《现代通信系统新技术》课件第2章数字通信.pptx

1、第第2章章 数数 字字 通通 信信2.1 数字通信系统模型数字通信系统模型2.2 时分多路复用时分多路复用(TDM)2.3 准同步数字体系准同步数字体系(PDH)2.4 同步数字体系同步数字体系(SDH)2.1 数字通信系统模型数字通信系统模型 信道中传输数字信号的系统称为数字通信系统。数字通信系统可进一步划分为数字基带传输通信系统、数字频带传输通信系统和模拟信号数字化传输通信系统。1.数字基带传输通信系统数字基带传输通信系统 把原始数字信号进行简单变换，不改变信号的频谱特性，将其送到信道中进行传输，而不需调制器/解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统。第第2 2章章 数字通信数字通信

2、图中的基带信号形成器可能包括编码器、加密器及波形变换等；接收滤波器可能包括译码器、解密器等。第第2 2章章 数字通信数字通信2.数字频带传输通信系统数字频带传输通信系统 数字通信的基本特征是消息或信号具有“离散”或“数字”特性，因此数字通信具有许多特殊的问题。在数字通信中，要处理好以下几个问题：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错原则上是可以控制的，可通过差错控制编码来实现。因此，就需要在发送端增加一个编码器，相应地在接收端需要一个解码器。第二，当需要实现保密通信时，可对数字基带信号进行“扰乱”(加密)，此时在接收端必须进行解密。第三，由于数字通信传输是一个接一个按一定节拍传送数字

3、信号的，因而接收端必须与发送端有相同的节拍，否则，就会因收发步调不一致而造成混乱。另外，为了表述消息内容，基带信号都是按消息特征进行编组的，因此，收发之间的编码规律也必须一致，否则接收时无法恢复消息的真正内容。在数字通信中，称节拍一致为“位同步”或“码元同步”，而称编组一致为“群同步”或“帧同步”，故数字通信中还必须解决“同步”这个重要问题。第第2 2章章 数字通信数字通信 点对点的数字频带传输通信系统模型一般如图2-2所示。图中，同步环节没有示出，这是因为同步贯穿于通信系统的整个过程，在此我们主要强调信号流程的部分。第第2 2章章 数字通信数字通信 需要说明的是，图2-2中的调制器/解调器、

4、加密器/解密器、编码器/译码器等环节在具体通信系统中是否全部采用，取决于具体设计条件和要求。但在一个系统中，若发送端有调制/加密/编码器，则接收端必须有解调/解密/译码器。通常把有调制器/解调器的数字通信系统称为数字频带传输通信系统。第第2 2章章 数字通信数字通信3.模拟信号数字化传输模拟信号数字化传输通信系统通信系统 上面论述的数字通信系统中，信源输出的信号均为数字基带信号。实际上，在日常生活中，大部分信号(如语音信号)为连续变化的模拟信号。那么要实现模拟信号在数字系统中的传输，必须在发送端将模拟信号数字化，即A/D转换；在接收端则需进行相反的转换，即D/A转换。实现模拟信号数字化传输的系

5、统如下图所示。第第2 2章章 数字通信数字通信4.数字通信的主要优缺点数字通信的主要优缺点 数字通信的优缺点是相对于模拟通信而言的。1)数字通信的主要优点数字通信的主要优点 (1)抗干扰、抗噪声性能好。在数字通信系统中，若信号受到干扰和影响，在可以识别和判决的前提下，数字信号是能够被完好地恢复的。以二进制为例，信号的取值只有两个，这样发送端传输的、接收端需要接收和判决的电平也只有两个值，即“1”和“0”。在传输过程中信道噪声的影响必然会使波形失真。在接收端恢复信号时，首先对其进行抽样判决，再确定是“1”码还是“0”码，并产生“1”、“0”码的波形。因此只要不影响判决的正确性，即使波形有失真也不

6、会影响再生后的信号波形。而在模拟通信中，模拟信号叠加上噪声后，即使噪声很小，也很难消除它。第第2 2章章 数字通信数字通信 数字通信抗噪声性能好，还表现在微波中继(接力)通信中，它可以消除噪声积累。这是因为数字信号在每次再生后，只要不发生错码，它仍然像信源中发出的信号一样，完美无缺。因此中继站再多，数字通信仍具有良好的通信质量，而模拟通信中继时，只能增加信号能量(对信号放大)，而不能消除噪声。(2)差错可控。数字信号在传输过程中出现的错误(差错)可通过纠错编码技术来控制。(3)易加密。数字信号与模拟信号相比，容易加密和解密。因此，数字通信保密性好。(4)易与现代技术相结合。由于计算机技术、数字

