光纤传输及宽带网络技术 (2)精选PPT.ppt

关于光纤传输及宽带网络技术(2)第1页，讲稿共95张，创作于星期日第第1 1章章 光纤传输原理光纤传输原理第2页，讲稿共95张，创作于星期日1.1光纤传输的特点：光纤传输的特点：光纤对光信号的衰减极小。光纤对光信号的衰减极小。每km光纤对信号的衰减为0.2分贝，调幅光纤不加中继可传输40km左右，数字光纤可传输100km以上。光纤不易受电磁干扰，传输质量很好。光纤不易受电磁干扰，传输质量很好。光纤的容量极大。光纤的容量极大。每一根光缆中包含4根至几千根光纤，每根光纤可复用几十个波长，每个波可传输几千套电视节目。第3页，讲稿共95张，创作于星期日1 13 激光激光 Laser Laser(Light Amplification by Stimulated Emission (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation of Radiation，莱塞、镭射），受激辐射引起的光放大。莱塞、镭射），受激辐射引起的光放大。1.三种辐射过程：三种辐射过程：自发辐射；自发辐射；受激辐射；受激辐射；受激吸收受激吸收。2与激光有关的基本概念：与激光有关的基本概念：粒子数反转粒子数反转（高能态的粒子数大于低能态的粒子数）激活物质激活物质（具有能实现粒子数反转能级结构的物质）第4页，讲稿共95张，创作于星期日1 13 激光激光 泵浦过程（激励过程，泵浦过程（激励过程，即通过外界不断供给能量，促使低能态粒子尽快跃迁的过程）谐振腔谐振腔（使受激辐射光在两个反射镜之间来回反射，不断引起新的受激辐射，使其不断被放大）。3.产生激光的三个条件：实现粒子数反转，满产生激光的三个条件：实现粒子数反转，满足阈值条件足阈值条件（受激辐射放大的增益大于激光器内的各种损耗）和谐振条件和谐振条件(直射光与反射光位相相同）。4.激光器的基本组成：激光器的基本组成：工作物质（激活物质）工作物质（激活物质）泵浦系统泵浦系统谐振腔谐振腔第5页，讲稿共95张，创作于星期日1 14 光信号的调制和解调光信号的调制和解调1.1.光信号的副载波强度调制光信号的副载波强度调制AM-IM:AM-IM:传输节目更多，但对激光器的要求较高，光接收机的灵敏度较低，传输距离较近，1.31m激光，无中继距离不超过35公里。FM-IMFM-IM：对激光器线性的要求不高，传输距离较大。图像质量高交调互调产物表现为接收调频波的背景噪声，对图像质量的影响较小。但所占频道较宽（每个频道3540MHz），一根光纤只能传输1618套电视节目，光接收机输出的信号需经过FM/AM转换器才能送入用户。可组成一个卫星电视传输系统。第6页，讲稿共95张，创作于星期日14 光信号的调制和解调光信号的调制和解调PCM-IMPCM-IM方式方式：失真小，无噪声积累，多级传输后载噪比仍可达60dB,C/CTB和C/CSO可达70dB。无中继放大可传输100公里以上，利用光纤放大器，可传输数千公里。但价格贵；无压缩时，一根光纤只能传输16套节目。经过压缩，可传输数百套节目，但成本较高。2 2光调制器原理光调制器原理直接调制的技术简单，损耗小，易于实现。但易出现附加频率调制或啁秋效应（chirping）。出现组合二次互调失真（CSO）。内调制和外调制需要通过专门的调制器。外调制调制效率较低，但无啁秋效应。第7页，讲稿共95张，创作于星期日14 光信号的调制和解调光信号的调制和解调3光信号的解调光信号的解调光接收机光接收机的任务：把光信号恢复成电信号。的任务：把光信号恢复成电信号。光光电电效效应应：当光照射到金属或半导体上产生光电流的现象。光电效应的性质：光电效应的性质：光电流的强度与入射光成正比；当入射光的频率低于红限频率时，不会产生光电效应。入射光的频率太高，半导体材料对光的吸收系数将变大。波波长长响响应应范范围围：硅为0.51.0m，锗和InGaAs为1.11.6m。第8页，讲稿共95张，创作于星期日第第2 2章章 光纤与光缆光纤与光缆 第9页，讲稿共95张，创作于星期日21 光纤的结构和原理光纤的结构和原理光纤素线光纤芯线光纤软线（单芯、双芯）单单模光模光纤纤（SM）和多模光多模光纤纤（MM）n2n2n2n1n1第10页，讲稿共95张，创作于星期日22 光纤的特性光纤的特性1 1光纤的损耗光纤的损耗在-25-35时，附加损耗为0.030.04dB/km,在-40时，附加损耗为0.060.08dB/km。