第2章

數(shù)字通信2.1數(shù)字通信系統(tǒng)模型2.2時(shí)分多路復(fù)用(TDM)2.3準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH)2.4同步數(shù)字體系(SDH)2.1數(shù)字通信系統(tǒng)模型

信道中傳輸數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)可進(jìn)一步劃分為數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)、數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)和模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)。1.數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)

把原始數(shù)字信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單變換，不改變信號(hào)的頻譜特性，將其送到信道中進(jìn)行傳輸，而不需調(diào)制器/解調(diào)器的數(shù)字通信系統(tǒng)稱為數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)。第2章

數(shù)字通信

圖中的基帶信號(hào)形成器可能包括編碼器、加密器及波形變換等；接收濾波器可能包括譯碼器、解密器等。第2章

數(shù)字通信2.數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)

數(shù)字通信的基本特征是消息或信號(hào)具有“離散”或“數(shù)字”特性，因此數(shù)字通信具有許多特殊的問(wèn)題。

在數(shù)字通信中，要處理好以下幾個(gè)問(wèn)題：第一，數(shù)字信號(hào)傳輸時(shí)，信道噪聲或干擾所造成的差錯(cuò)原則上是可以控制的，可通過(guò)差錯(cuò)控制編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，就需要在發(fā)送端增加一個(gè)編碼器，相應(yīng)地在接收端需要一個(gè)解碼器。第二，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)保密通信時(shí)，可對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行“擾亂”(加密)，此時(shí)在接收端必須進(jìn)行解密。第三，由于數(shù)字通信傳輸是一個(gè)接一個(gè)按一定節(jié)拍傳送數(shù)字信號(hào)的，因而接收端必須與發(fā)送端有相同的節(jié)拍，否則，就會(huì)因收發(fā)步調(diào)不一致而造成混亂。另外，為了表述消息內(nèi)容，基帶信號(hào)都是按消息特征進(jìn)行編組的，因此，收發(fā)之間的編碼規(guī)律也必須一致，否則接收時(shí)無(wú)法恢復(fù)消息的真正內(nèi)容。在數(shù)字通信中，稱節(jié)拍一致為“位同步”或“碼元同步”，而稱編組一致為“群同步”或“幀同步”，故數(shù)字通信中還必須解決“同步”這個(gè)重要問(wèn)題。第2章

數(shù)字通信

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)模型一般如圖2-2所示。圖中，同步環(huán)節(jié)沒(méi)有示出，這是因?yàn)橥截灤┯谕ㄐ畔到y(tǒng)的整個(gè)過(guò)程，在此我們主要強(qiáng)調(diào)信號(hào)流程的部分。第2章

數(shù)字通信

需要說(shuō)明的是，圖2-2中的調(diào)制器/解調(diào)器、加密器/解密器、編碼器/譯碼器等環(huán)節(jié)在具體通信系統(tǒng)中是否全部采用，取決于具體設(shè)計(jì)條件和要求。但在一個(gè)系統(tǒng)中，若發(fā)送端有調(diào)制/加密/編碼器，則接收端必須有解調(diào)/解密/譯碼器。通常把有調(diào)制器/解調(diào)器的數(shù)字通信系統(tǒng)稱為數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)。第2章

數(shù)字通信3.模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)

上面論述的數(shù)字通信系統(tǒng)中，信源輸出的信號(hào)均為數(shù)字基帶信號(hào)。實(shí)際上，在日常生活中，大部分信號(hào)(如語(yǔ)音信號(hào))為連續(xù)變化的模擬信號(hào)。那么要實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)在數(shù)字系統(tǒng)中的傳輸，必須在發(fā)送端將模擬信號(hào)數(shù)字化，即A/D轉(zhuǎn)換；在接收端則需進(jìn)行相反的轉(zhuǎn)換，即D/A轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)南到y(tǒng)如下圖所示。第2章

數(shù)字通信4.數(shù)字通信的主要優(yōu)缺點(diǎn)

數(shù)字通信的優(yōu)缺點(diǎn)是相對(duì)于模擬通信而言的。1)數(shù)字通信的主要優(yōu)點(diǎn)(1)抗干擾、抗噪聲性能好。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，若信號(hào)受到干擾和影響，在可以識(shí)別和判決的前提下，數(shù)字信號(hào)是能夠被完好地恢復(fù)的。以二進(jìn)制為例，信號(hào)的取值只有兩個(gè)，這樣發(fā)送端傳輸?shù)?、接收端需要接收和判決的電平也只有兩個(gè)值，即“1”和“0”。在傳輸過(guò)程中信道噪聲的影響必然會(huì)使波形失真。在接收端恢復(fù)信號(hào)時(shí)，首先對(duì)其進(jìn)行抽樣判決，再確定是“1”碼還是“0”碼，并產(chǎn)生“1”、“0”碼的波形。因此只要不影響判決的正確性，即使波形有失真也不會(huì)影響再生后的信號(hào)波形。而在模擬通信中，模擬信號(hào)疊加上噪聲后，即使噪聲很小，也很難消除它。第2章

數(shù)字通信

數(shù)字通信抗噪聲性能好，還表現(xiàn)在微波中繼(接力)通信中，它可以消除噪聲積累。這是因?yàn)閿?shù)字信號(hào)在每次再生后，只要不發(fā)生錯(cuò)碼，它仍然像信源中發(fā)出的信號(hào)一樣，完美無(wú)缺。因此中繼站再多，數(shù)字通信仍具有良好的通信質(zhì)量，而模擬通信中繼時(shí)，只能增加信號(hào)能量(對(duì)信號(hào)放大)，而不能消除噪聲。(2)差錯(cuò)可控。數(shù)字信號(hào)在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤(差錯(cuò))可通過(guò)糾錯(cuò)編碼技術(shù)來(lái)控制。(3)易加密。數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)相比，容易加密和解密。因此，數(shù)字通信保密性好。(4)易與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)字交換技術(shù)及數(shù)字處理技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，許多設(shè)備、終端接口均是數(shù)字信號(hào)，所以極易與數(shù)字通信系統(tǒng)相連接。因此，數(shù)字通信才得以高速發(fā)展。第2章

數(shù)字通信2)數(shù)字通信的缺點(diǎn)(1)頻帶利用率不高。數(shù)字通信中，數(shù)字信號(hào)占用的頻帶寬。以電話為例，一路數(shù)字電話一般要占用約20～60?kHz的帶寬，而一路模擬電話僅占用約4kHz帶寬。如果系統(tǒng)傳輸帶寬一定的話，模擬電話的頻帶利用率比數(shù)字電話要高出5～15倍。(2)需要嚴(yán)格的同步系統(tǒng)。數(shù)字通信中，要準(zhǔn)確地恢復(fù)信號(hào)，要求接收端和發(fā)送端必須保持嚴(yán)格同步。因此，數(shù)字通信系統(tǒng)及設(shè)備一般都比較復(fù)雜。

隨著數(shù)字集成技術(shù)的發(fā)展，各種中、大規(guī)模集成器件的體積不斷減小，加上數(shù)字壓縮技術(shù)的不斷完善，數(shù)字通信設(shè)備的體積將會(huì)越來(lái)越小。所以隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字通信的兩個(gè)缺點(diǎn)也顯得越來(lái)越不重要了。實(shí)踐表明，數(shù)字通信是現(xiàn)代通信的發(fā)展方向。第2章

數(shù)字通信

第2章

數(shù)字通信

由于單路抽樣信號(hào)在時(shí)間上離散的相鄰脈沖間有很大的空隙，因此如果在空隙中插入若干路其他抽樣信號(hào)，只要各路抽樣信號(hào)在時(shí)間上不重疊并能區(qū)分開(kāi)，那么一個(gè)信道就有可能同時(shí)傳輸多路信號(hào)，達(dá)到多路復(fù)用的目的。這種多路復(fù)用稱為時(shí)分多路復(fù)用(TDM)。下面以PAM為例說(shuō)明TDM原理。第2章

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數(shù)字通信第2章

數(shù)字通信

在接收端，合成的多路復(fù)用信號(hào)先由與發(fā)送端同步的分路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)區(qū)分出不同路的信號(hào)，把各路信號(hào)的抽樣脈沖序列分離出來(lái)，再用低通濾波器恢復(fù)各路所需要的信號(hào)。

