《数字复接技术》PPT课件.ppt

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1、第五章数字复接技术第五章数字复接技术目前有两大系列：目前有两大系列：PDH 准同步数字复接系列准同步数字复接系列 SDH同步数字复接系列同步数字复接系列5.1时分复用原理时分复用原理v1.多路复用技术多路复用技术利用同一个信道传输多路互相独立的信号利用同一个信道传输多路互相独立的信号方法方法：频分复用，时分复用，码分复用，波分复用：频分复用，时分复用，码分复用，波分复用3路时分复用方框图路时分复用方框图 图 7 40 3 路时分复用波形(a)第 1 路；(b)第 2 路；(c)第 3 路；(d)3路合成的波形 5.2 PCM5.2 PCM基群帧结构基群帧结构一、一、PCM30/32PCM30/

2、32终端机的帧结构终端机的帧结构 （A A律律）1 1、帧结构、帧结构：指一帧周期中时隙的安排。：指一帧周期中时隙的安排。每帧分为每帧分为3232个时隙（个时隙（0 310 31号）号）。a.TS a.TS1 1-TS-TS1515，TSTS1717-TS-TS3131（共（共3030路时隙用于传话音）路时隙用于传话音）b.b.每个时隙传每个时隙传PCM8PCM8位编码位编码 c.Tc.TS0S0传帧同步码传帧同步码 d.TSd.TS1616传信令，即呼叫、应答传信令，即呼叫、应答等等。PCM30/32路制式基群帧结构3 3、TSTSO O 偶数帧偶数帧 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1

3、 1 0 1 1（固定为固定为帧同步码帧同步码）奇数帧奇数帧 1 1 A A1 1 n n n n n n n n n n（不传帧同步码组）（不传帧同步码组）:国际电话通信用（保留）国际电话通信用（保留）。1 1:保证收端不误判为帧同步码。保证收端不误判为帧同步码。A A1 1：帧失步：帧失步对告码对告码 A=0 A=0，同步（本地同步），同步（本地同步）（通告对方）（通告对方）A=1 A=1，失步（本地失步），失步（本地失步）n n:保留国内用。保留国内用。2、规定：、规定：每每16帧构成一个帧构成一个复帧复帧（传送共路信令）（传送共路信令）4 4、TSTS1616 第第F F0 0子帧中的

4、子帧中的TSTS1616 0 0 0 00 0 0 0 A A2 2 （固定为（固定为复帧同步码复帧同步码）：保留（备用）。：保留（备用）。A A2 2：复帧失步：复帧失步对告码对告码 A A2 2=1 =1 失步失步 A A2 2=0 =0 同步同步 第第F F1 1 F F1515子帧中的子帧中的TSTS1616 a b c d a b c d两个话路的信令码，两个话路的信令码，115115对应对应3030个话路，个话路，禁止禁止a b c da b c d为全零，以免干扰复帧同步。为全零，以免干扰复帧同步。结论结论：32 32路时隙，真正用于传送数据、话音的时隙只路时隙，真正用于传送数据

5、、话音的时隙只有有3030路，所以称为路，所以称为30/3230/32路基群。路基群。第第F1 F15子帧中的子帧中的TS1616*125us帧周期帧周期:125us帧长度：帧长度：256bit路时隙宽度：路时隙宽度：位时隙位时隙数码率数码率复帧周期复帧周期v律的律的24路基群帧结构路基群帧结构12帧构成一个复帧，复帧周期为帧构成一个复帧，复帧周期为1.5ms。12帧中奇数帧的第帧中奇数帧的第193位码元构成位码元构成101010帧帧同步码组。同步码组。而偶数帧的第而偶数帧的第193位码元构成复帧同步码位码元构成复帧同步码000111。同步码组分散地插入各帧中同步码组分散地插入各帧中每每帧长帧

6、长193个码元个码元 其中第其中第193位码用作同步码位码用作同步码例：北美采用例：北美采用PCM24路系统，每路的抽样频率路系统，每路的抽样频率8KHz，每个抽样值用，每个抽样值用8bit表示，每帧共有表示，每帧共有24个个时隙，并加上时隙，并加上1bit作为帧同步信号，求每路时隙作为帧同步信号，求每路时隙宽度与总群路的数码率。宽度与总群路的数码率。6路独立信源的频带分别为路独立信源的频带分别为b b 2b 2b 3b 3b，若采用时分复用进行，若采用时分复用进行传输，每路信源均采用传输，每路信源均采用8位对数位对数PCM编码。编码。(1)设计该系统的帧结构和总时隙数设计该系统的帧结构和总时

