时分多路复用课件.ppt

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1、2.4 时分多路复用,时分多路复用概述PCM30/32路系统数字复接技术,1,ppt课件,2.4.1 时分多路复用概述,1、复用的概念复用：为了提高信道利用率，使多路信号互不干扰地在同一信道上传输的方式称为多路复用。频分复用（FDM）多用于模拟信号的复用时分复用（TDM）多用于数字信号的复用波分复用（WDM）多用于光纤通信系统,2,ppt课件,2、时分复用的概念各路信号在同一信道上轮流占用不同时间间隔进行通信。3、PCM时分多路通信的原理：时分多路通信的理论根据：抽样定理抽样定理告诉我们，一路连续的模拟话音信号S(t)的相邻样值之间有125s的时间空隙，这是时分复用的关键。如果信道仅用来传送一

2、路话音，则有92%的时间是空闲着的。,3,ppt课件,使多个话路的抽样时间错开，也就是在不同时间分别对多个话路取样，而后把它们都送到一对线路上去传送，这就构成了多个话路在一对线路上传送的时分多路信号。在收信端，再设法按照接收的先后次序，将多个话路抽样序列分开，便能恢复各个话路的话音信号，从而完成通信。,4,ppt课件,4、PCM时分多路复用的实现（抽样脉冲错开）,图3-20时分多路复用通信原理示意图,5,ppt课件,K1:合路门K2:分路门,K1和K2必须同步,同步含义:一:保持双方旋转速度要完全相同。K1和K2均以抽样频率Fi=8000次/s的速度周期性地、同步地旋转。二.保证旋转开关起止位

3、置一致。发端的旋转开关K1从接点1开始，按顺序、周期性地接入接点1，2N时，则K2也必须按发端相同的顺序从接点1开始，周期性地接入接点1，2N。以保证收发两端各路信号的轮流排队次序一致。否则收端将收不到本路信号，,6,ppt课件,帧同步:在发送端每周期各种样值信号排队的开头，送出一个已知的比任何其他抽样脉冲的幅度都大的脉冲，称为起始标志信号（即帧同步码）。在收端通过一个识别装置（把帧同步码从码流中找出来），识别并取出标志信号，用来控制接收端的旋转开关K2（调整抽样开关时间和速度），以达到发送与接收双方的同步。,为此在发端和收端都设有时钟电路来稳定抽样开关时间和速度,7,ppt课件,8,ppt课

4、件,5、时隙和帧的概念：帧：抽样时各路每轮一次的总时间（即开关旋转一周的时间），也就是一个抽样周期称为1帧（125s），即每秒8000帧。时隙（路时隙）：合路的每个样值（PAM）信号所允许占的时间间隔（C=T/n）。位时隙：1位码元的时间。（n=c/)例，一帧内共划分为32个相等的时隙，用以传送一路信号的一个抽样值对应8位码。时隙（路时隙）=125 s/32=3.9us 位时隙=1/8*3.9us=0.488us,9,ppt课件,总结(不必记)：TDM是将传输时间划分为许多个短的互不重叠的时隙，而将若干个时隙组成时分复用帧，用帧中某一固定序号的时隙组成一个子信道。每个子信道所占用的带宽相同，每

5、个时分复用帧所占的时间也是相同的（125s）,如下图（a)所示。即在同步TDM中，各路时隙的分配是预先确定的时间且各信号源的传输定时是同步的。对于TDM，时隙长度越短，则每个时分复用帧中所包含的时隙数就越多，所容纳的用户数也就越多，其原理如下图（b)所示。,10,ppt课件,(a)(b),TDM子信道示意图,11,ppt课件,12,ppt课件,6、标准PCM时分复用系统 PCM编码有两种标准：A律和律，因此国际上对应有两种互不兼容的PCM时分复用系统：一种是对应A律的PCM3032路时分复用系统在抽样周期Ti=125s，即帧周期内，可以安排32路时分复用信号。中国和欧洲各国使用。一种是对应律的

6、PCM24路时分复用系统在一个抽样周期内，可安排24路时分复用信号。北美和日本使用。上述群路又称为基群和一次群。,13,ppt课件,2.4.2 PCM30/32路系统,1、帧结构及传输速率PCM30/32系统,在1帧125s时间内，共分为32个路时隙30个路时隙分别用来传送30路话音信号一个路时隙用来传送帧同步码一个路时隙用来传送 信令码。,14,ppt课件,路时隙:125/32=3.9 s，传送某路信号的一个抽样值对应的8位码。位时隙:每个码元占用时间 1/83.9s=0.488s总传输码率:Vb=(328)/125=2.048Mbit/s或 Vb=8000(帧/s)32(时隙/帧)8(bi

