第五章通信传输系统课件.ppt

,第五章 传输系统,2023/1/12,现代通信网技术,第五章 传输系统2022/9/24现代通,传输系统的目标是建成一个大容量、高生存能力、高灵活性、高传输质量、有智能功能、可集中管理的网络，它相对独立于各种业务网，是能满足各种业务和信号传输的统一平台。能够有效地支持现有各种业务网、支撑网和未来的综合信息网。未来的传输系统仍然是以光纤通信为基本传输网，其他介质的传输网络也会有较大的发展。,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,第一节 传输系统概述 从时间上讲：1个复帧为2ms；1帧占125s；而一个时隙占3.9s。每时隙8位比特码，即每比特位占488ns。从码率上讲：由此抽样重复频率为8000Hz，也就是每秒种传送8000帧，每帧有32x8=256bit，因此总码率为256比特/帧*8000帧/秒=2048kbit/s。对于每个话路来说，每秒种8000个时隙，每时隙8bit，所以可得8x8000=64kbit/s。,2023/1/12,现代通信网技术,第一节 传输系统概述20,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,在时分多路复用系统中，高次群是由若干个低次群通过数字复用设备汇总而成的。对于32路PCM系统来说，其基群的速率为2.048kbit/s。其二次群则由4个基群汇总而成。速率为8448kbit/s，话路数为4x30=120话路。对于速率更高、路数更多的三次群以上的系统，目前在国际上尚无统一的建议标准。,2023/1/12,现代通信网技术,在时分多路复用系统中，高次群是由若干个低次群,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,传输系统所使用的传输介质和传输速率有关,如：基群PCM的传输介质一般采用市话对称电缆、市郊长途电缆及光纤等；二次群速率较高，需采用对称平衡电缆，低电容电缆或微型同轴电缆及光纤等；三次群以上的传输需采用同轴电缆或毫米波导及光纤等。目前传输媒介向毫米波导发展，其频率可高达30300GHz。例如地下波导线路传输，速率可达几十吉比特/秒（Gbit/s），可开通30万路PCM话路。采用光缆、卫星通信则可以得到更高的群。,2023/1/12,现代通信网技术,传输系统所使用的传输介质和传输速率有关,如：,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,第二节 光纤通信 光纤通信是以光波为载频、光导纤维（简称光纤）为传输媒介的一种通信方式。光纤通信系统通常采用的是数字编码、强度调制、直接检波方式。,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,光发送端机：是将电端机输入的电信号转换为光信号，并将光信号最大限度地注入偶合到光纤或光缆中传输，是完成电/光转换的光端机，它主要由光源、驱动器和调制器组成。光接收端机：是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后再将电信号经放大到足够的电平，送入接收电端机，是完成光/电转换的光端机。它主要由光检测器、解调器和放大电路组成。光纤或光缆：是传送光信号的光纤传输线。光中继器：是起补偿光衰减和矫正波形失真的作用。,2023/1/12,现代通信网技术,光发送端机：是将电端机输入的电信号转换为光信号，并将,第三节 SDH SDH是由一些光同步数字传输网的网络单元（NE）组成的，在光纤或通过其他媒介上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络。,2023/1/12,现代通信网技术,第三节 SDH2,SDH与PDH的比较 PDH:逐级复用；开销比特少；系列兼容差;支路信号也需调整。SDH:帧结构中包含了足够的开销比特，并对网管系统进行了必要的规范，因而SDH系统具有强大的网管功能，并有可能形成统一的网管系统。