2021年一级建造师一本通《通信与广电工程管理与实务》.docx
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1、2021 年一级建造师一本通通信与广电工程管理与实务1L410000 通信与广电工程技术1L411000 通信与广电工程专业技术1L411011 现代通信网及其发展趋势一、现代通信网及其构成要素(一)通信网的概念通信网交换的信息包括用户信息(如语音、数据、图像等)、控制信息(如信令信息、路由信息等) 和网络管理信息三类。(二)通信网的构成要素硬件上看,通信网由终端节点、交换节点、业务节点、传输系统 构成,它们完成通信网的基本功能: 接入、交换、传输。1.终端节点最常见的终端节点有电话机、传真机、计算机、视频终端、智能终端和用户小交换机 。2.交换节点交换节点是通信网的核心设备,最常见的有电话交
2、换机、分组交换机、路由器、转发器等。 3.业务节点最常见的业务节点有智能网中的业务控制节点(SCP)、智能外设、语音信箱系统,以及 Internet 上的各种信息服务器等。4.传输系统硬件组成应包括:线路接口设备、传输媒介、交叉连接设备等。 传输系统一个主要的设计目标就是提高物理线路的使用效率。二、现代通信网的功能和分类(二)通信网的分类1.按业务类型分:电话通信网(PSTN、移动通信网)、数据通信网(X.25、Internet、帧中继网)、 广播电视网【对应着三网融合:电话通信网、计算机通信网、有线电视网】2.按空间距离和覆盖范围分:广域网、城域网、局城网3.按信号传输方式分:模拟通信网、数
3、字通信网4.按运营方式和服务对象分:公用通信网、专用通信网(防空通信网、军事指挥网、遥感遥测网)5.按通信终端分:固定通信网、移动通信网三、现代通信网的发展趋势1.网络信道光纤化、容量宽带化2 网络传输分组化、IP 化3. 接入宽带化、IP 化、无线化44. 三网融合:电话通信网、计算机通信网、有线电视网5. 下一代网络泛指一个以 IP 为中心。分组化的、分层的、开放的结构是下一代网络的显著特征。 SDN(基于软件定义网络)技术:实现了 控制功能和转发功能的分离 ,通过软件的方式可以使得网络的控制功能很容易地进行抽离和聚合。【软交换核心思想业务提供与呼叫控制分离呼、叫控制与承载分离】NFV(网
4、络功能虚拟化)技术:通过组件化的网络功能模块实现控制功能的可重构,可以灵活地派生出丰富的网络功能 SDN 是 NFV 的基础,SDN 将网络功能模块化、组件化。网络切片是 NFV 最核心的内容。1L411012 传送网、业务网和支撑网一、业务网构成一个业务网的主要技术要素包括网络拓扑结构、交换节点设备、编号计划、信令技术、路由选择、 业务类型、计费方式、服务性能保证机制等。其中交换节点设备是构成业务网的核心要素。目前现代通信网提供的业务网主要有公用电话网、数字数据通信网、移动通信网、智能网、互联网等。 二、传送网传送网节点主要有分插复用设备(ADM)和交叉连接设备(DXC)两种类型,是构成传送
5、网的核心要素。传送网也称为基础网,由传输介质和传输设备组成。(一)传输介质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。(三)传送网节点技术l.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,优点:强大的网络管理功能;灵活的复用映射结构;标准统一的光接口和网络节点接口,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。2. 基于 SDH 的多业务传送平台(MSTP)是基于 SDH 平台同时实现 TDM、ATM 和以太网等业务接入的接入处理和传送,并提供统一网管的多业务节点,是 SDH 与以太网初步融合的产物。适用于已经部署大量 SDH
6、网的运营商。3. 光传送网(OTN)是在光层组织网络的传送网,它结合了 SDH 和 WDM 的优势,解决了 MSTP 刚性管道运作效率低等问题。OTN 在 WDM 的基础上引入了 SDH 强大的操作、维护、管理能力。4.分组传送网(PTN)伴随着传送网分组化的应用而产生,PTN针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计,以分组业务为核心并支持多业务提供,PTN 主要是为了解决 SDH/MSTP 对数据业务深度扩展能力方面的限制。三、支撑网一个完整的通信网除有以传递通信业务为主的业务网之外,还需有若干个用来保障业务网正常运行、 增强网路功能、提高网路服务质量的支撑网路。包括公共信道信令网
