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电力通信技术(基础知识)


一、数字通信部分

数字信道的容量
? 在对称无记忆信道,系统带宽为B,采用L进制传 输时,无噪声数字信道的最高传输速率为:

C ? 2B log2 L(b / s)
? 奈奎斯特第一准则:当二进制数字信号通过某信 道传输时,做到码元响应的最大值处不产生码间 干扰的极限传输速率为2bit/s/Hz。

/> ? 若信道容量为C,消息源产生信息的速率为R, 只要C≥R,则总可以找到一种编码方式实现无 误码传输,若C<R,则不可能实现无误码传输。

? 5.基带传输系统,其形成系统特性如图所示。 ? 求:(1)若符合奈氏第一准则,那么奈氏频率fN、 间隔和符号速率各为多少? ? (2)采用四电平传输时,数据传信速率为多少?频 谱利用率为多少bit/(S· Hz)?

? 解:(1)奈氏频率fN=(2000+3200)/2=2600HZ 符号速率=NBd=2 fN=2×2600=5200波特或 5200Bd 奈氏间隔=1/2 fN=1/5200=1.92×10-4s ? (2)数据传信速率 =NBdlog2M=5200×log24=10400bit/s 频谱利用率=10400/3200=3.25bit/s· HZ

常见的码型及其特性
? 单极性不归零码: 高频分量少,存在直流线谱分量,无定时线谱 分量。 ? 单极性归零码: 有定时线谱分量,高频分量高,存在直流线谱 分量,。 ? 传号交替翻转码:AMI码。 二进制的“0‖仍为“0‖,二进制的“1‖交替地 变位“+1‖和“-1‖,为三电平。无直流分量, 高频分量少,无定时分量。

? CMI 码:传号交替用“00‖和“11‖表示,0用 “01‖表示,“10‖无效。1B2B。 ? 曼切斯特码 传号“ ”,空号“ ”

? 密勒码:曼切斯特微分码 “1‖用“ ” “ ”交替表示,一个 “0‖极性保持,两个及以上连“0‖,后者翻转。 ? 三元码:HDB3码、mBnB码

单极性不归零码 1 单极性归零码
传号交替翻转码 1 曼切斯特码 密勒码

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

HDB3码原理
?凡“1‖码正、负交替,编为B+或B-。 ?长连“0‖中的第四个“0‖用V码代替,并 与前面的B码同极性,不符合极性交替规 律。 ?凡V码正负交替。 ?如果两个V码间“1‖的个数为偶数,则四 个连“0‖的第一个“0‖用B’码交替,并符 合前面的极性交替规律。

HDB3码——编码
二进制 1 AMI 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 -1

+1 0 0 0 0 -1 0 +1 0
B+ B- 0 0 V- B+ 0 B-

HDB3

B+ 0 0

V+ B-

?假设前一个破坏点为V+,且其后至第一个传 号前有奇数个B脉冲

HDB3码——解码
?从码流中找到破坏点V(两个同极性的“1‖ 后面的“1‖一定使V),而V脉冲前面有三 个“0‖,当V脉冲前面只有两个“0‖码时, 它前面的第三个+1或-1肯定是取代节 的B码,应将它扣除。

编码效率
? 将1个二进码变换成一个三进制码元,为1B1T。 编码后,码元包含的信息量没有变化。 ? 在某些高速长途传输系统中,使用4B3T,即4个 二进制码元用三个三进制码元表示,降低码元 传输速率,提高编码效率。 ? 编码效率的概念: 输入二进制码的信息量与理想三元码信息容量 之比。 ? ?C /C
B C

? 输入二进制码的信息量与理想三元码信息容量之 比。

? ? CB / CC
2

? 其中,η为编码效率,Cc为传输码型的最大可能 信息容量,CB为二进制信码的信息容量。

CB ? RB ? Pi log( 1 )(b / s) Pi i ?1 CC ? RC ? qi log( 1 )(b / s) q i i ?1
2

? 对于1B1T

? 若输入的“0‖―1‖的概率为1/2,则:CB=RB(b/s),
编码后,码元速率没有改变,则:RC=RB.,同时, 三元码中“+1‖―-1‖―0‖是等概率出现,则
1 CC ? RC ? log2 ( i ?1 3
2

1 )(b / s) ? R log 3 C 2 1 3

? ? CB / CC ? RB / RB log2 3 ? 1/ log2 3 ? 63.09%

PCM设备介绍
?PCM设备是数字微波、光纤等数字通信的 基群设备,也作为网络通信的终接设备。 ?PCM的含义为脉冲编码调制,即对模拟信 号进行采样、保持、量化、编码,把模 拟信号转换成数字信号传输。

时分多路和PCM设备
时分多路复用的示意图:
f1(t) f1(t)

信道

时分多路和PCM设备
时分多路复用的示意图:
f2(t) 信道 f2(t)

时分多路和PCM设备
时分多路复用的示意图:
fn(t) 信道 fn(t)

时分多路和PCM设备
时分多路复用的示意图:
f1(t) f1(t)

信道

? PCM以话音为代表。话音的频率为300~ 3400HZ,考虑防护带,取上限频率为4kHZ, 按照取样定理,取样频率为8kHZ,一帧时间 为125μs。 ?ITU组织规定PCM有两种体制,PCM30/32和 PCM24,统称基群。我国使用前者,路时隙的 时间为125μs /32=3.9μs 。 ?规定PCM的一帧时间分成32个时隙,其中30 个时隙用来传送语音或数据,另外两个时隙 用来实现同步和对告。

数码率 ?每个时隙用8比特来表示。时隙速率为: 8比特×8kHZ=64kbit/s ?1帧的速率 64kbit/s×32时隙=2048 kbit/s

TS0 同步

TS16 对告

64kbit/s

ITU-TG.732的PCM30/32的帧结构
?一帧125μs,一帧分为32个时隙记为TS0~ TS31 ,每个时隙为3.9μs,其中TS1~ TS15, TS17~ TS31用来传送8bit PCM数字信号,记 为CH1~ CH30 , TS16时隙用来传送随路信 令, TS0时隙用来传送帧定位信号,每个时 隙占码元数为8bit。

PCM的高次群设备
?PCM32/30为基群设备,可以传送30路话音, 也可以通过同向数据接口,直接传送每时 隙为 64kbit/s的数据(G.703),在数字微 波通信中,PCM设备的信号接入微波信道机 信进行中频和高频调制后,射频经馈线、 天线送出。在光纤通信系统中,PCM设备作 为电端机进入光端机经光纤传输。

PCM的接口
? PCM设备有语音信号接口(E&M)、数据接口,其 数据接口主要是G.703 64kbit/s接口。 ? G.703 64kbit/s接口有同向接口、中央时钟接 口、反向接口。 ? 同向接口的信息和与它相关的定时信息是同一 方向传输的,它的定时信息取自信息中。 ? 反向接口的与传输方向有关的定时信息都由数 字传输设备提供给终端。 ? 中央时钟是通过该接口的与两个传输方向相关 的定时信号都是由中央时钟提供。

?当通信容量不够时,可使用PCM的高次群设 备。多个PCM信号合成一路信号的过程为复 接。与复接相反的过程为分接。 ?复接根据时钟源是否同一分为同源复接和 异源复接。SDH采用同源复接,即同步数字 系统,PDH为异源复接,即准同步数字系统。

频带与信息率、频带利用率等
基带: ? 带宽B,最高传输速率C,M进制码

C ? 2B log2 M (b / s)
? 滚降系数:0≤α≤1
2B C? log 2 M (b / s ) 1? ?

? M元制码,滚降系数α,调制效率η
2 ?? log 2 M (bit / s / Hz ) 1? ?

? 频带: ? MQAM、MPSK则 BMQAM=2B ? 则:多元制码,滚降系数α,调制效率 η
1 ?? log 2 2 M (bit / s / Hz ) 1? ?

? 一个正交调幅系统,采用64QAM调制,信 道带宽为2400Hz,滚降系数 =0.5,试求 每路电平数、调制速率、输入信号总的比 特率、频带利用率(Bd/Hz)各为多少?

绝对电平
? 对电路某测试点而言,取1mw功率为基准 所确定的电平值为绝对电平P0 。U0为标 准功率电平在600Ω负载上的电压,为 0.775V。

绝对功率电平
P ?dBm? P W ? 10 lg P0 1 P P ln ?NPm? W ? 2 P0
?1Np≈8.686db ?1db≈0.115Np

绝对电压电平
U Pu ? 20lg ?dB? U0 1 U ?NP ? Pu ? ln 2 U0

功率电平与电压电平之间的关系
P ?dBm? ? 10lg P W ? 10 lg 2 P0 ?U 0 ? ? R ? 0? ? R0 U 600 ? 20 lg ? 10 lg ? Pu ? 10 lg U0 R R
? 当Z为600Ω时,功率电平等于电压电平 ? 当Z为75Ω时,功率电平=电压电平+9db

?U R?

2

二、数据通信部分

数据通信模型
信 源

信 源 编 码

信 道 编 码

并 /串 转换 同步

调制

信道

信宿

信 源 译 码

信 道 译 码

串 /并 转换

解调

同步

常用的抗干扰编码
?奇偶校验码 ?纵横奇偶校验码 ?汉明码 ?CRC循环冗余校验码

三、光纤通信部分

光缆构造
保护层~2.5mm 二次涂覆 ~1mm 涂覆层 包层 ~125mm

纤芯 单模光纤 ~7 to10mm 多模光纤 ~50mm

按光纤截面上折射率分布分类
1. 阶跃型光纤(Step-Index Fiber,SIF) 2. 渐变型光纤(Graded-Index Fiber,GIF) 光纤的折射率变化可以用折射率沿半径的 分布函数n(r)来表示。



光纤的折射率分布

? 多模光纤(Multi-Mode Fiber,MMF) ? 单模光纤(Single Mode Fiber,SMF) ? 在一定的工作波上,当有多个模式在光纤 中传输时,则这种光纤称为多模光纤。 ? 单模光纤是只能传输一种模式的光纤,单 模光纤只能传输基模(最低阶模),不存在 模间时延差,具有比多模光纤大得多的带 宽,这对于高码速传输是非常重要的。 ? 按光纤的工作波长可以将光纤分为短波长 光纤、长波长光纤和超长波长光纤

光纤特性的标准
1. G.651 多模渐变光纤,早期使用。 2. G.652常规单模光纤,在1.31μm色散为零,传输 距离只受损耗的限制。 3. G.653色散移位光纤,在1.55μm色散为零,损耗 最小。 4. G.654 1.55μm损耗最小的单模光纤。在1.31μm 色散为零,在1.55μm色散为17-20ps/(nm.km), 和常规光相同,但损耗更低。 5. 是G.653的改进型。 6. G.655是非零色散光纤,是改进的色散移位光纤。

数值孔径NA
? NA 表示光纤接收和传输光的能力。 NA 越大,接收

能力越强,从光源到光纤的耦合效率越高。对于无
损光纤, NA 大,光纤的抗弯曲性越好,单信号畸变

越大,从而限制通信容量。选择合适NA。

NA ? n0 sin ? c ? n ? n ? n1 2?
n1 ? n2 ?? n1
2 1 2 2

?例:渐变型光纤的数值孔径的表达式为



光纤传输性能的主要指标
?损耗:限制系统的传输距离。 ?色散:限制系统的传输容量。对于模拟 信号,色散限制带宽(用3dB光带宽f3dB), 对于数字信号,色散产生脉冲展宽(脉冲 展宽τ)。

1、色散

?在光纤数字通信系统中,由于光纤中的信 号是由不同的频率成分和不同的模式成份 来携带的,这些不同的频率成份和不同的 模式成份的传输速度不同,从而引起色散。 对于数字信号,色散将引起脉冲的展宽, 使通信带宽变窄。 ?色散常用 3dB 光带宽或脉冲展宽△τ表示。

光纤的色散
20 Dispersion (ps/nm?km)

15
10 5 0

G.652

-5 -10
-15 1100 1200 1300

G.655 G.653
1400 1500 1600 1700

Wavelength (nm)

光纤损耗系数
? 为了衡量一根光纤损耗特性的好坏,在此引入损耗 系数(或称为衰减系数)的概念,即传输单位长度 (1km)光纤所引起的光功率减小的分贝数,一般用α 表示损耗系数,单位是dB/km。用数学表达式表示 为

10 Pi ? ? lg ?dB / km? L P0

光纤衰耗
窗口 I II III 波长 [nm] 800 ? 950 1280 ? 1350 1510 ? 1600 ? [dB/km] 2 0.5 0.2

衰减 [dB/km]

10

850nm波长窗口工作区 1310nm波长窗口工作区 (第1传输窗口) (第2传输窗口)

I 1 II

1550nm波长窗口工作区 (第3传输窗口)

III 0.1
光纤杂质
OH-吸收峰

850

1300

1550

l [nm]

损耗测量

?剪断法 ?后向散射法

剪断法
10 P1 ?光纤的损耗系数:? ? lg ?dB / km? L P2
偏置电路 P1 注入装置

被测光纤

P2

检测器

放大器 电平测量

后向散射法
? 后向散射法:瑞利散射光功率与传输光功率成比例。 利用与传输光相反的瑞利散射光功率来确定光纤损耗 系数的方法。 ? 设光在光纤中正向传输光功率P,经过L1、L2点时分 别为P1、P2,从这两点返回输入端,光检测器的后 向散射功率分别为Pd( L1 )、 Pd( L2 ),则正 向和反向的平均损耗系数为: 10 Pd ?L1 ? ?? lg (dB / km) 2( L2 ? L1 ) Pd ?L 2 ? ? 该方法还可利用光在光纤中传输时间测量光纤的长度 cn L? 2n1

光学 系统 光源

耦合 器件

光学 系统 被测光纤

光学系统

光检测器

N
光学系统

示波器

数据处理器

? 后向散射法光纤损耗测量的系统框图

dB

?a)

(b) (c)
PA PB (d)

(e)

长度

10 Pd ?L1 ? ?? lg (dB / km) 2( L2 ? L1 ) Pd ?L 2 ? cn L? 2n1

? 后向散射功率曲线示意图

? (a) 输入端反射区 ? (b) 恒定斜率区,用以确定反射系数

? (c) 连接器、接头或局部缺陷引起的损耗
? (d) 介质缺陷(例如气泡)引起的反射 ? (e) 输出端反射区,用以确定光纤长度

? 光时域反射仪( OTDR )

光器件的分类
? 有源器件:光源、光检测器、光放大器

? 无源器件:连接器、耦合器、波分复用器、调 制器、光开关、隔离器。

光无源器件
1、连接器和接头
? 光纤线路与光发射机或光接收机之间,或光纤 线路与其他无源器件之间的连接。 ? 影响指标:插入衰耗、重复性、互换性、反射 损耗、寿命、工作温度的影响等。

? PC型、FC型等。

2、光耦合器
? 作用:把一个输入光信号分配给多个输出,或把多 个输入的光信号组合成一个输出。 ? 对光纤线路的影响:附加插入损耗,还有一定反射 和串扰噪声,与波长无关。与波长有关的为波分复 用器/解复用器。 ? 耦合器类型:
? T型

