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现代通信原理2010.9~2011.1主要内容时分复用原理PCM基群帧结构帧同步技术数字复分接原理统计时分复用技术第四讲时分多路复用为什么要采用时分复用技术?时分复用包含哪些关键技术?为什么要定义帧结构或包结构?如何实现帧或包的定位?支路信号怎样形成合路信号?什么是统计时分复用技术?研究对象格式化信源编码加密信道编码多路复用脉冲调制带通调制频率扩展复用多址接入格式化信源译码解密信道译码多路分接检测解调采样频率解扩复用多址接入信源信宿消息码元数字输入消息码元消息码元数字输出消息码元比特流数字基带波形数字频带波形信道同步研究对象在数字通信系统中的位置时分复用(TDM)Time-DivisionMultiplexing主要特点是利用不同时隙来传送各路不同信号充分利用信道带宽与FDM的比较TDM在时域上是各路信号分割开来,但在频域上是各路信号混叠在一起FDM在频域上是各路信号分割开来,但在时域上是混叠在一起时分复用原理时间频率TDM的方法的突出优点可靠性多路信号的汇合与分路都是数字电路,比FDM的模拟滤波器分路简单、可靠对信道要求信道的非线性会在FDM系统中产生交调失真与高次谐波,引起路际串话,因此,对信道的非线性失真要求很高TDM系统的非线性失真要求可降低复用速率高40Gbps、100Gbps、160Gbps随器件的进步,发展很快TDM的主要技术问题合路支路支路时钟定时调整复接定时去调整分接同步帧结构的设计同步、开销、净荷等结构设计复分接的方法支路信号如何形成合路信号,合路信号中如何解出支路信号同步时钟及数据的恢复问题接入控制固定性业务变化的业务TDM技术的发展PDH(PlesiochronousDigitalHierarchy)采用TDM方式的数字通信系统,在国际上已建立起标准。数字复接序列中按传输速率不同,分别称为基群、二次群、三次群、四次群等等目前四次群以下已存在两套准同步数字复接系列(PDH),分别用于北美、日本和欧洲、中国PDH速率等级基群:2.048M二次群:8.448M三次群:34.368M四次群:139.264MSDH(SynchronousDigitalHierarchy)随着光纤通信的发展,四次群速率已不能满足大容量高速传输的要求美国首先提出同步光纤网(SONET)的建议现已形成ITU正式建议,STM-1/4/16/64/256SDH则是全球统一的同步数字复接系列SDH速率等级STM-1:155.52MSTM-4:622.28MSTM-16:2448.32MSTM-64:9953.28MSTM-256:39813.12M统计时分复用TDM系统的帧结构设计帧结构的必要性要有起始标志要有用于OAM的开销收发端要有统一的约定帧结构的组成部分帧同步标志开销净荷1345919102701NSTM-NPayloadRSOHMSOHPTRPDH的基群帧结构F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15×001101111TS012345678910111213141516171920212211232425262728112930311832路时隙,256bit,125us16帧,2.0ms00001A21111×A111111111abdabcdcF1CH1CH16abdabcdcF2CH2CH17abdabcdcF15CH15CH30帧同步时隙话路时隙(CH1-CH15)信令时隙话路时隙(CH17-CH30)CH31帧同步信号复帧同步信号备用比特3.91μs保留给国内通信用关注参数:帧长、帧周期、帧同步、开销结构SDHSTM-N帧结构SDH帧结构:STM-N9*270*N字节SOH:段开销RSOH:再生段开销MSOH:复用段开销AU:管理单元PTR:指针AU=PTR+payload1231345919102701N单位:字节STM-NPayloadRSOHMSOHPTR传输顺序A1B1D1A1••A2J0F1D3A2••A2E1D2A1••数据传输包结构COREHEADERPAYLOADAREA16-bitPAYLOADLENGTHINDICATORcHEC(CRC-16)CLIENTPAYLOADINFORMATIONFIELDOPTIONALPAYLOADFCS(CRC-32)PAYLOADHEADERS(4-64BYTES)Octet1234Bit12345678PLI15:08PLI07:00cHEC15:08cHEC07:00ExtensionHeaderFieldtHECeHEC12345678Octet22BitType20to6056789...GFP数据包帧结构帧同步帧同步接收设备的帧与所接收到的信号的帧处于准确同相的状态,是保证分接器正确分离各支路信号的前提帧同步的建立:捕捉接收信号中的帧定位信号,以此相位作为标准来调整接收设备的时间系统帧同步的建立与保持的时间是TDM系统的重要指标,与帧定位码型、帧长、帧同步的方法等有关系帧同步码型的选择随机变化的信码将会以一定的概率出现与帧定位一致的假帧定位信号,将影响帧定位的搜捕过程帧定位码要具有良好的相位辨识能力,及应具有脉冲自相关特性帧定位码还应对传输误码具有高容忍性,即允许帧定位码有一些误码而不影响帧同步巴克码:110111001011100010010…帧同步设计同步码长选择需要考虑的因素码长越长在随机数据流中产生假帧同步码的概率越小码长越长越容易被传输误码破坏,捕捉时间增大码长越长信道利用率越低需要综合考虑各种因素选择帧定位码长帧同步的基本方法逐比特搜索帧同步码组按帧结构跳到下一可能帧同步码组处校验,如果是同步码组则再跳到下一处,否则重新逐比特搜索参数设定帧定位码比特数=n帧时隙宽度=Th帧周期=Ts虚警概率:假帧同步码组出现概率虚漏概率:帧同步码组出现误码致使错过帧同步的概率虚警概率:虚漏概率:平均搜捕时间从非同步位移到同步位并且能够作出正确判断所经历的时间同步码组区虚警为0帧同步设计21npypppcpexexnenxxnln)1(1帧同步设计-平均搜捕时间在非同步码位上平均停留时间自非同步位移到同步位经历的时间TppTTTppTTppTptsyyhshyyshyyhya1...))