多路復(fù)用信號(hào)可以直接送到某些信道傳輸，或者經(jīng)過(guò)調(diào)制變換成適合于某些信道傳輸?shù)男问皆龠M(jìn)行傳輸。傳輸接收端的任務(wù)是將接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)解調(diào)或經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)姆醋儞Q恢復(fù)出原始多路復(fù)用信號(hào)。第2章

數(shù)字通信

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數(shù)字通信2.信號(hào)帶寬B與路數(shù)N的關(guān)系

時(shí)分復(fù)用信號(hào)的帶寬有不同的含義。一般情況下從信號(hào)本身具有的帶寬來(lái)考慮，TDM信號(hào)是一個(gè)窄脈沖序列，它應(yīng)具有無(wú)窮大的帶寬，但其頻譜的主要能量集中在0～1/τ以內(nèi)。因此，從傳輸主要能量的觀點(diǎn)來(lái)考慮可得

如果不考慮傳輸復(fù)用信號(hào)的主要能量，也不要求脈沖序列的波形不失真，只要求傳輸抽樣脈沖序列的包絡(luò)，那么只要幅度信息沒(méi)有損失，脈沖形狀的失真就無(wú)關(guān)緊要，因?yàn)槌闃用}沖的信息攜帶在幅度上。第2章

數(shù)字通信

第2章

數(shù)字通信

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數(shù)字通信2.2.3時(shí)分復(fù)用的PCM通信系統(tǒng)PCM和PAM的區(qū)別在于PCM要在PAM的基礎(chǔ)上量化和編碼，把PAM中的抽樣值量化后編為k位二進(jìn)制代碼。圖2-5表示一個(gè)只有三路PCM復(fù)用的方框圖。第2章

數(shù)字通信

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數(shù)字通信2.2.4PCM30/32路典型終端設(shè)備PCM30/32路端機(jī)在脈沖調(diào)制多路通信中是一個(gè)基群設(shè)備。它可組成高次群，也可獨(dú)立使用，可與市話電纜、長(zhǎng)途電纜、數(shù)字微波系統(tǒng)和光纖等傳輸信道連接，作為有線或無(wú)線電話的時(shí)分多路終端設(shè)備。

交換局內(nèi)，在PCM30/32路端機(jī)外加適當(dāng)?shù)氖性挸鋈胫欣^器接口，可與步進(jìn)制、縱橫制等各式交換機(jī)連接，用于市內(nèi)或長(zhǎng)途通信。PCM30/32路端機(jī)除提供電話外，還可以通過(guò)適當(dāng)接口傳輸數(shù)據(jù)、載波電報(bào)、書(shū)寫(xiě)電話等。

前面所介紹的PCM30/32路端機(jī)性能，是按CCITT的有關(guān)建議設(shè)計(jì)的，其主要指標(biāo)均符合CCITT標(biāo)準(zhǔn)。第2章

數(shù)字通信1.基本特性

話路數(shù)目：30；

抽樣頻率：8kHz；

壓擴(kuò)特性：A?=?87.6，13折線壓擴(kuò)律，編碼位數(shù)k?=?8，采用逐次比較型編碼器，其輸出為折疊二進(jìn)制碼；

每幀時(shí)隙數(shù)：32；

總數(shù)碼率：8?×?32?×?8000?=?2048kb/s。2.幀與復(fù)幀結(jié)構(gòu)

幀與復(fù)幀結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-6。1復(fù)幀等于16幀。第2章

數(shù)字通信

第2章

數(shù)字通信(3)?TS0時(shí)隙的比特分配。為了使收發(fā)兩端嚴(yán)格同步，每幀都要傳送一組特定標(biāo)志的幀同步碼組或監(jiān)視碼組，分偶幀和奇幀傳送。幀同步碼組為“0011011”，占用偶幀TS0的第2～8比特位。第1比特供國(guó)際通信用，不使用時(shí)發(fā)送“1”碼。奇幀比特分配的第3位為幀失步告警用，以A1表示，同步時(shí)送“0”碼，失步時(shí)送“1”碼。為避免奇幀TS0的第2～8比特位出現(xiàn)假同步碼組，第2比特位規(guī)定為監(jiān)視碼，固定為“1”。第4～8比特位為國(guó)內(nèi)通信用，目前暫定為“1”。(4)

TS16時(shí)隙的比特分配。若將TS16時(shí)隙的碼位按時(shí)間順序分配給各話路傳送信令，需要用16幀組成一個(gè)復(fù)幀，分別用F0、F1、…、F15表示，復(fù)幀周期為2ms，復(fù)幀頻率為500Hz。復(fù)幀中各子幀的TS16分配為如下。①?F0幀：1～4比特位傳送復(fù)幀同步碼“0000”；第6比特位傳送復(fù)幀失步對(duì)局告警信號(hào)A2，同步為“0”，失步為“1”；5、7、8比特位傳送“1”碼。②?F1～F15各幀的TS16前4比特傳送1～15話路信令信號(hào)，后4比特傳送16～30話路的信令信號(hào)。第2章

數(shù)字通信2.3準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH)

在數(shù)字通信網(wǎng)中，為了擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸效率，總是把若干個(gè)小容量低速數(shù)字流合并成一個(gè)大容量高速數(shù)字流，然后通過(guò)高速信道傳到對(duì)方后再分開(kāi)，這就是數(shù)字復(fù)接。完成數(shù)字復(fù)接功能的設(shè)備稱為數(shù)字復(fù)接終端或數(shù)字復(fù)接器。第2章

數(shù)字通信根據(jù)不同的需要和傳輸能力，傳輸系統(tǒng)應(yīng)具有不同話路數(shù)和不同速率的復(fù)接，以形成一個(gè)系列，由低級(jí)向高級(jí)復(fù)接，這就是準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PlesiochronousDigitalHierarchy，PDH)。采用準(zhǔn)同步數(shù)字系列的系統(tǒng)，在數(shù)字通信網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都分別設(shè)置高精度的時(shí)鐘，這些時(shí)鐘的信號(hào)都具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)速率。盡管每個(gè)時(shí)鐘的精度都很高，但還是有一些微小的差別。為了保證通信的質(zhì)量，要求這些時(shí)鐘的差別不能超過(guò)規(guī)定的范圍。因此，這種同步方式嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不是真正的同步，而是“準(zhǔn)同步”。準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH)有兩大系列：①PCM24路系列：北美、日本使用，基群速率為1.544Mb/s；②PCM30/32路系列：歐洲、中國(guó)使用，基群速率為2.048Mb/s。PDH系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要有三個(gè)：易于構(gòu)成通信網(wǎng)，便于分支與插入，具有較高的傳輸效率；可視電話、電視信號(hào)以及頻分制信號(hào)可與高次群相適應(yīng)；可與多種傳輸媒介的傳輸容量相匹配，如電纜、同軸電纜、微波、波導(dǎo)、光纖等。第2章

數(shù)字通信2.3.1數(shù)字復(fù)接的概念和方法PDH復(fù)用方法與數(shù)字復(fù)接方法是不同的。PCM復(fù)用方法：直接將多路信號(hào)編碼復(fù)用?；?0/32路就是例子，但不適用于高次群。高次編碼速率快，對(duì)編碼器元件精度要求高，不易實(shí)現(xiàn)，所以，一般不采用高次群。

數(shù)字復(fù)接方法：將幾個(gè)低次群在時(shí)間的空隙上疊加合成高次群。第2章

數(shù)字通信

圖2-7是數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)的方框圖。從圖中可見(jiàn)，數(shù)字復(fù)接設(shè)備包括復(fù)接器和分接器，復(fù)接器是把兩個(gè)以上的低速數(shù)字信號(hào)合并成一個(gè)高速數(shù)字信號(hào)的設(shè)備；分接器是把高速數(shù)字信號(hào)分解成相應(yīng)的低速數(shù)字信號(hào)的設(shè)備。一般把兩者做成一個(gè)設(shè)備，簡(jiǎn)稱為數(shù)字復(fù)接器。第2章

