数字传输技术考点汇总传送网(G.805定义),是在不同地点之间传递用户信息的网络的功能资源,即逻辑功能的集合。
传送网是完成传送功能的手段,其描述对象是信息传递的功能过程,主要指逻辑功能意义上的网络。
当然,传送网也能传递各种网络控制信息。
传输网是在不同地点之间传递用户信息的网络的物理资源,即基础物理实体的集合。
传输网的描述对象是信号在具体物理媒质中传输的物理过程,并且传输网主要是指由具体设备所形成的实体网络,如光缆传输网、微波传输网。
人们往往将传输和传送相混淆,两者的基本区别是描述的对象不同,传送是从信息传递的功能过程来描述,而传输是从信息信号通过具体物理媒质传输的物理过程来描述。
因而,传送网主要指逻辑功能意义上的网络,即网络的逻辑功能的集合。
而传输网具体是指实际设备组成网络。
当然在不会发生误解的情况下,则传输网(或传送网)也可以泛指全部实体网和逻辑网。
电信传输网基本上是由传输设备和网络节点构成,传输设备有光缆线路系统、微波接力系统和卫星通信系统。
网络节点实现终结、交叉链接和交换功能。
网络节点接口(NNI)的工作定义是网络节点之间的接口,图1.1中所示出的可说明网络节点接口在网络中的位置。
图1.1NNI在网络中的位置传送网技术发展,经历了已经逐渐淘汰的电通信网络、正在使用的光电混合网络,正加速向全光网络迈进。
光传送网是在SDH光传送网和WDM光纤系统的基础上发展起来的,我们从SDH、MSTP、ASON、WDM等各种传送网的传输方式入手,分别讲述基于各种技术的光传送网的特点。
1.1.1基于SDH技术的传送网特点一、SDH技术简介SDH(Synchronous Digital Hierarchy,同步数字体系)是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络,是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络(SONET)。
国际电话电报咨询委员会(CCITT)(现ITU-T)于1988年接受了SONET概念并重新命名为SDH,使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。
它可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能,能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护,因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点,受到人们的广泛重视。
二、基于SDH技术传送网的特点1.使1.5Mbit/s和2Mbit/s两大数字体系(3个地区性标准)在STM-1等级上获得统一。
今后数字信号在跨越国界通信时,不再需要转换成另一种标准,第一次真正实现了数字传输体制上的世界性标准。
2.采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构。
各种不同等级的码流在帧结构净负荷内的排列是有规律的,而净负荷与网络是同步的,因而只须利用软件即可使高速信号一次直接分插出低速支路信号,即所谓的一步复用特性。
3.SDH帧结构中安排了丰富的开销比特,因而使网络的OAM能力(诸如故障检测、区段定位、端到端性能监视等)大大加强。
4.SDH具有完全的后向兼容性和前向兼容性。
5.SDH网具有信息净负荷的透明性。
即网络可以传送各种净负荷及其混合体而不管其具体信息结构如何。
6.由于将标准光接口综合进各种不同的不少网元,减少了将传输和复用分开的需要,从而简化了硬件,缓解了布线拥挤。
例如网元有了标准光接口后,光纤可以直接通到DXC,省去了单独的传输和复用设备,以及又贵又不可靠的人工数字配线架。
此外,有了标准光接口信号和通信协议后,使光接口成为开放式接口,还可以在基本光缆段上实现横向兼容,满足多厂家产品环境要求,使网络成本节约10%到20%。
7.由于用一个光接口代替了大量的电接口,因而SDH网所传输的业务信息,可以不必经由常规准同步系统所具有的一些中间背靠背电接口而直接经光接口通过中间节点,省去了大量相关电路单元和跳线光缆,使网络可用性和误码性能都获得改善,而且,由于电接口数量锐减导致运行操作任务的简化及备件种类和数量的减少,使运营成本减少20%~30%。
8.SDH信号结构的设计已经考虑了网络传输和交换应用的最佳性,因而在电信网的各个部分(长途、中继和接入网)中都能提供简单、经济和灵活的信号互连及管理,使得传统电信网各个部分的差别正在渐渐消失,彼此的直接互联变得十分简单和有效。
此外,由于有了唯一的网络节点接口标准,因而各个厂家的产品可以直接互通,从而可能使电信网最终工作于多厂家的产品可以直接互通,从而可能使电信网最终工作于多厂家产品环境并实现互操作。
上述特点中最核心的有3条,即同步复用、标准光接口和强大的网管能力。
当然,SDH也有它的不足之处。
例如:1.频带的利用率不如传统的PDH系统。
以2.048Mbit/s为例,PDH的139.264Mbit/s可以收容64个2.048Mbit/s系统,而SDH的155.520Mbit/s却只能收容63个2.048Mbit/s系统,频带利用率从PDH的94%下降到83%;以34.368Mbit/s为例,PDH的139.264Mbit/s可以收容4个系统,而SDH的155.520Mbit/s却只能收容3个,频带利用率从PDH的99%下降到66%。