7、隙数(2)最小传输带宽最小传输带宽PCM30/32路系统的定时路系统的定时v定时系统产生数字信号系统中所需要的各种定时定时系统产生数字信号系统中所需要的各种定时脉冲，这些脉冲主要有：脉冲，这些脉冲主要有：（1）供抽样与分路用的抽样脉冲）供抽样与分路用的抽样脉冲（2）供编码和解码用的位脉冲）供编码和解码用的位脉冲（3）供标志信号用的复帧脉冲）供标志信号用的复帧脉冲5.3 PCM30/32路系统中的同步路系统中的同步v通信系统中必须满足三个基本同步通信系统中必须满足三个基本同步（1）时钟同步（位同步）时钟同步（位同步/比特同步）：比特同步）：建立系统同步的基础建立系统同步的基础要求收发端时钟频率一

8、致要求收发端时钟频率一致（2）帧同步（时隙同步）：）帧同步（时隙同步）：收发端时隙脉冲排列一致收发端时隙脉冲排列一致（3）复帧同步：收发端复帧时序排列一致复帧同步：收发端复帧时序排列一致1.帧同步系统的工作原理帧同步系统的工作原理常用的同步方法：常用的同步方法：（1）逐步移位法（）逐步移位法（1bit移位）移位）简单简单（2）滑动方式（置位同步）滑动方式（置位同步）复杂复杂2.帧同步系统的保护措施帧同步系统的保护措施（1）后方保护）后方保护：必须连续收到多个（：必须连续收到多个（n）帧同步码后，才能确定系统同步。帧同步码后，才能确定系统同步。防止假同步防止假同步后方保护时间：后方保护时间：从捕

9、捉到第一个真正的同步码从捕捉到第一个真正的同步码到系统进入同步状态，这段时间叫做后方保护时间到系统进入同步状态，这段时间叫做后方保护时间后方保护计后方保护计数数（2）前方保护：）前方保护：连续连续m次（次（m称为前方计数）称为前方计数）检测不出同步码，才判为真正失步检测不出同步码，才判为真正失步防止假失步防止假失步前方保护时间：前方保护时间：从第一个帧同步码丢失到从第一个帧同步码丢失到同步系统进入捕捉状态为止，这段时间称为同步系统进入捕捉状态为止，这段时间称为前方保护时间前方保护时间捕捉时间（同步引入时间）：由失步检出到捕捉时间（同步引入时间）：由失步检出到确认同步这段时间确认同步这段时间3.

10、帧同步系统的要求帧同步系统的要求v（1）同步引入时间要短。）同步引入时间要短。v（2）同步系统工作要稳定可靠）同步系统工作要稳定可靠v（3）在一定的同步引入时间要求下，）在一定的同步引入时间要求下，同步码组应最短，以增加码流中信息比同步码组应最短，以增加码流中信息比特位的数量特位的数量v（4）构成系统的电路要简单）构成系统的电路要简单4.相关问题讨论相关问题讨论v1）帧同步码的插入方式）帧同步码的插入方式a.分散式（跳跃式）插入帧同步码分散式（跳跃式）插入帧同步码PCM24路设备，路设备，DM通信系统采用通信系统采用特点：同步码不占用时隙，同步系统电路简特点：同步码不占用时隙，同步系统电路简单

11、，但同步引入时间长单，但同步引入时间长v特点：帧同步码组占用时隙，同步时间特点：帧同步码组占用时隙，同步时间短短b.集中式插入集中式插入PCM30/32路系统，以及高次群设备路系统，以及高次群设备问题提出问题提出:如何利用分时传输如何利用分时传输,提高通信系统提高通信系统的通信容量或线路利用率的通信容量或线路利用率?5.4高次群数字复接高次群数字复接数数字字复复接接:两两个个或或者者多多个个数数据据流流合合并并成成一一个个高高速数据流的过程速数据流的过程.数字复接技术数字复接技术数字比特系列与复接等级数字比特系列与复接等级根据不同传输介质的传输能力和电路情况，根据不同传输介质的传输能力和电路情

12、况，在数字通信中将数字流比特率划分为不同在数字通信中将数字流比特率划分为不同等级，等级，其其计量基本单元为一路计量基本单元为一路PCM信号的信号的比特率比特率8000（Hz）8（bit）64 kb/s（零次群）。（零次群）。两两类类数数字字速速率率系系列列和和数数字字复复接接等等级级如如表表5.4.1 和和5.4.2 所示。所示。数字复接的原理与分类数字复接的原理与分类分接器的功能是把已合路的高次群数字信号分解成分接器的功能是把已合路的高次群数字信号分解成原来的低次群数字信号原来的低次群数字信号它是它是由由同步、定时和码速恢复同步、定时和码速恢复等单元组成等单元组成数字复接系统主要由数字复接器

