-同步与数字复接课件.ppt

1、第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 第第6章章 同步与数字复接同步与数字复接 6.1 同步技术概述同步技术概述 6.2 位同步位同步 6.3 网同步网同步 6.4 数字复接原理数字复接原理 习题与思考题习题与思考题 第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 6.1 同步技术概述同步技术概述 1.载波同步 在相干解调时，接收端需要有一个与所接收到的信号中的调制载波同频同相的本地载波信号，这个本地载波的获取称为载波提取或称载波同步。在高频电子线路以及本书第5章数字调制中，我们已学习过无论是模拟调制信号还是数字调制信号，都必须有相干载波，才能实现相干解调。第第6 6章章 同步与数字复接

2、同步与数字复接 2.位同步 位同步又称码元同步，它是数字通信系统特有的一种同步。在数字通信系统中，被传送的信号是由一系列的码元组成的，发端每发送一个码元，收端就应该相应地接收一个码元，两者步调一致。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 3.群同步 群同步包括字同步、句同步及分路同步等。在数字通信中，信息流是由若干个码元组成一个“字”，又由若干个“字”组成一个“句”。在接收信息流时，必须知道这些“字”、“句”的开始与结束，否则接收端无法正确恢复信息。对于时分多路信号，在接收端要正确区分出各路信号，并根据发送端合路的规律进行正确分路。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 4.网同步

3、 在一个通信网里通信和相互传递消息的设备很多，各种设备产生的及需要传送的信息码流各不相同。当实现这些信息的交换、复接时，必须要有网同步系统来统一协调，使整个网能按一定的节奏有条不紊地工作。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 同步系统如果按实现方法区分，又可分为外同步和自同步两种。1)外同步 为了实现同步，发送端专门发送同步信息，该同步信息常常被称为导频或领示频率，接收端根据接收到的导频提取出同步信息，这种方法称为外同步。2)自同步 发送端不发送专门的同步导频，同步信息是接收端从接收信息中设法提取的，这种方法称为自同步。这种方法效率高，干扰小，但有时收端设备较复杂。第第6 6章章 同步

4、与数字复接同步与数字复接 6.2 位位 同同 步步 位同步又称为码元同步，它是数字通信中最基本最重要的一种同步。由于数字信号是一位码接一位码地发送和接收的，因此就要求传输系统的收、发端应具有相同的码速和码元长度。由于任何传输信道都存在干扰和损耗，因此，数字信号在通过信道传输后都应当经过整形与判决。在判决时，仅仅满足收、发定时脉冲的频率相等是不够的。为克服各种干扰的影响，还要求判决时应选在信噪比最大的时刻，并尽量靠近码元中央。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 在图6.1（a）中，由于判决时刻没有选在码元中央（即信噪比最大的时刻），因此在收端出现了判决错误；而在图6.1（b）中，因为判

5、决时刻的正确选取，所以获得了良好的传输效果。可见，位同步使收端在最佳判决时刻对接收码元进行抽样判决，从而尽可能地减少误判。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.1 判决时刻的选取(a)判决时刻选取不合适；(b)判决时刻选取合适发端信道收端1011010011110(a)收端1011010发端信道101101(b)第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 1.插入位定时导频法 在无线通信中，数字基带信号一般都采用非归零（NRZ码）的矩形脉冲，并以此对高频载波作各种调制，解调后得到的也是非归零的矩形脉冲，码元速率为fB。其功率谱密度中都没有fB成分，也没有2 fB成分，此时可以在

6、基带信号频谱的零点处,即fB或2 fB处插入所需要的导频信号，如图6.2 所示。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.2 导频插入频谱 导频信号s(f)f1/T(a)s(f)导频信号1/(2T)(b)f第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 导频提取的原理如图6.3所示。可以看出，解调以后的基带信号用中心频率为f=1/T（或1/(2T)）的窄带滤波器提取出导频信号，然后经移相整形形成位定时脉冲，即位同步。这一应用从原理上说非常简单，但在实际中还需解决两个问题。（1）收端需注意消除或减弱定时导频对原基带信号的影响。因为位定时导频分量不是原数字信号的成分，故在加入导频后，收端解

