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现代通信技术概论,赵宏波 卜益民 陈凤娟 编著,目录,第1章 绪论第2章 数字通信技术第3章 程控交换技术第4章 信息传输技术与系统第5章 通信网第6章 数据通信与数据网第7章 ISDN与ATM技术第8章 宽带IP技术第9章 接入网与接入技术,第1章 绪论,1.1 基本概念1.2 通信发展趋势,1.1 通信的基本概念通信的目的：传递消息中所包含的信息。消息(message)：是物质或精神状态的一种反映，例如语音、文字、音乐、数据、图片或活动图像等。信息(information)：是消息中包含的有效内容。实现通信的方式和手段：非电的：如旌旗、消息树、烽火台 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网和计算机通信等。,电信发明史1837年：莫尔斯发明有线电报1876年：贝尔发明有线电话 1918年：调幅无线电广播、超外差接收机问世1936年：商业电视广播开播 后面讲述中，“通信”这一术语是指“电通信”，包括光通信，因为光也是一种电磁波。在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实现的。,1.1.1 通信系统的组成,通信系统的一般模型信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信号，如麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。分为有线信道和无线信道两大类。噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。,接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。,1.1.1 通信系统的组成,模拟信号和数字信号模拟信号：代表消息的信号参量取值连续，例如麦克风输出电压：,(a)话音信号(b)抽样信号图1-2 模拟信号,1.1.2 模拟通信系统模型和数字通信系统模型,数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个，例如电报信号、计算机输入输出信号：通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。,(a)二进制信号(b)2PSK信号图1-3 数字信号,1.1.2 模拟通信系统模型和数字通信系统模型,第1章 绪论,模拟通信系统模型模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统：两种变换：模拟消息 原始电信号（基带信号）基带信号 已调信号（带通信号）,图1-4 模拟通信系统模型,第1章 绪论,数字通信系统模型数字通信系统(Digital Communication System,DCS)是利用数字信号来传递信息的通信系统 信源编码与译码目的：提高信息传输的有效性完成模/数转换-信道编码与译码目的：增强抗干扰能力加密与解密目的：保证所传信息的安全数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号 同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致,图1-5 数字通信系统模型,数字通信的特点优点抗干扰能力强，且噪声不积累传输差错可控便于处理、变换、存储便于将来自不同信源的信号综合到一起传输易于集成，使通信设备微型化，重量轻易于加密处理，且保密性好缺点：需要较大的传输带宽对同步要求高,1.1.3 通信系统分类与通信方式,通信系统的分类按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 调制传输系统又分为多种调制。