13、和分接器组成。数字复接系统主要由数字复接器和分接器组成。复接器是把两个或两个以上的支路（低次群）按复接器是把两个或两个以上的支路（低次群）按时分复用方式合并成一个单一的高次群时分复用方式合并成一个单一的高次群其其设备由设备由定时、码速调整和复接单元定时、码速调整和复接单元等组成等组成；数字复接系统框图 v 复复接接器器在在各各支支路路数数字字信信号号复复接接之之前前需需要要进进行行码码速速调调整整，即即对对各各输输入入支支路路数数字字信信号号进进行行频频率率和和相相位位调调整整，使使其其各各支支路路输输入入码码流流速速率率彼彼此此同同步步并并与与复复接接器器的的定定时时信信号号同同步步后后，复

14、复接接器器方方可可将将低低次次群群码码流流复复接接成成高高次群码流。次群码流。复复接接条条件件：被被复复接接的的各各支支路路数数字字信信号号彼彼此此之之间间必必须须同同步步并并与与复复接接器器的的定定时时信信号号同同步步方方可复接。可复接。根据此条件划分的根据此条件划分的复接可分为复接可分为同步复接、异源（准同步）复接、异步复接同步复接、异源（准同步）复接、异步复接三种。三种。(1)同步复接同步复接这种复接方式无需进行码速调整、有时只需进行相这种复接方式无需进行码速调整、有时只需进行相位调整或根本不需要任何调整便可复接。位调整或根本不需要任何调整便可复接。被复接的各输入支路之间，以及同复接被复

15、接的各输入支路之间，以及同复接器之间均是同步的，此时复接器便可直接器之间均是同步的，此时复接器便可直接将低支路数字信号复接成高速的数字信号将低支路数字信号复接成高速的数字信号。(2)异源（准同步）复接异源（准同步）复接。被复接的各输入支路之间不同步，并与复接被复接的各输入支路之间不同步，并与复接器的定时信号也不同步：但是器的定时信号也不同步：但是各输入支路的各输入支路的标称速率相同，也与复接器要求的标称速率相同，也与复接器要求的标称速率标称速率相同相同,但仍不满足复接条件，复接之前还需要但仍不满足复接条件，复接之前还需要进行码速调整，使之满足复接条件再进行复进行码速调整，使之满足复接条件再进行

16、复接。这种复接方式就称为异源复接或准同步接。这种复接方式就称为异源复接或准同步复接。复接。v速率的变化范围在规定的容差范围内，速率的变化范围在规定的容差范围内，v零次群：零次群：64kb/s100ppmv基群为基群为2048kb/s50ppmv二次群为二次群为8448kb/s30ppmv三次群为三次群为34368kb/s20ppmv四次群为四次群为139264kb/s15ppmv1ppm=10-6v(3)异步复接异步复接 被复接的各输入支路之间及与复接器的定被复接的各输入支路之间及与复接器的定时信号之间均是异步的，其频率变化范围不时信号之间均是异步的，其频率变化范围不在允许的变化范围之内，也不

17、满足复接条件，在允许的变化范围之内，也不满足复接条件，必须进行码速调整方可进行复接。这种复接必须进行码速调整方可进行复接。这种复接方式称为异步复接。方式称为异步复接。l由以上可见，异源和异步复接方式都必须由以上可见，异源和异步复接方式都必须进行码速调整，满足复接条件后方可复接。进行码速调整，满足复接条件后方可复接。复接方式及码速调整复接方式及码速调整1.复接方式有三种：复接方式有三种：v按位（逐比特）复接，按位（逐比特）复接，v按（码）字复接，按（码）字复接，v按帧复接按帧复接v 三种方式。三种方式。(1)按位复接。按位复接。复复接接器器每每次次复复接接一一个个支支路路的的一一比比特特信信号号

18、，依依次次轮轮流流复复接接各各支支路路信信号号，这这种种复复接接就就称称为逐位（逐比特）复接。为逐位（逐比特）复接。特点：按位复接简单易行，且对存储器容量特点：按位复接简单易行，且对存储器容量要求不高。要求不高。其缺点是对信号交换不利。其缺点是对信号交换不利。v(2)按按码码字字复复接接。复复接接器器每每次次复复接接一一个个支支路路的的一一个个码码字字（8bit），依依次次复复接接各各支支路路的的信信号号，这这种种复复接接就就称称为为按按码码字字复复接。接。特点：复接后码流保留了完整的码字结构，特点：复接后码流保留了完整的码字结构，有利于合成和处理。这种方法有利于数字电有利于合成和处理。这种方