7、t/时隙)=2.048Mb/s。一般简记为2M，该速率也称PCM3032路基群传输速率。,15,ppt课件,说明：为保证电话通信的顺利进行，PCM通信系统除了完成话音信号的编、译码及传输外，还必须在交换机和用户之间以及交换机和交换机之间，迅速、准确地完成占用、拨号、振铃、应答等信号的传递和交换。PCM系统称上述信号为信令信号。,16,ppt课件,CCITT建议G.732规定的帧结构,图3-22 PCM-30/32l路群的帧结构,17,ppt课件,2、帧结构的安排 PCM3032路系统中，每帧共有32个路时隙，分别用：TS0，TS1，TS2TS31来表示。30个话路时隙：TS1TS15分别传送第

8、115路话音信号TS17TS31 分别传送第1630路话音信号 帧同步时隙：TS0用于传送帧同步码以实现帧同步,18,ppt课件,信令与复帧同步时隙：TS16每帧的TS16用来传信令信号。TS16中有8位码，可分配给两个话路使用第14位码传送一个话路的信令，第58位码传送另一个话路的信令。则30个话路则需15个TS16传送信令，即需要15个帧的来传送。分别记为F1，F2，F3F15；,19,ppt课件,为保证收发两端各路信令码在时间上对准，也需要在第1帧信令码发送前发一个供识别用的标志码。为此在PCM3032路系统中又安排了一个帧，记为F0。复帧同步码:F0的TS16时隙传送的信令标志码称为复

9、帧同步码。保证收发两端各路信令码在时间上对准。16个帧F0，F1，F2，F3F15组成了一个复帧，每个复帧占用16*125s=2.0ms的时间。,PCM基群帧结构动画,20,ppt课件,2.4.3数字复接技术,数字通信的优越性，推动了数字通信网的建立和发展。在通信网运行时，为了扩大传输容量和提高传输效率，可以采用复用的方式。为了进一步扩大系统容量，就需要把若干中低速数字信号（低次群）合并成一个高速数字信号（高次群），再通过高速信道传输，传到对方再分离还原为各个中低速数字信号。数字复接就是实现这种数字信号合并与分离的。随着微波通信、光纤通信的发展，这种技术在数字通信中显得越发重要了。,21,pp

10、t课件,数字复接概念PCM复用和数字复接PCM基群和高次群复接标准PDH准同步数字复接系列和SDH同步数字复接系列,22,ppt课件,1、数字复接概念数字复接定义：将低速数字信号（低次群）在确定的时间段内，按一定时间关系间插在一起，合成一个高速数字信号（高次群）的过程。完成此功能的设备为数字复接器，相应地接收端还有数字分接器。目的：进一步扩大系统容量。未时分复用：64kbit/s时分复用：64 32=2.048Mbit/s数字复接：如二次群（四个基群）2.048 4 8Mbit/s,23,ppt课件,2、PCM复用和数字复接（形成高次群的方法）PCM复用：直接将多路信号编码复用，即直接将多路模

11、拟语音信号按125s的周期分别进行抽样，然后合在一起统一编码形成多路数字信号。如PCM基群的形成。,24,ppt课件,例如需要传送120路电话时，可将120路话音信号分别用8kHz抽样频率抽样，然后对每个抽样值编8位码，其数码率Vb:8000(帧/s)120(时隙/帧)8(bits/时隙）=7680kbit/s。由于每帧时间为125微秒，每个路时隙的时间只有1微秒左右。这样每个抽样值编8位码的时间只有1微秒时间，其编码速度非常高，对编码电路及元器件的速度和精度要求很高，实现起来非常困难。,25,ppt课件,数字复接：将几个低次群在时间空隙上迭加合成高次群。几个经PCM复用后的数字信号(例如4个

12、PCM30/32系统)再进行时分复用，形成更多路的数字通信系统。显然，经过数字复接后的信号的数码率提高了，但是每一个基群编码速度没有提高，实现起来容易，目前广泛采用这种方法提高通信容量。本质：与时分复用相同。所不同的是，对于数字复接设备参与处理和处理后的信号都是数字信号，而时分复用设备没有此要求。,26,ppt课件,数字复接原理方框图,27,ppt课件,数字复接的方法：实际也就是数字复接同步的方法，有同步复接和异步复接两种。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（这样就使几个低次群系统达到同步的目的），可直接复接。这种同

