《现代传输技术绪论》PPT课件.ppt

现代数字传输技术,通信理论教研室王春悦,本课程内容简介,第一部分传输网、接入网在通信网中的位置第二部分数字复接技术第三部分接入网技术第四部分光纤传输网技术,第0页,TXGC,本课程参考书目,同步数字传输技术刘颖等科学出版社2012现代通信新技术毛京丽等北邮出版社2008接入网技术及设计应用李雪松等北邮2009数字传输技术基础林建中等北邮出版社2003,第1页,TXGC,第一部分传输网和接入网在通信网中的位置构成通信网的基本要素用户终端设备、传输链路、转接交换设备通信网一般是按其所能提供的业务种类来分：电话网、分组交换网、用户电报网等,第2页,用户A,交换机,交换机,用户B,传输链路,传输链路,传输链路,TXGC,传输网、接入网在电信网中的位置,第3页,传输网位于交换设备之间，为各种专业网提供透明传输通道。接入网位于交换设备与用户之间，为交换设备和用户提供连接通道。,TXGC,TXGC,第4页,第二部分数字复接技术简介PDH-Plesiochronous/DigitalHierarchy准同步数字系列1.概述复用/解复用是数字信号传输的重要部分复用：将低速信号按照一定的规则变成高速信号解复用：将收到的高速信号恢复成原来的低速信号复用/解复用有两种方式：PDH、SDHPDH基群信号为2Mb/s信号,TXGC,第5页,2.PDH复用原理异步复用按比特复用采用正码速调整4路低速信号复用成1路高速信号,1,3,2,4,(1),(2),(3),(1),(2),(1),(2),(1),(2),1(1),2(1),3(1),4(1),1(2),2(2),3(2),4(2),1(3),第6页,基群信号可依次复用成二次群信号、三次群信号、四次群信号各次群信号均有国际统一标准,PDH各次群信号速率、接口及容量,TXGC,第二部分数字复接技术简介,第7页,SDH：SynchronizeDigitalHierarchy同步数字系列,1.SDH优点,TXGC,AUPTR,1,3,4,SOH,SOH,STM-1净负荷,9,270,9,261,传输方向,2.STM-1帧结构270(列)9(行)个字节的块状结构段开销（SOH）区域72个字节576个比特4.608Mb/S管理单元指针（AUPTR）区域，指示信息净负荷的第1个字节在STM-1中的位置,频率调整;信息净负荷区域,净负荷在STM-1内是浮动的;STM-1速率为155.520Mb/s,第8页,125s,TXGC,STM-N,AUG,VC-4,C-4,C-3,C-12,TUG-2,TUG-3,VC-3,VC-2,VC-12,AU-4,+POH,+POH,+PTR,+PTR,+PTR,+POH,3,7,3.基本复用原理和复用单元,注：C：容器VC：虚容器TU：支路单元TUG：支路单元组AU：管理单元AUG：管理单元组POH：通道开销PTR：指针,3,1,1,139264kb/s,34368kb/s,2048kb/s,第9页,+PTR,1,N,TXGC,TXGC,第10页,映射：指将支路信号适配器装入VC的过程定位校准：通过指针完成同步复用：同步字节间插,N,1,3,2,4,(1),(2),(3),(1),(2),(3),(1),(2),(3),(1),(2),(3),1(1),2(1),3(1),4(1),1(2),2(2),3(2),4(2),1(3),TXGC,第11页,VC12,VC2,VC：是SDH中最重要的一种信息结构。可在通道中任一点取出或插入，进行同步复用或交叉连接处理，方便灵活。,SOH,VC3,TXGC,第12页,4.同步数字系列的速率,采用WDM（波分复用）技术实现更高速率的信号传输。（如10Gb/s系统，也称STM-64）目前国际上采用WDM技术已研制出400Gb/s系统。,TXGC,第13页,5.SDH设备介绍同步复用设备（TM）,同步复用/解复用,发送接收单元,低速支路信号,STM-N高速光信号,STM-N高速信号,功能：将低速支路信号纳入STM帧结构，并经电光转换成为STM光线路信号，也可以实现逆过程。