通信传输培训.docx

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通信传输培训

培训【1】

1.通信网

通信网，即CN（communicationnetwork），是指分布在不同地点的多个用户通信设备、传输设备、交换设备用通信线路互相连接，在相应通信软件支持下所构成的传递信息的系统。

1.1通信网概述

通信最基本的形式是在点与点之间建立通信系统，但这不能称为通信网，只有将许多的通信系统（传输系统）通过交换系统按一定拓扑结构组合在一起才能称之为通信。

也就是说，有了交换系统才能使某一地区内任意两个终端用户相互接续，才能组成通信网。

通信网由用户终端设备，交换设备和传输设备组成。

A．用户终端设备：

用户与通信网之间的接口设备，可把用户的消息与收发的电信号相互转换。

【例如最常见的：

路由器】

B．传输设备：

是网络中各接点之间的连接媒介，即信号的传输通道（光缆、无线等）。

它不仅包括线路，还应有相应的一部份调制和解调功能。

例如数字信道中的再生中继器。

【这里说的“设备”，是广义上的设备】

C．交换设备：

在终端之间和局间进行路由选择、接续控制的设备。

例如常见的光端机、路由器、三层交换机等，都可视为“交换设备”。

1.2数字通信网

1.2.1数字通信

信号是信息在媒体上的表现形式，它以电磁能量的方式在媒体上传输，根据信号方式的不同，通信可分为模拟通信和数字通信。

数字信号是一种离散的、脉冲有无的组合形式，是负载数字信息的信号。

现在最常见的数字信号是幅度取值只有两种（用0和1代表）的波形，称为“二进制信号”。

“数字通信”是指用数字信号作为载体来传输信息，或者用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。

1.2.2X.25分组交换

分组是由分组头和其后的用户数据部分组成的。

分组头包含接收地址和控制信息，其长度为3--10B，用户数据部分长度是固定的，平均为128B，最长不超过256B。

这里有一个问题需要说明：

同一分组网内分组长度是固定的，而不同分组网分组长度可以不同。

分组交换：

路由选择确定了输出端口和下一个节点后，必须使用交换技术将分组从输入端口传送到输出端口，实现输送比特通过网络节点。

分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成多个更小的等长部分，每个部分叫做一个数据段。

在每个数据段的前面加上一些必要的控制信息组成的首部，就构成了一个分组。

首部用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。

进行分组交换的通信网称为分组交换网。

分组交换实质上是在“存储—转发”基础上发展起来的。

它兼有电路交换和报文交换的优点。

在分组交换方式中，由于能够以分组方式进行数据的暂存交换，经交换机处理后，很容易地实现不同速率、不同规程的终端间通信。

1.2.3数字数据网DDN

DDN是利用数字信道传输数据信号的数据传输网。

（数字数据网是一种利用光纤、数字微波或卫星等数字传输通道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网，它可以为用户提供各种速率的高质量数字专用电路和其他新业务，以满足用户多媒体通信和组建中高速计算机通信网的需要。