13、步方法的缺点是主时钟一旦出现故障，相关的通信系统将全部中断。,28,ppt课件,异步复接：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（这是不同步的），按基群定时系统的标准,它们之间允许有近200bit/s的误差。把数码率不同的四个基群的复接称为异步复接。因而先要进行码速调整，使各低次群获得同步，再复接。PDH大多采用异步复接准同步数字体系。,29,ppt课件,3、PCM基群和高次群复接标准 关于将PCM数字电话数字复接成各种“群路”的方式，CCITT（现TTU-T）建议了两种标准：其一是我国和西欧各国主要采用的PCM-30/32路系列标准：该

14、系列将PCM30/32路群，作为基群（或一次群），四个基群组成一个二次群，四个二次群组成一个三次群，四个三次群组成一个四次群等等；,30,ppt课件,其二是日本和北美各国采用的24路系列标准，该系列标准规定：由24个话路组成一个基群。四个基群组成一个二次群，五个或七个二次群组成一个三次群等等。,31,ppt课件,PCM数字电话的两种复接标准：,32,ppt课件,注意:表中不同群次的速率不成整数倍关系。例如，30路系列的基群速率为2.048Mb/s，二次群的速率:4*2.048Mb/s=8.192Mb/s。（）4*2.048Mb/s+0.256 Mb/s=8.448 Mb/s。这样是因为在组成二

15、次群时需要加入额外的填充码元。,33,ppt课件,4、同步数字体系SDH（Synchronous Digital Hierarchy）PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy）：PCM技术在复接成一次群时，采用同步复接，但在形成二、三、四群时采用异步复接方式。为复接方便，规定了各支路比特流之间的异步范围，对偏差的约束就是所称的准同步工作，相应的同步系列称为准同步系列。,34,ppt课件,随着光纤通信的发展和用户对电信业务需求的提高，这种基于点对点的PDH暴露出一些固有的缺点。主要为话音业务设计，不符合目前发展趋势 PDH主要实用于中低速点到点传输。存在多种标准，

16、就造成国际互通的困难PDH有1.5Mbps和2Mbps两套标准，难以互通兼容缺乏统一标准光接口各个厂家自行开发的专用光接口大量滋生，无法在光路上互通。使国际电信网的建立及网络的管理、运营及维护（OAM）十分困难。异步复用方式，必须逐级的分解和复接开销比特少，网管困难。,35,ppt课件,美国贝尔通信研究所，提出了“光同步网络”(SONET)的概念和相应的标准，并于1986年成为美国新数字体系的标准。1988年，原CCITT(现ITU-T)接受了SONET的概念并重新命名为同步数字体系SDH（Synchronous Digital Hierarchy）。SDH是不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传

17、输的体制。光缆时分数字传输系统目前普遍采用SDH同步传输方式。,36,ppt课件,SDH的特点：采用统一标准速率等级，具有统一的网络结点接口SDH以同步传输模块STM为基本传输单位：STM-N，其中N代表不同的传输模块，一般N=1，4，16，64，最低的等级也就是最基本的模块称为STM-1，STM-1：将63个基群复接，155.520Mb/s；STM-4：4个STM1同步复接，622.080 Mb/s；STM-16：4个STM4同步复接，2488.320 Mb/s；STM-64：4个STM16同步复接，9953.280 Mb/s；,37,ppt课件,同步复用，直接分插按字复接，简化了复/分接设

18、备,图 分插信号流程的比较,38,ppt课件,帧结构中安排了丰富的开销比特，使SDH网络的运行，管理和维护能力大大增强。具有标准光接口。采用了先进的分插复用器（ADM),数字交叉连接（DXC）等设备，组网灵活,39,ppt课件,1.语音信号PCM通信系统中一般采用什么编码？2.在PCM通信系统中，一路带宽为4kHz的模拟语音信号是如何变成64kbit/s的数字语音信号的？（带宽：模拟-Hz 数字-bit/s）3.计算PCM3032路基群传输速率。4.消息代码为：100001011100001分别对其进行曼彻斯特编码，差分曼彻斯特编码，AMI编码，HDB3编码,思考题,40,ppt课件,答案,41,ppt课件,