數(shù)字通信

復(fù)接器由定時(shí)單元、調(diào)整單元和同步復(fù)接單元組成；分接器由同步、定時(shí)、分接和支路碼速恢復(fù)單元組成。

在復(fù)接器中，復(fù)接單元輸入端上各支路信號(hào)必須是同步的，即數(shù)字信號(hào)的頻率與相位是完全確定的關(guān)系。只要使各支路數(shù)字脈沖變窄，將相位調(diào)整到合適位置，并按照一定的幀結(jié)構(gòu)排列起來(lái)，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字合路復(fù)接功能。如果復(fù)接器輸入端的各支路信號(hào)與本機(jī)定時(shí)信號(hào)是同步的，那么稱為同步復(fù)接器；若不是同步的，則稱為異步復(fù)接器；如果輸入支路數(shù)字信號(hào)與本機(jī)定時(shí)信號(hào)標(biāo)稱速率相同，但實(shí)際上有一個(gè)很小的容差，這種復(fù)接器稱為準(zhǔn)同步復(fù)接器。

在圖2-7中，碼速調(diào)整單元的作用是把各準(zhǔn)同步的輸入支路的數(shù)字信號(hào)的頻率和相位進(jìn)行必要調(diào)整，形成與本機(jī)定時(shí)信號(hào)完全同步的數(shù)字信號(hào)。若輸入信號(hào)是同步的，則只需調(diào)整相位。第2章

數(shù)字通信

復(fù)接的定時(shí)單元在內(nèi)部時(shí)鐘或外部時(shí)鐘的控制下產(chǎn)生復(fù)接需要的各種定時(shí)控制信號(hào)；調(diào)整單元及同步復(fù)接單元受定時(shí)單元控制，將合路數(shù)字信號(hào)和相應(yīng)的時(shí)鐘同時(shí)送給分接器；分接器的定時(shí)單元受合路時(shí)鐘控制，因此它的工作節(jié)拍與復(fù)接器定時(shí)單元同步。

分接器定時(shí)單元產(chǎn)生的各種控制信號(hào)與復(fù)接器定時(shí)單元產(chǎn)生的各種控制信號(hào)是類似的：同步單元從合路信號(hào)中提出幀定時(shí)信號(hào)，再用它去控制分接器定時(shí)單元；同步分接單元受分接定時(shí)單元控制，把合路分解為支路數(shù)字信號(hào)；受分接器定時(shí)單元控制的恢復(fù)單元把分解出的數(shù)字信號(hào)恢復(fù)出來(lái)。

數(shù)字復(fù)接的特點(diǎn)：復(fù)接后速率提高了，但各低次群的編碼速率沒(méi)有變。第2章

數(shù)字通信2.3.2同步復(fù)接與異步復(fù)接1.數(shù)字復(fù)接的實(shí)現(xiàn)1)按位復(fù)接

方法：每次復(fù)接各低次群的一位編碼形成高次群。

結(jié)果：復(fù)接后每位碼的間隔是復(fù)接前各支路的4分之1，即高次群的速率提高到復(fù)接前的4倍。

特點(diǎn)：復(fù)接電路存儲(chǔ)量小、簡(jiǎn)單易行，PDH中大量使用。

不足：破壞了一個(gè)字節(jié)的完整性，不利于以字節(jié)(即碼字)為單位的處理和交換。第2章

數(shù)字通信2)按字復(fù)接

方法：每次復(fù)接按低次群的一個(gè)碼字形成高次群。圖2-8(c)是四路信號(hào)按字復(fù)接的示意圖。

特點(diǎn)：每個(gè)支路都要設(shè)置緩沖存儲(chǔ)器，要求有較大的存儲(chǔ)容量，保證一個(gè)字的完整性，有利于按字處理和交換。同步SDH中大多采用這種方法。第2章

數(shù)字通信2.數(shù)字復(fù)接的同步

解決下面兩個(gè)問(wèn)題：

同步：被復(fù)接的幾個(gè)低次群數(shù)碼率相同。

復(fù)接：不同系統(tǒng)的低次群往往數(shù)碼率不同，原因是各晶體振蕩頻率不相同。

不同步帶來(lái)的問(wèn)題：如果直接將幾個(gè)低次群進(jìn)行復(fù)接，就會(huì)產(chǎn)生重疊和錯(cuò)位，在接收端不可能完全恢復(fù)。第2章

數(shù)字通信

結(jié)論：數(shù)碼速率不同的低次群信號(hào)不能直接復(fù)接，同步就意味著使各低次群數(shù)碼率相同，且符合高次群幀結(jié)構(gòu)的要求。

數(shù)字復(fù)接同步是系統(tǒng)與系統(tǒng)的同步，亦稱為系統(tǒng)同步。第2章

數(shù)字通信3.同步復(fù)接

同步復(fù)接是由一個(gè)高穩(wěn)定的主時(shí)鐘來(lái)控制被復(fù)接的幾個(gè)低次群，使這幾個(gè)低次群的數(shù)碼率統(tǒng)一在主時(shí)鐘的頻率上，可直接復(fù)接。同步復(fù)接方法的缺點(diǎn)是一旦主時(shí)鐘發(fā)生故障，相關(guān)的通信系統(tǒng)將全部中斷，所以它只限于局部地區(qū)使用。1)碼速變換與恢復(fù)

碼速變換：為使復(fù)接器、分接器正常工作，在碼流中插入附加碼，不僅使系統(tǒng)碼速相等，而且能夠在接收端分接。

附加碼：如對(duì)端告警碼、鄰站監(jiān)測(cè)、勤務(wù)聯(lián)系等公務(wù)碼。

移相：復(fù)接之前進(jìn)行延時(shí)處理。

緩沖存儲(chǔ)器：完成碼速變換和移相。

以一次群復(fù)接成二次群為例，如圖2-10所示。第2章

數(shù)字通信第2章

數(shù)字通信

第2章

數(shù)字通信

第32次讀：讀寫(xiě)幾乎同時(shí)；

第32次讀：沒(méi)有寫(xiě)入脈沖，這時(shí)空一比特；周而復(fù)始，每32位加插一個(gè)空位，構(gòu)成2112kb/s速率；

分接過(guò)程：快寫(xiě)慢讀；

寫(xiě)入：2112kb/s；

讀出：2048kb/s；

起點(diǎn)：讀寫(xiě)幾乎同時(shí)；

第33位讀：讀到寫(xiě)入信號(hào)32位。第2章

數(shù)字通信

分接器已知信號(hào)33位是插入碼位，寫(xiě)入時(shí)扣除了該處一個(gè)寫(xiě)入脈沖，從而在寫(xiě)入第33位后的第一位后，讀出時(shí)鐘第32位后的第1個(gè)脈沖立即讀出該位，然后回到起點(diǎn)。如此循環(huán)下去，2112kb/s恢復(fù)成了2048kb/s。第2章

數(shù)字通信第2章

數(shù)字通信

復(fù)接端的作用：時(shí)鐘一致，支路時(shí)鐘、復(fù)接時(shí)鐘來(lái)自同一時(shí)鐘源；各支路碼率嚴(yán)格相等(2048kb/s)；緩存器完成各支路的碼速變換；復(fù)接合成完成各支路合路并在所留空位插入附加碼(包括幀同步碼)。

分接端的作用：時(shí)鐘從碼流中提取，產(chǎn)生復(fù)接定時(shí)；幀同步完成收發(fā)間步調(diào)一致；分群分接分開(kāi)四個(gè)支路信號(hào)，并檢出公務(wù)碼；緩沖存儲(chǔ)器扣除各自支路附加碼，恢復(fù)原信號(hào)。第2章

數(shù)字通信2)同步二次群的幀結(jié)構(gòu)第2章

數(shù)字通信

共八段：N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8；

二次群的一幀長(zhǎng)：125?

s，可分為八段；

每段長(zhǎng)：125

s/8?=

15.625

s；

每段內(nèi)信碼(四個(gè)基群)：(256/8)?×?4?=?128碼元；

每段插入4個(gè)碼元，每段信碼共：128?+?4?=?132碼元；

一幀碼元共：132?×?8?=?1056碼元；

一幀共插碼元：4?×?8?=?32碼元；

N1：插1101；N5：插0010—二次群幀同步碼；N2、N4、N6、N8：

1、

2、

3、

4的速率為

，供四路勤務(wù)電話使用；

N7：供勤務(wù)電話呼叫碼；

N3：A01—二次群對(duì)端告警碼(正?！?”，失步“1”)，A02—數(shù)據(jù)用，A03—待定；a、b、c、d—分別為四個(gè)基群的碼元，一幀共有4?×?32?×?8?=?1024原基群碼元(不包含附加碼)。第2章

