現(xiàn)代信息網(wǎng)（第2版）（姚軍毛昕蓉）第1章

通信網(wǎng)絡概論.ppt第2章

電話通信網(wǎng).ppt第3章

移動通信網(wǎng).ppt第4章

數(shù)字有線電視網(wǎng).ppt第5章

數(shù)據(jù)通信網(wǎng).ppt第6章

計算機網(wǎng)絡與Internet.ppt第7章

物聯(lián)網(wǎng)技術.ppt第8章

信息傳輸網(wǎng).ppt第9章

寬帶IP網(wǎng).ppt第10章

用戶接入網(wǎng).ppt第11章

軟交換及下一代網(wǎng)絡.ppt全套可編輯PPT幻燈片課件（共11章）第1章通信網(wǎng)絡概論1.1通信網(wǎng)的組成與分類

1.1.1通信網(wǎng)的組成點對點通信系統(tǒng)的組成

（1）信源：即信息源，是發(fā)出信息的基本設施。根據(jù)發(fā)出的信息的不同，可以是電話機、傳真機、計算機等。（2）信宿：即受信者，是信息傳輸?shù)慕K點設施。負責將信息轉換為相應的消息，可與信源一致，也可不一致。（3）信道：即信息的傳輸介質。通常的情況下，信道的劃分標準有以下兩種方式。按傳輸介質的不同可分為無線信道和有線信道。按傳輸信號形式的不同可分為模擬信道和數(shù)字信道。（4）調制發(fā)射系統(tǒng)：該系統(tǒng)的任務是將信源產(chǎn)生的基帶信號調制成適合在給定信道中傳輸?shù)男盘枺缓笸ㄟ^發(fā)射系統(tǒng)將信號發(fā)射出去。（5）解調接收系統(tǒng)：該系統(tǒng)基本任務正好與調制發(fā)射系統(tǒng)相反，它是將信道傳輸中帶有噪聲和干擾的信號解調成基帶信號交給信宿。通信網(wǎng)在硬件上由三部分組成（1）終端設備：終端設備是用戶與通信網(wǎng)之間的接口設備，它包括如圖1-1所示的信源、信宿與調制發(fā)射系統(tǒng)、解調接收系統(tǒng)的一部分。它必須具有以下功能：（2）傳輸設備及鏈路：傳輸設備及鏈路是信息的傳輸通道，是連接網(wǎng)絡節(jié)點的媒介。它一般包括如圖1-1所示的信道、調制發(fā)射系統(tǒng)和解調接收系統(tǒng)的一部分。傳輸鏈路是指信號傳輸?shù)拿浇?，傳輸設備是指鏈路兩端相應的變換設備。（3）交換設備：交換設備是構成通信網(wǎng)的核心要素，它的基本功能是完成接入交換節(jié)點鏈路的匯集、轉接接續(xù)和分配，實現(xiàn)一個呼叫終端（用戶）和它所要求的另一個或多個用戶終端之間的路由選擇的連接。各種不同的交換設備完成不同的業(yè)務交換1.1.2通信網(wǎng)的分類1．按功能劃分（1）業(yè)務網(wǎng)—用戶信息網(wǎng)，是通信網(wǎng)的主體，是向用戶提供各種通信業(yè)務的網(wǎng)絡，例如，電話、電報、數(shù)據(jù)、圖像等；（2）信令網(wǎng)—實現(xiàn)網(wǎng)絡節(jié)點間（包括交換局、網(wǎng)絡管理中心等）信令的傳輸和轉接的網(wǎng)絡；（3）同步網(wǎng)—實現(xiàn)數(shù)字設備之間的時鐘信號同步的網(wǎng)絡；（4）管理網(wǎng)—管理網(wǎng)是為提高全網(wǎng)質量和充分利用網(wǎng)絡設備而設置，以達到在任何情況下，最大限度地使用網(wǎng)絡中一切可以利用的設備，使盡可能多的通信得以實現(xiàn)。后三種網(wǎng)絡又統(tǒng)一稱為支撐網(wǎng)，2．按業(yè)務類型劃分（1）電話網(wǎng)—傳輸電話業(yè)務的網(wǎng)絡，交換方式一般采用電路交換方式；（2）電報網(wǎng)—傳輸電報業(yè)務的網(wǎng)絡；（3）傳真網(wǎng)—傳輸傳真業(yè)務的網(wǎng)絡；（4）廣播電視網(wǎng)—傳輸廣播電視業(yè)務的網(wǎng)絡；（5）數(shù)據(jù)通信網(wǎng)—傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務的網(wǎng)絡，交換方式一般采用存儲—轉發(fā)交換方式。3．按服務范圍劃分（1）本地網(wǎng)、長途網(wǎng)和國際網(wǎng)（2）廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和局域網(wǎng)。4．按所傳輸?shù)男盘栃问椒郑?）數(shù)字網(wǎng)—網(wǎng)中傳輸和交換的是數(shù)字信號；（2）模擬網(wǎng)—網(wǎng)中傳輸和交換的是模擬信號。5．按傳輸介質劃分（1）有線通信網(wǎng)—使用雙絞線、同軸電纜和光纖等傳輸信號的通信網(wǎng)；（2）無線通信網(wǎng)—使用無線電波線等在空間傳輸信號的通信網(wǎng)。根據(jù)電磁波波長的不同又可以分為中、長波通信、短波通信、微波通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)等，如表1-1所示表1-1

電磁波頻段的劃分及適用的傳輸介質頻段及波段名稱頻率、波長范圍傳輸介質主要用途極低頻極長波30～3000Hz104～100km有線線對極長波無線電對潛艇通信、礦井通信甚低頻超長波3～30kHz100～10km有線線對超長波無線電對潛艇通信、遠程無線電通信、遠程導航低頻長波30～300kHz10～1km有線線對長波無線電中遠距離通信、地下通信、礦井無線電導航中頻中波300～3000kHz1000～100m同軸電纜中波無線電調幅廣播、導航、業(yè)余無線電高頻短波3～30MHz100～10m同軸電纜短波無線電調幅廣播、移動通信、軍事通信、遠距離短波通信甚高頻超短波30～300MHz10～1m同軸電纜超短波無線電調幅廣播、電視、移動通信、電離層散射通信微波特高頻分米波0.3～3GHz100～10cm波導分米波無線電微波中繼、移動通信、空間遙測雷達、電視超高頻厘米波3～30GHz10～1cm波導厘米波無線電雷達、微波中繼、衛(wèi)星與空間通信極高頻毫米波30～300GHz10～1mm波導毫米波無線電雷達、微波中繼、射電天文紫外線、可見光、紅外線105～107GHz3～0.03

m光纖激光傳播光通信6．按運營方式劃分（1）公用通信網(wǎng)—由國家郵電部門組建的網(wǎng)絡，網(wǎng)絡內的傳輸和轉接裝置可供任何部門使用；（2）專用通信網(wǎng)—某個部門為本系統(tǒng)的特殊業(yè)務工作的需要而建造的網(wǎng)絡，這種網(wǎng)絡不向本系統(tǒng)以外的人提供服務，即不允許其他部門和單位使用。1.2通信網(wǎng)中的信息處理技術1.2.1信息處理技術1．信源編碼:為了減少信源輸出符號序列中的剩余度、提高符號的平均信息量，需對信源輸出的符號序列施行變換。這些變換的目的是在保證一定通信質量和工程實現(xiàn)復雜度可接受的前提下，盡可能降低傳送碼率，以提高通信的有效率。2．信道編碼:數(shù)字信號在傳輸中往往由于各種原因，使得在傳送的數(shù)據(jù)流中產(chǎn)生誤碼，從而使接收端產(chǎn)生圖像跳躍、不連續(xù)、出現(xiàn)馬賽克等現(xiàn)象。通過信道編碼，對數(shù)據(jù)流進行相應的處理，使系統(tǒng)具有一定的糾錯能力和抗干擾能力，可極大地避免碼流傳送中誤碼的發(fā)生。1.2.2差錯控制技術差錯控制可分為三種方式：差錯重發(fā)（自動請求重發(fā)ARQ）前向糾錯（FEC）混合糾錯方式（FEC+ARQ）（1）差錯重發(fā)差錯重發(fā)又稱為自動請求重發(fā)（ARQ），它是指發(fā)送端信源送出信息序列，一方面經(jīng)編碼器編碼由發(fā)送機送入信道，另一方面把它存入存儲器以備重傳。（2）前向糾錯前向糾錯（FEC）又稱為自動糾錯，它是指在檢測端檢測到所接收的信息出現(xiàn)誤碼的情況下，可按一定的算法自動確定發(fā)生誤碼的位置，并自動予以糾正。（3）混合糾錯混合糾錯方式記作HEC，是FEC和ARQ方式的結合。在此種方式中，當接收端檢測到所接收的信息存在差錯時，只對其中少量的錯誤自動進行糾正，而超過糾正能力的差錯仍通過反向信道發(fā)回信息，要求重發(fā)此信息。差錯控制技術中的編碼差錯控制技術中的編碼又可分為檢錯碼和糾錯碼檢錯碼只能檢查出傳輸中出現(xiàn)的差錯，發(fā)送端只有重傳數(shù)據(jù)才能糾正差錯；而糾錯碼不僅能檢查出差錯也能自動糾正差錯，避免了重傳。檢錯碼有：奇偶校驗碼、循環(huán)碼。糾錯碼有：線性分組碼、循環(huán)碼、BCH碼、卷積碼、比特交織奇偶效驗（BIP）碼以及Turbo碼等。1.3通信網(wǎng)的體系與拓撲結構1.3.1通信網(wǎng)的體系結構通信網(wǎng)層次結構模型和各層協(xié)議的集合定義為通信網(wǎng)的網(wǎng)絡體系結構。網(wǎng)絡協(xié)議的定義及組成為網(wǎng)絡信息交換而制定的規(guī)則、約定與標準被稱為網(wǎng)絡協(xié)議。通信網(wǎng)的網(wǎng)絡協(xié)議主要由以下3個要素組成：（1）語法，即用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結構和格式；（2）語義，即需要發(fā)出何種控制信息，以及完成的動作與做出的響應；（3）時序，即對事件實現(xiàn)順序的詳細說明。通信網(wǎng)層次化優(yōu)點（1）各層之間相互獨立。高層并不需要知道低層是如何實現(xiàn)的，僅需要知道該層通過層間的接口所提供的服務。（2）各層都可以采用最合適的技術來實現(xiàn)，各層實現(xiàn)技術的改變不影響其他層。（3）靈活性好。當任何一層發(fā)生變化時，只要接口保持不變，則在該層以上或以下各層均不受影響。另外，當某層提供的服務不再需要時，甚至可將這層取消。（4）易于實現(xiàn)和維護。因為整個的系統(tǒng)已被分解為若干個易于處理的部分，這種結構使得一個龐大而又復雜系統(tǒng)的實現(xiàn)和維護變得容易控制。（5）有利于促進標準化。1．OSI/RM參考模型國際標準化組織（InternationalOrganizationforStandardization，ISO）發(fā)布的最著名的標準是ISO/IEC7498，又稱為X.200建議，即“開放系統(tǒng)互連參考模型”（OpenSystemsInterconnectionReferenceModel，OSI/RM）。該模型共分七層，分別是：：物理層（PhysicalLayer）、數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）、網(wǎng)絡層（NetworkLayer）、傳輸層（TransportLayer）、會話層（SessionLayer）、表示層（PresentationLayer）和應用層（ApplicationLayer），其中下三層與網(wǎng)絡連接及網(wǎng)絡中繼有關，若網(wǎng)絡節(jié)點是中繼節(jié)點，則節(jié)點只完成1～3層的功能。

