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高速公路机电工程通信系统高速公路机电工程通信系统 现代通信技术概念介绍现代通信技术概念介绍 现代通信技术发展前景现代通信技术发展前景 高速公路通信网络建设高速公路通信网络建设 通信网 传输网 现代通信技术概念介绍 主要传送技术：SDH、ATM、IP 交换技术：话务量、信令 接入网技术 多媒体通信技术 通步网 网络管理网 国 际 长 途 网 本 地 网 二级通信中心C2 三级通信中心C3 四级通信中心C4 端局C5 汇接局 图1.1 传统的多级网络分级结构 一级通信中心C1 长途网 本地网 接入网 图1.2 三级结构 模拟电话 数字电话 综合业务 数字网 数据 业务 传送 管理 图1.3 网络的变革 198019902000 传 送 网 业 务 网 图1.4 网络结构 电路层网络 传输媒质层网络 通道层网络 分层视图 （顾主/服务者联系） （a）分层概念 子网 层网络 分割视图 （b）分割概念 图2.1 传送网的分层与分割 （1）由于采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，使低阶信号和高 阶信号的复用/解复用一次到位，大大简化了设备的处理过程，省去了大 量的有关电路单元，跳线电缆和电接口数量，从而简化了运营与维护， 改善了网络的业务透明性。 （2）SDH网不仅能与现有的PDH网实现完全兼容，即使PDH的1.544Mbit/s 和2.048Mbit/s两大体系（分三个地区性标准）也能在STM-1等级上获得 统一，实现了数字传输体制上的世界性标准，同时还可容纳新的数字业 务信号（如：ATM信号，IP信号，FDDI信号等）。具有完全的前向及后向 兼容性。 （3）由于具有全世界统一的网络节点接口，并对各网络单元的光接口有 严格的规范要求，从而使得任何网络单元在光路上得以互通，体现了横 向兼容性 （4）帧结构中安排了丰富的开销比特，使网络的运行、管理、维护与指 配（OAM&P）能力大大加强，通过软件下载的方式，可实现对各网络单元 的分布式管理，同时也便于新功能和新特性的及时开发与升级，促进了 先进的网络管理系统和智能化设备的发展。 SDH的主要特点 （5）虽然在理想情况下，网络中各网元都由统一的高精度基准钟定时，但 实际网络中各网元可能分属于不同的运营者，在一定范围内是能够同步工 作的（同步岛），若超出这一范围，则有可能出现一些定时偏差。SDH采用 了先进的指针调整技术，使来自于不同业务提供者信息净负荷可以在不同 的同步岛之间进行传送，并有能力承受一定的定时基准丢失。 （6）SDH引入了“虚容器”的概念，所为虚容器(VC：Virtual Container) 是一种支持通道层连接的信息结构，当将各种业务信号经处理装入虚容器 以后，系统只需处理各种虚容器即可达到目的，而不管具体的信息结构如 何，因此具有很好的信息透明性，同时也减少了管理实体的数量。 （7）采用先进的分插复用器（ADM）、数字交叉连接（DXC）等设备，使组 网能力和自愈能力大大增强，同时也降低了网络的维护管理费用。 （8）提出了系统较完整的标准，使各生产单位和应用单位均有章可循，同 时也使各厂家的产品可以直接互通，使电信网最终工作于多厂家的产品环 境中另外也便于国际互通。 SDH的主要特点 9270N字节节、字节 RSOH AUPTR MSOH 1 2 3 4 5 9 STM-N净负荷 （含PDH） 9N261N 传输方向 125us 列 图2.2 STM-N帧结构 SOH RSOH（再生段开销） MSOH（复用段开销） 低价VC POH（VC-1/VC-2/VC-3 POH） 高价VC POH（VC-4 POH） VC POH RSOHRSOHRSOH C-1、2、3 VC-1、2、3 VC -4STM -4 C-1、2、3VC-1、2、3 VC -4 C-4 STM -4 MSOH VC-4 POH VC-1、2、3 POH C-4 图2.3 开销类型及作用 (AUG) A1A1A1A2A2A2J0* B1E1F1 D1D2D3 管理单单元指针针 B2B2B2K1K2 D4D5D6 D7D8D9 D10D11D12 S1M1E2 9行 9字节 MSOH RSOH 与传输媒质有关的特征字节（暂用） 为国内使用的保留字节 * 不扰码字节 注：所有未标记字节为将来由国际标准确定 （与媒质有关的应用，附加国内使用和其他用途） 图2.4 STM-1 SOH字节的安排 电路层网络 