,TXGC,第14页,2Mb/s,2Mb/s,STM-N高速光信号,STM-N高速信号,STM-N高速信号,分插复用设备（ADM）,功能：将同步复用和数字交叉连接功能综合于一体，具有灵活地分插任意支路信号的能力，使网络设计具有很大灵活性。,TXGC,第15页,数字交叉连接设备（DXC）,STM-1,STM-1,用符号表示：,VC12（1）,VC12（63）,VC12（1）,VC12（63）,VC12（1）,VC12（63）,VC12（1）,VC12（63）,STM-1,STM-1,2Mb/s,2Mb/s,2Mb/s,2Mb/s,DXC4/1设备,交叉连接相当于自动数字配线架半永久连接，集中网管具有复用/解复用功能作为PDH与SDH的网关使用分离本地业务和非本地业务,数字配线架和复用器示意图,第16页,TXGC,TXGC,第17页,6.SDH网物理拓扑和自愈网物理拓扑（5种）,线型,树型,环型,网孔型,TXGC,第18页,Tx,Rx,Tx,Tx,Rx,Tx,Rx,Rx,自愈网的类型和原理自愈网就是无需人为干预，网络就能在极短时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出了故障。,S1,P1,S1,P1,倒换,复用,复用,解复用,解复用,-线路保护倒换,TXGC,第19页,CAAC（2Mb/s）,CAAC(2Mb/s）,CAAC（2Mb/s）,CAAC（2Mb/s）,倒换,S1,A,P1,B,C,D,A,B,C,D,S1,P1,P1,S1,P1,S1,(a),(b),二纤单向通道倒换环,-环形网保护（设备为ADM）,TXGC,7.小结：SDH采用块状帧结构，开销比特丰富，网管能力强，可实现集中网管引入VC这一重要的信息结构，VC与系统同步，上下电路方便采用指针调整技术采用字节间插同步复用可组成自愈环，网络安全交叉连接设备，调度电路快捷、灵活,第20页,TXGC,第三部分接入网技术简介,第21页,一、接入网的基本概念,用户所在地网络,接入网,交换网,传输网,交换网,用户所在地网络,CPN,CPN,接入网,二、接入网的物理位置本地交换机（或远端模块）与用户之间的连接部分。,用户网络接口（UNI）：支持各种业务的接入，对不同的业务，对应不同的接口类型业务节点接口（SNI）：将各种用户业务与交换机连接,TXGC,TXGC,第22页,TMN,接入网AN,业务节点SN,Q3,Q3,SNI,UNI,接入网定义在用户入网接口（UNI）与业务节点接口（SNI）之间传送电信业务运载功能的各种实体可由TMN通过管理接口（Q3）配置和管理完成电信业务的连接、复用和传输,接入网的范畴是广义的传统的铜线是最原始、最简单的接入网系统HDSL、光纤用户环路是低层次的接入网系统无线接入、无源光网络（PON）、ADSL和V5接口技术是相对先进的接入技术接入网的建设目标是新一代的接入网技术,TXGC,三、接入网建设的必要性和重要性,1.业务发展的必然要求用户对宽带新业务的需求干线网上的SDH和ATM技术的应用要求接入网路提供宽带传输通道铜缆用户网路容量小，频带窄，不易扩容和数字化，已成为实现电信网的瓶颈电信业务的发展方向是通信网的数字化、综合化、宽带化、智能化和个人化业务需求的宽带化、数字化和综合化与目前落后的接入手段之间的矛盾已成为电信网络建设中的主要矛盾之一。,第23页,TXGC,2.降低企业经营成本、提高经济效益的重要环节交换机程控化、中继传输光缆化电话局到用户（接入网）仍为模拟传输接入网是整个电信网的窗口，也是电信网的“最后一公里”，投资比重占电信网总投资的50%左右模拟传输质量不好，承载业务有限，消耗大量有色金属-铜电缆价格逐步提高光纤传输系统价格呈下降趋势V5接口的提供和实用化，接入系统造价将进一步降低维护费用比采用铜缆节省很多大力、全面发展接入网也是经营成本核算的必然要求。,第24页,TXGC,3.优化网路结构、深化电信网络运行维护体制改革建设新一代接入网，将光纤敷设到离用户最近的地方（小区、大厦）拆点并网，建大局，优化网路结构集中维护人员，集中监控和维护。4.