7、调得到的基带信号与原来的不同。所以必须设法消除导频分量，恢复原始数字信息，否则将引起判决错误。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.3 定时导频的提取 解 调接 收信 号窄 带 滤 波限 幅锁 相 环移 相减 法 器数 字 基 带 信 号数 字 信 号位 同 步 信 号第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 （2）导频信号有可能反过来受到原数字信号的影响。图6.3中锁相环所起的作用就是进一步利用其跟踪和窄带的特性来提取信号，而移相电路的作用是抵消提取出的导频信号经窄带滤波器、限幅器和锁相环引起的相移。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 2.双重调制导频插入法 在频

8、移键控、相移键控的数字通信系统中，PSK信号、FSK信号都是包络不变的等幅波（也称恒包络信号），所以导频的传送也可以采取浅调幅的方法。在发送端用位同步信号对已调信号再进行附加调幅，实现双重调制；在接收端进行包络检波，也可以取出位同步信号。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 设调相信号为 SPSK（t）=S（t）cos(0t+（t）（6.1）现在利用含有位同步信号的某种波形，如升余弦波m（t）=（1+cost）/2,对调相载波进行调幅，则有)(cos)()cos1(21)()()(0tttSttStmtsPSK(6.2)其中,=2/T=2f，T为码元宽度，f为导频信号的频率。第第6 6

9、章章 同步与数字复接同步与数字复接 6.2.2 自同步法 自同步法也称作直接提取位同步法，是指发端不传送专门的位同步信息，而直接从接收信号或解调后的数字基带信号中提取位同步信号。这种方法在数字通信系统中得到了广泛的应用。具体实现直接提取位同步的方法有三种：滤波法、脉冲锁相法和数字锁相法。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 1.滤波法 在数据通信和无线信道传输的数字通信系统中，基带信号通常是不归零脉冲信号。这种不归零脉冲序列的频谱中并不包含有位定时频率分量，因此不能直接用滤波器从中提取位同步信号。但由于这种脉冲序列遵循码元的变化规律，并按位定时的节拍而变化，因此，只要将其转化为归零二进

10、制脉冲系列，则变化后的信号就会出现码元信号的频率分量了，从而能够从中提取出位定时信号。图6.4就是用这种方法提取位定时信号的原理框图及波形图。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.4 用滤波法提取位定时信号 (a)方框图；(b)波形图第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 2.包络检波法 在数字微波的中继通信中，常用包络检波的方法从PSK信号中提取位同步信号。虽然PSK信号是包络不变的等幅波，具有极宽的频带，但因为信道频带宽度有限，所以在信道中传输后会在相邻码元相位突变点附近产生幅度凹陷的失真，也称平滑陷落。因此在解调PSK信号时，用包络检波器检出这种幅度“平滑陷落”的包络

11、a，去掉其中的直流分量b后，即可得到归零的脉冲序列c，最后用窄带滤波器提取包含于其中的位同步频谱分量，经脉冲整形后即可得到位同步信号，如图6.5所示。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.5 包络检波法提取位定时信号 包络检波PSK窄带滤波a c脉冲形成位定时脉冲幅度的“平滑陷落”00归零的脉冲序列c直流分量b0ttt包络 a0sPSK(t)t第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 6.2.3 重要的位同步锁相环 为克服滤波法在提取位同步时存在的缺点，可用锁相环来代替滤波器，这种方法称为锁相法。它有脉冲锁相法和数字锁相法两种。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 1

12、.脉冲锁相法 图6.6为脉冲锁相法的原理框图。各部分的工作原理是：解调恢复出来的非归零基带信号u（t）通过过零检测和脉冲形成级得到包含位定时频率分量的脉冲信号ud。这一信号反映了所接收的二进制脉冲序列的相位基准。这是因为这些脉冲的间隔虽然是随机的，但过零点的间隔总是码元脉冲周期的整数倍，这样利用码元过零点时刻形成一个脉冲，就可作为控制锁相环的基准信号。至于过零检测的方法，可以采用放大、限幅、微分和整流等方式来实现，也可以采用幅度鉴别电路（如施密特电路）来实现。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.6 脉冲锁相法原理框图 过 零检 测数 字 基 带 信号u(t)脉 冲形 成ud鉴

