1、2.4 2.4 时分多路复用时分多路复用时分多路复用概述时分多路复用概述PCM30/32路系统路系统数字复接技术数字复接技术1ppt课件2.4.1 2.4.1 时分多路复用概述时分多路复用概述1、复用的概念、复用的概念复用：为了提高信道利用率，使多路信号互复用：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不干扰地在同一信道上传输的方式称为多路复用。复用。频分复用（频分复用（FDM）多用于模拟信号的复用）多用于模拟信号的复用时分复用（时分复用（TDM）多用于数字信号的复用）多用于数字信号的复用波分复用（波分复用（WDM）多用于光纤通信系统）多用于光纤通信系统2ppt课件
2、2、时分复用的概念、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各路信号在同一信道上轮流占用不同时间间隔进行通信。隔进行通信。3、PCM时分多路通信的原理：时分多路通信的原理：时分多路通信的理论根据：抽样定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抽样定理告诉我们，一路连续的模拟话音信号S(t)S(t)的相邻样值之间有的相邻样值之间有125125ss的时间空隙，这是时分的时间空隙，这是时分复用的关键。复用的关键。如果信道仅用来传送一路话音，则有如果信道仅用来传送一路话音，则有92%92%的时间是的时间是空闲着的。空闲着的。3ppt课件使多个话路的抽样时间
3、错开，也就是在不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。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，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。话路的话音信号，从而完成通信。4ppt课件4、PCM时分多路复用的实现（抽样脉冲时分多路复用的实现（抽样脉冲错开）错开）图图3-20时分多路复用通信原理示
4、意图时分多路复用通信原理示意图5ppt课件K1:合路门合路门K2:分路门分路门 K1和和K2必须同步必须同步 同步含义同步含义:一一:保持双方旋转速度要完全相同。保持双方旋转速度要完全相同。K1 K1和和K2K2均以抽样频率均以抽样频率FiFi=8000=8000次次/s/s的速度周期性的速度周期性地、同步地旋转。地、同步地旋转。二二.保证旋转开关起止位置一致。保证旋转开关起止位置一致。发端的旋转开关发端的旋转开关K1K1从接点从接点1 1开始，按顺序、周期开始，按顺序、周期性地接入接点性地接入接点1 1，2 2N N时，则时，则K2K2也必须按发端相同的也必须按发端相同的顺序从接点顺序从接点
5、1 1开始，周期性地接入接点开始，周期性地接入接点1 1，2 2N N。以以保证收发两保证收发两端各路信号的轮流排队次序一致。端各路信号的轮流排队次序一致。否则否则收端将收不到本路信号，收端将收不到本路信号，6ppt课件帧同步帧同步:在发送端每周期各种样值信号排队的开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，称为起始标志信冲的幅度都大的脉冲，称为起始标志信号（即号（即帧同步码帧同步码）。在收端通过一个识别装置（把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），识别并取出标志信从码流中找出来），识别并取出
6、标志信号，用来控制接收端的旋转开关号，用来控制接收端的旋转开关K2K2（调（调整抽样开关时间和速度），以达到发送整抽样开关时间和速度），以达到发送与接收双方的同步。与接收双方的同步。为此在发端和收端都设有为此在发端和收端都设有时钟电路时钟电路来稳来稳定抽样开关时间和速度定抽样开关时间和速度7ppt课件8ppt课件5、时隙和帧的概念：、时隙和帧的概念：帧帧：抽样时各路每轮一次的总时间（即开关旋转一周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的时间），也就是一个抽样周期称为1帧帧（125s），），即每秒即每秒8000帧。帧。时隙（路时隙）时隙（路时隙）：合路的每个样
