光傳輸技術(shù)技術(shù)的應(yīng)用

光傳輸技術(shù)技術(shù)的應(yīng)用第一頁，共五十九頁，2022年，8月28日第一節(jié)SDH在微波與衛(wèi)星通信中的應(yīng)用一、運(yùn)用于微波通信中的SDH技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)及與光通信應(yīng)用的區(qū)別1.SDH技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)（1）傳輸容量大（2）通信性能穩(wěn)定（3）投資小、建設(shè)周期短（4）便于進(jìn)行運(yùn)行、維護(hù)、管理操作第二頁，共五十九頁，2022年，8月28日2.與光通信應(yīng)用的區(qū)別（1）傳輸方式不同（2）復(fù)用技術(shù)更復(fù)雜第三頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、主要應(yīng)用技術(shù)1.微波幀復(fù)用技術(shù)（1）STM-1微波幀結(jié)構(gòu)①M(fèi)LCM的幀結(jié)構(gòu)a.微波幀附加開銷用于多級編碼64QAM和128QAM的STM-1的微波幀附加開銷如圖8-1所示。第四頁，共五十九頁，2022年，8月28日圖8-1MLCM微波幀附加開銷示意圖第五頁，共五十九頁，2022年，8月28日從圖中可以看出，MLCM微波幀結(jié)構(gòu)是在原STM-1幀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加了用于糾錯(cuò)編碼、微波公務(wù)、旁路業(yè)務(wù)和系統(tǒng)控制的附加微波開銷（RFCOH），具體內(nèi)容如下：MLCM（多級糾錯(cuò)編碼監(jiān)督位）WS（旁路業(yè)務(wù)）RSC（微波公務(wù)控制信號）ID（路徑識別）XPIC（正交極化干擾抵消器遠(yuǎn)端復(fù)位）第六頁，共五十九頁，2022年，8月28日b.微波幀結(jié)構(gòu)如圖8-2所示，它是將每一幀的微波附加開銷和原有STM-1幀數(shù)據(jù)排列組合成一個(gè)共6行的方陣復(fù)幀，每行包含3.564kbit，每一個(gè)復(fù)幀又可分為兩個(gè)子幀，其寬度為1.776kbit，它是由148個(gè)碼字構(gòu)成，而每個(gè)碼字的寬度為12bit，其中包括C1、C2。C1、C2為二級糾錯(cuò)編碼監(jiān)督位，通常第一級使用卷積碼，第二級使用奇偶校驗(yàn)碼。第七頁，共五十九頁，2022年，8月28日在一個(gè)復(fù)幀中總共用1480bit作為多級糾錯(cuò)編碼監(jiān)督位，因而MLCM的速率為11.84Mbit/s。在一個(gè)復(fù)幀中除上述兩個(gè)子幀外，每行還包括兩個(gè)寬度為6bit的幀同步碼字（FS），而且這兩個(gè)幀同步碼字是被分配在不同的子幀中的。第八頁，共五十九頁，2022年，8月28日圖8-2微波幀結(jié)構(gòu)第九頁，共五十九頁，2022年，8月28日②四維網(wǎng)格編碼調(diào)制（4D-TCM）微波幀結(jié)構(gòu)(2)STM-4微波幀結(jié)構(gòu)STM-4微波幀結(jié)構(gòu)如圖8-5所示。①STM-4幀結(jié)構(gòu)如圖8-5(a)所示，SDH微波傳輸中的一個(gè)STM-4幀是由2個(gè)2×STM-1的幀結(jié)構(gòu)構(gòu)成，并且是通過兩個(gè)不同的微波波道傳輸?shù)?，因而人們通常將兩個(gè)STM-1幀排列在一個(gè)微波復(fù)幀中。第十頁，共五十九頁，2022年，8月28日圖8-5STM-4微波幀結(jié)構(gòu)圖第十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日②復(fù)幀結(jié)構(gòu)在一個(gè)微波復(fù)幀中，包含了兩個(gè)STM-1幀結(jié)構(gòu)，即每行包含540個(gè)字節(jié)，共4320bit，為了便于管理我們通常又將其分為4個(gè)子幀。 a.子幀結(jié)構(gòu) b.開銷第十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日2.編碼調(diào)制技術(shù)3.交叉極化干擾抵消（XPIC）技術(shù) 在微波傳輸中由于存在多徑衰落現(xiàn)象，會導(dǎo)致交叉極化鑒別率（XPD）下降，從而產(chǎn)生交叉極化干擾。為了抑制交叉極化干擾的影響，故此使用一個(gè)交叉極化抵消器。其工作原理如下：第十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日首先從與所傳輸信號相正交的干擾信道中取出部分信號，然后經(jīng)過處理，并與有用信號相疊加，從而抵消疊加在有用信號上的正交極化干擾信號。通常上述干擾抵消過程可以在射頻、中頻或基帶上進(jìn)行，因而采用XPIC技術(shù)之后，對干擾的抑制能力可達(dá)15dB左右。第十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日4.自適應(yīng)頻域和時(shí)域均衡技術(shù)包括自適應(yīng)頻域均衡技術(shù)和自適應(yīng)時(shí)域均衡技術(shù)。頻域均衡主要是利用中頻通道插入的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的頻率特性來補(bǔ)償實(shí)際信道頻率特性的畸變，從而達(dá)到減少頻率選擇性衰落的影響。時(shí)域自適應(yīng)均衡則用于消除各種形式的碼間干擾、正交干擾以及最小相位和非最小相位衰落等。第十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、SDH微波通信設(shè)備在SDH微波通信系統(tǒng)中，STM-4的傳輸速率為622.08Mbit/s,占用兩個(gè)微波波道，其基本結(jié)構(gòu)如圖8-6所示，它主要由SDH復(fù)用設(shè)備和SDH微波傳輸設(shè)備構(gòu)成。