现代通信网络技术(共43页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上第2章 传送网络技术2.1 光纤通信技术学习要求：1掌握光纤通信的含义和优点2了解光纤通信系统组成及工作原理3熟悉光纤的基本特点一光纤通信的基本概念1定义以光波为载波，用光导纤维作为传输媒介的一种通信方式。2工作范围光波属于电磁波范畴，由紫外线、可见光、红外线组成。光纤通信工作波段在0.81.8µm，属于近红处区。有三个常用工作波长窗口：0.85µm、1.31µm、1.55µm3优点(1)传输频带宽，通信容量大；(2)传输损耗小，通信距离长；(3)抗电磁干扰能力强；(4)线径细、重量轻(5)资源丰富4光纤通信与电通信的区别(1)传输信号不同电/光(2)传输媒介不同金属线、无线/光纤5关键技术光源技术、光纤技术、光电检测技术、光放大技术、光信号复用技术、无源光器件二光纤通信原理1.光纤通信系统组成目前采用的光纤通信系统多为数字编码、强度调制一直接检波的光纤通信系统。光发送:包括调制器、光源 完成电光转换，并把光信号耦合送入光纤传输。光传输：包括光纤、光中继器 传输光载波信号。光接收：包括光电检测器、放大再生 完成光电转换2.光纤通信系统分类见表2-63.光纤 (1)光纤的组成主要成份是(SiO2)石英玻璃，由纤芯和包层两部分组成的同心圆柱体。纤芯完成光信号的传输，包层是将光信号封闭在纤芯中并保护纤芯。为使光信号能包在纤芯中，纤芯的折射率n1应大于包层的折射率n2。(2)光纤的分类根据光纤横截面上折射率分布不同，分为阶跃型光纤和渐变型光纤；根据光纤中传输模式数量的多少，分为单模光纤和多模光纤。模式指的是电磁场的分布形式。(3)优点通信频带宽且通信容量非常大；光纤的损耗低，所以传输距离长；不受电磁干扰；保密性能好；通信质量高。(4)光纤传输特性损耗特性光脉冲信号经光纤传输后，幅度下降的现象称为损耗。光纤自身的损耗:吸收损耗和散射损耗，光源与光纤的耦合损耗，光纤之间的接续损耗和弯曲损耗等。色散特性光脉冲信号经光纤传输后，光脉冲展宽的现象称为色散。原因：光脉冲信号中的不同频率成份，不同模式，在光纤中传输时，因速度不同而产生的群时延差所引起。色散会随着传输距离的增长导致传输频带变窄信号发生畸变，严重时会造成码间干扰，影响着光纤数字通信系统的传输容量和传输距离。光纤的色散包含：材料色散、波导色散和模式色散。单模光纤中无模式色散，只有材料色散和波导色散，且两者合成在1.31m处有一零色散点。3.光发射机(1)作用：将电信号进行电/光变换并将光信号送入光纤传送。输入接口：解决阻抗匹配，码型变换，接口电平速率等问题。线路编码：将数字信号转换成适应光纤中传输的码型，并同时具有误码监测等功能。调制电路和光源：将电信号变成利于驱动光源的调制电流并使光源按照调制电流的规律发光，形成光脉冲输出进入光纤。控制电路：由自动温度控制（ATC）和自动光功率控制（APC）电路组成，防止由于环境温度变化和器件老化，影响输出光功率的稳定而采取的措施。(2)数字光纤通信的线路码型对光纤线路的要求：要避免信号系统中出现长连“0”或长连“1”码；能进行不中断业务的误码监测；尽量减小信码流中直流分量的起伏。只能采用单极性归零码或单极性非归零码。目前，常用的光纤线路码型有mBnB码，插入比特码和加扰码。mBnB码，又叫分组码，是把输入的信息码流以m比特（mB）分为一组，再按一定规则变换成n比特（nB）一组的码输出。要求nm。插入比特码是把输入的信息码流按m比特为一组分组，再在每组的m位之后插入一个比特，组成线路码。根据插入码的功能不同，可分为：mB1P码，P为奇偶校验码；mB1C码，C是m比特最后一位码的反码，常利用C码规律，进行误码监测；mB1H码，H为混合码，除具有P、C码功能外，还可以用做辅助信号，区间通信等。4.光接收机作用：把经过光纤传输后，脉冲幅度被衰减、宽度被展宽的微弱信号转变成电信号，并放大再生，恢复出原信号。