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1、1,第2章 传送与交换,现代通信网的硬件组成从功能角度可分为三部分：终端设备、交换设备和传输系统。 对应技术：传输技术、交换技术及接入网技术。,2,本章学习要求,掌握现代通信网的传输、交换和接入技术等方面的基本概念、原理及技术特点等。 了解它们在实际网络中的具体应用。,第2章 传送与交换,3,第2章 传送与交换,2.1 传输技术2.2 交换技术2.3 接入网技术,4,2.1 传输技术,2.1.1 概述 2.1.2 传输信道 2.1.3 传输系统 2.1.4 传输方式 2.1.5 信道访问方式,5,2.1.1 概述,传送、传输传输（Transmission）是从信息信号通过具体物理媒质进行信息传
2、递的物理过程角度来讲的，是具体的物理实现。传送（Transport）是从信息传递的功能过程角度来讲的，是逻辑功能的实现。 传送网、传输网传送网是指在不同地点的各节点之间完成信息传递功能的网络，是网络逻辑功能的集合。电信网的功能可以归结为两大类：传送功能和控制功能。传送功能和控制功能并存于任何物理网络中。如果从信息传递能力的角度将网络的传送功能的集合看作一个逻辑的网络，这就是传送网。传输网是具体实际设备组成的网络。,6,2.1.1 概述,传输网的组成由传输媒质和传输系统组成的。传输媒质和传输系统在终端设备与交换节点之间及交换节点相互之间链接起来而形成网络，以完成信号传输。传输系统的组成传输系统：
3、传输设备（接收设备和发送设备）传输复用设备传输系统有：光纤传输系统数字微波系统无线传输系统卫星传输系统等等,7,2.1.1 概述,传输技术的要求（从通信质量和通信容量两方面考虑）： 要尽量扩大传输距离，同时尽可能减小衰减，降低噪声； 采用多路复用技术，以提高传输线路的利用率； 要扩大传输带宽，提高传输容量； 高速数据率，即在尽可能小的带宽内以尽可能高的数据率进行传输。,8,2.1 传输技术,2.1.1 概述 2.1.2 传输信道 2.1.3 传输系统 2.1.4 传输方式 2.1.5 信道访问方式,9,2.1.2 传输信道,信道：就是信息的传输通道，包含具体的传输媒质、发送设备和接收设备。传输
4、信道的分类模拟信道和数字信道（信号形式）专用线路和交换网线路（有无交换）频分、时分或码分信道（复用技术） 有线信道和无线信道（传输媒质）,10,导向传输媒体：金属导体:双绞线、 同轴电缆 光纤非导向传输媒体：无线介质: 无线电、短波、微波、卫星等,11,除了传输介质，一般还必须附加一些端设备，包括控制终端，沿线设置的增音器，均衡器等。,12,2.1.2 传输信道,1传输媒质分类传输媒质就是通信线路，可分为有线和无线两大类。 有线传输 是指电磁信号或光信号在某种有形传输媒质（传输线）上传输。 包括电缆和光纤。现广泛使用的电缆主要有双绞线电缆和同轴电缆。 有线通信技术的典型代表是光纤通信。,13,
5、2.1.2 传输信道,无线传输 是指电磁信号在自由空间（大气层、对流层、电离层等）内传输。 通信容量与电磁波频率成正比地增大。 无线通信技术的典型代表是：移动通信微波通信卫星通信,14,2.1.2 传输信道,图2.1 传输媒质分类,15,15,2有线传输媒质 （1）对称电缆：也称平衡电缆、双绞线电缆。 双绞线为两根线径各为0.320.8 mm的铜线，经绝缘等工艺处理后，绞合而成。通常将多对双绞线形成缆，就构成了对称电缆。 绞合的目的：减少相邻导线间的低频电磁干扰，扭绞得越紧密抗干扰能力越好。,16,16,双绞线分类,屏蔽双绞线（ STP： Shielded Twisted Pair) 非屏蔽双
