《大话传输网》学习笔记（一）——————模拟通讯、数字通讯、业务网、GSM移动网、PCM脉冲编码调制（E1）、传送网、PDH和SDH

小咪咪 2022-08-30 14:52 86阅读 0赞

# 一、模拟通讯与数字通讯 #

## 1. 模拟通讯 ##

模拟：磁带、录像带、胶卷底片（将卤化银涂抹在聚乙酸酯片基上，当有光照射到卤化银上时，卤化银变为黑色）都是用模拟的方式存储信息的

电磁波——模拟通讯

第一代移动通讯系统——模拟调制方式，通过话筒将声波转换为时间和幅度上同样连续的电磁波，两者的图像高度相似，这个信号就是模拟信号。

模拟信号无法加密，信号在途中被截获就意味着信息的泄漏，这套通讯系统无法实现信息的安全传输。

## 2. 数字通讯 ##

### 2.1 抽样 ###

奈奎斯特定律告诉我们：只要采样频率大于信号带宽的两倍时，采样之后的数字信号就基本完整地保留了原始信号中的信息。

例如人类的耳朵听到的频率在20-20KHz，对于音乐的抽样，实际频率为44.1khz，高于20khz的两倍。

而打电话只有8khz，高于3.4khz的两倍，就等做到还原人声的本身。

每秒钟高于24帧时，画面是连续的，当然更高的帧率感觉上会更加的流畅。

### 2.2 量化 ###

将连续的信息，转换成有限个离散值。

### 2.3 编码 ###

# 二、把信息交给网络 #

## 1. 业务网 ##

手机——基站  
电脑——宽带接入网的OUN（猫）

网元——网络中的元素，可以理解为一端独立的设备

业务网——前台

传送网、支撑网——后台，为业务网的运营提供必要的支撑

## 2. GSM移动网 ##

MS——Mobile Station，移动台，如手机。

BTS——Base Transceiver Station，基站收发台，简称基站。  
.  
BSC——Base Station Controller，基站控制器

MSC——Mobile Switching Center,移动交换中心,BSC的上级。  
一个本地网的所有BSC信息汇聚到MSC，在MSC完成交换的过程。

如果是本地电话，MSC能够帮你找到对方在哪里，如果是长途电话、跨运营商电话或者手机给固定电话打，那就需要经过GMSC去跨网实现互通。  
GMSC——Gateway Mobile Switching Center，网关移动交换中心，能力上与MSC没有大的区别，只是职责分工不同。

AUC——Authenticaltion Center，鉴权中心，就是门卫，想接入网络，请出示有效证件。

HLR——Home Location Reqister,归属定寄存器，就是本地人口户籍管理处，本地号码全部要在此备案。

VLR——Vistor Location Register，来访位置寄存器，外来人口管理处，外来人口进入到本地管辖区域，全部要到这里登记。

## 3. PCM脉冲编码调制——E1 ##

E1是我国使用标准之一，E1的每一帧是32个时隙，分别用时隙0-31去表示，每个时隙8bit，速度8000帧每秒，8000\*256bit=2Mbit/s.

0时隙——同步信号  
16时隙——1路信令

16帧是完整的一组——复帧技术。

#### E1的其他用法 ####

1.  信道化的E1（CE1），时隙16不需要传送信令，31个时隙都用来传送信息，因为没有随路信令，所以也不需要在将帧组合使用。
2.  非信道化的E1，不需要再区分32路时隙。有些非语言的业务不需要使用64K的信道，只需要使用2M的大箱子，于是就将隔板全部拆掉，非信道化的E1一般用于封装以太网等非语言的业务。