光电检波器作用：把激光信号转换成电信号。常用器件为光电二极管PIN和雪崩光电二极管APD。前置放大器是与光电检波器紧相连的由于光电检波器输出的光电流十分微弱，所以要求前置放大器具有低噪声高增益和足够的带宽特性，以便获得较大的信噪比。主放大器增益：受AGC控制的可变增益放大器。其功能：将光电流进一步放大以便判决，另外利用增益可调功能，使输出信号幅度不受输入信号大小的影响，使输出信号稳定。均衡器形成利于判决的波形。AGC电路称为自动增益控制电路，根据主放大器输出信号幅度的大小来改变主放大器增益，使主放输出稳定；另外光电检波器采用APD管时，可以调节APD管的雪崩倍增系数，以改变光电流输出的大小，从而使主放输出稳定。线路解码是线路编码的反过程。输出接口与输入接口功能类似，解决光端机与电端机的接口问题。5.光中继器为延长通信距离，补偿光信号能量的衰减，恢复失真的波形，使光脉冲得到再生，在长途光纤通信系统中，一般每隔一定距离（约50km左右）要设置一个光中继器。类型：光电光中继器：将光信号转换成电信号放大、整形后再转换成光信号进行传送。光光中继器，利用光放大器直接对光信号进行放大处理。目前，SDH光纤通信系统中多采用光电光形式的中继器，DWDM光纤通信系统中采用光光形式的中继器。6光纤通信系统设计光纤通信系统设计主要是根据光纤的损耗特性和色散特性来设计通信系统传输的最大中继距离。根据侧重点不同，光纤通信系统分为损耗限制系统和色散限制系统。损耗限制系统是在传输速率不高、光纤带宽足够宽，不需考虑色散问题，只由损耗来确定光纤通信系统的最大中继距离。即：光发射机功率=接收机灵敏度+L公里光纤的损耗+光纤接头损耗+富余量色散限制系统是指传输速率大于140Mbit/s时，如果中继距离过长，由色散影响造成光脉冲过大的展宽，引起码间干扰，而降低接收机灵敏度 。色散限制系统脉冲展宽的程度用核算脉冲的上升时间来描述。利用估算和试凑法求出最大中继距离，然后再与损耗限制系统计算出的中继距离进行比较，选出距离短的作为设计中继距离，并适当加以修正。作业：1光纤通信是指（ ）。2光波属于（ ）的范畴，它由（ ）（ ）（ ）组成。3光纤通信工作波段在（ ），属于（ ）。工作光波长主要有（ ）（ ）（ ）。4光纤通信与电通信的区别主要有两点：一是（ ），二是（ ）。5光纤由（ ）和（ ）两部分组成。各部分的作用是（ ）。6根据横截面上的折射率分布不同，光纤可分为（ ）和（ ）7根据光纤中传输模式数量的多少，光纤可分为（ ）和（ ）8影响光信号在光纤中传输质量的主要光纤特性有（ ）和（ ）9光纤的损耗是指（ ）10光纤的色散是指（ ）11光纤通信的主要优点有哪些？12光纤通信系统中为什么要加光中继器？2.2 PCM通信系统学习要点1掌握数字信号与模拟信号的区别2熟悉数字通信的特点和主要性能指标3了解PCM通信原理及实现的关键技术一概述1.模拟信号和数字信号的特点表征信号波形特征的物理量：时间和幅度。模拟信号与数字信号的区别是看幅度是否连续；连续信号和离散信号的区别是看时间是否连续。处理和传送模拟信号的通信系统称为模拟通信系统；处理和传送数字信号的通信系统则称为数字通信系统。2.数字通信系统基本模型如图2-1所示。 各部分作用-略3.数字通信的特点(1)抗干扰能力强，通信质量高；(2)便于加密处理，保密性能好；(3)设备便于集成化、微型化、智能化，易于计算机联网；(4)便于构成数字化的综合通信网；(5)占用信道频带宽。4.数字通信系统主要性能指标 (1)有效性指标信息传输速率、符号传输速率、频带利用率。信息传输速率R：是指每秒传送的信息量，单位：比特/秒（bit/s）。符号传输速率N：是指单位时间内传输码元数，单位：波特（Bd）。信息传输速率与符号传输速率的关系是：R=N2M ， M为符号进制数。频带利用率：是指单位频带内传送信息或符号的速率。