,2023/1/12,现代通信网技术,SDH与PDH的比较2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,N=1、4、16、64时的线路码速和通路容量:第一级为STM-1，线路码速为 155.520Mbit/s 第二级为STM-4，线路码速为 622.080Mbit/s 第三级为STM-16 线路码速为2488.320Mbit/s 第四级为STM-64 线路码速为9953.280Mbit/s 如N=1时，为STM-1，则帧长=270*9=2430B，一帧的比特数=2430*8=19440bit，一帧时间的长度为125sgu,即速率为155.520Mbit/s。,2023/1/12,现代通信网技术,N=1、4、16、64时的线路码速和通路容量:2022/9/,STM-N净负荷（Pay Load）区域 是存放待传送信息码地地方，并包含POH。POH是用于通道性能监视、管理和控制的通道开销字节。,2023/1/12,现代通信网技术,STM-N净负荷（Pay Load）区域2022/9/24,段开销（SOH）区域 SDH帧结构中安排了丰富的开销比特。这些开销比特包括了段开销（SOH）和通道开销（PDH），因而网络的运行、维护和管理（OAM）能力大大加强。SOH主要提供网络运行、管理和维护使用的字节段，SOH分为再生段开销(RSOH)和复用段开销（MSOH）两部分，其中RSOH在帧中位于19*N列、13行；MSOH在帧中的19*N列、59行。,2023/1/12,现代通信网技术,段开销（SOH）区域2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,STM-1 SOH字节安排，其中：A1、A2是帧定位字节，收端通过定位每个STM-1的起点，来区别不同的STM-1帧；J0为再生踪迹字节，用来重复地发送段接入标识符，以便使接收端确认发送端是否处于持续接入状态；D0D12表示数据通路（DCC）,提供所有SDH网元的通用数据通路，构成SDH管理网的传输链路，以完成业务的实时调配、告警故障定位、查询等功能；,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,E1、E2为公务联络字节，提供公务联络语音通路；F1为使用者（一般指网络提供者）通路字节，为使用者专用；B1为比特间插偶校验8位码（BIT-8）字节；B2为比特间插奇校验24位码（BIT-24）字节；K1、K2为自动保护倒换（APS）通路，如在光纤主用/备用倒换时，传输有关ASP信令，另K2还有一部分比特位用于复用段远端失效指示（MS-AIS）；S1为同步状态字节，表示时钟质量的级别；M1为复用远端误码指示（MS-REI）字节，是收端传给发端的告警信息。,2023/1/12,现代通信网技术,E1、E2为公务联络字节，提供公务联络语音通路；,管理单元指针区域 管理单元指针（AU-PTR）在帧结构中位于19*N列、4行，用来指示信息净负荷的第一字节在帧内的准确位置，由于低速的支路信号在高速SDH帧中的位置是有规律的，接收端可根据指针的指示找到信息净负荷第一字节的位置并将其正确地分离出来。,2023/1/12,现代通信网技术,管理单元指针区域2022/9/24现代通信网技术,低阶的SDH信号复用成高阶的SDH信号，是通过字节间插入同步复用方式来完成的，在复用的过程中，保持帧频不变（8000帧/秒）。这就意味着高一级的STM-N信号是低一级的STM-N信号速率的4倍。SDH网要求SDH的复用方式即能满足异步复用，（如将PDH信号复用进STM-N）。又能满足同步复用（如STM-1同步复用STM-4）。,2023/1/12,现代通信网技术,低阶的SDH信号复用成高阶的SDH信号，是通过,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,容器（C）容器是一种信息结构，主要完成速率适配功能，容器是用来装载PDH信号的标准信息结构，容器的主要作用是进行速率调整。让那些最常用的PDH信号能够装载进有限数目的标准容器。原CCITT建议G.709根据PDH速率系列规定了C-11.C-12.C-2.C-3.C-4五种标准容器。,2023/1/12,现代通信网技术,容器（C）2022/9/24现代通信网技术,虚容器（VC）虚容器是支持SDH通道层连接的信息结构。VC由信息净负荷（C的输出）和通道开销（POH）组成。VC的输出为TU或AU的信息净负荷。VC是SDH中重要的一种信息结构。