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1、第一节 SDH在微波与卫星通信中的应用,一、运用于微波通信中的SDH技术的应用特点及与光通信应用的区别1.SDH技术应用特点（1）传输容量大（2）通信性能稳定（3）投资小、建设周期短（4）便于进行运行、维护、管理操作,2.与光通信应用的区别（1）传输方式不同（2）复用技术更复杂,二、主要应用技术1.微波帧复用技术（1）STM-1微波帧结构 MLCM的帧结构a.微波帧附加开销用于多级编码64QAM和128QAM的STM-1的微波帧附加开销如图8-1所示。,图8-1 MLCM微波帧附加开销示意图,从图中可以看出，MLCM微波帧结构是在原STM-1帧结构的基础上，增加了用于纠错编码、微波公务、旁路业
2、务和系统控制的附加微波开销（RFCOH），具体内容如下：MLCM（多级纠错编码监督位）WS（旁路业务）RSC（微波公务控制信号）ID（路径识别）XPIC（正交极化干扰抵消器远端复位）,b.微波帧结构如图8-2所示，它是将每一帧的微波附加开销和原有STM-1帧数据排列组合成一个共6行的方阵复帧，每行包含3.564kbit，每一个复帧又可分为两个子帧，其宽度为1.776kbit，它是由148个码字构成，而每个码字的宽度为12bit，其中包括C1、C2。C1、C2为二级纠错编码监督位，通常第一级使用卷积码，第二级使用奇偶校验码。,在一个复帧中总共用1480bit作为多级纠错编码监督位，因而MLCM的
3、速率为11.84Mbit/s。在一个复帧中除上述两个子帧外，每行还包括两个宽度为6bit的帧同步码字（FS），而且这两个帧同步码字是被分配在不同的子帧中的。,图8-2 微波帧结构,四维网格编码调制（4D-TCM）微波帧结构(2)STM-4微波帧结构STM-4微波帧结构如图8-5所示。STM-4帧结构如图8-5(a)所示，SDH微波传输中的一个STM-4帧是由2个2STM-1的帧结构构成，并且是通过两个不同的微波波道传输的，因而人们通常将两个STM-1帧排列在一个微波复帧中。,图8-5STM-4微波帧结构图,复帧结构在一个微波复帧中，包含了两个STM-1帧结构，即每行包含540个字节，共4320
4、bit，为了便于管理我们通常又将其分为4个子帧。a.子帧结构b.开销,2.编码调制技术3.交叉极化干扰抵消（XPIC）技术在微波传输中由于存在多径衰落现象，会导致交叉极化鉴别率（XPD）下降，从而产生交叉极化干扰。为了抑制交叉极化干扰的影响，故此使用一个交叉极化抵消器。其工作原理如下：,首先从与所传输信号相正交的干扰信道中取出部分信号，然后经过处理，并与有用信号相叠加，从而抵消叠加在有用信号上的正交极化干扰信号。通常上述干扰抵消过程可以在射频、中频或基带上进行，因而采用XPIC技术之后，对干扰的抑制能力可达15dB左右。,4.自适应频域和时域均衡技术包括自适应频域均衡技术和自适应时域均衡技术。
5、频域均衡主要是利用中频通道插入的补偿网络的频率特性来补偿实际信道频率特性的畸变，从而达到减少频率选择性衰落的影响。时域自适应均衡则用于消除各种形式的码间干扰、正交干扰以及最小相位和非最小相位衰落等。,三、SDH微波通信设备在SDH微波通信系统中，STM-4的传输速率为622.08Mbit/s,占用两个微波波道，其基本结构如图8-6所示，它主要由SDH复用设备和SDH微波传输设备构成。,图8-6 终端站的电路配置,（1）复用设备从图8-6中可以看出，复用设备主要负责完成4个STM-1或463个2Mbit/s数据流的复用，这样在复用器的输出端将以STM-4数据流输出，并通过STM-4光接口送到SD
6、H微波传输设备中的中频调制解调器（IF.Modem）（STM-4光接口被安排在中频调制解调器中）。,（2）SDH微波传输设备SDH微波传输设备主要包括中频调制解调器部分、微波收发信机部分以及操作、管理、维护和参数配置部分（OAMP）。如图8-6所示，微波传输设备共安排了两个波道（波道A、波道B）。正常情况下，STM-4群路信号将在这两个微波波道中同时传输。,光传输接口（OTI）光传输接口的结构如图8-7所示。下面我们就以发送信号为例来进行说明。,图8-7光传输接口,数字处理器(DSP)DSP主要用于完成SDH微波传输中所要求的信号处理功能，如图8-8所示。,图8-8数字信号处理器,中频调制解调