(2)可靠性指标误码率：在传输过程中某个时段内发生误码的码元个数与传输的总码元数之比。二PCM原理1.脉冲编码调制技术（PCM）采用基带传输的PCM通信系统如图2-3所示发送端：实现模拟信号的数字化（A/D转换）；接收端功能是数字信号恢复成模拟信号（D/A转换）。(1)抽样任务：每隔一定时间将连续模拟信号抽取一个瞬时值（样值）。由电子开实现。抽样后信号的频谱成份，包含有原始信号的频谱和s各次谐波左右的上、下边带。即：s±m频谱。奈奎斯特抽样定理：一个频带限于fm赫兹以下的连续信号，可以唯一地用时间上每隔Ts1/2fm秒的抽样值序列来确定，即抽样频率fs2fm。话音信号的最高频率限制在3400Hz，满足抽样定理的最低抽样频率应为fsmin=2×3400=6800Hz，为了留有一定的保护带，CCITT规定话音信号的抽样频率fs=8000Hz。(2)量化将PAM信号的幅度离散化。量化方法是将样值的幅度变化范围划分成若干个小间隔，每一个小间隔称为量化级；间隔数量称为量化级数；信号的幅度范围被限制在-U+U之间，-U+U称为量化区，小于-U或大于+U的区域称为过载区。量化值取样值所在量化间隔的中间值。量化误差e(t)=量化值-样值。-量化噪声-用量化信噪比衡量。量化有两种：均匀量化和非均匀量化。均匀量化：每一个量化间隔都是相等的，即=2U/N，其中N为量化级数。量化误差在量化区为emax(t)/2，在过载区e(t)>/2。采用均匀量化时，由于每一量化间隔的量化误差是相同的，所以，随着量化信号幅度的减小，其量化信噪比也下降。即大信号量化信噪比大；小信号量化信噪比小。解决这一间题的有效方法是采用非均匀量化。非均匀量化的特点是：信号幅度小时，量化分级间隔小，量化误差也小；信号幅度大时，量化分级间隔大，量化误差也大。这样，就可做到在一定的信号动态范围内，使量化信噪比与信号大小无关，从而提高了小信号量化信噪比。(3)编码将抽样量化后的量化值用一组二进制码元来表示。一般为8位码。(4)解码和低通滤波解码是将PCM信号还原为量化的PAM信号。低通滤波是从解码后的PAM信号频谱中恢复原始信号。2压缩编码技术人们把低于64kbit/s数码率的话音编码方法称为话音压缩编码技术。目的：提高信道利用率压缩编码常用的是差值编码技术，它是利用话音信号的相邻样值之间存在很大的相关性，即话音信号相邻样值之间的关系比较密切，相邻样值之差值一般不会很大。因此，样值差值的动态范围要比样值本身的动态范围要小，可以采用对样值的差值进行编码，以减少码字位数，降低数码率，提高信道的通信容量。对差值编1位码，称为DM或M增量调制；对差值编多位码（一般少于4位）称为DPCM编码调制；利用差值前后的相关性进行预测，调整编码位数（14位间变化）称为ADPCM自适应差值编码调制。利用这种编码技术可以用32kbit/s的速率达到64kbit/s速率的话音质量，从而加大信道容量，提高了信道利用率。三PCM通信系统在信道中传送PCM信号的通信系统。1多路复用通信概念为提高信道利用率，在信道传送信号时采用多路复用方式，即在同一信道中同时传送多路信号而又互不干扰。目前多路复用的方法有：频分多路复用和时分多路复用。频分多路复用一般用于模拟信号通信系统。特点：各路信号在信道上占有不同的频段来进行通信。利用频带搬移和滤波来实现。时分多路复用一般用于数字通信系统。特点：各路信号在信道上占有不同的时间间隙来进行通信。发端利用抽样门完成抽样、收端利用分路门完成分路作用。时分多路复用要求：同步同频同相。2.PCM30/32系统帧结构帧结构就是在一个取样周期TS内各路的时分复用情况。如图2-12所示。其中：TS1TS15时隙，TS17TS31时隙用于放话音信号，分别放置CH1CH15 路和CH16CH30路话音。TS16时隙用于放置信令信息。F0帧的TS16时隙的前4位码用于放置复帧同步码，后4位码用于放置帧对告码，F1F15帧的前4位码依次放置CH1CH15路的信令信息，后4位码依次放置CH16CH30路的信令信息，为传送信令码共设置 了F0F15共16帧，这16帧为一复帧。