00.851.311.55(m)第11页，讲稿共95张，创作于星期日22 光纤的特性光纤的特性2 2光纤的色散光纤的色散 色散色散是指输入信号中不同频率或不同模式光的传播速度不同，不同时到达输出端，使输出波形展宽变形、失真的现象。色散对数字传输的影响：限制了光信号一次传输的距离；减少了传输的信息容量；与光源的调制特性一起产生组合二次失真（CSO）色散常数色散常数 D=d/(L d)（2.2）第12页，讲稿共95张，创作于星期日22 光纤的特性光纤的特性3.3.不同的不同的单单模光模光纤纤：lG.652G.652光光纤纤：对1.31m光的色散为零，性能最佳；也可用于1.55m光lG.653G.653光光纤纤：零色散波长在1.55m附近，适于长距离、大容量的信息传输，但价格较贵。lG.654G.654光光纤纤（截止波长移位光纤）：1.55m处的衰减最小（色散仍然较高），用于海底光缆lG.655G.655光光纤纤：零色散点不在1.55m，避免发生多波长传输的四波混合，用于密集波分复用。l无水峰光无水峰光纤纤：多了一个1.4m的窗口（损耗比1.31m小，色散比1.55m低），可提供从1.28m至1.625m的完整波段，可复用的波长数大大增加。第13页，讲稿共95张，创作于星期日23 光缆光缆 2 23 31 1光缆的基本结构光缆的基本结构光光纤纤导电线导电线芯芯加加强强筋筋护护套套2 23 34.2 4.2 光光缆缆的接的接续续固定固定连连接接（粘接和熔接粘接和熔接）与活与活动连动连接接（光光连连接接器器和机械连接子）和机械连接子）两两类类。第14页，讲稿共95张，创作于星期日第第3 3章章 模拟光纤传输干线模拟光纤传输干线 第15页，讲稿共95张，创作于星期日3.1模拟光纤干线的基本原理模拟光纤干线的基本原理 光发射机光发射机将电视信号调制到光信号上 光分路器光分路器把光信号分成不同比例，分别送入各光节点 光纤放大器光纤放大器将光纤中的光信号放大，使之传输更远的距离 光接收机光接收机从光信号中解调出电视信号光发射机光分路器光纤放大器光接收机第16页，讲稿共95张，创作于星期日3.2 光发射机光发射机3.2.1 直接调制光发射机直接调制光发射机第17页，讲稿共95张，创作于星期日过调开关输出光信号输入RF预放PIN衰减器过调控制末放宽带驱动与预失真补偿直 流放大半导体致冷器过流过热保护热敏电阻后向光检测APC光耦合器光隔离器激光器偏流控制ATC过调指示RF监测偏流检测温度监测致冷电流监测光功率监测第18页，讲稿共95张，创作于星期日3.2 光发射机光发射机3.23.22 2 YAGYAG外外调调制光制光发发射机射机 射频放大光隔离器光耦合器YAG激光器外调制器分光器光检测器控制环预失真电路温度控制状态控制微处理器光输出RF输入第19页，讲稿共95张，创作于星期日3.2 光发射机光发射机3.23.23 3 DFBDFB外外调调制光制光发发射机射机 射频放大光隔离器光耦合器DFB激光器外调制器分光器光检测器控制环预失真电路温度控制状态控制微处理器光输出2RF输入光纤放大器分光器光纤放大器光输出1第20页，讲稿共95张，创作于星期日33 光接收机光接收机光接收机方框图光接收机方框图光输入RF输出光检测器组件AGC输出放大输入放大宽带均衡可变衰减RF测试供电数据采集与控制第21页，讲稿共95张，创作于星期日34 光纤放大器光纤放大器341 直接放大与间接放大直接放大与间接放大1 1.间接放大间接放大：光接收机光发射机电放大器第22页，讲稿共95张，创作于星期日34 光纤放大器光纤放大器2.2.直接放大：直接放大：半半导导体光放大器体光放大器光光纤纤放大器放大器3.3.光纤放大器的使用光纤放大器的使用后置放大器（光增强器）；后置放大器（光增强器）；前置放大器（预放器）；前置放大器（预放器）；光中继器。光中继器。第23页，讲稿共95张，创作于星期日3.4.2 掺铒光纤放大器掺铒光纤放大器(EDFA）1 1.单掺铒单掺铒EDFAEDFA激励光激励光波波长长33211.55m1.48m0.98m0.98m1.48m第24页，讲稿共95张，创作于星期日3.4.2 掺铒光纤放大器掺铒光纤放大器(EDFA）2.2.双掺杂双掺杂EDFAEDFA同时掺入钇和铒两种元素，泵浦同时掺入钇和铒两种元素，泵浦光功率达光功率达3 3W W，波长为波长为1.0471.047mm，信号光输出功信号光输出功率达率达25002500mW(27mW(273dBm)3dBm)。3.3.包包层泵层泵浦浦EDFAEDFA的光的光纤纤有两个包有两个包层层。