按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信 按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用,单工、半双工和全双工通信单工通信：消息只能单方向传输的工作方式半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工作方式全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式,通信方式,第1章 绪论,并行传输和串行传输并行传输：将代表信息的数字信号码元序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输 优点：节省传输时间，速度快：不需要字符同步措施缺点：需要 n 条通信线路，成本高,第1章 绪论,串行传输：将数字信号码元序列以串行方式一个码元接一个码元地在一条信道上传输优点：只需一条通信信道，节省线路铺设费用缺点：速度慢，需要外加码组或字符同步措施其他分类方式：同步通信和异步通信专线通信和网通信,1.1.4 通信系统主要性能指标,通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输的“速度”问题。可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。模拟通信系统：有效性：可用有效传输频带来度量。可靠性：可用接收端最终输出信噪比来度量。,第1章 绪论,数字通信系统有效性：用传输速率和频带利用率来衡量。码元传输速率RB：定义为单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特（Baud），简记为B。式中T 码元的持续时间（秒）信息传输速率Rb：定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位为比特/秒，简记为 b/s，或bps,第1章 绪论,码元速率和信息速率的关系或 对于二进制数字信号：M=2，码元速率和信息速率在数量上相等。对于多进制，例如在八进制（M=8）中，若码元速率为1200 B，则信息速率为3600 b/s。,第1章 绪论,频带利用率：定义为单位带宽（1赫兹）内的传输速率，即或可靠性：常用误码率和误信率表示。误码率误信率，又称误比特率在二进制中有,3.数字信号的基本形式最简单的数字信号是二元码(或称二进制码)，这种码的幅度只取两种不同的瞬时值。这种二进制码分为单极性、双极性和归零、不归零四种不同的基本形式。,图1.4 二元码的四种基本形式,在二进制数字通信系统中，每个码元或每个符号只能是“1”和“0”两个状态之一。实际通信中也可以有多信号电平系统即对应多进制码。进制越高，级差越小，抗干扰能力越差。但是进制越高，每个符号所代表的信息量越大。在信息论中对符号所载荷的信息量有严格定义。在二进制数字传输中，若数字序列里1和0的概率各占12，并且前后码元是相互独立的，序列中每个二进制码元所载荷的信息量就是1比特；而多进制每个符号所含的信息量将要增加，四电平的符号包含log24=2 bit的信息量，八电平的符号包含log28=3 bit的信息量。,4.数字信号码型基带信号的码型有如下几种：（1）二元码：采用两个电平编出来的码型。主要有单极性不归零码、单极性归零码、双极性归零码、双极性非归零码、差分编码、双相脉冲编码等。（2）三元码：信号的幅度取值为+1、0、-1。如：传号交替反转码、HDBn码等。（3）伪双极性码。（4）mBnB码（分组码）：把输入的信息码流按m个比特为一组然后变换为n个比特。且nm。如在光纤通信中常用的5B6B码。由于传输信道中有许多电感、电容原件，因其直流截止特性，对线路传输码型的要求如下：频谱中不存在直流成分；尽量减少码型频谱中的高频分量；具有一定的抗干扰能力；便于时钟信号的提取；具有较好的传输效率；码型变换设备简单，易于实现。,1.1.4 通信信道,1.通信媒体(1）明线：(2）双绞线(twistedpair)(3）同轴电缆(coaxial cable)(4）光纤(5）微波通信(6）卫星通信,一、频分多路复用（FDM）,1FDM的基本原理 FDM是把一条公共信道上可用的传输频段分割成多个较窄的频带，并使每个窄带都变成为一个独立信道的复用技术。2FDM的特点FDM的主要优点是容易实现，技术成熟，能较充分地利用信道带宽。但其缺点也是明显的。因为，保护频带占用了一定的信道带宽，从而大大降低了FDM的效率；信道的非线性失真改变了它的实际频率特性，易造成串音和互调噪声干扰；所需设备随输入路数增加而增多，不易小型化；FDM不提供差错控制技术，不便于性能监测。,二、时分多路复用（TDM）,1TDM的原理TDM是一种按规定的间隔，并在时间上相互错开，在一条公共信道上传输多路信号的复用技术。2TDM的特点TDM的主要优点是：不存在保护频带，可有效地提高信息传输效率；信道占用频带窄，容量大。其主要缺点是：通信双方时隙必须严格保持同步。,1.1.5 通信网,1.通信网的组成通信网组成的基本要素（硬件）是：终端设备、传输链路、转接交换设备。,2.