《現(xiàn)代電信網(wǎng)》-3

1、第3章 微波地面中繼傳輸系統(tǒng) 3.1 微波傳輸3.2 PDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)3.3 SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)3.1 微波傳輸1概述2數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)模型3微波射頻信道的頻率配置4系統(tǒng)組成微波中繼通信系統(tǒng)在整個通信網(wǎng)中的位置微波中繼通信系統(tǒng)在整個通信網(wǎng)中的位置終 端衛(wèi) 星 通 信端 局交 換中 心交 換中 心交 換中 心端 局終 端交 換中 心光 纖 通 信微 波中 繼交 換中 心交換交換中心中心交換交換中心中心交換交換中心中心交換交換中心中心交換交換中心中心微波微波中繼中繼光纖通信光纖通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信端局端局端局端局終端終端終端終端2.1 2.1 微波中繼通信的概念微波中繼通信的概念微波通信

2、的發(fā)展與無線通信的發(fā)展微波通信的發(fā)展與無線通信的發(fā)展是分不開的。是分不開的。 微波中繼通信微波中繼通信是利用微波頻率是利用微波頻率（300MHz300GHz)作載波攜帶信息，作載波攜帶信息，通過無線電波空間，采用中繼（接力）通過無線電波空間，采用中繼（接力）通信方式在地面上進行的無線電通信。通信方式在地面上進行的無線電通信。1 1、微波通信的頻段、微波通信的頻段 微波通信是依靠微波通信是依靠空間電磁波空間電磁波來傳遞信來傳遞信息的一種通信方式，它是屬于息的一種通信方式，它是屬于無線通信無線通信的范疇。無線電磁波是以頻率或波長來的范疇。無線電磁波是以頻率或波長來分類的，分類的，波長與頻率的關系波

3、長與頻率的關系如下：如下：其中：其中：電磁波波長電磁波波長(m) C電磁波傳播速度電磁波傳播速度3105(km/s) f 電磁波頻率電磁波頻率(Hz)C=f 頻段名稱頻段名稱頻率范圍頻率范圍 波長范圍波長范圍 長波長波中波中波短波短波超短波超短波(特高頻特高頻) 30300(kHz)3003000(kHz)330(MHz)30300(MHz) 100001000(m)1000100(m)10010(m)101(m) 微分米波微分米波厘米波厘米波 毫米波毫米波 300MHz3(GHz)330(GHz)30300(GHz) 10010cm101cm1cm1mm 紅外線紅外線(光波光波) 300(G

4、Hz) 1mm 電磁波頻段分類電磁波頻段分類 微波頻段是在較高頻段，通常人微波頻段是在較高頻段，通常人們所說的微波是指頻率在們所說的微波是指頻率在0.3300GHz范范圍的電磁波，微波通信利用此頻段的電磁圍的電磁波，微波通信利用此頻段的電磁波來傳遞信息。波來傳遞信息。 電磁波頻率不同，波長不同電磁波頻率不同，波長不同(頻頻率越低，波長越長率越低，波長越長)，其空間傳播的特性也，其空間傳播的特性也不一樣，且用途也有不同。不一樣，且用途也有不同。 中頻：用于廣播、通信、導航（機場著中頻：用于廣播、通信、導航（機場著陸系統(tǒng)）。采用多元天線可實現(xiàn)較好的陸系統(tǒng)）。采用多元天線可實現(xiàn)較好的方向性，但是天線