纤纤芯的直芯的直径径为为5 5mm，第一包第一包层层的直径的直径为为9090mm，第二包第二包层层的直径的直径为为125125mm。泵泵浦光浦光（波波长为长为910910990990nmnm）从第一包从第一包层输层输入。可入。可放大放大1537153715741574nmnm或或1560156016001600nmnm的光的光，输输出功率达出功率达30003000mWmW以上。以上。第25页，讲稿共95张，创作于星期日3.4.2 掺铒光纤放大器掺铒光纤放大器(EDFA）4.4.EDFAEDFA原理示意原理示意图图pssEDF光耦合器光隔离器光滤波器光隔离器泵浦光电源控制第26页，讲稿共95张，创作于星期日3.4.2 掺铒光纤放大器掺铒光纤放大器(EDFA）5.5.三种泵浦方式的比较：三种泵浦方式的比较：输出光功率输出光功率:双向泵浦双向泵浦 后向泵浦后向泵浦 前向泵浦。前向泵浦。噪声：前向泵浦噪声：前向泵浦 双向泵浦双向泵浦 后向泵浦。后向泵浦。第27页，讲稿共95张，创作于星期日3.4.3 掺镨光纤放大器掺镨光纤放大器(PDFA）PDFA PDFA的高增益区在的高增益区在1.31.3mm附近，最高可达附近，最高可达4242dBdB，最大输出功率达最大输出功率达280280mW,mW,在在3030nmnm带宽内，带宽内，可以得到大于可以得到大于100100mWmW的输出功率。的输出功率。PDFAPDFA与与1.481.48mm泵浦的泵浦的EDFAEDFA的噪声性能差不多。的噪声性能差不多。第28页，讲稿共95张，创作于星期日35 光分路器光分路器 MNMN光分路器有光分路器有M M个个输输入端和入端和N N个个输输出端出端。351光分路器光分路器原理：原理：微光型微光型,光光纤纤型型光波光波导导通路型通路型。第29页，讲稿共95张，创作于星期日35 光分路器光分路器 352 光分路器的技术指标光分路器的技术指标 插入损耗：插入损耗：A Aj j=10lg(P=10lg(Pi i/P/Pj j)附加损耗：附加损耗：A Af f=10lg(P=10lg(Pi i/P/Pn n)分光比：分光比：k kj j=P=Pj j/P/Pn n显然，显然，A Aj j=A=Af f-10lgk-10lgkj j 第30页，讲稿共95张，创作于星期日35 光分路器光分路器 表表12.2 12.2 光分路器的附加光分路器的附加损损耗耗值值A Af f N附加损耗Af N附加损耗Af30.390.740.410 0.85 0.45110.960.512 1.07 0.55161.280.6第31页，讲稿共95张，创作于星期日第第4 4章章 数字光纤传输干线数字光纤传输干线 第32页，讲稿共95张，创作于星期日4 41 1数字光纤传输系统数字光纤传输系统4 41 11 1 数字光纤传输系统的基本组成数字光纤传输系统的基本组成412 广播电视光纤干线网广播电视光纤干线网光源解调再生器调制信道编码时分复用信源编码解复用器信源解码信道解码第33页，讲稿共95张，创作于星期日长春长春沈阳沈阳（大连）北京北京天津天津呼和浩特呼和浩特乌鲁木齐乌鲁木齐银川银川兰州兰州西宁西宁成都成都重庆重庆贵阳贵阳昆明昆明南宁南宁广州广州（大同）太原太原石家庄石家庄济南济南（徐州）合肥合肥南京南京上海上海郑州郑州西安西安武汉武汉长沙长沙杭州杭州南昌南昌福州福州海口海口（包头）（湛江）（绥德）（乌兰浩特）（蓬莱）（三门峡）（廊坊）（黄眉）（株洲）国家级基础干线网拓扑图国家级基础干线网拓扑图一期二期三期拉萨拉萨（宝鸡）（吉林）（延吉）（通化）（宜昌）（霍尔果斯）第34页，讲稿共95张，创作于星期日42 SDH传输技术简介传输技术简介4.2.1数字信号的时分多路复用数字信号的时分多路复用多路复用是将来自不同信息源的各路信息，按某种方式合并为一路，通过同一信道传送给接收端。接收端再按相应方式分离出各路信号，送给不同的用户。时分复用是利用同一信道的不同时间间隙（时隙）间插传输多路信号。这是因为数字信号中每个脉冲的持续时间很短，相邻间隔很大，因而可把多路信号放在一路信道中传输。第35页，讲稿共95张，创作于星期日42 SDH传输技术简介传输技术简介时分复用中同步的重要性。时分复用的优点：采用数字电路，比模拟滤波器简单；不容易产生交调、互调失真，对非线性失真指标要求较低。第36页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介4.2.2 4.2.2 PDHPDH的缺点:需要多次的分接和复接，既增加了系统的成本，又使信号受到损伤；没有全世界统一的标准和规范，各有不同的传输速率标准，无横向兼容性；网络管理、操作和维护比特缺乏。