【正文】 第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 多 路 復(fù) 用 基帶傳輸系統(tǒng) 基帶傳輸系統(tǒng)是指在短距離內(nèi)直接在傳輸介質(zhì)上傳輸模擬基帶信號(hào)的系統(tǒng)。前面介紹的各種媒介中，只有雙絞線可以直接傳輸基帶信號(hào)。電信網(wǎng)中，只在傳統(tǒng)電話用戶線上采用該方式。這里的基帶特指話音信號(hào)占用的頻帶 (300～ 3400 Hz)。另外由于設(shè)備的簡(jiǎn)單性，在局域網(wǎng)中基帶方式也被廣泛使用。 基帶傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是線路設(shè)備簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是傳輸媒介的帶寬利用率不高，不適于在長(zhǎng)途線路上使用。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 頻分復(fù)用傳輸系統(tǒng) 頻分復(fù)用傳輸系統(tǒng)是指在傳輸介質(zhì)上采用 FDM技術(shù)的系統(tǒng)，F(xiàn)DM是利用傳輸介質(zhì)的帶寬高于單路信號(hào)的帶寬這一特點(diǎn)，將多路信號(hào)經(jīng)過高頻載波信號(hào)調(diào)制后在同一介質(zhì)上傳輸?shù)膹?fù)用技術(shù)。為防止各路信號(hào)之間相互干擾，要求每路信號(hào)要調(diào)制到不同的載波頻段上，而且各頻段之間要保持一定的間隔 ,這樣各路信號(hào)通過占用同一介質(zhì)不同的頻帶實(shí)現(xiàn)了復(fù)用。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 ITUT標(biāo)準(zhǔn)的話音信號(hào)頻分多路復(fù)用的策略如下：為每路話音信號(hào)提供 4 kHz的信道帶寬，其中 3 kHz用于話音，兩個(gè) 500 Hz用于防衛(wèi)頻帶， 12路基帶話音信號(hào)經(jīng)調(diào)制后每路占用 60～108 kHz帶寬中的一個(gè) 4 kHz的子信道。這樣 12路信號(hào)構(gòu)成的一個(gè)單元稱為一個(gè)群。在電話通信的 FDM體制中，五個(gè)群又可以構(gòu)成一個(gè)超群 Supergroup，還可以構(gòu)成復(fù)用度更高的主群Mastergroup。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 圖 FDM原理示意圖 (a) FDM信道劃分； (b) FDM系統(tǒng)示意圖 帶通濾波器 f 1s1解調(diào)器 f 1m1帶通濾波器 f 2s2解調(diào)器 f 2m2…帶通濾波器 f nsn解調(diào)器 f nmns1m1s2m2snmn調(diào)制器 f 1調(diào)制器 f 2調(diào)制器 f n… ……∑信道 1信道 2…信道 n時(shí)間頻率f1 f2 … fnfF D M 信號(hào)( b )( a )第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 FDM傳輸系統(tǒng)主要的缺點(diǎn)是：傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，需要模擬的調(diào)制解調(diào)設(shè)備，成本高且體積大，由于難以集成，因此工作的穩(wěn)定度也不高。另外由于計(jì)算機(jī)難以直接處理模擬信號(hào)，導(dǎo)致在傳輸鏈路和節(jié)點(diǎn)之間過多的模數(shù)轉(zhuǎn)換，從而影響傳輸質(zhì)量。目前 FDM技術(shù)主要用于微波鏈路和銅線介質(zhì)上，在光纖介質(zhì)上該方式更習(xí)慣被稱為波分復(fù)用。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 時(shí)分復(fù)用傳輸系統(tǒng) 時(shí)分復(fù)用傳輸系統(tǒng)是指在傳輸介質(zhì)上采用 TDM技術(shù)的系統(tǒng)，TDM將模擬信號(hào)經(jīng)過 PCM(Pulse Code Modulation)調(diào)制后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后進(jìn)行時(shí)分多路復(fù)用的技術(shù)。它是一種數(shù)字復(fù)用技術(shù)， TDM中多路信號(hào)以時(shí)分的方式共享一條傳輸介質(zhì)，每路信號(hào)在屬于自己的時(shí)間片中占用傳輸介質(zhì)的全部帶寬。圖 TDM多路復(fù)用原理示意圖。 國(guó)際上主要的 TDM標(biāo)準(zhǔn)有北美地區(qū)使用的 T載波方式，一次群信號(hào) T1每幀 24時(shí)隙，速率為 Mb/s；國(guó)際電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn) E載波方式，一次群信號(hào) E1每幀 32時(shí)隙 , 速率為 Mb/s，兩者相同之處在于都采用 8000 Hz頻率對(duì)話音信號(hào)進(jìn)行采樣，因此每幀時(shí)長(zhǎng)都是 125 μs。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 圖 TDM原理示意圖 (a) TDM信道劃分； (b) TDM系統(tǒng)示意圖 s1m1s2m2snmnP C M 編碼… … ∑…時(shí)間( b )( a )P C M 編碼P C M 編碼復(fù)用s1 m1s2 m2sn mnP C M 解碼……P C M 解碼P C M 解碼分路1 2 … nm 幀1 2 … nm ＋ 1 幀信道1信道2信道n時(shí)隙T D M 信道信號(hào)頻率第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 相對(duì)于頻分復(fù)用傳輸系統(tǒng)，時(shí)分復(fù)用傳輸系統(tǒng)可以利用數(shù)字技術(shù)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)：差錯(cuò)率低，安全性好，數(shù)字電路的高集成度，以及更高的帶寬利用率。