19、法有利于数字电话交换，但要求有较大的存储容量话交换，但要求有较大的存储容量。v(3)接接帧帧复复接接。就就是是复复接接器器每每次次复复接接一一个个支支路路的的一一帧帧信信号号，依依次次复复接接各各支支路路的的信号，这种复接称为按帧复接。信号，这种复接称为按帧复接。优点是复接时不破坏原来的帧结构，有利于优点是复接时不破坏原来的帧结构，有利于交换，但需要更大的存储容量，目前极少应交换，但需要更大的存储容量，目前极少应用。用。两种复接方式示意图3536“复复用用”与与“复复接接”的的区区别别：PCM复复用用是是对对多多路路（电电话话）信信号号在在一一个个定定长长的的时时间间内（帧）完成的内（帧）完成

20、的PCM和和TDM全过程。全过程。而而复复接接是是对对多多路路数数字字信信号号（数数字字流流或或码码流流）在在一一个个定定长长的的时时间间内内进进行行的的码码元元压压缩缩与与安安排排，它它只只负负责责把把多多路路数数字字信信号号安安排排（复复用用）在在给给定定的的时时间间内内，而而不不需需要要再再进进行行抽抽样样、量量化化和和编编码码的的PCM过过程程，从从而而减减少少了了对对每每路路信信号号的的处处理理时时间间，降降低低了了对对器器件件和和电电路路的的要要求求，实实现现了了大大路数（高次群）信号的路数（高次群）信号的“时分复用时分复用”。复复接接的的原原理理就就是是改改变变各各低低速速数数字

21、字流流的的码码元元宽宽度度，并并把把它它们们重重新新编编排排在在一一起起，从从而而形形成成一一个个高高速速数数字字流流。从从表表面面上上看看，复复接接是是一一种种合合成成，但但其其本本质质仍仍然然是是一一种种时时分分复复用用的的概概念念。为为了了与与PCM复复用用相相区区别别，所所以以称称之之为为“复接复接”。2.异步信号的同步化方法异步信号的同步化方法滑动缓冲存储法滑动缓冲存储法指针处理法指针处理法 码速调整法码速调整法程控交换机程控交换机SDHPDH码速调整的方法：码速调整的方法：正码速调整，正负码速调整，正码速调整，正负码速调整，正正/零零/负码速调整负码速调整正码速调整，正负码速调整，

22、正正码速调整，正负码速调整，正/零零/负码速调负码速调整整发端：发端：码速调整同步复接码速调整同步复接各支路同步各支路同步按位复接按位复接按字复接按字复接按帧复接按帧复接收端：收端：同步分接码速还原同步分接码速还原异步信号同步化：异步信号同步化：（）正码速调整原理（）正码速调整原理a)支路信号码流以支路信号码流以fL速率写入缓存器，以速率写入缓存器，以fm速率读出速率读出缓存缓存调整调整合成合成同步同步复接复接fmfLfLfmfm取空现象取空现象正码速调整正码速调整b)在缓冲存储器要取空还没有取空时，插入在缓冲存储器要取空还没有取空时，插入一个非信息码元一个非信息码元插入命令控制三个动作插入命

23、令控制三个动作停止一次读出停止一次读出插入一个脉冲插入一个脉冲V给插入脉冲作标志给插入脉冲作标志CC）各支路的速率均调整到指定的速率）各支路的速率均调整到指定的速率达到各支路同步，然后再进行复接达到各支路同步，然后再进行复接收端：收端：a)通过码流提取时钟通过码流提取时钟b)由插入脉冲检出电路测出插入脉冲由插入脉冲检出电路测出插入脉冲后，发出去插命令，使写入时钟停止后，发出去插命令，使写入时钟停止输出一次输出一次c)恢复原来支路信号的速率恢复原来支路信号的速率带来两种附加影响带来两种附加影响相位抖动相位抖动塞入误码塞入误码（2）正）正/负码速调整负码速调整调整原理与正码速调整相同调整原理与正码

24、速调整相同不同点：同步复接时钟不同不同点：同步复接时钟不同正负码速调整和正码速调整相同部分正负码速调整和正码速调整相同部分1）在调整状态，设置调整标志（调整指示码）在调整状态，设置调整标志（调整指示码）正调整：正调整：c1c2c3=111负调整：负调整：c1c2c3=000正码速正码速调整调整c1c2c3=111不调整不调整c1c2c3=0002）调整以帧为单位进行）调整以帧为单位进行设置设置c1c2c3-调整指示码调整指示码 +v/-V-正负调整时隙（比特）正负调整时隙（比特）fmfL(正调整）正调整）+v位不传信码位不传信码fmfL(负调整）负调整）-v位传信码位传信码fm=fL(相间正，