当然,上述安排可以换来网络运用上的一些灵活性,但毕竟使频带的利用率降低了。
2.采用指针调整机理增加了设备的复杂性。
以一个复用映射支路为例,容器和虚容器电路加上指针调整电路,以及POH和SOH插入功能,大约共需6~7万个等效门电路。
好在采用亚微米超大规模集成电路技术后,成本代价不算太高。
3.由于大规模的采用软件控制和将业务量集中在少数几个高速链路和交叉连接点上,软件几乎可以控制网络中的所有交叉连接设备和复用设备。
这样,在网络层上的人为错误、软件故障,乃至计算机病毒的侵入可能导致网络的重大故障,甚至造成全网瘫痪。
为此必须仔细的测试软件。
选用可靠性较高的网络拓扑。
3.1多路复用的概念为了提高信道利用率,在传输过程中都采用复用方式即多个信号在一条信道上传输。
一般有频分多路复用(FDM)、时分多路复用(TDM)和码分复用(CDM)等多种方法。
频分复用是通过对信号进行处理使它们占据频率域中不同的频段,而在时间上共用整个时间坐标。
时分多路复用是各路占用信道的时刻各不相同,但因各样值都有无限宽的频谱,所以它们同时占据全部频域。
而码分复用以不同、互成正交的码序列来区分用户,这种扩频技术一般用于移动通信中的码分多址技术(CDMA)。
图3.1.1给出了在一三维空间中时分多路和频分多路的原理示意图。
三维变量时间、频率和幅度,代表了一实际的空间信道,多路频带受限信源信号如何进入信道传输就决定了信号的复用方法。
TDM的特点是:可以把时间离散样值数字化,数字传输的抗干扰能力,远距离传输、高速复用和终端处理多是模拟通信无法比拟的。
但是,由于实际信道,无论是有线还是无线信道,都是模拟信道,而且带宽也相对有限,为了充分利用信道资源,得到最佳的传输效果,各种技术的综合运用是现代传输技术的特点。
然而,现代通信网的传输是建立在大容量、宽带化、数字化、个人化的基础上的综合数字通信网。
数字信号的复用、组帧、高速复接是通信传输的基本技术、TDM技术是各种通信传输系统的公共技术。
3.1多路复用的概念为了提高信道利用率,在传输过程中都采用复用方式即多个信号在一条信道上传输。
频分多路复用(FDM)、时分多路复用(TDM)和码分复用(CDM)等多种方法。
3.2双工技术在有线数字传输系统中,双向通信的两个传输信号通常在不同的信道(如光缆等)中,这种通信方式称为四线制。
无论是模拟还是数字信号都可以实现双工通信。
当光纤和数字信号向用户终端延伸,要在模拟的金属用户环路上实现双向的数字通信或在一条宽频带的光缆上实现多用户的数字接入,尤其是无线通信(GSM、CDMA)的发展,双工技术变成通信中最常见的应用技术之一。
应用双绞线实现二线全双工通信的方法见图3.2.1。
1、二线/四线概念3.2.1二线数字双工传输所谓二线数字双工传输,是指在二线用户环路上实现收、发双向数字传输,这是一种信道收发复用技术。
最常用的有两种方法:频分双工和时分双工。
频分双工是把信道的使用频带分为高、低两部分,收、发双向传输信号分别占用一部分;时分双工是把信道的使用时间分为若干个收、发周期,在每个收发周期内又分为收、发两个时隙,收、发双向传输信号在每个收、发周期内分别轮流占用一个时隙。
二线用户环路上实现数字双工传输的常用方法有两种:一种是基于时分(TDM)双工原理的时间压缩法;一种是传统模拟二线原理和数字信号处理技术为基础的回波抵消法。
1、时间压缩法时间压缩(TC)法又称乒乓法。
这就可以求出容许的最大传输延时:c r T T T -=21(3.2.1)T r 原脉宽T c 发送脉宽T d 传输延时T dMAX 允许的最大传输延时Tg 延时余量2/max g d d T T T -=(3.2.2)当传输线缆确定之后,单位距离上的延时时间K 也就确定了,则传输延时与传输距离L 的关系为:KL T d =(3.2.3)鉴于在一个重复周期内,连续数字信号的全部码元要以突发形式全部传给收端,则存在如下关系式:rc L o T T f f =(3.2.4)从而求得TDM 方案的基本关系式为:r g L T T KL f f 2/210--=(3.2.5)例如,均匀码流速率f 0=64kbit/s,采样周期T r =125us,线路突发传码速率f l =256kbit/s,电缆每公里延时时间K=5us/km,延时余量T g =22.5us,则求得传输距离为L=4km,当不留延时余量T g =0,则求得最大传输距离L max =6.25km。
在0.5mm 线径的铜线上,其传输距离可以达到4~5km。
2.回波抵消法回波抵消法允许收发双方同时把发送信号送到二线用户环路上,这样线路上将同时存在收发两端的发送信号。
接收端根据信道的传输特性和本端的发送信号特性,自动估算出接收信号中包含的本端发送信号分量,并将其从接收信号中减去,即得到对端发来的信号。
)()(1*i k x h k y n i i -=∑=(3.2.6)式中,M 是等效路径数,h i 是第i 条等效路径的脉冲响应。
由复制网络复制的回波为:)()(ˆ1i k x h k yM i i -⋅=∑=(3.2.7)式中,h i (k)是数字横向滤波器第i 抽头在第k 个采祥时刻的加权值。
这时相应的残余回波为:)())(()(ˆ)()(1*i k x k h h k yk y k e i M i i--=-=∑=(3.2.8)可见,要想最大限度地限制回波,必须调整所有的h i (k)值尽可能地接近对应的h i *值。