第3章 数字复接技术.ppt

数字通信技术 第2版 主编第3章数字复接技术1)数字复接原理；2)PCM端机结构；3)SDH的帧结构；4)SDH的复接原理。3.1数字复接原理3.1.1PCM复用3.1.2数字复接3.2准同步数字系列PDH3.2.1PCM端机框图3.2.2PDH数字复接系统结构3.2.3PDH传输体制的缺陷第3章数字复接技术3.3同步数字系列SDH3.3.1SDH概述3.3.2SDH信号的帧结构3.3.3SDH的复用结构和步骤3.3.4开销和指针3.1数字复接原理3.1.1PCM复用在实际通信中，信道上往往需要多路信号同时传输。解决多路信号同时传输问题的实质就是解决信道复用问题。常用的复用方式有频分复用、时分复用和码分复用等。频分多路复用用于模拟通信，例如载波通信；时分多路复用用于数字通信，例如PCM通信。时分多路复用通信，是各路信号在同一信道上占有不同时间间隙进行通信。由抽样理论可知，抽样的一个重要作用，是将时间上连续的信号变成时间上离散的信号，其在信道上占用时间是有限的，为多路信号沿同一信道传输提供了条件。具体地说，就是把时间分成一些均匀的时间间隙，将各路信号的传输时间分配在不同的时间间隙，以达到互相分开，互不干扰的目的。所谓PCM复用就是直接将多路信号编码复用。即将多路模拟语音信号按周期分别进行抽样，然后合在一起统一编码形成多路数字信号。显然一次群（30/32路PCM）的形成就属于PCM复用。随着数字通信的容量不断增大，PCM通信方式的传输容量需要由一次群30/32路PCM或路PCM）扩大到二次群、三次群、四次群及五次群，甚至更高速率的多路系统。高次群如果采用PCM复用，编码速度快，对编码器的元器件精度要求高，不易实现。所以，高次群的形成一般不采用PCM复用，而采用数字复接的方法。3.1.2数字复接图3-1数字复接的原理示意图1)同步复接：如果被复接的各支路信号使用的时钟都是由一个总3.1.2数字复接时钟提供的，为同步复接。2)异步复接：如果各支路信号的时钟并非来自同一时钟源，各信号之间不存在同步关系，称为异步复接。3)准同步复接：如果各支路信号的时钟由不同的时钟源提供，而这些时钟源在一定的容差范围内为标称相等情况，对应的复接称为准同步复接。1)按位复接和按字复接：按位复接每次只依次复接1位码；按字复接每次只依次复接一个码字。2)按路复接：对PCM基群来说，一个路时隙有8位码。3)按帧复接：按帧复接是指每次复接一个支路的一帧数码(一帧含有256个码)。1.同步复接、异步复接和准同步复接3.1.2数字复接(1)同步复接同步复接是用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(简称码速)统一在主时钟的频率上，可直接进行复接。(2)异步复接异步复接各支路信号的时钟源无固定关系，且又无统一的标称频率，时钟频率偏差非常大。(3)准同步复接准同步复接是各低次群各自使用自己的时钟，由于各低次群的时钟频率不一定相等，使得各低次群的数码率不完全相同，因而先要进行码速调整，使各低次群获得同步，再复接。2.按位复接和按字复接(1)按位复接按位复接是每次复接各低次群的一位码而形成高次群。3.1.2数字复接图3-2按字复接和按位复接(2)按字复接按字复接是每次复接各低次群的一个码字形成高次群。3.2准同步数字系列PDH表3-1数字复接系列(准同步数字系列)传输速率等级表3.2准同步数字系列PDH图3-3世界各国商用数字光纤通信系统的PDH传输体制3.2.1PCM端机框图1)抽样过程就是以一定的抽样频率f或时间间隔T对模拟信号进行取样，把原信号的瞬时值变成一系列等距离的不连续脉冲。