7、、同步网、管理网。(一)信令网一般由信令点(SP)、信令转接点(STP)和信令链路组成。(二)同步网处于通信网的最底层,负责实现网络节点设备之间和节点设备与传输设备之间信号的时钟同步、帧同 步以及全网的网同步。(三)管理网2.管理网主要包括网络管理系统、维护监控系统等,由操作系统、工作站、数据通信网、网元组成 , 其中网元是指网络中的设备,可以是交换设备、传输设备、交叉连接设备、信令设备 。1L411013 核心网核心网是指通信交换网络,担负着建立信源和信宿之间信息连接的桥梁作用,交换技术是核心网的核 心技术。一、交换技术(一)电路交换利用电路交换进行数据通信或电话通信必须经历建立电路、传送数
8、据或语音和拆除电路三个阶段。 1.工作方式电路交换系统有空分交换和时分交换两种交换方式:2.电路交换的特点给用户提供了完全“透明”的信号通路。(1) 通信用户间必须建立专用的物理连接通路, 呼叫建立时间长,并且存在呼损;(2) 对通信信息不做任何处理,原封不动地传送(信令除外),对传送的信息不进行差错控制;(3) 实时性较好,但线路利用率低。(二)分组交换分组交换的思想是从报文交换而来的,它采用了报文交换的“存储一转发”技术。为适应不同业务的 要求,分组交换可提供虚电路方式与数据报方式两种服务方式。1. 虚电路方式的特点:虚电路方式是面向连接的方式,虚电路方式适用于较连续的数据流传送,如文 件
9、传送、传真业务等。2. 数据报方式的特点:数据报不需要预先建立逻辑连接,称为无连接方式;数据报方式适用于面向事 物的询问/响应型数据业务。3.分组交换的主要优点(1) 信息的传输时延较小,而且变化不大,能较好地满足交互型通信的实时性要求。(2) 易于实现链路的统计,时分多路复用提高了链路的利用率。(3) 容易建立灵活的通信环境。(4) 可靠性高。(5) 经济性好。(三)ATM 交换采用固定长度的数据包,信元由 53 个字节组成,开头 5 个为信头,其余 48 个为信息域,或称净荷。(四)软交换软交换的核心思想是业务提供与呼叫控制分离、呼叫控制与承载分离。 二、移动核心网的发展2G GSM:核心
10、网采用电路交换技术,主要支持语音业务,移动核心网只有电路域。(电路交换)2.5G GPRS:移动核心网出现了分组域。(电路(电路交换)+分组)3G UTMS R99:引入了全新的无线空口 WCDMA,增强了无线部分,核心网部分基本不变(电路(电路交换)+分组)3G UTMS R4:核心网电路域由电路交换到软交换演进,分组域基本没变。(电路(软交换)+分组)3G UTMS R5/R6/R7:核心网由电路域、分组域、IP 多媒体子系统组成。(电路(软路交换)+分组+IMS)4G LTE R8/R9:空中接口频分多址代替了码分多址。移动核心网不再具有电路域部分,只有分组域 EPC, 只提供分组业务,
11、通过 IMS 的 VoIP 实现语音业务。(分组+IMS)1L411014 接入网接入网所覆盖的范围由三个接口来定界:网络侧:经业务节点接口(SNI)与业务节点(SN)相连; 用户侧:经用户网络接口(UNI)与用户相连;管理方面:经 Q3 接口与电信管理网(TMN)相连。接入网的主要功能可分解为用户口功能(UPF)、业务口功能(SPF)、核心功能(CF)、传送功能(TF) 和系统管理功能(AN-SMF)。三、无源光网路(PON)无源光网络(PON)是指在 OLT(光线路终端)和 ONU(光网络单元)之间 的光分配网络(ODN),即传输设施在 ODN 中全部采用无源器件。PON 的 优 点 体
12、现 在 以 下 几 个 方 面 : 1.较好的经济性、2.组网灵活、3.安装维护方便、4.抗干扰能力强。PON 成为实施“宽带提速”和“光进铜退”工程的技术基础。1L411015 互联网及其应用三、TCP/IP 协议TCP 的功能:把数据分成若干数据包,给每个数据包写上序号,以便接收端把数据还原成原来的格式。对数据检查和处理错误(顺序颠倒、数据丢失、数据失真、数据重复),必要时还可以请求重发。 IP 的功能:给每个数据包写上源地址(发送主机地址)和目的地址(接收主机地址),利用路由算法进行路由选择的功能。(一)IPv4 的局限IPv4 中 IP 地址的长度为 32 位,理论上可编址 1600