主要由六个部分组成：

光纤或数字微波通信系统；智能节点或集线器设备；网络管理系统；数据电路终端设备；用户环路；用户端计算机或终端设备。

）它的主要作用是向用户提供永久性和半永久性连接的数字数据传输信道，既可用于计算机之间的通信，也可用于传送数字化传真，数字话音，数字图像信号或其它数字化信号。

永久性连接的数字数据传输信道是指用户间建立固定连接，传输速率不变的独占带宽电路。

半永久性连接的数字数据传输信道对用户来说是非交换性的。

但用户可提出申请，由网络管理人员对其提出的传输速率、传输数据的目的地和传输路由进行修改。

网络经营者向广大用户提供了灵活方便的数字电路出租业务，供各行业构成自己的专用网。

DDN提供半固定连接的专用电路，是面向所有专线用户或专网用户的基础电信网，可为专线用户提供高速、点到点的数字传输。

DDN本身是一种数据传输网，支持任何通信协议，使用何种协议由用户决定（如X.25或帧中继）。

所谓半固定是指根据用户需要临时建立的一种固定连接。

对用户来说，专线申请之后，连接就已完成，且连接信道的数据传输速率、路由及所用的网络协议等随时可根据需要申请改变。

1.2.4帧中继FR

帧中继（FrameRelay）是一种用于连接计算机系统的面向分组的通信方法。

它主要用在公共或专用网上的局域网互联以及广域网连接。

大多数公共电信局都提供帧中继服务，把它作为建立高性能的虚拟广域连接的一种途径。

帧中继是进入带宽范围从56Kbps到2.048Mbps的广域分组交换网的用户接口。

帧中继是一种先进的广域网技术，实质上也是分组通信的一种形式，只不过它将X.25分组网中分组交换机之间的恢复差错、防止阻塞的处理过程进行了简化。

特点：

1.因为帧中继网络不执行纠错功能，所以它的数据传输速率和传输时延比X.25网络要分别高或低至少一个数量级。

2.因为采用了基于变长帧的异步多路复用技术，帧中继主要用于数据传输，而不适合语音、视频或其他对时延时间敏感的信息传输。

3.仅提供面向连接的虚电路服务。

4.仅能检测到传输错误，而不试图纠正错误，而只是简单地将错误帧丢弃。

5.帧长度可变，允许最大帧长度在1600B以上。

　帧中继的主要特点是：

使用光纤作为传输介质，因此误码率极低，能实现近似无差错传输，减少了进行差错校验的开销，提高了网络的吞吐量；帧中继是一种宽带分组交换，使用复用技术时，其传输速率可高达44.6Mbps。

但是，帧中继不适合于传输诸如语音、视频，电视等实时信息，它仅限于传输数据。

1.2.5ATM（AsynchronousTransferMode）

异步传输模式（AsynchronousTransferMode,），又叫信息元中继。

异步传输模式在ATM参考模式下由一个协议集组成。

ATM采用面向连接的交换方式，它以信元为单位。

每个信元长53字节。

其中报头占了5字节。

信息元中继（cellrelay）的一种标准的（ITU）实施方案，这是一种采用具有固定长度的分组（信息元）的交换技术。

之所以称其为异步，是因为来自某一用户的、含有信息的信息元的重复出现不是周期性的。

ATM是一种面向连接的技术，是一种为支持宽带综合业务网而专门开发的新技术，它与现在的电路交换无任何衔接。

当发送端想要和接收端通信时、它通过UNI发送一个要求建立连接的控制信号。

接收端通过网络收到该控制信号并同意建立连接后，一个虚拟线路就会被建立。

与同步传递模式（STM）不同，ATM采用异步时分复用技术（统计复用）。

来自不同信息源的信息汇集在一个缓冲器内排队。

列中的信元逐个输出到传输线上，形成首尾相连的信息流。

ATM具有以下特点：

因传输线路质量高，不需要逐段进行差错控制。

ATM在通信之前需要先建立一个虚连接来预留网络资源，并在呼叫期间保持这一连接，所以ATM以面向连接的方式工作。

信头的主要功能是标识业务本身和它的逻辑去向，功能有限。

信头长度小，时延小，实时性较好。

ATM能够比较理想地实现各种QoS，既能够支持有连接的业务，又能支持无连接的业务。

是宽带ISDN（B-ISDN）技术的典范。

ATM的传播速度是从25兆比特每秒到155兆比特每秒。

1.2.6以太网

1.2.6.1标准以太网

开始以太网只有10Mbps的吞吐量，使用的是带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD，CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection）的访问控制方法。

这种早期的10Mbps以太网称之为标准以太网，以太网可以使用粗同轴电缆、细同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和光纤等多种传输介质进行连接。

并且在IEEE802.3标准中，为不同的传输介质制定了不同的物理层标准，在这些标准中前面的数字表示传输速度，单位是“Mbps”，最后的一个数字表示单段网线长度（基准单位是100m），Base表示“基带”的意思，Broad代表“宽带”。