第37页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介PDHPDH传输速率等级传输速率等级系列PCM24系列PCM30/32系列数码率（Mb/s）话路数数码率话路数日本北美日本北美一次群1.544242.04830二次群6.312968.448120三次群32.06444.73648067234.368480四次群97.728274.17614404032139.2641920五次群397.2005760564.9927680第38页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介4.24.23 3 SDHSDH网的产生网的产生美国贝尔通信研究所提出了同步光纤网络SONET 1988年，CCITT将SONET修订为国际标准，命名为同步数字体系SDH（Synchronous Digital Hierarchy),应用于光纤、微波和卫星网络。SDH的传输速率分级:STM-1的传输速率为155.520Mb/s，STM-4的传输速率为622.080Mb/s，STM-16的传输速率为2488.320Mb/s，STM-64的传输速率为9954.280Mb/s。第39页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介 SDHSDH网的优点网的优点数字信号的复接和分接只需利用软件即可从高速信号中一次分出低速信号。包容目前世界上几种主要的传输系列，便于各个国家的互通，也兼容现有的PDH。具有很好的横向兼容性。帧结构中安排了丰富的、用于管理的开销比特，智能化程度很高，网络的运行、管理和维护（0AM）能力大大加强。SDH的综合费用不到PDH的70，经济效益较好。便于向宽带综合信息网过渡。第40页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介4.24.24 4 SDHSDH的网元设备的网元设备 终端复用器终端复用器TMTM一般用于线性链路的两端节点。第41页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介4.24.24 4 SDHSDH的网元设备的网元设备 分分插插复复用用器器ADMADM既有主路输入，也有主路输出。一般环形网络的各个节点都采用分插复用器。第42页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介4.24.24 4 SDHSDH的网元设备的网元设备数数字字交交叉叉连连接接设设备备DXCDXC是具有一个或多个信号端口，可以对任意端口之间的信号进行可控连接的设备，具有与交换机类似的性能。第43页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介4.24.24 4 SDHSDH的网元设备的网元设备交叉连接配置的表示交叉连接配置的表示DXC X/Y数字X表示输入端口数据流速率的最高级别，数字Y表示参与交叉连接的数据流速率的最低级别。数字为0表示64kb/s的传输速率，数字1、2、3表示一、二、三次群的传输速率，数字4表示四次群或STM-1的传输速率，数字5和6表示STM-4和STM-16的传输速率。第44页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介4.24.24 4 SDHSDH的网元设备的网元设备例如DXC 1/0（称为电路DXC）表示输入端口信号最高为一次群信号，交叉连接速率为64kb/s，它主要为PDH网提供快速、经济、可靠的数字交叉连接功能，也可以为专用网提供管理和维护，还可以作为汇接网的中心节点或网关。DXC 4/1表示输入端口信号最高为四次群或STM-1信号（实际包括了所有一、二、三、四次群或STM-1信号），交叉连接速率为一次群信号的速率，是功能最齐全的多用途系统。第45页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介4.24.24 4 SDHSDH的网元设备的网元设备DXC 4/1主要用于局间中继网，或长途网和本地网之间的网关，或PDH与SDH的网关。DXC 4/4表示输入端口信号最高为四次群或STM-1信号，交叉连接速率与输入端口速率相同，逻辑功能要求较低，采用空分交换，交叉连接速度很快，适用于宽带交叉连接，主要用于长途网的恢复和自动监控。