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「每日一学」一级建造师:通信与广电工程(管理与实务)02通信网

学习说 124

前言:

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通信网从功能角度看,分为相互依存的三部分:业务网、传送网、支撑网。

1、业务网负责向用户提供各种通信业务。

2、传送网独立于具体业务网,为节点之间分配电路、提供透明传输通道。

3、支撑网负责提供业务网正常运行所必须的信令、同步、网络管理、业务管理等功能。

业务网、传送网、支撑网关系示意图

一、通信传送网

传送网:为各类业务网提供业务信息传送手段,负责将节点连接起来,并提供任意两点之间信息的透明传输,同时也完成带宽的调度管理、故障的自动切换保护等管理维护功能。

(一)传输介质

1、传输介质指信号传输的物理通道。

2、信息传输成功的两个因素:传输信号本身的质量和传输介质的特性。

3、传输介质分为两大类:有线介质和无线介质。

4、有线介质:在有线介质中,电磁波信号会沿着有形的固体介质传输;常用的有双绞线、同轴电缆、光纤。

5、无线介质:在无线介质中,电磁波信号通过地球外部的大气或外层空间进行传输;常用电磁波有无线电、微波、红外线等。

(二)多路复用技术

按信号在传输介质上的复用方式不同,传输系统可以分为四类:基带传输、频分复用(FDM)传输、时分复用(TDM)传输、波分复用(WDM)传输。

1、基带传输系统:在短距离内直接在传输介质传输模拟基带信号。

优点:线路设备简单、在局域网中广泛使用;

缺点:传输媒介的带宽利用率不高,不适于长途线路上使用;

2、频分复用(FDM)传输系统:将多路信号经过高频载波信号调制后在同一介质上传输的复用技术。将每路信号调制到不同的载波频段上,且各频段保持一定的间隔,这样将各路信号通过占用同一介质不同的频段实现了复用。

缺点:FDM传输的是模拟信号,需要模拟调制解调设备,成本高体积大;难以集成,工作稳定度不高;计算机难以处理模拟信号,导致在传输链路和节点之间有过多的模数转换,影响传输质量。

适用范围:主要用于微波链路和铜线介质上,在光纤介质上该方式称为波分复用。

3、时分复用(TDM)传输系统:将模拟信号经过调整后转换为数字信号,然后对数字信号进行时分多路复用的技术。TDM中多路信号以时分的方式共享一条传输介质,每路信号在属于自己的时间片中占用传输介质的全部带宽。

目前两种时分传输体制:准同步数字体系(PDH)、同步数字体系(SDH)。

优点:差错率低、安全性好、数字电路高度集成、更高的带宽利用率。

4、波分复用(WDM)传输系统:本质是光域上的频分复用技术。WDM将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道,每个信道占用不同的光波频率(波长),在发送端用合波器将不同波长的光载波合并起来送入一根光纤进行传输,在接收端再由分波器将这些由不同波长光载波信号组成的光信号分离开来。

优点:一个WDM系统可以承载多种格式的“业务”信号,如ATM、IP、TDM等;WDM完成的是透明传输,每个波长与一条物理光纤没有分别;网络扩容的理想手段。

(三)SDH传送网

1、SDH传送网是一种以同步时分复用和光纤技术为核心的传输网结构,它由分插复用、交叉连接、信号再生放大等网元设备组成。SDH采用同步复用和灵活的复用映射结构,有全球统一的网络节点接口。主要优点:强大的网管功能、标准统一的光接口。

2、帧结构:

2.1、SDH帧结构以125μs为帧同步周期,采用了字节间插、指针、虚容器等关键技术。

2.2、SDH系统中基本传输速率是STM-1(第1级同步传输模块,速率为155.520Mbps),其它高阶信号速率均为STM-1的整数倍(STM-4、16、64、256速率分别为622M、2.5G、10G、40G)。

2.3、每个STM帧由段开销(SOH)、管理单元指针(AU-PTR)和STM净负荷三部分组成。2.4、段开销:用于SDH传输网的运行、维护、管理和指配;分为再生段开销和复用段开销;段开销是保证STM净负荷正常灵活地传送必须附加的开销。