VC的包封速率与SDH网络同步，因而不同VC的包封相互同步，而包封内部却允许装载各种不同容量的准同步支路信号。,2023/1/12,现代通信网技术,虚容器（VC）2022/9/24现代通信网技术,支路单元、支路单元组（TU、TUG）支路单元提供低阶通道层和高阶通道层之间适配的信息结构。支路单元由一个相应的VC和一个相应的支路单元指针（TU、PTR）组成。一个或多个在高阶VC净负荷中占有固定位置的TU组成支路单元组（TUG）,2023/1/12,现代通信网技术,支路单元、支路单元组（TU、TUG）2022/9/24现代通,管理单元、管理单元组（AU、AUG）AU是为高阶通道层和复用段层提供适配功能的信息结构。AU由一个相应的高阶VC和一个相应的管理单元指针（AU、PTR）组成。一个或多个在STM帧中占有固定位置的AU组成管理单元组(AUG)。指针的作用就是定位，定位是将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程。,2023/1/12,现代通信网技术,管理单元、管理单元组（AU、AUG）2022/9/24现代通,通过PCM四次群组成STM-1进行说明:映射是使各支路信号与相应的虚容器（VC）容量同步，以便使VC成为可以独立进行传送、复用和交叉连接的实体。图5.9所示的是139.264Mbit/s支路信号异步映射结构。从图中可以看出，PDH的139.264Mbit/s信号采用正码速调整异步装入C-4，再在C-4的九行之前加上VC-4的通道开销VC-4 POH，就构成了VC-4,完成了四次群向VC-4的映射，这就是一个映射过程。,2023/1/12,现代通信网技术,通过PCM四次群组成STM-1进行说明:2022/9/24,映射和同步复用原理,139.264Mbit/s支路信号异步映射结构,2023/1/12,现代通信网技术,映射和同步复用原理139.264Mbit/s支路信号异步映射,VC-4由（1列9行）的POH和（260列9行）的净负荷组成。其中每1行分为20个字节块。每1 字节块由13字节组成。而字节块的第一个字节都是由W、Y、X、Z字节组成，如图5.10所示。W字节表示8个信息比特码(I)；Y字节表示8个固定塞入比特（R）；X字节内含有1个调整控制比特（C码），每一行有5个X字节，即每一行共有5个C码；Z字节内含有1个调整机会比特（S码），每一行只有1个Z字节，即每一行有1个S码。,2023/1/12,现代通信网技术,VC-4由（1列9行）的POH和（260列,VC-4的行结构,2023/1/12,现代通信网技术,VC-4的行结构2022/9/24现代通信网技术,C码用来控制S码，确定S码是信息比特I还是调整比特R，接收端对R不予理睬。在发送端，CCCCC=00000时，S=I；CCCCC=11111时，S=R。在接收端，根据多数判决的原则，当全部或多数C为0时，判定S=I；当全部或多数C为1时，判定S=R。一行中所含的信息比特数为：信息比特（I）=（9620）+8+6=1934比特。,2023/1/12,现代通信网技术,C码用来控制S码，确定S码是信息比特I还是调,当S全为I和全为R时，就可算出C-4容器纳的信息速率IC的上、下限，即：IC=(1934+1)98000=139320(kbit/s)IC=(1934+0)98000=139248(kbit/s)四次群支路信号的速率范围是139246+15ppm=(139261139266)(kbit/s),处于C-4能容纳的负荷速率范围之内，故可以装入C-4。,2023/1/12,现代通信网技术,当S全为I和全为R时，就可算出C-4容器纳的信息速,AU-4指针偏移编号,2023/1/12,现代通信网技术,AU-4指针偏移编号2022/9/24现代通信网技术,AU-4 PTR定位是一个将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程。当发生帧相位偏差，指针值随VC-4帧第一个字节位的置浮动而调整，以保证指针值准确指示VC-4帧起点的位置，使接收端能正确地从STM-N中拆分出相应的VC,进而通过拆VC、C的包封分离出PDH低速信号。,2023/1/12,现代通信网技术,AU-4 PTR定位是一个将帧偏移信息收进支路单元或管理单元,AU-4每3个字节为1个正调整单位，需配一个地址，则地址数为（261列9行）3字节=783，如图5.11所示。