2．TCP/IP參考模型TCP/IP是在20世紀70年代由美國國防部資助，由美國加州大學等研究機構開發(fā)的一個協(xié)議體系結構，并用于世界上第一個分組交換網(wǎng)—ARPANET。TCP/IP協(xié)議是指一個協(xié)議族，其中TCP和IP是這個協(xié)議族中最有代表性、最能體現(xiàn)該體系核心思想的協(xié)議，因此人們用TCP/IP來稱呼整個協(xié)議族和它們代表的網(wǎng)絡體系結構。3．OSI和TCP/IP參考模型的比較（1）TCP/IP體系結構的層次明顯比OSI參考模型少。（2）OSI參考模型對“服務”與“協(xié)議”的定義結合起來，使得參考模型變得格外復雜，相應的軟件運行效率低下。而TCP/IP可以允許像物理網(wǎng)絡的最大幀長（MaximumTransmissionUnit，MTU）等信息向上層廣播。這樣做可以減少一些不必要的開銷，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。?）OSI參考模型對服務、協(xié)議和接口的定義是很清晰的，而TCP/IP對這些概念區(qū)分并不清楚。（4）OSI參考模型在設計時忽略了異種網(wǎng)的存在。而TCP/IP模型在設計時就充分考慮了對異構網(wǎng)的互連與互操作的問題。（5）TCP/IP向用戶同時提供可靠服務和不可靠服務，而OSI參考模型在開始時只考慮到向用戶提供可靠服務?？梢哉fTCP/IP體系結構比OSI參考模型有更大的靈活性。（6）TCP/IP體系結構的網(wǎng)絡管理功能優(yōu)于OSI體系結構。1.3.2通信網(wǎng)的基本拓撲結構通信網(wǎng)的網(wǎng)絡結構是指終端、節(jié)點或兩者間的分布與連接形式。不同的通信網(wǎng)會有不同的網(wǎng)絡結構形式，但其網(wǎng)絡的基本拓撲結構是一樣的。各種不同的通信網(wǎng)都是基本拓撲結構的組合。目前，通信網(wǎng)的基本拓撲結構有網(wǎng)形、星形、復合形、總線形、環(huán)形和樹形等。網(wǎng)形網(wǎng)與網(wǎng)孔網(wǎng)結構示意圖星形網(wǎng)結構示意圖復合形網(wǎng)結構示意圖

總線形網(wǎng)結構示意圖環(huán)形網(wǎng)結構示意圖

樹形網(wǎng)結構示意圖1.4通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢1.4.1信息的融合目前，傳輸?shù)男畔⒅饕?種類型:（1）語音（2）數(shù)據(jù)（3）圖像（4）視頻1.4.2技術的融合1．數(shù)字技術2．IP技術3．光纖技術4．寬帶接入技術1.4.3基于軟交換的下一代網(wǎng)絡下一代網(wǎng)絡（NextGenerationNetwork，NGN）是一個定義及其寬松的術語，一般泛指采用了比目前的網(wǎng)絡更為先進技術或能夠提供更先進業(yè)務的網(wǎng)絡。NGN的主要特征（1）基于分組傳輸；（2）控制功能與承載能力、呼叫與會晤、應用與服務分離；（3）業(yè)務提供與網(wǎng)絡分離，并提供開放接口；（4）支持廣泛的業(yè)務，包括實時/流/非實時和多媒體業(yè)務；（5）具有端到端透明傳遞的寬帶能力；（6）與現(xiàn)有傳統(tǒng)網(wǎng)絡互通；（7）具有通用移動性，即允許用戶作為單個人始終如一地使用和管理其業(yè)務，而不管采用什么接入技術；（8）提供用戶自由選擇業(yè)務提供商的功能。第2章電話通信網(wǎng)

2.1電話通信網(wǎng)概述1876年伴隨著電話通信技術產(chǎn)生，電話通信網(wǎng)也應運而生。目前電話通信網(wǎng)進入了數(shù)字時代。承載的業(yè)務也從單一的話音業(yè)務到綜合業(yè)務應用。在用戶接入方面，xDSL技術的應用，實現(xiàn)了在普通的兩對雙絞銅線間的數(shù)字連接，為用戶提供了各種寬帶的業(yè)務。中繼線路上采用時分復用技術提高了線路的利用率，特別是光纖技術的應用使電話通信網(wǎng)主干網(wǎng)絡的容量成倍地增加。交換節(jié)點中的交換矩陣單元隨著計算機硬件和軟件能力的提高，處理能力越來越強，極大地提高了交換節(jié)點的承載能力。2.1.1電話通信網(wǎng)的功能要求（1）保證每個用戶能夠呼叫網(wǎng)內的任一用戶；（2）根據(jù)用戶需求建立/保持和釋放呼叫；（3）提供透明的全雙工信號傳輸；（4）保證一定的服務質量（滿意的話音連接質量，有限的擁塞率）；（5）能不斷適應通信技術和通信業(yè)務的發(fā)展；（6）在電話通信的基礎上適當滿足開放各種非話業(yè)務的需求。判定電話業(yè)務良好程度的三方面1．接續(xù)質量：呼損、接續(xù)時延來度量2．傳輸質量：響度、清晰度、逼真度、3．可靠性：（1）失效率：（2）平均故障間隔時間（3）平均修復時間（MTTR）（4）可用度（或有效度）

2.1.2電話通信網(wǎng)的組成1．用戶環(huán)路：包括用戶住宅設備（CPE）、連接到市話交換機的用戶線、市話接入線的終端部分（即分布交叉連接的配線架）和用于控制接入線上業(yè)務流的邏輯電路。市話交換機向用戶話機的供電方式一般采取電壓供電方式，受到電壓壓降的影響，99%的用戶話機到市話交換機的用戶線的長度在無中繼的情況下應控制在5公里以內。2．節(jié)點設備（1）交換節(jié)點：包括本地端局、匯接局、長途局、國際局（2）傳輸節(jié)點：包括傳輸介質和放大器、中繼器、復用器、數(shù)字交叉連接和數(shù)字環(huán)路載波等傳輸設備。（3）業(yè)務節(jié)點：與業(yè)務節(jié)點有重要關系的是ITU標準規(guī)范7號信令（SS7）。3．中繼鏈路