13、相 器u环 路滤 波 器压 控振 荡 器脉 冲形 成uc锁 相 环位 定 时信 号uc第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和脉冲形成级构成了一个简单的锁相环，输出本地位定时脉冲uc。具体工作过程是：在鉴相器中，ud与uc进行比较，产生一个相位误差信号，即同相时输出一个幅度为+1的脉冲，反相时输出幅度为1的脉冲；而基准脉冲ud不存在时，鉴相器无输出。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 2.数字锁相法 1）锁相原理 数字锁相法在现代数字通信的位同步系统中得到了越来越广泛的应用。它的基本原理是：接收端通过一个高稳定度振荡器分频得到本地位定时脉冲序列，

14、然后输入数字信号与本地位定时脉冲在鉴相器中进行相位比较。若两者相位不一致，则用鉴相器输出误差信息去调整可变分频器的输出脉冲相位，直到输出的位定时脉冲和输入信号在频率和相位上都保持一致时，才停止调整，从而达到获得同步信号的目的。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 锁相原理框图见图6.7。这是一个典型的数字锁相环电路，扣除门是一个常开门。频率为nfB的晶振产生的正弦波经整形电路变成方波，从Q端加到扣除门。因扣除门为常开门，则方波正脉冲经或门加到n次分频器。n次分频器有两路输出，一路送到鉴相器(相位比较器)，另一路则作为位同步信号输出。相位比较器把位同步信号相位与接收到的码元相位进行比较，

15、若将这种既不超前也不落后的状态维持下去，则该nfB的晶振经n分频后，频率为fB的信号即为位同步信息。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.7 锁相原理框图波形变换解调后的接收码元鉴相器滞后脉冲超前脉冲位同步信号n次分频器可变分频器或门附加门(常闭)扣除门(常开)整形QnfB晶振Q反相器第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.8 整形输出波形 Q12Q12第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 2）锁相法抗干扰性能的改善 在锁相法电路中，如果由于干扰的影响使比较器送出超前或滞后脉冲，则根据上面讲述的工作原理，锁相环会立即进行调整。实际上这种调整是没有必要的，当干扰

16、消失后，锁相环的状态又要调回来。若干扰时常存在，则锁相环常常进行不必要的来回调整，这使提取的位同步信号相位产生抖动。为了克服这个缺点，仿照模拟锁相环中鉴相器后加有环路滤波器的方法，在数字锁相环的鉴相器后加一个数字式滤波器。图6.9所示为这种方案的两个方框图，它们插在图6.7相位比较器输出之后，起抗干扰作用。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.9 两种数字式滤波方案(a)N进制M滤波器；(b)随机徘徊滤波器或门NMN或门超 前 脉 冲滞 后 脉 冲滞 后 脉 冲置“1”置“0”(a)注：N M 2N或门2N可 逆 计 数 器超 前 脉 冲滞 后 脉 冲滞 后 脉 冲(b)超 前

17、脉 冲超 前 脉 冲加 计 数减 计 数复 位置 N02N第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 由于图6.9的电路插在相位比较器后面，因此相位比较器输出的超前或滞后脉冲不能直接加到扣除门和附加门上，从而不能马上进行相位调整。例如图6.9（a）中，NMfl而得名的。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 正码速调整的原理也是如此，一旦缓存器中的信息比特数降到最低数量，就发出控制信号将读出的时钟停止一个脉冲，由于没有读出时钟，信息就不能读出，而这时信息仍往里存。因此信息就增加一个比特。如此重复下去，就可将数码流通过缓冲存储器传送出去，而输出的速率则增加为fm了。图6.20中某支路输入

18、信号码频率为fl，在写入时钟作用下，将信码写入缓存器，读出的时钟频率是码速调整后的fm，因为fmfl，所以缓存器处于慢写快读的状态，最后将会出现取空状态。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.20 脉冲插入方式码速调整示意图 123456789101112支路输入数码流 fl码速调整后的数码流 fm扣除插入脉冲后的接收信号恢复后的原数码流 fl插入脉冲插入脉冲扣除脉冲扣除脉冲第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 6.4.3 同步复接与异步复接 1.同步复接 前面已讲过，将几个支路的数字流合成为一个数字流称为复接，而将一个总数字流分解成几个数字信号流叫分接。如果被复接的支路

