数字传输系统为了将模拟电话信号转变为数字信号必.ppt

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1、数字传输系统为了将模拟电话信号转变为数字信号必 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 标准的电话信号的最高频率为标准的电话信号的最高频率为3.4 kHz3.4 kHz，为方便起见，采样频率就定为，为方便起见，采样频率就定为8 kHz8 kHz，相，相当于采样周期为当于采样周期为125 125 s s。图。图3-193-19表示了上表示了上述的概念。述的概念。图图3-19 PCM3-19 PCM的基本原理的基本原理(a)(a)模拟电话信号模拟电话信号(b)

2、(b)采样后的脉冲信号采样后的脉冲信号(c)(c)编码后的数字信号编码后的数字信号 (d)(d)解码后的脉冲信号解码后的脉冲信号(e)(e)还原后的模拟电话信号还原后的模拟电话信号图图3-203-20在在2.048 2.048 Mbit/sMbit/s的的传传输输线线路路两两端端同同步步旋旋转转的的开开关关(这这只只是是为为阐阐述述原原理理用用的的示示意意图图)，表表示示3232个个时时隙隙中中的的比比特特的的发发送送和和接收必须和时隙的编号相对应，不能弄乱。接收必须和时隙的编号相对应，不能弄乱。图图3-20 E13-20 E1的时分复用帧的时分复用帧 表表3-23-2给出了欧洲和北美系统的高

3、次群给出了欧洲和北美系统的高次群的话路数和数据率。的话路数和数据率。系 统 类 型一 次 群二 次 群三 次 群四 次 群五 次 群符号E1E2E3E4E5欧洲体制话路数3012048019207680数据率（Mbit/s）2.0488.44834.368139.264565.148符号T1T2T3T4北美体制话路数24966724032数据率（Mbit/s）1.5446.31244.736274.176表表3-23-2 数字传输系统的高次群的话路数和数据率数字传输系统的高次群的话路数和数据率3.5 3.5 信道复用技术信道复用技术 3.5.1 3.5.1 频频分分复复用用、时时分分复复用用和

4、统计时分复用和统计时分复用频分复用和时分复用的特点分别如图频分复用和时分复用的特点分别如图3-21(a)3-21(a)和和(b)(b)所示。所示。频分复用的所有用户在同样的时间占频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源用不同的带宽资源(请注意，这里的请注意，这里的“带宽带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率是频率带宽而不是数据的发送速率)。时。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。样的频带宽度。图图3-21 3-21 频分复用和时分复用频分复用和时分复用在进行通信时，复用器在进行通信时，复用器(multiplexer)(multiplex

5、er)总是和分用器总是和分用器(demultiplexer)(demultiplexer)成对地使用。成对地使用。当使用时分复用系统传送计算机数据当使用时分复用系统传送计算机数据时，由于计算机数据的突发性质，一个用时，由于计算机数据的突发性质，一个用户对已经分配到的子信道的利用率一般是户对已经分配到的子信道的利用率一般是不高的。不高的。当用户在某一段时间暂时无数据传输当用户在某一段时间暂时无数据传输时时(例如用户正在键盘上输入数据或正在浏例如用户正在键盘上输入数据或正在浏览屏幕上的信息览屏幕上的信息)，那就只能让已经分配到，那就只能让已经分配到手的子信道空闲着，而其他用户也无法使手的子信道空闲

6、着，而其他用户也无法使用这个暂时空闲的线路资源。图用这个暂时空闲的线路资源。图3-223-22说明说明了这一概念。了这一概念。图图3-22 3-22 时分复用可能会造成线路资源的浪费时分复用可能会造成线路资源的浪费统计时分复用统计时分复用STDM(Statistic TDM)STDM(Statistic TDM)是一种改进的时分复用，它能明显地提高是一种改进的时分复用，它能明显地提高信道的利用率。集中器信道的利用率。集中器(concentrator)(concentrator)常常使用这种统计时分复用。图使用这种统计时分复用。图3-233-23是统计时是统计时分复用的原理图。分复用的原理图。统

7、计复用又称为统计复用又称为异步时分复用异步时分复用，而普，而普通的时分复用称为通的时分复用称为同步时分复用同步时分复用。从平均从平均的角度来看，这两者是平衡的的角度来看，这两者是平衡的。图图3-23 3-23 统计时分复用的工作原理统计时分复用的工作原理 3.5.2 3.5.2 波分复用波分复用图图3-243-24表表示示8 8路路传传输输速速率率均均为为2.5 2.5 Gbit/sGbit/s的的光光载载波波(其其波波长长均均为为1310 1310 nm)nm)，经经光光的的调调制制后后，分分别别将将波波长长变变换换到到1550 1550 1557 1557 nmnm，每每个个光光载载波波相