7、存储技术、数字交换技术及数字处理技术等现代技术的飞速发展，许多设备、终端接口均是数字信号，所以极易与数字通信系统相连接。因此，数字通信才得以高速发展。第第2 2章章 数字通信数字通信2)数字通信的缺点数字通信的缺点 (1)频带利用率不高。数字通信中，数字信号占用的频带宽。以电话为例，一路数字电话一般要占用约2060kHz的带宽，而一路模拟电话仅占用约4 kHz带宽。如果系统传输带宽一定的话，模拟电话的频带利用率比数字电话要高出515倍。(2)需要严格的同步系统。数字通信中，要准确地恢复信号，要求接收端和发送端必须保持严格同步。因此，数字通信系统及设备一般都比较复杂。随着数字集成技术的发展，各种

8、中、大规模集成器件的体积不断减小，加上数字压缩技术的不断完善，数字通信设备的体积将会越来越小。所以随着科学技术的不断发展，数字通信的两个缺点也显得越来越不重要了。实践表明，数字通信是现代通信的发展方向。第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信 由于单路抽样信号在时间上离散的相邻脉冲间有很大的空隙，因此如果在空隙中插入若干路其他抽样信号，只要各路抽样信号在时间上不重叠并能区分开，那么一个信道就有可能同时传输多路信号，达到多路复用的目的。这种多路复用称为时分多路复用(TDM)。下面以PAM为例说明TDM原理。第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信第

9、第2 2章章 数字通信数字通信 在接收端，合成的多路复用信号先由与发送端同步的分路转换开关区分出不同路的信号，把各路信号的抽样脉冲序列分离出来，再用低通滤波器恢复各路所需要的信号。多路复用信号可以直接送到某些信道传输，或者经过调制变换成适合于某些信道传输的形式再进行传输。传输接收端的任务是将接收到的信号经过解调或经过适当的反变换恢复出原始多路复用信号。第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信2.信号带宽信号带宽B与路数与路数N的关系的关系 时分复用信号的带宽有不同的含义。一般情况下从信号本身具有的带宽来考虑，TDM信号是一个窄脉冲序列，它应具有无穷大的带宽，但其频谱的主

10、要能量集中在01/以内。因此，从传输主要能量的观点来考虑可得 如果不考虑传输复用信号的主要能量，也不要求脉冲序列的波形不失真，只要求传输抽样脉冲序列的包络，那么只要幅度信息没有损失，脉冲形状的失真就无关紧要，因为抽样脉冲的信息携带在幅度上。第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信2.2.3 时分复用的时分复用的PCM通信系统通信系统 PCM和PAM的区别在于PCM要在PAM的基础上量化和编码，把PAM中的抽样值量化后编为k位二进制代码。图2-5表示一个只有三路PCM复用的方框图。第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字

11、通信2.2.4 PCM 30/32路典型终端设备路典型终端设备 PCM 30/32路端机在脉冲调制多路通信中是一个基群设备。它可组成高次群，也可独立使用，可与市话电缆、长途电缆、数字微波系统和光纤等传输信道连接，作为有线或无线电话的时分多路终端设备。交换局内，在PCM 30/32路端机外加适当的市话出入中继器接口，可与步进制、纵横制等各式交换机连接，用于市内或长途通信。PCM 30/32路端机除提供电话外，还可以通过适当接口传输数据、载波电报、书写电话等。前面所介绍的PCM 30/32路端机性能，是按CCITT的有关建议设计的，其主要指标均符合CCITT标准。第第2 2章章 数字通信数字通信1

12、.基本特性基本特性 话路数目：30；抽样频率：8 kHz；压扩特性：A=87.6，13折线压扩律，编码位数k=8，采用逐次比较型编码器，其输出为折叠二进制码；每帧时隙数：32；总数码率：8328000=2048 kb/s。2.帧与复帧结构帧与复帧结构 帧与复帧结构见图2-6。1复帧等于16帧。第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信 (3)TS0时隙的比特分配。为了使收发两端严格同步，每帧都要传送一组特定标志的帧同步码组或监视码组，分偶帧和奇帧传送。帧同步码组为“0011011”，占用偶帧TS0的第28比特位。第1比特供国际通信用，不使用时发送“1”码。奇帧比特分配的第