(1())(1()1(22'TTppLttLthsyysaassnnn]1)(1[)1()(''''maxTths'min]1)(1[2)(21'min'max'pnpLTtttysssssnLs帧同步设计-平均搜捕时间考虑误码的影响最佳帧同步码长2])(21[111...)2)(1())(1()1(''max''max'2'max''TpLptppptptttppttpptptsyslslllslsssllssllslan2ln)22lnln(0)2ln2(202pLnLpTtesnsesadnd帧同步设计同步保护状态的必要性误码将引起帧失步,导致系统不能正常工作平均帧同步丢失时间间隔:误码引起的两次帧失步之间的间隔,如果过短,则难以保证服务的质量如果没有同步的保护措施,同步码组的任何一位发生误码就会引起帧失步一个例子npTpTpFteslslsf1snustTpfse1210125106帧同步设计同步状态保护方法进入同步态后,每隔一帧时间连续检测是否发生帧同步信号丢失现象,如果连续次发生帧同步信号丢失,则确认进入失帧状态平均失帧时间间隔平均确认失帧时间:从真正失帧到确认失帧的平均时间加长搜捕校核的必要性如果没有采取同步状态保护,则不需要采取搜捕校核如果没有搜捕校核,如果出现虚警现象,则立即进入同步状态,而且必须在随后的规定时刻连续若干次不再出现伪同步,方可进行下一码位的搜索,使得同步搜捕时间大大加长,因此需要进行搜捕校核)(pTtesfn小时3104101003tpfesnusT帧同步设计搜捕的校核方法发现第一个帧同步码后,在规定的时刻连续检测是否还有帧同步码出现,如果连续出现次,才确认进入同步状态搜捕校核对同步搜捕时间的影响如果虚警仅导致进入同步一次系统实际已进入同步态,但却需要经过同步确认时间后才进入TppTptTpppTtTTppTTppTTppTTppTptsyyhydsyyyhdshyyshyyshyyshyyhya11])1()[1(])1()[1(...))(1())(1()1(1212帧同步设计帧同步状态机失步LOSE同步SYNC保护PRTCCNT同步确认VERICNT检测到一次同步失步一次连续同步(α-1)帧失步一次同步一次连续失步(β-1)帧适用于周期性固定帧长的情况,如PDH、SDH帧同步!帧同步设计保护参数的计算可用误码门限10^-3nnnnyelppplg383.0810)21(10)(88推荐值计算值二次群342.74三次群342.74四次群342.24.2数据包的同步GFP数据包的同步与PDH、SDH同步的不同标志信息不再是固定的码组,而是一种固定的约束关系包长是变化的,有可能很长,也有可能很小有开销指示包长信息同步状态机设计的不同需要考虑不同包长的影响着重考虑虚警的影响GFP同步状态机设计如果出现虚警,将有可能导致大量的数据包丢失帧同步设计的基本思路是一致的!TDM的复分接合路支路支路时钟定时调整复接定时去调整分接同步数字传输系统简图复接若干支路信号形成合路信号分接从合路信号中拆分成若干支路信号?PDH复接方法准同步数字系列输入支路数字信号与本机定时信号的标称速率相同,但实际上有一个很小的容差复分接结构准同步复接基群准同步复接二次群准同步复接三次群四次群准同步分接准同步分接三次群准同步分接二次群基群PDH复接存在的问题容器大小不一致的问题输入的支路信号速率固定,连续输出的合路信号速率固定,连续在合路信号帧结构中分配给某一支路信号的时隙数目是固定的问题:PDH支路信号速率之间存在小的容差合路信号的速率与标称速率之间存在小的容差合路信号能够提供给支路信号的容器大小合支路信号希望的可能不一致经过长时间的积累将产生漏信息或重传信息的情况解决的途径把容器作大,绝对满足要求,但不能浪费大容器的哪一部分是携带支路信息,需要指示PDH复接方法码速调整在每个复接帧中规定一个指定的时隙,称为码速调整支路比特如果该支路码速不需要调整,这个时隙就照常操作如果该支路要调整码速,这个时隙则空闲一次或多传一次,该时隙称为塞入位置SV在复接帧中留出指定的时隙来传送码速调整的指示信号指示信号出错,会导致支路码流丢失一比特或误塞入一比特,即出现滑动调整指示正常净荷调整位PDH复接方法mf码速调整同步复接flfmmfh同步分接码速恢复mfllfmflf正码速调整输入支路时钟频率为,其输出时钟即同步复接支路时钟的频率为。在正码速调整技术中,输出频率大于输入频率。码速调整的实现:缓冲存储器,控制电路合路比特速率荷比特数合路中分配给支路的净=rnmf正码速调整的基本关系式m:复接之路数目Q:合路帧中每一支路的信息比特数K:合路帧中每一支路的非信息比特数LS:合路帧长:最大码速调整速率,可能不传信息的最大速率,如果每复接帧中只设定一个调整位置,则调整比率:实际调整速率与最大调整速率之比正码速调整关系式:PDH复接方法)(KQmLsmaxsf)(maxKQfLffmshsmaxmaxslshssffLQfffSSKLffmshl112
本文标题:第四讲时分多路复用
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