2)量化过程就是用一种标准幅度量出抽样脉冲的幅度值，并用四舍五入的方法把它分配到有限个不同的幅度电平上。3)编码过程就是用一组组合方式不同的二进制脉冲代替量化信号。图3-430/32路PCM端机框图3.2.2PDH数字复接系统结构图3-5数字复接系统3.2.2PDH数字复接系统结构图3-6高次群数字复接等级3.2.3PDH传输体制的缺陷1.接口方面2.光接口方面3.复用方式1)从高速信号中分/插出低速信号要一级一级的进行。图3-7从140Mbit/s信号分/插出2Mbit/s信号示意图2)由于低速信号分/插到高速信号要通过层层的复用和解复用过程3.2.3PDH传输体制的缺陷，这样就会使信号在复用和解复用过程中产生的损伤加大，使传输性能劣化，在大容量传输时，此种缺点是不能容忍的。4.运行维护方面5.没有统一的网管接口3.3同步数字系列SDHSDH传输体制是由PDH传输体制进化而来的，因此它具有PDH体制所无可比拟的优点，它是不同于PDH体制的全新的一代传输体制，与PDH相比在技术体制上进行了根本的变革。23.3.1SDH概述1.接口方面(1)电接口方面接口的规范化与否是决定不同厂家的设备能否互连的关键。(2)光接口方面线路接口(这里指光接口)采用世界性统一标准规范，SDH信号的线路编码仅对信号进行扰码，不再进行冗余码的插入。2.复用方式3.运行维护方面4.兼容性1.频带利用率低2.指针调整机理复杂3.软件的大量使用对系统安全性的影响3.3.2SDH信号的帧结构图3-8STM-N帧结构图1.信息净负荷(payload)2.段开销(SOH)3.管理单元指针(AU-PTR)3.3.3SDH的复用结构和步骤(1)比特塞入法(又叫做码速调整法)这种方法利用固定位置的比特塞入指示来显示塞入的比特是否载有信号数据，允许被复用的净负荷有较大的频率差异(异步复用)。(2)固定位置映射法这种方法利用低速信号在高速信号中的相对固定的位置来携带低速同步信号，要求低速信号与高速信号同步，也就是说帧频相一致。图3-9复用映射结构3.3.3SDH的复用结构和步骤图3-10我国的SDH基本复用映射结构1)140Mbit/s信号复用进STM-N信号。3.3.3SDH的复用结构和步骤图3-11C-4的帧结构3.3.3SDH的复用结构和步骤图3-12VC-4信息结构3.3.3SDH的复用结构和步骤图3-13AU-4信息结构2)34Mbit/s复用进STM-N信号。3.3.3SDH的复用结构和步骤图3-14TU-3的帧结构3.3.3SDH的复用结构和步骤图3-15TUG-3的帧结构3.3.3SDH的复用结构和步骤图3-16C-4信号结构3)2Mbit/s复用进STM-N信号。3.3.3SDH的复用结构和步骤图3-17C-12复帧结构和字节安排3.3.3SDH的复用结构和步骤图3-18TUG-3的信息结构3.3.3SDH的复用结构和步骤图3-19VC-4中TUG-3、TUG-2、TU-12的排列结构3.3.4开销和指针1.开销(1)段开销STM-N帧的段开销位于帧结构的19行、19N列(第4行为AU-PTR除外)。图3-20STM-N帧的段开销字节示意图3.3.4开销和指针1)定帧字节A1和A2。2)再生段踪迹字节J0。3)数据通信通路(DCC)字节D1D12。4)公务联络字节E1和E2。图3-21网络示意图5)使用者通路字节F1。提供速率为64Kbit/s数据/语音通路，给使用者(通常指网络提供者)用于特定维护目的的临时公务联络。6)比特间插奇偶校验8位码BIP-8：B1。3.3.4开销和指针图3-22BIP-8奇偶校验示意图3.3.4开销和指针7)比特间插奇偶校验N24位的(BIP-N 24)字节：B2。8)自动保护倒换(APS)通路字节：K1、K2(b1b5)。