19、的时钟都是由一个总时钟供给的，这时的复接就叫同步复接。PCM二次群同步复接方式的复接、分接框图如图6.21与图6.22所示。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.21 PCM二次群同步复接框图复接合成及输出电路总时钟基群(1)复接器定时时钟2.048 Mb/s缓冲存储基群(2)2.048 Mb/s缓冲存储基群(3)2.048 Mb/s缓冲存储基群(4)2.048 Mb/s缓冲存储帧同步码业务码8.448 Mb/s二次群第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.22 PCM二次群同步分接框图 缓冲存储基群(1)(2.048 Mb/s)缓冲存储基群(2)(2.048 Mb/

20、s)缓冲存储基群(3)(2.048 Mb/s)缓冲存储基群(4)(2.048 Mb/s)业务码检出分群分接再生帧同步定时时钟二次群信码入8.448 Mb/s第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 由框图可以看出，同步复接器主要由以下四个部分组成：(1)定时时钟部分：产生收、发端所需 要的时钟及其他各种定时脉冲，使设备按一定时序工作。(2)码速调整和恢复部分：收、发两端各由四个缓冲存储器完成码速调整功能。在发端，把2.048 Mb/s的基群信码调整为2.112 Mb/s的信码；在收端，把2.112 Mb/s的信码恢复成2.048 Mb/s的信码。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接

21、 (3)帧同步部分：用来保证收、发两端帧同步，使分接端能正确分接。(4)业务码产生、插入和检出部分：用于业务联络和监测，以及保证发送端插入调整码、接收端消插的正常进行。CCITT对同步复接方式的帧结构提出了标准建议，即G.744关于PCM二次群同步复接的建议，如图6.23所示。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.23 PCM二次群同步复接帧结构 0123411121304051617085323334110203040506X7X866 67 68 69 7065帧定位信号X表示备用719899100131(时隙)第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 每个复接支路的数码

22、率都是2.048 Mb/s，四个支路复接后插入适当数量的帧同步码及业务码等使之复接为8.448 Mb/s的二次群，这时相当于每支路的码速率都是2.112 Mb/s，这样就需要将2.048 Mb/s的码速率变换为2.112 Mb/s之后才能进行复接，这个码速变换的任务就是由前述的缓冲存储器来完成的。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.24 同步复接时码速变换的时间关系 (a)复接端；(b)分接端 123453132123tt123453132 33123禁读2112 kb/s读出基群2048 kb/s写入(a)12345313212333禁读123453132123(b)t211

23、2 kb/s写入2048 kb/s读出t第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 2.异步复接 四个支路（PCM一次群）进行数字复接时，由于四个支路各有自己的时钟，虽然它们的标称数码率都是2.048 Mb/s，但它们的瞬时数码率为2.048 Mb/s100 b/s。对这样的异源基群信号进行复接之前，首先要解决的问题是码速调整，通过码速调整使被复接的四个支路的数码率达到一致，然后再进行复接。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 异步复接二次群的数码率也是8.448 Mb/s，因此异步复接和同步复接一样，也需要每帧插入32个比特。异步复接帧结构中需要插入帧同步码（CCITT规定PCM异

24、步复接二次群帧同步码的码型为1111010000）、对端告警码、业务码等码，这些都是固定的插入码，其插入位置和码型都不变。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 复接器中插入的码元在分接器中要去掉，这叫做“消插”。为使分接器中消插方便，通常采用的方法是在复接器中固定位置上插入用于调整码速的码元，即如果需要调整码速时，就在规定的位置插入；如果不需要调整码速时，则这个位置仍用于传输信息码。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 由于码速调整是分别对每一个基群支路进行的，因此每个支路都应设有规定的“插入码”V和“插入标志码”C的位置。为确保插入标志码的正确接收，防止因插入标志码的误码而造