第十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日圖8-6終端站的電路配置第十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日（1）復(fù)用設(shè)備從圖8-6中可以看出，復(fù)用設(shè)備主要負(fù)責(zé)完成4個(gè)STM-1或4×63個(gè)2Mbit/s數(shù)據(jù)流的復(fù)用，這樣在復(fù)用器的輸出端將以STM-4數(shù)據(jù)流輸出，并通過STM-4光接口送到SDH微波傳輸設(shè)備中的中頻調(diào)制解調(diào)器（IF.Modem）（STM-4光接口被安排在中頻調(diào)制解調(diào)器中）。第十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日（2）SDH微波傳輸設(shè)備SDH微波傳輸設(shè)備主要包括中頻調(diào)制解調(diào)器部分、微波收發(fā)信機(jī)部分以及操作、管理、維護(hù)和參數(shù)配置部分（OAMP）。如圖8-6所示，微波傳輸設(shè)備共安排了兩個(gè)波道（波道A、波道B）。正常情況下，STM-4群路信號將在這兩個(gè)微波波道中同時(shí)傳輸。第十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日①光傳輸接口（OTI）光傳輸接口的結(jié)構(gòu)如圖8-7所示。下面我們就以發(fā)送信號為例來進(jìn)行說明。第二十頁，共五十九頁，2022年，8月28日圖8-7光傳輸接口第二十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日②數(shù)字處理器(DSP)DSP主要用于完成SDH微波傳輸中所要求的信號處理功能，如圖8-8所示。第二十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日圖8-8數(shù)字信號處理器第二十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日③中頻調(diào)制解調(diào)器在圖8-9中給出了波道A的中頻調(diào)制解調(diào)器的結(jié)構(gòu)示意圖。波道B的電路組成與其完全相同。 a.發(fā)信過程 b.收信過程第二十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日圖8-9信號發(fā)送流程第二十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日四、SDH微波通信系統(tǒng)數(shù)字微波通信是指以微波作為載體傳送數(shù)字信息的一種通信手段，因而SDH微波通信將兼有SDH數(shù)字通信與微波通信兩者的優(yōu)點(diǎn)。第二十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日1.SDH微波通信系統(tǒng)組成數(shù)字微波傳輸線路的組成形式可以是一條主干線，中間有若干分支，也可以是一個(gè)樞紐站向若干方向分支。圖8-11就是一條數(shù)字微波通信線路的示意圖，其主干線可長達(dá)幾千公里，并可有若干條支線線路，除了線路兩端的終端站外，還有大量中繼站和分路站。第二十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日圖8-11數(shù)字微波中繼通信線路示意圖第二十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日（1）微波站：按不同工作性質(zhì)，它可以分為數(shù)字微波端站，數(shù)字微波中繼站、數(shù)字微波分路站和樞紐站。①終端站終端站是指位于線路兩端或分支線路終點(diǎn)的站。在SDH微波終端站的設(shè)備中包括發(fā)信端和收信端兩大部分。第二十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日SDH微波終端站的發(fā)信端主要負(fù)責(zé)完成主信號的發(fā)信基帶處理（包括CMI/NRZ變換、SDH開銷的插入與提取、微波幀開銷的插入及旁路業(yè)務(wù)的提取等）、調(diào)制（包括糾錯(cuò)編碼、擾碼及發(fā)信差分編碼等）、發(fā)信混頻及發(fā)信功率放大等。第三十頁，共五十九頁，2022年，8月28日SDH微波終端站的收信端主要負(fù)責(zé)完成主信號的低噪聲接收（根據(jù)需要可含分集接收及分集合成）、解調(diào)（含中頻頻域均衡、基帶或中頻時(shí)域均衡、收信差分譯碼、解擾碼、糾錯(cuò)譯碼等）、收信基帶處理（含旁路業(yè)務(wù)的提取、微波幀開銷的插入與提取、SDH開銷的插入與提取、NRZ/CMI變換等）。第三十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日②中繼站中繼站是指位于線路中間、不上下話路的站?？煞譃樵偕欣^站、中頻轉(zhuǎn)接站、射頻有源轉(zhuǎn)接站和無源轉(zhuǎn)接站。第三十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日③分路站分路站是指位于線路中間的站，它既可以上、下某收、發(fā)信波道的部分支路，也可以溝通干線上兩個(gè)方向之間的通信。由于在此站上能夠完成部分波道信號的再生，因此該站應(yīng)配備有SDH微波傳輸設(shè)備和SDH分叉復(fù)用設(shè)備（ADM）。第三十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日④樞紐站樞紐站是指位于干線上的、需完成多個(gè)方向通信任務(wù)的站。