通信系统(光传输)

目录
第1章概述 (2)
1.1通信系统的概念及一般结构 (2)
1.2传输系统的组成 (3)
1.3传输系统的组成 (5)
1.4传输系统的组成 (5)
1.5同步、异步、准同步的概念 (6)
1.6PDH的缺陷和SDH的产生 (6)
第1章概述
1.1通信系统的概念及一般结构
1.1.1通信系统的概念
如图1-1所示，通信的目的是为分别处于A、B两地的两个用户实现人与人、人与机器或者机器与机器之间的信息传递。

通信系统由发送终端设备、传输信道、交换设备、收信终端设备组成。

发信终端是把来自信源的消息变换成与传输通道相适配的电信号或光信号，并提供额定的信号功率，使其能有效地传送到接收端。

收信终端是将从信道传输来的信号进行衰减补偿、消除或减小畸变和噪声对有用信号的干扰，将接收下来的电信号或光信号进行反变换，重现信息原貌。

要实现信息传递，传输通道是必不可少的。

如果任何两个用户都配置固定的通道连接，那么整个通信网将需要多达无可容忍的通道数量，这是利用率极低、极不经济的做法。

因此，引入交换设备是为了提高通道的利用率和网络的经济性。

图1-1 通信系统示意图
图1-1中的传输通道只用了非常简单的两条线表示，实际上是非常复杂的专业课题。

传输通道既可以是无力媒质通道，也可以是经过传输终端设备复用/解复用的通道。

传输媒质可以是有线媒质也可以是无线媒质，有线传输媒质可以是明线、电缆或光缆等。

架空明线线路现在已经彻底退出了历史舞台，目前通常由自由空间、光缆、市话电缆、同轴电缆等构成。

1.1.2通信系统的一般构成
通信系统的一般结构如图1-2所示。

其中，固定电话、移动电话机和电脑终端是用户终端设备，它的作用是将语音或数据信号换成电信号或进行反变换；交换设备的作用是实现局内或局间用户信号的交换和连接；复用设备的作用是实现多路信号复用（汇接），可以采用频分、时分、码分多址形式的复用技术，用于提高物理媒质传输容量；传输终端设备的主要作用是将待传输的信号转换成适合传输媒质传送的信号或进行逆向变换。

这里的电缆、光缆和自由空间是不同形式的传输媒质或信号的载体。

图1-2 通信系统一般结构图
当通信系统采用电缆作传输媒质时，此时的传输终端为电缆传输终端设备，相应的通信系统为电缆通信系统。

当采用光缆作传输媒质时，此时的传输终端为光传输终端设备，相应的通信系统为光纤通信系统。

当采用自由空间作传输媒质时，如果占用的频率为微波通信频段（4~11GHz、13 GHz、15 GHz、18 GHz），此时的传输终端为微波传输终端设备，相应的通信系统为微波通信系统；如果占用的频率为卫星通信频段，此时的传输终端为卫星传输终端设备，相应的通信系统为卫星通信系统。

不管何种通信系统都不离开由传导电磁波的介质和传输终端设备构成的“传输通信系统”。

由光缆或电缆作为电磁波传播媒质的传输通信系统，称为“有线传输通信系统”。

1.2传输系统的组成
1.2.1传输系统概念
传输系统（Transmission System）是把语音、数据、图像信息转变成电信号，经过调制，把频谱搬移到适合于某种媒质传输频段，并形成某种有利于传输的电磁波传送到对方，再经过解调还原为电信号，即包括调制-传输-解调全过程的通信设备总合。

传输系统作为信道可连接两个终端设备从而构成通信系统，作为链路则可连接网络节点的交换系统构成通信网。

传输系统在传输信号的过程中，不可避免地要引入一些导致信号质量劣化的因素，如衰减、噪声、失真、串音、干扰、衰落等。

为了不断地提高传输质量、系统容量、经济性、适应性、可靠性、可维护性等方面为衡量标准。

用提高工作频率来扩展绝对带宽、以压缩已调制信号占用带宽来提高频谱利用率，是有效扩大传输系统容量的重
要手段。

传输系统按其传输媒质可分为有线传输系统和无线传输系统两类，按其传输信号性质可分为模拟传输系统和数字传输系统两大类。

1.2.2传输网在电信网中所处的地位
传输网作为电信网的一部分，主要承载业务网和支撑网的传送任务。

在电信网中它处于基础成，如图1-3所示。

没有传输网就构不成电信网，传输网是否牢固、质量是否良好，是影响电信网质量的关键因素之一。

以SDH技术为基础的传输网最初定位是PSTN的配套传输网，而随着业务种类的增多，传输网不再仅仅只为语音业务提供通道，同时也为整个网络所承载的各种业务提供传输通道和传输平台，因此它也是其他业务网的基础，需要为语音、宽/窄带数据以下一代业务网和未来的IP多媒体等业务提供通道和多种传送方式。