电信市场竞争的需要网络贴近用户，快速提供多种业务，拥有市场主动性邮电独家垄断的局面已经被打破两个优势：一是人才优势，二是网络优势扩大和保持网络优势，大力发展接入网是电信网络建设发展的战略举措。,第25页,TXGC,第26页,用户网络接口（UNI）：支持各种业务的接入，对不同的业务，对应不同的接口类型业务节点接口（SNI）：将各种用户业务与交换机连接,四、接入网支持的业务话音类业务：程控电话新业务、IP电话业务等数据类业务：DDN业务、分组交换业务等图像通信类业务：会议电视业务、可视电话业务等多媒体业务：居家办公、购物、VOD、远程医疗等,五、接入网的接口技术,TXGC,第27页,由ITU-T标准化的SNI和相应接入类型,TXGC,为适应接入网中多种传输媒介，多种接入配置和业务，ITU-T规范了SNI（业务点接口）V5接口系列V5.1单个E1接口V5.2最多可提供16个E1为一组的接口链路，具有集线功能V5.2接口是本地数字交换机与接入网的标准接口。,第28页,交换机,光纤传输设备,远端光设备,接入网设备,V5.2,POTS,ISDN2B+D,ISDN30B+D,TXGC,第29页,六、接入网的传输技术有线接入网技术铜线接入网技术高速率数字用户线HDSL：两对双绞线上传2Mb/s信号不对称数字用户线ADSL：一对电话线上传电话业务的同时，向用户单向提供1.5-6Mb/s速率的业务，并带有反向低速数字控制信道光纤接入网技术（OAN）混合光纤/同轴电缆（HFC）接入网技术：在局端将电话业务与视像业务综合，送至用户。,TXGC,第30页,无线接入网技术只要在交换节点到用户终端部分地或全部地采用了无线传输方式，就称为无线接入。固定无线接入：移动无线接入：,固定用户以无线的方式接入到固定电话网的交换机，又称为无线本地环路WLL,移动的用户以无线的方式接入到固定电话网的交换机,交换机,RBS,ONU,V5.2,光网络单元,七、光纤接入网技术1.概念光纤接入网采用光纤做为主要的传输媒体来取代传统的双绞线。2.应用形式FTTH光纤到户FTTC光纤到路边FTTB光纤到大楼,TXGC,第31页,交换局,ONU,用户设备,双绞线,光纤,光网络单元,OF,OF,OF,ONU,ONU,FTTH,FTTB,FTTC,ONU,双绞线,3.无源光网络（PON）和有源光网络（AON）,TXGC,第32页,业务节点,ONU,SNI,ONU,OLT,UNI,.,ODN,业务节点,ONU,SNI,ONU,OLT,UNI,.,ODT,无源光网络图,有源光网络图,OLT：光线路终端,ODN：光分配网络,ONU：光网络单元,ODT：光远程终端,TXGC,-OLT功能业务端口功能数字交叉连接功能传输复用功能光纤线路接口功能-ODN功能光分支器splitter,第33页,OLT,SNI,1：N,OLT功能：管理来自ONU的信令和监控信号，为ONU和本身提供维护和指配功能,OLT功能：为OLT和ONU提供光传输通道，完成光信号的功率分配,TXGC,-ONU功能用户接口功能用户和业务复用功能传输复用功能光纤线路接口功能-ODT功能数字交叉连接功能传输复用功能光纤线路接口功能ODT可以是一个复用设备，也可以是一个SDH环,第34页,ONU,UNI,电视机,无源光网络OLT与ONU间没有任何有源电子设备*对各种业务呈透明状态易于升级扩容便于维护不足之处是OLT和ONU之间的距离和容量增长受一定限制,TXGC,第35页,有源光网络每个ONU有特定的传输容量OLT和ONU之间的距离和容量增长不受限制易于扩展带宽不足之处是ODT需机房、供电和维护等,*注：ODN由无源光器件组成，具体包括光纤、光连接器，光耦合器，光波分复用器,TXGC,第36页,4.光缆线路环网每个ONU均具有光纤双路由，利用无源光网络（PON）便可以把OAN组织为光缆线路环网。物理上是个环形网，逻辑上是每个节点均具有双路由的星型网，具有很好的安全性。具有平稳的升级演变过程，先配置成无递减星型网，然后发展演变为无递减树型网，最后形成环网。,OLT,ONU,ONU,ONU,中心局,ODF,ODF,ODF,ODF,TXGC,第37页,5.SDH技术在接入网中的应用SDH技术应用到接入网实际上就是有源光网络技术。