1.2.6.2快速以太网

随着网络的发展，传统标准的以太网技术已难以满足日益增长的网络数据流量速度需求。

在1993年10月以前，对于要求10Mbps以上数据流量的LAN应用，只有光纤分布式数据接口（FDDI）可供选择，但它是一种价格非常昂贵的、基于100Mpbs光缆的LAN。

1993年10月，GrandJunction公司推出了世界上第一台快速以太网集线器Fastch10/100和网络接口卡FastNIC100，快速以太网技术正式得以应用。

随后Intel、SynOptics、3COM、BayNetworks等公司亦相继推出自己的快速以太网装置。

与此同时，IEEE802工程组亦对100Mbps以太网的各种标准，如100BASE－TX、100BASE－T4、MII、中继器、全双工等标准进行了研究。

1995年3月IEEE宣布了IEEE802.3u100BASE－T快速以太网标准（FastEthernet），就这样开始了快速以太网的时代。

快速以太网与原来在100Mbps带宽下工作的FDDI相比它具有许多的优点，最主要体现在快速以太网技术可以有效的保障用户在布线基础实施上的投资，它支持3、4、5类双绞线以及光纤的连接，能有效的利用现有的设施。

快速以太网的不足其实也是以太网技术的不足，那就是快速以太网仍是基于CSMA/CD技术，当网络负载较重时，会造成效率的降低，当然这可以使用交换技术来弥补。

100Mbps快速以太网标准又分为：

100BASE－TX、100BASE－FX、100BASE－T4三个子类。

100BASE－TX：

是一种使用5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。

它使用两对双绞线，一对用于发送，一对用于接收数据。

在传输中使用4B/5B编码方式，信号频率为125MHz。

符合EIA586的5类布线标准和IBM的SPT1类布线标准。

使用同10BASE－T相同的RJ－45连接器。

它的最大网段长度为100米。

它支持全双工的数据传输。

100BASE－FX：

是一种使用光缆的快速以太网技术，可使用单模和多模光纤（62.5和125um）。

多模光纤连接的最大距离为550米。

单模光纤连接的最大距离为3000米。

在传输中使用4B/5B编码方式，信号频率为125MHz。

它使用MIC/FDDI连接器、ST连接器或SC连接器。

它的最大网段长度为150m、412m、2000m或更长至10公里，这与所使用的光纤类型和工作模式有关，它支持全双工的数据传输。

100BASE－FX特别适合于有电气干扰的环境、较大距离连接、或高保密环境等情况下的适用。

100BASE－T4：

是一种可使用3、4、5类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。

100Base-T4使用4对双绞线，其中的三对用于在33MHz的频率上传输数据，每一对均工作于半双工模式。

第四对用于CSMA/CD冲突检测。

在传输中使用8B/6T编码方式，信号频率为25MHz，符合EIA586结构化布线标准。

它使用与10BASE－T相同的RJ－45连接器，最大网段长度为100米。

1.2.6.3千兆以太网

千兆以太网技术作为最新的高速以太网技术，给用户带来了提高核心网络的有效解决方案，这种解决方案的最大优点是继承了传统以太技术价格便宜的优点。

千兆技术仍然是以太技术，它采用了与10M以太网相同的帧格式、帧结构、网络协议、全/半双工工作方式、流控模式以及布线系统。

由于该技术不改变传统以太网的桌面应用、操作系统，因此可与10M或100M的以太网很好地配合工作。

升级到千兆以太网不必改变网络应用程序、网管部件和网络操作系统，能够最大程度地保护投资。

此外，IEEE标准将支持最大距离为550米的多模光纤、最大距离为70千米的单模光纤和最大距离为100米的铜轴电缆。

千兆以太网填补了802.3以太网/快速以太网标准的不足。

1.2.6.4万兆以太网

万兆以太网规范包含在IEEE802.3标准的补充标准IEEE802.3ae中，它扩展了IEEE802.3协议和MAC规范，使其支持10Gb/s的传输速率。

除此之外，通过WAN界面子层（WIS：

WANinterfacesublayer），10千兆位以太网也能被调整为较低的传输速率，如9.584640Gb/s（OC-192），这就允许10千兆位以太网设备与同步光纤网络（SONET）STS-192c传输格式相兼容。