8、相隔隔1 1 nm nm(这这里里只只是是为为了了说说明明问问题题的的方方便便，实实际际上上光光载载波波的的间间隔一般是隔一般是0.80.8或或1.6 nm)1.6 nm)。图图3-24 3-24 波分复用的概念波分复用的概念 3.5.3 3.5.3 码分复用码分复用码分复用码分复用CDM(Code Division CDM(Code Division Multiplexing)Multiplexing)是另一种共享信道的方法。是另一种共享信道的方法。实际上，人们更常用的名词是码分多址实际上，人们更常用的名词是码分多址CDMA(Code Division Multiple Access)CDM

9、A(Code Division Multiple Access)每一个用户可以在同样的时间使用同样的每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。频带进行通信。由于各用户使用经过特殊挑选的不同由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此不会造成干扰。码分复用最初码型，因此不会造成干扰。码分复用最初是用于军事通信，因为这种系统发送的信是用于军事通信，因为这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。噪声，不易被敌人发现。在在CDMACDMA中，每一个比特时间再划分为中，每一个比特时间再划分为m m个短的间隔，称为码片个短的间隔，称

10、为码片(chip)(chip)。3.6 3.6 同步光纤网同步光纤网SONETSONET和同步和同步 数字系列数字系列SDHSDH数数字字传传输输系系统统存存在在着着许许多多缺缺点点。其其中中最主要的是以下两个。最主要的是以下两个。（1 1）速率标准不统一）速率标准不统一（2 2）不是同步传输）不是同步传输 为了解决上述问题，美国首先在为了解决上述问题，美国首先在19881988年推出了一个数字传输标准，叫做同步光年推出了一个数字传输标准，叫做同步光纤网纤网SONET(Synchronous Optical SONET(Synchronous Optical Network)Network)。

11、表表3-33-3为为SONETSONET和和SDHSDH的比较。的比较。线路速率（Mbit/s）SONET符号ITU-T符号表示线路速率的常用近似值51.840OC-1/STS-1155.520*OC-3/STS-3STM-1155Mbit/s（按四舍五入则应为156Mbit/s）466.560OC-9/STS-9STM-3622.080*OC-12/STS-12STM-4622Mbit/s933.120OC-18/STS-18STM-6表表3-33-3 SONET SONET的的OCOC级级/STS/STS级与级与SDHSDH的的STMSTM级的对应关系级的对应关系1244.160OC-24

12、/STS-24STM-81866.240OC-36/STS-36STM-122488.320*OC-48/STS-48STM-162.5 Gbit/s4976.640OC-96/STS-96STM-329953.280OC-192/STS-192STM-6410Gbit/s续表续表SONETSONET标标准准定定义义了了四四个个光光接接口口层层。SONETSONET的层次自下而上如图的层次自下而上如图3-263-26所示。所示。光子层光子层(Photonic Layer)(Photonic Layer)数字段层数字段层(Section Layer)(Section Layer)线路层线路层(L

13、ine Layer)(Line Layer)路径层路径层(Path Layer)(Path Layer)图图3-26 SONET3-26 SONET的体系结构的体系结构3.7 EIA-232-E3.7 EIA-232-E接口标准接口标准EIA-232-EEIA-232-E是美国电子工业协会是美国电子工业协会EIAEIA制制定的著名物理层标准。定的著名物理层标准。EIA-232EIA-232是是DTEDTE与与DCEDCE之间的接口标准。之间的接口标准。DTE DTE(Data(Data Terminal Terminal Equipment)Equipment)是是数数据据终终端端设设备备。数

14、数据据电电路路端端接接设设备备DCE DCE(Data(Data Circuit-terminating Circuit-terminating Equipment)Equipment)。DCEDCE的的作作用用就就是是在在DTEDTE和和传传输输线线路路之之间间提提供供信信号号变变换换和和编编码码的的功功能能，并并且且负负责责建建立立、保保持持和和释释放放数数据据链链路路的的连连接接。DTEDTE通通过过DCEDCE与与通通信信传输线路相连，如图传输线路相连，如图3-273-27所示。所示。图图3-27 DTE3-27 DTE通过通过DCEDCE与通信传输线路相连与通信传输线路相连3.8 3