第46页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介4.24.24 4 SDHSDH的网元设备的网元设备 再再生生器器RGRG经过适当的处理，使信号按照规定的幅度、波形和定时特性继续向前传送。第47页，讲稿共95张，创作于星期日再生段4.2 SDH传输技术简介传输技术简介4.2.5 SDH4.2.5 SDH结构结构1.SDH1.SDH网络结构网络结构再生段终 端 复 用器TM再生器分 插复 用器ADM终 端复 用器TM终 端复 用器TM再生器再生段再生段复用段第48页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介2.SDH2.SDH的帧结构：的帧结构：9*270*9*270*N NRSOHPOHPAYLOADAU PTRMSOH第49页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介4.24.26 6 SDHSDH的复用的复用1.SDH1.SDH的复用单元的复用单元等级1112234有效负荷1.5442.0486.3128.44834.36844.736139.264容器C1.6002.1766.78448.384149.760虚容器VC1.6642.2406.84848.960150.336支路单元TU1.7282.3046.91249.152-管理单元AU-50.304150.912第50页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介2 2 SDHSDH网的复用路线网的复用路线STM-NAU-4AUG139.264VC-4TUG-3TUG-2TU-12VC-12C-4C-12VC-3TU-3C-334.368或44.73672.048第51页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介4.24.27 7 SDHSDH自愈网自愈网1 线路保护倒换线路保护倒换1 11 1保护：保护：并发优收。1 1：n n保保护护：n条信道共享一条不传输信息的保护信道。线线路路保保护护倒倒换换方方式式的的不不足足：整条光缆都被切断时，备用光纤也断；光缆保护所需成本太高；对于网络节点的故障无法提供保护。第52页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介2 2 环型网保护方式环型网保护方式（1）二纤单向通道倒换环）二纤单向通道倒换环ACDB第53页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介（2）二纤单向复用段倒换环）二纤单向复用段倒换环BDCA第54页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介4.24.28 8 SDHSDH网的同步网的同步l主从同步方式，形成树型结构。主从同步方式，形成树型结构。优点：组网灵活，控制简单，网络的稳定性较好，对从时钟的要求不高。缺点：对基准主时钟要求较高，对网络故障比较敏感。l相互同步相互同步方式，节点时钟的要求较低，设备较便宜；对同步分配链路故障也不敏感。但网络稳定性较低。l混合同步混合同步方式第55页，讲稿共95张，创作于星期日4.2 SDH传输技术简介传输技术简介lSDHSDH网网的的同同步步性性能能决决定定于于主主时时钟钟的的精精度度、定定时时参参考考信信号号的的传传输输链链路路的的性性质质以以及及各各网网元元中中获获取定时参考信号的接收时钟的性能。取定时参考信号的接收时钟的性能。l从时钟的工作模式：从时钟的工作模式：正常工作模式保持模式自由运行模式第56页，讲稿共95张，创作于星期日4 43 ATM技术技术 为为了了利利用用单单一一的的网网络络，即即可可支支持持由由话话音音、图图像像、数数据据、文文字字等等组组成成的的各各种种综综合合业业务务，需需要要建立一个宽带综合业务数字网。建立一个宽带综合业务数字网。4 43 1对宽带综合业务数字网的基本要求对宽带综合业务数字网的基本要求1.1.传输媒体的宽带化。传输媒体的宽带化。2 2.建建立立综综合合各各种种业业务务的的高高速速传传输输体体制制，例例如如光光同同步步数数字字系系列列（SDHSDH）和和异异步步传传递递模模式式（ATMATM）。