包括中繼接口和中繼線兩部分中繼接口與中繼線的使用是相互匹配的。數(shù)字中繼線使用數(shù)字中繼接口，模擬中繼線使用模擬中繼接口。2.2電話通信網(wǎng)的結構電話網(wǎng)通常分級結構。等級級數(shù)的選擇主要考慮以下兩個方面因素：（1）整個網(wǎng)絡的服務質量，例如：接通率、接續(xù)時延、傳輸質量、可靠性等；（2）整個網(wǎng)絡的經(jīng)濟性，即全網(wǎng)的費用問題。根據(jù)網(wǎng)絡的用途及覆蓋范圍，電話網(wǎng)一般分為本地網(wǎng)和長途網(wǎng)。2.2.1本地網(wǎng)1．本地網(wǎng)的類型（1）特大和大城市本地網(wǎng)：（2）中等城市本地網(wǎng)：2．本地網(wǎng)交換局的分類及其職能本地網(wǎng)交換局可分為：端局和匯接局端局職能：通過用戶線與用戶相連，負責疏通本局用戶的來話和去話話務。匯接局職能：疏通這些端局間的話務；疏通不同匯接區(qū)間端局的話務；疏通本匯接區(qū)的長途轉話話務。3．本地網(wǎng)采用的匯接方式（1）集中匯接（2）來話匯接（3）去話匯接（4）來去話匯接集中匯接示意圖來話匯接示意圖去話匯接示意圖來去話匯接示意圖4．本地網(wǎng)的網(wǎng)絡結構（1）分區(qū)匯接：分區(qū)匯接的網(wǎng)絡結構是把本地網(wǎng)分成若干個匯接區(qū)，在每個匯接區(qū)內選擇話務密度較大的一個局或兩個局作為匯接局①分區(qū)單匯接②分區(qū)雙匯接分區(qū)雙匯接的本地網(wǎng)結構分區(qū)單匯接的本地網(wǎng)結構

（2）全覆蓋全覆蓋的網(wǎng)絡結構是在本地網(wǎng)內設立若干個匯接局，匯接局間地位平等，均勻分擔話務負荷全覆蓋網(wǎng)絡結構2.2.2長途電話網(wǎng)組成：國內長途電話網(wǎng)、國際長途電話網(wǎng)國內長途電話網(wǎng)在全國各城市間為用戶提供長途通話的電話網(wǎng)，網(wǎng)中各城市都設一個或多個長途電話局，各長途局間由各級長途電路連接起來，提供跨地區(qū)和省區(qū)的電話業(yè)務。國際長途電話網(wǎng)是指將世界各國的電話網(wǎng)相互連接起來進行國際通話的電話網(wǎng)。1．國內長途電話網(wǎng)（1）路由選擇①基干路由②低呼損直達路由③高效直達路由④最終路由前三種路由是實際存在的路由，而最終路由則是從路由選擇的角度考慮的一種路由。最終路由可能就是基干路由、低呼損直達路由、高效直達路由或者是它們三者的結合。

長途網(wǎng)中的路由選擇規(guī)則網(wǎng)中任一長途交換中心呼叫另一長途交換中心的所選路由局最多為3個；同一匯接區(qū)內的話務應在該匯接區(qū)內疏通；發(fā)話區(qū)的路由選擇方向為自下而上，受話區(qū)的路由選擇方向為自上而下；按照“自遠而近”的原則設置選路順序，即首選直達路由，次選迂回路由，最后選最終路由。長途路由選擇順序示意圖（2）長途電話網(wǎng)傳輸質量指標①全程參考當量②雜音③串音④衰減頻率特性2．國際長途電話網(wǎng)（1）一級國際中心局：全世界范圍內按地理區(qū)域的劃分；總共設立7個一級國際中心局（CT1），分管各自區(qū)域內國家的話務，7個CT1局之間全互連。（2）二級國際中心局：二級國際中心局（CT2）是為在每個CT1所轄區(qū)域內的一些較大國家設置的中間轉接局。CT2和CT1之間僅連接國際電路。（3）三級國際中心局：三級國際中心局（CT3）是設置在每個國家內，連接其國內長話網(wǎng)的網(wǎng)際網(wǎng)關。任何國家均可有一個或多個CT3局，國內長話網(wǎng)經(jīng)由CT3進入國際長話網(wǎng)進行國際間通話。國際長途電話網(wǎng)結構示意圖2.2.3我國電話網(wǎng)的結構及演化1．四級長途電話網(wǎng)C1：大區(qū)中心C2：省中心C3：地區(qū)中心C4：縣中心

我國五級電話網(wǎng)結構示意圖2．二級長途電話網(wǎng)（1）省級交換中心：省級交換中心（DC1）綜合了原四級網(wǎng)中的C1和C2的交換職能，設在省會（直轄市）城市，匯接全?。êK端）長途話務。（2）本地網(wǎng)交換中心：本地網(wǎng)交換中心（DC2）綜合了原四級中的C3和C4交換職能，設在地（市）本地網(wǎng)的中心城市，匯接本地網(wǎng)長途終端話務。

我國二級長途電話網(wǎng)結構示意圖2.3信令系統(tǒng)2.3.1概述在自動電話交換網(wǎng)中完成通話用戶的接續(xù)或轉接需要有一套完整的控制信號和操作程序，用以產(chǎn)生發(fā)送和接收這些控制信號的硬件及相應執(zhí)行的控制、操作等程序的集合體就稱為電話網(wǎng)的信令系統(tǒng)。1．信令系統(tǒng)的簡介（1）隨路信令系統(tǒng)CCITT1、CCITT2、CCITT3、CCITT4CCITT5、CCITT5bis、CCITTR1

、CCITTR2

（2）公共信令系統(tǒng)CCITT6、CCITT72．信令的分類（1）用戶信令和局間信令（2）隨路信令和公共信道信令（3）模擬信令和數(shù)字信令（4）線路信令和記發(fā)器信令（5）前向信令和后向信令（6）逐段轉發(fā)和端到端轉發(fā)方式（7）非互控、半互控及全互控方式2.3.2No.7信令系統(tǒng)1．概述No.7信令系統(tǒng)具有的優(yōu)點：（1）信令傳送速度高，呼叫接續(xù)時間短。（2）信號容量大，一條64kbit/s的鏈路在理論上可處理幾萬話路。（3）統(tǒng)一了信令系統(tǒng)，有利于在ISDN中應用。（4）信令系統(tǒng)與話音通路的分離，使得信令系統(tǒng)靈活，易于擴充。（5）話路干擾小，話路質量高。（6）可使話路服務智能化，即使傳統(tǒng)的電話業(yè)務具備CLASS特性。共路信令的特殊要求（1）由于信令鏈路利用率高，一條鏈路可傳送多達幾千條中繼話路的信令信息，因此信令鏈路必須具有極高的可靠性。（2）信令系統(tǒng)應具有完備的信令網(wǎng)管理功能和安全性措施，在鏈路發(fā)生故障的異常情況下，仍能保證正常的信令傳送。（3）由于信令網(wǎng)和通信網(wǎng)完全分離，信令暢通并不意味著話路暢通，因此共路信令系統(tǒng)應具有話路導通檢驗功能。2．應用（1）話路信令（2）800號服務（3）他方付費電話（4）蜂窩移動通信系統(tǒng)（5）其他應用3．No.7信令基本功能結構劃分（1）公共的消息傳遞部分（MTP）三個功能級：①信令數(shù)據(jù)鏈路級（第一級）；②信令鏈路控制級（第二級）；③信令網(wǎng)功能級（第三級）。（2）適合不同用戶的獨立用戶部分。①電話用戶部分（TUP）②數(shù)據(jù)用戶部分（DUP）③ISDN用戶部分（ISUP）等。No.7信令系統(tǒng)的基本功能結構示意圖4．No.7信令單元格式（1）消息信令單元（MSU），用于傳送用戶消息；（2）鏈路狀態(tài)信令單元（LSSU），用于傳送信令鏈路的狀態(tài)；（3）插入信令單元（FISU），用于鏈路空或鏈路擁塞時來填補位置。2.3.3No.7信令網(wǎng)在No.7信令網(wǎng)中除了傳送電話的呼叫控制等電話信令外，還可以傳送其他如網(wǎng)絡管理和維護等方面的信息，因此No.7信令網(wǎng)實際上是一個業(yè)務支撐網(wǎng)。1．No.7信令網(wǎng)的組成（1）信令點：信令點（SP）是信令消息的起源點和目的點，它是信息網(wǎng)中具有No.7信令功能的業(yè)務節(jié)點，是信令消息的源點和目的地點。（2）信令轉接點：信令轉接點（STP）是將一條信令鏈路收到的信令消息轉發(fā)到另一條信令鏈路的信令轉接中心，它具有信令轉接功能。（3）信令鏈路：信令鏈路是No.7信令網(wǎng)中連接信令點和信令轉接點的數(shù)字鏈路。No.7信令網(wǎng)組成示意圖2．No.7信令網(wǎng)的結構（1）STP與SP間的連接方式①分區(qū)固定連接方式②隨機連接方式STP與SP分區(qū)固定連接方式示意圖