偶帧的TS0时隙为帧同步码，奇帧为帧失步对告码。参数：话音的抽样频率：fS=8000Hz帧周期：TS=l/fS =125µs。每个时隙：tC= TS /n=125/32=3.9/µS。位时隙：tB=tC/l=3.91/8=0.488µS。数码率为： fB=1/tB=nl/TS=n·l·fS=32×8×8000=2048kbit/s。3.实现PCM通信的相关技术(1)定时技术 为了保证整个系统能正常按时工作，必须设置一个定时系统，用来产生各种时钟脉冲。发端定时为主动式。由时钟脉冲发生器、位脉冲发生器和复帧脉冲发生器组成。收端定时为从属式，即从接收到的PCM信码流中提取时钟，以便与发端时钟同步。采用从接收到的PCM信码流中提取时钟方式来实现。(2)帧同步技术帧同步技术是为了解决在接收端能正确解码和正确分路。 对帧同步系统的要求：一是建立同步时间越快越好。二是同步的稳定特性要好。采取的措施：前方保护和后方保护。前方保护是为了防止假失步，当系统出现帧失步时，不是一发现就进入捕捉调整状态，而是连续发现m次以后，才进入捕捉态，这样就防止了因信道误码产生假失步而产生误调整情况。后方保护是为了防止伪同步，当系统在捕捉状态时，不是捕捉到一次同步码就认为同步，而是连续捕捉到n次同步码后才认为系统同步进入同步状态。(3)信道传输码型信道对线路码型的要求：传输码型中没有直流分量，低频分量也要少；码型中的高频分量也要少；传输码型中含有时钟频率成份，以便于收端的时钟提取。传输码型具有误码检测能力。常用的传输码型：HDB3码特点：无直流成份；高低频成份少；码型频谱中不含fB成份但含fB /2成份丰富，收端可采用全波整流方法提取时钟；具有一定的检错能力。编码规则：找连“0”个数4的位置，从第一个连“0”起，连续4个为一组；当连“0”数为4个时，用000V或B00V取代节代替。替代原则是：相邻的两个V间“1”的个数为奇数时用000V取代节；相邻的两个V间“1”的个数为偶数时用B00V取代节；除V外所有传号极性交替；V码极性交替，且V码与前一个传号码极性相同。例：二进码序列 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 HDB3码（V_）+1 0-1+1 0 0 0 V+B+ 0 0 V+ 0+1 0-1+1-1 B+0 0 V+0 0 0-1(4)再生中继数字信号在信道中传送时会产生失真原因：噪声的干扰；电缆信道随着频率增加，传输衰减增大。失真的表现：波形幅度变小，波峰延后，脉冲宽度加大且有拖尾的波形失真。随着距离的加长更加严重，其后果造成码间干扰，出现误码。再生中继器的作用：放大衰减的信号，恢复失真的波形，使脉冲信号得到再生。加再生中继器的目的是延长通信距离。再生中继器的组成：均衡放大：将接收的失真信号均衡放大成宜于抽样判决的波形；定时提取：从接收的信码流中提取定时钟频率成份，以获得再生判决电路的定时脉冲；抽样判决与码形成：对均衡波形进行抽样判决，并进行整形，恢复与发端一样的脉冲波形。数字再生中继器可以去掉干扰在信号上的噪声，恢复原波形。但当线路的干扰过于严重时，就有可能将“0”判成“1”或“1”判成“0”，这种现象叫误码。随着数字通信系统再生中继站的增多， 噪声干扰可以经过每站去掉，但误码是无法改善的。所以说，数字通信系统无噪声积累，有误码积累。作业：13数字通信的特点有哪些？14数字通信系统的主要性能指标有（ ）和（ ）。15数字通信系统有效性指标有（ ）（ ）（ ）16模拟信号与数字信号的区别是（ ）。连续信号和离散信号的区别是（ ）。17PCM通信系统发送端的功能是（ ）。主要步骤有（ ）（ ）（ ）。18PCM通信系统接收端的功能是（ ）。主要步骤有（ ）（ ）。19模拟语音信号的抽样频率为（ ）HZ。