第五章傳輸系統(tǒng)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)

傳輸系統(tǒng)的目標(biāo)是建成一個大容量、高生存能力、高靈活性、高傳輸質(zhì)量、有智能功能、可集中管理的網(wǎng)絡(luò)，它相對獨(dú)立于各種業(yè)務(wù)網(wǎng)，是能滿足各種業(yè)務(wù)和信號傳輸?shù)慕y(tǒng)一平臺。能夠有效地支持現(xiàn)有各種業(yè)務(wù)網(wǎng)、支撐網(wǎng)和未來的綜合信息網(wǎng)。未來的傳輸系統(tǒng)仍然是以光纖通信為基本傳輸網(wǎng)，其他介質(zhì)的傳輸網(wǎng)絡(luò)也會有較大的發(fā)展。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)第一節(jié)傳輸系統(tǒng)概述

從時間上講：1個復(fù)幀為2ms；1幀占125μs；而一個時隙占3.9μs。每時隙8位比特碼，即每比特位占488ns。

從碼率上講：由此抽樣重復(fù)頻率為8000Hz，也就是每秒種傳送8000幀，每幀有32x8=256bit，因此總碼率為256比特/幀*8000幀/秒=2048kbit/s。對于每個話路來說，每秒種8000個時隙，每時隙8bit，所以可得8x8000=64kbit/s。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)在時分多路復(fù)用系統(tǒng)中，高次群是由若干個低次群通過數(shù)字復(fù)用設(shè)備匯總而成的。對于32路PCM系統(tǒng)來說，其基群的速率為2.048kbit/s。其二次群則由4個基群匯總而成。速率為8448kbit/s，話路數(shù)為4x30=120話路。對于速率更高、路數(shù)更多的三次群以上的系統(tǒng)，目前在國際上尚無統(tǒng)一的建議標(biāo)準(zhǔn)。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)傳輸系統(tǒng)所使用的傳輸介質(zhì)和傳輸速率有關(guān),如：基群PCM的傳輸介質(zhì)一般采用市話對稱電纜、市郊長途電纜及光纖等；二次群速率較高，需采用對稱平衡電纜，低電容電纜或微型同軸電纜及光纖等；三次群以上的傳輸需采用同軸電纜或毫米波導(dǎo)及光纖等。目前傳輸媒介向毫米波導(dǎo)發(fā)展，其頻率可高達(dá)30～300GHz。例如地下波導(dǎo)線路傳輸，速率可達(dá)幾十吉比特/秒（Gbit/s），可開通30萬路PCM話路。采用光纜、衛(wèi)星通信則可以得到更高的群。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)

第二節(jié)光纖通信

光纖通信是以光波為載頻、光導(dǎo)纖維（簡稱光纖）為傳輸媒介的一種通信方式。光纖通信系統(tǒng)通常采用的是數(shù)字編碼、強(qiáng)度調(diào)制、直接檢波方式。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)

光發(fā)送端機(jī)：是將電端機(jī)輸入的電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并將光信號最大限度地注入偶合到光纖或光纜中傳輸，是完成電/光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)，它主要由光源、驅(qū)動器和調(diào)制器組成。

光接收端機(jī)：是將光纖或光纜傳輸來的光信號，經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后再將電信號?jīng)放大到足夠的電平，送入接收電端機(jī)，是完成光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它主要由光檢測器、解調(diào)器和放大電路組成。

光纖或光纜：是傳送光信號的光纖傳輸線。

光中繼器：是起補(bǔ)償光衰減和矯正波形失真的作用。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)

第三節(jié)SDHSDH是由一些光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)單元（NE）組成的，在光纖或通過其他媒介上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)

SDH與PDH的比較PDH:逐級復(fù)用；開銷比特少；系列兼容差;支路信號也需調(diào)整。SDH:幀結(jié)構(gòu)中包含了足夠的開銷比特，并對網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行了必要的規(guī)范，因而SDH系統(tǒng)具有強(qiáng)大的網(wǎng)管功能，并有可能形成統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)N=1、4、16、64時的線路碼速和通路容量:第一級為STM-1，線路碼速為155.520Mbit/s第二級為STM-4，線路碼速為622.080Mbit/s第三級為STM-16線路碼速為2488.320Mbit/s第四級為STM-64線路碼速為9953.280Mbit/s

如N=1時，為STM-1，則幀長=270*9=2430B，一幀的比特數(shù)=2430*8=19440bit，一幀時間的長度為125μsgu,即速率為155.520Mbit/s。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)STM--N凈負(fù)荷（PayLoad）區(qū)域

是存放待傳送信息碼地地方，并包含POH。POH是用于通道性能監(jiān)視、管理和控制的通道開銷字節(jié)。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)段開銷（SOH）區(qū)域SDH幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的開銷比特。這些開銷比特包括了段開銷（SOH）和通道開銷（PDH），因而網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、維護(hù)和管理（OAM）能力大大加強(qiáng)。SOH主要提供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理和維護(hù)使用的字節(jié)段，SOH分為再生段開銷(RSOH)和復(fù)用段開銷（MSOH）兩部分，其中RSOH在幀中位于1～9*N列、1～3行；MSOH在幀中的1～9*N列、5～9行。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)