? 星型 ? 定向耦合器 ? 波分复用器/解复用器

T形耦合器
? 2×2的3端耦合器
? 把一根光纤输入的光信号 按一定比例分配给两根光 纤 ? 把两根光纤输入的光信号 组合一起,输入一根光纤。

? 用作不同分路比的功率分 配器或功率组合器。

T形

星形耦合器
? n×m ? 把n根光纤输入的光纤 输入的光功率组合在 一起均匀分配给m根 光纤。 n
∶ ∶

m
∶ ∶

? 常用作多端功率分配 器。

定向耦合器
? 2×2的3端或4端耦合器 ? 分别取出光纤中不同向 不同方向传输的光信号。 ? 例:1进,2、3出,4无 出;2入,1、4出,3无 出。 ? 分路器。 4 3 1

2

定向

波分复用器/解复用器
? 与波长有关
? 多个不同波长的发 射机输出的光组合 在一起输入到一根 光纤 ? 把一根光纤输出的 多个不同波长的光 分配给不同的接收 机。
λ1 λ1

λ2
λ3

λ3+λ1+λ2

3、光隔离器和光环形器
? 互易器件:输入和输出可交换

? 光隔离器:只允许光波往一个方向传输,阻止光波 往其他方向或反方向传输。
? 用于:激光器或光放大器的后面,以避免反射光返 回到该器件至使器件性能变坏。 ? 主要参数:损耗、隔离度。对正向入射光插入损耗 越小越好,对反向反射光的隔离度越大越好。 ? 主要器件:法拉第旋转器、空间分离偏振器SWP ? SWP:将光分解为两个正交偏振分量,让垂直分 量直线通过,水平分量偏折通过。

光环形器
? 多端口,工作原理与隔离器同。

2 1

2 3

1

3
三端口

4
四端口

EDFA的优点
? 工作波长正好落在光纤通信最佳波段(1500- 1600nm),与传输光纤的耦合损耗很小,可达 0.1dB。 ? 增益高,约30-40dB。饱和输出功率大,约10 -15dBm,增益特性与光偏振态无关。 ? 噪声指数小,一般4-7dB,用于多信道传输时, 隔离度大,串扰小,适用于波分复用系统。 ? 频带宽。在1550nm窗口,频带20-40nm,可 进行多信道传输,有利于增加传输容量。

三、交换技术部分

数据交换方式
?电路交换 ?报文交换

?分组交换

电路交换方式原理
交换电路网

1

入线 (连接通路) :交换局

出线 N

电路交换
? 电路交换网在两个站点之间建立一条专用通信路径, 这条专用路径途径多个网络结点。这一路径是由连 接结点和结点的一连串物理链路组成的,而每段物 理链路都会为这一连接建立一条专用的逻辑通道。 由源站点生成的数据沿着这条专用的通道被尽可能 快地传送到目的站点。对每个结点来说,接收到的 数据无延迟地被选路传输或交换至适当的出口通道。

电路交换—特点

? 从连接建立起独占信道,直到连接断开。因 此信道的利用率是不充分的,但好处是没有 时延。 ? 比较费时,但接下来的交换过程就简单了。 ? 当出现误码或差错时,网络只能忽略或断开 重连,并不能重发差错的时隙。 ? 电路交换没有流量控制。业务速率应该是已 知且恒定的。

电路交换——缺点 ? 电路接续时间长 ? 电路利用率低 ? 不同类型的终端不能通信 ? 有呼损 ? 传输质量较差

报文交换方式原理
报文 报文

A B C

1 2 n

控制器
报文

C A

1 2 n

C

B C

A B

BA

A B C 交换机
存储器

报文交换——主要优点 ? 不同类型终端可通信 ? 提高了线路利用率 ? 无呼损 ? 可实现同文报通信

报文交换——缺点 ? 信息的传输时延大 ? 要求报文交换机有高速处理能力

分组交换方式原理
用户A 一般终端

分组交换机1

分组交换机2
1 c

C
分组型终端

PAD

PAD

C

分组传输线路

D
存储器 存储器
1 D

一般型终端

B

3 D

2 D

分组交换机3
存储器

分组型终端

分组交换——优点 ? 传输质量高 ? 可靠性高 ? 不同类型终端可通信 ? 能满足通信实时要求 ? 经济性好

分组交换——缺点 ? 对长报文通信的传输效率比较低 ? 要求交换机有较高处理能力

电路交换与分组交换的对比—性能
呼叫请 求分组 1 2 3

传播 时延 呼叫请 求信号

呼叫接 受信号 用户数据

呼叫接 受分组 处理 时延 1 2 3 1 2 3

1 2 3

1 2 3

时 间 确认 信号 结点

1 2 3

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

A 电路交换

B 虚电路分组交换

C 数据报分组交换

交换技术对比表
电路交换
专用的传输通路
数据连续传输 足够快,可交互 在整个会话过程建立通路 数据按序到达 呼叫建立时延;传输时延可忽略 如果被叫方忙则返回忙信号 超负荷可能会阻塞呼叫的建立; 对于已建立的呼叫没有时延 用户负责对报文丢失的保护 通常没有速率或编码转换 固定带宽传输 在呼叫建立后就没有额外开销传 输 网络利用率低

数据报分组交换
没有专用通路
分组传输 足够快,可交互 为每个分组建立路由 分组可能不按序到达 分组传输时延 如果分组没有交付,可能会通知 发送方 超负荷会增加分组时延 网络可能会对单个分组负责 有速率和编码转换 动态使用带宽 每个分组中都有额外开销比特 网络利用率高

虚电路分组交换
没有专用通路
分组传输 足够快,可交互 为整个会话过程建立路由 分组按序到达 呼叫建立时延;分组传输时延 向发送方通知连接被否决 超负荷可能会阻塞呼叫的建立; 增加分组时延 网络可能会对分组序列负责 有速率和编码转换 动态使用带宽 每个分组中都有开销比特 网络利用率高

电路交换
专用的传输通路
数据连续传输 足够快,可交互 在整个会话过程建立通路 数据按序到达 呼叫建立时延;传输时延可忽略 如果被叫方忙则返回忙信号 超负荷可能会阻塞呼叫的建立; 对于已建立的呼叫没有时延 用户负责对报文丢失的保护 通常没有速率或编码转换 固定带宽传输 在呼叫建立后就没有额外开销传 输 网络利用率低

数据报分组交换
没有专用通路
分组传输 足够快,可交互 为每个分组建立路由 分组可能不按序到达 分组传输时延 如果分组没有交付,可能会通知 发送方 超负荷会增加分组时延 网络可能会对单个分组负责 有速率和编码转换 动态使用带宽 每个分组中都有额外开销比特 网络利用率高

虚电路分组交换
没有专用通路
分组传输 足够快,可交互 为整个会话过程建立路由 分组按序到达 呼叫建立时延;分组传输时延 向发送方通知连接被否决 超负荷可能会阻塞呼叫的建立; 增加分组时延 网络可能会对分组序列负责 有速率和编码转换 动态使用带宽 每个分组中都有开销比特 网络利用率高

DDN网络
? 数字数据网(Digit Data Network)是向用户提供 数字数据电路的网络,它是采用数字信道(时隙) 来传输数据信号的数据传输网。 ? DDN可以向用户提供点到点和点到多点的中、高速 数据通信的专用电路。在专用电路的基础上,可 以提供虚电路(PVC)方式的帧中继(FR)业务。 ? DDN还可以向用户提供半永久性连接的电路,或称 “软永久虚电路”(SPVC),即建立一个临时性的 固定连接,如果用户需要改变数据信息传输的速 率、通达的目的地、传输路由等时,连接可以根 据用户的需要改变,因为这种改变不十分频繁, 所以叫做“半永久性”或“半固定性”连接。

DDN的特点
? 信息传输速率高、网络传输时延小。按时隙接 入,TDM原理,时隙转接。差错控制由终端完 成。 ? 传输质量好 ? 传输距离远 ? 传输安全可靠:迂回路由 ? 透明传输 ? DDN网络运行管理简便。

No.7信令技术
? No.7信令系统是一种国际性的标准化通用公共信 道信令系统,它采用了分层的功能结构和消息通 信机制,最适于在现代数字通信网中使用。 ? 在No.7信令系统的四级结构中,将No.7信令系统 分为消息传递部分(Message Transfer Part, MTP)和用户部分(User Part,UP)。 ? 消息传递部分的主要功能是作为一个消息传递系 统,为用户部分提供信令消息的可靠传递,即确 保消息无差错地由源端传送到目的地,它只负责 消息的传递,并不处理消息本身的内容。它包括 信令数据链路功能、信令链路功能和信令网功能。

No.7信令系统的四级结构

? 第一级为信令数据链路功能级,它定义了信令数 据链路的物理、电气和功能特性,确定与数据链 路的连接方法。 ? 第二级为信令链路功能级,它规定信令消息在一 条信令数据链路上传递的功能和程序,保证信令 消息比特流在相邻两信令点之间点到点的可靠传 递。 ? 第三级信令网功能包括信令消息处理和信令网管 理两部分。 ? 第四级用户部分功能,相当于OSI7层结构中的应 用层,具体定义各种业务的信令消息和信令过程。

? 信令连接控制部分(SCCP)用于加强MTP功能,它 与MTP一起提供相当于OSI的第三层功能 ? 事务处理能力应用部分(TCAP)指的是网络中分散 的一系列应用在互相通信时所采用的一组协议和功 能。 ? 事务处理能力(TC)是指通信网中分散的一系列应 用在相互通信时采用的一组规约和功能。 ? ISDN用户部分(ISUP)是在TUP基础上扩展而成的。 ? 智能网应用部分用来在智能网各功能实体间传送有 关信息流,以便各功能实体协同完成智能业务。 ? 移动应用部分

? No.7信令系统中有3种信号单元,即消息信 号单元(MSU)、链路状态信号单元(LSSU) 和填充信号单元(FISU)。

电话用户消息格式

No.7信令网
? No.7信令网:本质上是一个专用于传送No.7信令消 息的数据网,是具有多种功能的业务支撑网。它由 信令点(SP)、信令转接点(STP)以及连接它们 的信令链路组成。 ? 信令点(SP)是No.7消息的起源地点和目的地点。 ? 信令转接点(STP)是在信令网中将No.7信令消息 从一个信令点转接到另一个信令点的信令转接设备。 综合型STP也可以完成SP功能。

? No.7的传送方式有三种: ? 直联方式:指两个邻接信令点之间,对应某信 令关系的信令消息沿着直接连接的信令链路传 送,称为直联方式。 ? 非直联方式:指对应某信令关系的信令消息通 过一个或多个STP转接到目的地。 ? 准直联方式:指信令消息路由预先确定且固定, 是非直联模式的特殊情况。

我国No.7信令网结构

? 为了保证信令网的可靠性,提高信令网的可用 性,我国的三级信令网采用了双备份可靠性措 施。 ? 国际信令网的信令点编码的位长为14位二进制 数,采用三级的编码结构 ? 我国国内信令网采用24位二进制数的全国统一 的编码计划。

我国国内信令点编码格式

四、TCP/IP部分

1、OSI参考模型
应用层 应用层

表示层协议
表示层 表示层

会话层协议
会话层 会话层

运输层协议
运输层 运输层

网络层

P3
P2

网络层

内部子网 协议

网络层

P3
P2

网络层

数据链路层

数据链路层

数据链路层

数据链路层

物理层

P1

物理层

物理层

P1

物理层

主机A

路由器1

路由器n

主机B

2、TCP/IP的体系结构
OSI TCP/IP

应用层
表示层 会话层

应用层
模型中不 存在

传输层
网络层 数据链路层 物理层

传输层
网络层

链路层

链路层
? 数据链路层或者网络接口层,通常包括操作系 统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接 口卡。它们一起处理与电缆(或其他任何传输 媒介)的物理接口特性,以及在传输介质上发 送和接收信息帧的格式。 ? TCP/IP支持的格式很多,以太网、ATM、令牌 环、FDDI、帧中继等。

网络层(IP)
? 该层有时也称为互联网层,它是整个体系结构的关 键部分。它的功能是使主机可以把分组发往任何网 络并使分组独立地传向目标(可能经由不同的网 络)。这些分组到达的顺序和发送的顺序可能不同, 因此如果需按照顺序发送及接收时,高层必须对分 组排序。这就好像我们日常生活中的邮政系统,我 们发送信件的时间先后可能和到达接收方的先后顺 序不一致,先发的信可能会后收到。 ? 在TCP/IP协议族中,网络层协议包括IP协议(网际 协议)、ICMP协议(Internet互联网控制报文协 议),以及IGMP协议(Internet组管理协议)。

? IP可运行在主机和路由器上。

? 路由器:负责分组交换和转发。能将IP分组从 一个网络转发到另一个网络。路由器上的每一 个网络接口都分别连接到一个互不相同的网络 上。一个路由器不断地与其他路由器交换信息, 且必须通过适当的路由协议进行,计算IP分组 的最佳路由。 ? IP面向无连接。
? IP有IPV4和IPV6版本。

传输层
? 在TCP/IP模型中,位于网络层上面的那一层,现在 通常被称为传输层。它的功能就是使源端主机和目 的端主机上的对等层的应用程序可以进行端到端的 通信,和OSI参考模型的传输层一样。在TCP/IP协议 族中有两个互不相同的传输层协议:TCP协议(传输 控制协议)和UDP协议(用户数据报协议)。 ? 传输控制协议TCP为两台主机提供高可靠性的通信。 它是一个面向连接的协议,允许从一台主机发出的 字节流无差错的发往互联网上的其它主机。它把应 用程序交给它的数据分成报文段并传给网络层。在 接收端,TCP接收进程把收到的报文再组装成原来的 形式提交给应用程序。TCP还要处理流量控制,以避 免快速的发送方会发送过多的报文“淹没”慢速的 接收方。

传输层
? 用户数据报协议UDP为应用层提供一种非常简 单的服务。它是一个不可靠的、面向无连接的 协议,用于不需要TCP的排序和流量控制能力 而是自己完成这些功能的应用程序。UDP只是 把称作数据报的分组从一台主机发送到另一台 主机,并不保证该数据报一定能到达另一端。 任何必须的可靠性都必须由应用层来提供。

应用层
? 在TCP/IP模型中,没有OSI参考模型中的表示层和 会话层,传输层上面就是应用层。它包含了所有 的高层协议。最早引入的是虚拟终端协议TELNET、 文件传输协议FTP和电子邮件协议SMTP。通过运行 TELNET协议,一台机器上的用户可以登录到远程 的主机上并且可以进行程序调试等工作。FTP协议 则提供了一种可以让用户有效的把数据从一台主 机移动到另一台主机上去的方法。电子邮件协议 是专门负责邮件的收发。随着网络应用技术的发 展,又出现了一些新协议:如:域名系统服务 DNS(domain name service)、HTTP协议等。

TCP/IP的控制协议
Telnet、FTP和Email等 TCP和UDP IP、ICMP和IGMP

应用层

传输层 网络层

链路层

设备驱动程序及接口卡

TCP提供的服务
? TCP和UDP不同,它向应用层提供的是一种面向 连接的、可靠的字节流服务。 ? 所谓的面向连接也就是说两个主机在彼此交换 信息之前必须先要建立一条TCP连接通路。这 和我们日常生活中打电话时必须先接通再通话 的过程很相似。