通信网的拓扑结构(1）星形网：每一个终端均通过单一的传输链路与中心交换节点相连，如图1.12（b）所示。(2）树形网：是一种分层结构，适用于分级控制的系统。(3）网状网：点点相连，安全性高，链路数多，如图1.12（a）所示。(4）环形网：三个以上的节点用闭合环路形式组成，如图1.12（d）所示。(5）总线型网：通过总线把各节点连接起来，从而形成一条共享信道。结构简单、扩展方便。如图1.12（e）所示。(6）复合型网：该网络结构是现实中最常见的一种形式。其特点是将网状网和星形网结合。如图1.12（c）所示,图1.12 电信网的基本结构,3.通信网的分层结构（1）纵向分层的观点（2）水平描述水平描述是基于通信网实际的物理连接来划分的，可分为核心网、接入网和用户驻地网。,图1.13 垂直观点的网络结构,1.1.5 通信协议,1.协议概念和层次结构协议是指系统间互换数据的一组规则，主要是关于相互交换信息的格式、涵义、节拍等。协议分层总括起来有以下好处：(1)各层之间是独立的，任何一层不需知道下面一层是如何实现的，只需知道下一层所提供的服务和本层向上一层所提供的服务；(2)灵活性好，任何一层发生变化，只要接口关系保持不变，其他各层均不受影响；(3)结构上可以隔开，各层都可采用最合适的技术来实现；(4)易于实现和维护。（5）促进标准化工作。每一层功能所提供的服务都有精确说明。,一个通信网络协议主要由三个要素组成。（1）语法：信息与控制信息的结构或格式。（2）语义：需要发出何种控制信息、完成何种动作，以及做出何种应答。（3）同步：事件实现的详细说明及严格的同一时刻通信问题。,2.开放系统互连(OSI)参考模型,图1.14 OSI分层结构,(1）分层原则 网络中的各个节点具有相同的层次，而相同的层次具有相同的功能。各个层次间的差别要明显，层间交互作用尽可能少。低层对高层要具有透明性。在需要的地方可以设置子层，在不需要某层时允许数据穿越子层。同一节点相邻层间设置接口通信，不同节点的对等层间的通信采用相同的协议。层次不能太多。(2）OSI/RM中各层的主要功能:物理层(physical layer)物理层处于OSI参考模型的最低层。物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路提供物理连接，以透明地传送比特流。数据链路层(data link layer)在物理层提供比特流传输服务的基础上，在通信实体之间建立数据链路连接，传送以帧为单位的数据，通过差错控制、流量控制等方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。,网络层（network layer）网络层的主要任务是通过执行路由选择算法，为报文分组通过通信子网选择最适当的路径。网络层具有路径选择、拥挤控制与网络互连等功能，它是OSI参考模型中最复杂的一层。传输层（transport layer）传输层的目的是向用户提供可靠的端到端（endtoend）服务，透明地传送报文。它向高层屏蔽了下层数据通信的细节，因而是计算机通信体系结构中最关键的一层。会话层（session layer）会话层的主要目的是组织和同步两个会话服务用户之间的对话，并管理数据的交换。表示层（presentation layer）表示层主要用于处理两个通信系统间信息交换的表示方式。它包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。应用层（application layer）应用层是OSI参考模型的最高层。主要提供OSI用户服务，如文件传送、电子邮件、EDI等。,1.2 通信发展趋势,通信发展的技术基础1.微电子和微光学技术2.计算机技术3.信号与信息处理技术通信业务发展趋势1.业务宽带化2.业务IP化3.业务智能化4.业务移动化.业务个人化,1.2.3 通信技术发展趋势1.从电路交换向分组交换的转变2.窄带业务接入技术从铜线接入向移动接入转变3.传送技术从点到点通信向光联网转变4.有线无线接入都将完成从窄带向宽带的转变通信网络发展趋势1.融合将成为未来网络技术发展的主旋律2.向新一代的全业务电信网方向发展,第2章 数字通信技术,2.1 模拟信号数字化2.2 时分多路复用及PCM30/32路系统2.3 数字复接技术2.4同步数字系列SDH,传输数字信号的通信称为数字通信。数字通信以其抗干扰能力强、便于存储、处理和交换等特点，已经成为现代通信网中的最主要的通信技术基础，广泛应用于现代通信网的各种通信系统。数字通信系统的框图如图2.1所示。,图2.1 数字通信系统模型,2.1 模拟信号数字化,2.1.1 模拟信号和数字信号1.