10GBASE-SR和10GBASE-SW主要支持短波（850nm）多模光纤（MMF），光纤距离为2m到300m。

10GBASE-SR主要支持“暗光纤”（darkfiber），暗光纤是指没有光传播并且不与任何设备连接的光纤。

10GBASE-SW主要用于连接SONET设备，它应用于远程数据通信。

10GBASE-LR和10GBASE-LW主要支持长波（1310nm）单模光纤（SMF），光纤距离为2m到10km（约32808英尺）。

10GBASE-LW主要用来连接SONET设备时，

10GBASE-LR则用来支持“暗光纤”（darkfiber）。

10GBASE-ER和10GBASE-EW主要支持超长波（1550nm）单模光纤（SMF），光纤距离为2m到40km（约131233英尺）。

10GBASE-EW主要用来连接SONET设备，

10GBASE-ER则用来支持“暗光纤”（darkfiber）。

10GBASE-LX4采用波分复用技术，在单对光缆上以四倍光波长发送信号。

系统运行在1310nm的多模或单模暗光纤方式下。

该系统的设计目标是针对于2m到300m的多模光纤模式或2m到10km的单模光纤模式。

2.传输网transmissionnetwork

传输电信号或光信号的网络。

按照覆盖地域的不同，可分为国际传输网与国内传输网。

后者又可分为长途传输网与本地传输网。

它是一个将复接、线路传输及交换功能集为一体的、并由统一管理系统操作的综合信息传送网络，可实现诸如网络的有效管理，开业务时的性能监视、动态网络维护、不同供应厂商设备的互通等多项功能

2.1传输网的基本概念

传输网在整个电信网络中是一个“基础网”，发挥的作用是传送各个业务网的信号，使每个业务网的不同节点、不同业务网之间互相连接在一起，形成一个四通八达的网络，为用户提供各种业务。

传输网提供以2M为最小单元，其次155M、622M、2.5G、10G甚至更高速率的通道，各业务网通过传输网传送信号时，也必须以相应的接口与传输网对接。

常用的有2M、155M、2.5G、10G等速率接口，这些接口可以是电口，也可以是光口。

传输设备把这些相同速率或不同速率的多条通道复用成高速率的信号，通过传输媒质传送到对端局，然后解复用还原给相应的业务网。

根据传输媒质的不同，传输可分为微波通信、光通信等等，根据复用方式的不同，传输又可分为模拟（频分）通信、数字（时分）通信，其中数字（时分）通信又分为PDH、SDH、MSTP、DWDM、OTN、ASON、PTN等多种。

【传输网为其它业务提供网络提供通道，是各种业务网的载体，是通信网的基础，打个比方，传输网是一条高速公路，各类业务信号就是行驶在高速公路上的汽车，公路保证汽车可以安全、准确的到达目的地】

2.2光纤通信基本知识

2.2.1光纤

光信号在光纤内反复进行全反射，从而向一定方向进行传输。

【有关传输的原理及衰耗的具体产生，有兴趣可以讨论】

光纤呈圆柱形，由纤芯、包层与涂层三大部分组成，如下图：

纤芯主要由高纯度的二氧化硅（玻璃原材料）制成，并参杂少量的其他材料，用来提高纤芯的光折射率n1;包层也是由高纯度二氧化硅制成，但参杂了了少量的其他材料，用来降低包层的折射率n2；涂层采用丙烯酸酯、尼龙、硅胶、橡胶等材料制成，用来增加机械强度和可弯曲性。