STP與SP隨機連接方式示意圖

（2）STP間的連接方式①網(wǎng)狀連接方式②A，B平面連接方式STP間連接方式示意圖信令網(wǎng)的結構分類①無級信令網(wǎng)②分級信令網(wǎng)3．No.7信令網(wǎng)的維護、管理No.7信令網(wǎng)的運行、管理和維護（OA&M）主要包括以下功能：（1）信令網(wǎng)中信令點、信令轉接點和信令業(yè)務量的監(jiān)視測量；（2）信令網(wǎng)的路由測試；（3）信令鏈路的運行管理；（4）信令網(wǎng)的設計數(shù)據(jù)采集；（5）信令網(wǎng)故障的監(jiān)視和測量。4．No.7信令點編碼國際No.7信令網(wǎng)中信令點的編碼方案如圖所示，采用三級編碼結構，共14位國際信令網(wǎng)的信令點編碼構成示意圖2.3.4我國No.7信令網(wǎng)概況在我國的No.7信令網(wǎng)中，HSTP采用A、B平面連接方式，A、B平面內的各個HSTP采用網(wǎng)狀網(wǎng)結構以提高信令網(wǎng)的可靠性。

A、B平面間成對的HSTP相連。

HSTP負責轉接它所匯接的LSTP和SP的信令信息。2.4電話網(wǎng)業(yè)務1．基本業(yè)務（1）市話、國內長途及國際長途的自動接續(xù)服務。（2）提供話務員接入服務。（3）提供錄音通知，將一些特殊業(yè)務（例如：報時、天氣預報、用戶改號等）用話音通知用戶。（4）提供特種服務（例如119、110、120等）。（5）公用電話業(yè)務。（6）呼叫禁止。（7）惡意呼叫跟蹤。2．補充業(yè)務（1）縮位撥號（2）熱線服務（3）呼出限制（4）鬧鐘服務（5）免打擾服務（6）轉移呼叫（7）呼叫等待（8）遇忙回叫（9）缺席用戶服務3．增值業(yè)務（1）電話會議業(yè)務（2）4008業(yè)務（3）企業(yè)小總機/一號通（4）中繼線業(yè)務第3章數(shù)字移動通信網(wǎng)3.1移動通信概述3.1.1移動通信的發(fā)展20世紀20年代，車載無線電系統(tǒng)20世紀40年代，“城市系統(tǒng)”20世紀60年代，IMTS，B網(wǎng)20世紀80年代，AMPS、TACS20世紀80年代中期，GSM（我國從1997年開始使用）20世紀90年代末，未來公用陸地移動電話系統(tǒng)3.1.2我國移動通信的發(fā)展狀況1987年，第一個蜂窩移動電話投入商用1994年，中國聯(lián)合通信有限公司成立、廣東開通GSM移動電話網(wǎng)1995年，GSM數(shù)字移動電話網(wǎng)正式開通1998年，CDMA商用實驗網(wǎng)投入試驗1999年，TD-SCDMA被采納為3G無線接口技術規(guī)范建議之一2008年，TD-SCDMA正式試用放號2009年，發(fā)放3G牌照、3G業(yè)務展開2013年，發(fā)放4G牌照進入4G時代3.2GSM移動通信網(wǎng)3.2.1GSM系統(tǒng)頻率配置

GSM上行頻段為890～915MHz，下行頻段為935～960MHz，收發(fā)雙工頻率間隔為45MHz，相鄰頻道間隔為200kHz。每個頻道采用TDMA方式，分為8個時隙，采用半速率語音編碼，每個頻道可容納16個時分信道。3.2.2GSM系統(tǒng)結構主要組成部分：網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）和移動臺（MS）3.2.3GSM系統(tǒng)的信道業(yè)務信道：業(yè)務信道（TrafficChannel，TCH）主要用于傳輸用戶編碼及加密后的話音和數(shù)據(jù)，其次還傳輸少量的隨路控制信令?？刂菩诺溃嚎刂菩诺溃–ontrolChannel，CCH）用于傳送信令或同步信號。3.2.4GSM系統(tǒng)的幀時分多址幀結構

一個時分多址（TDMA）幀含有8個時隙（TS），都要有TDMA幀號。超高幀是持續(xù)時間最長的TDMA幀結構，每個超幀又是由復幀（Multiframe）組成的。TDMA時隙

時隙（TS，TimeSlot）結構或稱突發(fā)（Burst）結構通常包括五種組成序列：信息、同步、控制、訓練和保護3.2.5GSM系統(tǒng)的主要技術無線空中接口上的信息傳輸 GSM無線接口上信息傳輸需經(jīng)多個處理單元處理才能安全可靠地送到空中無線信道上傳輸。語音編碼與信道編碼

話音編碼器采用RPE-LTP

信道編碼過程如圖GSM調頻原理

跳頻就是按要求改變信道所用的頻率。引入跳頻的目的是提高抗干擾、抗衰落能力。優(yōu)點：

改善衰落，提高系統(tǒng)性能

起到干擾分集的作用3.2.6GSM通向3G的一個重要里程碑——GPRS

GPRS（GeneralPacketRadioService）：通用分組無線業(yè)務1993年，由英國BTCellnet公司提出，是一種基于GSM的面向用戶提供移動分組的IP或者X.25連接的移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務網(wǎng)。GPRS是對GSM網(wǎng)絡的補充，是第二代GSM系統(tǒng)過渡到第三代WCDMA系統(tǒng)的必經(jīng)之路，又被稱為“2.5G”。3.2.6GSM通向3G的一個重要里程碑——GPRS基本概念 GPRS是GSM網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)通信發(fā)展融合的必然結果，它提供了一條基于IP交換的數(shù)據(jù)通道。系統(tǒng)結構1、GPRS服務支持結點SGSNSGSN主要負責傳輸GPRS網(wǎng)絡內的數(shù)據(jù)分組，對移動終端進行鑒權和移動性管理，建立移動終端到GGSN的傳輸通道，接收從BSS傳送來的移動終端分組數(shù)據(jù)，通過GPRS骨干網(wǎng)傳送給GGSN或者將分組發(fā)送到同一服務區(qū)內的移動終端。2、GPRS網(wǎng)關支持結點GGSNGGSN是GPRS網(wǎng)絡接連外部因特網(wǎng)的一個網(wǎng)關。3.3CDMA移動通信網(wǎng)3.3.1CDMA系統(tǒng)概述 CDMA技術是目前處于領先地位的通信技術，IS-95是CDMAOne系列標準中最先發(fā)布的標準，之后，又分別出版了13K話音編碼器的TSB74標準。1998年2月，美國高通公司宣布將IS-95B標準用于CDMA基礎平臺上，其后，cdma2000成為窄帶CDMA系統(tǒng)向第三代系統(tǒng)過渡的標準。3.3.2IS-95CDMA系統(tǒng)IS-95CDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡結構 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的組成與GSM相似，主要由網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)、基站子系統(tǒng)和移動臺子系統(tǒng)構成。IS-95CDMA的無線傳輸 IS-95系統(tǒng)的空中接口是美國TIA于1993年公布的雙模式(CDMA/AMPS)的標準，簡稱Q-CDMA標準。

頻段：下行頻段為869MHz～894MHz；上行頻段為824MHz～849MHz

信道數(shù)：每一載頻有64個碼分信道

調制方式：基站采用QPSK，移動臺采用OQPSK

擴頻方式：采用DS(直接序列擴頻)技術

語音編碼：IS-95系統(tǒng)的聲碼器是碼激勵線性預測編碼器(QCELP)

信道編碼：卷積編碼在下行鏈路中采用編碼率r=1/2、約束長度為k=9；在上行鏈路中采用編碼率r=1/3、約束長度k=9

導頻、同步信道：它們?yōu)橐苿优_提供載頻標準和時間同步

多徑信號的利用：IS-95系統(tǒng)中分集方式為路徑分集，采用RAKE接收方式，移動臺使用3路徑分集，基站使用4路徑分集3.3.3IS-95CDMA系統(tǒng)的軟切換

在CDMA系統(tǒng)中，信道切換包括如下三種：

硬切換、軟切換和更軟切換

硬切換發(fā)生在使用不同載頻的兩個CDMA基站之間。

軟切換是指當移動臺需要跟一個新的基站通信時，并不先中斷與原來基站的業(yè)務，而是在與新基站有了穩(wěn)定的連接后才中斷與原來基站的聯(lián)系。3.3.4IS-95CDMA系統(tǒng)的功率控制

原則：當信道的傳播環(huán)境突然改善變好時，功率控制應做出快速反應，以防止信號突然增強帶來對其他用戶信號的附加干擾；相反，當信道的傳播環(huán)境突然變差時，功率控制的速度應該相對慢一些。寧可用戶信號短時間惡化也要防止因為功率調整對其他用戶造成干擾3.3.5CDMA技術實施中出現(xiàn)的問題（1）用戶數(shù)超過網(wǎng)絡設計容量時，通信質量的下降（2）當擴頻處理增益不夠大時，會殘存碼間干擾（3）系統(tǒng)復雜（4）用戶是以PN碼來區(qū)分的，且要求各PN碼之間的關聯(lián)盡量?。?）各地址碼間的互相關性越大，多址干擾就越大（6）CDMA蜂窩網(wǎng)的各蜂窩可能使用同一頻帶同一碼組，那么相鄰蜂窩的同一碼組之間會產(chǎn)生干擾（7）CDMA系統(tǒng)的用戶容量遠低于理論計

算值3.4第三代移動通信系統(tǒng)3.4.1第三代移動通信系統(tǒng)概述

第三代移動通信系統(tǒng)簡稱3G，是由國際電信聯(lián)盟（ITU）率先提出并負責組織研究的，采用寬帶碼分多址（CDMA）數(shù)字技術的新一代通信系統(tǒng)，是近20年來現(xiàn)代移動通信技術和實踐的總結和發(fā)展。1.第三代移動通信系統(tǒng)的目標