模拟信号信号波形模拟着信息的变化而变化，如图2.2所示的信号称为模拟信号。其特点是幅度连续(连续的含义是在某一取值范围内可以取无限多个数值)。,图2.2 模拟信号,2.数字信号图2.是数字信号，其特点是幅值被限制在有限个数值之内，它不是连续的而是离散的。称这种幅度离散的信号为数字信号。,图2.3 数字信号,2.1.2 数字通信的特点,(1)抗干扰能力强、无噪声积累。(2)便于加密处理。(3)便于存储、处理和交换。(4)设备便于集成化、微型化。(5)便于构成综合数字网和综合业务数字网。(6)占用信道频带较宽。,图2.4 两类通信方式抗干扰性能比较,2.1.3 脉冲编码调制（PCM）技术,脉冲编码调制（Pulse Code Modulation，简称PCM）是先对信号进行抽样，并对每个样值独立地加以量化，然后通过编码转换为数字信号。如图2.5所示。,图2.5 PCM系统结构图,1.抽样信源发出的话音信号是模拟信号，它不仅在幅度取值上是连续的，而且在时间上也是连续的。要使话音信号数字化并实现时分多路复用，首先要在时间上对话音信号进行离散化处理，这一过程叫抽样。理论和实践证明，只要抽样脉冲的间隔T1/2fm(fm是话音信号的最高频率)，则抽样后的样值序列可不失真地还原成原来的话音信号。这也称作抽样定律。,图2.6 模拟信号与其对应的样值序列,2.量化抽样把模拟信号变成了时间上离散的脉冲信号，但脉冲的幅度仍然是连续的，还必须进行离散化处理，才能最终用数字来表示。这就要对幅值进行舍零取整的处理，这个过程称为量化。（1）均匀量化均匀量化采用相等的量化间隔对采样得到的信号作量化，这种量化也称线性量化。,图2.7 均匀量化,（2）非均匀量化 如果使小信号时量化级间宽度小些，而大信号时量化级间宽度大些，就可以使小信号时和大信号时的信噪比趋于一致，这种非均匀量化级的安排称为非均匀量化或非线性量化。,图2.8非均匀量化框图与压缩扩张特性曲线,信号的压缩与扩张,话音信号通常是小信号出现的概率大，大信号出现的概率小。通常使用的压缩器中，多采用对数式压缩，广泛采用的对数压缩律是律和A律，归一化律特性为式中Y归一化压缩器输出电压X归一化压缩器输入电压压缩参数，表示压缩程度,我国规定采用A律13折线压扩特性。A律13折线是A律(A=87.6)函数量化曲线的折线逼近,也称A87.6/13折线量化。,图2.9A律13折线压缩特性,信号的压缩与扩张,3.编码和解码(1)编码理论,模拟信号在抽样量化后，变成了时间离散、幅度离散的数字信号。通常为了减少量化误差，量化级数设置很多，也就是说量化后得到的数字信号的取值仍然很多，用这样的信号传输，收端复制很困难。已知l个二电平码可以构成2l个组合，所以一般量化级数都取N=2l，这样各个量化值便可由l个二电平码来表示，通常把量化后的多电平信号变成二电平信号的过程叫编码。,自然二进码,就是人们熟悉的二进码，用（an，an-1，a1）表示，每个码元只有二种状态，取“1”或“0”，一组自然二进码代表的量化电平为=an2n-1+an-12n-2+a120式中n为二进码位数。自然二进制码和二进制数一一对应，简单易行，它是权重码，每一位都有确定的大小，从最高位到最低位依次排序，可以直接进行大小比较和算术运算。,反射二进码也称格雷（Grag）码,它的特点是相邻两组代码间的码距为1，因此如果传输中出了一位错产生的误差较小。设反射二进码为（cn，cn-1，c1），且各码元取“1”或“0”，则对应的量化电平值为=cn（2n-1）cn-1（2n-11c1（211）它在相邻电平间转换时，只有一位发生变化。,折叠二进码,用（bn，bn-1，b1）表示，它可由自然二进码变换而得。折叠二进制码沿中心电平上下对称，适于表示正负对称的双极性信号。它的最高位用来区分信号幅值的正负。折叠码的抗误码能力强。,(2)解码,解码是编码的逆过程，是把数字信号变为模拟信号的过程，即把一个8位码字恢复为一个样值信号的过程。,2.2 时分多路复用及PCM30/32路系统,2.2.1 时分多路复用的基本概念时分多路复用通信，是各路信号在同一信道上占有不同时间间隙进行通信。,图2.10 时分多路复用模型,2.2.2 时分复用中的同步技术,时分复用通信中的同步技术包括位同步(时钟同步)和帧同步，这是数字通信的又一个重要特点。位同步是最基本的同步，是实现帧同步的前提。位同步的基本含义是收、发两端机的时钟频率必须同频、同相，这样接收端才能正确接收和判决发送端送来的每一个码元。为了达到收、发端频率同频、同相，在设计传输码型时，一般要考虑传输的码型中应含有发送端的时钟频率成分。这样，接收端从接收到PCM码中提取发端时钟频率来控制收端时钟，就可做到位同步。