通信与广电精讲讲义之通信传送网内容

1L41012掌握通信传送网的内容
掌握
• 传输介质
• 多路复用技术
• SDH传送网
    • 光传送网

一、传输介质
传输介质是指信号传输的物理通道。
信息能否成功传输则依赖于两个因素：传输信号本身的质量和传输介质的特性。
传输介质分为有线介质和无线介质两大类，有线介质目前常用的有双绞线、同轴电缆和光纤；无线介质: 地球外部的大气或外层空间

二、多路复用技术
多路复用就是在一条公共信道上建立两条或多条传输信道，目的是为了充分利用信道的容量，提高信道的传输效率。
按信号在传输介质上的复用方式的不同，传输系统可分为四类：基带传输系统、频分复用（FDM）传输系统、时分复用（TDM）传输系统和波分复用（WDM）传输系统。
（一）基带传输系统
基带传输是在短距离内直接在传输介质传输模拟基带信号。在传统电话用户线上采用该方式。基带传输的优点是线路设备简单，在局域网中广泛使用；缺点是传输媒介的带宽利用率不高，不适于在长途线路上使用。
（二）频分复用传输系统
频分复用（FDM：Frequency Division Multiple ）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。即频分复用是利用不同的频率使不同的信号同时传送而互不干扰。
具有以下特点：
．频率上严格分割，时间和空间是可以重叠；
．每路一个载频，每个频道只传送一路话
缺点是：成本高且体积大；工作的稳定度不高；传输质量受影响。
目前FDM技术主要用于微波链路和铜线介质上，在光纤介质上该方式更习惯被称为波分复用。
      






（三）时分复用传输系统
时分多址（TDM)是将传输时间划分为若于个互不重叠的时隙，互相独立的多路信号顺序地占用各自的时隙，合路成为一个复用信号，在同一信道中传输。在接收端按同样规律把它们分开。即时分复用是利用不同的时隙使不同的信号同时传送而互不干扰。
相对于频分复用传输系统，TDM的优点：传输的是数字信号，差错率低，安全性好，数字电路高度集成，以及更高的带宽利用率。
目前主要有两种时分数字传输体制：准同步数字体系PDH和同步数字体系SDH 。

统计复用
统计复用实际上也是时分复用技术的一种。全称叫做“统计时分多路复用”，简称STDM，又称“异步时分多路复用”。这种复用的主要特点是动态地分配信道时隙，所以统计复用又可叫做“动态复用”。

（四）波分复用传输系统(P5, P16)
1. 波分复用（WDM――Wavelength Division Multiplexing）本质上是光域上的频分复用技术。WDM将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，每一信道占用不同的光波频率（或波长），在发送端采用波分复用器（合波器）将不同波长的光载波信号合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由波分复用器（分波器）将这些由不同波长光载波信号组成的光信号分离开来。
    2.采用WDM技术可以充分利用单模光纤的巨大带宽资源（低损耗波段），在大容量长途传输时可以节约大量光纤。另外，波分复用通道对数据格式是透明的，即与信号速率及电调制方式无关，在网络发展中，是理想的扩容手段，也是引入宽带新业务的方便手段。
根据需要，WDM技术可以有多种网络应用形式，如长途干线网、广播式分配网络、多路多址局域网络等。可利用WDM技术选路，实现网络交换和恢复，从而实现透明、灵活、经济且具有高度生存性的光网络。
3.密集WDM系统(DWDM):
根据波分复用器的不同，可以复用的波长数也不同，从2个至几十个不等，这取决于所允许的光载波波长的间隔大小。光信号峰值波长间隔在1--10nm的WDM系统称为密集WDM系统(DWDM)。

(五)准同步数字系列和同步数字系列（P15光通信系统传输网技术体制）
把低速数字信号（低次群）按照时隙叠加的办法合成一个高速数字信号（高次群）的过程称作数字复接，它是一种常用的干线大容量时分复用数字传输方法。由于复接的方式不同，出现了准同步数字复接系列(PDH)和同步数字复接系列(SDH)。
1. 准同步数字系列(PDH:Plesiochronous Digital Hierarchy)
过去的光纤通信系统没有一套国际上统一的标准，都是由各个国家各自开发不同的系统，称为准同步数字体系PDH。
准同步数字体系（PDH）的弱点
1) 只有地区性的数字信号速率和帧结构标准，没有世界性标准。北美、日本、欧洲三个标准互不兼容，造成国际互通的困难
2) 没有世界性的标准光接口规范，各厂家自行开发的光接口无法在光路上互通，限制了联网应用的灵活性。
3) 复用结构复杂，缺乏灵活性，上下业务费用高，数字交叉连接功能的实现十分复杂。
4) 网络运行、管理和维护（OAM）主要靠人工的数字信号交叉连接和停业务测试，复用信号帧结构中辅助比特严重缺乏，阻碍网络OAM能力的进一步改进。
5) 由于复用结构缺乏灵活性，使得数字通道设备的利用率很低，非最短的通道路由占了业务流量的大部分，无法提供最佳的路由选择。