简单的IP分组

净荷

传输头

IP头

数据链 路头

3、IPV4数据报格式
0 3 7 服务类型 15 19 数据报长度 段偏移 DF MF 31 版本号 报头长度

标识码 生存时间TTL

协议
源IP地址 目的IP地址

报头校验和

选项和填充(最大为40字节)

数据区

? 版本(Version):当前为4。 ? 分组头长度(HL):以32位字为单位的IP组头的长 度。 ? 服务类型(TOS):8bit的服务类型字段分成两个 部分,优先级(Precedence)3比特,和服务类型 (TOS)4比特。D:表示要求有更低的时延;T:表 示要求有更高的吞吐量;R:表示要求有更高的可 靠性;C位:表示选择更低代价的路由。最后1比 特不用。 ? 总长度(Total length)。是一个16bit的标识符, 目的主机用来识别和组合IP分组的片断。

? 标识码:为了使分片后的分组片最后能准确地 恢复为原来的分组。 ? 标志:3bit。决定分组是否进行分段。MF:= 1,表示后面还有分组,=0,表示是分组片中 最后一个。DF:=1,表示该分组不能分片。 ? 偏移:13bit。IP分组分段的标识。指出分片 在原始分组中的相对位臵。 ? 生存时间(TTL):防止IP分组无限循环。单位 为“跳”。 ? 协议。6=TCP,17=UDP,1=ICMP

4、IP地址
7bits A类 0 网络号 14 bits B类 1 0 24 bits 主机号 16 bits

地址范围 0~ 127.255.255.2

网络号
21bits

主机号
8bits 主机号 28bits

128.0.0.0~ 191.255.255.255
192.0.0.0~ 223.255.255.255 224.0.0.0~ 239.255.255.255 240.0.0.0~ 247.255.255.255

C类

1 1 0

网络号

D类

1 1 1 0

多点播送地址 27bits

E类

1 1 1 1 0

留作将来使用

IPV.6
和IPv4相比,IPv6的主要特性 : ? IPv6有比IPv4更长的地址。 ? IPv6的头部简化了。 ? 对选项具有了更好的支持。 ? IPv6在安全性方面有了很大进步。 ? 最后,IPv6在服务类型上比以前集中了更多的 注意力。

IPV.6的头部
0 3 7 15 23 31

版本号 优先权 有效载荷字段

数据报长度
下一个头 站段限制

源IP地址 (16字节) 目的IP地址 (16字节) (16字节)

5、常见网络协议
? 文件传输协议(FTP) ? 简单文件传输协议(TFTP) ? 简单邮件传输协议(SMTP) ? 简单网络管理协议(SNMP) ? ARP(地址解析协议)和RARP(逆向地址 解析协议) ? IPSEC安全协议

文件传输协议(FTP) ? FTP是一个非常重要的应用层协议。它是 用于文件传输的因特网标准。 ? FTP协议标准是RFC959。 ? FTP通常采用客户/服务器模式来为用户 服务。

简单邮件传输协议(SMTP)
? SMTP的协议标准为RFC822,占有的TCP端口号为 25。也就是说,SMTP在因特网中通过在源端机 器和目的端机器的第25号端口之间建立TCP连 接来传输电子邮件。SMTP程序负责监听该端口, 接收到来的连接,并将消息拷贝到合适的邮箱 中。如果发现接收到的消息无法递交,则把包 含未传递消息第一部分的错误报告返回给发送 者。SMTP协议是一个简单的ASCII协议。

简单网络管理协议(SNMP)
? SNMP网络管理模型
Manager Station

Manager

MIB

Management Protocols

… ...
MIB Agent Network element Agent MIB

Network element

被管理结点 (managed nodes):
? 可以是主机、网桥、路由器、打印机或者任何 可与外界进行信息交流的设备。为了便于SNMP 直接对被管理结点进行管理,这些结点必须能 够运行SNMP代理程序,也就是SNMP管理进程。 目前,所有的计算机以及越来越多的可用于网 络的设备都满足这一要求。该结点通过运行 SNMP代理(SNMP Agent)程序,维护一个本地数 据库,描述站点的状态和历史,并影响站点的 运行。

管理站点 (management stations):
? 计算机网络的管理工作是由管理站点来负责完 成的。所谓的管理站点,实际上就是一台运行 特殊管理软件的普通的计算机。管理站点包括 一个或多个进程,通过这些进程使用网络管理 协议与SNMP代理通信、发送命令以及接收应答, 维护管理信息库。在SNMP模型中,所有的智力 工作都是由管理站点来完成,这样可以使SNMP 代理尽量简单,并且减少对运行它们的设备的 影响。

管理信息 (management information):
? 每个站点都使用一个或多个变量描述自己当前 的状态,这些变量称为“对象(objects)‖,所 有的对象组成管理信息库MIB。ASN.1用来定义 SNMP协议的管理信息库MIB。

管理协议 (SNMP):
? 用于管理站点查询和修改被管理站点的状态, 定义了网络管理站点和管理代理站点之间的通 信过程和协议数据单元。

SNMP协议的执行过程
? SNMP协议使用的一般方法是管理站点向SNMP代 理发出一个请求,向它索要信息或命令它以特 定的方式修改其状态。理想情况下,代理正好 发回所要的信息或者证实它已按要求修改了自 己的状态。数据用ASN.1转换语法发送。但是, 可能会有各种错误的报告,例如:No Such Variable(没有该变量)错误。

ARP(地址解析协议)和RARP(逆向地址解析 协议)
? ARP(地址解析协议) ? ARP协议的运行实例
我需要10.1.0.5 的MAC地址 10.1.0.1 A 10.1.0.2 10.1.0.5 C

我就是。 这是我的MAC地址

B

IP = 10.1.0.5 MAC = ???

IP = 10.1.0.5 MAC = 0800.0020.2C0A

RARP(逆向地址解析协议)
? RARP协议的运行实例
我的IP地址 是什么? A B 我听到广播了。 RARP 这是你的IP地址 Server C

MAC: 0800.0020.2C0A IP = ??? MAC = 0800.0020.2C0A IP = 10.1.0.5

6、MPLS
? 多协议标记交换(MPLS)技术作为一种新兴的路由 交换技术 。 ? 由于IP协议是无连接协议,Internet网络中没有服 务质量的概念,不能保证有足够的吞吐量和符合要 求的传送时延 。 ? 在现有的网络技术中,从支持QoS的角度来看,ATM 作为继IP之后迅速发展起来的种快速分组交换技术 具有得天独厚的技术优势。 ? 多协议标签交换(MPLS)技术就是为了综合利用网 络核心的交换技术和网络边缘的IP路由技术各自的 优点而产生的 。

? MPLS技术是结合二层交换和三层路由的 L2/L3集成数据传输技术,它不仅支持网 络层的多种协议,还可以兼容第二层上的 多种链路层技术。采用MPLS技术的IP路由 器以及ATM、FR交换机统称为标记交换路 由器(LSR),使用LSR的网络相对简化了 网络层复杂度,兼容现有的主流网络技术, 降低了网络升级的成本。此外,业界还普 遍看好用MPLS提供VPN服务,实现负载均 衡的网络流量工程。

MPLS技术的技术核心——标记格式
? 标记格式: ? 标记即标签,是一个简短的、固定长度的、具有 本地意义的标识符,用于标识一个转发等价类 (FEC)。特定分组的标记代表着分配给该分组的 FEC。 ? MPLS能运行于多链路层,可使用不同的标记,标 记封装方式即标记与分组的捆绑方式。 ? 有一般MPLS封装和“Shim‖封装。前者是指一些网 络可以将标记插入到数据链路层消息帧的头端, 后者指在PPP和LAN上将标记插入第2层和第3层之 间的方法。

MPLS技术的技术核心——FEC
? 转发等价类 ? 是一系列具有某种共性的数据流集合,这些数 据流在转发的过程中被标记交换路由器(LSR) 以相同的方式进行处理,从转发的角度,这些 数据流是等价的。 ? 将标记指配给FEC称为标记映射,需要考虑数 据流目的信息和有关的QoS信息。

MPLS技术的特点与优点
? (1)基于单一的转发机制,可在同一网内同时支持 多种业务类型的转发; ? (2)通过短小固定的标签,采用精确匹配寻径方式 取代传统路由器的最长匹配寻径方式。 ? (3)通过集成链路层(ATM、帧中继)与网络层路 由技术,解决了Internet扩展、保证IP QoS传输 的问题; ? (4)利用显式路由功能同时通过带有QoS参数的信 令协议建立受限标签交换路径(CR-LSP),因而 能够有效地实施面向全国的流量工程。

7、VPN
? VPN(Virtual Private Network)是采用隧道 技术以及加密、身份认证等方法,在公共网络 上构建企业网络的技术。 ? 隧道技术是VPN的核心。隧道是基于网络协议 在两点或两端建立的通信,隧道由隧道开通器 和隧道终端器建立。隧道开通器的任务是在公 用网络中开出一条隧道。

隧道开通器
? 任务:在公用网络中开出一条隧道。 ? 多种网络设备和软件可以充当隧道开通器: 1. PC上的Modem卡和有VPN拨号功能的软件 (该软件已经打包在Win95、Win98、WinNT或 Win2000中); 2. 企业分支机构中有VPN功能的路由器; 3. 网络服务商站点中有VPN功能的路由器。

隧道终端器
? 任务:使隧道到此终止, ? 充当隧道终端器的网络设备和软件有 : 1. 专用的隧道终端器; 2. 企业网络中的防火墙; 3. 网络服务商路由器上的VPN网关。

隧道的种类 ? 隧道包括点到点和端到端隧道两种。 ? 点到点:隧道由远程用户的PC延伸到企 业服务器,两边的设备负责隧道的建立 以及两点之间数据的加密和解密。 ? 端到端:隧道终止于防火墙等网络边缘 设备,主要是连接两端局域网。 ? 在数据包传输中,数据包可能通过一系 列隧道,才能到达目的地。

VPN使用的协议
? VPN使用的协议主要有三种: ? 点到点隧道协议(PPTP—Point-to-Point Tunneling Protocol): PPTP协议捆绑在 Windows系列操作系统中。在VPN中应用最广。 ? 第二层隧道协议(L2TP—Layer 2 Tunneling Protocol):今后几乎所有的VPN都将基于L2TP 协议。在L2TP协议中,IPX等网络协议被臵入IP 协议中。L2TP协议综合了PPTP协议和L2F (Layer 2 Forwarding)协议的优点,并且支持 多路隧道,这样可以使用户同时访问Internet 和企业网。 ? IPsec(Secure IP) 。

IPsec(Secure IP)
? IPsec是用来增强VPN安全性的标准协议。 IPsec包含了用户身份认证、查验和数据完整 性等内容。该协议标准由IETP组织制订,其中 规定了用以在两个IP工作站之间进行加密、数 字签名等而使用的一系列IP级协议。IPsec实 现来自不同厂商的设备在进行隧道开通和终止 时的互操作。另外,由于IPsec的安全性功能 与密钥管理系统松散耦合,所以当密钥管理系 统发生变化时,IPsec的安全机制不需要进行 修改。

PPTP和L2TP的特点
? 1.封装的PPP数据包中包含用户信息; ? 2.支持隧道交换。隧道交换可以根据用户 权限,开启并分配新的隧道,将PPP数据包 在网络中传输; ? 3.便于企业在防火墙和内部服务器上实施 访问控制。位于企业防火墙的隧道终端器接 受包含用户信息的PPP数据包,然后对不同 来源的数据包实施访问控制。另外隧道交换 还可以将用户导向指定的企业内部服务器。

隧道交换
? 隧道交换结合了隧道开通和隧道终止两项任务,一方面 终止已开通的隧道,同时又开通新的隧道,使隧道继续 延伸。 ? 隧道交换的优点还有: 1.隧道交换可以将访问导向相应的隧道终端器,使不 同的网络用户进入不同的网段,实现网络虚拟工作组和 权限控制; 2.隧道交换根据RADIUS服务器的用户信息,开通到企 业内部服务器的隧道,避免了在企业内外部防火墙之间 设臵应用服务器的麻烦,既不影响防火墙的安全性,又 方便了数据访问; 3.隧道到达企业内部网络后,可以使用企业内部地址, 提高了网络的安全性; 4.隧道交换可以平衡企业服务器的工作负载; 5.隧道交换可以在不同ISP之间开通隧道,使隧道灵 活拓展。因此在VPN领域,网络服务商之间的合作前景十 分广阔。

VPN的安全性
1.用户认证。用户把姓名、口令通过增强用户握手认证协议 (CHAP—Challenge Handshake Authentication Protocol), 发送到ISP网络。ISP网络联系企业RADIUS服务器,进行用户 确认,收到确认后,ISP网络又以CHAP将应答传给用户。同时 ISP收到企业服务器发回的用户IP及子网掩码分配,以及隧道 终端器的IP地址分配。 2.进行设备确认,建立安全隧道。隧道开通器使用自己的私 钥进行数字签名,并发送给隧道终端器,隧道终端器使用隧 道开通器的公钥,对隧道开通器进行签名确认。反之,隧道 开通器对终端器进行确认。然后双方协商对数据进行加密时 使用的算法。 3.使用安全策略。下一步确认对本次传输的特定用户采取的安 全策略。用户身份级别越高,消息认证等过程就越严格。

? 在VPN中,IPsec的安全性是最好的。在建立安 全隧道和使用安全策略时,各个过程进行得更 加严格。IPsec使用了IPsec隧道模式。在这种 隧道模式中,用户的数据包加密后,封装进新 的IP。这样在新的数据包中,分别以开通器和 终端器的地址掩蔽用户和宿主服务器的地址。

五、IP电话部分
IP PHONE或VoIP

IP电话与传统电话具有明显区别
?传统电话使用公众电话网作为语音传输的媒 介;而IP电话则是将语音信号在公众电话网 和Internet之间进行转换,对语音信号进行 压缩封装,转换成IP包。 ?IP技术允许多个用户共用同一带宽资源,改 变了传统电话由单个用户独占一个信道的方 式,节省了用户使用单独信道的费用。

IP电话基本原理
?通过语音压缩算法对语音信号进行压缩编 码处理,然后把这些语音数据按TCP/IP标 准进行打包,经过网络把数据包发送到接 收地;接收端把这些语音数据包串起来, 经过解码解压缩处理后恢复成原来的语音 信号,从而达到由互联网传送语音的目的。

IP电话系统有四个基本组件
?终端设备(Terminal) ?网关(Gateway) ?多点接入控制单元MCU (Multipoint Control Unit) ?网闸(Gatekeeper)或网守

终端设备
? 终端设备是一个IP电话客户终端,可以是 软件(如VocalTec公司的IP Phone、 Microsoft公司的Netmeeting)或是硬件 (如专用的Internet Phone),可以直接 连接在IP网上进行实时的语音或多煤体通 信。