帧同步是为了保证收、发各对应的话路在时间上保持一致，这样接收端就能正确接收发送端送来的每一个话路信号，当然这必须是在位同步的前提下实现。为了建立收、发系统的帧同步，需要在每一帧(或几帧)中的固定位置插入具有特定码型的帧同步码。这样，收端只要能正确识别出这些帧同步码，就能正确辨别出每一帧的首尾，从而正确区分出发端送来的各路信号。,PCM30/32路系统的帧结构,图2.11 PCM30/32路系统的帧结构,2.2.4 PCM30/32路系统介绍,图2.12 PCM30/32路系统方框图,2.3 数字复接技术,2.3.1 数字复接的概念数字复接技术就是把两个或两个以上分支数字信号按时分复用方式汇接成为单一的复合数字信号。,图2.13 数字复接系统的功能单元,数字信号的复接方法,数字复接的方法主要有按位复接、按字复接和按帧复接三种。按帧复接是每次复接一个支路的一个帧(一帧含有256个比特)，这种方法的优点是复接时不破坏原来的帧结构，有利于交换，但要求更大的存储容量。,图2.15 按位复接与按字复接示意图,数字复接中的码速变换,图2.16 不同支路数字码复接,将几个低次群复接成高次群时，必须采取适当的措施，以调整各低次群系统的数码率使其同步，这种同步是系统与系统之间的同步，称为系统同步。系统同步的方法有两种，即同步复接和异步复接。不论同步复接或异步复接，都需要码速变换。码速调整后的速率高于调整前的速率，称正码速调整。正码速调整方框图如图2.17所示。每一个参与复接的数码流都必须经过一个码速调整装置，将瞬时数码率不同的数码流调整到相同的、较高的数码率，然后再进行复接。,图2.17 正码速调整方框图,图2.18 脉冲插入方式码速调整示意图,PDH的固有缺点：,(1)缺乏统一的世界标准：它只有地区性的电接口规范，不存在世界性的标准，这样造成了世界互通的困难。,(2)复用结构复杂：异步复接，低速至高速要码速调整。低速分接需要逐级进行,(3)网络信息有限：PDH的帧结构中没有很多用来网络管理和维护的比特，因而无法实现分层管理和对通道的传输性能实现端到端的监护,(4)缺乏统一的网管标准：对传输系统的管理各厂家自行其事，没有统一的规范，不利于形成统一的电信管理网,(5)缺乏灵活的网络管理能力：传统的PDH网络运行和管理主要靠人工的数字信号交叉连接，无法实现在线实时控制，难以满足用户对动态组网和新业务接入的要求。,(6)PDH主要面向语音业务设计,而现代通信是多业务,宽带,智能化,个人化,SDH产生贝尔研究所提出称之为同步光网络的（SONET）概念，目的是阻止互不兼容的光接口的的大量滋生，实现标准光接口。1988年ITU-T接受了SONET概念，重新命名为同步数字体系-SDH,SynchronousDigitalHierarchy,2.4 同步数字系列（SDH）,2.4.1 SDH的概念SDH是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级，而SDH网络则是由一些基本的网络单元（NE）组成的，在传输介质上（如光纤、微波等）进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络，它具有全世界统一的网络节点接口（NNI）。SDH采用一套标准化的信息结构等级，称之为同步传送模块STM-N（N=1,4,16,64），其中最基本、最重要的模块为STM-1，其传输速率为155520 kbit/s,SDH系统的特点,（1）SDH是采用以字节间插同步方式复接，构成更高等级的SDH传送模块STM-N，因此，从STM-N中容易分出支路信号，分/插复用灵活，可动态改变网络配置（2）有充足的开销，使网络的运行、指配以及管理维护能力大大增强，便于新功能和新特性的开发升级。（3）兼容了国际1.544Mb/s和2.048Mb/s系列，使其具有统一网络接口，为国际通信接口提供方便，使得任何网络单元在光路上可以互通（）有效网管和网络动态配置，容易实现自愈环的组网，提高网络可用性，并降低维护费用（）kHz帧频与字节同步复用，为将传输终端综合进数字交换并简化交换设备提供了可能（）适用于支撑关于用户网络接口标准速率定为Mb/s和成为支撑的重要传输手段,SDH帧结构与段开销,采纳了以字节(Byte)作为基础的矩形块状帧结构,再生段开销,管理单元指针,净负荷,复用段开销,行：一帧9行；列：一帧共270 X N列；字节：SDH的帧结构是以字节为基础的，一字节=8bit帧长：SDH的帧结构是指有多少字节 STM-N的一帧字节（270 X N）X 9 STM-N的一帧比特（270 X N）X 9 X 8=19440N一帧时间：125us；帧速率：1/125us=8000（帧/S）码速率：,(1)开销是指在网络节点的信息码流中扣除信息净负荷，用作网络的运行、维护和管理，额外的支出。