13、3位为帧失步告警用，以A1表示，同步时送“0”码，失步时送“1”码。为避免奇帧TS0的第28比特位出现假同步码组，第2比特位规定为监视码，固定为“1”。第48比特位为国内通信用，目前暂定为“1”。(4)TS16时隙的比特分配。若将TS16时隙的码位按时间顺序分配给各话路传送信令，需要用16帧组成一个复帧，分别用F0、F1、F15表示，复帧周期为2 ms，复帧频率为500 Hz。复帧中各子帧的TS16分配为如下。F0帧：14比特位传送复帧同步码“0000”；第6比特位传送复帧失步对局告警信号A2，同步为“0”，失步为“1”；5、7、8比特位传送“1”码。F1F15各帧的TS16前4比特传送115

14、话路信令信号，后4比特传送1630话路的信令信号。第第2 2章章 数字通信数字通信2.3 准同步数字体系准同步数字体系(PDH)在数字通信网中，为了扩大传输容量和提高传输效率，总是把若干个小容量低速数字流合并成一个大容量高速数字流，然后通过高速信道传到对方后再分开，这就是数字复接数字复接。完成数字复接功能的设备称为数字复接终端或数字复接器。第第2 2章章 数字通信数字通信 根据不同的需要和传输能力，传输系统应具有不同话路数和不同速率的复接，以形成一个系列，由低级向高级复接，这就是准同步数字体系(Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH)。采用准同步数字系列的系统

15、，在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，而是“准同步”。准同步数字体系(PDH)有两大系列：PCM24路系列：北美、日本使用，基群速率为1.544 Mb/s；PCM30/32路系列：欧洲、中国使用，基群速率为2.048 Mb/s。PDH系统的优点主要有三个：易于构成通信网，便于分支与插入，具有较高的传输效率；可视电话、电视信号以及频分制信号可与高次群相适应；可与多种传输媒介的传输容量相匹配，如电缆、同

16、轴电缆、微波、波导、光纤等。第第2 2章章 数字通信数字通信2.3.1 数字复接的概念和方法数字复接的概念和方法 PDH复用方法与数字复接方法是不同的。PCM复用方法：直接将多路信号编码复用。基群30/32路就是例子，但不适用于高次群。高次编码速率快，对编码器元件精度要求高，不易实现，所以，一般不采用高次群。数字复接方法：将几个低次群在时间的空隙上叠加合成高次群。第第2 2章章 数字通信数字通信 图2-7是数字复接系统的方框图。从图中可见，数字复接设备包括复接器和分接器，复接器是把两个以上的低速数字信号合并成一个高速数字信号的设备；分接器是把高速数字信号分解成相应的低速数字信号的设备。一般把两

17、者做成一个设备，简称为数字复接器。第第2 2章章 数字通信数字通信 复接器由定时单元、调整单元和同步复接单元组成；分接器由同步、定时、分接和支路码速恢复单元组成。在复接器中，复接单元输入端上各支路信号必须是同步的，即数字信号的频率与相位是完全确定的关系。只要使各支路数字脉冲变窄，将相位调整到合适位置，并按照一定的帧结构排列起来，即可实现数字合路复接功能。如果复接器输入端的各支路信号与本机定时信号是同步的，那么称为同步复接器；若不是同步的，则称为异步复接器；如果输入支路数字信号与本机定时信号标称速率相同，但实际上有一个很小的容差，这种复接器称为准同步复接器。在图2-7中，码速调整单元的作用是把各

18、准同步的输入支路的数字信号的频率和相位进行必要调整，形成与本机定时信号完全同步的数字信号。若输入信号是同步的，则只需调整相位。第第2 2章章 数字通信数字通信 复接的定时单元在内部时钟或外部时钟的控制下产生复接需要的各种定时控制信号；调整单元及同步复接单元受定时单元控制，将合路数字信号和相应的时钟同时送给分接器；分接器的定时单元受合路时钟控制，因此它的工作节拍与复接器定时单元同步。分接器定时单元产生的各种控制信号与复接器定时单元产生的各种控制信号是类似的：同步单元从合路信号中提出帧定时信号，再用它去控制分接器定时单元；同步分接单元受分接定时单元控制，把合路分解为支路数字信号；受分接器定时单元控