下面简单介绍目前在用的一些业务网、支撑网对传输的需求，以及第三代移动通信（3G）和下一代网络（NGN）对传输的需求。

1.2.3业务网对传输网的需求
从事传输专业设计的人员必须了解传输所服务的对象地基本结构和基本需求，下面支对业务网和支撑网作示意性的图解，主要说明哪些部位需要传输提供链路。

1.2.3.1信令网对传输链路的需求
信令网是多种业务网的支撑网，它为固定电话网、移动电话网以及数据网提供信令。

从图1-4中可以看出，从高级信令转接点到低级信令转接点、从低级信令点到信令点都需要传输系统提供信令通道，通道的大小根据业务量的大小和其安全性等来考虑。

一般最大不超过16个信令链路。

一条信令链路可以传1200条（ISUP：综合业务数字网用户部分）至1800条（TUP：电话用户部分）64kbit/s电路的信令。

考虑安全因素，在移动网中，一条E12电路可以开8条信令链路。

在固网中，一条E12电路可开4条信令链路。

例如，对于数据库访问的高速信令链路，一条E12电路可开到16条信令链路。

1.3传输系统的组成
传输网络结构/分层
1.4传输系统的组成
通信的任务是传递信息。

通常，现代通信系统模型如图1-1所示。

信息源的作用是把各种消息转换成原始电信号。

为了使这个信号适应在信道中传输，由发送设备对其完成某种转换，然后再送入信道。

信道是指信号传输的通道。

在接收端，接收设备的功能与发送设备的功能相反，即从接收信号中恢复出相应的原始信号，而受信者（也称信宿）是将原始信号转换成相应的消息。

通信中传输的信号是多种多样的，但主要分为两大类，即一类是数字信号，另一类是模拟信号。

按照信道中传输的信号特征分类，可以把传输系统分为模拟传输系统和数字传输系统两类。

数字传输系统与模拟传输系统相比，具有如下优点：
抗干扰能力强；
通过信号再生，可以避免噪声积累；
传送差错可以控制；
便于用现代数字信号处理技术来对数字信号进行处理；
数字信号易于做高保密性的加密处理；
数字传输系统可以综合传输各种业务信息，使传输系统功能增强。

随着科学技术的发展和人类社会不断进步，信息的传送、交换和处理正迅速向数字化发展，我国的通信业迅速向数字化迈进。

1.5同步、异步、准同步的概念
由于数字传输系统传输的是一个接一个按节拍传送的数字信号，因而接收端必须按发送端相同的节拍接收，否则，会因收发节拍不一致而造成混乱。

所以数字传输系统中存在一个同步问题。

数字传输系统在信息编码后就以时分复用方式进行传送。

如果所有被复接支路信号的时钟来自同一个时钟源，这样的支路复接称为同步复接。

如果被复接的支路信号的时钟来自不同的时钟源（即各自有自己独立的时钟），各支路信号与本机定时信号是异步的，这样的复接称异步复接，对异源信号，各支路信号的数码率都可以在标称值上下有偏差，所以又称准同步信号。

准同步数字系列复接，使之成为同步信号，再进行复接。

在收端先进行同步分离，再进行各支路快速恢复，还原为各支路信号。

现在通信中使用的时分多路复用传输系统主要有两类，即准同步数字系列（PDH）和同步数字系列（SDH）。

1.6PDH的缺陷和SDH的产生
80年代中期以来，光纤通信在电信网中获得了大规模应用。

其应用场合已逐步从市话局间中继通信、长途通信转向用户网。

光纤通信的廉价、优良带宽特征正使之成为电信网的主要传输手段。

然后，随着电信网的发展和用户要求的提高，目前使用的准同步（PDH）传输系统正暴露出一些固有缺点。

1.PDH只有地区性的数字信号速率和帧结构标准，而不存在世界性的表准。

目前国际上通行有三种数字信号速率等级系列，即欧洲系列、北美系列和日本系列，如图1-2所示，这种局面造成了国际互通的困难。

2.PDH没有世界性的标准光接口规范。

由于各厂家各自采用自行开发的线路码型，使得在同一数字等级上光接口的信号速率不一样，致使不同厂家的设备无法实现横向兼容。

这给组网管理及网络互通，特别是国际互通带来很大困难。

3.PDH系统的复用结构除了几个低速等级的信号（北美为 1.5Mbit/s,日本为1.5Mbit/s和6.3Mbit/s，欧洲为2 Mbit/s）采用同步复接外，其他多数等级的信号采用异步复接，即靠塞入一些额外比特使各支路信号与复用设备同步并服用成高速信号。

这种方式难以从高速信号中识别和提取低速支路信号。

4.准同步复用帧结构中没有安排很多用于网络操作、管理和维护（OAM）的比特。

只有在线路编码中通过插入比特的方法来传输一些监控信号，因而无法对传输网实现分层管理和对通道的传输性能实现端到端的监控。

另一方面，用户和网络的要求正在不断变化，一个现代电信网要求能迅速、经济
地为用户提供电信和业务，甚至最终对电路带宽和业务提供在线实时控制。

要想完满地在原有技术体制和技术框架内解决这些问题是困难的，。