,开销由段开销SOH和通道开销POH组成.,段开销由：再生段开销RSOH和复用段开销MSOH组成通道开销由高阶通道开销（HD POH）和低阶通道开销（LD POH）组成,(2)管理单元指针（AU-PTR）：是用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置的指示符。,(3),开销：为保证信息净负荷正常灵活传送所必须附加的额外的消费字节。即:开销是指在网络节点的信息码流中扣除信息净负荷，用作网络的运行、维护和管理，额外的支出。开销由段开销SOH和通道开销POH组成.它们分别用于段层和通道层（传输的通道分类）的维护.段开销（SOH）：段开销SOH作为段层性能监视、管理和维护的信息，进一步分为再生段开销RSOH和复用段开销MSOH。段开销SOH的区域：19N列中13行和59行段开销SOH的比特数=（3+5）X N X 9 X 8=576Nbit通道开销Vc-PCH：主要用于复用Vc进入STM的开销比特，安排在净负荷中，分为两类：第一类低阶Vc-POH，其主要功能有低阶Vc通道功能监视、信号维护及告警状态指示。第二类：高阶Vc-POH，其主要功能有高阶Vc通道性能监视，告警状态指示，信号维护以及复用结构等。,复用段开销,再生段开销,图、STM-1 SOH字节安排,帧定位字节,再生段数据通路,数据通信字节(DCC):D4D12,公务联络字节E1和E2,再生段误码监测,复用段层的误码情况,同步状态字节,传送自动保护倒换（APS）信息,管理单元指针（AU-PTR）：是用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置的指示符。由于净荷区所载的信息涉及到信息本身的结构与定界，AU-PTR管理单元指针用来指示这个新信息组的第一字节在帧中的位置。位置第四行9字节。,在SDH中采用一种什么“结构”和“方法”将不同码速率标准的PDH信号、ATM信号等“组装”为标准的同步传输模块STM-N？SDH的复用结构和映射方法，简称复用映射结构。它的主要步骤是：映射、定位、复用,SDH的基本复用单元包含容器C，虚容器VC，支路单元TU，支路单元组TUG，管理单元AU，管理单元组AUG，其中n为单元等级序号。,我国的SDH基本复用映射结构,容器：容器是一种信息结构，主要完成适配功能（速率调整），让那些最常使用的准同步数字体系信号能够进入有限数目的标准容器。国际上有5种标准容器C-11、C-12、C-2、C-3和C-4。我国用到的容器C-12、C-3和C-4。,SDH复用映射结构图各符号说明：（1）容器C：图中C3，C4、C12，是一种信息结构，用来装载各种速率的业务信号。参与SDH复用的各种速率的业务信号都应首先通过码速调整等适配技术“装进”一个合适的标准容器。所谓码速调整是这样的一种过程，例如：欧洲标准的2.048Mb/s调整为2.224Mb/s.否则后面将无法将无法将这种支路信号“组装”为标准的STM-N结构等级的模块信号。己“装载”完成的标准容器又将作为后面虚容器VC的净负荷。,（2）虚容器VC：是一种SDH中最重要的结构。主要支持SDH通道层连接。虚容器由标准容器出来的数字流加上通道开销后就构成了虚容器（VC），其中的虚容器VC又分为：低阶VC：VC-12，VC-3；高阶VC：VC-4。即：,将各种支路信号适配装入相应的虚容器VC的过程称为映射。,如：2048-C-12：2224-VC-12：2240,(3)支路单元（TU）：是一种为低阶通道层与高阶通道层提供适配功能的信息结构，它由低阶VC和支路指针（TU PTR）组成。,如：2048-C-12：2224-VC-12：2240-TU-12：2304,这种支路单元为支路的信息载入高阶虚容器作准备，并且通过它的指针来指示出这个虚容器在高一阶虚容器中的位置。这种在净负荷中对虚容器位置的安排称为定位。,（4）支路单元组TUG：是由一个或多个在高阶VC净负荷中固定地占有规定位置的支路单元组成。例如：TUG-2=3 X（TU-12）；TUG-3=1 X（TU-3）=7 X（TU-12）,如：2048-C-12：2224-VC-12：2240-TU-12：2304 TUG-2：3 X 2304=6912-TUG-3：7 X 6912=48384-VC4：3 X 48384+5148（POH）=150336 这种TU经TUG到高阶VC的过程称为复用,（5）管理单元AU：是提供高阶通道层和复用段层之间适配的信息结构。