第57页，讲稿共95张，创作于星期日4 43 ATM技术技术 3 3.采采用用快快速速交交换换技技术术。例例如如ATMATM交交换换和和宽宽带带IP交换技术。交换技术。4 4.具具有有较较高高的的业业务务质质量量。要要求求信信息息丢丢失失率率尽尽可能低。可能低。5 5.根根据据业业务务的的不不同同性性质质和和不不同同要要求求，采采用用灵灵活多样的定时方法。活多样的定时方法。第58页，讲稿共95张，创作于星期日4 43 ATM技术技术432 ATM网络的基本概念网络的基本概念1.异步转移模式异步转移模式ATMATM是是“一门基于非信道化的一门基于非信道化的高速数字链路的交换技术高速数字链路的交换技术”。2.虚通路虚通路VC与虚通道虚通道VP：一个网络中可以有28256或212=4096条虚通道，一条虚通道中可以有21665536条，或64k条虚通路。3信元信元：5+48字节第59页，讲稿共95张，创作于星期日4 43 ATM技术技术 433 ATM业务业务 业务分类ABCD定时关系要求定时不要求定时比特率恒定可变连接方式面向连接无连接适用规范AAL1AAL2AAL3/4或AAL5第60页，讲稿共95张，创作于星期日4 43 ATM技术技术 434保证保证QOS措施：措施：设置了优先级比特；设置了优先级比特；采采用用合合理理的的排排队队方方法法和和硬硬件件交交换换方方式式，提提高高交交换换速速率率，降降低低交交换换时时延延和和时时延延抖抖动动，减减少少信信元的丢失。元的丢失。采采用用传传统统的的自自动动请请求求重重发发（ARQ）协协议议或或快快速速传传输输协协议议（XTP），对对丢丢失失或或出出错错的的信信息息进进行重传。行重传。采采用用较较为为复复杂杂的的前前向向检检错错（FED）和和（或或）前向纠错（前向纠错（FEC）方法。方法。采用分层编码方式。采用分层编码方式。第61页，讲稿共95张，创作于星期日4 43 ATM技术技术分层编码的概念分层编码的概念把要传输的信息划分成不同的层。不同的层对应不同的质量，对错误的敏感度也不同：越是低层，其分辨率和清晰度越低，但越不容易出错。因为低层的比特率较低，发生错误的机会较小。也很容易通过不太复杂的前向纠错控制（FEC）来得到保护。尽管高层容易出错，但高层出现错误以后，接收端仍然可以依靠正确的低层信息来提供质量。第62页，讲稿共95张，创作于星期日4 43 ATM技术技术435 ATM交换交换1.三大功能：路由选择；信头翻译；排队三大功能：路由选择；信头翻译；排队2.特点特点：l能够交换小到几kb/s，大到几百Mb/s的各种不同速率的业务信息，总吞吐量大于5Gb/s。l能够提供一点到多点的广播方式的通信。l内部连接丢失率1081011，误插率为10111014，保证用户业务的通信质量。l交换时延在101000s以下，时延抖动在几百s以下。l具有良好的扩展性，便于交换机的扩容。第63页，讲稿共95张，创作于星期日4 43 ATM技术技术436 ATM交换的排队方式交换的排队方式1 输入排队方式。输入排队方式。N1仲裁逻辑输入队列缓冲器输入队列缓冲器交换传送媒体N1第64页，讲稿共95张，创作于星期日4 43 ATM技术技术2 输出排队方式。输出排队方式。N输出队列缓冲器N交换传送媒体输出队列缓冲器11第65页，讲稿共95张，创作于星期日4 43 ATM技术技术 3 中央排队方式中央排队方式2N1交换传送媒体第一部分中央队列中央队列缓冲器缓冲器交换传送媒体第二部分12N第66页，讲稿共95张，创作于星期日4 44 宽带宽带IP技术技术441 宽带宽带IP网的概念网的概念宽带IP网，就是在其中高速传输IP数据包的通信网络。宽带干线的带宽要求为622Mb/s以上，用户接入线路的带宽要求为2Mb/s以上。IP是说在网络中的是遵守IP协议的数据包。宽带IP网还应是一个范围比较大的网。第67页，讲稿共95张，创作于星期日4.4.4宽带宽带IP技术技术442 千兆位以太网千兆位以太网 的的 特特 点点1.高速性。每秒高速性。每秒10亿比特。亿比特。2.简简易易性性。在在技技术术原原理理、布布线线结结构构、设设备备安安装装调调试试和和管管理理维维护等方面继承了以太网的简单易用性。护等方面继承了以太网的简单易用性。3.可可扩扩展展性性。是是10兆兆和和100兆兆以以太太网网标标准准的的扩扩展展，还还可可以以平平稳升级至万兆以太网。稳升级至万兆以太网。4.可可靠靠性性。采采用用以以交交换换机机为为中中心心的的星星型型结结构构和和结结构构化化布布线线系统，确保了网络的高可靠性。