2.4、管理单元指针:用于指示STM净负荷中的第一个字节在STM-N帧内的起始位置,以便接受端可以正确分离STM净负荷。

2.5、STM净负荷:用于存放要通过STM帧传送到各种业务信息的地方,包含少量用于通道性能监视、管理和控制的通道开销(POH)。

(四)光传送网(OTN)

1、光传送网是一种以DWDM(密集波分复用)与光通道技术为核心的传送网结构,它由光分插复用、光交叉连接、光放大等网元设备组成,具有超大容量、对承载信号语义透明及在光层面上实现保护和路由的功能。

2、OTN的分层结构:在ITU-T G.872建议中,被细分为三个子层,由上而下依次是光信道层(OCh)、光复用段层(OMS)、光传输段层(OTS)。

2.1、光信道层,负责为来自电复用段层的各种类型客户信息选择路由、分配波长、为灵活的网络选路安排光信道连接,处理光信道开销,提供光信道层的检测、管理功能,在网络发生故障时,执行重选路由或进行保护切换。

2.2、光复用段层,保证相邻的两个DWDM设备之间的DWDM信号的完整传输,为波长复用信号提供网络功能。

2.3、光传输段层,为光信号在不同类型的光纤介质上提供传输功能,同时对光放大器和光再生中继器的检测和控制。涉及功率均衡、EDFA增益控制、色散的积累和补偿。

3、网络节点:目前OTN上的网络节点有两类:光分插复用器(OADM)和光交叉连接器(OXC)。

3.1、光分插复用器:主要是在光域实现从传输设备中有选择的下路去往本地的光信号,同时上路本地用户发往其它用户的光信号,而不影响其它波长信号的传输。可以处理不同格式和速率的信号,大大提高了整个传送网的灵活性。

3.2、光交叉连接器:在光域上直接实现了光信号的交叉连接、路由选择、网络恢复等功能,无需进行OEO(光-电-光)转换和电处理。

(五)自动交换光网络(ASON)

ASON:一种由用户动态发起业务请求,自动选路,并由信令控制实施连接的建立、拆除、能自动、动态完成网络连接,融交换、传送为一体的新一代光网络。

二、业务网

(一)电话网

1、固定电话网:目前覆盖范围最广、业务量最大的网络,分为分为本地电话网和长途电话网。电话交换局是电话网的核心,采用数字程控交换设备,每一路电话编码为64Kbit/s的数字信号。

2、移动电话网:由移动交换局、基站、中继传送系统和移动台组成。

3、IP电话网:通过分组交换网传送电话信号。

(二)数据通信网

数据通信网功能是对数据进行传输、交换、处理,可实现网内资源共享。数据通信网分为:分组交换网、数字数据网、帧中继网、计算机互联网,共同特点都是为计算机联网及其应用服务的。

1、X.25分组交换网:采用分组交换技术的可以提供交换链接的数据通信网络。交换网、传输网的网络管理数据通过X.25网进行传送。

缺点:协议处理复杂,信息传送的时间延迟较大,不能提供实时通信。

2、数字数据网(DDN):为计算机联网提供固定或半固定的连接数据通道。

3、帧中继网:在X.25上发展起来的数据通信网,取消了逐段的差错控制和流量控制,把原来的三层协议处理改为二次协议处理,从而减少了中间节点的处理时间,减少了网络时延,提升传输速率。

4、计算机互联网:一类分组交换网,采用无连接的传送方式,网络中的分组在各个节点被独立处理,根据分组上的地址传送到它的目的地。

(三)综合业务数字网(ISDN)

是由电话综合数字网演变而成,提供端到端的数字连接,以支持一系列广泛的业务(包括语音和非语音业务),为用户提供一组标准的多用途用户-网路接口。分为窄带和宽带两种。

1、窄带综合业务数字网向用户提供的有基本速率(2B+D,144kbit/s)和一次群速率(30B+D,2Mbit/s)两种接口。基本速率接口包括2个能独立工作的B通道(64kbit/s)和一个D通道(16kbit/s),其中B信道一般用来传输语音、数据和图像,D信道用来传输信令或分组信息。

1.1、ISDN(2B+D)业务:利用一条用户线路,就可以在上网的同时拨打电话、收发传真;可以实现会议电视功能。

1.2、ISDN(30B+D)业务:在一个基群速率(30B+D)接口中,有30个B通路和1个D通路,每个B通路和D通路均为64kbit/s,共1.920Mbit/s。可实现远程教育、视频会议、远程医疗等Internet的高速连接。