网关
?是通过IP网络提供PC-to-Phone、Phoneto-PC、Phone-to-Phone语音通信的关键 设备,是IP网络和PSTN/ISDN/PBX网络之 间的接口设备,应具有下列功能:
?具有IP网络接口和与PSTN/ISDN/PBX交换机 互联的接口; ?完成实时语音压缩,将64kbit/s的语音信号压 缩成低码率语音信号; ?完成寻址和呼叫控制。

? 在整个IP电话系统中,网关设立在世界上各个地 区,完成当地电话网与Internet的接入与转换处 理等功能。网关接收到了标准电话信号以后,经 数字化、编码、压缩处理,按IP协议打包到 Internet上,根据传输路由,通过Internet发送到 对端网关;反之,网关接收到了Internet传来的 IP包,经解压处理后还原成模拟语音信号再转到 电话网系统。网关可同时接入和转出电话语音信 号,实现全双工通信。

网闸
网闸负责用户注册和管理,主要完成以下功能: ? 地址映射:将电话网的E.165地址映射成相应网 关的IP地址; ? 呼叫认证和管理:对接入用户的身份进行认证, 访止非法用户的接入; ? 呼叫记录:使得运营商有详细的数据进行收费; ? 区域管理:多个网关可以由一个网闸来进行管理。

多点接入控制单元(MCU)的功能
? 多点接入控制单元(MCU)的功能在于利用IP的 网络实现多点通信,使得IP电话能够支持诸如网 络会议这样一些多点应用。 ? IP电话采用网关技术,网关的一边连接到传统的 电路交换网,如PSTN,可与外部的任意一台电 话机通信;网关的另一边连接到包交换网,如 Internet、Intranet、Extranet等。

PC-internet
H.323 PSTN 交换机 中继口 主叫 网关

网守
H.245 H.323

PSTN 交换机

被叫 网关

六、会议电视
(Video conferencing System)

会议电视系统
? 是一种以视频为主的交互式多媒体通信,它利用 现有的图像通信技术、计算机通信技术以及微电 子技术,进行本地区或远程地区之间的点对点或 多点之间的双向视频,双工音频,以及数据等交 互式信息实时通信,实时地传递声音、图像和文 件。 ? 会议电视系统按业务的不同,可分为
? 公用会议电视系统、 ? 专用会议电视系统 ? 桌面会议电视系统

会议电视系统的组成
?1、会议电视终端设备 ?2、数字传输网络 ?3、多点控制设备 (MCU)

1、会议电视终端设备
? 会议电视终端设备主要包括视频输入/输出设备、 音频输入/输出设备、视频编解码器、音频编解码 器、信息通信设备及多路复用/信号分线设备等。 其基本功能是将本地摄像机拍摄的图像信号、麦 克风拾取的声音信号进行压缩、编码,合成为 64Kbps至1920Kbps的数字信号,经过传输网络, 传至远方会场。同时,接收远方会场传来的数字 信号,经解码后,还原成模拟的图像和声音信号。

视频输入设备
? 其包括摄像机、录像机,摄像机主要有主摄像机、 辅助摄像机和图文摄像机,系统视频输入口应不 少于4个。主摄像机易采用会议摄像自动追踪系统, 自动摄像系统可以自动跟踪发言者(摄像机与发 言单元实现同步),自动实现镜头角度的变化, 改变焦距等功能,并将该发言者的个人图像,以 视频信号形式送至视频及投影机,投射在大屏幕 上

视频输出设备
? 其包括监视器、投影机、电视墙、分画面处理器 等。会议室画面的显示方式分为单画面和双画面2 种,单画面显示方式:只有一台监视器显示所接 收到的对端场面或人物;双画面显示方式:由一 台数据终端设备的两台监视器显示对端的两个画 面,一台监视器显示对端发言人图像,另一台监 视器则可用于显示对端送来的图文或文件等。

音频输入/输出设备
? 其主要包括话筒,扬声器、调音设备和回声抑制 器等 。

视频解码器
? 其一方面对视频信号进行制式转换处理以适应不 同制式系统直通;另一方面对视频信号进行数字 压缩编码处理,以适应窄带数字信道的传送,还 支持多点会议电视系统的多点控制单元多点切换 控制。视频编解码器宜以全公共中间格式(CIF)或 1/4公共中间格式(QCIF)的方式处理图像。在特定 条件下,也可采用CTX或CTX PLUS等其他编解 码方式,但必须与CIF,QCIF兼容,便于按用户 的不同要求选用合适的编解码方式。

音频编解码器
? 其主要对模拟音频信号进行数字化编码处理,已 进行传送。音频编解码器应具备对音频信号进行 PCM,ADPCM或LD-CELP编解码的能力。

多路复用/信号分线设备
? 其将视频、音频、数据信号组合为传输速率为641920Kbps的数据码流,成为用户/网络接口兼容 的信号格式。

2、数字传输网络
现使用的会议电视系统有两种: ?ITU-T最早推出基于H.320协议的专用系统 ?近年推出基于H.323协议的开放式系统。

一、支持H.320协议的网络
? 原则上只要是提供电路交换形式的网络均可支持 H.320协议。 ? DDN电路、卫星电路的特点是。

专用网络
?网络时延小(通常在10ms以内),而且为 确定时延; ?通常使用384bit/s带宽就可组成具有较好质 量的会议电视系统; ?采用星型或树型网络结构支持会议电视系 统。

ISDN电路的特点
? 采用公用交换电话网络通过拨号方式实现通信; ? 通信速率为128384bit/s(2B通道); ? 可以使用多个2B通道以支持高速通信,但对信道 质量要求很高; ? 通常用来支持点对点或小规模电视会议。

二、支持H.323协议的网络
? 基于H.323协议的会议电视系统通常通过局域网 络经IP(路由器)网络进行通信,因此除上述支 持H.320协议的网络可以使用外,还可以使用帧 中继和ATM网络。

DDN电路的特点
? 通信带宽通常为选定的会议电视设备速率,再加 上必要的IP开销(一般为20%)。 ? 系统需要使用网闸以进行系统的呼叫建立与拆除、 网络带宽控制等。 ? 网络时延一般在10ms-100ms内,且不确定。 ? 通信基本带宽为会议电视系统终端设备速率加上 20%左右的IP开销,还应在考虑由IP分组变成帧 中继分组所增加的少量开销。

多点控制设备(MCU)
? 多点控制设备(MCU)设置在网络接点处,供多个 地点的会议同时进行相互间的通信,工作速率为 64Kbps-2Mbps。 ? 多点控制设备是进行多点会议电视的必须设备,主 要功能是:完成多路视频/音频数据流的处理与交换, 选择源数据流进行广播;同时提供多种会议控制功 能。 ? 现在,许多多点控制设备(MCU)已能够实现 H.320和H.323两种协议全部兼容,升级容易,且当 电视会议进行中出现网络问题时,可直接进行网络 之间转换,大大提高了会议电视系统的可靠性、安 全性。

多点控制设备(MCU)

会议电视系统的传输质量
? 高质量:电路基于DDN、E1专线,符合国际电信联合会 (ITU)的H.320网络协议标准,信道速率应该是2M,设备 是全硬件的Codec(多媒体数字信号编解码器)、30fps FCIF格式视频、具有丰富的电路接口和智能语音等多种功能; ? 中等质量:电路一般是基于专用IP 网络,符合(ITU)的 H.323网络协议标准,信道速率应该在768k以上,设备也是 全硬件的Codec、20~30fps FCIF格式视频; ? 低质量:提供纯软件Codec、10fpsFCIF格式视频,基于IP 电路,符合(ITU)的H.323网络协议标准的桌面视频会议要 求,信道速率在384k以下。建设一个稳定可靠的会议电视系 统网络,不但要求有良好的数据传输通道作保障,还必须有 性能优良的会议电视系统设备。

? 分组交换网上的通信对时延和抖动较为敏感,如果 网络的服务质量不能保证,会议是无法召开的。 H.323采用UDP 作为传输层协议,以RTP /RTCP协议作为音频和视频流的同步机制,并 测量网络的QoS,采取QoS测量和降低服务质 量相结合的办法来保证会议正常进行。会议系统的 码流被打包成一个一个分组进行统计复用,不同的 信息码流要求下层网络的承载提供不同的实时性要 求和可靠性要求。例如对于音频和视频码流,要求 下层网络提供实时性要求好的传送机制,而对数据 和控制信息要求提供可靠性传送 。

? 在H.323会议系统中,由于信道是基于统计 复用的,其服务质量(QoS)问题是一个十分 重要的问题。H.323版本2增加了服务质量 保证机制,例如:资源预留协议(RSVP 协 议),为了在IP网上开放实时业务,要求会议 系统中的各个节点能支持RSVP 协议,当终端 向网守提出允许请求信号时,指出其需要预留传 输资源,网守向终端确认进行资源预留的可能性 和渠道。

七、SDH技术

SDH基本知识
1、SDH基本概念 2、帧结构与段开销 3、复用与映射

4、通道开销
5、净负荷指针

SDH基本概念(一)
一、PDH缺点
— 没有国际统一的速率标准
2M系列:2M、8M、34M、140M、565M; 1.5M系列:北美:1.5M、6.3M、45M、274M; 日本:1.5M、6.3M、32M、100M; — 没有国际统一的光接口规范(多种码型变换方案) — 上下电路需大量硬件、结构复杂、成本高: 需要用硬件进行逐级复用与解复用(背靠背);

— 网络的OAM能力差:无足够的开销字节。

SDH基本概念(二)
二、SDH特点
优点:
— — — — 速率统一:155M、622M、2.5G、10G; 光接口与帧结构统一:STM-N(N=1、4、16、64); 一步复用特性:可从高速信号中直接提取/接入低速信号 强大的OAM&P能力实现了网络管理的智能化: 丰富的开销(码流量的5%)、强大的软件技术; — 组网灵活、网络的生存性强: 可组多种类型网络、具有自愈能力、可在线升级; — 前、后向兼容。

缺点:
— 带宽利用率稍低,如155M仅包括63个2M或3个34M。

SDH与PDH分插信号的比较

STM-1 分插复用器功能 电源 155Mbit/s 光接口
ADM

公务

告警

TMN接口 155Mbit/s 光接口

1.5

2

6 34 45 140

155Mbit/s

SDH基本概念(三)
三、SDH基本概况
1、等级与速率
等级
STM-1 STM-4 STM-16 STM-64

速率(Mb/s)
155.520 622.080 2488.320 9953.280

含2M数量
63 252 1008 4032

SDH基本概念(四)
2、SDH设备 ? . 终端复用器 TM
在线形网的端站,把PDH / SDH 支路信号复用成
SDH线路信号,或反之。
OAM 线路信号

TM
STM-N

PDH支路信号 SDH支路信号

SDH基本概念(五)
? . 分插复用器 ADM
设在网络的中间局站,完成直接上、下电路功能。
OAM 西侧线路信号 东侧线路信号

ADM
STM-N STM-N

PDH支路信号 SDH支路信号

SDH基本概念(六)
? . 再生器 REG
设在网络的中间局站,目的是延长传输距离, 但不能上、下电路。
OAM 西侧线路信号

东侧线路信号

REG
STM-N

STM-N

SDH基本概念(七)
? . 数字交叉连接设备 DXC
兼有同步复用、分插、交叉连接、网络的自动 恢复与保护等多项功能的SDH 设备。
SDH支路信号

STM-N

DXC

STM-N

PDH支路信号

SDH基本概念(八)
3、SDH网络拓扑 ?. 线形网
TM ADM REG ADM TM

?. 树形网
TM
ADM REG ADM TM

ADM TM

SDH基本概念(九)
?. 环形网
ADM

ADM

ADM

ADM

SDH基本概念(十)
?. 枢纽网
TM TM ADM TM DXC

REG

ADM

TM

TM

ADM TM

SDH基本概念(十一)
?. 网状网
ADM

ADM

ADM

ADM

帧结构与段开销(一)

SOH:段开销是指STM帧结构中为了保证信息净负荷 正常灵活传送所必须的附加字节,主要是供网络运行、 管理和维护使用的字节。SOH可进一步划分为再生段 开销RSOH和复用段开销MSOH。 AU PTR:管理单元指针是一种指示符,主要用来指 示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置, 以便在接收端正确的分解。 Payload:信息净负荷就是帧结构中用户所需要的真 正的信息。其中还包括少量用于通道性能监视、管理 和控制的通道开销字节(POH)。

帧结构与段开销(二)
一、STM-1 SOH 字节安排
R S O H A1 B1 D1 B2 M S O H D4 A1 ? ? B2 A1 ? ? B2 A2 E1 D2 K1 D5 A2 ? ? A2 J0 F1 D3 9 行 K2 D6 ? ? ? ?

传输方向

A U - P T R (管理单元指针)

D7
D10 S1

D8
D11 M1

D9
D12 E2 ? ?

T=125μs

9 列
?
国内使用字节

?

传输媒质指示字节

空格:国际使用字节

帧结构与段开销(三)
二、 SOH开销字节功能
1. A1、A2: 帧定位字节 (F6 28 H); 2. J0:再生段跟踪字节,使收、发能正确对接; 3. B1:再生段比特间插奇偶校验字节(BIP-8); 校验矩阵:
b1 B1字节 × 1 1 1 b2 × 1 0 0 b3 × 0 1 0 b4 × 0 0 1 b5 × 1 0 1 b6 × 0 1 0 b7 × 0 0 1 b8 × 1 1 0

被校验字节
被校验字节 被校验字节

帧结构与段开销(四)
4. D1~ D3:再生段数据通信通道,提供192kb/s的网管通道;

5. D4 ~ D12:复用段数据通信通道,提供576kb/s的网管通道;
6. E1、E2:公务联络字节; 7. F1:使用者通道字节,用于维护的数据/音频通道

8. B2:复用段比特间插奇偶校验字节(BIP-N×24); 工作原理与B1相同;
9. K1、K2:自动保护倒换字节,执行APS协议; 其中:K2的b6~b8--MS RDI, K1的b5 ~ b8为请求保护倒换的局站编号, K2的b1 ~ b4为倒换到保护通路上的局站编号。

自动保护倒换(APS)与K1、K2字节
下行工作光纤

A站
上行工作光纤 上行保护光纤 下行保护光纤

B站

STEP1:B站检测出工作通路故障后,利用上行保护光纤发出K1字节,K1 字节中包含故障通路编号数。 STEP2:A站收到K1字节后,完成下行工作光纤到保护光纤的桥接,并利 用下行保护光纤送出K1、K2字节,其中K1字节作为倒换要求,K2字节作 为证实。

STEP3:B站收到K2字节后,经过对通道编号的确认后进行下行工作光纤 到下行保护光纤的桥接,同时根据K1字节的要求进行上行工作光纤和保护 光纤的桥接。之后,利用上行保护光纤送出K2字节。 STEP4:A站收到K2字节后,完成上行工作光纤和保护光纤的桥接。APS 完成。

帧结构与段开销(五)
10. S1:同步状态字节,指示同步状态、时钟级别等; 其中b1 ~ b4暂不使用,b5 ~ b8 表示时钟级别等; b5 ~ b8 = 0010:G.811 时钟, 0100:G.812 时钟(转接局), 1000: G.812(端局) 1011:设备时钟, 1111:不能用于同步。 11. M1:复用段远端差错指示(REI),指示B2的误块检测结 果。其中b1暂不使用; b2 ~ b8:用二进制编码方式,对B2的误块检测结 果进行误块计数。

