傳輸網(wǎng)絡的應用與研究

孫秀梅

（中移鐵通有限公司長春市分公司，吉林 長春 130012）

近年來隨著Internet 發(fā)展，傳輸網(wǎng)絡所承載的業(yè)務發(fā)生了巨大的變化。VOIP、IPTV、3G、存儲以及3D 游戲、可視電話、遠程醫(yī)療、遠程教育、視頻會議等新業(yè)務的發(fā)展，對運營商的傳輸網(wǎng)絡提出了新的要求。傳輸網(wǎng)絡要能適應這種增長的帶寬要求，更重要的是可以進行快速靈活的業(yè)務調度，完善網(wǎng)絡管理功能，以適應業(yè)務需求。本文就近年來傳輸網(wǎng)絡的演進過程進行淺要的探討。

1 通信傳輸網(wǎng)概述

高速發(fā)展的信息社會要求通信網(wǎng)能夠提供多種多樣的電信業(yè)務，通過通信網(wǎng)傳輸、交換、處理的信息量不斷增加，這就要求通信網(wǎng)向數(shù)字化、綜合化、智能化和個人化方向發(fā)展。傳輸網(wǎng)絡是通信網(wǎng)的重要組成部分，當前各國大力發(fā)展的信息高速公路的其中一個重點就是組建大容量的傳輸光纖網(wǎng)絡，不斷提高傳輸線路上的信號速率，擴寬傳輸頻帶，就好比一條不斷擴展的能容納大量車流的高速公路。同時用戶希望傳輸網(wǎng)能有世界范圍的接口標準，地球村中的每個用戶可隨時隨地便捷通信。

1.1 性能指標

各種傳輸系統(tǒng)有各自的技術性能指標，比如傳輸速率、帶寬、吞吐量、時延及誤碼率等。

傳輸速率：傳輸速率泛指數(shù)據(jù)從一點向另一點傳輸?shù)乃俾?，是衡量系統(tǒng)傳輸能力的主要指標。攜帶數(shù)據(jù)信息的信號的單元叫碼元，碼元（在單位時間內代表不同離散數(shù)值的基本波形）傳輸速率越高，信息傳輸?shù)木嚯x越遠，噪聲干擾越大，接收端波形的失真就越嚴重。

帶寬：在數(shù)字通信中，帶寬用來表示網(wǎng)絡的通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力。

吞吐量：表示在單位時間內通過某個網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)量。

時延：指數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡的一端傳送到另一端所需的時間，是很重要的性能指標。網(wǎng)絡中的時延有發(fā)送時延、傳播時延和處理時延。

誤碼率：誤碼就是經過接收判決再生后，數(shù)字流的某些比特發(fā)生了差錯，使傳輸?shù)男畔①|量發(fā)生了損傷。光功率異常、光纖色散超過容限、信噪比降低、器件性能劣化、業(yè)務信號本身誤碼等因素均可能產生誤碼。誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸?shù)目偞a數(shù)×100%。誤碼率是最常用的數(shù)據(jù)通信傳輸質量指標，是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標。

1.2 傳輸網(wǎng)絡的層次劃分

按照所服務范圍的不同，可分為骨干層和城域網(wǎng)。

骨干層：一級干線連接省會城市、直轄市間的交換節(jié)點；二級干線連接省內各地市之間的交換節(jié)點。節(jié)點間的業(yè)務量非常大，業(yè)務顆粒為VC4 以上級別。骨干層的網(wǎng)絡安全性非常重要，它關系到整個電信網(wǎng)絡的安全。

城域網(wǎng)：分為核心層、匯聚層和接入層。核心層具有強大的業(yè)務接入容量，完成多業(yè)務匯聚和透明傳輸；匯聚層動態(tài)分配帶寬，完成ATM、IP 等數(shù)據(jù)業(yè)務的帶寬收斂；接入層提供SDH、PDH、FE 以及低速率的數(shù)據(jù)音頻等多種接口，以滿足不同的用戶需求，具有良好的擴展能力和環(huán)境適應能力。

2 傳輸媒介

所謂傳輸媒介，指傳輸信號的物理通信線路。任何數(shù)據(jù)在實際傳輸時都會被轉換成電信號或光信號的形式在傳輸介質中傳輸。主要分為有線傳輸和無線傳輸兩大類，常用的有明線、雙絞線、同軸電纜、光纖、微波無線電、衛(wèi)星通信。

2.1 明線

明線指敷設于地面上用電桿支撐的裸銅線，早期的通信線路使用的大多是明線。比較容易受天氣等外界環(huán)境的影響，故障率較高，傳輸頻帶窄、話路少。優(yōu)點是施工技術相對簡單。

2.2 雙絞線

雙絞線即為兩根具有絕緣保護層的銅線以螺旋狀擰在一起，其特殊的結構可以有效降低信號干擾和串音問題。目前企業(yè)內部局域網(wǎng)多以雙絞線作為傳輸媒質。相對比其他傳輸媒質，雙絞線安裝比較簡單，使用更方便，價格更優(yōu)惠。

2.3 同軸電纜

同軸電纜即為兩個同心的導體，導體與屏蔽層共用一個軸心的電纜。通常的同軸電纜結構都是主導體為銅線，外面用一層絕緣材料隔離包裹。相比于雙絞線，它的使用壽命更長，通信容量更大，同時有效提高了抗外界的干擾能力，維護起來更便利。