7、值（：合路的每个样值（PAM）信号所信号所允许占的时间间隔（允许占的时间间隔（C=T/n）。位时隙位时隙：1位码元的时间。（位码元的时间。（n=c/)例，一帧内共划分为例，一帧内共划分为3232个相等的时隙，用以传送一路信个相等的时隙，用以传送一路信号的一个抽样值对应号的一个抽样值对应8 8位码。位码。时隙（路时隙）时隙（路时隙）=125=125 s/32=3.9uss/32=3.9us 位时隙位时隙=1/8=1/8*3.9us=0.488us3.9us=0.488us9ppt课件总结总结(不必记不必记)：TDMTDM是将传输时间划分为许多个短的互不重叠的是将传输时间划分为许多个短的互不重叠的
8、时隙，而将若干个时隙组成时分复用帧，用帧中时隙，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。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，每个时分复用帧每个子信道所占用的带宽相同，每个时分复用帧所占的时间也是相同的（所占的时间也是相同的（125125ss）,如下图（如下图（a)a)所示。即在同步所示。即在同步TDMTDM中，各路时隙的分配是预先中，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。确定的时间且各信号源的传输定时是同步的。对于对于TDMTDM，时隙长度越短，则每个时分复用帧中时隙长度越短，则每个时分复用帧中所包含的时隙数就越多，
9、所容纳的用户数也就越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（多，其原理如下图（b)b)所示。所示。10ppt课件 (a)(b)可用频段频率时间图2.28 TDM子信道示意图ABCDABCDABCDABCD组成子信道A的时隙时分复用帧图2.29 TDM原理2多路复用器MUX源1源2源3源4源5源6多路复用器MUX目标1目标2目标3目标4目标5目标63 4 56 12 3 4 516 TDM子信道示意图子信道示意图 11ppt课件12ppt课件6、标准、标准PCM时分复用系统时分复用系统 PCM PCM编码有两种标准：编码有两种标准：A A律和律和律，因此国际律，因此国际上对应
10、有两种互不兼容的上对应有两种互不兼容的PCMPCM时分复用系统：时分复用系统：一种是对应一种是对应A律的律的PCM3032路时分复用系统路时分复用系统在抽样周期在抽样周期Ti=125sTi=125s，即帧周期内，可以安排，即帧周期内，可以安排3232路路时分复用信号。时分复用信号。中国和欧洲各国中国和欧洲各国使用。使用。一种是对应一种是对应律的律的PCM24路时分复用系统路时分复用系统在一个抽样周期内，可安排在一个抽样周期内，可安排2424路时分复用信号。路时分复用信号。北美和日本北美和日本使用。使用。上述群路又称为基群和一次群。上述群路又称为基群和一次群。13ppt课件2.4.2 2.4.2
11、 PCM30/32PCM30/32路系统路系统1 1、帧结构及传输速率、帧结构及传输速率PCM30/32系统系统,在在1 1帧帧125s时间时间内，内，共共分为分为32个路时隙个路时隙30个路时隙分别用来传送个路时隙分别用来传送30路话音信号路话音信号一个路时隙用来传送一个路时隙用来传送帧同步码帧同步码一个路时隙用来传送一个路时隙用来传送 信令码。信令码。14ppt课件路时隙路时隙:125/32=3.9 s，传送某路信传送某路信号的一个抽样值对应的号的一个抽样值对应的8 8位码。位码。位时隙位时隙:每个码元占用时间每个码元占用时间 1/83.9s=0.488s总传输码率总传输码率:Vb=(32
12、8)/125=2.048Mbit/s或或 Vb=8000(帧帧/s)3232(时隙时隙/帧帧)8 8(bit/时隙时隙)=2.048Mb/s。一般简记为一般简记为2M2M，该速率也称，该速率也称PCM30PCM303232路基路基群传输速率群传输速率。15ppt课件说明：说明：为保证电话通信的顺利进行，为保证电话通信的顺利进行，PCMPCM通信系通信系统除了完成话音信号的编、译码及传输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、应答等信号的传递占用、拨