管理单元由一个相应高阶VC和一个相应的管理单位指针构成。管理单元指针（AU-PTR）：是用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置的指示符.即：,如：,如：2048-C-12：2224-VC-12：2240-TU-12：2304TUG-2：3 X 2304=6912-TUG-3：7 X 6912=48384-VC4：3 X 48384+5148（POH）=150336-AU-4：VC-4加PTR（指针）=150336+576=150912,（6）管理单元组AUG：由一个或多个在STM帧占据固定位置的管理单元按字节间插方式组成。,SDH中指针可以认为是VC在AU或TU帧内提供的一种灵活和动态定位的方法,因此指针不仅能容纳VC和SOH在相位上的差别,而且能够容纳帧速率的差异指针的作用可归结为三条:（1）当网络处于同步工作状态时，指针用来进行同步信 号间的相位校准；（2）当网络失去同步时，指针用作频率和相位校准，当网 络处于异步工作时，指针用作频率跟踪校准；（3）指针还可以用来容纳网络中的频率抖动和漂移。,基本复用映射步骤（1）映射（mapping）映射是一种在SDH网络边界处，把支路信号适配装入相应虚容器的过程。例如将各种速率的PDH信号先分别经过码速调整装入相应的标准容器，再加进低阶或高阶通道开销，以形成标准的虚容器。（2）定位（alignment）定位是一种当支路单元或管理单元适配到支持层的帧结构时，帧偏移信息随之转移的过程。它依靠TU-PTR和AU-PTR功能加以实现。这里所说的指针（Pointer，PTR）是一种指示符，其值定义为虚容器相对于支持它的传送实体的帧参考点的帧偏移。（3）复用(multiplex)复用是一种使多个低阶通道层信号适配进高阶通道或将多个高阶通道层信号适配进复用段层的过程，其基本方法是字节间插。,2.4.5 SDH网络,一般来说，SDH规范下的设备（网元）可划分为三大类，即交换设备、传送设备和接入设备。交换设备包括配有SDH标准光接口和电接口的交换机或ATM设备；传送设备包括终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）和数字交叉连接设备（DXC）及再生器（REG）；接入设备包括数字环路载波（DLC）、光纤环路系统（OLC）、宽带综合业务数字网（BISDN）、光纤分布式数据接口（FDDI）、分布式排队双总线（DQDB）业务接入单元等。利用以上这些设备，并根据适宜的拓扑结构即可构成SDH网络。下面将重点讲述SDH光传送设备中的分插复用器（Add/Drop Multiplexer，ADM）。,第3章 程控交换技术,3.1 概述3.2 程控数字交换的基本原理3.3 程控数字交换机的构成3.4 呼叫接续过程分析与控制原理,3.1 概述,3.1.1 电话交换技术的发展历史3.1.2 程控交换机的特点程控电话交换机就是由电子计算机控制的电话交换机。它是利用电子计算机技术，用预先编好的程序来控制电话的接续工作。程控交换机的主要特点有：（1）灵活性强，适应性强（2）能方便地向用户提供众多的服务功能和新业务（3）易于实现维护自动化与集中化（4）便于采用公共信道信令（5）便于向综合业务数字网方向发展（6）体积小、重量轻、功耗低,3.1.3 交换技术的发展趋势,随着电信业务从以话音为主向以数据为主转移，交换技术也相应地从传统的电路交换技术逐步转向基于分组（或信元）的数据交换和宽带交换，以及适应下一代网络基于IP的业务综合特点的软交换方向发展。下面简单介绍一下几种新的交换技术。1.分组交换技术2.ATM交换技术3.光交换技术4.软交换技术,交换技术,交换技术几个主要特性的演变过程如下所述。（1）接续网络：从金属接点发展到数字开关（分立元件集成元件光子开关）。（2）信息形式：从模拟（电流）发展到数字（电脉冲光脉冲）。（3）复用方式：从空分到时分最后发展到波分（密集波分）。（4）控制方式：从人工到机电到电子最后发展到存储程序控制（SPC）或简称“程控”。（5）信令方式：从信令与呼叫信息交替用同一信道（模拟式）发展到共路信令，信令可在独立的信道上传送（数字式）。（6）接续特征：从电路到信息，最后发展到分组（或叫信包）。（7）信息带宽：从窄带（音频）发展到宽带（1100MHz）。,电路交换,电路交换（Circuit Switching）是在通信网中任意两个或多个用户终端之间建立电路暂时连接的交换方式，暂时连接独占一条电路并保持到连接释放为止。1空分交换空分交换是入线在空间位置上选择出线并建立连接的交换。