5、結構龐大。方向性，但是天線結構龐大。 高頻：用于遠距離通信廣播，超視距天高頻：用于遠距離通信廣播，超視距天波及地波雷達，超視距地波及地波雷達，超視距地-空通信?？胀ㄐ?。 米波：用于語音廣播，移動（包括衛(wèi)星米波：用于語音廣播，移動（包括衛(wèi)星移動）通信，接力（移動）通信，接力（50km跳距）通信，跳距）通信，航空導航信標，以及容易實現(xiàn)具有較高航空導航信標，以及容易實現(xiàn)具有較高增益系數(shù)的天線系統(tǒng)。增益系數(shù)的天線系統(tǒng)。 分米波（特高頻）分米波（特高頻）：用于電視廣播，飛機：用于電視廣播，飛機導航、著陸，警戒雷達，衛(wèi)星導航，衛(wèi)星導航、著陸，警戒雷達，衛(wèi)星導航，衛(wèi)星跟蹤、數(shù)傳及指令網(wǎng)，蜂窩無線電通信。跟蹤

6、、數(shù)傳及指令網(wǎng)，蜂窩無線電通信。 厘米波（超高頻）厘米波（超高頻） ：用于多路語音與電：用于多路語音與電視信道，雷達，衛(wèi)星遙感，固定及移動衛(wèi)視信道，雷達，衛(wèi)星遙感，固定及移動衛(wèi)星信道。星信道。 毫米波（極高頻）毫米波（極高頻） ：用于短路徑通信，：用于短路徑通信，雷達，衛(wèi)星遙感。雷達，衛(wèi)星遙感。2、采用中繼方式的原因、采用中繼方式的原因（1 1）微波傳播具有視距傳播特性。微波傳播具有視距傳播特性。 微波波長短，接近于光波，微波波長短，接近于光波，具有與光具有與光一樣的傳輸特性，因此微波在自由空間中一樣的傳輸特性，因此微波在自由空間中只能沿直線傳播只能沿直線傳播, , 其繞射能力很弱其繞射能力很

7、弱, , 且在且在傳播中遇到不均勻的介質時傳播中遇到不均勻的介質時, , 將產(chǎn)生折射將產(chǎn)生折射和反射現(xiàn)象。和反射現(xiàn)象。（2 2）微波傳播有損耗，）微波傳播有損耗，在遠距離通信時有在遠距離通信時有必要采用中繼方式對信號逐段接收、放大必要采用中繼方式對信號逐段接收、放大和發(fā)送。和發(fā)送。 地球表面是個曲面，且天線所架地球表面是個曲面，且天線所架高度有限，發(fā)信端發(fā)出的電磁波會受到地高度有限，發(fā)信端發(fā)出的電磁波會受到地面的阻擋。面的阻擋。在一定天線高度的情況下，為在一定天線高度的情況下，為了克服地球的凸起而實現(xiàn)遠距離通信，必了克服地球的凸起而實現(xiàn)遠距離通信，必須采用中繼接力的方式，須采用中繼接力的方式，

8、兩個通信點兩個通信點( (信信號轉節(jié)點號轉節(jié)點) )間間設立中繼站設立中繼站，即所謂的視距，即所謂的視距通信。通信。否則否則A站發(fā)射出的微波射線將遠離站發(fā)射出的微波射線將遠離地面而根本不能被地面而根本不能被D站接收。站接收。微波中繼接力的方式微波中繼接力的方式D終端站終端站終端站終端站中繼站中繼站中繼站中繼站2、微波中繼通信的作用、微波中繼通信的作用 目前，世界上許多國家都把微波目前，世界上許多國家都把微波中繼通信作為其通信網(wǎng)的主要傳輸手段之中繼通信作為其通信網(wǎng)的主要傳輸手段之一。模擬微波中繼通信逐漸被數(shù)字微波中一。模擬微波中繼通信逐漸被數(shù)字微波中繼通信取代。繼通信取代。數(shù)字微波通信數(shù)字微波通