數(shù)字通信4.異步復(fù)接

由于各低次群使用自己的時(shí)鐘，且各時(shí)鐘不一致，因此各低次群的數(shù)碼率不完全相同(不同步)，需要碼速調(diào)整使它們同步后再進(jìn)行復(fù)接。PDH大多采用這種復(fù)接方法。第2章

數(shù)字通信

數(shù)字復(fù)接器：把四個(gè)低次群(支路)合成一個(gè)高次群。

數(shù)字復(fù)接器組成：定時(shí)系統(tǒng)—提供統(tǒng)一的時(shí)鐘給設(shè)備；碼速調(diào)整—使各支路碼速一致，即同步(分別調(diào)整)；復(fù)接單元—將低次群合成高次群。

數(shù)字分接器：把高次群分解成原來(lái)的低次群。

數(shù)字分接器組成：定時(shí)單元—從接收信號(hào)中提取；同步單元—使分接器時(shí)鐘與復(fù)接器基準(zhǔn)時(shí)鐘同頻、同相，達(dá)到同步；分接單元—將合路的高次群分離成同步支路信號(hào)；恢復(fù)系統(tǒng)—恢復(fù)各支路信號(hào)為原來(lái)的低次群。

采用正碼速調(diào)整與恢復(fù)將2048kb/s調(diào)為2112kb/s的原理圖如圖2-15所示。第2章

數(shù)字通信第2章

數(shù)字通信

碼速調(diào)整裝置：各支路單獨(dú)調(diào)整，將準(zhǔn)同步碼流變成同步碼流。

準(zhǔn)同步碼流：標(biāo)稱數(shù)碼率相同，瞬時(shí)數(shù)碼率不同的碼流。

緩沖存儲(chǔ)器：碼速調(diào)整的主體。fl：寫(xiě)入脈沖的頻率，與輸入支路的數(shù)碼率相等。

fm：讀出脈沖的頻率，與緩存器支路信碼輸出速率相等。因?yàn)槭钦a速，所以fm?>?fl。

復(fù)接過(guò)程：fl送相位比較(與fm比較，fm起始滯后一個(gè)周期)；fm復(fù)接脈沖送扣除電路(扣與不扣由插入請(qǐng)求定，請(qǐng)求時(shí)扣，不請(qǐng)求不扣)已扣的fm送相位比較(與fl比較)，且作讀出脈沖；緩沖器輸出的fm碼流有空閑(扣除造成)，防止空讀；插入請(qǐng)求使標(biāo)志信號(hào)合成插入；合成電路將fm和標(biāo)志信號(hào)合在一起。第2章

數(shù)字通信

相位比較：當(dāng)fl??和fm?相位幾乎相同時(shí)，有輸出。

碼速恢復(fù)裝量：將分接后的每一個(gè)同步碼流恢復(fù)成原來(lái)的支路碼流。

恢復(fù)過(guò)程：“標(biāo)志信號(hào)檢出”，有信號(hào)時(shí)輸出；“寫(xiě)入脈沖fm扣除”扣除1?bit；扣除的寫(xiě)入脈沖將緩存輸入的支路信號(hào)“插入”bit去；壓控振蕩器將扣除bit的fm平滑，并均勻其脈沖頻率，使之為fl；此fl作為讀出脈沖取出緩存器中的信號(hào)，使得支路信碼為fl。第2章

數(shù)字通信5.碼速調(diào)整

異步復(fù)接中的碼速調(diào)整技術(shù)可分為正碼速調(diào)整、正/負(fù)碼速調(diào)整和正/零/負(fù)碼速調(diào)整三種，其中正碼速調(diào)整應(yīng)用最為普遍。正碼速調(diào)整的含義是使調(diào)整以后的速率比任一支路可能出現(xiàn)的最高速率還要高。例如二次群碼速調(diào)整后每一支路速率均為2112kb/s，而一次群調(diào)整前的速率在2048kb/s上下波動(dòng)，但不會(huì)超過(guò)2112kb/s。

根據(jù)支路碼速的具體變化情況，適當(dāng)?shù)卦诟髦凡迦胍恍┱{(diào)整碼元，使其瞬時(shí)碼速都達(dá)到2112kb/s(這個(gè)速率還包括幀同步、業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)、控制等碼元)是正碼速調(diào)整的任務(wù)。碼速恢復(fù)過(guò)程則把因調(diào)整速率而插入的調(diào)整碼元及幀同步碼元等去掉，恢復(fù)出原來(lái)的支路碼流。第2章

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正碼速調(diào)整的具體實(shí)施總是按規(guī)定的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行的。例如PCM二次群異步復(fù)接時(shí)就是按圖2-16所示的幀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。圖2-16(a)是復(fù)接前各支路進(jìn)行碼速調(diào)整的幀結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)為212bit，共分成4組，每組都是53個(gè)比特，第1組的前3個(gè)比特F11、F12、F13用于幀同步和管理控制，后3組的第一個(gè)比特C11、C12、C13作為碼速調(diào)整控制比特，第4組第2比特V1作為碼速調(diào)整比特。具體實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，在第1組的末端進(jìn)行是否需要調(diào)整的判決(即比相)，若需要調(diào)整，則在C11、C12、C13位置上插入3個(gè)“1”碼，V1僅僅作為速率調(diào)整比特，不帶任何信息，故其值可為“1”，也可為“0”；若不需調(diào)整，則在C11、C12、C13位置上插入3個(gè)“0”碼，V1位置仍傳送信碼。那么，根據(jù)什么來(lái)判斷需要調(diào)整或不需要調(diào)整。這個(gè)問(wèn)題可用圖2-17來(lái)說(shuō)明，輸入緩存器的支路信碼是由時(shí)鐘頻率2048kHz寫(xiě)入的，而從緩存器讀出信碼的時(shí)鐘是由復(fù)接設(shè)備提供的，其值為2112kHz，由于寫(xiě)入慢、讀出快，在某個(gè)時(shí)刻就會(huì)把緩存器讀空。第2章

數(shù)字通信第2章

數(shù)字通信一次群插入碼和信息碼如圖2-16(a)所示。第1～3bit：F11F12F13—同步、告警、備用碼；第4～53bit：信息比特50位；第55～106bit：信息比特52位；第108～159bit：信息比特52位；

第162～212bit：信息比特51位；第54bit、107bit、160bit：C11、C12、C13，標(biāo)志位；第161bit：插入或信息碼。共212bit?=?信息位205(6)?+?插入比特7(6)。第2章

數(shù)字通信異步復(fù)接二次群如圖2-16(b)所示。幀周期：100.38；幀長(zhǎng)：212?×?4?=?848bit；(最少)信息碼：205?×?4?=?820bit；(最多)插入碼：7?×?4?=?28bit；第1～10bit：F11F21F31F41F12F22F32F42F13F23=1111010000—幀同步碼；第11

bit：F33—告警碼1bit；第12

bit：F43—備用碼1bit；第213～216?bit、425～428?bit、637～640?bit：插入標(biāo)志碼；第641～644?bit：信息碼或插入碼；第131～212?bit、217～424?bit、429～636?bit、645～848?bit：信息碼(最少)212?×?4?=?848bit。接收端分接過(guò)程就是去除發(fā)端插入的碼元，叫做“消插”或“去塞”。第2章

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第2章

數(shù)字通信

通過(guò)圖2-17中的比較器可以做到緩存器快要讀空時(shí)發(fā)出一指令，命令2112kHz時(shí)鐘停讀一次，使緩存器中的存儲(chǔ)量增加，而這一次停讀就相當(dāng)于使圖2-16(a)的V1比特位置沒(méi)有置入信碼而只是一位作為碼速調(diào)整的比特。圖2-16(a)幀結(jié)構(gòu)的意義就是每212比特比相一次，即作一次是否需要調(diào)整的判決。若判決結(jié)果需要停讀，則V1是調(diào)整比特；若不需要停讀，則V1仍然是信碼。這樣一來(lái)就把在2048kb/s上下波動(dòng)的支路碼流都變成同步的2112kb/s碼流。第2章

數(shù)字通信

在復(fù)接器中，每個(gè)支路都要經(jīng)過(guò)正碼速的調(diào)整。由于各支路的讀出時(shí)鐘都是由復(fù)接器提供的同一時(shí)鐘2112?kHz，所以經(jīng)過(guò)調(diào)整，4個(gè)支路的瞬時(shí)數(shù)碼率都會(huì)相同，即均為2112kb/s，故一個(gè)復(fù)接幀長(zhǎng)為8448bit，其幀結(jié)構(gòu)如圖2-16(b)所示。

圖2-16(b)是由圖2-16(a)所示的4個(gè)支路比特流按比特復(fù)接的方法復(fù)接起來(lái)而得到的。所謂按比特復(fù)接，就是將復(fù)接開(kāi)關(guān)每旋轉(zhuǎn)一周，就在各個(gè)支路取出一個(gè)比特。也有按字復(fù)接的，即開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)一周，在各支路上取出一字節(jié)。

在分接側(cè)碼速恢復(fù)時(shí)，需要識(shí)別V1到底是信碼還是調(diào)整比特：如果是信碼，將其保留；如果是調(diào)整比特，就將其舍棄。這可通過(guò)C11、C12、C13來(lái)決定。因?yàn)閺?fù)接時(shí)已約定，若比相結(jié)果無(wú)需調(diào)整，則C11、C12、C13為000；若比相結(jié)果需調(diào)整，則C11、C12、C13為111。所以碼速恢復(fù)時(shí)，根據(jù)C11、C12、C13是111還是000就可以決定V1應(yīng)舍去還是保留。第2章

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第2章

數(shù)字通信2.3.3PCM高次群1.