复用与映射(一)
一、SDH复用特点
1、字节间插复用
各支路信号按字节顺序进行间插排列以形成更高速

率的信号;
各支路信号在帧中的位置固定,可直接提取/接入。

2、净负荷指针技术
用软件指针指示净负荷在帧中的位置; 允许支路信号速率有差异(可进行速率调整); 不使用125μs缓存器,避免滑动损伤。

复用与映射(二)
二、参与复用与映射的单元
1、信息容器 C
用于装载各种速率业务信号的信息结构。 国际规范了5种信息容器,我国使用其中的三种: 种类 C-12 C-3 C-4 装载信号种类 2 Mb/s 34 / 45 Mb/s 140 Mb/s 结 构 速率(Mb/s) 2.176 48.384 149.760

9行?4列–2 9行?84列 9行?260列

复用与映射(三)
2、虚容器 VC
是用来支持SDH通道层连接的信息结构。

VC 是由信息容器C加上通道开销POH构成。
国际规范了5种虚容器,我国使用其中的三种: 种类 VC-12 VC- 3 装载信号种类 2 Mb/s 34 / 45 Mb/s 结 构
9行?4列–1

速率(Mb/s) 2.240 48.960

9行?85列

VC- 4

2/34/45/140 Mb/s 9行?261列

150.336

复用与映射(四)
4列 9 行 POH 85列

C-12
( 2Mb/s )

P O H

C-3
( 34/45Mb/s )

VC-12

VC-3

复用与映射(五)
261列 261列 9 行

P O H

C-4
( 140 Mb/s )

P O H

R

R

3×TUG-3 9
行 ( 2/34/45 M )

1

2

VC-4 (a)

VC-4 (b)

注:TUG3 = 7?TUG -2= 21 ? TU-12(21 ?VC12 )
TUG3 = TU - 3( VC-3 )

复用与映射(六)
3、支路单元 T U
是在高阶VC与低阶VC之间进行适配的信息结构。

TU是由低阶VC加上支路单元指针TU PTR构成。
种类 TU- 3 构 成 VC3+ TU PTR 结 构 9行?4列
9行?85列+3

速率(Mb/s) 2.304 49.152

TU-12 VC12+ TU PTR

复用与映射(七)
4列 85列
H1 H2 H3

TU PTR
9 行

VC-12

VC-3

9 行

TU-12

TU-3

复用与映射(八)
4、支路单元组 T UG
由几个TU或TUG进行字节间插复用组成。

种类 TUG- 2 TUG- 3

构成 3?TU-12 7?TUG-12

结 构 9行?12列 9行?86列

速率(Mb/s) 6.912 49.536

复用与映射(九)
12列 9 行 86列

3×TU - 12

R R

7×TUG-2

9 行

(1×TU- 3)

TUG-2

TUG-3
R 为填充字节

复用与映射(十)
5、管理单元 AU - 4
是在高阶VC与复用段之间进行适配的信息结构。

AU是由高阶VC加上管理单元指针AU PTR构成。
261列 9列 9 行

AU-PTR

VC - 4

复用与映射(十一)
三、我国规范的SDH复用与映射结构
×N ×1

STM-N

AUG

AU-4

VC-4
×3 TUG-3

C-4

E4:139.264Mbps ATM:149.760Mbps

×1

TU-3

VC-3

×7
C-3
E3:34.368Mbps DS3:44.736Mbps ATM:48.364Mbps

TUG-2 指针处理 ×3 复用 定位校准 映射 TU-12 VC-12 C-12
E1:2.048Mbps ATM:2.144Mbps

复用与映射(十二)
四、字节间插复用
各支路信号按字节顺序进行间插排列,形成更高 速率信号。
TU-12 a
1 2 3 4

TU-12 b
1 2 3 4

TU-12 c
1 2 3 4

a b

c

a b

c

TUG-2

复用与映射(十三)
五、映射
1、何谓映射
映射就是在SDH网络边界把各种业务信号适配进相 应的虚容器。 如:把2Mb/s信号适配进VC-12;

把34(或45)Mb/s信号适配进VC-3;
把140Mb/s信号适配进VC-4。

复用与映射(十四)
2. SDH映射种类
?. 异步映射 用码速率调整的方法把与网络同步或不同步的支 路信号映射进相应的虚容器。 优点:— 对映射信号无任何限制性要求:如信号速

率的高低、是否具有帧结构等;
— 接口简单、应用灵活。 缺点:不能直接提取/接入支路信号。

复用与映射(十五)
?. 字节同步映射

无需进行速率调整,直接把支路信号适配进虚容器。
对映射信号要求:速率必须与网络同步(仅含N×64 kb/s), 必须具有块状帧结构。 优点:可直接提取/接入低速支路信号。 缺点:对映射信号有限制性要求;

硬件接口较复杂。
?. 比特同步映射 要求映射信号速率必须与网络同步,但可不具有一定 的帧结构。与PDH相比,无明显优势;尚无人采用。

复用与映射(十六)
POH

3、2Mb/s信号异步 映射进VC-12
VC-12(子帧)的速率为 2.240 Mb/s; 映射信号的速率为2.048 Mb/s; 进行速率调整后(加入填充比特 R),适配进虚容器VC-12。
W = DDDDDDDD D: 数据比特 R: 填充比特 O: 开销比特 C: 调整控制比特 S: 调整机会比特

RRRRRRRR 32 W RRRRRRRR POH C1 C2 O O O O R R 32 W RRRRRRRR POH C1 C2 O O O O R R 32 W RRRRRRRR POH C1 C2 R R R R R S1 S2 D D D D D D D 31 W RRRRRRRR

1子帧

2子帧

3子帧

4子帧

T = 500μs

通道开销 (一)
一、高阶通道开销 VC-4 / VC-3 POH
1、位置与结构
J1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 N1

VC- 4 / VC-3

通道开销 (二)
2、开销字节功能
? J1: 通道跟踪字节,使收、发正确对接; ? B3:通道奇偶校验字节(BIP-8); ? C2: 信号标记字节,指示VC-4的结构; VC-4可能包含1×140M、3×34/45M、63×2M; ? G1:通道状态字节:远端差错指示REI(误码计数)、 远端缺陷指示RDI; ? F2、F3:使用者通道; ? H4:位置指示字节:指示TU子帧在复帧中的位置; ? K3:通道自动保护倒换字节(APS); ? N1:网络操作者字节。

通道开销 (三)
二、低阶通道开销 VC-12 POH
1、位置与结构
V5
J2 N2 K4 VC-12 VC-12 VC-12

VC-12

500μs 复帧

通道开销 (四)
2、开销字节功能
? V5: 通道状态与信号标记, b1b2:奇偶校验 BIP-2; b3:指示误码检测结果; b4:远端失效指示; b5b6b7:信号标记,映射方式; b8:远端接收失效指示。 J2: 通道跟踪字节:使收、发正确对接; N2:网络操作者字节; K4:通道自动保护倒换字节。

?
? ?

净负荷指针 (一)
一、净负荷指针概念
1、作用
— 指示净负荷的位置:净负荷的第一个字节相对 于指针最后一个字节的偏移量;

— 进行速率调整:容纳净负荷速率偏差。
2、种类
管理单元指针 AU PTR;
支路单元指针 TU-3 PTR、TU-12 PTR。

净负荷指针 (二)
二、管理单元指针 AU PTR
1、位置与结构
261列

H1 Y Y H2 1* 1* H3 H3 H3

AU-PTR

VC - 4

9列
Y= 1001SS11(S未规定)

9 行

1*=11111111

净负荷指针 (三)
2、H1、H2、H3 字节安排
H1
N N N N S S NDF AU 类别 H2 I D I D I D I D I D 10比特指针 负调整字节

H3

H3

H3

NDF:新数据标识
SS:AU类别,SS=11:AU-4 I: 增加比特

D:减少比特

净负荷指针 (四)
3、H1、H2、H3 字节功能
?. 净负荷位置指示
10比特指针指示净负荷的第一个字节相对于第三个H3字节的偏移量。

?. 对净负荷VC- 4进行速率调整
正调整: 5个I比特反转;在净负荷前面加3个填充字节;指针值加1。

负调整: 5个D比特反转;在净负荷前面3个字节移到3个H3字节中;
指针值减1。

?. 新数据标识 NDF
指示净负荷中的新数据变化。正常时:NDF = 0110 有新数据时:NDF = 1001

净负荷指针 (五)
三、支路单元指针 TU-3 PTR
1、位置与结构
85列
H1 H2 H3

VC-3

9 行

TU-3

净负荷指针 (六)
2、H1、H2、H3 字节安排
H1
N N N N S S NDF AU 类别 H2 I D I D I D I D I D 10比特指针 负调整字节

H3

NDF:新数据标识
SS:TU类别,SS=10:TU-3 I: 增加比特 D:减少比特

净负荷指针 (七)
3、H1、H2、H3 字节功能
?. 净负荷位置指示
10比特指针指示净负荷的第一个字节相对于H3字节的偏移量。

?. 对净负荷VC-3进行速率调整
正调整: 5个I比特反转;在净负荷前面加1个填充字节;指针值加1。

负调整: 5个D比特反转;在净负荷前面1个字节移到H3字节中;
指针值减1。

?. 新数据标识 NDF
指示净负荷中的新数据变化。正常时:NDF = 0110 有新数据时:NDF = 1001

净负荷指针 (八)
四、支路单元指针 TU-12 PTR
1、位置与结构
500μs 复帧
V3 V4 V1 V2 VC-12 VC-12 VC-12

VC-12

净负荷指针 (九)
2、V1、V2、V3 字节安排
V1
N N N N S S NDF AU 类别 V2 I D I D I D I D I D 10比特指针 负调整字节

V3

NDF:新数据标识
SS:TU类别,SS=10:TU-12 I: 增加比特

D:减少比特

净负荷指针 (十)
3、V1、V2、V3 字节功能
?. 净负荷位置指示
10比特指针指示净负荷的第一个字节相对于V2字节的偏移量。

?. 对净负荷VC-3进行速率调整
正调整: 5个I比特反转;在V3字节后面加1个填充字节;指针值加1。 负调整: 5个D比特反转;在净负荷前面1个字节移到V3字节中; 指针值减1。

?. 新数据标识 NDF
指示净负荷中的数据变化。正常时:NDF = 0110
有新数据时:NDF = 1001

SDH网元设备
1、同步复用设备

2、数字交叉连接设备
3、功能参考模型

同步复用设备/TM
一、同步复用设备的种类
1、终端复用设备TM
从PDH / SDH 支路信号到SDH线路信号的复用;
或反之。
OAM 线路信号

TM
STM-N

PDH支路信号 SDH支路信号

同步复用设备/ADM
2、分插复用设备 ADM
在不分接和终结线路信号的条件下,可将任何支路 信号接入或解出。
OAM 西侧线路信号

东侧线路信号

ADM
STM-N STM-N

PDH支路信号 SDH支路信号

同步复用设备/REG
3、再生设备 REG
在无须上下电路的局站,对因长距离传输而衰减 的SDH线路信号进行整形、定时、数据再生。

OAM 西侧线路信号 东侧线路信号

REG
STM-N

STM-N

同步复用设备/特点
二、同步复用设备的特点
1、一步复用
可直接提取/接入低速支路信号(如从2.5G提取2M)。

2、较强的交叉连接能力
能对支路信号进行交叉处理,以实现线路-线路、线路支路、支路-支路间的交叉连接。

3、强大的OAM能力
利用丰富的开销字节,对网络与设备的运行、管理与 维护方面进行管理。

同步复用设备/特点
4、灵活的组网能力
可组成线形网、树形网、枢纽网、环形网、网状网等。

其中最富有代表性的是环形网;而且进一步可组成相
交环、相切环、环带链、环带子环等更复杂网络。

5、网络具有很强的生存性
当组成环形网时(包括相交环、相切环、环带链、环 带子环等),网络具有自愈能力。 网络可在线升级。

同步复用设备/系统结构
三、同步复用设备的系统结构
定 时 线 路 接 口 通信与控制 公 务 线 路 接 口

交叉矩阵 PDH & SDH 支路接口

同步复用设备/系统结构
1、线路接口
完成线路信号STM-N的光-电转换;进行管理单 元的指针处理;生成/终结段开销。

2、交叉矩阵
按需求对线路信号或支路信号中的高阶VC或低
阶VC进行交叉连接,实现线路-线路、线路-支 路、支路-支路间的交叉连接;满足上、下电路 等功能。

同步复用设备/系统结构
?、交叉矩阵容量 交叉矩阵的容量一般与线路信号的级别有关。 如:中兴2.5GADM的高阶交叉容量为

96 × 96VC-4;

?、交叉性能
一般应具有高阶交叉与低阶交叉能力。 交叉连接还有时分与空分之别。

同步复用设备/系统结构
3、支路接口
在局站完成上、下业务信号。 支路接口有2M、34M、45M、140M、155M等

种类;对于SDH支路接口还有光、电之分。

4、定时单元
对内:向设备的各单元提供定时信号。 对外:或跟踪外同步定时信号;或从线(支) 路信号中提取定时;或以保持/自由运行方式提 供定时。

同步复用设备/系统结构
5、通信与控制单元
采集设备各单元的数据;通过DCC通道传到网关, 然后由网关提供给网管系统;

另一方面,接收网管系统的命令并执行。

6、公务单元
提供公务联络电话。

数字交叉连接设备
一、DXC概念
1、定义
拥有一个或多个准同步或同步数字端口,并可以 对其任意端口的速率信号(和/或子速率信号)和其它 端口的速率信号(和/或子速率信号)进行可控透明的 连接与再连接。

数字交叉连接设备
2、规范化表示:

DXC x/y

x: DXC 端口的速率最高等级;
y:可进行交叉连接的最低速率等级; 1:VC-12、2M信号; 3:VC-3、34/45M信号; 4:VC-4、140M、155M信号; 5:STM-4(622M)信号; 6:STM-16(2.5G)信号。

如:DXC 4/1,其端口最高速率为155M,可进 行交叉连接的信号有VC-12、VC-3、VC-4。

数字交叉连接设备
二、DXC的基本技术特点
1、与常规数字交换机SPC区别
?. 交换对象不同

DXC交换对象是宽带信号;SPC的交换对象是
窄带信号即64kb/s话音信号。 ?. 状态持续时间不同 DXC的状态持续时间是半永久性的,其持续时 间最少为几十天;SPC的接续状态是动态的,其持

续时间一般仅为几分钟。

数字交叉连接设备
2、交叉连接方式
?. 单向连接

被交叉连接的端口只能作为输出。
?. 双向交叉连接 交叉连接的端口既可接入输出信号,也可以接入输入 信号。 ?. 广播方式 输入的VC信号可以和一个以上的VC信号(可 属于不同端口)相连接。