STM-1SOH字節(jié)安排，其中：A1、A2是幀定位字節(jié)，收端通過定位每個STM-1的起點(diǎn)，來區(qū)別不同的STM-1幀；J0為再生蹤跡字節(jié)，用來重復(fù)地發(fā)送段接入標(biāo)識符，以便使接收端確認(rèn)發(fā)送端是否處于持續(xù)接入狀態(tài)；D0～D12表示數(shù)據(jù)通路（DCC）,提供所有SDH網(wǎng)元的通用數(shù)據(jù)通路，構(gòu)成SDH管理網(wǎng)的傳輸鏈路，以完成業(yè)務(wù)的實(shí)時調(diào)配、告警故障定位、查詢等功能；2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)E1、E2為公務(wù)聯(lián)絡(luò)字節(jié)，提供公務(wù)聯(lián)絡(luò)語音通路；F1為使用者（一般指網(wǎng)絡(luò)提供者）通路字節(jié)，為使用者專用；B1為比特間插偶校驗8位碼（BIT-8）字節(jié)；B2為比特間插奇校驗24位碼（BIT-24）字節(jié)；K1、K2為自動保護(hù)倒換（APS）通路，如在光纖主用/備用倒換時，傳輸有關(guān)ASP信令，另K2還有一部分比特位用于復(fù)用段遠(yuǎn)端失效指示（MS-AIS）；S1為同步狀態(tài)字節(jié)，表示時鐘質(zhì)量的級別；M1為復(fù)用遠(yuǎn)端誤碼指示（MS-REI）字節(jié)，是收端傳給發(fā)端的告警信息。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)管理單元指針區(qū)域管理單元指針（AU-PTR）在幀結(jié)構(gòu)中位于1～9*N列、4行，用來指示信息凈負(fù)荷的第一字節(jié)在幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置，由于低速的支路信號在高速SDH幀中的位置是有規(guī)律的，接收端可根據(jù)指針的指示找到信息凈負(fù)荷第一字節(jié)的位置并將其正確地分離出來。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)低階的SDH信號復(fù)用成高階的SDH信號，是通過字節(jié)間插入同步復(fù)用方式來完成的，在復(fù)用的過程中，保持幀頻不變（8000幀/秒）。這就意味著高一級的STM-N信號是低一級的STM-N信號速率的4倍。SDH網(wǎng)要求SDH的復(fù)用方式即能滿足異步復(fù)用，（如將PDH信號復(fù)用進(jìn)STM-N）。又能滿足同步復(fù)用（如STM-1同步復(fù)用STM-4）。

2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)容器（C）容器是一種信息結(jié)構(gòu)，主要完成速率適配功能，容器是用來裝載PDH信號的標(biāo)準(zhǔn)信息結(jié)構(gòu)，容器的主要作用是進(jìn)行速率調(diào)整。讓那些最常用的PDH信號能夠裝載進(jìn)有限數(shù)目的標(biāo)準(zhǔn)容器。原CCITT建議G.709根據(jù)PDH速率系列規(guī)定了C-11.C-12.C-2.C-3.C-4五種標(biāo)準(zhǔn)容器。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)虛容器（VC）虛容器是支持SDH通道層連接的信息結(jié)構(gòu)。VC由信息凈負(fù)荷（C的輸出）和通道開銷（POH）組成。VC的輸出為TU或AU的信息凈負(fù)荷。VC是SDH中重要的一種信息結(jié)構(gòu)。VC的包封速率與SDH網(wǎng)絡(luò)同步，因而不同VC的包封相互同步，而包封內(nèi)部卻允許裝載各種不同容量的準(zhǔn)同步支路信號。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)支路單元、支路單元組（TU、TUG）支路單元提供低階通道層和高階通道層之間適配的信息結(jié)構(gòu)。支路單元由一個相應(yīng)的VC和一個相應(yīng)的支路單元指針（TU、PTR）組成。一個或多個在高階VC凈負(fù)荷中占有固定位置的TU組成支路單元組（TUG）2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)管理單元、管理單元組（AU、AUG）AU是為高階通道層和復(fù)用段層提供適配功能的信息結(jié)構(gòu)。AU由一個相應(yīng)的高階VC和一個相應(yīng)的管理單元指針（AU、PTR）組成。一個或多個在STM幀中占有固定位置的AU組成管理單元組(AUG)。指針的作用就是定位，定位是將幀偏移信息收進(jìn)支路單元或管理單元的過程。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)通過PCM四次群組成STM-1進(jìn)行說明:映射是使各支路信號與相應(yīng)的虛容器（VC）容量同步，以便使VC成為可以獨(dú)立進(jìn)行傳送、復(fù)用和交叉連接的實(shí)體。圖5.9所示的是139.264Mbit/s支路信號異步映射結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，PDH的139.264Mbit/s信號采用正碼速調(diào)整異步裝入C-4，再在C-4的九行之前加上VC-4的通道開銷VC-4POH，就構(gòu)成了VC-4,完成了四次群向VC-4的映射，這就是一個映射過程。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)映射和同步復(fù)用原理139.264Mbit/s支路信號異步映射結(jié)構(gòu)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)VC-4由（1列×9行）的POH和（260列×9行）的凈負(fù)荷組成。其中每1行分為20個字節(jié)塊。每1字節(jié)塊由13字節(jié)組成。而字節(jié)塊的第一個字節(jié)都是由W、Y、X、Z字節(jié)組成，如圖5.10所示。W字節(jié)表示8個信息比特碼(I)；Y字節(jié)表示8個固定塞入比特（R）；X字節(jié)內(nèi)含有1個調(diào)整控制比特（C碼），每一行有5個X字節(jié)，即每一行共有5個C碼；Z字節(jié)內(nèi)含有1個調(diào)整機(jī)會比特（S碼），每一行只有1個Z字節(jié)，即每一行有1個S碼。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)