7、器在图8-9中给出了波道A的中频调制解调器的结构示意图。波道B的电路组成与其完全相同。a.发信过程 b.收信过程,图8-9 信号发送流程,四、SDH微波通信系统数字微波通信是指以微波作为载体传送数字信息的一种通信手段，因而SDH微波通信将兼有SDH数字通信与微波通信两者的优点。,1.SDH微波通信系统组成数字微波传输线路的组成形式可以是一条主干线，中间有若干分支，也可以是一个枢纽站向若干方向分支。图8-11就是一条数字微波通信线路的示意图，其主干线可长达几千公里，并可有若干条支线线路，除了线路两端的终端站外，还有大量中继站和分路站。,图8-11 数字微波中继通信线路示意图,（1）微波站：按不同
8、工作性质，它可以分为数字微波端站，数字微波中继站、数字微波分路站和枢纽站。终端站终端站是指位于线路两端或分支线路终点的站。在SDH微波终端站的设备中包括发信端和收信端两大部分。,SDH微波终端站的发信端主要负责完成主信号的发信基带处理（包括CMI/NRZ变换、SDH开销的插入与提取、微波帧开销的插入及旁路业务的提取等）、调制（包括纠错编码、扰码及发信差分编码等）、发信混频及发信功率放大等。,SDH微波终端站的收信端主要负责完成主信号的低噪声接收（根据需要可含分集接收及分集合成）、解调（含中频频域均衡、基带或中频时域均衡、收信差分译码、解扰码、纠错译码等）、收信基带处理（含旁路业务的提取、微波帧
9、开销的插入与提取、SDH开销的插入与提取、NRZ/CMI变换等）。,中继站中继站是指位于线路中间、不上下话路的站。可分为再生中继站、中频转接站、射频有源转接站和无源转接站。,分路站分路站是指位于线路中间的站，它既可以上、下某收、发信波道的部分支路，也可以沟通干线上两个方向之间的通信。由于在此站上能够完成部分波道信号的再生，因此该站应配备有SDH微波传输设备和SDH分叉复用设备（ADM）。,枢纽站枢纽站是指位于干线上的、需完成多个方向通信任务的站。在系统多波道工作的情况下，此类站应能够完成对某些波道STM-4信号或部分支路的转接和话路的上、下功能，同时也能完成对某些波道STM-4信号的复接与分接
10、操作，如需要还能对某些波道的信号进行再生处理后再继续传播。,（2）交换机：这是用于功能单元、信道或电路的暂时组合以保证所需通信动作的设备，用户可通过交换机进行呼叫连接，建立暂时的通信信道或电路。（3）用户终端：这是由用户使用的终端设备，如自动电话机、电传机以及计算机等。,（4）数字终端机：它实际是一个数字电话终端复用设备，其功能是将交换机送来的多路信号变换为时分多路数字信号，并送往数字微波传输信道，或者是将数字微波传输信道所接收的时分多路数字信号反变换为交换机所要求的信号，并同时送至交换机。对于SDH系统，一般采用SDH数字终端复用设备作为其数字终端机，而图中的数字分路终端机则可以采用分插复用
11、器（ADM）。,2.SDH常用频段的射频波道配置规定微波波道的最大传输带宽可达40MHz。在国家标准“140GHz数字微波接力通信系统容量系列及射频波道配置”规定中明确指出，JP21.5GHz和2GHz频段的波道带宽可以较窄，取2MHz、4MHz、8MHz、14MHz波道带宽，适用于中、小容量的信号系统。4GHz、5GHz、6GHz频段的电波传播条件较好，特别适用于大容量的高速SDH微波传输系统。,五、SDH微波系统的综合应用有下列几种方式。(1)用SDH微波系统使光纤电信网形成闭合环路。(2)与SDH光纤系统串联使用。(3)作为SDH光纤网的保护，以解决整个通信网的安全保护问题。(4)自成链
12、路或环路。,第二节 SDH在互联网中的应用,一、Internet网络Internet是全球性的计算机网络系统，它是一种借助于计算机技术和现代通信技术而实现全球信息传递的快捷、有效和方便的手段。,二、实现宽带IP网络的主要技术在宽带IP网络建设过程中需要考虑网络分层、技术体制和接入技术等问题。1.网络分层宽带IP城域网是在互联网业务迅速发展和市场竞争的条件下，建立起的城市范围内的宽带多媒体通信网络，它是宽带IP骨干网在城市范围内的延伸，并作为本地公共信息服务网络的重要组成部分，负责承载各种多媒体业务以满足用户的需求。,（1）核心层核心层主要完成城域网内部信息的高速传送与交换，实现与其他网络的互连