数字交叉连接设备
?. 环回方式

输出信号和本端口的输入信号相连接。
?. 分离接入方式

把端口的输入信号就地终结,把某些辅助信号插入
进去,然后再利用单向连接功能把它们交叉连接到 其它端口。

数字交叉连接设备
三、DXC的系统结构
定 时 接口板 接口板 通信与控制 公 务 接口板 接口板

接口板

交叉矩阵

接口板

数字交叉连接设备
四、DXC的应用
1、多种网络的网关
可作SDH网与PDH网的网关,长途网与中继网的网

关,中继网与用户网的网关等。

2、电路调度
在多个网络的汇接点,用DXC实现网络之间的业
务流动或电路调度。

数字交叉连接设备
3、网络的保护与恢复
?. 集中控制法

网络的保护与恢复由中心系统控制。
庞大的数据库中存有网络各节点的全部信息(节 点的业务流量、交叉状态、空闲路由等);一旦网络 的某链路发生故障,中心系统会根据数据库中各节点 存放的信息,计算和模拟出多个替代路由;最后选择

一条最佳替代路由,并据此发布执行命令让各节点进
行相应的操作,建立起新的替代路由。

数字交叉连接设备
?. 分布控制法

网络的保护与恢复由各个节点分散控制。
当网络中的某链路发生故障时,故障的源节点会

向网络中的所有节点发出要求提供空闲信道的信息,
直至故障链路的另一端(终节点)。各节点都会提供 与其相邻节点的空闲信道,直到搜寻出一条从源节点 到终节点(故障链路)的最佳替代路由。最后,各节 点执行相应的操作,建立起新的替代路由。

功能参考模型
1、基本功能块
ITU-T曾采用基本功能块的方法对SDH设备进行 规范,它将设备功能分解为一系列标准功能块, 不同的设备由这些基本的功能块灵活组合而成, 以完成设备不同的功能。 通过基本功能块规范了设备的标准化,同时 也使规范具有普遍性,叙述清晰简单。

2、原子功能模型
在基本功能块的基础上进行了更加详细的划 分,可以与专用集成电路(ASIC)和软件描述直 接挂钩。

基本功能块
G.703 2M/34M G.703 140M 管理参考点S 时钟参考点T 管理开销接 入参考点U
U T T U T T U T

STM-N

LOI
S U T

LPC
S

HOA
S

HPC
S

TTF
Y S P N

HOI
S
复用段DCC参考点 P

N 再生段DCC参考点 Q F 外同步

SEMF SETS
Y
同步状态参考点

MCF SETPI

S

OHA
S

OHA接口

复合功能块
? 1.TTF:传送终端功能,主要作用是将网元接收到的STM-N 信号(具有帧结构的光信号或电信号)转化成净负荷信号 (VC-4),并终结段开销,或作相反的变换.一般由光接口板或 开销处理板完成此项复合功能. ? 2.HOA:高阶组装器,主要功能是按照映射复用路线将低阶 通道信号复用到高阶通道信号(如多个VC-12复用到VC-4), 或作相反的处理.此功能可能在低速线路接口板或开销处理 板上实现. ? 3.HOI:高阶接口,主要功能是将140Mbps信号映射到C-4中, 并加上高阶通道开销POH构成完整的VC-4信号,或者相反 的处理.由140Mbps支路板完成此功能. ? 4.LOI:低阶接口,主要功能是将2Mbps或者34Mbps的PDH 信号映射到C-12或者C-3中,并加入通道开销,构成完整的 VC-12或者VC-3,或作相反的处理.由低速线路接口板实现.

HPC与LPC
? 1.HPC:高阶通道连接,其核心是一个连接矩阵,它将 若干个输入的VC-4连接到若干个输出的VC-4,输入 和输出具有相同的信号格式,只是逻辑次序上有所不 同而已.物理设备上此功能一般由交叉板完成 ? 2.LPC:低阶通道连接,功能是将输入口的低阶通道 信号(VC-12/VC-3)分配给输出口的低阶通道,输入和 输出具有相同的信号格式,只是逻辑次序上有所不同 而已.物理设备上此功能一般与HPC一起由交叉板完 成

辅助功能块
? SEMF、MCF、OHA、SETS、SETPI ? SEMF:同步设备管理功能块 ? DCC(D1—D12)通道的OAM内容是由SEMF决定的, 并通过MCF在RST和MST中写入相应的字节,或通过 MCF功能块在RST和MST提取D1—D12字节,传给SEMF 处理。 ? MCF:消息通信功能块 ? MCF上的N接口传送D1—D3字节(DCCR), ? P接口传送D4—D12字节(DCCM), ? F接口和Q接口都是与网管终端的接口.

? SETS:同步设备定时源功能块 ? SETS时钟信号的来源有4个: ? ①由SPI功能块从线路上的STM-N信号中提取的时钟信号; ? ②由PPI从PDH支路信号中提取的时钟信号; ? ③由SETPI(同步设备定时物理接口)提取的外部时钟源, 如:2MHz方波信号或2Mbit/s; ? ④由SETS的内置振荡器产生的时钟。 ? SETS对这些时钟进行锁相后,选择其中一路高质量时钟信 号,传给设备中除SPI和PPI外的所有功能块使用;同时SETS 通过SETPI功能块向外提供2Mbit/s和2MHz的时钟信号,

? SETPI:同步设备定时物理接口 ? SETS与外部时钟源的接口,SETS通过它接收外部时钟 信号或提供外部时钟信号 ? OHA:开销接入功能块 ? 从RST和MST中提取或写入相应E1、E2、F1公务联络字 节,进行相应的处理

TM设备的典型功能块组成

英文缩写 说明 SPI SDH物理接口

英文缩写 RST

说明 再生段终端

英文缩写 MST

说明 复用段终端

MSP
LPA HPA

复用段保护
低阶通道适配 高阶通道适配

MSA
LPT HPT

复用段适配
低阶通道终端 高阶通道终端

PPI
LPC HPC

PDH物理接口
低阶通道连接 高阶通道连接

HOI
LOI MCF

高阶接口
低阶接口 消息通信功能

HOA
OHA SETS

高阶适配
开销接入功能 同步设备定时源

TTF
SEMF

传送终端功能
同步设备管理功能

SETPI

同步设备定时物理接口

? SPI:SDH物理接口功能块 主要完成光/电变换、电/光变换,提取线路定时,以及相应告警 的检测。 1)收方向——信号流从A到B ①光/电转换,②提取线路定时信号并将其传给SETS(同步设 备定时源功能块)锁相。
2)发方向——信号流从B到A ①电/光变换,②定时信息附着在线路信号中。 可能产生告警——R-LOS:信号丢失,输入无光功率、光功率 过低、光功率过高,使BER劣于10-3。

? RST:再生段终端功能块 RST是RSOH开销的源和宿 1)收方向——信号流B到C 若R-LOS告警信号,即在C点处插入全“1‖(AIS)信号; 若是正常信号流,那么RST开始搜寻A1和A2字节进行定帧--对除再生段开销第一行外的所有字节进行解扰码---提取RSOH 并进行处理:校验B1字节; E1、F1字节提取给OHA; D1—D3 提取传给SEMF.

2)发方向——信号流从C到B 产生RSOH;对除再生段开销第一行外的所有字节进行扰码. 可能产生告警——OOF(A1、A2/5帧), LOF(A1 A2/3ms),RS-BBE(B1)

MST:复用段终端功能块 MST是复用段开销的源和宿 1)收方向——信号流从C到D ①MST提取K1、K2字节中的APS(自动保护倒换)协议送至 SEMF ②MST功能块校验B2字节; ③将S1(b5—b8)恢复传给SEMF; ④D4—D12字节提取传给SEMF; ⑤E2提取出来传给OHA

2)发方向——信号流从D到C MST写入MSOH:OHA来的E2;SEMF来的D4—D12;MSP 来的K1、K2,写入相应B2字节、S1字节、M1等字节。

可能产生告警:MS-AIS(K2[b6—b8]/111)/全“1‖、 MS-RDI(K2[b6—b8]/110),MS-BBE(B2), MSREI(M1), MS-EXC(B2)/全“1‖

MSP:(复用段保护功能块) 1)收方向——信号流从D到E ? 若MSP收到MST传来的MS-AIS或SEMF发来的倒换命令, 将进行信息的主备倒换,正常情况下信号流从D透明传到 E。
2)发方向——信号流从E到D ? E点的信号流透明的传至D,E点处信号波形同D点。 ? 复用段倒换的故障条件是: ? R-LOS、R-LOF、MS-AIS和MS-EXC(B2)

MSA:复用段适配功能块 ? MSA的功能是处理和产生AU-PTR,以及组合/分解整个 STM-N帧,即将AUG组合/分解为VC4。 1)收方向——信号流从E到F ? 将AUG分成N个AU-4结构,然后处理这N个AU-4的AU指 针 2)发方向——信号流从F到E ? F点的信号经MSA定位和加入标准的AU-PTR成为AU-4,N 个AU-4经过字节间插复用成AUG ? 可能产生告警:AU-AIS(H1、H2、H3为全1/3frame), AU-LOP(连续8帧为无效指针或NDF)

HPC:高阶通道连接功能块 ? HPC相当于一个交叉矩阵,它完成对高阶通道VC4进 行交叉连接的功能,除了信号的交叉连接外,信号流 在HPC中是透明传输的(所以HPC的两端都用F点表 示) ? HPC是实现高阶通道DXC和ADM的关键

HPT:高阶通道终端功能块 ? HPT是高阶通道开销的源和宿,形成和终结高阶虚容器 1)收方向——信号流从F到G ? 终结POH,检验B3 ? HPT检测J1和C2字节 ? HPT将H4字节的内容传给HPA功能块 2)发方向——信号流从G到F ? HPT写入POH:计算B3;由SEMF传相应的J1和C2

G点的信号形状 HP-BBE(B3) , HP-REI(G1[b1—b4]), HP-TIM (J1),HP-SLM(C2) , HP-RDI(G1[b5]),/1 HP-UNEQ(C2/5frame0)/1

HPA:高阶通道适配功能块 1)收方向——信号流从G到H ? 首先C4--->63个TU-12,然后处理TU-PTR,进行VC12在 TU-12中的定位、分离,从H点流出的信号是63个VC12信 号。 ? 检测V1、V2、V3;根据从HPT收到的H4字节做复帧指示 2)发方向——信号流从H到G ? 对输入的VC12加上TU-PTR,然后将63个TU-12通过字节 间插复用:TUG2→TUG3→VC4 ? TU-AIS(V1、V2、V3/3frame1), ? TU-LOP(V1、V2/8frame),TU-LOM(H4)

LPC:低阶通道连接功能块 ? LPC也是一个交叉连接矩阵,它是完成对低阶(VC12/VC3) 进行交叉连接的功能 ? 设备若要具有全级别交叉能力,就一定要包括HPC和LPC. ? 信号流在LPC功能块处是透明传输的(所以LPC两端参考 点都为H)。

LPT:低阶通道终端功能块 ? LPT是低阶POH的源和宿,对VC12而言就是处理和产生 V5、J2、N2、K4四个POH字节 ? 1)收方向——信号流从H到J ? V5字节的b1—b2进行BIP-2的检验---V5的b3回告 ? 检测J2和V5的b5—b7

I点帧结构 LP-BBE(V5[b1—b2]), LP-REI ( V5[b3] ) , LP-TIM(J2) ,LP-SLM(V5[b5—b7]), LP-RDI ( V5[b8] ), LP-UNEQ(V5[b5—b7]/5frame000)

LPA:低阶通道适配功能块 ? 映射和去映射.把C信号去映射成PDH信号,或将PDH信号 适配进C: 2Mbit/s C12 PPI:PDH物理接口功能块 ? 进行码型变换和支路定时信号的提取。 ? 1)收方向——信号流从L到M ? 将设备内部码转换成PDH线路码型,如HDB3(2Mbit/s、 34Mbit/s)、CMI(140Mbit/s)。 ? 2)发方向——信号流从M到L ? 将PDH线路码转换成便于设备处理的NRZ码,同时提取支 路信号的时钟将其送给SETS锁相.

? 对于设备维护人员来说,应着重弄清楚各功能块可能 ? 出现的异常和故障,设备中这些异常和故障都经S参考 点报 ? 告给SEMF。 ? 当SDH网络出现一个故障时,其维护信号的响应流程 ? 见下图。

性能监视: 用于监控信号的质量信号的质量与比特错误和告警相关性 能参数是基于块的测量:与通道和段相关的一系列连 续比 特的检查每一个块通过校验和的计算来检测,如比特间插 奇偶校验;这些误块通过SDH开销的B1、B2、B3、V5来 检测。
误码校验字节 B1(RSOH) B2(MSOH) B3(HP-POH) V5(LP-POH) 块的大小 STM-N 801bits×N VC-4 VC-3 每帧块数 1 24×N 1 块/秒 8000 152000×N 8000

VC-12

1

2000

TM——终端复用器

ADM-分插复用器

REG-再生中继器

DXC——数字交叉连接设备

SDH传送网
二、网络的保护机制
利用预先安排好的备用容量去保护主用容量。 SDH网的保护可分为二大类:通道保护与复用段保护。
被保护的项目 网络拓扑 保护的机制

SNCP/I
通道 环形 SNCP/N 线形 复用段 Linear MSP

环形

MS-SPRING

SDH传送网
二、网络的保护机制
A、子网连接保护(SNCP) SNCP是在通道层(VC-n)上执行的,也称PPS 保护机制是1+1 信号在工作和保护通道上同时传送,在接收端选收

两种运行方式:
可恢复模式-当故障排除后,到了WTR后,业务 倒回工作通道

不可恢复模式-当故障排除后,业务也不倒回工 作通道

SDH传送网
二、网络的保护机制
A、子网连接保护(SNCP)

SDH传送网
二、网络的保护机制
A、子网连接保护(SNCP) SNCP的倒换原则:可通过网管等进行手动倒换; 也可在发生下列情况时自动倒换: SNCP/I -- LOS LOF LOP AU/TU-AIS

SNCP/N -- LOS LOF LOP AU/TU-AIS
HP/LP-UNEQ HP/LP-DEG B3/V5-2 - SD HP/LP-E-BER HP/LP-TIM

SDH传送网
二、网络的保护机制
A、子网连接保护(SNCP)

SDH传送网
B、线形1+1MSP

STM-N信号永久性地被连接在工作通路与保护通路上,
二个通路皆传送业务信号;收端择优选用。APS倒换。 倒换原则:可通过网管等进行手动倒换;也可在发生下列 情况时自动倒换: MS-AIS LOS LOF

SDH传送网
B、线形1+1MSP

SMN的管理功能
3、性能管理功能
?、性能数据的收集 ES、SES、BBE; 指针调整、保护倒换事件与时间等。 光接口:发送光功率(或偏流)、接收光功率。 数据采集方式:15分钟与24小时计数器; ?、性能报告 把各种性能数据整理后形成报告。 有定期上报、请求上报、越限自动上报等形式。