从紧邻H3的字节算起，依次给予从0782的偏移号。H1、H2、H3字节表示AU-4 PTR。其中，H1、H2构成一个16 bit码字，如图5.12所示，在这16 bit码字中14 bit（NNNN）为新数据标志（NDF），5、6 bit(SS)表明AU、TU类别，（如，对于AU-4和TU-3,SS=10），716 bit携带具体指针值。,2023/1/12,现代通信网技术,AU-4每3个字节为1个正调整单位，需配一个地,AU-4 PTR编码,2023/1/12,现代通信网技术,AU-4 PTR编码2022/9/24现代通信网技术,SDH系统,2023/1/12,现代通信网技术,SDH系统2022/9/24现代通信网,SDH的基本网络单元有同步光缆线路系统、同步复用器（SM）、终端复用器（TM）、数字交叉连接设备（DXC）、光中继器（REG）、分插复用器（ADM）和同步数字交差连接设备（SDXC）等等。虽然其功能各异，但都有统一的标准光接口，能够在基本光缆端上实现横向兼容，即允许不同厂家设备在光路上互通。,2023/1/12,现代通信网技术,SDH的基本网络单元有同步光缆线路系统、同步复用,系统单元示意图,2023/1/12,现代通信网技术,系统单元示意图2022/9/24现代通信网技术,DXC等效结构,2023/1/12,现代通信网技术,DXC等效结构2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,1+1保护示意图,2023/1/12,现代通信网技术,1+1保护示意图2022/9/24现代通信网技术,一行中所含的信息比特数为：信息比特（I）=96*20+8（W）+6（z）=1934bit S全为I和全为R时，C-4可容纳的信息速率为：IC=（1934+1）*9*8000=139320kbit/s IC=（1934+0）*9*8000=139248kbit/s 则：四次群的速率范围：139264+15ppm=139261139266kb/s 可装入C-4,2023/1/12,现代通信网技术,一行中所含的信息比特数为：2022/9/24现代通信,系统单元示意图,2023/1/12,现代通信网技术,系统单元示意图2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,第四节 WDM系统 在WDM平台上组网克服了再生段、复用段等距离因素的限制，并且组网灵活、接口丰富、应用方便。,2023/1/12,现代通信网技术,第四节 WDM系统20,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,第五节 微波通信 微波通信是用微波作载波传送数字信号，需将基带数字信号对载波进行调制，实现数字信号的频带传输。微波因为它特有的传输特性而得到广泛的应用。目前地面微波是广播、电视及山区通信系统用来传输信号的重要工具。它具有传输距离远，传输质量高等优点。,2023/1/12,现代通信网技术,第五节 微波通信2,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,第六节 卫星通信 卫星通信是利用地球卫星作为中继站转发微波信号，在两个或多个地球站之间进行通信。卫星轨道在赤道平面内，它的运行方向与地球自转方向相同，绕地球一周的时间与地球自转周期相等，所以相对于地球处于静止状态，以静止卫星作为中继站构成的通信系统称为(静止)卫星通信系统。,2023/1/12,现代通信网技术,第六节 卫星通,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,第七节 ASON 自动交换光网络（ASON）是指在ASON信令网控制之下完成光传送网内光网络自动交换功能的新型网络。并支持电子或光交换设备动态地向光网络申请带宽资源，可以根据网络中业务分布模式动态变化的需求，通过信令系统或者管理平面自主地去建立或拆除光通道，而不需要人工干预。,2023/1/12,现代通信网技术,第七节 ASO,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,2023/1/12,现代通信网技术,2022/9/24现代通信网技术,