9、信是指利用微波攜帶數(shù)字信息，是指利用微波攜帶數(shù)字信息，通過電波空間，同時傳送若干相互無關信通過電波空間，同時傳送若干相互無關信息，并進行再生中繼的通信方式。息，并進行再生中繼的通信方式。微波中繼通信主要用來傳送長途電話信微波中繼通信主要用來傳送長途電話信號、寬頻帶信號（如電視信號）、數(shù)據(jù)號、寬頻帶信號（如電視信號）、數(shù)據(jù)信號、移動通信系統(tǒng)基地站與移動業(yè)務信號、移動通信系統(tǒng)基地站與移動業(yè)務交換中心之間的信號等，還可用于通向交換中心之間的信號等，還可用于通向孤島等特殊地形的通信線路以及內河船孤島等特殊地形的通信線路以及內河船舶電話系統(tǒng)等移動通信的入網(wǎng)線路。舶電話系統(tǒng)等移動通信的入網(wǎng)線路。微波通信自

10、第二次世界大戰(zhàn)后期開始微波通信自第二次世界大戰(zhàn)后期開始應用，歷經(jīng)由模擬到數(shù)字，使用頻段由應用，歷經(jīng)由模擬到數(shù)字，使用頻段由低頻段向高頻段的發(fā)展，其頻譜利用率低頻段向高頻段的發(fā)展，其頻譜利用率也不斷由于技術的進步而得到不斷的提也不斷由于技術的進步而得到不斷的提高，應用領域也由長途電信、彩色電視高，應用領域也由長途電信、彩色電視傳輸，拓展到一點多址、無線接入、無傳輸，拓展到一點多址、無線接入、無線局域網(wǎng)等領域，微波通信的發(fā)展應用線局域網(wǎng)等領域，微波通信的發(fā)展應用歷程，是它特點的充分體現(xiàn)。歷程，是它特點的充分體現(xiàn)。3、微波中繼通信的特點、微波中繼通信的特點（1 1）通信頻段的頻帶寬，傳輸信息容量較大

11、）通信頻段的頻帶寬，傳輸信息容量較大 微波頻段占用的頻帶約微波頻段占用的頻帶約300GHz，而全，而全部長波、中波和短波頻段占有的頻帶總和不部長波、中波和短波頻段占有的頻帶總和不足足30MHz，前者是后者的，前者是后者的10000多倍。占多倍。占用的頻帶越寬，用的頻帶越寬，可容納同時工作的無線電設可容納同時工作的無線電設備就越多，通信容量也就越大。備就越多，通信容量也就越大。 一套短波通信設備一般只能容納幾一套短波通信設備一般只能容納幾條話路同時工作，而一套微波中繼通信條話路同時工作，而一套微波中繼通信設備可以容納幾千甚至上萬條話路同時設備可以容納幾千甚至上萬條話路同時工作，并可傳輸電視圖像等

12、寬頻帶信號。工作，并可傳輸電視圖像等寬頻帶信號。（2 2）受外界干擾的影響小）受外界干擾的影響小 工業(yè)干擾、天電干擾及太陽黑子的活工業(yè)干擾、天電干擾及太陽黑子的活動對微波頻段通信的影響?。ó斖ㄐ蓬l率動對微波頻段通信的影響?。ó斖ㄐ蓬l率高于高于100MHz時，這些干擾對通信的影響時，這些干擾對通信的影響極?。?，但這些干擾源嚴重影響短波以下極小），但這些干擾源嚴重影響短波以下頻段的通信。因此，微波中繼通信信號比頻段的通信。因此，微波中繼通信信號比較穩(wěn)定和可靠。較穩(wěn)定和可靠。（3 3）通信靈活性較大）通信靈活性較大 微波中繼通信采用中繼方式，微波中繼通信采用中繼方式，可以實現(xiàn)地面上的遠距離通信，并且