20量化有（ ）和（ ）两种。21多路复用是指（ ）多路复用的目的是（ ）。22多路复用的方法有（ ）（ ）23在30/32路PCM系统当中，一个复帧由（ ）帧组成，且一个复帧传送对应的时间长度为（ ）。24在30/32路PCM系统当中，一个帧由（ ）时隙组成，且一个帧传送对应的时间长度为（ ）。话路时隙通常为（ ），信令时隙为（ ）。2.3 PDH通信系统学习要求：1掌握数字复接的基本概念2了解PDH复接系统一数字复接1数字复接目的：提高信道利用率和传送能力。2数字复接含义：将两个或两个以上的支路数字信号按时分复用方法汇接成一个单一的复合数字信号。3数字复接系列准同步复接系列：PDH表2-2同步复接系列：SDHP34表2-5二PDH复接1.数字复接方法按码字安排情况分:按位复接、按字复接和按帧复接。按位复接也叫比特复接：复接时每次对各支路信号复接一个比特。优点：简单易行，设备简单，存储容量小；缺点：码字不完整，不利于信号交换。按字复接：以字为单位，复接时对各支路一个字节依次轮流复接。优点：保持了样值的完整性，有利于信号交换；缺点：要求存储单位容量大，并存在一定的复接抖动。按帧复接：一次复接一个支路的一个帧。这种方法要求很大的存储容量，目前很少用。 PDH数字复接方式多采用按位复接方法，这样便于插入控制比特、帧同步比特和用于速率调整的插入比特。2. 数字复接系统由数字复接器和数字分接器所组成。数字复接器：把两个或两个以上的支路信号按时分复用方式合并成一个高次群的数字信号的设备。数字分接器是把已经合路的高次群数字信号分接成低次群信号。根据各支路速率是否相同，复接器分成三种。(1)同步复接器是指输入复接器的各支路信号是相同的，且与本机的定时信号同步，这种方式称为同步复接方式。(2)异步复接器是指输入复接器的各支路信号不相同，且与本机定时也不同步，调整单元要对各支路信号实施频率和相位的调整，同步后才能进行复接，这种方式称为异步复接方式。(3)准同步复接器是指输入复接器的各支路信号与复接器定时不是同一时钟源产生的，但码速率是在一定的容许差值范围内，这时两个信号是准同步状态，这种复接方式称为准同步复接方式。3码速调整方式码速调整是利用另外一个时钟，将各支路速率调整一致后，再进行复接。码速调整方法：正码速调整，正/负码速调整和正/零/负码速调整。一般在低次群复接成高次群的同时，还要插入帧同步码、告警码和业务联络信号码等，所以在码速调整时多采用正码速调整。三PDH通信系统PDH数字复接系列随着复接群次的增大，码速率越高，为了有效保证传送质量，一般低次群在电缆中传送，而高次群则在光纤中传送。PDH电端机设备主要是由大量的复接和分接设备组成。如由2/8、8/34、34/140复用分接盘组成。 在光纤线路上传送PCM信号时，还需将PDH端机与光端机相接，进行电信号与光信号的互相转换，变成光信号后在光纤线路上传送。为了减小电缆对信号的衰减，缩短电缆连线，一般光电端机是合二为一的。2.3 SDH通信系统学习要点与要求：1熟悉SDH的优点2掌握SDH的速率和帧结构3了解SDH的关键技术一概述1.PDH不足(1)PDH的三种不同系列彼此互不兼容，不利于国际通信的发展；(2)PDH系统采用准同步复用技术,不适于高速发展的需要；(3)无统一规范的光接口标准,互连互通困难；(4)开销比特很少,限制了向智能化发展；(5)网络缺乏灵活性；(6)采用异步复接，上、下电路信号困难。2.SDH特点优点:(1)有世界统一的数字传输体制和网络节点接口(光、电接口)，国际、国内的电信网可以互联互通；(2)采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，上、下电路灵活方便；(3)采用分插复用器和数字交叉连接等设备，组网灵活，可靠性高；(4)开销比特多；(5)有标准光接口；(6)容纳各种新的业务信号。