VC-4的行結(jié)構(gòu)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)C碼用來控制S碼，確定S碼是信息比特I還是調(diào)整比特R′，接收端對R′不予理睬。在發(fā)送端，CCCCC=00000時，S=I；CCCCC=11111時，S=R′。在接收端，根據(jù)多數(shù)判決的原則，當(dāng)全部或多數(shù)C為0時，判定S=I；當(dāng)全部或多數(shù)C為1時，判定S=R′。一行中所含的信息比特數(shù)為：信息比特（I）=（96×20）+8+6=1934比特。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)當(dāng)S全為I和全為R′時，就可算出C-4容器納的信息速率IC的上、下限，即：

IC=(1934+1)×9×8000=139320(kbit/s)IC=(1934+0)×9×8000=139248(kbit/s)四次群支路信號的速率范圍是139246+15ppm=(139261～139266)(kbit/s),處于C-4能容納的負(fù)荷速率范圍之內(nèi)，故可以裝入C-4。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)

AU-4指針偏移編號2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)AU-4PTR定位是一個將幀偏移信息收進(jìn)支路單元或管理單元的過程。當(dāng)發(fā)生幀相位偏差，指針值隨VC-4幀第一個字節(jié)位的置浮動而調(diào)整，以保證指針值準(zhǔn)確指示VC-4幀起點(diǎn)的位置，使接收端能正確地從STM-N中拆分出相應(yīng)的VC,進(jìn)而通過拆VC、C的包封分離出PDH低速信號。

2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)AU-4每3個字節(jié)為1個正調(diào)整單位，需配一個地址，則地址數(shù)為（261列×9行）÷3字節(jié)=783，如圖5.11所示。從緊鄰H3的字節(jié)算起，依次給予從0～782的偏移號。H1、H2、H3字節(jié)表示AU-4PTR。其中，H1、H2構(gòu)成一個16bit碼字，如圖5.12所示，在這16bit碼字中1～4bit（NNNN）為新數(shù)據(jù)標(biāo)志（NDF），5、6bit(SS)表明AU、TU類別，（如，對于AU-4和TU-3,SS=10），7～16bit攜帶具體指針值。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)AU-4PTR編碼2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)SDH系統(tǒng)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)SDH的基本網(wǎng)絡(luò)單元有同步光纜線路系統(tǒng)、同步復(fù)用器（SM）、終端復(fù)用器（TM）、數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）、光中繼器（REG）、分插復(fù)用器（ADM）和同步數(shù)字交差連接設(shè)備（SDXC）等等。雖然其功能各異，但都有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)光接口，能夠在基本光纜端上實(shí)現(xiàn)橫向兼容，即允許不同廠家設(shè)備在光路上互通。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)單元示意圖2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)

DXC等效結(jié)構(gòu)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)1+1保護(hù)示意圖2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)

一行中所含的信息比特數(shù)為：信息比特（I）=96*20+8（W）+6（z）=1934bitS全為I和全為R’時，C-4可容納的信息速率為：

IC=（1934+1）*9*8000=139320kbit/sIC=（1934+0）*9*8000=139248kbit/s

則：四次群的速率范圍：139264+15ppm=139261~139266kb/s

可裝入C-42023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)單元示意圖2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)

第四節(jié)WDM系統(tǒng)在WDM平臺上組網(wǎng)克服了再生段、復(fù)用段等距離因素的限制，并且組網(wǎng)靈活、接口豐富、應(yīng)用方便。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)

第五節(jié)微波通信

微波通信是用微波作載波傳送數(shù)字信號，需將基帶數(shù)字信號對載波進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的頻帶傳輸。微波因為它特有的傳輸特性而得到廣泛的應(yīng)用。目前地面微波是廣播、電視及山區(qū)通信系統(tǒng)用來傳輸信號的重要工具。它具有傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)2023/7/23