15、.8 宽带接入技术宽带接入技术 xDSL xDSL技术就是用数字技术对现有的模技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。带业务。DSL DSL就是数字用户线就是数字用户线(Digital (Digital Subscriber Line)Subscriber Line)的缩写。而的缩写。而DSLDSL的前缀的前缀x x则表示在数字用户线上实现的不同宽带方则表示在数字用户线上实现的不同宽带方案。案。ADSL(Asymmetric Digital ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)Sub

16、scriber Line)是非对称数字用户线是非对称数字用户线 W-ADSLW-ADSL，HDSL(High speed DSL)HDSL(High speed DSL)是高是高速数字用户线，速数字用户线，SDSL(Single-line DSL)SDSL(Single-line DSL)是是1 1对线的数字用户线，对线的数字用户线，VDSL(Very high VDSL(Very high speed DSL)speed DSL)是甚高速数字用户线。是甚高速数字用户线。xDSL对 称 性下 行 带 宽上 行 带 宽极限传输距离ADSL非对称1.5Mbit/s64kbit/s4.65.5kmA

17、DSL非对称68Mbit/s640kbit/s1Mbit/s2.73.6kmHDSL（2对线）对称1.5Mbit/s1.5Mbit/s2.73.6kmHDSL（1对线）对称768kbit/s768kbit/s2.73.6kmSDSL对称384kbit/s384kbit/s5.5kmSDSL对称1.5Mbit/s1.5Mbit/s3kmVDSL非对称12.96Mbit/s1.62.3Mbit/s1.4kmVDSL非对称25Mbit/s1.62.3Mbit/s0.9kmVDSL非对称52Mbit/s1.62.3Mbit/s0.3kmDSL(ISDN)对称160kbit/s160kbit/s4.65

18、.5km表表3-4 3-4 xDSLxDSL的几种类型的几种类型 ADSL ADSL在现成的用户线（铜线）的两端在现成的用户线（铜线）的两端各安装一个各安装一个ADSLADSL调制解调器。我国目前采调制解调器。我国目前采用的方案是离散多音调用的方案是离散多音调DMT(Discrete DMT(Discrete Multi-Tone)Multi-Tone)调制技术。调制技术。图图3-28 DMT3-28 DMT技术的频谱分布技术的频谱分布 基于基于ADSLADSL的接入网由以下的接入网由以下3 3大部分组成：大部分组成：数字用户线接入复用器数字用户线接入复用器DSLAM(DSL Access D

19、SLAM(DSL Access Multiplexer)Multiplexer)，用户线和居民家庭中的一，用户线和居民家庭中的一些设施，如图些设施，如图3-293-29所示。所示。图图3-29 3-29 基于基于ADSLADSL的接入网的组成的接入网的组成 数字用户线接入复用器包括许多数字用户线接入复用器包括许多ADSLADSL调制解调器。调制解调器。ADSLADSL调制解调器又称为接入调制解调器又称为接入端接单元端接单元ATU(Access Termination Unit)ATU(Access Termination Unit)。在电话端局（或远端站）和居民家中在电话端局（或远端站）和居民

20、家中所用的所用的ADSLADSL调制解调器分别记为调制解调器分别记为ATU-CATU-C（C C代表端局代表端局Central OfficeCentral Office）和）和ATU-RATU-R（R R代代表远端表远端RemoteRemote）。用户电话通过电话分路）。用户电话通过电话分路器器PS(POTS Splitter)PS(POTS Splitter)和和ATU-RATU-R连在一起，连在一起，经用户线到端局，并再次经过一个电话分经用户线到端局，并再次经过一个电话分路器路器PSPS把电话连到本地电话交换机。把电话连到本地电话交换机。ADSL ADSL中的中的“D“D（数字）（数字）”

21、应理解为应理解为“使使用数字技术用数字技术”。ADSLADSL的用户线上传送的仍的用户线上传送的仍然是模拟信号而不是数字信号。然是模拟信号而不是数字信号。3.8.2 3.8.2 光纤同轴混合网（光纤同轴混合网（HFCHFC网）网）一种叫做光纤同轴混合网（一种叫做光纤同轴混合网（HFCHFC网），网），是在是在19881988年被提出。年被提出。HFCHFC是是Hybrid Fiber Hybrid Fiber CoaxCoax的缩写。的缩写。HFCHFC网是在目前覆盖面很广的网是在目前覆盖面很广的有线电视网有线电视网CATVCATV的基础上开发的一种居民的基础上开发的一种居民宽带接入网。宽带接