可从根本上缩短骨干网和接入网在技术层次上存在的巨大差别，为未来宽带、综合业务的发展奠定基础。接入网组网灵活，可靠性高。增强传输带宽，提高网管能力，简化维护工作。V5接口的应用，使组网得到简化可有多种应用形式：星型、环型、环星型（见图）STM-1子速率即SubSTM-1的连接，可以提供2Mb/s、6Mb/s8Mb/s、34Mb/s、45Mb/s、51Mb/s等多种子速率应用。,中心局,ADM,ADM,ADM,ONU,ONU,TXGC,第38页,6.混合形态的接入网示意图,.,OF,OF,OF,OF,SDH环,交换机,ATM,DDN,ONU,ONU,ADM,ADM,ADM,ONU,RBS,RBS,OLT,V5.2,2Mb/s,OF,OF,ONU,ONU,ONU,ADSL,OF,STM-1,POTS,DDN,（ISDN）,ISDN,155.52Mb/s,AON,PON,TXGC,第39页,八、小结接入网定义的范畴是广义的。接入网可支持所有的业务种类。V5接口是SNI的标准接口。根据ONU位置不同，光纤接入网可分为FTTB、FTTC、FTTH。光纤接入网技术中分为有源光网络和无源光网络。利用无源光网络PON可把光纤接入网组织为光缆线路环网。SDH技术应用到接入网实际上是有源光网络技术。,TXGC,第四部分数字光纤传输网介绍一、概述为各专业网的数字信号（如：电话网的2Mb/s中继信号）提供透明传输通道。高速数字信号传输。传输媒介，如铜缆、光纤、微波。光纤传输优点：宽带宽保密性好传输距离长、容量大节省有色金属,第40页,TXGC,二、数字光纤传输系统组成复用/解复用单元光发送/接收单元光纤光缆,第41页,TXGC,第51页,光发送/接收单元的功能1.光发送单元将高速电信号进行线路编码光线路码型无统一标准将编码后电信号转换成光信号利用光源（激光器）将光信号耦合进光纤2.光接收单元将接收到的光信号转换成电信号放大、整形再生将电信号进行线路解码后恢复成高速电信号,(n2),TXGC,第42页,三、光纤、光缆简介1.光纤导光原理光纤由纤芯和包层组成纤芯折射率n1包层折射率n2光纤利用全反射原理导光,TXGC,2.单模光纤和多模光纤模：电磁场的一种场型多模光纤：光纤中可传输多种场型单模光纤：光纤只能传输一种场型单模光纤和多模光纤特点比较,第43页,多模光纤,单模光纤,n1,n1,TXGC,第44页,多模光纤和单模光纤的结构,n2,n2,TXGC,第45页,3.单模光纤的主要参数衰减：=（10/L）Log10pi/po(dB/Km)pi-光纤的输入光功率po-光纤的输出光功率L-光纤长度衰减是光纤的重要指标它表明光纤对光能的传输损耗对光纤通信系统的传输距离有决定性影响单模光纤有两个低衰减窗口：1.31m,1.55m,第46页,TXGC,光纤衰减-波长特性,第47页,TXGC,色散集中的光能（如光脉冲），经过光纤传输后在末端发生的能量分散。色散会使传输的光脉冲畸变展宽，影响光纤的带宽，限制了光纤的传输容量。单模光纤也存在色散但无模色散。,TXGC,第48页,4.光缆结构：骨架式、层绞式、中心束管式类型：非带状光缆、带状光缆光缆芯数即为光缆中光纤的数量,塑料护套,加强芯,铝皮,光纤,塑料绑带,四.PDH光纤传输系统的主要指标平均发送光功率误码率Pe接收灵敏度保证特定误码率时，光接收机所需的最小平均光功率,SZKJ,第52页,传输距离估算(衰减受限系统),SZKJ,第53页,St：发送光功率Sr：接收灵敏度c：活接头损耗ME：设备富余度f：光纤衰减s：固定接头损耗Lf：光缆盘长MC：光纤线路每公里富余度,S,R之间的距离L(Km)=,St(dBm)-Sr(dBm)-2c(dBm)-ME(dB),f(dB/Km)+s/Lf(dB/Km)+MC(dB/Km),TXGC,第49页,五.小结光纤分为单模光纤和多模光纤单模光纤主要参数：衰减和色散单模光纤有两个低衰减窗口：1.31m,1.55m光缆是对光纤进行保护后在工程上的应用光纤的芯数就是光缆中光纤的数量,