13、可以可以實現(xiàn)地面上的遠距離通信，并且可以跨越沼澤、江河、湖泊和高山等特殊地理跨越沼澤、江河、湖泊和高山等特殊地理環(huán)境。在遭遇地震、洪水、戰(zhàn)爭等災禍時，環(huán)境。在遭遇地震、洪水、戰(zhàn)爭等災禍時，通信的建立、撤收及轉移都比較容易，這通信的建立、撤收及轉移都比較容易，這些方面比電纜通信具有更大的靈活性。些方面比電纜通信具有更大的靈活性。（4 4）天線增益高、方向性強）天線增益高、方向性強 中繼通信可以減小對發(fā)射功率的中繼通信可以減小對發(fā)射功率的要求而獲得滿意的通信效果。另外，由于要求而獲得滿意的通信效果。另外，由于微波具有直線傳播特性，因此，可利用微微波具有直線傳播特性，因此，可利用微波天線把電磁波聚集

14、成很窄的波束，使微波天線把電磁波聚集成很窄的波束，使微波天線具有很強的方向性，以減少通信中波天線具有很強的方向性，以減少通信中的相互干擾。的相互干擾。（5 5）投資少、建設快）投資少、建設快 在通信容量和質量基本相同的條在通信容量和質量基本相同的條件下，按話路公里計算，微波中繼通信線件下，按話路公里計算，微波中繼通信線路的建設費用不到同軸電纜通信線路的一路的建設費用不到同軸電纜通信線路的一半，而且還可以節(jié)省大量的有色金屬，另半，而且還可以節(jié)省大量的有色金屬，另外，建設時間也比后者短。外，建設時間也比后者短。（6）中繼傳輸）中繼傳輸 在微波波段，電磁波按直線傳在微波波段，電磁波按直線傳播，要進行

15、遠距離長途通信時，就必須播，要進行遠距離長途通信時，就必須采用中繼采用中繼(接力接力)傳輸方式，將信號多次轉傳輸方式，將信號多次轉發(fā)，才能到達接收點。如一條發(fā)，才能到達接收點。如一條2500 km的微波線路，中間大約有中繼站的微波線路，中間大約有中繼站50個。個。2.2 2.2 微波中繼通信系統(tǒng)的組微波中繼通信系統(tǒng)的組成成 通信線路由終端通信線路由終端站、中間站和再站、中間站和再生中繼站及電波生中繼站及電波空間組成?？臻g組成。 一條微波中繼信道一條微波中繼信道主干線主干線可以長達可以長達幾百公里甚至幾千公里，幾百公里甚至幾千公里，支線支線可以有多可以有多條。除了在線路未端設置微波終端站外，條。

16、除了在線路未端設置微波終端站外，還在線路中間每隔一定距離設置若干微還在線路中間每隔一定距離設置若干微波中繼站和微波分路站。波中繼站和微波分路站。微波站的類型微波站的類型（中繼站）（中繼站）1. 微波中繼通信系統(tǒng)的微波中繼通信系統(tǒng)的主要設備主要設備（1）用戶終端）用戶終端 用戶終端是邏輯上最靠近用戶的輸用戶終端是邏輯上最靠近用戶的輸入輸出設備，入輸出設備，是用戶使用的終端設備是用戶使用的終端設備，如自動電話機、電傳機、計算機、調如自動電話機、電傳機、計算機、調度電話機等。度電話機等。用戶終端主要通過交換機用戶終端主要通過交換機集中在微波終端站或微波分路站集中在微波終端站或微波分路站。微波分路站和

17、樞紐站微波分路站和樞紐站 在長途線路中間，除了可以在本站上、在長途線路中間，除了可以在本站上、下某收、發(fā)信波道的部分支路外，還可以下某收、發(fā)信波道的部分支路外，還可以溝通干線上溝通干線上兩個方向兩個方向之間通信的站稱為之間通信的站稱為分分路站。路站。在此類站，亦有部分波道的信號需在此類站，亦有部分波道的信號需再生后繼續(xù)傳輸。再生后繼續(xù)傳輸。 當兩條以上的微波中繼通信線路在某當兩條以上的微波中繼通信線路在某一微波站（配有交叉連接設備）交匯時，一微波站（配有交叉連接設備）交匯時，可以溝通干線上數(shù)個方向之間通信，該微可以溝通干線上數(shù)個方向之間通信，該微波站稱為波站稱為樞紐站樞紐站（能上、下話路），（