2时分交换时分交换是时分多路复用（TDM）在交换上的具体应用。,一、电路交换的工作原理,电路交换二、电路交换的特点,电路交换的特点是可提供一次性无间断信道。1电路交换的主要优点（1）信息传输时延小。（2）数据信息以信号形式在通路中“透明”传输，交换机对它不进行存储、分析和处理，因此，交换机的处理开销少。（3）对数据信息的格式和编码类型没有限制。2电路交换的主要缺点（1）电路的接续时间较长。（2）电路利用率低。（3）在传输速率、信息格式、编码类型、同步方式以及通信规程等方面，通信双方必须完全兼容，这不利于不同类型的用户终端之间实现互通。（4）当一方用户忙或网络负载过重时，可能会出现呼叫不通的现象，这种现象称之为呼损。电路交换方式目前主要用于电话通信网。,报文交换,为了解决电报、资料、文献检索等数据信息的传输，提出了报文交换（Message Switching）的思想，报文交换也称电文交换或文电交换。一、报文交换的工作原理报文就是用户拟发送的完整数据。以上只是概略地叙述了报文转接的简单过程。实际上报文转发的中间节点还包括以下功能。（1）传输差错控制。（2）传输通路（路由）选择。（3）能够识别报文头和尾。（4）完成网络拥塞处理、紧急报文的优先处理等特殊功能。,报文交换二、报文交换的特点,报文交换的特点是，交换机对报文进行存储转发，它适合于电报和电子函件业务。1报文交换的主要优点（1）链路利用率高。（2）交换机以“存储转发”方式传输数据信息，它不但可以起到匹配输入输出传输速率的作用，易于实现各种不同类型终端之间的互通，而且还能起到防止呼叫阻塞、平滑通信业务量峰值的作用。（3）不需要收、发两端同时处于激活状态。,报文交换,报文交换的主要缺点（1）传送信息通过交换网时延较长，而且时延变化也大，这不利于交互型实时业务。（2）设备要求较高。交换机必须具有大容量存储、高速处理和分析报文的能力。,分组交换,由上可知，电路交换最大优点是，一旦建立连接，信号传输时延很小，适用于语音通信等实时交互通信，不足的是线路利用率低。报文交换线路利用率高，但“存储转发”的通信机制使信息通过通信网的时延加大，不适于快速响应的通信或实时通信。分组交换综合了电路交换和报文交换优点，是为既能保持较高的信道利用率又能快速响应通信需求提出来的。,分组交换,一、分组交换的工作原理分组交换在形式上仍采用报文交换的“存储转发”技术。但它不像报文交换那样，以整个报文为交换单位，而是设法将一份较长的报文分解成若干固定长度的“段”，每一段报文应加上交换时所需要的呼叫控制信息以及差错控制信息，形成一个规定格式的交换单位。,分组交换,二、分组交换方式在分组交换中，为了控制和管理通过交换网的“分组”流，目前主要采用两种方式：数据报方式和虚电路方式。1数据报方式数据报是指自带寻址信息的独立数据分组。2虚电路方式在虚电路方式中，数据传送之前，必须先在源与目的地之间建立一条逻辑连接，即虚电路。,分组交换三、分组交换的特点,分组交换的特点与报文交换相同。但是，由于分组穿越通信网以及在交换机中滞留的时间很短，因此分组交换能满足大多数用户快速交互的数据传输要求。1分组交换的主要优点（1）信息的传输时延较小，而且变化不大，能较好地满足交互型通信的实时性要求。（2）易于实现链路的统计时分多路复用，提高了链路的利用率。（3）容易建立灵活的通信环境，便于在传输速率、信息格式、编码类型、同步方式以及通信规程等方面都不相同的数据终端之间实现互通。（4）可靠性高。分组作为独立的传输实体，便于实现差错控制，从而大大地降低了数据信息在分组交换网中的传输误码率，一般可达10-10以下。（5）经济性好。信息以“分组”为单位在交换机中进行存储和处理，节省了交换机的存储容量，提高了利用率，降低了通信的费用。,分组交换,分组交换的主要缺点（1）由于网络附加的信息较多，影响了分组交换的传输效率。（2）实现技术复杂。交换机要对各种类型的分组进行分析处理，这就要求交换机具有较强的处理功能。,ATM交换方式,ATM交换方式也称为异步时分（ATD）交换方式或快速分组交换（FPS）方式，是介于电路交换与分组交换之间的一种新的交换技术。ATM交换方式的特点是：（1）灵活性高，适应性强。（2）各种语音非话业务采用统一的交换技术。（3）简化的分组交换。,光交换技术,光交换技术是在20世纪80年代迅速发展起来的高科技应用研究课题，是为宽带服务的新一代交换系统，目前还处于实验阶段。光交换是以光的形式直接实现各用户之间的信息交换，这对于提高通信质量和可靠性，减少设备和降低网络成本都有很大的好处。波分交换的基本原理是在波分光交换网络中，各信息载于不同波长的光波上，复用信号在交换信号控制下重新安排信号的载波