6、绞线(UTP：Unshilded Twisted Pair）,17,17,（1）屏蔽双绞线STP,屏蔽层减少串扰(crosstalk)，电磁干扰(EMI)，无线电干扰(RFI)，防止信息被窃听 适用于网络流量较大的高速网络应用场合有较高的传输速率,100米内可达到155Mbps。,18,18,STP的缺点,无中继传输距离短 绝缘材料的使用增加电缆尺寸、重量价格 屏蔽材料的使用安装很困难,19,19,（2）非屏蔽双绞线UTP,20,20,表2.1 双绞线分类2,AWG(American wire gauge)美国线规，是一种区分导线直径的标准，又被称为 Brown & Sharpe线规。,21,
7、21,目前电话用户线和局域网中都使用非屏蔽双绞线 普通电话线多采用24号UTP。 局域网中常用到的双绞线一般都是非屏蔽的5类4对（即8根导线）的电缆线。,22,22,（2） 同轴电缆(coaxial cable),23,2.1.2 传输信道,同轴电缆是由若干个同轴对和护层组成，同轴对由内、外导体及中间绝缘介质组成。导电材料采用铜。优点： 同轴电缆是不对称结构，无发射损耗，亦少受外界干扰影响，有很好的传输质量和可靠性。 传输带宽较大，传输容量也较大。同轴电缆适合于高频宽带传输，通常能提供5001000 MHz的带宽缺点： 同轴回路的特性阻抗不均匀，影响传输质量。 同轴电缆耗铜量大，成本高，不易安
8、装埋设 用途：主要用于有线电视系统、光纤同轴混合接入网和移动通信系统的天面馈线。,（2）同轴电缆,24,24,（3）光缆,25,光缆中传送信号的是光纤，若干根光纤按照一定的方式组成缆芯。光纤由纤芯和包层组成，纤芯和包层的折射率不同，利用光的全反射使光能在纤芯中传播。,26,26,光纤：纤芯-折射率高、玻璃包层-折射率低 光纤传输原理：利用内部全反射原理来传导光束：光线由光密介质进入光疏介质时，在入射角足够大的情况下会发生全反射的特性，即当入射角临界值时产生全反射。,28,2.1.2 传输信道,优点： 传输频带宽，传输速度高（可高达1014b/s以上），误码性能好（误码率优于10-9），通信容量
9、大； 损耗低，尤其是1.55m附近，衰耗值可低至0.2dB/km，中继距离可达50km； 光纤是非金属材料，不受电磁干扰，无串音。 线径细、重量轻、资源丰富、成本低。,29,通常采用的光脉冲信号的波长集中在某些波长范围附近，这些波长范围习惯上又称为窗口，目前常用的有850 nm、1310 nm和1550 nm为中心的三个低损耗窗口，在这三个窗口中，信号具有最优的传输特性。 在局域网中较常采用850 nm， 在长距离和高速率的传输条件下的城域网和长途网中均采用1550 nm波长。,30,表2.1 双绞线、同轴电缆、光缆的性能比较,2.1.2 传输信道,31,2.1.2 传输信道,（4）均衡器、再
10、生器传输信道的衰耗随频率的增加而加大。因而，在传输过程中，会引起信号的幅频和相频失真。为此，常在前端附加校正网络均衡器，用以均衡不同频率的衰耗，并分别称之为幅度均衡和相位均衡。 应用： 一般情况下，电话无需均衡。 数字传输则必须进行幅度特性和相位特性的校正，否则误码将很严重。 进行图象传输时，相位均衡十分重要。,小贴示：,32,2.1.2 传输信道,再生器 再生器：当信道仅用以传输数字信号时，在长距离传输过程中，对数字信号进行限幅和再生。数字信号经再生后继续往信道上传输，可保持信号幅度和避免噪声积累。,33,无线传输媒质：即自由空间又称理想介质空间，相当于真空状态的理想空间。无线信道传输:无线
11、电波在自由空间内传播，其传播速度等于光速，即3108 m/s。无线传输信道必须通过发射机系统、发射天线、接收天线、接收机系统才能传送信息。发射天线感应电流而产生的电磁振荡辐射，这些电磁波在自由空间或空中传播，最后被接收天线所感应。,3.无线传输（Wireless Transmission Media),34,2.1.2 传输信道,表2.2 无线电波段的划分,35,3Hz30kHz 甚低频（VLF、超长波） 音频、电话、数据终端,30kHz300kHz 低频（LF、长波） 导航、信标、电力线通信,频率 名称（符号） 主要用途及场合,300kHz3MHz 中频（MF、中波） AM广播、业余无线电,