9)复用段远端失效指示(MS-RDI)字节：K2(b6b8)。10)同步状态字节：S1(b3b8)。11)复用段远端误码块指示(MS-REI)字节：M1。12)与传输媒质有关的字节：。13)国内保留使用的字节：。图3-23高阶通道开销的结构图3.3.4开销和指针(2)通道开销段开销负责段层的OAM功能，而通道开销负责的是通道层的OAM功能。1)高阶通道开销：HP-POH。J1：通道踪迹字节。AU-PTR指针指的是VC-4的起点在AU-4中的具体位置，即VC-4的第一个字节的位置，以使收信端能据此AU-PTR的值，正确地在AU-4中分离出VC-4。J1是VC-4的起点，那AU-PTR所指向的便是J1字节的。B3：通道BIP-8码。B3字节负责监测VC-4在STM-N帧中传输的误码性能，也就监测140Mbit/s的信号在STM-N帧中传输的误码性能。监测机理与B1、B2相类似，只不过B3是对VC-4帧进行BIP-8校验。3.3.4开销和指针 C2：信号标记字节。C2用来指示VC帧的复接结构和信息净负荷的性质，例如通道是否已装载、所载业务种类和它们的映射方式。例如C2=00H表示这个VC-4通道未装载信号，这时要往这个VC-4通道的净负荷TUG-3中插全“1”码TU-AIS，设备出现高阶通道未装载告警HP-UNEQ。C2=02H，表示VC-4所装载的净负荷是按TUG结构的复用路线复用来的，我国的2Mbit/s的信号复用进VC-4采用的是TUG结构。C2=15H表示VC-4的负荷是FDDI(光纤分布式数据接口)格式的信号。在配置华为公司的设备时，2M的信号的复用，C2要选择TUG结构。3.3.4开销和指针 G1：通道状态字节。G1用来将通道终端状态和性能情况回送给VC-4通道源设备，从而允许在通道的任一端或通道中任一点对整个双向通道的状态和性能进行监视。这句话怎么理解呢？G1字节实际上是传送对告信息的，即由接收端发往发送端的信息，使发送端能据此了解接收端接收相应VC-4通道信号的情况。F2、F3：使用者通路字节。这两个字节提供通道单元间的公务通信(与净负荷)。H4：TU位置指示字节。H4指示有效负荷的复帧类别和净负荷的位置，例如，作为TU-12复帧指示字节或ATM净负荷进入一个VC-4时的信元边界指示器。K3：空闲字节。留待将来应用，要求接收端忽略该字节的值。N1：网络运营者字节。用于特定的管理目的。3.3.4开销和指针2)低阶通道开销：LP-POH。图3-24低阶通道开销结构图 V5：通道状态和信号标记字节。3.3.4开销和指针V5是复帧的第一个字节，TU-PTR指示的是VC-12复帧的起点在TU-12复帧中的具体位置，也就是TU-PTR指示的是V5字节在TU-12复帧中的具体位置。J2：VC-12通道踪迹字节。J2的作用类似于J0、J1，它被用来重复发送内容由收发两端商定的低阶通道接入点标识符，使接收端能据此确认与发送端在此通道上处于持续连接状态。N2：网络运营者字节。用于特定的管理目的。K4：备用字节。留待将来应用。2.指针3.3.4开销和指针1.介绍了数字复接的基本概念，分析了同步复接、异步复接、按位复接、按字复接的原理，重点分析按位、按字复接的方法和同步复接的基本原理，掌握同步复接和异步复接的基本概念及二者的主要区别。2.分析了PDH存在的缺点，介绍了PCM端机结构，基群复用设备和高次群复用设备。3.重点介绍了SDH的基本概念特点、速率等级和帧结构，主要分析STM-1帧结构、帧结构中各部分的功能、再生段开销和复用段开销在帧结构中位置、再生段开销和复用段开销中主要字节的作用等内容。4.分析了SDH信号的映射复用结构，要求明确映射、复用和定位的基本概念。