與第二代移動通信系統(tǒng)及其他各種通信系統(tǒng)相兼容

全球無縫覆蓋和漫游，移動終端可以連接到地面網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)，使用方便

支持高速率的多媒體業(yè)務，數(shù)據(jù)業(yè)務的誤碼率不超過10-3或10-62.第三代移動通信系統(tǒng)的頻譜規(guī)劃3.2G到3G的演進策略第二代移動通信技術的升級向第三代移動通信系統(tǒng)的過渡都是漸進式的4.第三代移動通信系統(tǒng)標準 3G標準化組織機構 3G系統(tǒng)標準5.第三代移動通信系統(tǒng)結構（1）IMT-2000系統(tǒng)網(wǎng)絡結構（2）系統(tǒng)標準接口網(wǎng)絡與網(wǎng)絡接口、無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的接口、移動臺與無線接入網(wǎng)之間的無線接口、移動臺與無線接入網(wǎng)之間的無線接口（3）分層結構物理層、鏈路層、高層3.4.2WCDMA移動通信系統(tǒng) GSM系統(tǒng)擁有最大的移動用戶群，我國的GSM網(wǎng)絡是世界最大的GSM網(wǎng)絡，WCDMA是GSM向3G演進的方向。 WCDMA網(wǎng)絡在設計原則：網(wǎng)絡承載和業(yè)務應用相分離、承載和控制相分離、控制和用戶平面相分離。WCDMA接口基本參數(shù)擴頻方式：可變擴頻比的直接擴頻載波擴頻速率：4.096Mchip/s每載波帶寬：5MHz載波間隔：200kHz載波速率：16～256kbit/s幀長度：10ms時隙長度：0.625ms調制方式：QPSK功率控制：開環(huán)＋自適應閉環(huán)方式2.接入網(wǎng)結構組成

無線接入網(wǎng)（UTRAN）結構如圖所示3.WCDMA空中接口協(xié)議結構 WCDMA的空中無線接口協(xié)議模型分為三層，從下向上依次是物理層、傳輸網(wǎng)絡層和無線網(wǎng)絡層。4.WCDMA的信道結構 WCDMA的信道分為物理信道、傳輸信道和邏輯信道。3.4.3cdma2000移動通信系統(tǒng)1.系統(tǒng)結構2.無線接口參數(shù)載波帶寬：5MHz（可擴展為10/20MHz）擴頻方式：采用直接擴頻或多載波擴頻擴頻速率：3.684Mchip/s擴頻碼長度：可根據(jù)無線環(huán)境和數(shù)據(jù)速率而變化幀長度：20ms和5ms時隙長度（功率控制組）：1.25ms調制方式：下行QPSK，上行BPSK功率控制：開環(huán)+閉環(huán)（功控速率800bit/s）3.cdma20001x

介于第二代（IS-95）和第三代之間的一種過渡產(chǎn)品，被稱為2.5G，結構如下：4.cdma20003x cdma20003x的信道帶寬為3.75MHz，最大用戶比特率為1.0368Mbit/s cdma20003x與cdma20001x的主要區(qū)別是：cdma20001x用單載波方式，擴頻速率為SR1，而cdma20003x的前向信道采用3載波方式，擴頻速率為SR3。 cdma20003x的優(yōu)勢在于能提供更高的數(shù)據(jù)速率，但其缺點是占用帶寬較寬。5.cdma20001xEV

從CDMA2000-1X演進到CDMA2000-1X-EV-DO,

電路域網(wǎng)絡結構保持不變，分組域核心網(wǎng)在現(xiàn)有網(wǎng)絡的基礎上增加接入網(wǎng)鑒權/授權/計費實體，負責分組用戶的管理。在原有的CDMA2000-1X基站上，新增一個CDMA標準載頻用作高速數(shù)據(jù)的傳輸。原有CDMA2000-1X基站需增加DO信道板，同時進行軟件升級。 CDMA2000-1X-EV-DO是目前業(yè)界推出的高性能、低成本的無線高速數(shù)據(jù)傳輸解決方案。3.4.4TD-SCDMA TD-SCDMA系統(tǒng)是中國提出的3G系列全球標準之一，是中國對第三代移動通信發(fā)展的貢獻。 TD-SCDMA無線傳輸方案是FDMA、TDMA和CDMA三種基本傳輸模式的靈活結合。 TD-SCDMA系統(tǒng)的多址接入方案屬于DS-CDMA，碼片速率為1.28Mchip/s，擴頻帶寬約為1.6MHz，采用TDD工作方式。系統(tǒng)結構 TD-SCDMA系統(tǒng)的功能模塊主要包括：用戶終端設備（UE）、基站（BTS）、基站控制器（BSC）和核心網(wǎng)。2.TD-SCDMA系統(tǒng)基本技術參數(shù)3.空中接口參數(shù)4.TD-SCDMA系統(tǒng)的主要技術 TDD（時分雙工）

綜合采用多種多址方式

多用戶聯(lián)合檢測（JD）

動態(tài)信道分配（DCA）

終端互同步

智能天線

接力切換3.4.5WiMAX 2003年以來，WiMAX和演進型3G技術的發(fā)展已經(jīng)體現(xiàn)了未來B3G技術的一些發(fā)展趨勢。 2007年，WiMAX正式成為第三代移動通信標準。 WiMAX的全名是微波存取全球互通，WiMAX即為IEEE802.16標準，或廣帶無線接入。3.5第四代（4G）移動通信的

研究與開發(fā)3.5.1LTE背景 2004年，全球微波接入互操作技術迅猛崛起，幾乎與此同時3GPP也著手開始了通用移動通信系統(tǒng)技術的長期演進項目，以應對WiMAX等新興無線寬帶接入技術的競爭，進一步改進和增強現(xiàn)有3G技術的性能。這項技術和3GPP2的超移動寬帶技術被統(tǒng)稱為“演進型3G”

。 3GPPLTE項目的主要性能目標包括：支持成對或非成對頻譜，并可靈活配置1.25MHz到20MHz多種帶寬；在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行100Mbit/s、上行50Mbit/s的峰值速率；能夠為350km/h高速移動用戶提供大于100kbit/s的接入服務；提高小區(qū)容量；支持100km半徑的小區(qū)覆蓋；改善小區(qū)邊緣用戶的性能；降低系統(tǒng)延遲，用戶平面內部單向傳輸時延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時間小于100ms。

截至2010年3月，LTE

Release

9的各個標準化項目都已經(jīng)完成，系統(tǒng)新增的功能包括多播/廣播功能、用戶定位、家庭基站、雙流波束賦型和自組織網(wǎng)絡等。 LTE

Release

10版本包括載波聚合、MIMO技術增強、中繼Relay技術以及異構網(wǎng)絡等。 LTE-Advanced指的是LTE在Release

10以及之后的技術版本，是移動通信系統(tǒng)在4G階段一個最重要的發(fā)展方向。3.5.24G移動通信網(wǎng)中的關鍵技術

正交頻分復用（OFDM）技術

快速的分組調度

智能天線技術

多天線技術

中繼技術3.5.3LET無線接入概述

傳輸方案：下行采用OFDM，上行采用SC-FDMA

信道依賴的調度和速率匹配：LTE方案中最核心的是“共享信道傳輸”，在共享信道中，用戶之間動態(tài)地分配時頻資源

軟結合的混合ARQ：允許終端迅速請求對錯誤接收的傳輸塊進行重傳，而且為隱性速率匹配的實現(xiàn)提供了工具

多天線支持：支持多天線技術，無論是基站還是終端

多播和廣播支持：多小區(qū)廣播意味著從多個小區(qū)傳輸相同的信息。在終端利用這一點，在檢測端有效利用多個小區(qū)發(fā)送的信號功率，可以大大提高覆蓋率（或更高的廣播數(shù)據(jù)率）。這已經(jīng)被用在WCDMA中，在WCDMA中，在多小區(qū)廣播/多播的情況下，移動終端可以從多個小區(qū)接受信號，并且在接收機中對這些信號進行主動軟結合處理。 LTE也利用這一點以提高多小區(qū)廣播的效率。

頻譜靈活性：高度的頻譜靈活性是LTE無線接入的主要特點。 LTE在頻譜靈活性方面的一個重要的要求，是使LTE既可以在成對的頻段中部署，也可以在非成對的頻段中部署。

當相關頻譜可以使用時，LTE可以使用很寬的頻帶，以有效支持高數(shù)據(jù)率傳輸。3.5.4無線接口架構及傳輸協(xié)議 1.LTE空中接口 LTE空中接口用戶面協(xié)議棧包含PDCP子層、RLC子層和MAC子層 2.LTE系統(tǒng)架構 E-UTRAN總體系統(tǒng)架構在TS36.300和TS36.401中描述。3.5.5LTE接入過程（1）捕獲與小區(qū)搜索（2）獲取系統(tǒng)信息（3）隨機接入3.5.6性能評估