2.2.2光纤的分类

（1）按传播模式分类，光纤可分为单模和多模两类。

维护中需了解：

多模光纤便宜、多模光模块便宜，适用于短距离传输，常见于用户机房，颜色为橙色，电信基本采用G.652常规（非色散位移）光纤，黄色。

（2）光纤常用接口类型SC、FC、LC

SC：

即常说的“大方头”，光电收发器及ATM板卡基本采用此类接口

FC：

即常说的“圆头”，电信ODF、光缆终端盒均采用此类接口

LC：

即常说的“小方头”，用户路由器、交换机基本采用此类接口

因为电信在用户端的ODF及OBB（光缆终端盒）均为FC接口，所以维护中最常用到“FC-SC”“FC-LC”“FC-FC”，其次“SC-SC”“SC-LC”，“LC-LC”用于电信设备与用户设备光口互联。

2.2.3光功率与光衰耗

光功率是光在单位时间内所做的功.光功率单位常用毫瓦（mw）和分贝（db）表示,其中两者的关系为:

1mw=0db。

日常测试中，设备及仪表测试值得单位时dbm，dbm是考征一个功率绝对值的值，计算公式为：

10lg（功率值/1mw）。

比如，发光设备激光器的功率是1mw，带入公示，可得出，设备正常发光功率应为0db；

光信号在光纤中的传输并不是理想的全反射，由于诸多因素，随着传输距离的增长，光信号会逐渐的损耗。

光纤的衰耗系数定义：

Pi是接收侧光功率，Po是发送侧光功率

带入dbm公式，现场测试中，光路衰耗就是接收侧光功率值减去发送侧光功率值。

通信系统中，每个设备都有使其正常工作时需要的光功率动态范围。

2.3传输网的结构

传输网的模型，最基本可以分为三层：

骨干层、汇聚层、接入层。

每一层又都有自己的骨干层、汇聚层，接入层。

结合甘肃电信，骨干层便是出省长途一级干线与省内长途二级干线、汇聚层便是各个地州本地传输网、接入层便是各地州本地传输网向下的延伸。

而对于本地传输网，也有自己的骨干（核心）层、汇聚层与接入层。

图1：

兰州本地网拓扑：

“本地传输网”与“C网核心”便是两个本地骨干网

图2：

图1中“本地传输网”展开的一级拓扑

图3：

图1中“C网核心”展开的一级拓扑

图4：

图3中“西站核心10G”展开的拓扑

图5：

除了图4中看到的直接下挂在各OSN3500的用户网元，还有下挂在图4中各OSN3500设备下的烽火8M集中框：

图6：

图5中西站集中框1接入的客户

2.4传输网技术

2.4.1PDH

数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列。

这些数字信号流在数字交换设备之间传输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息传送的准确无误，这就叫做“同步”。

在数字传输系统中，有两种数字传输系列，其中一种叫“准同步数字系列”（PlesiochronousDigitalHierarchy），简称PDH，PDH光端机是小容量光端机，PDH光端机一般是成对应用，也叫点到点应用，PDH光端机容量一般为4E1，8E1，16E1，24E1，32E1。

在以往的电信网中，多使用PDH设备。

这种系列对传统的点到点通信有较好的适应性。

而随着数字通信的迅速发展，点到点的直接传输越来越少，而大部分数字传输都要经过转接，因而PDH系列便不能适合现代电信业务开发的需要，以及现代化电信网管理的需要。

【目前兰州电信使用的烽火8M光复用终端机，便是采用PDH传输技术】

2.4.2SDH

2.4.2.1SDH基本情况

SDH（SynchronousDigitalHierarchy，同步数字体系），根据ITU-T的建议定义，是不同速度的数位信号的传输提供相应等级的信息结构，包括复用方法和映射方法，以及相关的同步方法组成的一个技术体制。