PCM三次群

總話路數(shù)：120?×?4?=?480個(gè)；速率?=?34.368Mb/s。

三次群復(fù)接過(guò)程：(1)將4個(gè)標(biāo)稱速率8448→8592kb/s；(2)再進(jìn)行復(fù)接成三次群。第2章

數(shù)字通信第2章

數(shù)字通信

調(diào)整后的三次群的總比特?cái)?shù)為384?bit，分成4組，每組96?bit；幀周期?=?384/8592?=?44.70μs；384bit?=?3(同步)?+?3(標(biāo)志)?+?1(插入信息)?+?(93?+?95?+?95?+?94)(信息)。

碼長(zhǎng)?=?1536bit?=?384?×?4；

幀周期?=?44.69μs；(最少)信息位?=?377?×?4?=?1508bit；

(最多)插入碼?=?28bit；

前10bit幀同步碼：1111010000；

第11位：告警；

第12位：備用；(最多)插入：4bit(V1～V4)；

標(biāo)志碼：3?×?4?=?12bit。第2章

數(shù)字通信2.

PCM四次群圖2-19四次群幀結(jié)構(gòu)第2章

數(shù)字通信圖2-19四次群幀結(jié)構(gòu)第2章

數(shù)字通信總話數(shù)：480?×?4?=?1920個(gè)三次群話路數(shù)；速率：139.264Mb/s(34.816?×?4)；幀長(zhǎng)度：732?×?4?=?2928bit三次群調(diào)速后；幀周期：(732?×?4)/(34.816?×?4)=?21.02μs；(最少)信息位：722?×?4?=?2888bit；(最多)插入：40bit；前12bit：幀同步碼—1111010000；第13bit：對(duì)告；第14～16bit：備用；4bit：插入碼或原信息；標(biāo)志碼：5?×?4?=?20bit。第2章

數(shù)字通信3.

PCM五次群第2章

數(shù)字通信第2章

數(shù)字通信總話路：1920?×?4?=?7680個(gè)；速率：564.992Mb/s?=?141.248?×?4；四次群：139.264Mb/s→正碼速調(diào)整為141.248Mb/s；幀長(zhǎng)度：672?×?4?=?2688bit；幀周期：(672?×?4)/(141.248?×?4)?=?4.76μs；第1～12bit：五次群幀同步碼—111110100000；第2305bit：告警；第2306～2308bit：備用；插入碼：4bit；標(biāo)志碼：5?×?4?=?20bit；(最少)信息位：2648?=?662?×?4；(最多)插入：40?bit。第2章

數(shù)字通信4.高次群數(shù)字復(fù)接

國(guó)際上兩大系列的準(zhǔn)同步數(shù)字體系構(gòu)成更高速率的二、三、四、五次群。第2章

數(shù)字通信

在表2-1中，二次群(以30/32路作為一次群)的標(biāo)準(zhǔn)速率8448kb/s＞2048?×?4?=?8192kb/s。其他高次群復(fù)接速率也存在類似情況。這些多出來(lái)的碼元是用來(lái)解決幀同步、業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)以及控制等問(wèn)題的。

復(fù)接后的大容量高速數(shù)字流可以通過(guò)電纜、光纖、微波、衛(wèi)星等信道傳輸，而且光纖將取代電纜，衛(wèi)星將利用微波段傳輸信號(hào)。因此，大容量的高速數(shù)字流主要是通過(guò)光纖和微波來(lái)傳輸?shù)?。?jīng)濟(jì)效益分析表明，二次群以上的數(shù)字通信用光纖、微波傳輸都是合算的。

基于30/32路系列的數(shù)字復(fù)接體系(E體系)的結(jié)構(gòu)圖如圖2-21所示。第2章

數(shù)字通信第2章

數(shù)字通信

目前的復(fù)接、分接器采用了先進(jìn)的通信專用超大規(guī)模集成芯片ASIC，所有數(shù)字處理均由ASIC完成。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備體積小、功耗低(每系統(tǒng)功耗僅13W)、可靠性高、故障率低，同時(shí)具有計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)接口，便于集中維護(hù)。5.高次群接口碼型

要求：與基帶傳輸時(shí)對(duì)碼型要求類似。線路與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器的接口必須使用協(xié)議的同一種碼型。第2章

數(shù)字通信2.4同步數(shù)字體系(SDH)

在以往的電信網(wǎng)中，PDH設(shè)備得到了廣泛應(yīng)用，這是因?yàn)镻DH體系對(duì)傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)通信有較好的適應(yīng)性。而隨著數(shù)字通信技術(shù)的迅速發(fā)展，點(diǎn)到點(diǎn)的直接傳輸越來(lái)越少，大部分?jǐn)?shù)字傳輸都要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)接，因此，PDH系列再也不能適應(yīng)現(xiàn)代電信業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)以及現(xiàn)代化電信網(wǎng)管理的需要了。同步數(shù)字體系(SDH，SynchronousDigitalHierarchy)就是適應(yīng)這種新的需要而出現(xiàn)的。第2章

數(shù)字通信2.4.1SDH的基本概念20世紀(jì)80年代中期以來(lái)，光纖通信在電信網(wǎng)中獲得廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用范圍已逐步從長(zhǎng)途通信、市話局間中繼通信轉(zhuǎn)向用戶入網(wǎng)。光纖通信優(yōu)良的寬帶特性、傳輸性能和低廉價(jià)格則使之成為電信網(wǎng)的主要傳輸手段。然而，隨著電信網(wǎng)的發(fā)展和用戶要求的提高，光纖通信中的傳統(tǒng)準(zhǔn)同步(PDH)數(shù)字體系暴露出一些固有的弱點(diǎn)，即：(1)歐洲、北美、日本等國(guó)規(guī)定話音信號(hào)編碼率各不相同，給國(guó)際間互通造成困難。(2)沒(méi)有世界性的標(biāo)準(zhǔn)光接口規(guī)范，導(dǎo)致各廠家自行開(kāi)發(fā)的專用接口(包括碼型)只有通過(guò)光/電變換成標(biāo)準(zhǔn)電接口(G.703建議)才能互通，從而限制了聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的靈活性，也增加了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本。(3)低速支路信號(hào)不能直接接入高速信號(hào)通路上去，例如目前低速支路多數(shù)采用準(zhǔn)同步復(fù)接，而且大多數(shù)采用正碼速調(diào)整來(lái)形成高速信號(hào)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。(4)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)、管理與維護(hù)能力受到限制。第2章

數(shù)字通信

為了克服PDH的上述缺點(diǎn)，CCITT以美國(guó)AT&T提出的同步光纖網(wǎng)(SONET)為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)修改與完善，使之適應(yīng)于歐美兩種數(shù)字系列，然后將它們統(tǒng)一于一個(gè)傳輸構(gòu)架之中，并取名為同步數(shù)字系列(SDH)。SDH是由一些網(wǎng)絡(luò)單元(例如終端復(fù)用器TM、分插復(fù)用器ADM、同步數(shù)字交叉連接設(shè)備SDXC等)組成的在光纖上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)，其優(yōu)點(diǎn)是：(1)具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口(NNI)。(2)有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，稱為同步傳輸模塊(STM-1、STM-4、STM-16和STM-64)。第2章