25、成的消插错误，对插入标志码的传输采用“大数判决”方法，即用三个插入标志码“111”来表示有插入脉冲，用“000”来表示无插入脉冲。在接收端分接器中以“三中取二”的方式来判决是否有插入脉冲，即检出的三个码中有两个或三个为“0”时，则判定复接器无插入脉冲，那么在分接器中就不进行消插。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 这样做的结果是，插入标志码正确接收率应为 3Pe（1-Pe)2+（1-Pe）3=1-3P2e+2P3e 当Pe=10-3（最坏情况）时，正确接收率为 1-310-6+210-9=0.999 997 即正确接收率在0.999 997以上。每个被复接的基群支路的复接帧同步码、业

26、务码、插入码（作调整码速用）、插入标志码以及信息码的安排如图6.25所示。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.25 基群支路插入码及信息码分配示意图1F11F12234F135354106 107159 160161212信息码50比特C11信息码52比特C12信息码52比特C13信息码51比特V1组53比特组53比特组53比特组53比特212比特第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.26 异步复接二次群帧结构 1F11F21250420010F23F331112F4313212C11C21213 214C31215 216 217C41424C12C22425

27、426C32427 428C42524208告警帧同步备用信息码插入标志信息码插入标志524208429636C13C23637 638C33639 640C43641V1642V2643V3644V4645514204信息码插入标志插入码信息码848第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 3.复接相位抖动 相位抖动指的是数字信号的各有效瞬间相对于其理想位置的瞬时偏离，也就是说，抖动使实际的数字信号的有效触发边沿相对于无抖动的理想数字信号的边沿产生了一个超前或滞后的相位差值。由于这个差值是随时变化的，因此它可以表示为一个时间的函数p（t），如图6.27中为具有正弦波形的抖动，称为正弦抖动

28、。在实际系统中，相位抖动的分布具有一定的随机性。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.27 抖动的相位函数示意图理 想 数 字 信 号实 际 数 字 信 号相 位 函 数 p(t)0tt1t2t3t4t5t6t7t8t9t10第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 1）结构格式引入的抖动 在数字复接时，复接后的信息流中不仅仅是各支路的信息(如图6.28(a)所示)，还插入了帧同步码和业务码等附加信息(如图6.28（b）所示)。在分接端，这些附加信息要被扣除，这样就会在插入附加信息的位置上留下一些空隙，如图6.28（c）所示。这样一来，在接收端的A、B、C、D等信码相位就和理

29、想位置产生了若干码位的偏移，也就是说产生了若干比特的抖动。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.28 由附加信息位置引起的抖动 0ABCD(a)0ABCD(b)附 加 码 组0ABCD(c)第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 2）由插入脉冲引起的基本抖动 前面我们已经讲到，在码速调整中，当相位比较器检测到调整前后的相位差达到一个比特时，将插入或扣除一位信码。这样，每插入或扣除一位信码，码流相位就超前或滞后一个码位。只要有脉冲插入或扣除，这个抖动就肯定存在。所以我们称这种抖动为基本抖动。在图6.29中，门限值b即代表一个比特的相位差，当相位比较器检测到的相位差j(t)累积

30、到该门限时，就产生一次基本抖动。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 3）脉冲插入等候时间抖动 在码速调整过程中，每一个码速调整段的塞入码位和标志码位都是固定的，如图6.29中的V1V5。所以，在系统判断出某一码速调整段需要插入脉冲时，插入脉冲并不能马上加入到码流之中，它必须等到固定的插入码位到来之时才能插入。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.29 基本抖动和等候时间抖动累加示意图0bj(t)V1V2V4V3V5ttV第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 4.相位抖动的处理方法 在目前的光纤或无线传输系统中，二四次群数字复接均采用正码速调整。根据CCITT建议

31、G.742、G.751、G.922，其输出抖动在1520UI。如此大的抖动在现代通信中有时是不能满足通信要求的。因此，近几年世界各国都在设法减小复接抖动。一般来讲，处理复接抖动可以从两个方面入手，一是在接收端消除或减小抖动，二是在发送端就设法减小复接抖动。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 在信号接收端，通常用锁相环来去除抖动。由于锁相环对相位噪声具有低通特性，因此高频的抖动分量将被锁相环滤除，通过锁相环后的剩余抖动仅为低频抖动分量。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 综上所述，在分接端只能对高频的抖动分量进行处理，而低频抖动只能从其产生的机理上加以抑制。目前比较常用的处理