13、互通。下面以一个具体宽带IP网络为例来进行说明。图8-15是一个宽带IP网络的核心层拓扑图。,图8-15 宽带IP网核心拓扑图,（2）汇接层汇接层主要完成信息的汇聚和分发任务，实现用户网络管理。（3）接入层接入层主要是为用户提供具体的接入手段。,2.传送技术最新的宽带IP网络是在现有的网络技术基础之上建立起来的，可采用当前最先进的网络传输技术IP over ATM（POA）、IP over SDH（POS）和IP over WDM（POW）等。,（1）IP over ATMIP是因特网网络层协议。IP与ATM技术相融合，将能充分发挥出ATM支持多业务，提供服务质量保证（QOS）的技术优势，解决
14、了传输速率问题，提高了网络性能，降低设备成本，增加了可管理性，提高了可扩展性。其基本原理如下。IP over ATM的基本原理 IP over ATM的特点,(2)IP over SDHIP over SDH也称为Packet over SDH（POS），即直接以SDH网络作为IP数据网络的物理传输网络，可见是一种IP与SDH技术的结合，其工作原理如下。IP over SDH的基本原理 IP over SDH的特点,(3)IP over WDM IP over WDM的基本原理IP over WDM 是IP与WDM技术相结合的标志。首先在发送端对不同波长的光信号进行复用，然后将复用信号送入一根
15、光纤中传输，在接收端再利用解复用器将各不同波长的光信号分开，送入相应的终端，从而实现IP数据包在多波长光路上的传输。由此可见，IP over WDM将是一个真正意义上的链路层数据网，在IP层和物理层之间省去了ATM层和SDH层，将IP数据直接放到光路上进行传播。,IP over WDM的特点a.简化了层次，减少了网络设备和功能重叠，从而降低了网管复杂程度。b.充分利用光纤的带宽资源，极大地提高了带宽和相对的传输速率。c.对传输码率、数据格式及调制方式透明。可以传送不同码率的ATM、SDHSONET和吉比特,3.接入技术采用宽带IP网络作为IP骨干网之后，可以支持宽带接入服务，为用户提供各种宽带
16、的多媒体业务，因而各运营商将根据自身的特点提出相应的解决方案，一般有FTTx+xDSL、FTTx+HFC、FTTx+LAN以及无线接入等方式，其中FTTx+LAN最为看好。,三、IP over SDH技术IP over SONET/SDH 也称为POS，它是通过SONET/SDH提供的高速传输通道来直接传送IP数据包。1.数据的封装参照OSI七层网络模型在图8-18中给出IP over SDH的协议栈结构。,图8-18 IP over SDH 的协议栈结构,可见SONET/SDH协议是物理层协议，主要负责物理层上数据流的传送任务。IP协议是属于网络层的无连接协议，主要负责数据包由源到宿的寻址和
17、路由选择，两者之间是数据链路层，主要负责进行帧定位和纠错。,由于SONET/SDH是采用点到点的传输方式，因而IETF（国际互联网工程任务联合会）建议采用PPP（点到点协议）作为链路层协议来对IP数据包进行数据封装，然后再采用HDLC帧格式，在同步传输链路上对PPP封装的IP数据帧进行定界。从而将PPP帧映射到SDH的虚容器之中。由此可见，IP over SDH 的数据封装过程极为简单，可分为两步，即将IP数据包封装到PPP帧中和将PPP帧放入SDH虚容器。下面从协议标准开始讨论。,（1）协议标准PPP协议是针对点到点通信方式而设计的，链路层协议常使用在短距离连接、租用线及拨号Modem之中。
18、（2）IP包在PPP帧中的封装PPP协议定义了一种点到点链路上传输的多协议数据，而其定帧方案则是依据其他协议来完成的。,（3）PPP-HDLC帧结构PPP-HDLC帧结构是由帧头标志、地址域、控制域、协议标志、信息域、填充域、帧校验序列和帧头标志构成。如图8-19所示。,图8-19 IP over SDH 数据封装过程,（4）PPP-HDLC帧在SONET/SDH帧中的封装确定了IP分组在PPP帧中的封装后，PPP视SDH为面向字节的全双工链路，可将PPP帧的数据流映射到SDH虚容器中，并使字节边界对齐，如图8-19所示。,2.高速路由器因为IP over SDH的路由器只是针对点到点的SDH链路的，中间无需任何SDH的ADM或DXC设备，便可以灵活地进行组网工作，这样当链路速率提高到Gbit/s量级以后，就要求能够采用更高级别的路由器（吉比特位）来胜任高速数据转发任务，以满足因特网对核心路由器的处理能力和容量的要求，因而新型的吉比特路由器是否能够达到使用标准便成为IP over SDH技术的关键。,3.IP over SDH应用方案IP over SDH组网的核心是新型吉比特路由器。,