數(shù)字通信(3)幀結(jié)構(gòu)為頁(yè)面式，具有豐富的用于維護(hù)管理的比特。(4)所有網(wǎng)絡(luò)單元都具有標(biāo)準(zhǔn)光接口。(5)有一套靈活的復(fù)用結(jié)構(gòu)和指針調(diào)整技術(shù)，允許現(xiàn)有的準(zhǔn)同步數(shù)字體系、同步數(shù)字體系和B-ISDN信號(hào)進(jìn)入其幀結(jié)構(gòu)，因而具有廣泛的適應(yīng)性。(6)采用大量軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置和控制，使得其功能開(kāi)發(fā)、性能改變較為方便，適應(yīng)將來(lái)的不斷發(fā)展。

為了比較PDH和SDH，這里以從140Mb/s碼源中分插一個(gè)2Mb/s支路信號(hào)的任務(wù)為例來(lái)加以說(shuō)明，其工作過(guò)程如圖2-22所示。第2章

數(shù)字通信第2章

數(shù)字通信

由圖2-22可知，為了從140Mb/s碼源中分插一個(gè)2Mb/s支路信號(hào)，PDH需要經(jīng)過(guò)140/34Mb/s、34/8Mb/s和8/2Mb/s三次分接。SDH的特點(diǎn)為：由基本復(fù)用單元組成，有若干中間復(fù)用步驟；業(yè)務(wù)信號(hào)的種類包括兩大基本系列的各次群速率；STM-N的復(fù)用過(guò)程為映射、定位、復(fù)用三個(gè)步驟；復(fù)用技術(shù)為指針調(diào)整空位。SDH網(wǎng)絡(luò)的最核心特點(diǎn)：同步復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)光接口和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理能力。第2章

數(shù)字通信2.4.2SDH的速率和幀結(jié)構(gòu)

在SDH網(wǎng)絡(luò)中，信息是以“同步傳輸模塊(SynchronousTransportModule，STM)”的結(jié)構(gòu)形式傳輸?shù)?。一個(gè)同步傳輸模塊(STM)主要由信息有效負(fù)荷和段開(kāi)銷(SectionOverHead，SOH)組成塊狀幀結(jié)構(gòu)。SDH最基本的模塊信號(hào)是STM-1，其速率是155.520Mb/s。更高等級(jí)的STM-N是將基本模塊信號(hào)STM-1同步復(fù)用、字節(jié)間插的結(jié)果。其中N是正整數(shù)，可以取1、4、16、64。ITU-TG.707建議規(guī)范的SDH標(biāo)準(zhǔn)速率如下表所示。第2章

數(shù)字通信

第2章

數(shù)字通信STM-N有三個(gè)主要區(qū)域，即段開(kāi)銷(SOH)、管理單元指針(AU-PTR)和信息凈負(fù)荷(PayLoad)。圖中(1～9)

×

N列的第1～3行和5～9行是段開(kāi)銷信息；第4行用于管理單元指針；其余的用于信息凈負(fù)荷。第2章

數(shù)字通信1.段開(kāi)銷

段開(kāi)銷分兩個(gè)部分，1～3行為再生段開(kāi)銷RSOH，與再生器功能相關(guān)；5～9行定為復(fù)用段開(kāi)銷MSOH，與管理單元群(AUG)的組合和拆解相關(guān)。SOH中所含字節(jié)主要用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理、維護(hù)和指配(OAM&P)，以保證信息正確靈活地傳輸。2.管理單元指針AU-PTR位于幀結(jié)構(gòu)左邊的第四行，其作用是指示凈負(fù)荷區(qū)的第一個(gè)字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置，以便接收時(shí)能正確分離凈負(fù)荷區(qū)。3.凈負(fù)荷STM-1的凈負(fù)荷是指可真正用于通信業(yè)務(wù)的比特，凈負(fù)荷量為8比特/字節(jié)?×?261字節(jié)?×?9行?=

18?792比特。另外，該區(qū)域還存放著少量可用于通道維護(hù)管理的通道開(kāi)銷(POH)字節(jié)。

對(duì)于STM-1而言，幀長(zhǎng)度為270?×?9個(gè)字節(jié)，或270?×?9?×?8?=?19?440比特，幀周期為125μs，其比特速率為270?×?9?×?8/125?×?10-6?=?155.520Mb/s。STM-N的比特速率為270?×?9?×?N?×?8/125?×?10-6?=

155.520NMb/s。第2章

數(shù)字通信

第2章

數(shù)字通信

第2章

數(shù)字通信第2章

數(shù)字通信圖中各單元的名稱及作用分別為：(1)容器(C)。容器是一種用來(lái)裝載各種速率的業(yè)務(wù)信號(hào)的信息結(jié)構(gòu)。容器的種類有五種：C-11、C-12、C-2、C-3、C-4，其輸入比特率分別為1.544Mb/s、2.048Mb/s、6.312Mb/s、34.368&44.736Mb/s、139.264Mb/s。參與SDH復(fù)用的各種速率的業(yè)務(wù)信號(hào)都要經(jīng)過(guò)碼速調(diào)整等適配技術(shù)裝進(jìn)一個(gè)恰當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)容器之中。已裝載的標(biāo)準(zhǔn)容器又作為虛容器(VC)的凈負(fù)荷。(2)虛容器(VC)。虛容器是用來(lái)支持SDH的通道層連接的信息結(jié)構(gòu)。它是SDH通道的信息終端。虛容器有低階VC和高階VC之分，前端的VC-11、VC-12、VC-2、C-3為低階虛容器；后端的C-3、C-4為高階虛容器。虛容器的信息結(jié)構(gòu)由通道開(kāi)銷和標(biāo)準(zhǔn)容器的輸出組成，即VC-n?=?C-n

+

VC-nPOH第2章

數(shù)字通信(3)支路單元(TU)。支路單元是提供低階通道層和高階通道層之間適配的信息結(jié)構(gòu)。其信息TU-n(n?=?11，12，2，3)由一個(gè)相應(yīng)的低階VC-n信息凈負(fù)荷和一個(gè)相應(yīng)的支路單元指針TU-nPTR組成。TU-nPTR指示VC-n凈負(fù)荷起點(diǎn)在支路幀中的偏移，即TU-n?=?VC-n?+?TU-nPTR(4)支路單元組(TUG)。支路單元組是由一個(gè)或多個(gè)在高階VC凈負(fù)荷中占據(jù)固定且確定位置的支路單元組成的。第2章

數(shù)字通信(5)管理單元(AU)。管理單元是提供高階通道層和復(fù)用通道層之間適配的信息結(jié)構(gòu)。有AU-3和AU-4兩種管理單元。其信息AU-n(n?=?3，4)由一個(gè)相應(yīng)的高階VC-n信息凈負(fù)荷和一個(gè)相應(yīng)的管理單元指針AU-nPTR組成，TU-nPTR指示VC-n凈負(fù)荷起點(diǎn)在TU幀內(nèi)的位置。AU指針相對(duì)于STM-N幀的位置總是固定的，即AU-n?=?VC-n

+

AU-nPTR(6)管理單元組(AUG)。管理單元組是由一個(gè)或多個(gè)在STM-N凈負(fù)荷中占據(jù)固定且確定位置的支路單元組成。(7)同步傳輸模塊?；編KSTM-1的信號(hào)速率為155.520Mb/s，更高階的STM-N(N?=?4，16，64，…)由STM-1信號(hào)以同步復(fù)用方式構(gòu)成。第2章

數(shù)字通信

當(dāng)各種PDH速率信號(hào)輸入到SDH網(wǎng)時(shí)，首先要進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)容器C-n(n?=?11，12，2，3，4)。進(jìn)入容器的信息結(jié)構(gòu)為后接的虛容器VC-n組成與網(wǎng)絡(luò)同步的信息有效負(fù)荷；這就是映射過(guò)程。TUG可以混合不同容量的支路單元，增強(qiáng)了傳輸網(wǎng)絡(luò)的靈活性。VC-4/3中有TUG-3和TUG-2兩種支路單元組。一個(gè)TUG-2由一個(gè)TU-2或3個(gè)TU-12或4個(gè)TU-11按字節(jié)交錯(cuò)間插組合而成；一個(gè)TUG-3由一個(gè)TU-3或7個(gè)TU-2按字節(jié)交錯(cuò)間插組合而成。一個(gè)VC-4可容納3個(gè)TUG-3；一個(gè)VC-3可容納7個(gè)TUG-2。