19、制的恢复单元把分解出的数字信号恢复出来。数字复接的特点：复接后速率提高了，但各低次群的编码速率没有变。第第2 2章章 数字通信数字通信2.3.2 同步复接与异步复接同步复接与异步复接1.数字复接的实现数字复接的实现1)按位复接按位复接 方法：每次复接各低次群的一位编码形成高次群。结果：复接后每位码的间隔是复接前各支路的4分之1，即高次群的速率提高到复接前的4倍。特点：复接电路存储量小、简单易行，PDH中大量使用。不足：破坏了一个字节的完整性，不利于以字节(即码字)为单位的处理和交换。第第2 2章章 数字通信数字通信2)按字复接按字复接 方法：每次复接按低次群的一个码字形成高次群。图2-8(c)

20、是四路信号按字复接的示意图。特点：每个支路都要设置缓冲存储器，要求有较大的存储容量，保证一个字的完整性，有利于按字处理和交换。同步SDH中大多采用这种方法。第第2 2章章 数字通信数字通信2.数字复接的同步数字复接的同步 解决下面两个问题：同步：被复接的几个低次群数码率相同。复接：不同系统的低次群往往数码率不同，原因是各晶体振荡频率不相同。不同步带来的问题：如果直接将几个低次群进行复接，就会产生重叠和错位，在接收端不可能完全恢复。第第2 2章章 数字通信数字通信 结论：数码速率不同的低次群信号不能直接复接，同步就意味着使各低次群数码率相同，且符合高次群帧结构的要求。数字复接同步是系统与系统的同

21、步，亦称为系统同步。第第2 2章章 数字通信数字通信3.同步复接同步复接 同步复接是由一个高稳定的主时钟来控制被复接的几个低次群，使这几个低次群的数码率统一在主时钟的频率上，可直接复接。同步复接方法的缺点是一旦主时钟发生故障，相关的通信系统将全部中断，所以它只限于局部地区使用。1)码码速变换与恢复速变换与恢复 码速变换：为使复接器、分接器正常工作，在码流中插入附加码，不仅使系统码速相等，而且能够在接收端分接。附加码：如对端告警码、邻站监测、勤务联系等公务码。移相：复接之前进行延时处理。缓冲存储器：完成码速变换和移相。以一次群复接成二次群为例，如图2-10所示。第第2 2章章 数字通信数字通信第

22、第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信 第第32次读次读：读写几乎同时；第第32次读次读：没有写入脉冲，这时空一比特；周而复始，每32位加插一个空位，构成2112 kb/s速率；分接分接过程过程：快写慢读；写入写入：2112 kb/s；读出读出：2048 kb/s；起点起点：读写几乎同时；第第33位读位读：读到写入信号32位。第第2 2章章 数字通信数字通信 分接器已知信号33位是插入码位，写入时扣除了该处一个写入脉冲，从而在写入第33位后的第一位后，读出时钟第32位后的第1个脉冲立即读出该位，然后回到起点。如此循环下去，2112 kb/s恢复成了2048 kb/s。第

23、第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信 复复接端的作用接端的作用：时钟一致，支路时钟、复接时钟来自同一时钟源；各支路码率严格相等(2048 kb/s)；缓存器完成各支路的码速变换；复接合成完成各支路合路并在所留空位插入附加码(包括帧同步码)。分接分接端的作用端的作用：时钟从码流中提取，产生复接定时；帧同步完成收发间步调一致；分群分接分开四个支路信号，并检出公务码；缓冲存储器扣除各自支路附加码，恢复原信号。第第2 2章章 数字通信数字通信2)同步二次群的帧结构同步二次群的帧结构第第2 2章章 数字通信数字通信 共八段：N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8；二次群

24、二次群的一帧长：的一帧长：125s，可分为八段；每每段长：段长：125 s/8=15.625 s；每每段内信码段内信码(四个基群四个基群)：(256/8)4=128码元；每每段插入段插入4个码元，每段信码共个码元，每段信码共：128+4=132码元；一一帧码元共：帧码元共：1328=1056码元；一一帧共插码元帧共插码元：48=32码元；N1：插1101；N5：插0010二次群帧同步码；N2、N4、N6、N8：1、2、3、4的速率为，供四路勤务电话使用；N7：供勤务电话呼叫码；N3：A01二次群对端告警码(正常“0”，失步“1”)，A02数据用，A03待定；a、b、c、d分别为四个基群的码元，