22、入网。HFCHFC网除可传送网除可传送CATVCATV外，还提外，还提供电话、数据和其他宽带交互型业务。供电话、数据和其他宽带交互型业务。HFC HFC网则需要对网则需要对CATVCATV网进行改造，其主网进行改造，其主要特点有如下几个方面。要特点有如下几个方面。（1 1）HFCHFC网的主干线路采用光纤网的主干线路采用光纤 HFC HFC网将原网将原CATVCATV网中的同轴电缆主干部网中的同轴电缆主干部分改换为光纤，并使用模拟光纤技术，分改换为光纤，并使用模拟光纤技术，模拟光纤从头端连接到光纤结点模拟光纤从头端连接到光纤结点(fiber (fiber node)node)，它又称为光分配结

23、点，它又称为光分配结点ODN(Optical ODN(Optical Distribution Node)Distribution Node)。图图3-30 HFC3-30 HFC网的结构图网的结构图（2 2）HFCHFC网采用结点体系结构网采用结点体系结构 HFC HFC引入了结点体系结构引入了结点体系结构(node (node architecture)architecture)的概念。一个光纤结点下的概念。一个光纤结点下的所有用户组成了一个用户群的所有用户组成了一个用户群(cluster)(cluster)，或称为邻区，或称为邻区(neighborhood area)(neighborh

24、ood area)。采用结点体系结构的好处首先是能够采用结点体系结构的好处首先是能够提高网络的可靠性。提高网络的可靠性。结点体系结构的另一个优点是简化了结点体系结构的另一个优点是简化了上行信道的设计。上行信道的设计。（3 3）HFCHFC网具有比网具有比CATVCATV网更宽的网更宽的频谱，且具有双向传输功能频谱，且具有双向传输功能图图3-31 HFC3-31 HFC网频谱划分举例网频谱划分举例（4 4）每个家庭要安装一个用户接口）每个家庭要安装一个用户接口盒盒 用户接口盒用户接口盒UIB(User Interface UIB(User Interface Box)Box)要提供以下要提供以下

25、3 3种连接。种连接。使用同轴电缆连接到机顶盒使用同轴电缆连接到机顶盒(set-(set-top box)top box)，然后再连接到用户的电视机。，然后再连接到用户的电视机。使用双绞线连接到用户的电话机。使用双绞线连接到用户的电话机。使用电缆调制解调器连接到用户的使用电缆调制解调器连接到用户的计算机。计算机。电缆调制解调器电缆调制解调器(cable modem)(cable modem)是为是为HFCHFC网而使用的调制解调器。网而使用的调制解调器。HFC HFC网的最大优点是它具有很宽的频带，网的最大优点是它具有很宽的频带，并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有并且能够利用已经有相当大的覆

26、盖面的有线电视网。线电视网。3.8.3 FTTx 3.8.3 FTTx技术技术 除了上述的除了上述的xDSLxDSL和和HFCHFC技术外，技术外，FTTxFTTx（即光纤到（即光纤到）也是一种实现宽带居民）也是一种实现宽带居民接入网的方案。这里，字母接入网的方案。这里，字母x x可代表不同的可代表不同的意思。意思。光纤到户光纤到户FTTH(Fiber To The Home)FTTH(Fiber To The Home)，即将光纤一直铺设到用户家庭可能是居，即将光纤一直铺设到用户家庭可能是居民接入网最后的解决方法。民接入网最后的解决方法。当一幢大楼有较多用户需要使用宽带当一幢大楼有较多用户需

27、要使用宽带业务时，可采用光纤到大楼业务时，可采用光纤到大楼FTTB(Fiber FTTB(Fiber To The Building)To The Building)方案。现在比较流行的方案。现在比较流行的是光纤到路边是光纤到路边FTTC(Fiber To The Curb)FTTC(Fiber To The Curb)。FTTx FTTx还有许多其他种类，如光纤到办还有许多其他种类，如光纤到办公室公室FTTO(Office)FTTO(Office)，光纤到邻区，光纤到邻区FTTN FTTN(Neighbor)(Neighbor)，光纤到门户，光纤到门户FTTD(Door)FTTD(Door)，光，光纤到楼层纤到楼层FTTF(Floor)FTTF(Floor)，光纤到小区，光纤到小区FTTZ FTTZ(Zone)(Zone)等。等。