一個(gè)AUG由一個(gè)AU-4或3個(gè)AU-3按字節(jié)交錯(cuò)間插組合而成。在N個(gè)AUG的基礎(chǔ)上再附加上段開(kāi)銷SOH便可形成最終的STM-N幀結(jié)構(gòu)。第2章

數(shù)字通信

由圖2-25所示的復(fù)用結(jié)構(gòu)可見(jiàn)，從一個(gè)有效信息負(fù)荷到STM-N的復(fù)用路線不是唯一的，但對(duì)于一個(gè)國(guó)家和地區(qū)而言，其復(fù)用路線應(yīng)是唯一的。我國(guó)的光同步傳輸網(wǎng)技術(shù)體制規(guī)定以2Mb/s為基礎(chǔ)的PDH系列作為SDH的有效負(fù)荷，并選用AU-4復(fù)用路線，其基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu)如圖2-25所示。第2章

數(shù)字通信第2章

數(shù)字通信

我國(guó)在PDH中應(yīng)用最廣的是2Mb/s和140Mb/s支路接口，一般不用34Mb/s支路接口。這是因?yàn)橐粋€(gè)STM-1只能映射進(jìn)3個(gè)34Mb/s支路信號(hào)，而將4個(gè)34Mb/s支路信號(hào)復(fù)用成140Mb/s后再映射進(jìn)STM-1更為經(jīng)濟(jì)。

下面以2.048Mb/s轉(zhuǎn)換為STM-N速率來(lái)說(shuō)明信號(hào)的復(fù)用、定位、映射過(guò)程。如圖2-26所示。第2章

數(shù)字通信第2章

數(shù)字通信1)映射過(guò)程將2.048?Mb/s送入C-12，加上VC-12POH后成為VC-12。VC-12復(fù)幀結(jié)構(gòu)：復(fù)幀周期為500μs；結(jié)構(gòu)為4?×?(4?×?9?-?1)字節(jié)；速率為4?×?(4?×?9?-?1)?×?8?×?2000?=?2.240Mb/s2)定位過(guò)程將VC-12加上TU-12PTR后成為TU-12。TU-12復(fù)幀結(jié)構(gòu)：幀周期為500μs；結(jié)構(gòu)為4?×?(4?×?9?-?1)?+?4(定位)字節(jié)；速率為[4×?(4?×?9?-?1)?+?4]?×?8?×?2000?=?2.304Mb/s第2章

數(shù)字通信3)復(fù)用過(guò)程(1)?3個(gè)TU-12復(fù)用為TUG-2。TUG-2的周期為125μs；速率為9?×?12?×?8?×?8000?=?6.912Mb/s(2)?7個(gè)TU-2復(fù)用為TUG-3。TUG-3的周期為125μs；速率為[(9?×?12?×?8)?×?7?+?9?×?2?×?8]×?8000=?49.536Mb/s(3)?3個(gè)TU-3加上VC-4POH和2列固定插入成為VC-4。第2章

數(shù)字通信VC-4的周期為125μs；速率為[(9?×?(86?×?3?+?3)×?8]?×?8000=?150.336Mb/s(4)定位。VC-4加上AU-4PTR后成為AU-4。AU-4速率為

(VC-4比特?cái)?shù)?+AU-4PTR比特?cái)?shù))?×?8000?=?{[9?×?(86?×?3?+?3)×?8]+?9?×?8}?×?8000

=?150.912Mb/s第2章

數(shù)字通信(5)復(fù)用。將AU-4置入AUG，速率不變；將AUG加上SOH成為STM-1。STM-1速率為AUG速率?+SOH速率?=150.912Mb/s?+?9?×?8?×?8?×?8000?=155.520Mb/s這樣就構(gòu)成了STM-1的速率。STM-1的幀結(jié)構(gòu)為9行?×?270列個(gè)字節(jié)，每字節(jié)8比特，幀頻為8000Hz。所以STM-1的最終速率為9?×?270?×?8×?8000=155.520Mb/sSTM-N的速率為N個(gè)AUG速率?+SOH速率?=?155.520NMb/s第2章

數(shù)字通信2.4.4映射的方法

映射是一種在SDH邊界處使支路信號(hào)適配進(jìn)VC的過(guò)程。各種速率先經(jīng)過(guò)碼速調(diào)整裝入C-n中；再加入相應(yīng)的VC-nPOH形成VC-n。1.高階通道開(kāi)銷(HPOH)

高階通道開(kāi)銷位于VC-3、VC-4幀結(jié)構(gòu)的第一列，有9個(gè)字節(jié)，即J1、B3、C2、G1、F2、H4、F3、K3、N1，分別如圖2-27、圖2-28所示。第2章

數(shù)字通信

加入通道開(kāi)銷后，VC-3速率為9?×?85?×?8?×?8000；VC-4速率為9?×?261?×?8?×?8000。9字節(jié)功能：J1—通道蹤跡字節(jié)；B3—通道BIP-8碼；C2—信號(hào)標(biāo)識(shí)字節(jié)；G1—通道狀態(tài)字節(jié)；F2、F3—通道使用者字節(jié)；H4—通道使用者字節(jié)；K3—(前4bit)自動(dòng)保護(hù)倒換APS指令；(后4bit)備用字節(jié)；N1—網(wǎng)絡(luò)操作者使用。第2章

數(shù)字通信2.低階通道開(kāi)銷(LPOH)

低階通道開(kāi)銷位于VC-1x、VC-2的一個(gè)復(fù)幀各基幀的頭一個(gè)字節(jié)。VC-1x、VC-2復(fù)幀結(jié)構(gòu)的POH由V5、J2、N2、K4組成。加入POH的VC-12復(fù)幀結(jié)構(gòu)如圖2-29所示。有多種不同形式的復(fù)幀，適應(yīng)不同容量的凈負(fù)荷在網(wǎng)中傳輸。第2章

數(shù)字通信

低階通道開(kāi)銷的功能：V5—通道狀態(tài)功能；J2—通道蹤跡字節(jié)；N2—網(wǎng)絡(luò)操作者使用；K4(b1～b4)—APS通道；K4(b5～b7)—遠(yuǎn)端缺陷指示；K4(b8)—備用。

多種復(fù)幀形式的說(shuō)明如下：C-12復(fù)幀：4個(gè)C-12基幀(125μs)映射到VC-12復(fù)幀(500μs)；C-12復(fù)幀參數(shù)：周期為500μs；幀頻為2000Hz；結(jié)構(gòu)為4?×?(9?×?4?-?2)字節(jié)；速率為4?×?(9?×?4

-

2)?×?8?×?2000。VC-12復(fù)幀：在4個(gè)基幀的開(kāi)頭加上LPOH4個(gè)字節(jié)，就可形成VC-12復(fù)幀。VC-12復(fù)幀參數(shù)：周期為500μs；幀頻為2000Hz；結(jié)構(gòu)為4?×(9?×?4

-

1)字節(jié)；速率為4?×?(9?×?4

-

1)?×?8?×?2000。第2章

數(shù)字通信C-11復(fù)幀參數(shù)：周期為500μs；幀頻為2000Hz；結(jié)構(gòu)為4?×?(9?×?3

-

2)字節(jié)；速率為4?×?(9?×?3

-

2)?×?8?×?2000。VC-11復(fù)幀參數(shù)：周期為500μs；幀頻為2000Hz；結(jié)構(gòu)為4?×?(9?×?3

-

1)字節(jié)；速率為4?×?(9?×?3

-

1)?×?8?×?2000。C-2復(fù)幀參數(shù)：周期為500μs；幀頻為2000Hz；結(jié)構(gòu)為4?×?(9?×?12

-

2)字節(jié)；速率為4?×?(9?×?12

-

2)?×?8?×?2000。VC-2復(fù)幀參數(shù)：周期為500μs；幀頻為2000Hz；結(jié)構(gòu)為4?×?(9?×?12

-

1)字節(jié)；速率為4?×?(9?×?12

-

1)?×?8?×?2000。第2章

數(shù)字通信3.映射舉例1)

