的統一網絡，可減少O-E-O轉換n可減少環網數量，OAM較為簡單5858OTN的分層結構5959光傳輸段(OTS，Optical Transmission Section)nWDM光信號在光纖中的傳輸n涉及功率損耗與放大及均衡、色散累積與補償等光復用段層(OMS，Optical Multiplexing Section)nWDM光信號的在WDM節點網絡中的傳輸光通道層(OCh，Optical Channel)n以波長為基本單位，傳輸電層的各種數據信息流n提供端到端的光信道連接，包括涉及波長分配與路由、光信道保護切換等OTN的分層結構6060OTN的分層結構12WDM OA12路由器、ODXC及其他 OCh終端設備WDMn路由器、ODXC及其他 OCh終端設備nOTSn，mOTSn，mOChOMSn，mn波