25、负调整）相间正，负调整）调整时，传无意义的脉冲调整时，传无意义的脉冲不调整时，传信码不调整时，传信码（3）正）正/零零/负码速调整负码速调整v与正与正/负码速调整不同点负码速调整不同点(1)存在三个调整状态存在三个调整状态正调整正调整/不调整不调整/负调整负调整（2）在不调整状态时，）在不调整状态时，+v位传信码位传信码 v位不传信码位不传信码高次群复接帧结构高次群复接帧结构帧结构中包括：帧结构中包括：信息码信息码-低次群支路中码流的全部内低次群支路中码流的全部内容容帧同步码帧同步码-帧同步定位信号帧同步定位信号调整码（比特）及相应指示码调整码（比特）及相应指示码-正码速调整正码速调整业务码（

26、公务码）业务码（公务码）-管理，维护等需要管理，维护等需要1.二次群复接帧结构二次群复接帧结构v（1）支路信号的码速调整）支路信号的码速调整每每212bit为一重复周期，分为四组，每组为一重复周期，分为四组，每组53bitF11F12F13 用于帧同步码和业务码用于帧同步码和业务码c11c12c13 码速调整标志码码速调整标志码V1 插入码插入码c1c2c3=000 v1是信息码是信息码c1c2c3 v1是插入码，无任何意义是插入码，无任何意义（2）二次群异步复接帧结构）二次群异步复接帧结构四个支路的基群调整后，按位复接，即可得到二次群帧结四个支路的基群调整后，按位复接，即可得到二次群帧结构构

27、基本参数基本参数a)帧长帧长LF 信息比特数信息比特数+非信息比特数的总和非信息比特数的总和对于二次群：对于二次群：m=4 k=6 G=206设设fb复接后比特率，标称复接比特率复接后比特率，标称复接比特率 fL=支路比特率支路比特率 m=支路数支路数K=每帧中对应每个支路的非信息比特数每帧中对应每个支路的非信息比特数G=每帧中对应每个支路的信息比特数每帧中对应每个支路的信息比特数LF=m(k+G)=848bitb)帧频帧频Fs 单位时间内的帧数即单位时间内的帧数即每秒传输的每秒传输的帧数帧数 fb=8448Kbit/s LF=848bit对于异步复接二次群对于异步复接二次群fb/LFFs=8

28、448K/848=9.962kHzC)帧周期帧周期-每支路的时间长度，帧频的倒数每支路的时间长度，帧频的倒数TS=1/Fs=848/8448K=212/2112K=100.38USd）一帧分为四组，每一组）一帧分为四组，每一组212比特比特第一组第一组 200bit 50*4 第二组第二组 208bit 52*4第三组第三组 208bit 52*4第四组第四组 204bit 51*4e)帧同步码帧同步码10bit F11F21F31F41F12F22F32F42F13F23 1111010000f)业务位业务位 告警告警1bit（F33）备用）备用1bit（F43）vg)码速调整位码速调整位（

29、码速调整用的插入码）（码速调整用的插入码）4bit v1 v2 v3 v4每个支路使用每个支路使用1bit，需要调整，需要调整，V为不带任何信息的插入脉冲为不带任何信息的插入脉冲 不需要调整，不需要调整，v为信息脉冲为信息脉冲h)插入标志码共插入标志码共12bitC11c12c13 000 V1信息码信息码 111 v1 毫无意义的插入脉冲毫无意义的插入脉冲C21c22c232、三次群复接帧结构、三次群复接帧结构a）比特率）比特率 34368kb/s 4个支路个支路 8448kb/s 帧长帧长 1536bit 帧频帧频22.375KHz帧内容以及结构同二次群帧内容以及结构同二次群四次群复接帧结构四次群复接帧结构v比特率：比特率：139264kb/s 4支路支路 34368kb/sv帧长：帧长：2928bit 帧频：帧频：47.56kHz一帧内容一帧内容支路信息比特支路信息比特 2888帧同步码：帧同步码：12bitF11F21F31F41F12F22F32F42F13F23F33F43v业务码 4bitvF14 向对端发送告警指示vF24 F34 F44 留作国内使用码速调整码码速调整码 v1 v2 v3 v4插入标志码共插入标志码共20位位五次群复接帧结构同四次群五次群复接帧结构同四次群