139.264Mb/s支路信號(hào)(H-4)的映射方法：異步映射，浮動(dòng)模式。(1)?139.264Mb/s支路信號(hào)裝入C-4。

方法：正碼速調(diào)整異步裝入。第2章

數(shù)字通信

C-4的子幀結(jié)構(gòu)：容量?>?139.264Mb/s；每行為20?×?13字節(jié)?=?260字節(jié)；周期為125μs。

特點(diǎn)：每行為一子幀；每個(gè)子幀為一個(gè)速率調(diào)整單元，分成20?×?13字節(jié)塊；每塊的第一個(gè)字節(jié)依次為：W、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、Y、Y、X、Y、Z。其中：W?=?IIIIIIII，X?=?CRRRRROO，Y?=?RRRRRRRR，Z?=?IIIIIISRI表示信息比特；O表示開(kāi)銷比特；R表示固定插入非信息比特；C表示正碼速調(diào)整控制比特；S表示正碼速調(diào)整中調(diào)整的位置。第2章

數(shù)字通信

例如，C-4子幀?=?260字節(jié)?=?260?×?8比特?=?2080比特，那么，就有I：1934比特；O：10比特；R：130比特；C：5比特；S：1比特，調(diào)整機(jī)會(huì)比特。

發(fā)送端：CCCCC=00000時(shí)，S=I，無(wú)需插入比特；CCCCC=11111時(shí)，S=R，調(diào)整比特，接收端將會(huì)剔出R。S?=?I時(shí)，C-4信息速率取得最大值ICmax，即ICmax=?(1934?+?1)?×?9?×?8000?=?139.320Mb/sS?=?R時(shí)，C-4信息速率取得最小值ICmin，即ICmin=?(1934?+?0)?×?9?×?8000?=?139.248Mb/s所以，139.264Mb/s支路信號(hào)的速率調(diào)整范圍為139.264?±?15?×?10-6?=?139.261Mb/s～139.266Mb/s第2章

數(shù)字通信(2)?C-4裝入VC-4。

方法：在C-4的9個(gè)子幀前分別插入VC-4POH字節(jié)J1、B3、C2、G1、F2、H4、F3、K3、N1即可構(gòu)成VC-4幀。

結(jié)構(gòu)：(260?+?1)?×?9。

周期：125μs。

速率：261?×?9×?8×?8000?=?150.336Mb/s。139.264Mb/s支路信號(hào)(H-4)的映射過(guò)程如圖2-30所示。第2章

數(shù)字通信第2章

數(shù)字通信2)

2.048Mb/s支路信號(hào)(H-12)的映射

其特點(diǎn)是：異步映射，比特同步、字節(jié)同步均可；均需要復(fù)幀形式；異步映射需碼速調(diào)整；同步映射不需要碼速調(diào)整。

這里采用異步映射，過(guò)程如下。(1)將2.048Mb/s裝入4個(gè)基幀組成的復(fù)幀C-12中。C-12基幀：周期?=?125μs；結(jié)構(gòu)為9?×?4?-?2B；C-12復(fù)幀：周期?=?500μs；結(jié)構(gòu)為4?×?(9?×?4?-?2)?B。(2)標(biāo)稱2.048Mb/s的速率比實(shí)際偏高或偏低時(shí)，需要碼速調(diào)整。(3)在C-12復(fù)幀中加入VC-1POH字節(jié)V5、J2、N2、K4可構(gòu)成復(fù)幀VC-12。VC-12總比特?=?4?×?8(VC-1POH)?+?1023(信息)?+?6(C1C2)?+?1(調(diào)整S2)??+?12(POH)?+?46(固定插入R)?=?4?×?(9×?4?-?1)?×?8?=?1120bit

正碼速調(diào)整：C1C2C3?=?000時(shí)，S2是I；C1C2C3?=?111時(shí)，S2是調(diào)整比特。第2章

數(shù)字通信第2章

數(shù)字通信2.4.5定位

定位的作用：將幀偏移信息收進(jìn)TU和AU，其步驟如下。(1)在VC上附加TU-PTR或AU-PTR指針指示。(2)確定低階VC在TU凈負(fù)荷中的起點(diǎn)位置或確定高階VC在AU凈負(fù)荷中的起點(diǎn)位置。(3)發(fā)現(xiàn)相位偏差，幀起點(diǎn)浮動(dòng)時(shí)，指針隨之調(diào)整，以保證指針準(zhǔn)確指示VC幀的起點(diǎn)位置。

指針作用：(1)網(wǎng)絡(luò)同步時(shí)，指針用來(lái)同步信號(hào)間的校準(zhǔn)。(2)網(wǎng)絡(luò)失同步時(shí)(準(zhǔn)同步)，指針用來(lái)作頻率和相位的校準(zhǔn)；異步工作時(shí)，指針用作頻率跟蹤校準(zhǔn)。(3)容納網(wǎng)絡(luò)中的頻率抖動(dòng)和漂移。第2章

數(shù)字通信1.

VC-4在AU-4中的定位1)

AU-4PTRVC-4進(jìn)入AU-4時(shí)，應(yīng)加上AU-4PTR，即AU-4

=VC-4

+AU-4PTR。AU-4PTR的位置位于VC-4前9列第4行的對(duì)應(yīng)位置。

內(nèi)容：AU-4PTR=H1YYH21*1*H3H3H3其中Y=1001SS11，SS為未規(guī)定比特，1*=11111111，H1H2=NNNNSSIDIDIDIDID。第2章

數(shù)字通信NNNN是NDF新數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)；SS是指針標(biāo)識(shí)；IDIDIDIDID是10個(gè)bit指針值，I表示增加、D表示減少比特；3個(gè)H3—用于VC幀速率調(diào)整。10個(gè)bit調(diào)整VC-4凈負(fù)荷9?×?261?=?2349B：(1)每3個(gè)字節(jié)為一調(diào)整單位，共有2349/3?=?783調(diào)整單位。(2)?ID比特共有210?=?1024個(gè)值，足以表示783調(diào)整單位。(3)?783調(diào)整單位分別用000、111、222、…、781781781、782782782指針調(diào)整單位序列表示。第2章

數(shù)字通信圖中000的位置是從AU-4PTR后的第一個(gè)調(diào)整單位算起。第2章

數(shù)字通信2)速率調(diào)整(1)正調(diào)整。

假定VC-4的前3個(gè)字節(jié)在000位置，即指針為0；

當(dāng)VC-4速率小于AU-4速率時(shí)，應(yīng)提高VC-4的速率；

在VC-4的第一個(gè)字節(jié)J1前插入3個(gè)偽字節(jié)，放在000指針位置上；

指針格式中的NNNN由穩(wěn)定態(tài)0110變?yōu)檎{(diào)整態(tài)1001，ID10bit中的I全部反轉(zhuǎn)，由0000000000變?yōu)?010101010；

VC-4在時(shí)間上向后推移一個(gè)調(diào)整單位，10

bit指針加1，由0000000000變?yōu)?000000001。VC-4的前3個(gè)字節(jié)后移至111位置；

正碼速調(diào)整的相鄰兩次操作間隔要大于3幀。調(diào)整一次指針應(yīng)在下3幀內(nèi)保持不變，第四幀方可再調(diào)整，NNNN重新恢復(fù)穩(wěn)定值。

說(shuō)明：指針的最大值為782，+1后恢復(fù)為0。第2章

數(shù)字通信(2)負(fù)調(diào)整。·假定VC-4的前3個(gè)字節(jié)在000位置，即指針為0。·當(dāng)VC-4速率大于AU-4速率時(shí)，應(yīng)降低VC-4的速率?！C-4的前3個(gè)字節(jié)左移放在AU-4PTR的H3H3H3位置上?！ぶ羔樃袷街械腘NNN由穩(wěn)定態(tài)0110變?yōu)檎{(diào)整態(tài)1001，10比特中的D全部反轉(zhuǎn)，由0000000000變?yōu)?101010101?！?/p>

VC-4在時(shí)間上向前推移一個(gè)調(diào)整單位，10比特指針減1，由0000000000變?yōu)?100001110(782)。·負(fù)碼速調(diào)整的相鄰兩次操作間隔要大于3幀。調(diào)整一次指針應(yīng)在下3幀內(nèi)保持不變，第四幀方可再調(diào)整，NNNN重新恢復(fù)穩(wěn)定值。說(shuō)明：指針的最小值為0，-1后恢復(fù)為782。第2章

數(shù)字通信3)舉例(1)假定上一穩(wěn)定幀指針為6NNNNSS10bit

=

0110

10

0000000110其中，0110

表示是穩(wěn)定態(tài)