SDH概念的核心是从统一的国家电信网和国际互通的高度来组建数字通信网。

首先，SDH体制对网络节点接口NNI作了统一的规范。

规范的内容有数字信号速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等。

于是这就使SDH设备容易实现多厂家互连，也就是说在同一传输线路上可以安装不同厂家的设备，体现了横向兼容性。

其次SDH体制有一套标准的信息结构等级，即有一套标准的速率等级。

基本的信号传输结构等级是同步传输模块--STM-1，相应的速率是155Mbit/s，高等级的数字信号系列，例如622Mbit/s（STM-4）、2.5Gbit/s（STM-16）等，可通过将低速率等级的信息模块，例如STM-1，通过字节间插同步复接而成，复接的个数是4的倍数，例如STM-4=4×STM-1，STM-16=4×STM-4。

2.4.2.2SDH信号的帧结构和复用步骤

（1）SDH信号STM-N的帧结构

从上图看出STM-N的信号是9行270×N列的帧结构，此处的N与STM-N的N相一致，（取值范围1，4，16，64），表示此信号由N个STM-1信号通过字节间插复用而成。

由此可知STM-1信号的帧结构是9行270列的块状帧。

由上图看出当N个STM-1信号通过字节间插复用成STM-N信号时，仅仅是将STM-1信号的列按字节间插复用，行数恒定为9行。

ITU-T规定对于任何级别的STM等级帧频都是8000帧/秒，即帧长或帧周期为恒定的125μs。

由于帧周期的恒定使STM-N信号的速率有其规律性。

例如STM-4的传输数速恒定的等于STM-1信号传输数速的4倍，STM-16恒定等于STM-4的4倍等于STM-1的16倍。

STM-1速率：

9（行）X270（列）X8（1字节为8比特）X8000（帧/秒）=155520000bit/s

从图中看出STM-N的帧结构由3部分组成：

段开销，包括再生段开销RSOH和复用段开销MSOH、管理单元指针AU-PTR、信息净负荷payload。

下面我们讲述这三大部分的功能。

1）信息净负荷payload是在STM-N帧结构中存放将由STM-N传送的各种信息码块的地方。

2）段开销SOH是为了保证信息净负荷正常灵活传送所必须附加的，供网络运行、管理和维护OAM使用的字节，段开销又分为再生段开销RSOH和复用段开销MSOH，分别对相应的段层进行监控。

3）指针AU-PTR是用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置的指示符，以便收端能根据这个位置指示符的指针值正确分离信息净负荷。

使SDH能够从高速信号中直接分/插出低速支路信号，例如2Mbit/s。

（2）SDH的复用结构和步骤

SDH的复用包括两种情况，一种是低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号，另一种是低速支路信号（例如2Mbit/s，34Mbit/s，140Mbit/s）复用成SDH信号STM-N。

第一种情况在前面已有所提及复用的方法，主要通过字节间插复用方式来完成，复用的个数是4合一即4×STM-1→STM-4，4×STM-4→STM-16。

第二种情况用得最多的就是将PDH信号复用进STM-N信号中去。

我国的光同步传输网技术体制规定了以2Mbit/s信号为基础的PDH系列作为SDH的有效负荷，并选用AU-4的复用路线，其结构见图2-3所示。

从图中可以看到此复用结构包括了一些基本的复用单元：

C容器，VC虚容器，TU支路单元，TUG支路单元组，AU管理单元，AUG管理单元组。

当前运用得最多的复用方式是将2Mbit/s信号复用进STM-N信号中，它也是PDH信号复用进SDH信号最复杂的一种复用方式。

【3-7-3】

首先将2Mbit/s的PDH信号经过速率适配装载到对应的标准容器C12中

为了在SDH网的传输中能实时监测任一个2Mbit/s通道信号的性能需将C12再打包加入相应的通道开销，使其成为VC12的信息结构。

为了使收端能正确定位VC12的帧，在VC12复帧再加上4个字节的TU-PTR。

这时信号的信息结构就变成了TU12。

【TU-PTR指示复帧中