缺点:(1)采用指针调整技术，使信号产生的抖动较大；(2)大量使用软件控制，如一旦出现故障，将造成全网瘫痪；(3)大量的开销，使线路利用率下降。3.SDH标准速率模块(1)网络节点接口(NNI)表示网络节点之间的接口。NNI具有国际标准化的接口速率和信号帧结构。使它不受限于特定的传输媒质，不受限于网络节点所完成的功能，同时对局间通信或局内通信的应用场合也不加以限定。(2)SDH同步传送模块SDH传送网所传输的信号由不同等级的同步传送模块STM-N信号所组成，最基本的同步传送模块是STM-1，速率为155.52Mbit/s。其它等级之间是相差4倍的关系，按字节间插同步复用获得。二.SDH帧结构和复用映射结构。1.SDH帧结构SDH帧结构是采用矩形块状结构,以字节为单位排列。一个STM-N帧共有9行，270×N列，帧周期为125s，即每秒传送8000帧，每个字节8比特。STM-N传输速率fB=(9×270×N×8)×8000=155.52×N Mbit/s。每个字节的速率为8×8000=64Kbit/s，相当一个话路。信息净荷:所要传输的信息。以STM-1为例，净荷每帧共有261列×9行个字节，其速率级为150Mbit/s， 约占总速率的96.6%。段开销SOH:提供帧同步字节和用于网络运行、管理和维护用的字节。分为:再生段开销RSOH:用于对再生段信息传送的操作维护管理；复用段开销MSOH:用于对复用段信息传送的操作维护和管理。以STM-1为例，段开销共占用8×9=72字节。其速率为4.608Mbit/s。约占总速率的3%。管理单元指针AU-PTR:用来指示净荷中信息的起始字节在帧结构中的位置。以便接收端可以灵活、准确地进行分接。以STM-1为例，AU-PTR每帧共为9个字节。速率为0.756Mbit/s。约占总速率的0.4%。2.SDH复用结构 复用结构:由一系列的基本复用单元和若干中间步骤组成。通过映射、定位和复用三个步骤将不同信号装入SDH帧结构的净荷区。我国主要采用 2Mbit/s 和140Mbit/s 支路接口。如图2-22所示。三.SDH传送网络技术1.SDH网元类型、网络结构和网络分层(1)SDH网元类型终端复用器TM：置于通信系统的终端站。负责所有信号的复用和解复用。即将低速支路信号和155Mbit/s电信号纳入STM-N并转换成光信号，或相反变换。分插复用器ADM：置于通信系统的中间站，负责从主流信码中分出一部分信号上下；另一部分信号的直通。 再生中继器REG：置于通信系统的再生中继站，不能上、下电路，只对信号进行再生、放大。 数字交叉连接设备DXC：置于通信系统枢钮节点，负责来自至少三个以上方向的线路信号的交叉连接。(2)网络拓朴结构线形:网络结构简单，一次性投资小，可利用线路保护进行业务保护。星形:在业务量集中点设置枢钮中心配置DXC，负责多方向的互联互通。网络可靠性不高，一旦DXC出问题全网瘫痪。树形:是星形和线形结合，也存网络可靠性不高的缺点。环形:结构简单，任意两节点间均有一条以上的传输路径，具有自愈功能，网络的生存能力强。网孔:在业务密度较大的网络中采用，该结构具有高度的可靠性和生存能力，但一次性投资较大。(3)SDH网络分层复用段:涉及复用终端（TM、ADM、DXC）之间的端到端信息传送。主要功能是MSOH产生与终结，通道的同步与复用。 再生段:涉及再生中继器（REG）之间或再生中继器与复用段终端之间的信息传送。再生段终端（REG、TM、ADM、DXC）用以完成再生段功能，如RSOH的产生与终结、帧定位、扰码等。 通道:由一个或多个复用段组成，为电路提供透明的传输路径。通道终端(VC之间)主要完成对净荷的复接与分接以及通道开销POH的终结与产生。(4)SDH传送网分层电路层:面向公用交换业务，直接为用户提供通信业务。通道层:为电路层业务提供透明的通道。VC为通道的基本传送单位。传输媒质层：与传输媒质有关，支持一个或多个通道层网络，为通道层网络节点间提供合适的通道容量。传输媒质层又分为段层和物理层。