移動通信系統(tǒng)的計算機仿真是一個非常強大的、用于評估系統(tǒng)性能的工具?？墒欠抡娼Y果不能給出全部的系統(tǒng)性能，無法對移動環(huán)境進行建模，也無法對系統(tǒng)中所有組成部分的性能進行恰當?shù)慕?。然而，仿真結果還是能夠提供很好的系統(tǒng)性能的表示，可以用來開發(fā)一些性能方面潛在的限制。

對任何仿真性能數(shù)據(jù)進行觀察時，都需要考慮：真實的網(wǎng)絡性能將取決于許多難以控制的參數(shù)，比如移動環(huán)境，包括信道條件、角度擴展、集束類型、終端移動速度、覆蓋空洞等等；還包括用戶的相關行為，如流量分布、業(yè)務分布等；還包括一些系統(tǒng)調整、配置方面的隨機性數(shù)據(jù)，比如說天線高度、頻率復用方案等等。3.6未來通信網(wǎng)絡發(fā)展

個人通信是人類通信的目標，就是任何用戶在任何時間、任何地方與任何人進行任何方式（如語音、數(shù)據(jù)、圖像）的通信，從某種意義上來說，這種通信可以實現(xiàn)真正意義上的自由通信，它是人類的理想通信，是通信發(fā)展的最高目標。

個人通信網(wǎng)是在寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)的基礎上，把移動通信網(wǎng)和固定公眾通信網(wǎng)有機地結合起來，一步步演進形成為所有個人提供多媒體業(yè)務的智能型寬帶全球性信息網(wǎng)。個人通信技術的核心是通過數(shù)據(jù)的數(shù)字化—不管這些數(shù)據(jù)是話音、文本還是原始的計算機數(shù)據(jù)—來提供傳輸服務。個人通信技術能夠將種種不同的數(shù)據(jù)類型交織成一條傳輸序列，因此能夠同時傳輸話音和數(shù)據(jù)。人們把這種向往中的通信稱為“個人通信”，而把實現(xiàn)個人通信的網(wǎng)絡稱之為個人通信網(wǎng)。

個人通信的愿望雖然早已存在，但個人通信網(wǎng)的設想?yún)s是在1988年才正式提出來的。其后，PCN在世界范圍內立即引起了巨大的反響和共鳴，一些通信發(fā)達的國家紛紛開展了PCN的體系結構和實現(xiàn)技術的研究，提出了形形色色的設想和方案，有關PCN的國際標準的制定也受到許多國際組織的重視。第4章數(shù)字有線電視網(wǎng)

所謂有線電視（CATV，CableTelevision；IEC又稱為電纜分配系統(tǒng)(Cabledistributionsystem)）是指利用射頻電纜、光纜、多路微波或其組合來傳輸、分配和交換聲音、圖像及數(shù)據(jù)信號的電視系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的顯著特點是對于帶寬及實時性要求高。

有線電視系統(tǒng)最初稱為共用天線系統(tǒng)(CommunityAntennaTelevision)，即共用一組優(yōu)質天線以有線方式將電視信號分配到各用戶的電視系統(tǒng)。共用天線系統(tǒng)克服了樓頂上天線林立的狀況解決了因障礙物阻擋和反射而導致的接收信號的重影及衰耗有效改善了接收效果。前言

隨著服務區(qū)域的擴大、系統(tǒng)頻道的增多，共用天線系統(tǒng)逐漸不能滿足人們對收視效果更高的需要，很快過渡到鄰頻道有線電視系統(tǒng)。

鄰頻系統(tǒng)不再是只對射頻信號作簡單的處理而是采用復雜的中頻處理方式大大減少了頻道間的干擾，改善了信號質量，增加了系統(tǒng)容量，是有線電視技術發(fā)展的一次重要突破。

上世紀90年代以后，一些新技術特別是光傳輸技術的實用化為有線電視實現(xiàn)雙向傳輸?shù)於嘶A，促使了有線電視業(yè)務由傳統(tǒng)的傳輸電視及廣播義務發(fā)展為兼顧廣播電視業(yè)務及數(shù)據(jù)業(yè)務的綜合網(wǎng)絡。

本章主要討論傳統(tǒng)有線電視系統(tǒng)地組成結構及缺點。然后重點討論寬帶綜合業(yè)務數(shù)字有線電視網(wǎng)的網(wǎng)絡結構、性能指標。在此基礎上，介紹HFC+CM結構的有線電視網(wǎng)雙向改造技術及方案。

4.1.1傳統(tǒng)CATV系統(tǒng)的組成最初的有線電視網(wǎng)是由以傳輸廣播電視節(jié)目為主要目的的，具有典型的單向廣播型的特點，其傳輸介質主要為同軸電纜，典型信號調制方式是模擬調幅和調頻，其網(wǎng)絡結構則為樹型-分支型，如圖1所示。4.1.傳統(tǒng)CATV系統(tǒng)概述圖1傳統(tǒng)CATV網(wǎng)結構從上圖可以看出，總體上整個CATV網(wǎng)可以劃分為三部分：從前端到干線/橋接放大器之間的稱為干線，其中前端到樞紐點之間的部分也可稱為超干線；從干線/橋接放大器到分支器之間的稱為配線；從分支器到用戶設備之間的部分稱為引入線。下面我們簡要介紹CATV網(wǎng)各組成單元的作用及工作過程。前端的作為信號接收和處理中心，接收來自空中的廣播電視信號以及微波和衛(wèi)星傳輸?shù)膹V播電視信號，同時還加入本地節(jié)目。然后將這些節(jié)目源經(jīng)調制或解調，按頻分復用方式符合在一起傳送給用戶。從前端輸出地信號沿線路送入樞紐點和子樞紐點，完成信號接收和中繼功能。一般簡單的樞紐僅有信號放大或光/點轉換的功能，而大型樞紐則可能還具有前端所具備的信號處理功能。采用電纜傳輸時信號衰減很大，每隔幾百米需設置一個干線放大器。干線/橋接放大器主要用作信號分配點，同時兼具信號放大器。為了補償由于電纜分配和分支耗損引起的信號衰減，需再配置幾個放大器，稱之為線路延伸器。從配線網(wǎng)輸出地信號通過分支器再分路經(jīng)過引入線送給用戶的終端設備。

4.1.2傳統(tǒng)CATV網(wǎng)的特點及不足傳統(tǒng)樹形-分支型CATV網(wǎng)的最大優(yōu)點是技術成熟，成本較低，很適合傳輸單向廣播型信號；另一方面，這種結構的CATV網(wǎng)存在以下缺點：樹枝型結構有線電視網(wǎng)的可靠性差，干線上的任何故障都會對其后的用戶產(chǎn)生影響；由于很多用戶共享同一干線的有限帶寬，將會產(chǎn)生噪聲累積，限制了上行信道利用，很難開展雙向數(shù)據(jù)業(yè)務；由于同軸電纜信號衰減大，單獨采用同軸電纜構建有線電視網(wǎng)時傳輸距離受限，不能完整覆蓋大中城市。同時，由于微波受到多徑效應的影響，不適應在高樓林立的大城市傳輸廣播電視信號。4.2.1概述由上一節(jié)的分析可知，傳統(tǒng)的CATV網(wǎng)絡存在可靠性差，不易開展雙向業(yè)務等缺點。分析傳統(tǒng)有線電視網(wǎng)的特點不難發(fā)現(xiàn)，存在以上缺陷的根本原因有兩個：同軸電纜傳輸介質衰減大，損耗高，傳輸距離受限，因此需設置過多的分支放大器；另一方面，同軸電纜帶寬低；樹支型網(wǎng)絡結構可靠性差，維護不便。因此，要從根本上提高有線電視網(wǎng)絡的性能，就需尋找新的傳輸介質和網(wǎng)絡結構。通信技術和網(wǎng)絡技術特別是光纖通信技術的迅速發(fā)展為有線電視網(wǎng)發(fā)展提供了高效、可靠的解決方案。主要體現(xiàn)在以下兩點：采用光纖技術作為傳輸介質。這種介質具有帶寬高、損耗小、干擾小、成本低、可靠性高等顯著特點，從而有效地解決了傳統(tǒng)有線電視網(wǎng)可靠性差、單向性等缺陷；采用HFC接入網(wǎng)、SDH/WDM傳輸網(wǎng)、城域IP交換網(wǎng)絡等作為傳輸網(wǎng)絡。這些網(wǎng)絡具有網(wǎng)絡結構簡單、易于維護；易于開展綜合業(yè)務等顯著特點。4.2.HFC寬帶有線電視網(wǎng)隨著這些新技術在有線電視網(wǎng)中的廣泛應用，有線電視網(wǎng)絡從單一的傳輸廣播電視業(yè)務擴展到集廣播電視業(yè)務、HDTV業(yè)務、付費電視業(yè)務、實時業(yè)務（包括傳統(tǒng)電話、IP電話、電纜話音業(yè)務、電視會議、遠程教學、遠程醫(yī)療等）、非實時業(yè)務（即Internet業(yè)務）、VPN業(yè)務、帶寬及波長租用業(yè)務為一體的綜合信息網(wǎng)絡。綜合比較分析以上這些新技術先進性、可擴展性、可管理性、開放性、兼容性等因素，本章主要研究HFC混合光纖同軸這種寬帶綜合業(yè)務數(shù)字有線電視網(wǎng)絡新技術。