25、一帧共有4328=1024原基群码元(不包含附加码)。第第2 2章章 数字通信数字通信4.异步复接异步复接 由于各低次群使用自己的时钟，且各时钟不一致，因此各低次群的数码率不完全相同(不同步)，需要码速调整使它们同步后再进行复接。PDH大多采用这种复接方法。第第2 2章章 数字通信数字通信 数字数字复接器：复接器：把四个低次群(支路)合成一个高次群。数字数字复接器组成复接器组成：定时系统提供统一的时钟给设备；码速调整使各支路码速一致，即同步(分别调整)；复接单元将低次群合成高次群。数字数字分接器：分接器：把高次群分解成原来的低次群。数字数字分接器组成分接器组成：定时单元从接收信号中提取；同步单

26、元使分接器时钟与复接器基准时钟同频、同相，达到同步；分接单元将合路的高次群分离成同步支路信号；恢复系统恢复各支路信号为原来的低次群。采用正码速调整与恢复将2048 kb/s调为2112 kb/s的原理图如图2-15所示。第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信 码速调整码速调整装置装置：各支路单独调整，将准同步码流变成同步码流。准准同步码流同步码流：标称数码率相同，瞬时数码率不同的码流。缓冲存储器缓冲存储器：码速调整的主体。fl：写入脉冲的频率，与输入支路的数码率相等。fm：读出脉冲的频率，与缓存器支路信码输出速率相等。因为是正码速，所以fmfl。复复接过程：接过程：f

27、l送相位比较(与fm比较，fm起始滞后一个周期)；fm复接脉冲送扣除电路(扣与不扣由插入请求定，请求时扣，不请求不扣)已扣的fm送相位比较(与fl比较)，且作读出脉冲；缓冲器输出的fm码流有空闲(扣除造成)，防止空读；插入请求使标志信号合成插入；合成电路将fm和标志信号合在一起。第第2 2章章 数字通信数字通信 相位相位比较比较：当fl和fm相位几乎相同时，有输出。码码速恢复装量速恢复装量：将分接后的每一个同步码流恢复成原来的支路码流。恢复恢复过程：过程：“标志信号检出”，有信号时输出；“写入脉冲fm扣除”扣除1bit；扣除的写入脉冲将缓存输入的支路信号“插入”bit去；压控振荡器将扣除bit

28、的fm平滑，并均匀其脉冲频率，使之为fl；此fl作为读出脉冲取出缓存器中的信号，使得支路信码为fl。第第2 2章章 数字通信数字通信5.码速调整码速调整 异步复接中的码速调整技术可分为正码速调整、正/负码速调整和正/零/负码速调整三种，其中正码速调整应用最为普遍。正码速调整的含义是使调整以后的速率比任一支路可能出现的最高速率还要高。例如二次群码速调整后每一支路速率均为2112 kb/s，而一次群调整前的速率在2048 kb/s上下波动，但不会超过2112 kb/s。根据支路码速的具体变化情况，适当地在各支路插入一些调整码元，使其瞬时码速都达到2112 kb/s(这个速率还包括帧同步、业务联络、

29、控制等码元)是正码速调整的任务。码速恢复过程则把因调整速率而插入的调整码元及帧同步码元等去掉，恢复出原来的支路码流。第第2 2章章 数字通信数字通信 正码速调整的具体实施总是按规定的帧结构进行的。例如PCM二次群异步复接时就是按图2-16所示的帧结构实现的。图2-16(a)是复接前各支路进行码速调整的帧结构，其长为212 bit，共分成4组，每组都是53个比特，第1组的前3个比特F11、F12、F13用于帧同步和管理控制，后3组的第一个比特C11、C12、C13作为码速调整控制比特，第4组第2比特V1作为码速调整比特。具体实现的时候，在第1组的末端进行是否需要调整的判决(即比相)，若需要调整，

30、则在C11、C12、C13位置上插入3个“1”码，V1仅仅作为速率调整比特，不带任何信息，故其值可为“1”，也可为“0”；若不需调整，则在C11、C12、C13位置上插入3个“0”码，V1位置仍传送信码。那么，根据什么来判断需要调整或不需要调整。这个问题可用图2-17来说明，输入缓存器的支路信码是由时钟频率2048 kHz写入的，而从缓存器读出信码的时钟是由复接设备提供的，其值为2112 kHz，由于写入慢、读出快，在某个时刻就会把缓存器读空。第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信一次群插入码和信息码如图2-16(a)所示。第第13 bit：F11F12F13同步、告