32、低频抖动的方法有如下三种：(1)相位跟踪法，其原理是抖动分量相互抵消。(2)模型法，其方式是将低频抖动移到较高频段。(3)插入门限调制法，其做法是在固定调整门限上加上调制，目的也是提高抖动频率。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 6.4.4 同步数字体系(SDH)光纤通信自20世纪80年代以来已经得到大规模的应用。而随着电信技术的不断发展和用户要求的逐渐提高，前面所谈到的那种基于点对点传输的传统准同步数字系列（PDH）也暴露出了越来越多的缺陷，已经很难满足现代数字通信的需要了。PDH所暴露出的一些固有的弱点主要表现在如下几个方面：第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 (1)从

33、20世纪70年代初期至今，全世界数字通信领域里存在着两个基本系列，以2.048 Mb/s 为基础的称为一个系列，以1.544 Mb/s为基础的称为另一个系列。(2)由于没有世界性标准的光接口规范，因此导致各个厂家自行开发的专用光接口（包括码型）大量出现；导致不同厂家生产的设备只有通过光/电变换成为标准电接口（G.703建议）后才能互通，而在光路上无法实现互通和调配电路，限制了联网应用的灵活性，增加了网络的运营成本。(3)PDH准同步系统多数采用异步复接，大多数为正码速调整。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 (4)复接方式大多数采用按比特复接方式。这种复接方式不利于现代信息的交换，如

34、语音编码采用的是8比特为1字节，这就要求以字节为单位进行复接。目前大规模存储器的容量已能满足PCM三次群以上复接的需要。(5)传统的PCM系统的帧中可供网络管理、业务通信、监控等的比特数太少，在开通多路业务包括传输宽带数字流或需要传输网络管理信息时，这样的帧就没法用了。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 (6)随着用户和网络技术的不断发展，现代通信网络正向着高度灵活、动态和智能化的方向发展，即实现以图像业务为主的宽带业务，要求网络能经济地提供大容量信息的传输能力，能顺利地向B-ISDN过渡。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.30 STM-N的帧结构 1帧1帧9270

35、N字节1帧1帧SOH13AU-PTR4SOH59STM-N净负荷(含POH)传输方向9N261N270N第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 1.SDH的基本概念 从SDH的产生背景可以看出，SDH概念的核心是从统一的国家信息网和国际互通的高度来组建数字通信网，并构成BIP-ISDN的传送网络。SDH网络由一些SDH网元（NE）组成，可以在光纤、微波以及卫星上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接。它具有世界统一的网络节点接口（NNI），从而简化了信号互通及传输、复用和交叉连接的过程。同时，它有标准的信息结构等级，被称为同步传输模块（STM-N），如图6.30所示。第第6 6章章 同步

36、与数字复接同步与数字复接 1）同步传输模块STM-1的帧结构 由于要求SDH网能够支持支路信号（2/34/140 Mb/s）在网中进行同步数字复用、交叉连接和交换，因而其帧结构必须具备下述功能：(1)支路信号在帧内的分布是均匀的，有规律的，便于接入和取出。(2)对PDH各大系列信号，都具有同样的方便性和实用性。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.31 STM-1段开销字段的安排A1A1A1A2A2A2J1*B1E1F0D1D2D3B2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1F29个字节9行表示国内使用的字节；*表示不扰码国内使用的字节；表示与传输媒介有

37、关的字节(暂用)；空白表示等待国际标准确定。注：第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 整个帧的结构大体分为三个功能区：(1)段开销（SOH）区：是指在STM帧结构中，为了保证信息正常传送而供网络运行、管理和维护所使用的附加字节，如图6.31所示。(2)净负荷区：存放的是有效传输信息，也称为信息净负荷。(3)管理单元指针（AU-PTR）：实际上是一组数码。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 2）同步传输模块STM-N STM-1是同步数字体系中最基本的模块信号，其传输速率为155.520 Mb/s，而更高等级的STM-N可以认为是由N个基本模块信号STM-1经字节间同步复用而成