VC-11VC-12VC-2VC-3 VC-3VC-4 再生段层网络 物理层网络 复用段层网络 传输媒质层通道层 电路层 段层 图2.5 SDH传输网分层模型 图2.6 SDH再生段、复用段、通道示意图 TMREG ADM 或 SDXC REGTM STM-4 TM STM-4STM-4STM-4 STM-1 再生段再生段再生段再生段 复用段复用段 通道 通道 复用段 图2.7 我国采用的复用映射结构 STM-N AUGAUG VC-4 C-4 TUG-3 TU-3C-3 VC-4 TUG-2 TU-12C-12 VC-12 34 368kbit/s 139 264kbit/s 2 048kbit/s 3 7 1 3 指针处理 复用 定位 映射 N1 图2.8 二纤单向通道保护环 (a) D A B C CAAC W1 P1 CA AC W1 P1 (b) 倒换 D A B C CAAC W1 P1 CA AC P1 W1 图2.9 二纤双向通道保护环 (a) D A B C CAAC W1 W2 CA AC P2 P1 (b) 倒换 D A B C CAAC W1 W2 CA AC P2 P1 倒换 图2.10 四纤双向复用段共享保护环 D A B C CAAC W1 (a) CA AC P1 W2 P2 P2 W2 P1 W1 D A B C CAAC W1 (b) CA AC 倒换 P1 W2 P2 P2 W2 P1 W1 图2.11 二纤双向复用段共享保护环 D A B C W2/P1 W1/P2 CAAC W1/P2 W2/P1 (a) CAAC D A B C W2/P1 W1/P2 CAAC W1/P2 W2/P1 (b) CAAC P2 P1 倒换 项项 目 二纤单纤单 向通道 保护环护环 （1+1 ） 二纤纤双向通道 保护环护环 （1+1 ） 四纤纤双向复用 段共享保护环护环 二纤纤双向复用 段共享保护环护环 节节点数 KKKK 保护护容量 （相邻业务邻业务 量） 11K0.5K 保护护容量 （均匀业务业务 量） 1133.81.51.9 保护护容量 （集中业务业务 量） 1111 基本容量单单位 VC-12/3/4VC-12/3/4VC-4VC-4 保护时间护时间 /ms 30305050200 初始成本 低低高中 成本（集中业务业务 量 ） 低低高中 成本（均匀业务业务 量 ） 高高中中 APS 无无无无 抗多点失效能力 有无 误误接端保护护 无无 有（需抑制功 能） 有（需抑制功 能） 端到端保护护 有有无无 主要应应用场场合 接入网中继继网接入网中继继网中继继网长长途网中继继网长长途网 应应用灵活性 好好差中 表2.1主要自愈环特性的比较 GFC：通用流量控制 VPI：虚通道标识符 VCI：虚通路标识符 （a）UNI信元格式 PT：信息域类型 CLP：信元丢失优先级 HEC：信头差错控制 （b）NNI信元格式 图2.12 ATM信元格式结构 VPI虚通道 VCI虚通路 图2.13 VP与VC结构示意图 VP VP VC VC VC2 VC1 VP1 VP2 VP3 VP4 VC1 VC2 (a) VP交换示意图 (b) VP/VC交换示意图 图2.14 VP及VP/VC交换示意图 VP1 VP2 VP3 VP4 VC1 VC2 VC1 VC2 VC1 VC2 VC3 VC4 入出 VPIVCIVPIVCI 1143 1244 2131 2232 入出 VPIVPI 14 23 图2.15 STM通信方式示意图 输入 帧 帧 1632152116321521 帧 帧 1632152116321521 主叫话机 被叫话机 缓冲器 图2.16 ATM通信方式示意图 输入 输入缓冲器 帧 帧 1632152116321521 中间缓冲器 帧 帧 1632152116321521 输出缓冲器 主叫话机 被叫话机 0 3 4 7 0 7 0 2 7 0 7 版 本报头长报头长 度服务类务类型总长总长度216-1=65535字节节 标标 识识标标志片 段 编编 程 量 生存时间时间协协 议议报报 头头 校 验验 和 源 地 址 （IP） 目 标标 地 址 （IP） 选选 项项填 充 数 据 包 表2.2 IP数据报数据格式 数字 交换 网络 用户处理机 信令设备 信令设备 中央处理机 数字中继 模拟中继 话路部分 控制部分 用户电路 数字中继线 模拟中继线 模拟/数字用户 图3.1 数字交换机的基本结构 图3.2 电话信令的构成 交换局交换局 用户线用户线 拨号者(或忙音) 摘机、呼叫 拨号、地址 起动 准备好 用户信令用户信令局间信令 挂机、复原 摘机、应答 振铃振铃(或忙音) 挂机、复原 复原、拆线 地址 应答 通话 终话 拆线 图3.3 No.7信令分级功能结构 SCCP ISUPDUPTUP TCAP MTP 7 6 5 4 3 2 1 正在研究中 图3.4 信令方式示意图 至少有一个用户 功能的信令点 对应方式 准对应方式 对应方式 准对应方式 对应方式 信令关系 信令链路组 至少有STP 功能的信令点 有用户功能和 STP功能的信令点 信令点 图4. 