在系統(tǒng)多波道工作的情況下，此類站應(yīng)能夠完成對某些波道STM-4信號或部分支路的轉(zhuǎn)接和話路的上、下功能，同時(shí)也能完成對某些波道STM-4信號的復(fù)接與分接操作，如需要還能對某些波道的信號進(jìn)行再生處理后再繼續(xù)傳播。第三十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日（2）交換機(jī)：這是用于功能單元、信道或電路的暫時(shí)組合以保證所需通信動作的設(shè)備，用戶可通過交換機(jī)進(jìn)行呼叫連接，建立暫時(shí)的通信信道或電路。（3）用戶終端：這是由用戶使用的終端設(shè)備，如自動電話機(jī)、電傳機(jī)以及計(jì)算機(jī)等。第三十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日（4）數(shù)字終端機(jī)：它實(shí)際是一個(gè)數(shù)字電話終端復(fù)用設(shè)備，其功能是將交換機(jī)送來的多路信號變換為時(shí)分多路數(shù)字信號，并送往數(shù)字微波傳輸信道，或者是將數(shù)字微波傳輸信道所接收的時(shí)分多路數(shù)字信號反變換為交換機(jī)所要求的信號，并同時(shí)送至交換機(jī)。對于SDH系統(tǒng)，一般采用SDH數(shù)字終端復(fù)用設(shè)備作為其數(shù)字終端機(jī)，而圖中的數(shù)字分路終端機(jī)則可以采用分插復(fù)用器（ADM）。第三十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日2.SDH常用頻段的射頻波道配置 規(guī)定微波波道的最大傳輸帶寬可達(dá)40MHz。在國家標(biāo)準(zhǔn)“1～40GHz數(shù)字微波接力通信系統(tǒng)容量系列及射頻波道配置”規(guī)定中明確指出，[JP2]1.5GHz和2GHz頻段的波道帶寬可以較窄，取2MHz、4MHz、8MHz、14MHz波道帶寬，適用于中、小容量的信號系統(tǒng)。4GHz、5GHz、6GHz頻段的電波傳播條件較好，特別適用于大容量的高速SDH微波傳輸系統(tǒng)。第三十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日五、SDH微波系統(tǒng)的綜合應(yīng)用 有下列幾種方式。 (1)用SDH微波系統(tǒng)使光纖電信網(wǎng)形成閉合環(huán)路。 (2)與SDH光纖系統(tǒng)串聯(lián)使用。 (3)作為SDH光纖網(wǎng)的保護(hù)，以解決整個(gè)通信網(wǎng)的安全保護(hù)問題。 (4)自成鏈路或環(huán)路。第三十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日第二節(jié)SDH在互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用一、Internet網(wǎng)絡(luò)Internet是全球性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它是一種借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)而實(shí)現(xiàn)全球信息傳遞的快捷、有效和方便的手段。第三十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、實(shí)現(xiàn)寬帶IP網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù) 在寬帶IP網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中需要考慮網(wǎng)絡(luò)分層、技術(shù)體制和接入技術(shù)等問題。1.網(wǎng)絡(luò)分層 寬帶IP城域網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)迅速發(fā)展和市場競爭的條件下，建立起的城市范圍內(nèi)的寬帶多媒體通信網(wǎng)絡(luò)，它是寬帶IP骨干網(wǎng)在城市范圍內(nèi)的延伸，并作為本地公共信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，負(fù)責(zé)承載各種多媒體業(yè)務(wù)以滿足用戶的需求。第四十頁，共五十九頁，2022年，8月28日（1）核心層核心層主要完成城域網(wǎng)內(nèi)部信息的高速傳送與交換，實(shí)現(xiàn)與其他網(wǎng)絡(luò)的互連互通。下面以一個(gè)具體寬帶IP網(wǎng)絡(luò)為例來進(jìn)行說明。圖8-15是一個(gè)寬帶IP網(wǎng)絡(luò)的核心層拓?fù)鋱D。第四十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日圖8-15寬帶IP網(wǎng)核心拓?fù)鋱D第四十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日（2）匯接層匯接層主要完成信息的匯聚和分發(fā)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)用戶網(wǎng)絡(luò)管理。（3）接入層接入層主要是為用戶提供具體的接入手段。第四十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日2.傳送技術(shù)最新的寬帶IP網(wǎng)絡(luò)是在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)之上建立起來的，可采用當(dāng)前最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)——IP