系统，确保了网络的高可靠性。5.经济性。低成本。经济性。低成本。6.可管理性。管理和维护非常简单。可管理性。管理和维护非常简单。7.7.支持新的宽带应用。支持新的宽带应用。第68页，讲稿共95张，创作于星期日4 44宽带宽带IP技术技术443 IP over ATMIP IP Oveer Oveer ATM ATM 在在ATMATM网网络络上上传传输输IPIP数数据据包包，利利用用ATMATM技技术术承承载载IPIP信信号号。既既发发挥挥了了TCP/IPTCP/IP协协议议的的开开放放性性和和应应用用的的广广泛泛性性，又又利利用用了了ATMATM速速度度快快、容容量量大大和和可可以以支支撑撑多多种种业业务务的的能能力力。但但需需要要把把IPIP数数据据包包转转换换成成ATMATM信信元元，传传输输效效率率较较低低。因因为为ATMATM面面向向连连接接，IPIP面面向向无无连连接接，各各有有自自己己的的地地址址结结构构、选路方式和信令，结合起来有一定难度。选路方式和信令，结合起来有一定难度。主主要要有有局局域域网网仿仿真真、CIPOA CIPOA、ATMATM支支持持多多协协议议（MPOAMPOA）、IPIP交换、标记交换、多协议标记交换（交换、标记交换、多协议标记交换（MPLSMPLS）等等。第69页，讲稿共95张，创作于星期日 4.4宽带宽带IP技术技术444 IP over SDHIP over SDH以SDH网络作为IP网的物理传输网络，让IP包直接在SDH干线网上传输。它可以提供数据、语音、视频综合传输业务。网络体系结构简单，技术比较成熟，可用带宽比IP over ATM提高2530。但拥塞控制能力较差，只有业务分类和优先级的能力。预计在不远的将来，可达到现在ATM和帧中继的水平。第70页，讲稿共95张，创作于星期日4 44宽带宽带IP技术技术445 IP over OpticalIP IP Oveer Oveer OpticalOptical（IPIP优优化化光光学学网网络络）让让IPIP数数据据包包直直接接在在光光纤纤上上运运行行。它它不不需需要要ATMATM或或SDHSDH设设备备，不不需需要要进进行行反反复复的的地地址址转转换换，避避免免了了重重复复的的打打包包、拆拆包包，减减少少了了开开销销字字节节，降降低低了网络的成本。了网络的成本。第71页，讲稿共95张，创作于星期日4 44宽带宽带IP技术技术445 IP over OpticalIP IP Oveer Oveer DWDMDWDM采采用用密密集集波波分分复复用用技技术术，使使被被高高速速IPIP数数据据包包调调制制的的多多个个光光载载波波直直接接在在同同一一根根光光纤纤上上传传送送。现现在在已已有有9696个个通通道道的的复复用用系系统统。若若在在每每个个光光通通道道中中传传输输1010Gb/sGb/s的的数数字字信信号号，一一条条光光纤纤内内的的传传输输速速率率可可达达960960Gb/sGb/s，无无中中继继的传输距离可达的传输距离可达500500公里。公里。第72页，讲稿共95张，创作于星期日宽带用户网宽带用户网 中国传媒大学信息工程学院第73页，讲稿共95张，创作于星期日1 HFC用户网用户网HybridFiberCoax光纤同轴混合网1).光纤干线光纤干线从前端到各光节点，采用星形连接正向信号与反向信号各使用一根光纤光发射机光节点6光节点5光节点4光节点3光节点2光节点1第74页，讲稿共95张，创作于星期日1 HFC用户网用户网2).电缆分配网电缆分配网从光节点到用户，采用树形连接光接收机第75页，讲稿共95张，创作于星期日1 HFC用户网用户网双向放大器可以放大正向与反向信号正向信号正向信号占用频率：871000MHz87108MHz：FM1111000MHz:（含标准频道和增补频道）传送电视信号和数据信号反向信号反向信号占用频率：565MHz第76页，讲稿共95张，创作于星期日1 HFC用户网用户网1 11 1 调幅光纤干线传输系统调幅光纤干线传输系统前端光发射机光纤放大器用户分配系统光分路器光接收机第77页，讲稿共95张，创作于星期日1 HFC用户网用户网12 数模混合的有线电视网数模混合的有线电视网主前端分配中心光节点用户网络单元二级分配中心双向电缆网分配中心分配中心二级分配中心二级分配中心光节点光节点光节点电视 电话 数据远端单元电缆分配系统分配器电视电话 数据第78页，讲稿共95张，创作于星期日1 HFC用户用户网网13 HFC网的反向噪声网的反向噪声1)反向噪声的来源反向噪声的来源侵入噪声：70来自用户端结构噪声：由反向放大器产生，具有漏斗效应2)反向噪声的抑制反向噪声的抑制l减少每个光节点的用户数l选择优良器材，提高安装工艺 l 第79页，讲稿共95张，创作于星期日1 HFC用户网用户网l动态分配上行频率，增加上行通道的有效带宽。