它已成為傳輸系統(tǒng)的主流技術(shù)，目前主要有兩種時(shí)分?jǐn)?shù)字傳輸體制：準(zhǔn)同步數(shù)字體系 PDH和同步數(shù)字體系 SDH。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 波分復(fù)用傳輸系統(tǒng) 波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)是指在光纖上采用 WDM(Wavelength Division Multiplexing)技術(shù)的系統(tǒng)。 WDM本質(zhì)上是光域上的頻分復(fù)用 (FDM)技術(shù)，為了充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源， WDM將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，每一信道占用不同的光波頻率 (或波長(zhǎng) )，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器 (合波器 )將不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)合并起來送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端，再由一波分復(fù)用器 (分波器 )將這些由不同波長(zhǎng)光載波信號(hào)組成的光信號(hào)分離開來。由于不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)可以看作是互相獨(dú)立的 (不考慮光纖非線性時(shí) )，在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 WDM系統(tǒng)按照工作波長(zhǎng)的波段不同可以分為兩類：粗波分復(fù)用 (Coarse WDM)和密集波分復(fù)用 (Dense WDM)。最初的WDM系統(tǒng)由于技術(shù)的限制，通常一路光載波信號(hào)就占用一個(gè)波長(zhǎng)窗口，最常見的是兩波分復(fù)用系統(tǒng) (分別占用 1310 nm和 1550 nm波長(zhǎng) )，每路信號(hào)容量為 Gb/s，總共 5 Gb/s容量。由于波長(zhǎng)之間間隔很大 (通常在幾十納米以上 )，故稱粗波分復(fù)用。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 現(xiàn)行的 DWDM只在 1550 nm窗口傳送多路光載波信號(hào)。由于這些 WDM系統(tǒng)的相鄰波長(zhǎng)間隔比較窄 (一般在 ～ 2 nm之間 )，且工作在一個(gè)窗口內(nèi)的各路信號(hào)共享 EDFA光放大器，為了區(qū)別于傳統(tǒng)的 WDM系統(tǒng)，人們稱這種波長(zhǎng)間隔更緊密的WDM系統(tǒng)為密集波分復(fù)用系統(tǒng)。由于 DWDM光載波的間隔很密，因此必須采用高分辨率波分復(fù)用器件來選取，如平面波導(dǎo)型或光纖光柵型等新型光器件，而不能再利用熔融的波分復(fù)用器件。圖 DWDM傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 圖 DWDM傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ? 1T X 1? 2T X 2……T X nO E O? n?M U X O A光放大器? 1 ， ? 2 ， … ? n? 1RX 1? 2RX 2……RX n?D M U X? nT X — 光發(fā)射器； RX — 光接收器； O E O — 波長(zhǎng)變換器第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 導(dǎo)致 DWDM得以商用化的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是 1550nm窗口 EDFA光放大器 (Erbium Doped Optical Amplifier)的商用化。 EDFA是通過在光纖中摻入少量稀有金屬來制成的，使用 EDFA后，多路光信號(hào)可以共享一個(gè) EDFA， EDFA可以直接在光域?qū)λ鼈兺瑫r(shí)進(jìn)行放大，而無需像以前那樣將每一路光信號(hào)先轉(zhuǎn)換回電信號(hào)，再進(jìn)行放大。通常 1550 nm EDFA整個(gè)放大頻譜在 1530～ 1565 nm內(nèi)，目前 EDFA可以將在此范圍內(nèi)的輸入信號(hào)增益 +20dB以上。 EDFA的使用大大降低了構(gòu)建 DWDM系統(tǒng)的成本，為全光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)鋪平了道路。但在目前的 DWDM系統(tǒng)中， EDFA光放大器和普通的光電光 (OEO)再生中繼器還將共同存在，通常 EDFA用來補(bǔ)償光纖的損耗，而常規(guī)的 OEO再生中繼器用來補(bǔ)償色散、噪聲積累帶來的信號(hào)失真，一般在 80～ 150 km左右需設(shè)置一個(gè) EDFA，對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大，每隔數(shù)個(gè) EDFA則需設(shè)置一個(gè) OEO再生中繼器將光纖進(jìn)行分段。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 按照信號(hào)在一根光纖中的傳送方向來分，目前的 DWDM系統(tǒng)分為兩類：雙纖單向傳輸系統(tǒng)和單纖雙向傳輸系統(tǒng)。雙纖單向指使用兩根光纖實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的全雙工通信。