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ATM（POA）、IP

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SDH（POS）和IP

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WDM（POW）等。第四十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日（1）IPoverATMIP是因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。IP與ATM技術(shù)相融合，將能充分發(fā)揮出ATM支持多業(yè)務(wù)，提供服務(wù)質(zhì)量保證（QOS）的技術(shù)優(yōu)勢，解決了傳輸速率問題，提高了網(wǎng)絡(luò)性能，降低設(shè)備成本，增加了可管理性，提高了可擴(kuò)展性。其基本原理如下。①IP

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ATM的基本原理②IP

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ATM的特點(diǎn)第四十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日(2)IPoverSDHIP

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SDH也稱為Packet

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SDH（POS），即直接以SDH網(wǎng)絡(luò)作為IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的物理傳輸網(wǎng)絡(luò)，可見是一種IP與SDH技術(shù)的結(jié)合，其工作原理如下。①IP

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SDH的基本原理②IP

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SDH的特點(diǎn)第四十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日(3)IPoverWDM①IP

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WDM的基本原理 IP

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WDM是IP與WDM技術(shù)相結(jié)合的標(biāo)志。首先在發(fā)送端對不同波長的光信號進(jìn)行復(fù)用，然后將復(fù)用信號送入一根光纖中傳輸，在接收端再利用解復(fù)用器將各不同波長的光信號分開，送入相應(yīng)的終端，從而實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)包在多波長光路上的傳輸。由此可見，IP

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WDM將是一個(gè)真正意義上的鏈路層數(shù)據(jù)網(wǎng)，在IP層和物理層之間省去了ATM層和SDH層，將IP數(shù)據(jù)直接放到光路上進(jìn)行傳播。第四十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日②IP

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WDM的特點(diǎn)a.簡化了層次，減少了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和功能重疊，從而降低了網(wǎng)管復(fù)雜程度。b.充分利用光纖的帶寬資源，極大地提高了帶寬和相對的傳輸速率。c.對傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式及調(diào)制方式透明。可以傳送不同碼率的ATM、SDH／SONET和吉比特第四十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日3.接入技術(shù)采用寬帶IP網(wǎng)絡(luò)作為IP骨干網(wǎng)之后，可以支持寬帶接入服務(wù)，為用戶提供各種寬帶的多媒體業(yè)務(wù)，因而各運(yùn)營商將根據(jù)自身的特點(diǎn)提出相應(yīng)的解決方案，一般有FTTx+xDSL、FTTx+HFC、FTTx+LAN以及無線接入等方式，其中FTTx+LAN最為看好。第四十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、IPoverSDH技術(shù)IP

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SONET/SDH也稱為POS，它是通過SONET/SDH提供的高速傳輸通道來直接傳送IP數(shù)據(jù)包。1.數(shù)據(jù)的封裝參照OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型在圖8-18中給出IP

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SDH的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)。第五十頁，共五十九頁，2022年，8月28日圖8-18IP

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SDH的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)第五十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日可見SONET/SDH協(xié)議是物理層協(xié)議，主要負(fù)責(zé)物理層上數(shù)據(jù)流的傳送任務(wù)。IP協(xié)議是屬于網(wǎng)絡(luò)層的無連接協(xié)議，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包由源到宿的尋址和路由選擇，兩者之間是數(shù)據(jù)鏈路層，主要負(fù)責(zé)進(jìn)行幀定位和糾錯(cuò)。第五十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日由于SONET/SDH是采用點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸方式，因而IETF（國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)聯(lián)合會）建議采用PPP（點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議）作為鏈路層協(xié)議來對IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝，然后再采用HDLC幀格式，在同步傳輸鏈路上對PPP封裝的IP數(shù)據(jù)幀進(jìn)行定界。從而將PPP幀映射到SDH的虛容器之中。由此可見，IP

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SDH的數(shù)據(jù)封裝過程極為簡單，可分為兩步，即將IP數(shù)據(jù)包封裝到PPP幀中和將PPP幀放入SDH虛容器。下面從協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)開始討論。第五十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日（1）協(xié)議