通信产品分析与应用 第三章

第三章复接器在提高通信容量中的应用•什么是信道复用？信道复用的意义？•信道复用后的接收端如何正确分离各路信号？•信道复用的常用技术有哪些？•在一个信道上同时传输多路信号，称为信道复用。•信道复用的目的是提高信道的利用率，即提高通信系统的有效性。•信道复用的关键是多路信号在接收端能正确地分离。•信道复用有频分复用、时分复用、码分复用和空分复用。第三章复接器在提高通信容量中的应用3.1频分多路复用复接器FDM3.2时分多路复用复接器TDM3.3码分多路复用复接器CDM3.4多址通信技术3.1频分复用FDM•什么是频分复用？•用什么器件实现频分复用？3.1频分复用FDM•频分复用是把各路信号的频谱通过调制的方法搬移到不同的频段上，使它们的频率互不重叠，然后将它们送到同一信道上传输，接收端则按照不同的频率分离各路信号。•模拟通信系统主要采用频分复用原理实现信道通信。LPFLPFLPFBPFBPFBPFSSB调制SSB调制SSB调制LPFLPFLPF相加器0.3～3.4KHz0.3～3.4KHz0.3～3.4KHz6KHz10KHz14KHz6～18KHz6～10KHz10～14KHz14～18KHz6KHz10KHz14KHz0.3～3.4KHz0.3～3.4KHz0.3～3.4KHz第一路第一路第二路第二路第三路第三路图4-8-1三路电话频分复用单向通信方框图00.33.4f(KHz)f(KHz)061014图4-8-2频分复用信号的频谱结构3.2时分多路复用TDM•什么是时分复用？•什么是同步时分复用？有何特点？•什么是帧结构？有什么作用？•PCM30/32路基群帧结构如何？帧同步码和复帧同步码的作用？•什么是信令？有几种信令方式？各自特点如何？•国际标准基群有哪几种？我国采用哪种基群？•时分复用和数字复接有什么关系？•什么是同步数字复接和准同步数字复接？•世界上准同步数字复接系列有哪些？我国的准同步数字系列是什么？•同步复接有什么优点？•同步复接速率系列？•同步时分复用实现的关键技术是什么？•什么是统计时分复用？有何特点？3.2时分多路复用TDM3.2.1同步时分复用原理TDM一PCM30/32路基群帧结构二数字复接技术3.2.2统计时分多路复用3.2.3同步时分复用与统计时分多路复用的比较3.2时分多路复用TDM3.2.1同步时分复用原理TDM用时间分割各路信息。各路信息在时间上按一定的规律排列后在一条信道上传输，接收端根据时间排列规律分离各路信号。…12NN21用户1用户2用户N用户N用户2用户1信道甲地乙地图5-4-1时分多路复用示意图SASA′一PCM30/32路基群帧结构•时分复用后，各路数字信息按一定规律周而复始地组合成数字码流。•为了使接收端能够在无头无尾的数字流中正确识别各路信息，要求时分复用的数字流以“帧结构”的形式传输。•帧结构就是各路信息按规律排列并加上特殊的标记符（称帧同步码）组成的时间周期。1、PCM30/32路基群帧结构1复帧=16帧=2ms1帧=32路时隙=256bit=125μs同步时隙帧同步码帧监视帧对告信令时隙极性码幅度码1时隙=8bit=3.91μs奇帧TS0偶帧TS0复帧同步复帧对告第1路第16路第17路第30路第2路第15路012345678910111213141516171819202122232425262728293031TS00001A2110011011××1A1×××××aaabbbcccdddaaabbbcccddd×：暂时用1A1和A2：同步时为0失步时为1图5-4-2PCM30/32路基群帧和复帧结构F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F1F2F12F13F14F15F15×1×2×3×4×5×6×7×8F0话路时隙CH1～CH15话路时隙CH16～CH29话路时隙CH30同步码继续TS0TS1TS31TS15TS16…………..