2. 同步数字体系（SDH: Synchronous Digital Hierarchy)
SDH是为了克服PDH的缺点而产生的，SDH 是光纤通信系统中的一种数字通信体系。
SDH的特点：
1) 使三个地区性标准在STM-1（同步传输模块第一级别）。等级以上获得统一，实现了数字传输体制上的世界性标准。
2) 采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，使网络结构得以简化，上下业务十分容易，也使数字交叉连接的实现大大简化。
3) SDH帧结构中安排了丰富的开销比特，使网络的OAM（管理与维护）能力大大加强。
4) 有标准光接口信号和通信协议，光接口成为开放型接口满足多厂家产品环境要求， 降低了联网成本。
    5)与现有网络能完全兼容，还能容纳各种新的业务信号，即具有完全的后向兼容性和前向兼容性。
    6)频带利用率较PDH有所降低。
    7)宜选用可靠性较高的网络拓扑结构，降低网络层上的人为错误、软件故障乃至计算机病毒给网络带来的风险。
   
 三、SDH传送网
    （一）特点
SDH传送网是一种以同步时分复用和光纤技术为核心的传送网结构，它由分插复用、交叉连接、信号再生放大等网元设备组成，具有容量大、对承载信号语义透明以及在通道层上实现保护和路由的功能。
    1. SDH是一个独立于各类业务网的业务公共传送平台，具有强大的网络管理功能。
    2. SDH采用同步复用和灵活的复用映射结构；有全球统一的网络节点接口，使得不同厂商设备间信号的互通、信号的复用、交叉链接和交换过程得到简化。
    3. SDH主要有如下优点：标准统一的光接口；强大的网管功能。
    （二）帧结构
    SDH帧结构是实现SDH网络功能的基础，便于实现支路信号的同步复用、交叉连接和SDH层的交换，同时使支路信号在一帧内的分布是均匀的、有规则的和可控的，以利于其上、下电路。
    1. SDH帧结构以125μs为帧同步周期，并采用了字节间插、指针、虚容器等关键技术。SDH系统中的基本传输速率是STM-1，其他高阶信号速率均由STM-1的整数倍构造而成。
2．每个STM帧由段开销（SOH)、管理单元指针（AU-PTR）和STM净负荷三部分组成。

    四、光传送网
  （一）光传送网（OTN）特点
    光传送网（OTN）是一种以DWDM与光通道技术为核心的新型传送网结构，它由光分插复用、光交叉连接、光放大等网元设备组成，具有超大容量、一对承载信号语义透明及在光层面上实现保护和路由的功能。
    1. DWDM技术可以不断提高现有光纤的复用度，在最大限度利用现有设施的基础上，满足用户对带宽持续增长的需求；DWDM技术独立于具体的业务，同一根光纤的不同波长上接口速率和数据格式相互独立，可以在一个OTN(光传送网)上支持多种业务。
    2. OTN可以保持与现有SDH网络的兼容性；SDH系统只能管理一根光纤中的单波长传输，而OTN系统既能管理单波长，也能管理每根光纤中的所有波长；随着光纤的容量越来越大，采用基于光层的故障恢复比电层更快、更经济。
    （二）OTN(光传送网)的分层结构
    OTN是在传统SDH网络中引入光层发展而来的，其分层结构如表1L411012所示。光层负责传送电层适配到物理媒介层的信息，在ITU-T G. 872建议中，它被细分成三个子层，由上至下依次为：光信道层(OCh)、光复用段层（OMS)、光传输段层（OTS)。相邻层之间遵循OSI参考模型定义的上、下层间的服务关系模式。

 

    1．光信道层负责为来自电复用段层的各种类型的客户信息选择路由、分配波长，为灵活的网络选路安排光信道连接，处理光信道开销，提供光信道层的检测、管理功能，它还支持端到端的光信道（以波长为基本交换单元）连接，在网络发生故障时，执行重选路由或进行保护切换。
    2．光复用段层保证相邻的两个DWDM设备之间的DWDM信号的完整传输，为波长复用信号提供网络功能，包括：为支持灵活的多波长网络选路重配置光复用段；为保证DWDM光复用段适配信息的完整性进行光复用段开销的处理；光复用段的运行、检测、管理等。
3．光传输层为光信号在不同类型的光纤介质上（如G.652, G.655等）提供传输功能，同时实现对光放大器和光再生中继器的检测和控制。
（三）网络节点
    实现光网络的关键是要在OTN(光传送网)节点实现信号在全光域上的交换、复用和选路，目前在OTN(光传送网)上的网络节点主要有两类：光分插复用器（OADM）和光交叉连接器（OXC)。