2、宽带综合业务数字网(B-ISDN)是在ISDN的基础上发展起来的,可以支持各种不同类型、不同速率的业务,包括窄带业务(如语音、传真),宽带分配业务(如广播电视、高清电视),宽带交互型业务(可视电话、会议电视)、宽带突发型业务(高速数据)。

2.1、B-ISDN主要特征是以同步转移模式(STM)和异步转移模式(ATM)兼容方式,在同一网路中支持范围广泛的声音、图像和数据的应用。

三、支撑网

支撑网包含信令网、同步网、管理网三部分。

(一)信令网

是公共信道信令系统传送信令的专用数据支撑网,一般由信令点(SP)、信令转接点(STP)和信令链路组成。信令网可分为不含STP的无级网(信令直连)和含有STP的分级网(信令之间准直连)。

(二)同步网

为电信网内所有电信设备的时钟(或载波)提供同步控制信号,其功能是使网内全部数字交换设备的时钟频率工作在共同的频率上,以消除或减少滑码。

1、数字网同步和同步数字网

1.1、数字网同步:在数字通信网内,使网中各个单元使用某个共同的基准时钟频率,实现各网元时钟间的同步。

1.1.1、准同步方式:在一个数字网中各个节点,分别设置高精度的独立时钟,这些时钟产生的定时信号以同一标称速率出现,而速率的变化限制在规定范围内。

1.1.2、主从同步方式:将一个时钟作为主(基准)时钟,网中其他时钟(从时钟)同步于主时钟。

1.2、同步数字网:用于实现数字交换局之间、数字交换局和数字传输设备之间的同步,它由各节点时钟和传递频率基准信号的同步链路构成。

2、同步网的等级结构

我国数字同步网采用分区式主从同步网结构,分为4个等级。

2.1、第一级:基准时钟(PRC),由铯原子钟组成,是我国最高质量的时钟,是其他所有时钟的定时基准。

2.2、第二级:长途交换中心时钟,装备GPS接收设备及有保持功能的高稳定时钟,构成高精度区域基准时钟(LPR)。分为A类和B类,A类设置于一级(C1)和二级(C2)长途交换中心,通过同步链路直接与基准时钟同步;B类设置于三级(C3)和四级(C4)长途交换中心,通过同步链路受A类时钟控制,间接地与基准时钟同步。

2.3、第三级:有保持功能的高稳定度晶体时钟,通过同步链路与第二级时钟或同等级时钟同步。设置在汇接局(Tm)和端局(C5)。

2.4、第四级:一般晶体时钟,通过同步链路与第三级时钟同步,设置于远端模块、数字终端设备和数字用户交换设备。

3、大楼综合定时供给系统(BITS):在每个通信大楼内,设有一个主钟,它受控于上级的同步基准(或GPS)信号,楼内所有其他时钟与该时钟同步(主钟等级≥其他时钟等级)。

3.1、BITS由五部分组成:参考信号入点、定时供给发生器、定时信号输出、性能检测及告警。

4、定时基准的三种传输方式:

4.1、第一种采用PDH 2Mbit/s专线,即上下级BITS之间用PDH 2M专线传输定时基准信号2.048Mbit/S。

4.2、第二种采用PDH 2Mbit/s带有业务的电路,即上级的交换机已同步于该楼内的BITS时,利用上下级交换机之间的2M中继电路传输定时基准信号。

4.3、第三种采用SDH线路码传输定时基准信号。上级SDH端机的G.813时钟同步于该楼内的BITS,通过STM-N线路码传输到下级SDH端机,提取出定时信号(2.048Mbit/S)送给下级BITS。

(三)电信管理网

是为保持电信网正常运行和服务,对其进行有效的管理所建立的软、硬件系统和组织体系的总称,是一个综合的、智能的、标准化的电信管理系统。

主要功能:1、根据业务流向、流量统计数据有效的组织网络流量分配;2、根据网络状态,进行电路调度、组织迂回和流量控制等,以避免网络过负荷和阻塞扩散;3、在出现故障时,根据告警信号和异常数据采取措施,尽可能使通信及相关设备恢复和保持正常运行;4、使维护管理更加机动、灵活、适时、有效。

电信管理网主要包括: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。

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