#### 物理接口 ####

E1常用的接口有BNC、CC4、L9、RJ48等

DDF架上一般使用L9接头

#### 特点 ####

面向连接、刚性通道

# 三、 传送网 #

## 1. 初识传送网 ##

如BTS要到远距离的BSC，距离已经超过了电缆的有效传输距离，那就需要传送网。  
传送网，就是远距离传送信息的可靠网络。

激光技术、原子能、半导体、电子计算机——人类现代的四大发明。

业务侧和传输网对接的接口（光口、电口都有可能）——支路侧接口，例如E1就是主要的支路侧接口之一。

线路侧和传输网的接口（一定是光接口）——线路侧接口（群路侧接口）。

光口价格比较高，一般情况下，能用电口就不用光口。

## 2. 资源复用——支路到线路的复用 ##

#### 空分复用 SDM ####

如同一条光缆中不同的纤芯

#### 时分复用 TDM ####

如GSM移动网通过时分复用，将一个频点分为0-7个时隙，将时隙0用来管理，1-7号时隙就可以同时带7个用户，这样就提高了无线频率资源的使用效率。

#### 频分复用 FDM ####

波长和频率是成反比的，波长不同就是频率不同，这实际上也是光纤内的频分复用，但我们这里叫做部分复用。

#### 码分复用 CDM ####

码分复用在无线中听得到比较多  
在传送网中，也有对应的OCDMA（光码分多址）的研究，但目前没有应用。

## 3. 分层处理 ##

#### 逻辑连接和物理连接 ####

#### 层级的对等关系 ####

#### 不同层的信息单元 ####

例如，传送网处理的最小的单元是E1

还有比如VC4，ODUK等高级别的单元，里面装的是语言还是数据、信令，传送网不知道，也不想知道。

#### 传送网与业务网的关系 ####

传送网在业务网的下层，为业务网提供服务。

在传送网内部，传输系统（设备）在上层，光缆在下层，光缆为传输系统提供服务。

# 四、PDH和SDH #

## 1. PDH准同步数字体系 ##

#### 层次结构 ####

一次群  
二次群  
… …  
五次群

#### 层次之间的速率关系 ####

并非严格的4倍的关系，需要有额外的码速调整的开销。

码速调整就是让各路准同步的信号变为完全同步的信号，例如将标称速率2.048Mb/s但是有一定的速率偏差的信号调整到2.112Mb/s.

同步就是网元之间才用完全相同的速率，步调严格一致，你发1bit的时候，我根据时钟信号就知道收1bit.

#### 低次群到高次群 ####

同步之后，低次群才用按位复用的方法形成高次群。

按字节复用——每路信号取8bit

按帧复用——每路取完完整的一帧

#### 线路侧与支路侧 ####

线路侧和支路侧接口的区分是根据功能来区分的，和速率没有必然的对应关系，但是线路侧的速率要大于支路侧的速率。

#### PDH的组网特点 ####

PDH设备是成对组网的

此外，DWDM——密集波分复用系统，也是成对组网的；  
这与SDH和OTN不同。

PDH设备实现的是一个简单的复用和解复用的功能。

TM——终端复用器，TM只有一个线路侧的接口，所以一个站点有多少个光方向，就需要多少PDH设备。

与TM相对应的是ADM（分插复用器），ADM可以支持多个光方向，所以一个SDH的站点，无论有几个光方向都只需要一端SDH设备。  
多个方向的电路解复用之后，可以通过交叉矩阵相互调度。交叉一个节点技术，交叉矩阵的电路调度可以在网管上操作，省去了人力成本。

#### PDH的几个特点 ####

1.  准同步——准同步就是差不多同步，各个网元的时钟没有严格的统一，虽然标称是速率一致，但是总会有小范围的误差，进行高次群复用之前，要通过码速调整使得信号完全同步，再进行复用。
2.  逐级复用——PDH的低次群需要逐级的复用成为高次群。
3.  点对点组网——不能形成环路保护。
4.  头部字节开销比较小——无法实现复杂的监控、管理功能。
5.  没有全球统一的标准——系统间互通困难
6.  实际应用到四次群，系统速率低。

## 2. SDH同步数字体系 ##

> SDH才用的信息结构等级称为——同步传送模块STM-N。

### 1. 基本概念 ###

对SDH来说，映射就是将业务信号装载到各种规格的“C容器”中。

如，将E1装载到C12中，将140M PDH信号装到C4中。

SDH的信息等级STM-N就像PDH的各次群一样。

STM-1 —— 155M  
STM-4 —— 622M  
STM-16 —— 2.5G  
STM-64 —— 10G  
STM-256 —— 40G

### 2. 与PDH对比 ###

1.  严格的同步系统，在STM-N中可以直接上下低速信号，节省大量的背靠背设备。
2.  统一的标准，不同国家、运营商可以对接，不同厂家的设备之间也可以混合组网。
3.  单光口速率高达10G，容量笔PDH有所提高
4.  丰富的开销字节，能实现强大的网管能力。可以对STM-N、STM-1、VC12等不同等级的颗粒实现全面的监控。
5.  具备环网自愈保护能力，在发生故障时自动倒换到备用设备，保证业务不中断。

### 3. SDH分层结构 ###

高层——通道层——对应的颗粒为E1，把业务通道终结落地，对应于一条业务的两个端点。

中层——复用段层——对应的颗粒为STM-1，需要打开STM-N，对立面的STM-1进行重新组合。

底层——再生段层——对应的颗粒为STM-N，主要对信号进行整形放大，不进行其他处理。

### 4. SDH的帧结构 ###

SDH帧包含了RSOH、MSOH、POH、AUPTR、净荷几部分，每部分的作用如下：

再生段开销（RSOH）—— 对STM-N整体信号进行监控。

复用段开销（MSOH） —— 对STM-N中的每一个STM-1信号进行检测。

指针（AUPTR）—— 对帧的微量偏移进行校正。

POH（通道开销）—— 对STM-1中的VC12等通道进行检测。

> SDH凭借各种开销组成层层细化的监控体质，能够实现对每一层的信号工作状态进行监控和管理，出现问题也能够迅速定位到哪个VC12.