31、警、备用码；第第453 bit：信息比特50位；第第55106 bit：信息比特52位；第第108159 bit：信息比特52位；第第162212 bit：信息比特51位；第第54 bit、107 bit、160 bit：C11、C12、C13，标志位；第第161 bit：插入或信息码。共212 bit=信息位205(6)+插入比特7(6)。第第2 2章章 数字通信数字通信异步复接二次群如图2-16(b)所示。帧周期：帧周期：100.38；帧长帧长：2124=848 bit；(最少最少)信息码信息码：2054=820 bit；(最多最多)插入码插入码：74=28 bit；第第110 bit：F

32、11F21F31F41F12F22F32F42F13F23=1111010000帧同步码；第第11bit：F33告警码1 bit；第第12bit：F43备用码1 bit；第第213216bit、425428bit、637640bit：插入标志码；第第641644bit：信息码或插入码；第第131212bit、217424bit、429636bit、645848bit：信息码(最少)2124=848 bit。接收端分接过程就是去除发端插入的码元，叫做“消插”或“去塞”。第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信 通过图2-17中的比较器可以做到缓存器快要读空时发出一指令，命

33、令2112 kHz时钟停读一次，使缓存器中的存储量增加，而这一次停读就相当于使图2-16(a)的V1比特位置没有置入信码而只是一位作为码速调整的比特。图2-16(a)帧结构的意义就是每212比特比相一次，即作一次是否需要调整的判决。若判决结果需要停读，则V1是调整比特；若不需要停读，则V1仍然是信码。这样一来就把在2048 kb/s上下波动的支路码流都变成同步的2112 kb/s码流。第第2 2章章 数字通信数字通信 在复接器中，每个支路都要经过正码速的调整。由于各支路的读出时钟都是由复接器提供的同一时钟2112kHz，所以经过调整，4个支路的瞬时数码率都会相同，即均为2112 kb/s，故一

34、个复接帧长为8448 bit，其帧结构如图2-16(b)所示。图2-16(b)是由图2-16(a)所示的4个支路比特流按比特复接的方法复接起来而得到的。所谓按比特复接，就是将复接开关每旋转一周，就在各个支路取出一个比特。也有按字复接的，即开关旋转一周，在各支路上取出一字节。在分接侧码速恢复时，需要识别V1到底是信码还是调整比特：如果是信码，将其保留；如果是调整比特，就将其舍弃。这可通过C11、C12、C13来决定。因为复接时已约定，若比相结果无需调整，则C11、C12、C13为000；若比相结果需调整，则C11、C12、C13为111。所以码速恢复时，根据C11、C12、C13是111还是00

35、0就可以决定V1应舍去还是保留。第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信2.3.3 PCM高次群高次群1.PCM三次群三次群 总话路数：1204=480个；速率=34.368 Mb/s。三次群复接过程：(1)将4个标称速率84488592 kb/s；(2)再进行复接成三次群。第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信 调整后的三次群的总比特数为384bit，分成4组，每组96bit；帧周期=384/8592=44.70 s；384 bit=3(同步)+3(标志)+1(插入信息)+(93+95+95+94)(信息)。码长码长=1536 bit=384

36、4；帧帧周期周期=44.69 s；(最少最少)信息位信息位=3774=1508 bit；(最多最多)插入码插入码=28 bit；前前10 bit帧同步码帧同步码：1111010000；第第11位位：告警；第第12位位：备用；(最多最多)插入插入：4 bit(V1V4)；标志标志码码：34=12 bit。第第2 2章章 数字通信数字通信2.PCM四次群四次群图2-19 四次群帧结构第第2 2章章 数字通信数字通信图2-19 四次群帧结构第第2 2章章 数字通信数字通信总话数总话数：4804=1920个三次群话路数；速率速率：139.264 Mb/s(34.8164)；帧长度帧长度：7324=29

37、28 bit三次群调速后；帧周期帧周期：(7324)/(34.8164)=21.02 s；(最少最少)信息位信息位：7224=2888 bit；(最多最多)插入插入：40 bit；前前12 bit：帧同步码1111010000；第第13 bit：对告；第第1416 bit：备用；4 bit：插入码或原信息；标志码标志码：54=20 bit。第第2 2章章 数字通信数字通信3.PCM五次群五次群第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信总话路：总话路：19204=7680个；速率：速率：564.992 Mb/s=141.2484；四次群四次群：139.264 Mb/s正码速

38、调整为141.248 Mb/s；帧长度帧长度：6724=2688 bit；帧周期帧周期：(6724)/(141.2484)=4.76 s；第第112 bit：五次群帧同步码111110100000；第第2305 bit：告警；第第23062308 bit：备用；插入码插入码：4 bit；标志码标志码：54=20 bit；(最少最少)信息位信息位：2648=6624；(最多最多)插入插入：40bit。第第2 2章章 数字通信数字通信4.高次群数字复接高次群数字复接 国际上两大系列的准同步数字体系构成更高速率的二、三、四、五次群。第第2 2章章 数字通信数字通信 在表2-1中，二次群(以30/32