SMN的管理功能
4、配臵管理功能
?、指配功能 所谓指配是指把系统投入使用前的各个步骤。 网元类型指配:TM、ADM、REG。 网元接口指配:线路接口、支路接口、辅助接口。 通道的指配:通道类型、通道的起止与路径。 交叉连接的指配:完成高、低阶交叉连接。 网元同步的指配:同步工作方式、同步源级别、同 步定时的自动倒换模式。 保护倒换功能的指配:保护方式、倒换准则、设备 级保护设臵。

SMN的管理功能
?、网元的管理 实时时钟管理; 配臵数据管理:配臵数据、对象的图表与列表; 网元软件的在线下载; ?、网元状态的监控 状态监视:端口配臵、通道类型、交叉矩阵、同步方 式、时隙分配、软件版本等; 状态控制:启动/释放保护倒换功能、保护倒换参数 设臵 ?、网元的安装功能 网元资源列表与图形显示、网元软件远程下载等。

SDH网同步
1、网同步的概念 ? 同步是指信号之间在频率或相位上保持某种严格的 特定关系。 ? 数字通信网的同步,就是使网内运行的所有数字设 备都工作在一个相同的平均速率上。 ? 如果数字传输不能保持同步,则会使被传输的数字 信号发生混乱,造成漏读滑动或重读滑动(滑动损 失)。因此为保证传输质量,不仅要使网络中的设 备保持良好的同步状态,而且还应保证网络本身、 网络与网络之间保持良好的同步状态 。

SDH网同步的方式
? 在目前的SDH网络中,节点时钟的同步有两种方式: ? 主从同步方式。浙江电力采用的是主从同步方式。主从同步 方式使用一系列分级的时钟,每一级时钟都与其上一级时钟 同步。在网络中最高一级的时钟称为基准主时钟或基准时钟 (PRC),它是一个高精度和高稳定度的时钟,该时钟经同 步分配网(即定时基准分配网)分配给下面的各级时钟。 ? 目前ITU-T将各级时钟分为4类: ? 基准主时钟,符合ITU-T G.811建议; ? 转接局时钟,符合ITU-T G.812建议; ? 端局从时钟,符合ITU-T G.812建议; ? SDH网元时钟,符合ITU-T G.813建议 ? 相互同步方式。

时钟的三种工作模式
?正常工作模式 ?保持模式 ?自由运行模式

时钟类型和在网络中的分配(一)

时钟类型和在网络中的分配(二)
? 1. 铯原子钟:长期频率稳定度和精确度很高的时钟,其长 期频偏优于1*10E-11,但短期稳定度不够理想。 ? 2. 石英晶体振荡器:廉价时钟源,可靠性高,但是长期频 率稳定度不好。 ? 3. 铷原子钟:稳定度、精度和成本介于上述两种时钟之间。 频率可调范围大于铯原子钟,长期稳定度低一个量级 左右, 但有出色的短期稳定度和低成本特性,寿命约十年。 ? 4.时钟参数:频率准确度、频移、频率稳定度、同步范围、 失步范围、保持范围、最大时间间隔误差(MTIE)、时间 偏差(TDEV)

同步网结构/数字同步网
A、结构与同步方式 ?同步网是为各种业务网提供同步信号的支撑 网。它一般采用等级主从同步方式:网络中 设一最高级主时钟和一系列分级从时钟,每 一级从时钟皆上一级时钟同步,从而使网中 所有时钟都和最高级时钟 — 基准主时钟 (PRC)同步。

同步网结构/数字同步网
B、中国电信的同步网结构 ? 中国电信的数字同步网采用等级主从同步与伪同步相结合 的方式,又称分布定时方式。 ? 一者,用设在北京的符合G.811的PRC分级下控,直到最 低一级的从时钟,符合等级主从同步方式。 ? 二者,把全国划分为几个同步区,每个区设一个区域基准 时钟(LPR)- 铷原子钟;LPR既可以接收PRC信号,又 可以接收GPS(全球定位系统)信号。因各同步区的LPR 有微小差异,但误差极小而接近于同步,故又称伪同步方 式。 ? 如下图所示。其中武汉为副时钟,主时钟(北京)发生故 障时,它取而代之。

同步网结构/数字同步网
?B、中国电信的同步网结构
PRC 主时钟(北京) 从时钟(武汉)

GPS 区域基准时钟1 省会局 市 局 同步区1 LPR 区域基准时钟2 省会局 市 局 同步区2

GPS

同步网结构/数字同步网
C、其它通信网的同步网结构 利用大楼综合定时系统(BITS)与SDH传送 网相结合的方法构成同步网。 ?BITS 可接收外定时信号,如GPS等; ?BITS 本身(铷钟)产生的时钟信号符合 G.812时钟的标准 ?BITS 可利用SDH的STM-N信号传送时钟信 号。

同步网结构/数字同步网
C、其它通信网的同步网结构
GPS

BITS1

BITS2

BITS3

SDH设备定时工作方式(二)

SDH设备定时工作方式/外同步定时
?又称跟踪方式,即设备内部的时钟严格跟踪 (锁定)从外部输入的定时基准信号。 (G.703外同步接口、G.703支路接口)
外定时基准

定时发生器 西侧

东侧
STM-N

STM-N

SDH设备定时工作方式/提取定时方式
?设备从含有定时基准信息的外来信号中提取定 时。 A). 线路定时:所有的发送时钟,皆从某一特定 的STM-N接收信号中提取定时。
定时发生器 西侧 东侧

STM-N
提取时钟 发送时钟

STM-N

SDH设备定时工作方式/提取定时方式
B). 通过定时:STM-N发送时钟,从其同方向终 结的STM-N接收信号中提取定时。

西侧
STM-N

东侧 定时发生器 STM-N

提取时钟

发送时钟

SDH设备定时工作方式/提取定时方式
C). 环路定时:STM-N发送时钟,从其同侧的 STM-N接收信号中提取定时信号。

定时发生器 西侧 STM-N 东侧

STM-N
提取时钟 发送时钟

SDH设备定时工作方式/内部定时方式
内部定时方式:当外同步定时与提取定时不能 正常工作时,设备转入内部定时工作方式。 A). 保持模式:设备模拟它在24小时以前存储 的同步记忆信息来维持设备的同步状态;其 精度要求为:0.37ppm。 B). 自由运行模式:超过24小时以后,设备内 部存储的同步记忆信息已经用完,此时利用 其内部的振荡器产生的信号作为同步信号; 其精度要求为:4.6ppm。

SDH设备定时工作方式/定时保护倒换与 恢复
设备应具有二个以上的外同步信号输入接口。 A)、定时保护倒换功能:当高等级的外同 步源失效时,设备应能自动倒换到较低级别 的外同步源。 B)、恢复功能:而当高等级外同步源恢复 正常后,设备应能再恢复到从高级别的外同 步源获取定时信号。

SDH设备定时工作方式/同步状态信息
同步状态信息(SSM)与S1字节的使用 ? SSM(Synchronization Status Message)也称 为同步质量信息,用于在同步定时传递链路中直 接反映同步定时信号的等级。根据这些信息可以 判断所收到同步定时信号的质量等级,以控制本 节点时钟的运行状态,比如继续跟踪该信号,或 倒换输入基准信号,或转入保持状态等。 ? 在ITU-T G.707建议中规定了STM-N接口的SSM 编码方式,用复用段开销字节S1的b5~b8比特表 示。

SDH设备定时工作方式/SSM/S1
3、同步状态信息(SSM)与S1字节的使用 ? 在ITU-T G.707建议中规定了STM-N接口的SSM 编码方式,用复用段开销字节S1的b5~b8比特表示。
SI 字节的 b5~b8 0000 0010 0100 1000 1011 1111 注:其余组态预留 时钟等级 质量未知 G.811 基准时钟 G.812 转接局从时钟 G.812 本地局从时钟 同步设备定时源(SETS) 不可用于时钟同步

SDH网同步方案设计/原则
? 尽量减少定时基准传输的长度; ? 受控时钟尽量从高等级时钟获取定时; ? 一个同步参考链上的节点时钟总数不超过60个; ? 尽量配置一个以上的外定时基准; ? 防止出现定时环路-充分利用S1字节; ? 定时信息传送:- 从STM-N信号中提取定时。

SDH网同步方案设计/定时环路
外定时源
?
? ? S1=0010 SETG D站 C站 S1=0010 SETG SETG A站 B站 SETG S1=0010 S1=0010

*正常状态

SDH网同步方案设计/定时环路
外定时源
? ? SETG A站 D站 C站 S1=0010 B站 SETG S1=0010 S1=0010

*故障状态
出现定时环路

? S1=0010 SETG

SETG

SDH网同步方案设计/仅一个外定时源的 方案设计
外定时源
S1=0010 SETG ? S1=0010 SETG D站 C站

*正常状态

A站
B站 SETG S1=0010

S1=1111

S1=1111
SETG S1=0010

SDH网同步方案设计/仅一个外定时源的 方案设计
外定时源
S1=0010 SETG S1=0010

*故障状态
(光缆断)

A站
SETG D站 C站 B站 SETG S1=0010

S1=0010

S1=0010
SETG

SDH网同步方案设计/二个外定时源的方 案设计
外定时源1
? S1=1111 S1=0010 SETG ? D站 C站 SETG S1=0010 ? SETG S1=0010 ? B站 ? S1=0010 SETG

*正常状态

A站

S1=1111

外定时源2

SDH网同步方案设计/二个外定时源的方案

设计
外定时源1
? S1=1111 S1=0010 SETG A站 D站 C站 SETG B站 ? S1=0100 ? SETG

*故障状态

S1=0100
?

SETG ?

S1=0100

S1= 1111

?

外定时源2

SDH网络传输性能
?传输性能指标体系 ?误码性能 ?定时性能-抖动与漂移 ?接口技术要求 ?可用性指标

误码性能(四)
? 1、误码性能基础知识 a、误码性能事件 误块(EB)- 出现一个或多个比特差错的数据块。 误块秒(ES)- 含有一个以上误块的秒。 严重误块秒(SES)- 在1秒中含有≥30%的误块,或者至少有 一个缺陷。 背景误块(BBE)- 扣除不可用时间和严重误块秒期间发生的 误块后剩下的误块。 注:SDH系统的误块与PDH系统误码不同;发生一个误块可能 出现几个或几十个比特错误(由B1、B2、B3检测)。

误码性能(五)
? 1、误码性能基础知识 B、基群及更高速率的国际数字通道的误码性能 SDH通道中的缺陷,左右表分别为导致近、远端SES的缺陷
近端缺陷 低阶通道未装载LP UNEQ 低阶通道踪迹标志失配LP TIM 支路单元指针丢失 TU LOP 支路单元告警指示信号TU AIS 高阶通道帧丢失HP LOM 高阶通道净荷失配HP PLM 高阶通道未装载HP UNEQ 高阶通道踪迹标志失配HP TIM 管理单元指针丢失AU LOP 管理单元告警指示信号AU AIS 高阶通道 低阶通道 通道类型 远端缺陷 低阶通道远端缺陷指示LP RDI 高阶通道远端缺陷指示HP RDI 通道类型 低阶通道 高阶通道

误码性能(六)
误块秒比(ESR) 在一个确定的测试时间内(如24小时),可用时间内的 误块秒ES与总秒数之比。 严重误块秒比(SESR) 在一个确定的测试时间内(如24小时),可用时间内的严 重误块秒SES与总秒数之比。 背景误块比(BBER) 在一个确定的测试时间内(如24小时),可用时间内的背 景误块数,与总块数中扣除严重误块秒中的所有块数后剩余 块数之比

定时性能-抖动与漂移/概念
A、抖动的概念: 定时抖动(简称抖动)定义为数字信号的特定时刻(如最佳抽 样时刻)与理想时刻位置的短时间的非累积的偏离。短时间 偏离指变化频率高于10Hz的相位变化。定时抖动对网络性 能损伤表现在: a、对数字编码的模拟信号,抖动使恢复后的样值具有不规则 相位,从而造成输出模拟信号的失真,形成抖动噪声; b、再生器中,定时的不规则性使有效判决偏离接收眼图的中 心,从而降低了再生器的信噪比余度,直至发生误码; c、SDH网中,过大的输入抖动会造成缓存器的溢出或取空, 从而产生滑动损伤。

定时性能-抖动与漂移/概念
B、漂移的概念 漂移定义为数字信号的特定时刻(如最佳抽样时 刻)与理想时刻位置的长时间(10Hz以下)的 非累积的偏离。 漂移引起传输信号比特偏离时间上的理想位置, 结果使输入信号比特在判决电路中不能正确的 识别,产生误码。一般而言,较小的漂移可被 缓存器吸收,而大幅度漂移最终将转移为滑动。

定时性能-抖动与漂移/产生
A、抖动的产生 SDH网中,除了具有其他传输网的共同抖动源, 如各种噪声源、定时滤波器失谐,再生器固有缺 陷(码间干扰、限幅器门限漂移)等,还有两个 特有的抖动源:映射(脉冲塞入抖动)、指针调 整。 B、漂移的产生 引起漂移的最普遍原因是环境温度的变化,它会 导致光缆传输特性变化从而引起传输信号延时的 缓慢变化。

定时性能-抖动与漂移/容限
A、 STM-N光接口输入抖动与漂移容限 在STM-N 输入信号上使光设备产生1dB光功率代价 的最大正弦抖动(漂移)峰-峰值。 B、 STM-N电接口输入抖动与漂移容限 在STM-N 输入信号上使设备刚刚不产生误码的最大 正弦抖动(漂移)峰-峰值。 C、 PDH接口输入抖动与漂移容限 在PDH 支路输入信号上使设备刚刚不产生误码的 最大正弦抖动(漂移)峰-峰值。

定时性能-抖动与漂移/光功率代价
什么是光功率代价? 由抖动、漂移和光纤色散等原因引起的系统信噪比降 低导致误码增大的情况,可以通过加大发送机的发 光功率得以弥补,也就是说由于抖动、漂移和色散 等原因使系统的性能指标劣化到某一特定的指标以 下,为使系统指标达到这一特定指标,可以通过增 加发光功率的方法得以解决,而此增加的光功率就 是系统为满足特定指标而需的光功率代价。 1dB光功率代价是系统最大可以容忍的数值。

定时性能-抖动与漂移/输出抖动与漂移
在无输入抖动的条件下,设备在其输出端所产生的最 大正弦抖动(漂移)峰-峰值。 A、 STM-N光接口抖动与漂移 在无输入抖动的条件下,用规定滤波器在设备的光 接口输出端测得的抖动均方根值(RMS)。 B、 STM-N电接口抖动与漂移 在无输入抖动的条件下,用规定滤波器在设备的电 接口输出端测得的抖动均方根值。

定时性能-抖动与漂移/输出
4、输出的抖动与漂移 ITU-T G.825 SDH网络接口输出抖动测试要求

定时性能-抖动与漂移/输出
4、输出的抖动与漂移 ITU-T G.823 PDH网络接口输出抖动测试要求

定时性能-抖动与漂移/输出
C、 映射抖动与漂移 又称因支路信号映射产生的抖动与漂移。是指在无 指针调整的条 件下,因进行映射、去映射处理所产生的输出抖动与 漂移值。 D、. 指针调整抖动与漂移 因进行指针调整而产生的抖动与漂移值。 E、 结合抖动 是考虑支路映射与指针调整同时发生时所产生的抖 动值。