單纖雙向指將兩個(gè)方向的信號(hào)分別安排在一根光纖的不同波長(zhǎng)上傳輸。根據(jù)波分復(fù)用器的不同，可以復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)也不同，從兩個(gè)至幾十個(gè)不等，現(xiàn)在商用化的一般是 8波長(zhǎng)、 16波長(zhǎng)、 40波長(zhǎng)系統(tǒng)，每波長(zhǎng)速率為 Gb/s或 10 Gb/s。目前實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中已實(shí)現(xiàn)了 256波長(zhǎng)，每信道 40 Gb/s，傳輸距離 100 km的 DWDM系統(tǒng)。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 對(duì)于常規(guī)的 ， ITUT THz為標(biāo)準(zhǔn)頻率，間隔為 100 GHz的 41個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng) (～ THz)，即 1530～ 1561 nm波段。 現(xiàn)在，人們都喜歡用 WDM來稱呼 DWDM系統(tǒng)。從本質(zhì)上講，DWDM只是 WDM的一種形式， WDM更具有普遍性， DWDM缺乏明確和準(zhǔn)確的定義，而且隨著技術(shù)的發(fā)展，原來認(rèn)為所謂密集的波長(zhǎng)間隔，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上也越來越容易，已經(jīng)變得不那么“密集”了。一般情況下，如果不特指 1310 nm和 1550 nm的兩波分WDM系統(tǒng)，人們談?wù)摰?WDM系統(tǒng)就是 DWDM系統(tǒng)。 WDM技術(shù)主要有以下優(yōu)點(diǎn)： 第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 (1) 可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量比單波長(zhǎng)傳輸增加了幾倍至幾十倍，降低了長(zhǎng)途傳輸?shù)某杀荆? (2) WDM對(duì)數(shù)據(jù)格式是透明的，即與信號(hào)速率及電調(diào)制方式無關(guān)。一個(gè) WDM系統(tǒng)可以承載多種格式的 業(yè)務(wù) 信號(hào)，如ATM、 IP或者將來有可能出現(xiàn)的信號(hào)。 WDM系統(tǒng)完成的是透明傳輸，對(duì)于業(yè)務(wù)層信號(hào)來說， WDM的每個(gè)波長(zhǎng)與一條物理光纖沒有分別。 (3) 在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充和發(fā)展中， WDM是理想的擴(kuò)容手段，也是引入寬帶新業(yè)務(wù) (如 CATV、 HDTV和 BISDN等 )的方便手段，增加一個(gè)附加波長(zhǎng)即可引入任意想要的新業(yè)務(wù)或新容量。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 PDH系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1．簡(jiǎn)介 PDH(Psynchronous Digital Hierarchy)是一種異步復(fù)用方式，多個(gè) PCM的一次群信號(hào)可逐步復(fù)用為二次群、三次群，最高可達(dá)五次群信號(hào)。其主要缺點(diǎn)如下： (1) 標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，存在三種標(biāo)準(zhǔn)，且互不兼容； (2) 面向點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸，組網(wǎng)的靈活性不夠； (3) 低階支路信號(hào)上、下電路復(fù)雜，需要逐次復(fù)用、解復(fù)用； (4) 幀結(jié)構(gòu)中缺乏足夠的冗余信息用于傳輸網(wǎng)的監(jiān)視、維護(hù)和管理。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 2．幀結(jié)構(gòu) 圖 ITUT一次群信號(hào) PCM30/32的幀結(jié)構(gòu)，在PCM30/32系統(tǒng)中，一幀由 32個(gè)時(shí)隙組成，每個(gè)用戶占一個(gè)指定的時(shí)隙 (TS： Time Slot)，通信時(shí)用戶在自己的時(shí)隙輪流傳送 8位碼組一次，重復(fù)周期為 125 μs(每秒 8000次 ), 因此一次群的傳輸速率為 32 8 8000=2048 kb/s。 第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 圖 PCM30/32系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu) F016 幀為一復(fù)幀， 125? s 1 6 ＝ 2 m sF1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F 1 0 F 1 1 F 1 2 F 1 3 F 1 4 F 1 5每幀 3 2 時(shí)隙， 125? sT S 0 T S 1 6 T S 3 1偶數(shù)幀，幀同步時(shí)隙1 0 0 1 1 0 1 1復(fù)幀同步、告警碼0 0 0 0 1 A21 1 在 F 0 幀中奇數(shù)幀1 1 A11 1 1 1 1線路標(biāo)志碼a b c d a b c d F1～ F15幀中…第 2章 傳 送 網(wǎng) 下載 偶數(shù)幀的 TS0用來傳送幀同步碼，它的后七位固定為“ 0011011”；奇數(shù)幀 TS0的第二位固定為“ 1”，以便接收端區(qū)分奇偶幀，第三位為幀失步告警碼，“ 0”表示本端工作正常，“ 1”則表示本端已失步。每幀的 TS16用來傳送數(shù)字型線路信令和復(fù)幀同步碼以及復(fù)幀失步告警碼。在 PCM30/32系統(tǒng)中