38、的，N可取1,4,16,64,，这样4个STM-1同步信号按字复接成一个STM-4，而4个同步STM-4信号又可以复接为一个STM-16。各同步模块速率等级如下：STM-1：155.520 Mb/s；STM-4：622.080 Mb/s；STM-16：2488.320 Mb/s；STM-64：9953.280 Mb/s。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 2.SDH的特点 作为一种全新的传输体制，它必然会对PDH体制规范加以借鉴，这样使SDH同步数字体系具有如下特点。1)具有全世界统一的网络节点接口 不同的网络节点接口（NNI）具有不同的功能，其中简单节点仅具有复用功能，而复杂节点还

39、具有终结、交叉连接、复用和交换等功能。所谓网络节点接口，是指传输设备与网络节点的接口，其具体位置如图6.32所示。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.32 NNI在SDH网络中的位置示意图SMTRSMTRSMTRNNILineradioNNIDXCEANNILineradioNNISMTRSMTRSMTRTR：支 路 信 号；line：线 路 系 统；DXC：数 字 交 叉 连 接 设 备；SM：同 步 复 用 器；radio：无 线 系 统；EA：外 部 接 入 设 备第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 2)全面的兼容能力 虽然，北美、日本和欧洲现已存在相互独立的三

40、大数字系列，但以1.554 Mb/s和2.048Mb/s为基群的各大系列数字信号均可以装入相应的“容器”，然后被复接到155.520 Mb/s SDH的STM-1信息帧结构中的净负荷区内，从而顺利完成由PDH向SDH的过渡，使其具有后向兼容性。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 3)灵活的上、下话路技术和动态组网技术 SDH的帧结构采用矩形块状结构，使低速的支路可在帧中有规律地、均匀地分布，这样利用软件控制可从高速信号中一次直接分插出低速信号，而又不影响其他支路信号；同时也简化了操作，避免了对高速复用信号进行解复用的过程，省去了一系列背靠背（如PDH系列中的逐级复用/解复用过程）的复

41、用设备，使上、下电路都能快速、准确地实现。图6.33 给出了SDH与PDH复/分接过程的比较。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.33 SDH与PDH复/分接过程的比较(a)PDH复/分接过程；(b)SDH复/分接过程分接140/34 Mb/s140 Mb/s电接口分接34/8 Mb/s分接8/2 Mb/s34/140 Mb/s140 Mb/s电接口8/34 Mb/s复接2/8 Mb/s复接复接2 Mb/s(电信号)(a)SDH分插复用器ADM155 Mb/s光接口155 Mb/s光接口2 Mb/s(电信号)(b)第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 4)充分的开销比特

42、 在SDH帧结构中拥有丰富的开销比特，可以用来传输大量的网管信息，从而大大地加强了网络的操作管理，提高了网络的保护能力。此外，由于SDH中的DXC和ADM等是一类智能化网元，可实现分布式管理，便于新特性和新功能的开发。5)网络同步 当各网络单元工作在高精度基准时钟时，可以减少调整频率，并改善网络性能，因而在SDH网络中，采用主从同步方式。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 3.SDH复用结构 同步复用、映射和定位是SDH中的三大关键技术。正是这些技术的使用，使得数字复接技术在软件的支持下得以灵活地实现。这部分的内容已在前面作了详细的介绍，在此仅就SDH的复用单元和复用结构进行说明。第

43、第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 1）SDH复用结构及复用单元 根据前面的讨论可知，SDH的帧周期是以125 s为基础的，在此周期中，既可以装入相互同步的STM信号，也可以装入PDH体系支持的各低速支路信号；同时，为达到上述目的，ITU-T（原CCITT）在G.707建议中给出了SDH的复用结构与过程。由于我国选用了PCM30/32系列PDH信号，因而可根据实际情况，对ITU-T的复用结构进行简化，使之成为适用于我国的SDH复用结构，如图6.34所示。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.34 我国的SDH复用结构 TU-4AUGSTM-NNVC-43TUG-3TU-3