…………..TS17同步时隙话路时隙CH1-CH15话路时隙CH16-CH301帧=32时隙=256bit=125μsx0011011偶帧TS0x1A1xxxxx奇帧TS0信令时隙CH1信令CH15信令复帧同步码CH17信令CH2信令CH30信令CH16信令F1F2。。。F15F0xA2xx…………..…………..F0F1F2F7F151复帧=16子帧=2ms信令—语音信号以外用于控制系统正常工作的非语音信号。如：摘机、挂机、拔号音、回铃音、忙音等。信令的传送方式：随路信令方式（CAS)和公共信道信令方式(CCS)。随路信令方式（CAS)—信令信道的位置是相对固定的。如PCM30/32帧结构中Ch2的话音在TS2中传送，Ch2的信令在F2帧的TS16的前四比特中传送。公共信道信令方式(CCS)—信令信道的位置没有相对固定的关系。如N0.7信令•帧同步码的作用：保证收端正确接收各路话音信号。•复帧同步码作用：保证收端正确接收各路信令信号。•第13话路的话音信息在____位置中传输•第13话路的信令信息在___________位置中传输•第23话路的话音信息在____位置中传输•第23话路的信令信息在__帧的TS__的___位置中传输.TS13F13帧TS16的前4bitTS24F816后4bit国际上存在着两种标准的基群系列：PCM30/32路系列（A律）；PCM24路系列（μ律）。2、传输速率的计算•单话路传输速率（按定义算）Rb=n×fs=8×8000=64Kbit/s•基群传输速率：Rb=TS×n×fs=32×8×8000=2048Kbit/s思考：帧同步码的传输速率如何计算？二数字复接技术•数字复接——在基群的基础上进一步时分复用以提高信道利用率。思考：为什么不采用一次性复用------通信网的节点汇聚下级端站的话务量•目前存在的复接技术：准同步复接PDH—被复接的支路时钟各自产生（仅标称值相等）。同步复接SDH—被复接的支路时钟来自同一时钟源（各支路时钟绝对相等）。CCITT推荐的PDH复接系列1.54Mbit/s6.3Mbit/s6.3Mbit/s45Mbit/s32Mbit/s98Mbit/s274Mbit/s397Mbit/s2Mbit/s8Mbit/s34Mbit/s140Mbit/s565Mbit/s基群二次群三次群四次群五次群（欧洲、中国）（日本）（美国）×4×4×4×4×4×4×4×3×6×7×5图5-5-1数字复接等级E1T1话路数30路120路480路1920路7680路1、PDH复接系列PDH复接原理原理——各低速支路信号速率在同一时钟源控制下调整到统一的数值上再进行时分复用（按位复用）。关键电路：复接侧是调整电路，分接侧是恢复电路。支路定时定时信道时钟支路调整复接分接恢复同步图5-5-2数字复接设备组成2047.9kb/s2048kb/s2048.1kb/s2047.95kb/s2112kb/s2112kb/s2112kb/s2112kb/s调整复接分接恢复2047.9kb/s2048kb/s2048.1kb/s2047.95kb/s8448kb/s2112kb/s2112kb/s2112kb/s2112kb/s定时时钟定时同步基群复接形成的二次群同步时分复用的实现•位同步（比特同步）：外同步法和自同步法•帧同步（群同步）收发同步实现复杂。PDH高次群参数一次群二次群三次群四次群速率(Mb/s)2.0488.44834.368139.264话路数301204801920帧同步码001101111110100001111010000111110100000帧周期(μs)125100.3844.6921.021bit时长(μs)0.4880.1180.0290.00722、数字同步体系(SDH)①、SDH的优点•统一的基本速率----STM_1帧结构可容纳PDH的两种基本速率•标准的光接口---NRZ+扰码•同步复用----按字节复接•强大的网管能力----开销多注意：SDH系统要求有线传输线路必须是光纤。