### 5. SDH复用和交叉 ###

#### SDH的复用 ####

还是把E1当做一个货物来看待。

首先SDH提供了一个叫做C12的容器，经过码速调整，将E1装入C12。

加入通道开销后，C12变为VC12。

VC-12经过指针定位后，形成TU12.

3个TU12经过复用，成为了C4.

C4引入通道开销，成为了VC4，加入指针定位后，形成AU4.

AU4加上SOH（段开销）后，形成了STM-1.

STM-1组成STM-N

> 码速调整、通道开销、指针定位、复用、段开销。

VC——虚容器，VC是作为一个独立的单元被调度（交叉）的。

#### SDH交叉 ####

将STM-N打开，对立面的VC4，VC12等颗粒进行读写、重新排列的过程称为交叉。

高阶交叉——VC4

低阶交叉——VC12

一般来说，厂家提供的SDH设备中，定位于纯核心层的大容量交叉设备一般不提供低阶交叉能力，核心层设备一般都会下挂扩展子架，进行低阶业务的处理。

### 6. SDH设备组成及参数 ###

#### 子架、公共单板、业务单板 ####

子架——SDH设备的骨架，就像一个空壳子，子架后面是设备背板，背板提供了一定数量的槽位，可以插入各种类型的单板。

公共单板——一般包括电源、主控、交叉、时钟、风扇灯，公共单板是一个设备能够正常运转的必配的板件，负责设备的供电、散热、时钟提供、交叉矩阵灯必备的功能单元。

业务单板——接触到最多的单板，负责业务的接入和处理，业务单板的配置是根据需求来选配的。  
参数：接口数量（几路）、接口速率（STM-N、E1等）、接口类型（光/电，传输距离等）。

SDH设备的主要参数：尺寸、重量、电源端子需求、功耗、交叉能力、最高速率、最大接入能力、业务槽位数、单业务的最大接入数量。

### 7. SDH保护 ###

#### 单板级保护 ####

通过单板冗余配置，在一般单板故障的时候，另一块单板可以继续工作，不影响业务处理。

一般电源板、交叉主控板（、时钟板），都配置两块互为备份——1+1备份。

汇聚层以上的业务单板一般支持用一块备用单板为N块主用单板备份，N块业务单板中一块损坏时，业务可以自动切换到备用板件上处理——1：N保护。

#### 网络级保护 ####

至少有两条光缆路径可以到达目的地——物理成环。

网络保护主要有两类方式————通道保护和复用段保护。

##### 通道保护 #####

最为简单快速的保护方式，保护的颗粒是以通道VC为基础，也就是说某个E1出现了问题，可以以这个E1为单位进行倒换，不影响其他业务。

发送端将主用和备用信号从东向西同时发送，接收端接受主用信号，主用信号中断或者劣化的时候，接收端根据信号质量决定是否切换。

通道保护分为单向和双向，A-C和C-A分别走不同的路径称为单向，A-C和C-A走同一个路径，称为双向。  
双向通道保护不常用。

##### 复用段保护 #####

复用段保护是利用段开销的K1和K2（b1-b5）字节实现的保护方式，复用段保护是以VC4位单位进行倒换，只能用于STM-4以上的网络。保护原理复杂一些，需要进行双端倒换和启用APS保护协议，所以保护时间要比通道保护稍微慢一些（<= 50ms）。

复用段保护分为二纤单向、二纤双向、四纤双向，下面以常用的二纤单向保护为例进行讲解。

二纤双向复用段保护理论容量M / 2 \* STM-N

##### 通道保护与复用段保护的比较 #####

在环路业务为集中型业务的时候，复用段环的容量与通道环的容量是想相同的，在分散型业务的情况下复用段的容量大于通道环。

一般来讲，接入层的业务通常为集中型业务，业务往往都集中于核心/汇聚节点，这种情况下两种保护容量相同，通道保护的倒换时间较短，所以在接入层一般选用通道保护。

核心汇聚层的业务通常为分散型业务，各节点都可能承担某个业务网的核心节点功能，业务流笔接入层复杂一些，这种情况下复用段保护的容量优势就比较突出了，所以核心层一般选用复用段保护。

### 8. SDH组网 ###

#### 环状、链壮、网状 ####

#### 容量不足问题的解决方案 ####

整环升级

中间拆环

跳点拆环

分层建设 √

《大话传输网》学习笔记（一）——————模拟通讯、数字通讯、业务网、GSM移动网、PCM脉冲编码调制（E1）、传送网、PDH和SDH

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