39、路作为一次群)的标准速率8448 kb/s20484=8192 kb/s。其他高次群复接速率也存在类似情况。这些多出来的码元是用来解决帧同步、业务联络以及控制等问题的。复接后的大容量高速数字流可以通过电缆、光纤、微波、卫星等信道传输，而且光纤将取代电缆，卫星将利用微波段传输信号。因此，大容量的高速数字流主要是通过光纤和微波来传输的。经济效益分析表明，二次群以上的数字通信用光纤、微波传输都是合算的。基于30/32路系列的数字复接体系(E体系)的结构图如图2-21所示。第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信 目前的复接、分接器采用了先进的通信专用超大规模集成芯片ASIC，

40、所有数字处理均由ASIC完成。其优点是设备体积小、功耗低(每系统功耗仅13 W)、可靠性高、故障率低，同时具有计算机监测接口，便于集中维护。5.高次群接口码型高次群接口码型 要求：与基带传输时对码型要求类似。线路与机器、机器与机器的接口必须使用协议的同一种码型。第第2 2章章 数字通信数字通信2.4 同步数字体系同步数字体系(SDH)在以往的电信网中，PDH设备得到了广泛应用，这是因为PDH体系对传统的点到点通信有较好的适应性。而随着数字通信技术的迅速发展，点到点的直接传输越来越少，大部分数字传输都要经过转接，因此，PDH系列再也不能适应现代电信业务的开发以及现代化电信网管理的需要了。同步数字

41、体系(SDH，Synchronous Digital Hierarchy)就是适应这种新的需要而出现的。第第2 2章章 数字通信数字通信2.4.1 SDH的基本概念的基本概念 20世纪80年代中期以来，光纤通信在电信网中获得广泛应用，其应用范围已逐步从长途通信、市话局间中继通信转向用户入网。光纤通信优良的宽带特性、传输性能和低廉价格则使之成为电信网的主要传输手段。然而，随着电信网的发展和用户要求的提高，光纤通信中的传统准同步(PDH)数字体系暴露出一些固有的弱点，即：(1)欧洲、北美、日本等国规定话音信号编码率各不相同，给国际间互通造成困难。(2)没有世界性的标准光接口规范，导致各厂家自行开发

42、的专用接口(包括码型)只有通过光/电变换成标准电接口(G.703建议)才能互通，从而限制了联网应用的灵活性，也增加了网络运营成本。(3)低速支路信号不能直接接入高速信号通路上去，例如目前低速支路多数采用准同步复接，而且大多数采用正码速调整来形成高速信号，其结构复杂。(4)系统运营、管理与维护能力受到限制。第第2 2章章 数字通信数字通信 为了克服PDH的上述缺点，CCITT以美国AT&T提出的同步光纤网(SONET)为基础，经过修改与完善，使之适应于欧美两种数字系列，然后将它们统一于一个传输构架之中，并取名为同步数字系列(SDH)。SDH是由一些网络单元(例如终端复用器TM、分插复用器ADM、

43、同步数字交叉连接设备SDXC等)组成的在光纤上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络，其优点是：(1)具有全世界统一的网络节点接口(NNI)。(2)有一套标准化的信息结构等级，称为同步传输模块(STM-1、STM-4、STM-16和STM-64)。第第2 2章章 数字通信数字通信 (3)帧结构为页面式，具有丰富的用于维护管理的比特。(4)所有网络单元都具有标准光接口。(5)有一套灵活的复用结构和指针调整技术，允许现有的准同步数字体系、同步数字体系和B-ISDN信号进入其帧结构，因而具有广泛的适应性。(6)采用大量软件进行网络配置和控制，使得其功能开发、性能改变较为方便，适应将来的不断发展。为了

44、比较PDH和SDH，这里以从140 Mb/s码源中分插一个2 Mb/s支路信号的任务为例来加以说明，其工作过程如图2-22所示。第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信 由图2-22可知，为了从140 Mb/s码源中分插一个2 Mb/s支路信号，PDH需要经过140/34 Mb/s、34/8 Mb/s和8/2 Mb/s三次分接。SDH的特点为：由基本复用单元组成，有若干中间复用步骤；业务信号的种类包括两大基本系列的各次群速率；STM-N的复用过程为映射、定位、复用三个步骤；复用技术为指针调整空位。SDH网络的最核心特点：同步复用、标准光接口和强大的网络管理能力。第第2