44、VC-31C-3C-4140 Mb/s34 Mb/sTUG-27TU-12VC-12C-122 Mb/s3指 针 处 理；定 位；复 用；映 射1第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 (1)容器(C)。所谓容器，实际上是指一种用来装载各种速率业务信号的信息结构，主要完成PDH信号与VC之间的适配功能（如码速调整等）。(2)虚容器(VC)。VC是用来支持SDH通道层连接的信息结构，它是由标准容器C的信号再加上用以对信号进行维护与管理的通道开销（POH）构成的。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 (3)支路单元(TU)。它是为低阶通道层与高阶通道层提供适配功能的一种信息结构。(4

45、)管理单元(AU)。它是在高阶通道层与复用段层之间提供适配的一种信息结构。(5)同步转移模块(STM)。在N个AUG的基础上加上起到运行、维护和管理作用的段开销，便形成了STM-N信号。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 2）复用过程举例 在复用2.048 Mb/s信号时，可将标称速率为2.048 Mb/s的信号送入C-12作适配处理，再加上VC-1的通道开销（POH），便构成了VC-12（2.240 Mb/s）。经速率调整和相位对准 后，TU-12的速率为2.304 Mb/s，再经均匀的字节间插组成TUG-2（32.034 Mb/s）。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接

46、3）关于通道、复用段和再生段的说明 在SDH传输系统中，通道、复用段和再生段之间的关系可参看图6.35。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.35 SDH传输系统中通道、复用段和再生段间的关系 PTMST RST RSTPTMST再生段再生段再生段复用段通道第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 在图6.35中，PT指通道终端，是虚容器的组合分解点，可完成对净负荷的复用和解复用，并完成通道开销的处理。MST指复用段终端，可完成复用段的功能，如产生和终结复用段开销（MSOH）。相应设备有光缆线路终端、高阶复用器和宽带交叉连接器等。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接

47、RST指再生段终端，它的功能块在构成SDH帧结构过程中产生再生段开销RSOH，在相反方向则终结再生段开销RSOH。由图6.35还可以看出通道、复用段和再生段的定义和分界。为了便于理解，将上述关于通道、复用段和再生段的划分与相应的设备联系起来，如图6.36所示。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 图6.36 SDH传输系统与通道、复用段和再生段间的对应关系交换系统适配系统交叉连接系统光纤线路系统通道终端(线路终端)(复用/解复用)光纤再生器光纤交换系统适配系统交叉连接系统光纤线路系统通道终端(线路终端)(复用/解复用)再生段再生段复用段VC-3/VC-4通道VC-1/VC-2通道第第6

48、 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 习题与思考题习题与思考题 6.1 时钟与同步的概念分别是什么？其重要性是什么？6.2 在数字通信中有几种同步类型？各种同步类型所起的作用分别是什么？6.3 试比较用插入导频法和直接提取法提取位同步信号的优、缺点。6.4 简述用数字锁相环法提取码元同步信号的原理。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 6.5 如何克服数字锁相环法的相位误差对提取码元同步信号的影响？6.6 准同步方式有哪两种方法？6.7 比较主从同步和相互同步方式的优、缺点。6.8 简述我国数字复接系列的构成方式。6.9 数字复接系统由哪几部分构成？各部分的作用是什么？6.10 数字

49、复接有几种复接方式？各方式的优、缺点各是什么？6.11 说明同步复接和异步复接的基本工作原理。第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 6.12 正码速调整是如何实现的？6.13 简述异步时钟复接器的工作过程。6.14 抖动的概念是什么？导致抖动产生的主要因素有哪些？6.15 如何消除相位抖动的影响？6.16 SDH与PDH相比有哪些优越性？6.17 SDH网的基本特点是什么？SDH帧中的传送顺序是什么？它的不足之处是什么？第第6 6章章 同步与数字复接同步与数字复接 6.18 不同等级的STM-N的速率是多少？6.19 SDH帧的开销是什么意思？其段开销在什么位置上？6.20 试计算STM-1段开销的比特数及STM-16的码速率。143感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！