13、号、振铃、应答等信号的传递和交换。和交换。PCMPCM系统称上述信号为系统称上述信号为信令信号信令信号。16ppt课件CCITT建议建议G.732规定的帧结构规定的帧结构图图3-22 PCM-30/32l路群的帧结构路群的帧结构17ppt课件2、帧结构的安排、帧结构的安排 PCM30PCM303232路系统中，每帧共有路系统中，每帧共有3232个路时个路时隙，分别用：隙，分别用：TS0，TS1，TS2TS31来表来表示。示。30个话路时隙：个话路时隙：TS1TS15分别传送第分别传送第115路话音信号路话音信号TS17TS31 分别传送第分别传送第1630路话音信路话音信号号 帧同步时隙：帧同
14、步时隙：TS0用于传送帧同步码用于传送帧同步码以实以实现帧同步现帧同步18ppt课件信令与复帧同步时隙：信令与复帧同步时隙：TS16每帧的每帧的TS16用来传信令信号用来传信令信号。TS16中有中有8位码，可分配给两个话路使用位码，可分配给两个话路使用第第14位码传送一个话路的信令，位码传送一个话路的信令，第第58位码传送另一个话路的信令。位码传送另一个话路的信令。则则30个话路则需个话路则需15个个TS16传送信令，即需传送信令，即需要要15个帧的来传送。分别记为个帧的来传送。分别记为F1，F2，F3F15；19ppt课件 为保证收发两端各路信令码在时间上对准，为保证收发两端各路信令码在时间
15、上对准，也需要在第也需要在第1 1帧信令码发送前发一个供识别用的帧信令码发送前发一个供识别用的标志码。为此在标志码。为此在PCM30PCM303232路系统中又安排了一路系统中又安排了一个帧，记为个帧，记为F F0 0 。复帧同步码复帧同步码:F0的的TS16时隙传送的信令标志码时隙传送的信令标志码称称为为复帧同步码复帧同步码。保证收发两端各路信令码在时间上对准。保证收发两端各路信令码在时间上对准。16个帧个帧F0，F1，F2，F3F15组成了一个复帧，组成了一个复帧，每个复帧每个复帧占用占用16*125s=2.0ms的时间。的时间。PCM基群帧结构动画基群帧结构动画20ppt课件2.4.32
16、.4.3数字复接技术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，可以采用高传输效率，可以采用复用复用的方式。的方式。为了进一步扩大系统容量，就需要把若干中低速为了进一步扩大系统容量，就需要把若干中低速数字信号数字信号（低次群）（低次群）合并成一个高速数字信号合并成一个高速数字信号（高次群）（高次群），再通过高速信道传输，传到对方再，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。分离还原为各个中低速数字信号。数字复接就是数字复接就是实现
17、这种数字信号合并与分离的。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。字通信中显得越发重要了。21ppt课件数字复接概念数字复接概念PCM复用和数字复接复用和数字复接PCM基群和高次群复接标准基群和高次群复接标准PDH准同步数字复接系列和准同步数字复接系列和SDH同同步数字复接系列步数字复接系列22ppt课件1、数字复接概念数字复接概念数字复接数字复接定义：定义：将低速数字信号（低次群）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
18、速数字信号（高次群）的一起，合成一个高速数字信号（高次群）的过程。过程。完成此功能的设备为完成此功能的设备为数字复接器数字复接器，相应地接收端，相应地接收端还有还有数字分接器数字分接器。目的：进一步扩大系统容量。目的：进一步扩大系统容量。未时分复用：未时分复用：6464kbit/skbit/s时分复用：时分复用：64 64 32=2.048Mbit/s数字复接：如二次群（数字复接：如二次群（四个基群）四个基群）2.048 4 8Mbit/s23ppt课件2、PCM复用和数字复接（复用和数字复接（形成高次群的形成高次群的方法方法）PCM复用：复用：直接将多路信号编码复用，即直接将多路直接将多路信
19、号编码复用，即直接将多路模拟语音信号按模拟语音信号按125s的周期分别进行的周期分别进行抽样，然后合在一起抽样，然后合在一起统一编码统一编码形成多路数形成多路数字信号。如字信号。如PCM基群的形成。基群的形成。24ppt课件例如需要传送例如需要传送120120路电话时，可将路电话时，可将120120路话路话音信号分别用音信号分别用8 8kHzkHz抽样频率抽样，然后对抽样频率抽样，然后对每个抽样值编每个抽样值编8 8位码，其数码率位码，其数码率Vb :8000(帧帧/s)120(时隙时隙/帧帧)8(bits/时时隙）隙）=7680kbit/s。由于每帧时间为由于每帧时间为125125微秒，每个