定时性能-抖动与漂移/抖动与漂移传递 函数
5、抖动与漂移传递函数 输出STM-N信号的抖动值与加在输入STM-N信号 上的抖动值之比,随频率而变化的关系。 目前,该参数仅适用于再生器(0.1dB)。

接口技术要求
B、光接口代码 W— y.z W:I - 代表局内通信(2km); S - 代表短距离通信(20km); L - 代长距离通信(80km); V - 代表甚长距离通信(120km); U - 代表超长距离通信(160km)。 y :代表STM等级,Y=1、4、16、64。

接口技术要求
B、光接口代码 Z :代表使用光纤类型与工作窗口; 1 — G.652光纤,工作波长为1310nm; 2 — G.652光纤,工作波长为1550nm; 3 — G.653光纤,工作波长为1550nm; 5 — G.655光纤,工作波长为1550nm。 例:L-16.2:工作在G.652光纤的1550nm波长区,传 输速率为2.5G的长距离光接口。 S-16.1:工作在G.652光纤的1310nm波长区,传 输速率为2.5G的短距离光接口。

接口技术要求/接口参数
? 接收灵敏度 Pr:在规定误码率要求的条件下(如 1×10 -10),光接收机在参考点R所需要的最小光 功率值(dBm)。 ? 过载光功率:在规定误码率要求的条件下(如 1×10 -10), 光接收机在参考点R所能承受的最大 光功率值(dBm)。 ? 老化余度:在寿命开始时的灵敏度与在寿命结束时 的灵敏度之差。一般规定为3dB。

接口技术要求
? a、损耗受限 — 最坏值设计法 所谓最坏值设计法,就是在设计光传输距离时,所有 的相关参数都采用寿命期中允许的最坏值。如发送 光功率、接收灵敏度。 优点:为设计者、厂家提供简单的元器件指标,且不 存在先期失效的问题。 缺点:系统富余度过大、成本较高。

接口技术要求
a、损耗受限 — 最坏值设计法 L = (PS – Pr – C – PP – MC)/ (?f + ?S) 其中 PS:光发送机在S参考点的发送光功率(dBm); Pr: 光接收机在R参考点的接收灵敏度(dBm); C: 收、发间所有连接器的损耗,其中每个连接器的损耗一 般取0.5dB; PP: 光通道代价,一般取1dB,但对L16.2取2dB; MC:光缆富余度,取3dB; ?f :光纤衰减系数( dB/km ); ?S :光纤每公里接续损耗,一般取0.025 dB/km 。

接口技术要求
a、损耗受限 — 最坏值设计法 例1:某2.5G系统的相关参数为:S点发送光功率 PS =-2~+3 dBm,R点接收灵敏度 Pr= - 31 ~ -28 dBm,光纤衰减系 数 ?f = 0.22 dB/km ,求其最大传输距离。 其它参数取值为:因是L16.2接口,故光通道代价为PP =2 dB,光缆富余度Mc=3dB,每个连接器损耗为Ac =0.5 dB,每公里光纤平均接续损耗为?S = 0.05 /2 = 0.025 dB/km 。 把以上数据代入公式: L = (PS – Pr – C – PP – MC)/ (?f + ?S) = [-2 –(-28) –2×0.5 –2 –3] / ( 0.22 + 0.025 ) = 20 / 0.245 = 82 km

接口技术要求
b、色散受限 ?. 一般公式 对于2.5G以下的系统,有以下公式: L =( ?×10-6 )/(?lrms ? B ? D) 其中: ?:光脉冲相对展宽值;对于MLM,取0.115;对于 LED与 SLM,取0.306;对于L16.2,取0.491; ?lrms :光源的均方根谱宽(nm), ?lrms = ?l20dB /6.07; B:系统的传输速率(Mb/s); D:光纤的色散系数(ps/nm?km)。

接口技术要求
1、光接口技术要求 b、色散受限 例2:与例1相同的2.5G系统,其它相关参数为: SLM的谱宽 ?l-20dB =0.75nm,光纤的色散系数 D= 20ps/nm?km, 求其最大传输距离。 因是L16.2接口,且使用SLM,故取相对脉冲展宽值为 ?=0.491,此外还要把SLM的-20 dB谱宽换算成均方根谱宽, 即?lrms = ?l-20dB /6.07 。 把以上数据代入公式: L =( ?×10-6 )/(?lrms ? B ? D) =( 0.491×10-6 )/ [ (0.75 / 6.07 ) ×2488.32×20×10-12 ] = 80 km

SDH功能测试(一)
? 1、机械安装的检验 测试框图如下图所示。在网元的每个通道(VC-n)上进行误 码率测试,以检查网元的安装是否正确。

SDH功能测试(二)
1、机械安装的检验 检查内容包括: a、在端口和DDF之间的电缆连接是否正确; b、网元的基本电气性能(包括光性能)是否正常。 通道级BER的测试步骤: a、配置网元,将所有已安装的支路端口上下STM-N; b、配置SDH测试仪表 设置映射类型、VC-n测试通道映射进净荷中 PRBS图案 在待测通道中发送测试图案

SDH功能测试(三)
1、机械安装的检验 b、配置SDH测试仪表

SDH功能测试(四)
1、机械安装的检验 通道级BER的测试步骤: c、完成BER测量 检查SDH测试仪表的接收信号是否有误码和 告警产生;如果失效(有误码和告警),据下表查找可能原因 d、对STM-N线路信号中的所有其它通道重复步骤b和c
失 效 图案丢失(PRBS) 低误码率(PRBS) 可能的原因 DDF电缆错误连接,VC-n通道为单工 DDF电缆串音

低误码率(B1/B2) 低误码率(MS-REI)
通道RDI(FERF)

测试仪表光接口接收光功率低 与测试仪表相连的网元接收机接收光功率低
踪迹识别或信号标记失配已激活和起作用

SDH功能测试(五)
2、检验路径踪迹识别符的配置 测试框图如下图所示。此测试用于检验网元是否具有正确的 路径踪迹识别符的配置功能,另外也确认能否向管理系统自动 报告相关的踪迹识别失配告警。

SDH功能测试(六)
2、检验路径踪迹识别符的配置 踪迹识别失配的检测和告警报告的测试步骤: a、配置网元,将选择的PDH支路端口上下STM-N: 将被选的支路端口与STM-N内的不同VC-n相连 为被测通道配置路径踪迹识别符,并激活失配告警 b、配置SDH测试仪表,设置映射类型、VC-n测试通道、映射 时PDH净荷中的PRBS测试图案 c、由仪表向被测的VC-n通道内发送与网元配置相同的路径踪 迹识别符,确认仪表和NE都没有检测到与VC-n相关的告警 d、改变仪表发送路径踪迹识别符中的某一或多个参数,确认网 元产生失配告警报告,并检查仪表是否检测到通道RDI

SDH功能测试(七)
2、检验路径踪迹识别符的配置

SDH功能测试(八)
3、检验时钟同步 由于传输质量和网络定时的精度与性能密切相关,对于SDH设 备的安装与维护来说,网络同步是最为基本的要求。测试框图如下

二级时钟源 STM-N端口

ADM
内部时钟 基准时钟源 三级时钟源

2MHz
时钟

SDH功能测试(九)
3、检验时钟同步 时钟同步等级和切换次序的测试步骤: a、配置网元的同步时钟等级 b、配置SDH测试仪表: 关闭踪迹识别失配告警 设置映射类型、PRBS图案、使用2MHz外部基准主时钟 相对2MHz时钟,稍微调偏STM-N信号频率(如+2ppm) c、完成BER测量,确认仪表未检测到告警或误码 d、确认仪表与接收的STM-N信号之间无频率偏移,表明系统 已经同步

SDH功能测试(十)
3、检验时钟同步 时钟同步等级和切换次序的测试步骤: e、将2MHz时钟与网元断开 NE应当自动切换到采用二级时钟源同步,并向网管报告 基准主时钟失效 确认仪表未检测到差错或告警 f、利用仪表检验与其接收的STM-N信号之间是否存在频率偏 移,测量偏移量时应缓慢向发送的调偏值靠近

SDH功能测试(十一)
3、检验时钟同步 时钟同步等级和切换次序的测试步骤: g、将STM-N时钟与网元断开 NE应当自动切换到采用内部时钟源同步 确认能向网管报告STM-N时钟失效 h、测量仪表接收的STM-N信号的频率偏移,结果反映网元内 部时钟的准确度。

SDH功能测试(十二)
3、检验时钟同步

SDH功能测试(十三)
4、检验保护倒换 由于保护倒换配置复杂,为避免网络发生故障或性能恶化时影 响业务,自动保护倒换(APS)功能必须测试。 APS的实现可由如下方式完成:网管发送倒换命令;仪表发送 LOS、LOF、SF(信号失效 B2>10E-3)或SD(信号劣化B2>10E6 );仪表改变相应开销字节(K3、K4)。

SDH功能测试(十四)
4、检验保护倒换 a、线形网络(ITU-T G.783建议)APS测试
工作 PDH或SDH端口

ADM
保护

ADM

PDH或SDH 端口环回

SDH功能测试(十五)
4、检验保护倒换 b、环形网络(ITU-T G.841建议)APS测试
保护

PDH或SDH端口

ADM

ADM

PDH或SDH

ADM
工作

ADM

端口环回

SDH功能测试(十六)
4、检验保护倒换

SDH抖动测量(一)
1、测量SDH输入抖动容限 抖动单位为UI(Unit Interval)单位间隔,指一个码元的时间长 度,即光传送比特率的倒数。 PDH输入抖动容限指标--ITU-T G.823 SDH输入抖动容限指标--ITU-T G.958

SDH抖动测量(二)
1、测量SDH输入抖动容限 a、SDH Tx与PDH Rx
SDH OUT

STM-N

ADM
PDH IN PDH 端口

SDH抖动测量(三)
1、测量SDH输入抖动容限 b、SDH Tx与SDH Rx
SDH OUT

STM-N

STM-N

ADM
SDH IN

SDH抖动测量(四)
1、测量SDH输入抖动容限

SDH抖动测量(五)
2、测量SDH光口输出抖动 SDH输出口的抖动指标--ITU-T G.825

SDH抖动测量(六)
2、测量SDH光口输出抖动

SDH OUT

STM-N

STM-N

ADM
SDH IN

SDH抖动测量(七)
2、测量SDH光口输出抖动

SDH抖动测量(八)
3、测量PDH支路抖动 PDH输出信号产生抖动的两个基本原因: a、指针调整(结合抖动),由于SDH网络中不同节点间时 钟不同步引起; b、比特塞入调整(去映射抖动),在将异步信号映射到同 步信号时产生。

SDH抖动测量(九)
3、测量PDH支路抖动 PDH支路抖动指标--ITU-T G.783 a、结合抖动规范

SDH抖动测量(十)
3、测量PDH支路抖动 PDH支路抖动指标--ITU-T G.783 b、去映射抖动规范

SDH抖动测量(十一)
3、测量PDH支路抖动 PDH支路抖动测试 a、结合抖动测试 G.783定义了四个指针调整序列A、B、C、D,用于模拟由于网 络同步系统的性能变差或失效所引起的网元指针活动情况。

SDH OUT

STM-N 外部时钟源

STM-N

ADM

PDH IN

SDH抖动测量(十二)
3、测量PDH支路抖动 a、结合抖动测试

SDH抖动测量(十三)
3、测量PDH支路抖动 b、去映射抖动测试
SDH OUT

STM-N 外部时钟源

STM-N

ADM

PDH IN

SDH抖动测量(十四)
3、测量PDH支路抖动 b、去映射抖动测试

线路接口参数测试(一)
1、线路光接口参数测试 A、平均发送功率测试 平均发送光功率是发送机耦合到光纤的PRBS光信号在S参考点 上的测试值。 测试注意事项如下: a、将SDH设备设成强发光; b、清洁光连接器; c、光功率计设置在被测光波长上,待输出功率稳定后读数

线路接口参数测试(二)
1、线路光接口参数测试 B、接收机灵敏度 接收机灵敏度是指在R参考点上达到规定的误比特率(通常规定 BER=1×10-10)时所能接收到的最小平均光功率。
可调光衰耗器 STM-N

2、线路电接口参数测试 脉冲波形和电接口参数,如BER,接口标准码型、功率、阻抗等

ADM

光波分复用系统
? 波分复用的基本原理 ? WDM系统的技术规范

波分复用基本原理(一)
? 1、WDM的定义 光波分复用(WDM:Wavelength Division Multiplexing)技术是在一根光纤中同时传输多 个不同波长的光信号。在波分复用研究的初期, 人们将1310 nm和1550 nm的光信号复用到单一光 纤中传输。为了更充分利用光纤低衰耗带宽,同 时需要利用光纤放大器,人们提出了密集波分复 用技术-DWDM。

波分复用基本原理(二)
1、WDM的定义 DWDM技术指在1530~1565nm C波段(当前)密集地 放置更多的信道,同时的在一根光纤中传输。ITUT建议信道间隔为100GHz的整数倍。 现在一般工程中称波分复用系统其实指的就是密集 波分复用系统有些实验室已采用50和33.3GHz的信 道间隔开发产品。 DWDM的发展趋势是将波段进一步扩展和信道间隔的 进一步减小。 L波段--1570nm~1620nm S波段--1400nm

波分复用基本原理(五)
? 3、WDM系统基本组成 a、WDM系统的基本构成
信道1 波长1 波长1 信道1

信道2

波长2

合波器

放大器

分波器

波长2

信道2

信道3

波长3

波长3

信道3

波分复用基本原理(六)
3、WDM系统基本组成 b、WDM系统的基本结构与工作原理 WDM系统主要由以下五个部分组成: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。

波分复用基本原理(七)
3、WDM系统基本组成 b、WDM系统的基本结构与工作原理 光发射机是WDM系统的核心,除了对WDM系统中心 发射激光器的中心波长有特殊的要求外,还要根 据WDM系统的不同应用选择具有一定色度色散容限 的发射机。在发端首先将来自终端设备(如SDH光 端机)输出的光信号,利用光波长转换器(OTU) 把符合G.957建议的非特定波长的光信号转换成具 有稳定的特定波长的光信号;利用合波器合成多 通路光信号;然后通过光功率放大器(BA)放大 输出多通路光信号。

波分复用基本原理(八)
3、WDM系统基本组成 b、WDM系统的基本结构与工作原理 目前使用的光放大器多数为掺铒光纤放大器EDFA 。 在WDM系统中,必须采用增益平旦技术,使EDFA对 不同波长的光信号具有相同的放大增益,同时能 保证光信道的增益竞争不影响传输性能。在应用 时可根据具体情况,将EDFA用作“线放LA”、 “功放BA”和“前放PA”。

波分复用基本原理(九)
3、WDM系统基本组成 b、WDM系统的基本结构与工作原理 在接收端,光前置放大器(PA)放大经传输而衰 减的主信道光信号后,利用分波器从主信道光信 号中分出各波长的光信号送往终端设备。接收机 不但要满足光信号灵敏度、过载功率等参数的要 求,还要能承受有一定光噪声的信号,要有足够 的电带宽性能。


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