12、3MHz30MHz 高频（HF、短波） 移动电话、短波广播业余无线电,30MHz300MHz 甚高频（VHF、米波） FM广播、TV、导航移动通信,300MHz3GHz 特高频（UHF、分米波） TV、雷达、遥控遥测、移动通信,3GHz30GHz 超高频（SHF、厘米波） 微波通信、雷达、卫星通信,30GHz300GHz 极高频（EHF、毫米波） 微波通信、雷达、射电天文学,10E5Hz10E7GHz 紫外光、红外光、可见光 光通信,36,长波沿着地面，尤其是海平面的传播损耗较小，并具有较好的对海水渗透性，但可用频带少且天线庞大，一般只用于航海导航和对潜通信系统。 中波也是以地面波为主要传播方
13、式，传播损耗稍大，距离较远。 短波地面损耗较大，地面传播距离较短，但借助地球上空的电离层反射，可进行远距离通信 超短波30-3000MHz，电离层已经不能进行反射，地面损耗较大，因此传播的主要方式是空间直射波和地面反射波的合成。一般只用作近距离通信手段。较适宜建立移动通信网。,无线电,基站,用户计算机和终端,基站覆盖的无线电区域,F1, F2, F3 = 使用的频率,工作在超短波波段 可以穿透墙壁 主要传播方式是靠空间直射波和地面反射波。 资源有限，管制频率必须向无委会申请，未经管制的频率的功率必须在W以下 未受管制的频率：902-925MHz, 2.4GHz(全球通用），5.72-5.85G
14、Hz 地面蜂窝小区移动通信网，寻呼，家用无绳电话和新兴的无线本地环路等,地面微波接力,工作于300M300GHz以上 近乎直线传播，只能进行可视范围内的通信； 大气和固体物将妨碍微波的传播，如无法穿过建筑物。 距离：50 -100 km 适用于大容量信息传输。,地球,地面站之间的直视线路,微波传送塔,39,卫星通信,卫星通信是指利用人造卫星进行中转的通信方式。 商用的通信卫星一般被发射在赤道上方3.6万公里的同步轨道上，另外也有中低轨道的小卫星通信，如Motorala公司的铱星系统。,40,卫 星 通 信 示 意 图,地球同步卫星,工作在微波波段 与地面站相对固定位置 可使用多个卫星覆盖全球
15、全连接网 适合长距离传输，如国际和洲际之间等 传播时延长(单端时延达250-300ms,一般可取为270ms),42,信道即信息传输的通道。 一条传输线路可以是一个信道，也可以是采用一定技术手段形成的多个信道。,4信道复用技术,43,2.1.2 传输信道,信道复用的原因：为了提高频带利用率，将一条线路分成多个子信道来传送多路信息。 实现方法：通常是用通信线路收发两端的多路复用设备进行多路信号的组合或分离，是信道的组成部分。可用于： 接入（多址接入）复用 传输（传输线路）复用,多址接入复用与传输复用的区别： 在多址接入复用中，各路信息各自经调制后随机送入信道，接入是一种随机过程，无需将各路信息集中起来后进行复用； 传输复用的各路信息需集中后再复用。,45,复用将多个无关的源信号综合后在一个公共的信道上传输,使一条线路分成多个信道来传送多个信源的信息，就象每个信息源都独立拥有各自的信道一样。,46,复用的主要问题在于如何将多路信号综合在一起并保持它们各自的“独立性”，即在接收端能将各路信号完全分离出来。复用的原理 如果多个用户信号彼此正交（信道正交），则这些信号可以共享同一个传输信道。 信号可以表现为时间、频率和码型的函数。只要在不同域内正交：频域、时域、码域，同时通信的多路信号就会被区分开。,47,