45、2章章 数字通信数字通信2.4.2 SDH的速率和帧结构的速率和帧结构 在SDH网络中，信息是以“同步传输模块(Synchronous Transport Module，STM)”的结构形式传输的。一个同步传输模块(STM)主要由信息有效负荷和段开销(Section Over Head，SOH)组成块状帧结构。SDH最基本的模块信号是STM-1，其速率是155.520 Mb/s。更高等级的STM-N是将基本模块信号STM-1同步复用、字节间插的结果。其中N是正整数，可以取1、4、16、64。ITU-T G.707建议规范的SDH标准速率如下表所示。第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章

46、 数字通信数字通信 STM-N有三个主要区域，即段开销(SOH)、管理单元指针(AU-PTR)和信息净负荷(PayLoad)。图中(19)N列的第13行和59行是段开销信息；第4行用于管理单元指针；其余的用于信息净负荷。第第2 2章章 数字通信数字通信1.段开销段开销 段开销分两个部分，13行为再生段开销RSOH，与再生器功能相关；59行定为复用段开销MSOH，与管理单元群(AUG)的组合和拆解相关。SOH中所含字节主要用于网络的运行、管理、维护和指配(OAM&P)，以保证信息正确灵活地传输。2.管理单元指针管理单元指针 AU-PTR位于帧结构左边的第四行，其作用是指示净负荷区的第一个字节在S

47、TM-N帧内的准确位置，以便接收时能正确分离净负荷区。3.净负荷净负荷 STM-1的净负荷是指可真正用于通信业务的比特，净负荷量为8比特/字节261字节9行=18792比特。另外，该区域还存放着少量可用于通道维护管理的通道开销(POH)字节。对于STM-1而言，帧长度为2709个字节，或27098=19440比特，帧周期为125 s，其比特速率为27098/12510-6=155.520 Mb/s。STM-N的比特速率为2709N8/12510-6=155.520N Mb/s。第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通信数字通信第第2 2章章 数字通

48、信数字通信图中各单元的名称及作用分别为：(1)容器(C)。容器是一种用来装载各种速率的业务信号的信息结构。容器的种类有五种：C-11、C-12、C-2、C-3、C-4，其输入比特率分别为1.544 Mb/s、2.048 Mb/s、6.312 Mb/s、34.368&44.736 Mb/s、139.264 Mb/s。参与SDH复用的各种速率的业务信号都要经过码速调整等适配技术装进一个恰当的标准容器之中。已装载的标准容器又作为虚容器(VC)的净负荷。(2)虚容器(VC)。虚容器是用来支持SDH的通道层连接的信息结构。它是SDH通道的信息终端。虚容器有低阶VC和高阶VC之分，前端的VC-11、VC-

49、12、VC-2、C-3为低阶虚容器；后端的C-3、C-4为高阶虚容器。虚容器的信息结构由通道开销和标准容器的输出组成，即 VC-n=C-n+VC-n POH第第2 2章章 数字通信数字通信 (3)支路单元(TU)。支路单元是提供低阶通道层和高阶通道层之间适配的信息结构。其信息TU-n(n=11，12，2，3)由一个相应的低阶VC-n信息净负荷和一个相应的支路单元指针TU-n PTR组成。TU-n PTR指示VC-n净负荷起点在支路帧中的偏移，即TU-n=VC-n+TU-n PTR (4)支路单元组(TUG)。支路单元组是由一个或多个在高阶VC净负荷中占据固定且确定位置的支路单元组成的。第第2

50、2章章 数字通信数字通信 (5)管理单元(AU)。管理单元是提供高阶通道层和复用通道层之间适配的信息结构。有AU-3和AU-4两种管理单元。其信息AU-n(n=3，4)由一个相应的高阶VC-n信息净负荷和一个相应的管理单元指针AU-n PTR组成，TU-n PTR指示VC-n净负荷起点在TU帧内的位置。AU指针相对于STM-N帧的位置总是固定的，即AU-n=VC-n+AU-n PTR (6)管理单元组(AUG)。管理单元组是由一个或多个在STM-N净负荷中占据固定且确定位置的支路单元组成。(7)同步传输模块。基本帧模块STM-1的信号速率为155.520 Mb/s，更高阶的STM-N(N=4，