13、万个网络、40 亿台主机。采用 A、B、C 三类编址方式。(二)IPv6 的优势1. IP 地址的长度为 128 位,理论上可提供的地址数目比 IPv4 多 296倍2. IPv6 使用更小的路由表。遵循聚类原则,大大减小路由表长度。3. IPv6 增加了增强的组播支持以及对流的控制。为服务质量控制提供了良好的网络平台。4. IPv6 加入了对自动配置的支持。网络管理更加方便和快捷。5. IPv6 具有更高的安全性。对网络层的数据进行加密并对 IP 报文进行校验。1L411020 光传输系统1L411021 光纤通信系统的构成二、光传输媒质 1.纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成,内部的介
14、质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。(纤芯的折射率大于包层的折射率)2.光在光纤中传播,会产生信号的衰减和畸变,其主要原因是光纤中存在损耗和色散。损耗和色散是 光纤最重要的两个传输特性,它们直接影响光传输的性能。(1) 光纤传输损耗:损耗是影响系统传输距离的重要因素之一,光纤 自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。散射损耗主要包含瑞利散射损耗、非线性散射损耗和波导效应散射损耗。当然,在光纤通信系统中还存在非光纤自身原因的一些损耗,包括连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗等。 这些损耗的大小将直接影响光纤传输距离的长短和中继距离的选择。(2) 光纤传输色散:色散是光脉冲信号在光纤中传输,到达输出端时发
15、生的 时间上的展宽。产生的原因是光脉冲信号的不同频率成分、不同模式,在传输时因速度不同,到达终点所用的时间不同而引起的 波形畸变。五、光波分复用(WDM)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。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。稀疏波分复用(CWDM):信道间隔为 20nm;密集被分复用(DWDM):信道间隔从 0.2nm 到 l.2nm。1L411022SDH 系统的构成及功能一、SDH 的基本网络单元构成 SDH 系统的基本网元主要有同步光缆线路系统、终端复用器(
16、TM)、分插复用器(ADM)、再生中继器(REG)和同步数字交叉连接设备(SDXC) 。51. 终端复用器(TM):是 SDH 基本网络单元中最重要的网络单元之一发送端:可将 63 个 2Mbit/s 信号复用成为一个 STM-1 信号输出。接收端:将一个 STM-1 信号解复用为 63 个 2Mbit/s 信号输出。2. 分插复用器(ADM):将同步复用和数字交叉连接功能集于一体。除了能完成与 TM 一样的信号复用和解复用功能外,它还能利用其内部时隙交换实现带宽管理。ADM 是系统中必不可少的网元,利用时隙保护功能,可以使得电路安全可靠性提高。在 1200km 的 SDH 保护环中,任意一个
17、数字段由于光缆或中继系统原因,电路损伤业务时间不会大于 50ms。3. 再生中继器(REG):将衰减和色散畸变的光脉冲信号, 转换成电信号后,进行放大、整形、再定时、再生成为规范的电脉冲信号,经过调制光源变换为光脉冲信号,以延长通信距离。4. 同步数字交叉连接设备(SDXC):主要功能是实现 SDH 设备内支路间、群路间、支路与群路间、群路与群路间的交叉连接,还兼有复用、解复用、配线、光电互转、保护恢复、监控、电路资料管理等功能, 或者说 ADM 设备具有数字交叉连接功能,其核心部分具有强大交叉能力的交叉矩阵。能够得到如 SDH 保护环网中电路一样的保护。1L411023DWDM 系统的构成及