1 接入网的物理位置 交换机交接箱分线盒 配线系统 用户终端 接入网 主干系统 引入线 图4.2 接入网的定界 AN TMN SN SNI Q3 UNI 接入网是业务提供点与最终用户之间的连接网络。它具有以特点： 接入网主要完成复用、交叉连接和传输功能，不具备交换功能。 提供开放的V5标准接口，可实现与任何种类交换设备的连接。 光纤化程度高。按入网可以将其远端设备ONU放置更接近用户处，使得剩下的铜缆 段距离短，有利于减少投资，也有利于宽带业务等。 能提供各种综合业务。接入网除接入交换业务外，还可接入数据业务、视像业务以 及租用线业务等。 对环境的适应能力强。接入网的远端室外型设备ONU可以适应于各种恶劣的环境， 无须严格的机房，甚至可搁置在室外。有利于减少建设维护费用。 组网能力强。接入网可以根据实际情况提供环形、星形、链形、树形等灵活多样的 组网方式，且环形网具有自愈功能。也可带分支，有利于电信网络结构的优化。 可采用HDSL，ADSL，有源及无源光网络，HFC，无线接入等多种按入技术。 接入网可独立于交换机进行升级。灵活性高，有利于引入新业务和向宽带网过渡。 接入网提供了功能较为全面的网管系统，实现对接入网内所有设备的集中维护以及 环境监控112测试等功能，并可通过相应的协议接入本地网网管中心。给网管带来 方便。 接入网的特点 各种接入技术 1.铜线接入技术 l 用户线对增容技术 l 高速数字用户线技术（HDSL） l 不对称数字用户线技术（ADSL） 2.光纤同轴混合接入（HFC） 3.光纤接入网 图4.3 HDSL网络结构 交换局 HDSLHDSL 用户电缆 V5 图4.4 ADSL网络结构 宽带信息源视频解码器 TV ADSLADSL 384kbit/s 主干线路配线线路 用户环路 6Mbit/s 前 端 电话 图4.5 典型的HFC网络结构 数据 VOD CATV 光纤 光纤 接点 同轴 供电 干线/桥接放大器 去干线 和配线 同 轴 分支器 线路延伸器 用户 服务区 配线网馈线网引入线 PCNPCN 上行 电信业务 模拟CATV 分配型业务 下行电信业务 VOD业务 其他双向 通信业务 15dB 0dB 53042505507501000MHz 图4.6 HFC的线路频谱安排 接入网系统管理功能 ODN ONU ONU OLT Z/V5 SN1S4S3S2S1UN1 OLT：光线路终端 ONU：光网络单元 ODN：光配线网 SN1：业务节点接口 UN1：用户网络接口 图4.7 光接入网模型 Q3 按照国际电联（ITU）电信标准部（TSS）的ITU-TI.374建议的定义，媒体有 以下五大类。 感觉媒体（Perception Medium）：指那些能直接作用于人的感觉器官， 使人产生直观感觉的媒体。如：引起人的听觉反应的语言、音乐及自然界的 其他声音；引起视觉反应的文字、图形、图像及自然景象等。 表示媒体（Representation Medium）：指传输感觉媒体的中介媒体，如 声音编码、图像编码等。它定义了信息的特征。 显示媒体（Presentation Medium）:指电信号和感觉媒体之间的转换媒体 。包括键盘、光笔、扫描仪、摄像机、话筒等输入显示媒体和显示器、喇叭 、打印机、拷贝机等输出显示媒体。 存储媒体（Storage Medium）：是指存储表示媒体的物理设备。如磁盘、 磁带、光盘、IC存储器等。 传输媒体(Transmission Medium):指传输表示媒体的物理介质,如电缆、 光缆、电磁波、红外线等。 有关ITU对多媒体的含义，主要是对能处理多种表示媒体而言。我们可将多 媒体定义为：能同时处理多种信息，使信息之间建立某种逻辑联系，集成为 一个交互性系统的技术。或者说多媒体是使声音、文字、图形、图像等媒体 有机结合成信息的表示形式。 