程控交换与综合业务通信网第二章信息交换与传输技术基础

第二章信息交换与传输技术基础2.1信息交换技术电路交换、报文交换和分组交换是目前信息网络技术中主要的交换技术。2.1.1电路交换电路交换的特点：（1）在进行通信时必须先建立连接。（2）连接建立成功后，双方就占用了某一电路（通路或信道），直到拆线为止。电路交换具有实时、双向和交互性等优点。用户A用户BN2N5N3N1N4图2-1电路交换2.1.2报文交换报文交换：报文作为一个整体，逐结点进行存贮与转发。报文交换主要应用于电报通信，适于单向、非实时、低速信息传输和交换。用户A用户BN2N5N3N1N4MMMM图2-2报文交换2.1.3分组交换分组交换属于存储转发交换方式，它把信息分成若干个分组，按分组进行传送，到目的地再将分组重新装成完整地报文。分组交换分为数据报（datagram)和虚电路（virtualcircuit）方式。1.数据报方式：在每个分组中携带详细地目的地址，可以选择不同路由传送到目的终点。2.虚电路方式：在发送报文前先请求建立一条双方用户之间的虚电路，建立成功后，属于同一报文的分组都沿该虚电路传送。但是当用户没有分组传送时，虚电路可以供别的用户使用。用户A用户BN2N5N3N1N4图2-3分组交换2.2语音信号的数字话方法目前的电话网主要传送话音信号，话音信号的数字化技术主要采用脉冲编码调制（PCM)。脉冲编码调制：将模拟信号的抽样量化值变成代码的过程。包括三个过程：抽样、量化、编码。（1）抽样：话音信号的频率一般在300－3400Hz，根据抽样定理，采样频率为8kHz。如图2-4所示。图2-4模拟信号的抽样（2）量化：为了解决线性量化时小信号音质差的矛盾，采用不均匀量化，即小信号时量化间隔小，大信号时间隔大，如图2-5所示。通常采用两种对数形式的压缩特性，我国采用A律。图2-5压扩法基本原理（3）编码：采用非线性逐次反馈编码。我国主要采用A律13折线8比特编码。除了PCM外，语音信号的数字化方法还有增量调制、自适应差分脉码调制。低通滤波分用复用再生解码低通滤波编码量化抽样信道PCM码流发送模拟话音接收模拟话音（发送端）接收端图2-6PCM系统的构成与原理图2.3信道共享与多路复用技术（1）频分复用（FDM,frequencedivisionmultiplex)频分复用：主要用于模拟信号，将信道的可用频带分割成若干个互不重叠的频段，每路基带信号被调制在不同的载频上，使其频谱占用某一频段，以实现多路相加的FDM信号在同一信道中传输。如图2-7所示。图2-7频分多路复用时间可用频率频率子信道A子信道B子信道C子信道D（2）时分复用（TDM,timedivisionmultiplex)时分复用：多个用户在不同的时间段（时隙）占用或共享信道。分为同步时分复用（STDM)和异步时分复用（ATDM)。同步时分复用：采用静态分配，即将信道各时隙固定地分配给用户。异步时分复用：采用动态分配，即按用户的需要将信道时隙动态地分配给用户。STDM的典型应用时PCM基群复用。图2-8时分多路复用时间可用频率频率ABCDABCDABC2.4数字信号的基带传输技术只进行码型变换而未经调制的数字信号所占据的频带与原数字脉冲的相同，一般从直流或低频开始，因而称为数字基带信号。下面介绍几种典型基带信号的波形与特点。（1）差分码差分码又称作相对码，利用电平跳变或不跳变来表示数字1或0。这种码型利用电平的相对关系来传递信息，可以解决数据通信中相位键控解调时相位模糊问题。如图2-9所示。图2-9差分码的波形二进制信息11101001定时差分码（2）曼彻斯特码曼彻斯特码（Manchester）又称数字双相码或分相码。它利用一个半占空对称方波（如01）表示数据1，而用其反相波（如10）表示数据0。利用差分码的概念和特点，可以构成差分曼彻斯特码。曼彻斯特码不含有直流分量。如图2-10所示二进制信息11101001定时曼彻斯特码差分曼彻斯特码图2-10曼彻斯特码的波形（3）传号交替反转码传号交替反转码(AMI,alternativemarkinversive)码中，原输入数据0变换为三电平中的0；数据1则交替地变换为＋1或－1电平。显然，AMI码不含有直流分量。（5）传号反转码传号反转码（CMI,codedmarkinversion)码与曼彻斯特码类似，也是一种二电平码。如图2-11所示。01110100NRZ码CMI码图2-11CMI的波形（6）三阶高密度双极性码三阶高密度双极性码（HDB3)码是三电平码，与AMI码不同之处：HDB3码流中的连0个数应保证不多于3。当出现4个连0时，就用特点码组来替代。如图2-12所示。二进制信息10110000000110000001AMI码HDB3码图2-12AMI与HDB3码的波形（7）密勒码密勒码（Miller）是数字双相码的一种变形，实际上是数字双相码经触发器后等到的波形。当两个1之间有一个0时，密勒码中呈现最大宽度，即两个码元周期。如图2-13所示。二进制信息11101001定时数字双相码密勒码图2-13密勒码的波形2.5数字信号的载波传输技术在信息网络和通信系统中，除了基带传输方式外，常常采用载波传输技术，即将数字或数据进行载波调制，以调制信号方式传送。典型数据通信系统如图2-14所示。数据终端解调器调制器线路接口线路接口调制器解调器数据终端TDRDRDTDDTEDCEDCEDTE图2-14典型数据通信系统（1）频率键控（FSK）频率键控以两个不同的频率来表示二进制数据中的1和0，其波形调制如图2-15所示。11010图2-15FSK信号的波形（2）差分相位键控（DPSK）多用4相和8相DPSK（记做4DPSK,8DPSK)。4DPSK分为A类调制方式和B类调制方式。8DPSK的相位如图2-16所示。010000001101100110111011图2-168DPSK的载波相移矢量图作业1.简述常用的三种信息交换技术，它们有什么特点？2.什么是PCM？熟悉PCME1复帧的结构。3.简要说明FDM和TDM的原理。4.掌握差分码、曼彻斯特码、密勒码等几种常用码的生成方法。