140Mb/s34Mb/s34Mb/s8Mb/s8Mb/s2Mb/s解解解复复复用用用复复复用用用140Mb/s从高速信号插/分低速信号要一级一级进行，层层的复用/解复用增加了信号的损伤，不利于大容量传输。②、SDH标准速率等级等级STM—1STM—4STM—16STM—64速率（Mbit/s）155．520622．0802488．3209953．28012345.。。。912…910………………………270STM-1帧结构净负荷段开销段开销管理单元指针传输顺序：从左到右，从上到下帧周期：125μs9N261N共2430字节③、SDH的帧结构STM-N帧结构•帧周期：125μs•帧结构组成：段开销(9N×8字节)管理单元指针AU_PTR(9N字节)净负荷(261N×9字节)9×270×N字节SOHSOHAU_PTRSTM—N净负荷134599×N261×N270×N传输方向图5-5-7STM—N帧结构④、ITU_T规定的复用结构ITU_T—国际电信联盟组织。STM—NAUG139264Kbit/s1544Kbit/s2048Kbit/s6312Kbit/s44736Kbit/s34368Kbit/sC—11C—12C—2C—3C—4VC—11VC—12VC—2VC—3TU—3TU—2TU—12TU—11TUG—2TUG—3VC—3VC—4AU—4AU—3×N×1×3×3×1×7×7×1×3×4指针处理复用定位映射图5-5-8一般复用结构⑤、我国规定的复用结构指针处理映射复用定位MSTP----基于SDH的多业务（主要是数据业务和电路交换业务）传送平台实现技术ATM－－异步传送模块(48字节载荷+5字节信元头=53字节组成一信元的固定格式)RPR---弹性分组环，一种类似与以太网技术而优于以太网的技术。MPLS---多业务标记交换，是一种用于快速数据包交换和路由的体系，它为网络数据流量提供了目标、路由、转发和交换等能力。也是一种帧结构GFP—通用成帧规程。一种将数据业务封装进入SDH传送的技术。⑥多业务传送平台MSTP同步时分复用的实现•位同步（比特同步）：外同步法和自同步法•帧同步（群同步）收发同步实现复杂。同步时分复用缺点•各时隙固定分配，不能按业务要求随机分配，不能最大程度提高信道利用率。•若按需分配时隙（即动态分配时隙）则可提高时隙利用率。3.2.2统计时分多路复用一．统计时分复用的基本原理STDM动态分配所需时隙技术，称为统计时分复用技术STDM（或异步时分复用ATDM或智能时分复用ITDM）。ATM技术中的传输就是这种方式。复用器扫描各个输入信号，输入设备有数据传送就分配时间片，没有数据传送则继续扫描下一条线路而不分配时间片，循环往复直到扫描完成所有的输入线路，将输入数据组成STDM帧统计时分复用器AAAAACCC12345AACAACAA统计时分复用器AAAAACCC12345AACACACA统计时分复用器AAAAACCCC12345ACAECAECA统计时分复用器AAAAACCCC12345ACAEDCAEDEEEDDDEEEECACAEDCA(c)(b)(a)图3-2-15统计时分复用帧实例STDM帧长度可以是固定的也可以是不固定的；时间片位置也可以是不固定的；STDM每帧不仅包含数据，还有地址信息（每个时间片所对应数据都带地址）。在接收端，解复用器根据STDM帧结构将时隙数据分发给合适的输出缓冲区，直到输出设备。二．STDM帧结构标志目的地址控制统计复用子帧帧校验FCS标志源地址数据地址长度数据地址长度数据统计复用子帧每帧一源统计复用子帧每帧多源图3-2-14统计时分复用帧格式三STDM的应用•主要应用于高速远程通信过程----如异步传输模式ATM。•提高了设备利用率，但是技术复杂性也高3.2.3同步时分复用与统计时分多路复用的比较一．时间片的比较M个支路复用，同步复用帧有M个时间片；统计时分复用帧可以少于M个时间片。同步复用的各路占用的时间片位置是固定的；统计时