2.HFC寬帶有線電視網(wǎng)HFC(HybridFiber/Coax,混合光纖同軸)的技術是美國AT&T于1993年提出了一種接入網(wǎng)新技術。其核心思想是利用光纖替代干線或干線中的大部分段落，剩余部分仍維持原有同軸電纜不變。其目的是將網(wǎng)絡分成較小的服務區(qū)，每個服務區(qū)都有光纖連至前端，服務區(qū)內則仍基本為同軸電纜網(wǎng)。這樣，由于省掉了大部分干線放大器甚至完全取消了干線放大器，將整個原有樹枝型結構分解成光纖骨干傳輸系統(tǒng)和若干個很短的同軸樹枝型系統(tǒng)，使電視信號傳輸質量獲得了改進，維護成本下降，系統(tǒng)可靠性提高，系統(tǒng)容量獲得擴展，網(wǎng)絡能提供新的寬帶業(yè)務的靈活性大大提高。HFC網(wǎng)絡具有以下的特點和優(yōu)點：（1）帶寬高，從而相比于傳統(tǒng)CATV，HFC網(wǎng)絡具有傳輸質量高及傳輸節(jié)目多等顯著優(yōu)勢；（2）方便收看衛(wèi)星節(jié)目；（3）收看當?shù)赜芯€電視臺傳送的節(jié)目；（4）傳送距離遠；（5）便于發(fā)展雙向數(shù)據(jù)業(yè)務；4.2.2HFC網(wǎng)絡結構根據(jù)國家廣播電影電視總局《城市有線廣播電視網(wǎng)絡設計規(guī)范》（GY5075-2005）的要求，總體來說HFC網(wǎng)絡由信號源、前端（總前端、分前端）、傳輸網(wǎng)絡（一級傳輸網(wǎng)絡、二級傳輸網(wǎng)絡）、用戶分配網(wǎng)絡、用戶終端五個部分構成，圖2中給出了前端設備、傳輸網(wǎng)絡、用戶分配網(wǎng)及用戶終端的結構圖。圖2有線電視系統(tǒng)組成結構圖1．信號源有線電視信號源包括衛(wèi)星地面站接收的數(shù)字和模擬的廣播電視信號、各種本地開路廣播電視信號、自辦節(jié)目及上行的電視信號及數(shù)據(jù)等。不同信號源的接收過程如下：（1）開路信號；開路信號通過天線接收下來后，首先經(jīng)過天線放大器放大（在信號較強時可以省去天線放大器），再送入電視解調器解調成AV（音視頻）信號，然后通過中頻調制器調制成中頻信號，經(jīng)過中頻處理器處理后再送入上變頻器變換成射頻信號，送入混合器。（中頻調制器、中頻處理器、上變頻器）也可替換成頻道處理器。（2）衛(wèi)星信號；衛(wèi)星信號通過衛(wèi)星天線、高頻頭、饋源后變成一次中頻信號，經(jīng)過功分器分成若干路，分別送入衛(wèi)星接收機解調成AV信號，再通過中頻調制器、中頻處理器上變頻器變換成射頻信號，送入混合器。（3）自辦節(jié)目；自辦節(jié)目經(jīng)過中頻調制器、中頻處理器、上變頻器后送入混合器。此外還可以在混合器中加入導頻信號用于干線放大器的自動電平控制混合器輸出的信號一般需要經(jīng)過一個具有輸出能力強增益低的寬帶放大器進行放大然后送入傳輸系統(tǒng)。2．前端前端用于連接信號源與傳輸網(wǎng)絡。前端可分為總前端和分前端?？偳岸说闹饕δ苡校?完成電視、廣播節(jié)目接收和處理，通過傳輸網(wǎng)與分前端對用戶播出； 數(shù)據(jù)廣播內容編輯和播出； 視音頻媒體資料庫； 因特網(wǎng)數(shù)據(jù)中心； 網(wǎng)管中心； 網(wǎng)絡通信中心。廣播電視節(jié)目的處理可分為前處理和后處理。前處理功能主要包括： 接收、處理衛(wèi)星電視的電視、廣播節(jié)目；接收、處理本地電視、廣播播出機構送來的節(jié)目，接受傳輸網(wǎng)送來的上一級或下一級在線節(jié)目； 處理節(jié)目提供商等提供的離線節(jié)目； 電視節(jié)目打包、視頻服務器輸出多節(jié)目流； 復用器/再復用器輸出DVBASI； 插入PSI、SI；

EPG編輯制作和插入； 條件接收系統(tǒng)； 用戶管理系統(tǒng)； 用戶結算系統(tǒng)；后處理功能主要包括以下內容：布置QAM調制器、VSB調制器、布置CMTS設備；射頻混合；電視、廣播節(jié)目調度和監(jiān)控。分前端通過傳輸網(wǎng)絡與總前端互通電視、廣播和數(shù)據(jù)信息；通過二級傳輸網(wǎng)與光節(jié)點和IP接入交換機互通信息；分前端還應具備通信分中心功能。個網(wǎng)絡原則上只設置一個總前端，用戶數(shù)超過8萬（含8萬）的網(wǎng)絡應設置分前端，每個分前端接入用戶數(shù)不宜超過6萬，用戶數(shù)不大于8萬戶的C類有線電視網(wǎng)絡（表1）可不設分前端。3．傳輸網(wǎng)絡在HFC中利用光纜作為傳輸骨干網(wǎng)絡。我國的有線電視網(wǎng)絡根據(jù)網(wǎng)絡規(guī)模（表1）劃分為A、B、C三類，其中A類業(yè)務的傳輸網(wǎng)應包括一級傳輸網(wǎng)和二級傳輸網(wǎng)。