18、能上、下話路），它具它具有通信樞紐功能。有通信樞紐功能。 微波分路站和樞紐站統(tǒng)稱微波主站微波分路站和樞紐站統(tǒng)稱微波主站。2. 數(shù)字微波通信系統(tǒng)的工作過程數(shù)字微波通信系統(tǒng)的工作過程 數(shù)字微波通信系統(tǒng)由兩個終數(shù)字微波通信系統(tǒng)由兩個終端站和若干個中間站構成。端站和若干個中間站構成。數(shù)字微波通信系統(tǒng)數(shù)字微波通信系統(tǒng)工作過程工作過程： 用戶終端用戶終端A通過微波通信系統(tǒng)把通過微波通信系統(tǒng)把信號發(fā)給用戶終端信號發(fā)給用戶終端B。從發(fā)信終端站到收。從發(fā)信終端站到收信終端站中間一般要經(jīng)過若干個微波中繼信終端站中間一般要經(jīng)過若干個微波中繼站，中繼站中有兩組中繼機，從一個方向站，中繼站中有兩組中繼機，從一個方向的天

19、線收到的微波信號從某中繼機的收信的天線收到的微波信號從某中繼機的收信機轉接到另一中繼機的發(fā)信機，又朝另一機轉接到另一中繼機的發(fā)信機，又朝另一方向天線發(fā)送出去。方向天線發(fā)送出去。 從甲地端站送來的數(shù)字信號，經(jīng)從甲地端站送來的數(shù)字信號，經(jīng)過數(shù)字過數(shù)字基帶信號處理基帶信號處理(數(shù)字多路復用或數(shù)字數(shù)字多路復用或數(shù)字壓縮處理壓縮處理)后，經(jīng)后，經(jīng)數(shù)字調制數(shù)字調制，形成數(shù)字中頻，形成數(shù)字中頻調制信號調制信號(70MHz或或140MHz) ，再送入，再送入發(fā)發(fā)送設備送設備，進行，進行射頻調制射頻調制變成為微波信號，變成為微波信號，送入發(fā)射天線向微波中間站送入發(fā)射天線向微波中間站(微波中繼站微波中繼站)發(fā)發(fā)送

20、。微波中間站收到信號后經(jīng)再處理，使送。微波中間站收到信號后經(jīng)再處理，使數(shù)字信號數(shù)字信號再生再生后又恢復為微波信號向下一后又恢復為微波信號向下一站再發(fā)送，這樣一直傳送到收端站，收端站再發(fā)送，這樣一直傳送到收端站，收端站把微波信號經(jīng)過站把微波信號經(jīng)過混頻混頻、中頻解調中頻解調恢復出恢復出數(shù)字基帶信號，再數(shù)字基帶信號，再分路分路還原為原始的數(shù)字還原為原始的數(shù)字信號。信號。數(shù)字微波系統(tǒng)實例數(shù)字微波系統(tǒng)實例 2 2 系統(tǒng)基本設備系統(tǒng)基本設備 組成：戶終端、交換機、終端復用設備、微波站用戶終端：直接為用戶所使用的輸入輸出終端 設備，如自動電話機、電傳機、調度電話機等。 交換機：用戶通過交換機進行呼叫連接，建立暫時的通信信道，即可以實現(xiàn)本地用戶終端之間的業(yè)務互通，又可通過微波中繼通信線路實現(xiàn)本地用戶終端與遠地用戶終端之間的業(yè)務互通。 2 2 系統(tǒng)基本設備系統(tǒng)基本設備 終端復用設備：將交換機送來的多路信號或群路信號適當變換，送到微波終端站、微波分路站或微波樞紐站；或將微波終端站、微波分