多媒体概念 多媒体通信数据压缩技术及相关标准 JPEG (高质量静止图像压缩编码) MPEG (运动图像压缩编码) H.261 (64-1920Kbit/s) H.263 (64Kbit/s) G.711 (64Kbit/s) G.721 (32Kbit/s) G.728 (16Kbit/s) G.722 (16Kbit/s) 视频I/O设备 音频I/O设备 端到端信令C&I G.711 G.722 G.728 T系列，H.200/AV.270系统列标准等 H.242 H.230 H.221 H.243 系统控制 远程信息处理设备 复 接 / 分 接 用 户 / 网 络 接 口 H.261 H.221 G.703或I.400系列 视频编解码器 音频编 解码器 延时 端到网络信令I.400系列 会议电视终端A 会议电视 终端B 会议电视 终端C MCU 信道 信道 信道 图5.1 多点会议电视通信系统(H.320终端) 基于电路交换网络的会议电视通信系统 基于IP网络会议电视通信系统 H.323终端 Internet ISDN/PSTN上的电话终端 ISDN上的 H.320终端 ISDN上的 H.320多点 控制单元 PSTN上的 H.324终端 H.323终端 交换与电路网 ISDN/PSTN 网关 H.323终端H.323终端 防火墙/H.323 替代物 H.323终端具有MC的 H.323终端 网闸 H.232多点 控制单元 企业LAN 图5.2 H.323 系统网络拓扑示意图 同步网 同步方式：全同步、全准同步、混合同步 同步方法：主从同步法、互同步法 一级节点 基准种 图6.1 等级主从同步法 三级节点 从种 二级节点 从种 图6.2 数字同步网等级结构 一级节点 二级节点 三级节点 主用定时基准 备用定时基准 数字同步网等级结构 G.811建议规范：基准主时钟（PRC），精度达110-11 G.812建议规范：转接局从时钟，精度达510-9 端局从时钟，精度达110-7 G.813建议规范：SDH网元时钟，精度达4.610-6 上游局A (PRC/LPR/SSU) 上游局B (PRC/LPR/SSU) 下游局 (LPR/SSU) PDH PDH (a) 上游局A (PRC/LPR/SSU) 上游局B (PRC/LPR/SSU) 下游局 (LPR/SSU) PDH SDH (b) 上游局A (PRC/LPR/SSU) 上游局B (PRC/LPR/SSU) 下游局 (LPR/SSU) SDH SDH (c) 图6.3 局间定时分配基本方式 G.811 PRG G.812 从时钟 N个具备G.813钟的NE 转接局第1个 G.812 从时钟 N个具备G.813钟的NE 转接局 第K-1个 G.812 从时钟 N个具备G.813钟的NE 转接局或端局 第K个 N个具备G.813钟的NE 图6.4 同步网定时基准传输链路 SSU： 同步供给单元一独立型或依附于其它相关设备的功能 DSPC： 数字程控交换机 DXC： 数字交叉连接设备 ATM： 异步转移模式交换机 图6.5 局内定时分配示意图 SSU 同步链路 DSPCGSM设备 其它设备 ATMDXC SDH同步复用设备No.7信令设备IN设备DDN设备 专线域业务线跨接 SSU 专用 DDF 传输机房 注1： 对于2048Kbit/s接口，在1024KHz频率点传输衰减不大于6dB； 对于2048Kbit/s接口，在2048KHz频率点传输衰减不大于6dB。 注2：当被同步设备与SSU不在同一机房时，应经DDF引入。 图6.6 被同步设备接入同步网的同步安排示意图 外定时 接口 被同步 设备 被同步设备所在机房 主用 备用 局内布线衰减 （注1） 注2 网络管理网 网络管理系统的可持续建设 网络管理系统的互操作性 SDH网络管理 SMS1SMS2 SMSn SMN TMN 图7.1 SMN,SMS和TMN的关系 网络管理系统 网络管理系统A网络管理系统B网络管理系统C SNESNESNESNESNESNE SNESNESNESNE PDH NE(NNE)SDH NE(SNE) 网络管理层 网络管理层 网络层 QxQxQxQxQxQxQxQxQxQx Q3Q3Q3 图7.2 网络管理等级 上层网管中心 NMCCNMCC SMCCSMCCLMT NCPNCPNCPNCP MCUMCUMCU NCP NCP NCP NCP NCP QxQxFECCECC 子网一网元层子网二子网三 ECCECC ECCECC ECC 单板级 Q3 Q3 Q3 Q3 Q3 网元管理层 网元管理层 Q3 Q3 图7.3 ZXSMNMS体系结构 现代通信技术与高速公路现代通信技术与高速公路 通信网络建设通信网络建设 下一代网络NGN 下一代SDH