20、路时隙的微秒，每个路时隙的时间只有时间只有1 1微秒微秒左右。这样左右。这样每个抽样值编每个抽样值编8 8位码的时间只有位码的时间只有1 1微秒时间微秒时间，其编码速度，其编码速度非常高，对编码电路及元器件的速度和精非常高，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。度要求很高，实现起来非常困难。25ppt课件数字复接：数字复接：将几个低次群在时间空隙上迭加合成高次群将几个低次群在时间空隙上迭加合成高次群。几个经几个经PCMPCM复用后的数字信号复用后的数字信号(例如例如4 4个个PCM30/32PCM30/32系系统统)再进行时分复用，形成更多路的数字通信系统。再进行时分复用，
21、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，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但是每一个基群编码速度没有提高，实现起来容，实现起来容易，目前广泛采用这种方法提高通信容量。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。本质：与时分复用相同。所不同的是，对于所不同的是，对于数字复接设备数字复接设备参与处理和处参与处理和处理后的信号都是数字信号，而理后的信号都是数字信号，而时分复用设备时分复用设备没没有此要求。有此要求。26ppt课件数字复接原理方框图数字复接原理方框图27ppt课件数字复接的方法数字复接的方法：实际也就是数
22、字复接同实际也就是数字复接同步的方法，有步的方法，有同步复接同步复接和和异步复接异步复接两种。两种。同步复接：同步复接：是用一个高稳定的主时钟来控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。的目的），可直接复接。这种同步方法的缺点是主时钟一旦出现故这种同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。障，相关的通信系统将全部中断。28ppt课件异步复接异步复接：是各
23、低次群各自使用自己的时钟，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），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按基群定时系统的标准,它们之间允许有近它们之间允许有近200bit/s的误差。的误差。把数码率不同的四个基群把数码率不同的四个基群的复接称为异步复接。的复接称为异步复接。因而先要进行码速调整因而先要进行码速调整，使各低次群获得同使各低次群获得同步，再复接步，再复接。PDHPDH大多采用异步复接大多采用异步复接准同步数字体系准同步数字体系。29ppt课件3、P
24、CM基群和高次群复接标准基群和高次群复接标准 关于将关于将PCM数字电话数字复接成各种数字电话数字复接成各种“群路群路”的方式，的方式，CCITT（现现TTU-T）建议了两种标准：建议了两种标准：其一是我国和西欧各国主要采用的其一是我国和西欧各国主要采用的PCM-30/32路系列标准：路系列标准：该系列将该系列将PCM30/32路群，作为基群（或一路群，作为基群（或一次群），次群），四个基群组成一个二次群，四个基群组成一个二次群，四个二次群组成一个三次群，四个二次群组成一个三次群，四个三次群组成一个四次群等等；四个三次群组成一个四次群等等；30ppt课件其二是日本和北美各国采用的其二是日本和北
25、美各国采用的24路系路系列标准列标准，该系列标准规定：，该系列标准规定：由由24个话路组成一个基群。个话路组成一个基群。四个基群组成一个二次群，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。五个或七个二次群组成一个三次群等等。31ppt课件PCM数字电话的两种复接标准：数字电话的两种复接标准：32ppt课件注意注意:表中不同群次的速率不成整数倍关系。表中不同群次的速率不成整数倍关系。例如，例如，30路系列的基群速率为路系列的基群速率为2.048Mb/s，二次群的速率二次群的速率:4*2.048Mb/s=8.192Mb/s。（。（）4*2.048Mb/s+0.256 Mb/s=8.