l 采用QPSK等抗噪声的数字调制方案来增加系统的抗干扰性能。l加接滤波器滤除用户设备引入的噪声：900MHz解调用户接口高通滤波器900MHz调制反向输出有用信号反向输入第80页，讲稿共95张，创作于星期日2 ADSL技术技术高速数字用户线（HDSL）对称1.544或2.048Mb/s对称数字用户线（SDSL）对称768kb/s非对称数字用户线（ADSL）下行1.59Mb/s，上行16640kb/s自适应速率数字用户线（RADSL）下行1.59Mb/s，上行16640kb/s 用户数字用户线（CDSL）下行1Mb/s，上行16128kb/sISDN数字用户线（ISDL）对称144kb/s超高速数字用户线（VDSL）下行1352Mb/s，上行1.56Mb/s第81页，讲稿共95张，创作于星期日2 ADSL技术技术ADSL的结构的结构电话机PC或LANADSL调 制解 调器广域网IP路 由器或ATM交换机ADSL调 制解 调器PSTN话音电 路 交换机分离器LPFHPF分离器HPFLPF第82页，讲稿共95张，创作于星期日2 ADSL技术技术ADSLADSL的传输速率的传输速率 上行速率为16Kb/s640kb/s，04kHz传输电话信号，251104kHz传输数据信号，其中25138kHz传输上行数据信号。下行速率为1.544Mb/s时，传输距离为6000m；下行速率为2.048Mb/s时，传输距离为5000m；下行速率为6.312Mb/s时，传输距离为4000m；下行速率为8.448Mb/s时，传输距离为3000m。第83页，讲稿共95张，创作于星期日3 3 电力线通信技术电力线通信技术1.小区电力线通信网的组成小区电力线通信网的组成：基站变压器高压电本地基站交换机因特网保险盒保险盒保险盒保险盒通信模块通信模块通信模块通信模块PC家电第84页，讲稿共95张，创作于星期日3 3 电力线通信技术电力线通信技术2 2 噪声和干扰的抑制噪声和干扰的抑制 扩展频谱调制，使能量尽量均匀分布在传输带宽上，接收端恢复信号的能量集中成一个较大的数值，比噪声、干扰等大得多，不影响人们对信息的检测。即使信号的部分频谱丢失，扩展频谱调制信号的冗余性也可以恢复原始数据。采用多载波调制，系统可以自动检测、避开窄带干扰源的频率。3 3 信号传输方式信号传输方式采用令牌方式，避免冲突。把较大的数据包分成短帧，同时采用前向纠错和错帧重发两种方式，保证传输的可靠性。第85页，讲稿共95张，创作于星期日10.家庭网络家庭网络10.1组成：组成：将家庭的多台计算机、电源开关和其它家电联网，并与小区网、城域网、因特网相联。电话线输入CATV输入电视机保安摄像机电话接口中心控制器直播卫星接收天线录像机卫星接收机烟雾探测器计算机电缆调制解调器煤气表电表水表DVD空调机电冰箱微波炉第86页，讲稿共95张，创作于星期日10.家庭网络家庭网络10.2 功能：功能：在家里学习、上班控制各种家用电器和灯光照明电子交易：购物、炒股票自动抄表付费：水表、电表、煤气表居家安全报警：防火、防盗、防煤气中毒显示物业管理公司的通知第87页，讲稿共95张，创作于星期日10.家庭网络家庭网络10.3 电缆家庭网络：电缆家庭网络：优点：优点：频带宽;可实现计算机、电话与电视的结合(可利用电视上网,房间之间可传输IP电话）缺点：缺点：需要安装额外的电缆线路第88页，讲稿共95张，创作于星期日10.家庭网络家庭网络10.4电话线家庭网络电话线家庭网络l利用适配器、适配器、PC网络接口卡网络接口卡和现成的电话线路，现成的电话线路，在200m范围内，将25台PC等连接成1Mb/s（以后可到10Mb/s）的局域网l电话、电话、ADSL和家庭网络频分复用（和家庭网络频分复用（203400Hz；251100kHz；5.59.5MHz)l技术成熟，有统一的标准，易于降低成本；技术成熟，有统一的标准，易于降低成本；l可实现外设共享、接入互联网、传输可实现外设共享、接入互联网、传输IP电话；电话；l需要安装额外的电话线，视频服务需要另外的网络。需要安装额外的电话线，视频服务需要另外的网络。第89页，讲稿共95张，创作于星期日10 10 家庭网络家庭网络 10.5 蓝牙技术蓝牙技术蓝牙晶片是比邮票还