段层又分成复用段层和再生段层，物理层完成光电信号的转换和光或电信号的发送接收。物理媒质可以是光纤传送方式，也可以是无线传送方式。2.SDH自愈功能和网络保护(1)自愈：是指网络具有在极短时间内，对其局部所出现的故障无需人为进行干预就能自动选择替代传输路由，重新配置业务，并重新建立通信能力。自愈环：具有自愈功能的环形网络。(2)自愈环分类：按环中节点间光纤数分：二纤环和四纤环；接环中信号流向分：单向环和双向环；按保护层次分：通道保护和复用段保护。因此自愈环保护主要有四种：二纤单向通道保护、二纤单向复用段保护、二纤双向复用段保护和四纤双向复用段保护。网络保护的另一种方式是利用DXC的快速交叉连接特性，可以迅速找到替代路由并恢复业务。无论通道保护还是复用段保护，网上都要留有相应的冗余容量，以便出故障影响的业务占用。为了优化网络资源，一般采用动态路由的保护方式，即重点业务采用1：1备用，其它业务采用N：1备用。3.SDH网的同步技术网络同步是数字网的一个特有问题。实现网络同步就是通过一定的手段和机制，使网络的所有设备的时钟频率和相位的偏差都控制在允许的范围之内，以保证通信网内的数字信号正常复用、交换与传送。SDH同步网络的结构分:局内应用和局间应用。局内应用:指在一个传输枢纽局中有许多个网元设备，这些设备所需的时钟，是由一个时钟供给设备所提供的。局间应用则是指时钟信号从一个局的设备传给另外局的设备。局间同步时钟是采用树形结构，逐级向网络末端传送，使SDH网终的所有网元均能与更高级或同级时钟同步，从而实现整个SDH网络的同步。同步方式:指从时钟都能跟踪到网络基准时钟的工作方式。SDH网同步方式有：伪同步方式:指网络中各网元均与本同步区内的基准时钟同步，但每个同步区的基准时钟仍存在微小差别，使两网边界的网元设备并不是处于真正同步状态，称为伪同步方式；准同步方式:指当外部时钟链路出现故障时，网元时钟只能利用本设备的时钟源工作，或记录时钟链路出现故障时刻的时钟，这种保持模式不能维持很久，在这种方式下，受时钟偏差的影响将导致SDH网元频繁的进行指针调整操作，只要能正常传输业务，就不可中断业务，但这是一种暂时的非正常工作方式；异步方式:是网络内的网元间出现很大的时钟偏差，网络已经无法依靠指针调整来维护业务信号的正常传输，这种方式属于故障状态。网元设备的定时，可以由外部时钟供给或从线路和支路中提取时钟，但应注意不能从TU中传送的2.048Mbit/s信号中提取，因TU中的信号经指针调整引起的抖动和漂移很大。2.5 DWDM通信系统学习要点和要求：1掌握DWDM的含义、特点2熟悉DWDM的系统组成3了解DWDM的关键技术一.概述1.DWDM定义在发送端将不同波长的光信号组合起来，耦合送到同一根光纤中传输，在接收端将组合波长的光信号分开，恢复出原信号后送入不同的终端。光波长与光频率的对应关系为：f×=C在WDM通信系统中，在1550nm波长区段选用每波道相差1.6nm、0.8nm、0.5nm甚至更小间隔，相当频率间隔相差200GHZ、100GHZ或频带间隔更窄的多波道复用。由于频率过高不便表示，所以采用波长来代表每一信道。我们称在一个波长窗口下的多波道复用为密集型波分复用（DWDM）。2.特点(1)充分利用光纤的巨大带宽资源光纤在15301565nm范围内传输容量理论上约为4Tbit/s，实际中利用还不到1Tbit/s。(2)可以同时传输多种不同类型的信号，便于引入新业务和扩容。DWDM技术中各波长是相互独立的，每个波道对数据格式是透明的。(3)实现单根光纤的双向传输(4)多种应用形式(5)节约线路投资(6)降低对器件的超高速要求(7)高度的组网灵活性、经济性和可靠性3.基本形式(1)双线单向传输：收发各占用一根光纤，光信号在一根光纤中沿同一方向传送。收发采用同一波长工作。(2)单纤双向传输：收发占用同一根光纤，收、发光信号在同一根光纤中沿相反方向传送。收、发采用不同波长工作。