18、功能二、DWDM 系统主要网元及其功能1.光合波器(OMU):在高速大容量波分复用系统中起着 关键作用,其性能的优劣对系统的传输质量有决定性影响。位于发送端。主要类型:介质薄膜干涉型、布拉格光栅型、星形耦合器、光照射光栅和阵列波导栅(AWG) 2.光分波器(ODU):位于接收端,其主要类型与光合波器类同。3.光波长转换器(OTU):按在系统中位置4.光纤放大器(OA):不需要经过光-电-光变换而直接对光信号进行放大的有源器件。功率放大器(BA):用于提高系统的发送功率。发送端预放大器(PA):用于提高信号的接收灵敏度。接收端光线路放大器(LA):用在无源光纤段之间抵消光纤的损耗、延长中继长度。
19、 5.光分插复用器(OADM):将需要上下业务的波道采用分插复用技术 终端至附属的 OTU 设备。工程中的主要技术要求是通道串扰和插入损耗。6.光交叉连接器(OXC):是实现全光网络的核心器件,功能类似于 SDH 中的 SDXC,差别在于 OXC 在光域上实现信号的交叉连接功能,可以把输入端任一光纤(或其各波长信号)可控地连接到输出端的任一 光纤(或其各波长信号)中去。三、DWDM 设备在传送网中的位置在传送网中 SDH 与 DWDM 之间是客户层与服务层的关系。WDM 只是光网络层的核心网元。441L411024PTN 系统的特点及应用(二)分组传送网(PTN)的分层结构PTN 网络结构分为
20、通道层、通路层和传输媒介层三层结构(三)PTN 的功能平面PTN 的功能分为传送平面、管理平面和控制平面三层。(四)PTN 的关键技术1.通用分组交叉技术2.可扩展性技术3.运营管理和维护技术4.多种业务承载和接入:电缆接口包括 TEM E1、IMA E1、xDSL、FE、GE; 光纤接口包括 FE、GE、10GE、STM-n 。5. 网络级生存性技术:线性保护倒换: 1+1、1:1、1:N 方式,支持单向、双向返回和非返回倒换模式。环网保护支持转向和环回机制。6. QoS 保证技术7. 频率和时间同步技术:采用时钟同步方案:基于物理层的同步以太网技术:只支持频率信号传送, 不支持时间信号传送
21、。基于分组包的 TOP 技术:只支持频率信号传送,不支持时间信号传送。IEEE1588v2 精确时间协议技术:采用主从时钟方案,实现主从时钟的频率、相位、时间的同步1L411030 微波和卫星传输系统1L411031SDH 数字微波系统的构成一、微波通信的基本概念一般来说,由于地球曲面的影响以及空间传输的损耗, 每隔 50km 左右,就需要设置中继站。三、数字微波站的基本组成(一)天馈线和分路系统1. 微波天线的基本参数为天线增益、半功率角、极化去耦、驻波比。由于微波天线大部分采用抛物面 式天线,所以天线还应采取一定的抗风强度和防冰雪的措施。2. 馈线有同轴电缆型和波导型两种形式。一般在分米波
22、段(2GHz),采用同轴电缆馈线,在厘米波段(4GHz 以上频段)因同轴电缆损耗较大,故采用波导馈线。波导馈线系统又分为圆波导馈线系统、椭圆软波导馈线系统和矩形波导馈线系统。(五)基础电源基础电源为浮充制式蓄电池直流供电,标称电压为-48V,正极接地。蓄电池应是密封防爆式的。 柴油发电机组和开关电源:具备自动启动和倒换性能,并具有远端遥测、遥信和遥控功能。1L411032 微波信号的衰落及克服方法一、电磁波衰落的分类(一)大气吸收衰落:共振吸收。对于频率较低的电磁波站距在 50km 以上,大气的衰耗和自由空间衰耗相比可以忽略不计。(二)雨雾引起的散射衰落:10GHz 以上频段,中继站之间的距离
23、主要受到降雨衰耗的限制。(三)闪烁衰落:快衰落,持续时间短,电平变化小,一般不足以造成通信中断。(四)K 型衰落:又叫多径衰落,微波线路经过海面、湖泊或平滑地面时特别严重,甚至 会造成通信中断。(五)波导型衰落:当电磁波通过对流层中这些不均匀大气层时将产生超折射现象,往往会通信中断。 三、克服电磁波衰落的一般方法利用地形地物削弱反射波的影响将反射点设在反射系数较小的地面(如从水面移至森林或凹凸不平的地面) 利用天线的方向性(调整天线角度,减小反射波进入接收端的成分)用无源反射板克服绕射衰落,使用无源反射板或背对背天线可使电波绕过障碍物。分集接收(采用不同的接收方法接收同一信号,频率分集和空间分
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