表1 網(wǎng)絡規(guī)模分類網(wǎng)絡規(guī)模類別網(wǎng)絡用戶數(shù)A60萬以上（含60萬）B10萬以上（含10萬）、60萬以下C10萬以下HFC一般采取以下兩種方式組網(wǎng)：方式1：一級傳輸網(wǎng)采用HFC技術。下行光發(fā)射機的工作波長為1550nm或1310nm，采用發(fā)端并行、收端利用電開關切換的方式將信號分配給每個分前端。在分前端，電信號被1310nm光發(fā)射機轉換為光信號后分送每個光節(jié)點，構成二級傳輸網(wǎng)。方式2：一級傳輸網(wǎng)仍采用HFC技術。下行光發(fā)射機的工作波長為1550nm，采用發(fā)端并行、收端利用光開關切換的方式將信號分配給每個分前端。在分前端，切換后的光信號經(jīng)EDFA放大和分配后分送每個光節(jié)點，構成二級傳輸網(wǎng)。一級傳輸網(wǎng)可選用以下幾種拓撲結構：路由走向環(huán)型\物理連接星型、路由走向網(wǎng)狀\物理連接星型、環(huán)型三種網(wǎng)絡拓撲結構，在實際設計中，可選用這三種的任一種或二到三中的組合。而二級傳輸網(wǎng)通常采用星型結構。4．用戶分配網(wǎng)絡HFC網(wǎng)絡中，考慮到經(jīng)濟性和前向兼容性，用戶分配網(wǎng)絡采用同軸電纜為傳輸介質，拓撲結構可采用樹狀結構。在每個光節(jié)點，電信號由光工作站配備的橋接電端口輸出，然后通過分支、分配器經(jīng)電纜網(wǎng)無源送給用戶設備。為了實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，采用雙向線路設計。采用集中供電方式統(tǒng)一供電。5.用戶終端所謂“用戶終端”是指有線電視網(wǎng)與用戶電視接收機之間的接口設備。單向有線電視網(wǎng)終端設備比較簡單，主要是單口用戶盒或雙口用戶盒，或串接一分支。而雙向數(shù)字有線電視網(wǎng)的用戶終端比較多樣化，主要包括用于數(shù)字電視接收設備的機頂盒、勇于實現(xiàn)雙向業(yè)務的電纜調制解調器等。4.2.3HFC有線電視網(wǎng)前端設備前端設備是接在信號源與干線傳輸網(wǎng)絡之間的設備。它把接收來的電視信號進行處理后，再把全部電視信號經(jīng)混合器混合，然后送入傳輸網(wǎng)絡，以實現(xiàn)多信號的單路傳輸。前端設備輸出信號頻率范圍可在5MHz-1GHz之間。前端設備一般包括天線、濾波器、調制器、解調器、天線放大器、頻道轉換器、多路混合器、導頻信號發(fā)生器等設備。這里僅就主要設備加以說明。（1）聲表面波濾波器聲表面波濾波器（SWAF）是實現(xiàn)臨頻傳輸?shù)年P鍵部件，主要包括聲表面波電視圖像中頻濾波器、電視頻道伴音濾波器、電視殘留邊帶濾波器。（2）調制器調制器用于將視頻和音頻調制成電視射頻信號，以便在HFC網(wǎng)絡中傳送。（3）解調器解調器作用與調制器相反，其輸入射頻信號，輸入電平范圍為60~80dBμV,輸出視頻、音頻和中頻信號。（4）頻道轉換器頻道轉換器是一種將開路電視信號引入有線電視網(wǎng)絡的設備，由下變頻器、中頻處理器和上變頻器組成。（5）增補頻道轉換器我國有線電視系統(tǒng)的波段劃分和頻率配置如表2、表3所示。根據(jù)國家相關規(guī)定，用于廣播電視的頻段有兩個：VHF和UHF。其中，VHF頻段安排12個頻道，其中1～5頻道的頻率范圍為48.5～92MHz,6～12頻道的頻率范圍為167MHz～223MHz;UHF頻道安排了56個頻道，使用的頻率范圍為470～958MHz;FM頻段使用88～108MHz，F(xiàn)M廣播與電視節(jié)目在其中共欄傳輸。除了上述VHF、UHF和FM頻段外，還有一些頻段分配給有線電視作為增補頻道。CATV可以利用這些頻道傳輸電視節(jié)目或數(shù)據(jù)業(yè)務。表2波段劃分波段名稱頻率范圍業(yè)務內容R5-65上行業(yè)務X65-87過渡帶FM87-108廣播業(yè)務A110-1000下行業(yè)務表3我國有線電視系統(tǒng)的頻率配置頻道CH頻率范圍(MHz)中心頻率(MHz)圖像(MHz)伴音(MHz)DS148.5-56.552.549.7556.25DS256.5-64.560.557.7564.25DS364.5-72.568.565.7572.25DS476-848077.2583.75DS584-928885.2591.75Z1111-119115112.25118.75Z2119-127123120.25126.75Z3127-135131128.25134.75Z4135-143139136.25142.75Z5143-151147144.25150.75Z6151-159155152.25158.75Z7159-167163160.25166.75DS6167-175171168.25174.75DS7175-183179176.25182.75DS8183-191187184.25190.75DS9191-199195192.25198.75DS10199-207203200.25206.75DS11207-215211208.25214.75DS12215-223219216.25222.75Z8223-231227224.25230.75Z9231-239235232.25238.75Z10239-247243240.25246.75Z11247-255251248.25254.75Z12255-263259256.25262.75Z13263-271267264.25270.75Z14271-279275272.25278.75Z15279-287283280.25286.75Z16287-295291288.25294.75Z17295-303299296.25302.75（6）多路混合器多路混合器用于將前端設備的多路射頻信號混合成一路信號，且各路信號相互隔離，有一個輸出口輸出，送到傳輸網(wǎng)絡進行傳輸。通常包括寬帶型混合器、頻道型混合器等。（7）衛(wèi)星電視接收機衛(wèi)星電視接收機系統(tǒng)主要由天線、饋源高頻頭、衛(wèi)星接收機、監(jiān)視器和連接電纜等組成。接收來自于C波段和Ku波段的廣播電視信號。（8）導頻信號發(fā)生器導頻信號發(fā)生器用于產(chǎn)生頻率和幅度都非常穩(wěn)定的基準正弦波信號，以便進行點評控制和頻率控制。4.2.4HFC網(wǎng)絡管理HFC網(wǎng)絡管理系統(tǒng)（NMS）主要完成對網(wǎng)絡中視音頻編碼復用系統(tǒng)、條件接收系統(tǒng)、用戶管理系統(tǒng)、QAM調制器和HFC光電傳輸設備的集中管理。HFC網(wǎng)絡管理系統(tǒng)相當于ITU-TMN中的網(wǎng)元級網(wǎng)管系統(tǒng)，通過反向回傳通道建立網(wǎng)管系統(tǒng)。其內部接口采用以下幾種接口標準：IETF的SNMP、ISO的CMIP或基于CMIP的Q3接口。通過反向回傳通道建立網(wǎng)管系統(tǒng)。HFC網(wǎng)絡管理系統(tǒng)一般由網(wǎng)管局域網(wǎng)、網(wǎng)管應用服務器及服務器操作系統(tǒng)、網(wǎng)管平臺軟件、網(wǎng)管應用軟件、數(shù)據(jù)庫服務器及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、客戶端工作站及響應客戶端軟件構成。HFC網(wǎng)絡管理包括以下內容：配置管理：完成網(wǎng)絡中設備和模塊的端口配置及環(huán)境監(jiān)控配置；設置并查看受控網(wǎng)元的管理狀態(tài)；完成軟件升級。故障管理：對所有網(wǎng)元以輪詢方式進行檢測，發(fā)現(xiàn)故障后判定位置并以自動切換備份或手動方式切換備份，記錄事件數(shù)據(jù)并記錄上報。性能管理：采集、處理測量數(shù)據(jù)，分析測量結果，采取必要的控制手段，改善優(yōu)化網(wǎng)絡性能水平；安全管理：設置前端播出標識碼生成和識別系統(tǒng)。4.2.5HFC有線電視網(wǎng)技術參數(shù)本節(jié)逐一討論HFC有線電視系統(tǒng)上、下行技術參數(shù)。在此基礎上，給出HFC有線電視網(wǎng)對這些參數(shù)的要求（表4、表5）。1.HFC下行技術參數(shù)（1）載噪比所謂“載噪比”（C/N）是指在系統(tǒng)指定點，圖像或聲音載波電平與噪波電平之比，用表示；對于HFC有線電視網(wǎng)而言，其下行載噪比需滿足；上行載噪比需滿足：（工作頻段:5.0-20.2MHz）；（工作頻段:20.2-65.0MHz）。若載噪比過低就會導致圖像結構粗糙，清晰度降低，對比度變差，層次減少。在彩色電視上表為大量醒目的亮點。其直觀的表現(xiàn)是電視屏幕上出現(xiàn)大量細小亮點，猶如下雪開飄落的雪花一樣。（2）載波復合二次差拍比復合二次差拍指在多頻道系統(tǒng)中，由于設備非線性傳輸特性中的二階項引起的所有互調產(chǎn)物。通常用載波復合二次差拍比（在系統(tǒng)指定點，圖像載波電平與在帶內成簇集聚的二次差拍產(chǎn)物的復合電平之比）表示。（3）載波復合三次差拍比復合二次差拍指在多頻道系統(tǒng)中，由于設備非線性傳輸特性中的三階項引起的所有互調產(chǎn)物。而載波復合三次差拍比是指在系統(tǒng)指定點，圖像載波電平與圍繞在圖像載波中心附近群集的復合三次差拍產(chǎn)物的峰值電平之比（多簇產(chǎn)物應取疊加功率），以表示。我國HFC有線電視網(wǎng)絡對于載波復合三次差拍比的要求是：；（4）交擾調制比交擾調制是指由于系統(tǒng)設備的非線性所造成的其它信號的調制成份對有用信號載波的轉移調制。采用交擾調制比表示，交擾調制比是指在系統(tǒng)指定點，指定載波上有用調制信號峰-峰值對交擾調制成分峰-峰值之比。在串擾信號不失真，且與被串信號基本同步時，則在一個畫面上將看到一個弱信號，如彩條、格子等；當兩個信號不同步時，串入圖像將產(chǎn)生漂動，其影響更大。當串入信號有失真時，畫面上會出現(xiàn)雜亂無章的麻點，或移動不規(guī)則的花紋。減少交擾調制的辦法：放大器應選擇質量較好的，非線性失真達標，且放大器輸出電平不能過高；頻道安排要適當，由于某些原因容易串擾的頻道盡量不用。（5）交流聲調制交流聲調制指在1KHz以內50Hz電源的交流聲及其諧波的干擾。交流聲調制要求不大于3%。交流聲調制會使電視機屏幕上出現(xiàn)上、下滾動的水平黑道或白道。再嚴重會影響同步，使圖像垂直方向出現(xiàn)扭動。最嚴重會破壞同步，使圖像畫面混亂。交流聲調制主要是由交流供電電壓過低；直流穩(wěn)壓電源濾波不好；系統(tǒng)地線不好基接地電阻過大等原因導致的。減少辦法：直流穩(wěn)壓電源要達標，電源波紋小，以減小50周交流分量；有線電視系統(tǒng)接地電阻要?。恍盘柧€（特別是視頻信號線）不能與主電源供應線長距離并行在一起，以免50周交流聲串進去。（6）載波互調比相互調制指由于系統(tǒng)設備的非線性，在多個輸入信號的線性組合頻率點上產(chǎn)生寄生輸出信號（稱為互調產(chǎn)物）的過程。用載波互調比表示（在系統(tǒng)指定點，載波電平對規(guī)定的互調產(chǎn)物的電平之比，以表示）。（7）回波值回波值是指在規(guī)定測試條件下，測得的系統(tǒng)中由于反射而產(chǎn)生的滯后于原信號并與原信號內容相同的干擾信號的值。回波的存在會在圖像右邊出現(xiàn)一個反射波的重影或幻像。當重影與正常信號延時不大時，兩個圖像接近重合，引起自然鑲邊現(xiàn)象，對圖像質量的影響較小；當重影與正常信號延時較大時，幻影就很明顯，使清晰度下降，嚴重影響圖像質量?；夭ㄊ怯捎陔娎|質量不好，反射損耗低或電纜接頭匹配不好等原因導致的。減少方法：選用合格的質量較好的電纜作傳輸線；傳輸電纜與放大器中間的接頭（電纜頭）質量要好，電纜接頭應安裝牢固以保證接觸良好。（8