2.4 光纖

通信公司的維護班流傳著一句話：光纖不值線，全是破玻璃。光纖的纖芯材料主體是二氧化硅，為提高光纖的折射率摻雜了極微量的其他材料。光纖是目前的傳輸網(wǎng)絡中應用最廣泛的傳輸媒質之一，具有質量輕、體積小、可靠性高、保密性好、抗干擾能力強、中繼距離長等優(yōu)點。

光纖是通信網(wǎng)絡中非常重要的傳輸媒介，也是目前應用最為廣泛的傳輸媒介之一。

2.5 微波無線電

微波無線電指在自由空間（包括空氣和真空）傳播的電磁波，不但可以跨越自然障礙，還具有抗災性，微波通信不受洪水、大風、地震等自然災害的影響。由于其通信容量大、頻帶較寬，比較適合應用于電話、電報、傳真等電信業(yè)務的傳送。

2.6 衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信利用同步衛(wèi)星上的通信轉發(fā)器接收地面站發(fā)射的信號，對信號放大變頻后再轉發(fā)其他地面站。自1984年中國成功發(fā)射第一顆試驗通信衛(wèi)星以來，衛(wèi)星通信被應用于電視廣播業(yè)務、通信業(yè)務等諸多領域，隨著新技術及多媒體信息高速公路的發(fā)展，衛(wèi)星通信勢必會得到更完善、更穩(wěn)定的重大發(fā)展。

3 傳輸網(wǎng)絡技術的發(fā)展

3.1 PDH

PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy，準同步數(shù)字系列）是數(shù)字通信發(fā)展初期廣泛使用的數(shù)字通信制式。采用比特填充和碼位交織的方法將低速率等級的信號復合成高速信號。

存在的缺點如下：沒有世界性的光接口標準，使得光接口無法在光路上實現(xiàn)互通，這給組網(wǎng)、管理及網(wǎng)絡互通帶來很大困難；復用方式高次群與低次群的速率之間不是嚴格的倍數(shù)關系，再加之速率不匹配和時鐘調整困難等原因，造成無法越級解復用；在PDH 技術體系中，沒有安排很多用于網(wǎng)路運行、管理、維護的比特，無法通過發(fā)送/接收指令的方式檢測系統(tǒng)運行情況，網(wǎng)絡管理能力弱，系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動修復的能力很弱。

3.2 SDH

通信行業(yè)發(fā)展極其迅猛，各種通信技術不斷更新，隨著人們生活需求的不斷提高，人們對通信行業(yè)的要求也越來越高，傳輸?shù)膬热莶辉倬窒抻谠捯簦嗟男枨笤谖淖?、圖像以及視頻等方面，這就要求傳輸網(wǎng)絡能夠以更快的速度傳輸。SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字體系）就是在這種背景下發(fā)展起來的，在骨干網(wǎng)中被廣泛采用。

主要優(yōu)點如下：①統(tǒng)一的接口標準，有效提高了設備兼容性。SDH 網(wǎng)絡節(jié)點接口標準采用了國際化的統(tǒng)一標準，更易于各種廠家、各種傳輸設備互聯(lián)互通，組網(wǎng)范圍更廣，提高了設備的兼容性。②靈活規(guī)律的復用方式，便于業(yè)務調配。SDH 采用字節(jié)間插方式將低速的支路信號（中國采用的是2 Mbit/s），逐步有規(guī)律地復用成高速的STM-1（155 Mbit/s）、STM-4（622 Mbit/s）、STM-16（2.5 Gbit/s）等信號。SDH 的這種復用方式以及其具有的靈活的映射結構使得其在STM-N 中分離出低速信號也相對容易些，從而更易于實現(xiàn)數(shù)字交叉連接功能，使網(wǎng)絡的自愈機制更強大，同時也方便用戶進行各種業(yè)務上的調配，動態(tài)組網(wǎng)更方便。③強大的維護功能。SDH 在開銷字節(jié)中安排了大量的開銷用于運行維護，從而大大提高了網(wǎng)絡管理功能和維護自動化程度，減少了維護費用。④兼容性。SDH 有很強的兼容性。

3.3 DWDM

DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing，密集型光波復用）能夠在同一根光纖中，將不同的波長同時進行組合和傳輸。

主要優(yōu)點如下：①承載容量較大。在中國，數(shù)據(jù)傳輸主要使用光纖，雖然光纖承載的帶寬較寬，但由于受傳輸技術的限制，帶寬利用率降低，造成資源浪費。DWDM 技術的應用，提高了光纖帶寬的使用率，有效減少資源浪費和材料損耗，減少企事業(yè)運營成本。②組網(wǎng)靈活。利用DWDM 技術對信號進行前期處理，有效提高光纖帶寬利用率，使光纖的使用數(shù)量逐步減少。組網(wǎng)過程中，減少企業(yè)運營成本，使網(wǎng)絡結構穩(wěn)固，網(wǎng)絡層次分明，網(wǎng)絡流程簡化，優(yōu)化了網(wǎng)絡環(huán)境，提高網(wǎng)絡的整體靈活性。③網(wǎng)絡服務多樣化。DWDM網(wǎng)絡能夠將SDH、ATM、IP 等業(yè)務進行信號接入，從而為網(wǎng)絡提供多樣化的服務。

3.4 OTN

OTN（optical transport network，光傳送網(wǎng)）是以波分復用技術為基礎，在光層組織網(wǎng)絡的傳送網(wǎng)，是下一代骨干傳送網(wǎng)，是新一代“數(shù)字傳送體系”和“光傳送體系”。

主要優(yōu)點如下：采用透明傳輸，可以容納多種用戶信號；增強管理功能，維護起來更方便；組網(wǎng)能力非常強大，同時增強了保護機制。