二.DWDM通信系统1组成和基本原理由光发射机、光中继放大、光接收机、光监控信道和网络管理系统组成。(1)光发射机:将来自终端设备输出的非特定波长光信号，在光转器OTU处转换成具有稳定的特定波长的光信号，然后利用合波器将各路合成为一个波长的多通路光信号，再通过光功率放大器放大后输出多通路光信号。(2)光中继放大器:对光信号进行补偿放大，延长通信距离。要求光中继放大器对不同波长信号具有相同的放大增益。目前使用最多的是掺铒光纤放大器（EDFA）。(3)光接收机:首先利用前置放大器放大经传输而衰减的主信号，然后利用分波器从主信号中分出各特定波长的各个光信道，再经OTU转换成原终端设备所具有的特定波长的光信号。(4)光监控信道:在发送端插入本节点产生的波长s（1510nm）的光监控信号，与主信道的光信号合波输出。在接收端，从主信号中分离出s（1510nm）波长的光监控信号。帧同步字节、公务字节和网管所用的开销字节等都是通过光监控信道来传递的。由于s是利用EDFA工作波长段（1550nm）以外的波长，所以s不能通过EDFA。(5)网络管理系统:通过光监控信道物理层，传送开销字节到其他节点或接收来自其他节点的开销字节对DWDM系统进行管理，实现配置管理、故障管理、性能管理和安全管理等功能，并与上层管理系统相连。2.网络结构和分层模型SDH和DWDM之间是客户层与服务层的关系。相对于DWDM而言，SDH、PDH、ATM信号都只是DWDM所承载的业务信号。从层次上看，DWDM系统更接近于物理媒质层光纤，并在SDH通道层下面构成“光通道”层网络。DWM系统分为光通道层、光复用段层和光传输段层。光通道层：为各种业务信息提供光通道上端到端的透明传送；光复用段层：为多波长信号提供联网功能；光传输段层：为光信号提供在各种类型的光纤上传输的功能。3.系统分类(1)集成式DWDM系统：SDH终端必须具有满足G.692的光接口，包括标准光波长和满足长距离传输的光源。优点：DWDM设备较简单，无光波长转换器OUT；缺点：对SDH的要求较高，每个光源发出的波长是特定波长；且SDH与DWDM是配套设备，只能是同一厂家的产品，不利于扩容，不利于与其它系统联网。(2)开放式DWDM系统：要设置光波长转换器OTU，在不改变光信号数据格式的情况下，把光波长按照DWDM的要求转换成特定的标准波长。优点：对SDH设备没有要求，可以使用不同厂家的SDH系统，有利于扩容和与其它系统的联网。缺点：系统复杂。4.波长选择和信道分配对系统波长选择的要求：(1) 至少应该提供16个波长的复用；(2) 波长的复用数量不能太多，以免造成监控系统过于庞大和复杂；(3) 所有波长都应位于EDFA增益曲线相对比较平坦的部分；(4) 所选工作波长应该与放大器的泵浦波长无关；(5) 所有通路在这个范围内均应保持均匀间隔。(6) 为保证不同DWDM系统横向兼容，每个通路对应的中心波长要标准化。目前规定DWDM系统的工作波长区选为1530nm1565nm。通路频率基于参考频率=193.1THz，最小间隔为100GHz的频率间隔系列。三关键技术1.光源技术 对光源的要求：必须工作在一个标准波长上，并且有很好的稳定性。ITU-TG.692建议，光间隔为1.6nm（200GHz）系统的中心波长偏差不能大于±20GHz。在实际系统中波长偏差要严格控制在±0.2nm以内。采取的措施：(1)采用间接调制方式(2)配置波长监测与稳定的反馈控制技术。2.光波长转换技术（OTU）(1)作用：发送端：将非标准波长转换为标准波长。接收端：将标准波长还原为SDH设备所具有的特定光波长。(2)工作原理：先用检波器将光信号转换为电信号，并经再生放大后，再用该电信号对标准波长的激光器重新进行调制，从而得到新的符合要求的标准光波长信号。3.滤光器和合波/分波技术(1)滤光器只允许特定波长(频率)的光顺利通过的器件。如果所通过的波长可以改变，则称为波长可调谐滤光器。(2)合波/分波