26、448 Mb/s。这样是因为在组成二次群时需要加入额外这样是因为在组成二次群时需要加入额外的填充码元。的填充码元。33ppt课件4、同步数字体系同步数字体系SDH（Synchronous Digital Hierarchy）PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy）：PCMPCM技术在复接成一次群时，采用同步复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，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流之间的异步范围，对偏差的约束就是所称的准同
27、步工作，相应的同步系列称为准称的准同步工作，相应的同步系列称为准同步系列同步系列。34ppt课件随着光纤通信的发展和用户对电信业务需求的提随着光纤通信的发展和用户对电信业务需求的提高，这种基于点对点的高，这种基于点对点的PDH暴露出一些固有的缺暴露出一些固有的缺点。点。主要为话音业务设计，不符合目前发展趋势主要为话音业务设计，不符合目前发展趋势 PDHPDH主要实用于中低速点到点传输主要实用于中低速点到点传输。存在多种标准，就造成国际互通的困难存在多种标准，就造成国际互通的困难PDHPDH有有1.51.5MbpsMbps和和2 2MbpsMbps两套标准，难以互通兼容两套标准，难以互通兼容缺乏
28、统一标准光接口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、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（运营及维护（OAMOAM）十分困难。十分困难。异步复用方式，必须逐级的分解和复接异步复用方式，必须逐级的分解和复接开销比特少，网管困难。开销比特少，网管困难。35ppt课件美国贝尔通信研究所，提出了美国贝尔通信研究所，提出了“光同步网光同步网络络”(SONET)(SONET)的概念和相应的标准，并于的概念和相应的标准，并于19861986年成为美国新数字体系的标准。年成为美国新
29、数字体系的标准。19881988年，原年，原CCITT(CCITT(现现ITU-T)ITU-T)接受了接受了SONETSONET的概念并重新命名为同步数字体系的概念并重新命名为同步数字体系SDH SDH（Synchronous Digital HierarchySynchronous Digital Hierarchy）。SDHSDH是不仅适用于光纤也适用于微波和卫是不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的体制。星传输的体制。光缆时分数字传输系统光缆时分数字传输系统目前普遍采用目前普遍采用SDHSDH同步同步传输方式。传输方式。36ppt课件SDHSDH的特点：的特点：采用统一标准采用统一标准速
30、率等级，具有统一的网络结速率等级，具有统一的网络结点点接口接口SDHSDH以同步传输模块以同步传输模块STMSTM为基本传输单位：为基本传输单位：STM-NSTM-N，其中其中N N代表不同的传输模块，一般代表不同的传输模块，一般N=1N=1，4 4，1616，6464，最低的等级也就是最基本的模块最低的等级也就是最基本的模块称为称为STM-1STM-1，STM-1：将将63个基群复接，个基群复接，155.520Mb/s；STM-4：4个个STM1同步复接，同步复接，622.080 Mb/s；STM-16：4个个STM4同步复接，同步复接，2488.320 Mb/s；STM-64：4个个STM
31、16同步复接，同步复接，9953.280 Mb/s；37ppt课件同步复用，直接分插同步复用，直接分插按字复接，简化了复按字复接，简化了复/分接设备分接设备图图 分插信号流程的比较分插信号流程的比较38ppt课件帧结构中安排了丰富的开销比特，使帧结构中安排了丰富的开销比特，使SDHSDH网络的运网络的运行，管理和维护能力大大增强。行，管理和维护能力大大增强。具有标准光接口。具有标准光接口。采用了先进的分插复用器（采用了先进的分插复用器（ADM),ADM),数字交叉连接数字交叉连接（DXCDXC）等设备，组网灵活）等设备，组网灵活39ppt课件1.1.语音信号语音信号PCMPCM通信系统中一般采
32、用什么通信系统中一般采用什么编码？编码？2.2.在在PCMPCM通信系统中，一路带宽为通信系统中，一路带宽为4 4kHzkHz的的模拟语音信号是如何变成模拟语音信号是如何变成6464kbit/skbit/s的数的数字语音信号的？（带宽：模拟字语音信号的？（带宽：模拟-Hz Hz 数字数字-bit/sbit/s）3.3.计算计算PCM30PCM303232路基群传输速率。路基群传输速率。4.4.消息代码为：消息代码为：100001011100001100001011100001分别对分别对其进行其进行曼彻斯特编码，差分曼彻斯特编曼彻斯特编码，差分曼彻斯特编码，码，AMIAMI编码，编码，HDBHDB3 3编码编码 思考题思考题40ppt课件答案41ppt课件
