第五章数字复接技术.
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复接技术.
04 二次群复接帧结构主要参数
4. 标称插入速率fs
fs=支路标称码率-标称基群码率-6×帧频 =2112-2048-6×9.962=4.228 kb/s
5. 码速调整率S
码速调整率为标称插入速率与帧频的比值， 即：
S
f s 4.228 0.424 FS 9.962
通信技术专业教学资源库 南京信息职业技术学院
还是传输信息比特，用码速调整标志比特C11、C12、C13来标志。若V1位置插入调
整比特，则在C11、C12、C13 位置插入3个“1”； 若V1位置传输信息比特，则在
C11、C12、C13位置插入3个“0”。
04 二次群复接帧结构主要参数
1 支路子帧插入比特数
二次群输入四路基群码率为2.048 Mb/s，经码速调整后支路码率达到2.112 b/s 。因此，需要插入64 kb/s才能达到标称支路码率。支路子帧长为212比特，传输一帧 所需时间为212/211200(s)，则在212个比特内应插入的比特数为
1 2 3 4 支路
码 速 调 整 复接器
复 接
合路
分 接
恢 复 支路 分接器
1 2 3 4
图 1 数字复接系统组成原理
02 数字复接原理
1码速调整单输入各支路信号的速率和相位进行必要的调 整，形成与本机定时信号完全同步的数字信号，使输入到复接单元的各支 路信号是同步的。
。
F11F12F13 帧码 组
插 入 标 志 C11
插 入 标 志 C12
插 入 标 志 C13
码插 速入 调比 整特 V1
图 2 二次群复接子帧结构
03 复接帧结构
子帧结构说明
1
2
单击此处添加段落文字内容 一个子帧有212 个比特， 分为四组， 每组53个比特；
SDH技术
PCM复用和数字复接 扩大数字通信容量，形成二次群以上的高次群的方法通常 有两种：PCM复用和数字复接。
14
5.1 PDH技术回顾
① PCM
光纤通信
所谓PCM复用就是直接将多路信号编码复用。即将
多路模拟话音信号按125μs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。
②
数字复接是将几个低次群在时间的空隙上迭加合成
光纤通信
图5.3 3路信号工作时分复用过程波形图
7
5.1 PDH技术回顾
光纤通信
3 时分多路复用系统中的位同步 所谓时钟同步是使收端的时钟频率与发端的时钟频率相 同（时钟频率与二进制数字信号的数码率数值一样）。 时钟同步保证收端正确识别每一位码元（所以时钟同步 也叫位同步），这相当于图5-2中两端旋转开关的旋转速 度相同。 4 时分多路复用系统中的帧同步 帧同步是保证收发两端相应各话路要对准，即在接收端 正确接收（区分）每一路信号。 把每帧的首尾辨别出来，就可正确区分每一路信号，即 实现帧同步。
光纤通信
第5章 SDH技术
1
第5章 SDH技术
本章内容、重点和难点
本章内容 SDH的产生、基本概念、速率和帧结构。 SDH的映射原理、同步复用和开销。 SDH网元、传送网和自愈网络管理。
本章重点 SDH的基本概念、速率和帧结构。
SDH的映射原理、同步复用和开销。
22
5.1 PDH技术回顾
4
光纤通信
数字复接要解决两个问题，即同步和复接。 数字复接的同步指的是被复接的几个低次群的数码 率相同。
如果低次群的数码率不同，复接时会产生重叠和错 位（读者可对比一下图5-5 中当低次群的数码率相 同时复接的情况）如图5.8所示。 数字复接的同步是系统与系统间的同步，因而也称
数字复接
系统组成
数字复接系统的框图如图6-5所示。
图6-5
数字复接系统是由数字复接器和数字分接器两部分组成。数字复接器是把两个或两个以上的低次群信号按时 分复用方式合并成一个高次群数字信号的设备，它由发定时、码速调整和复接三个基本单元组成，数字分接器是 把已经合成的高次群数字信号分解为原来的低次群数字信号的设备，它由收定时、同步、分接和码速恢复四个单 元组成。
分类
异步复接
同步复接
准同步复接
指被复接的各个输入支路的时钟都是出自同一个时钟源，即各支路的时钟频率完全相等的复接方式。复接时 由于各个支路信号并非来自同一地方，各支路信号到达复接设备的传输距离不同，因此到达复接设备时各支路信 号的相位不能保持相同，在复接时应先进行相位调整。例如PCM30/32路基群就是采用这种复接方式。
数字复接技术起先是在PCM系统中提出的。为了提PCM系统的通信容量，一种方法是直接对更多路的语音信号 进行时分复用。例如在PCM30/32路系统中，每个时隙占的时间为3. 9μs.如果我们把每个时隙缩短，显然在每一 帧中就能容纳下更多个话路。这种方法从原理上讲是可行的，但是一味地缩短时隙，势必会对语音信号的抽样、 量化及编码的速度提出极高的要求，实现起来是比较困难的，另一种方法就是将几个经复用后的信号（例如四个 PCM30/32路系统)再次进行时分复用，合并成一个更多路的高速数字信号流.使用这种方法提高了传输速率，但对 于每一个低次群而言，其抽样、量化及编码的速度并没有提高，实现起来较容易，因而得到了广泛使用，显然的， 这第二种方法就是数字复接.
系统
在时分制的PCM通信系统中，为了扩大传输容量，提高传输效率，必须提高传输速率。也就是说想办法把较 低传输速率的数据码流变换成高速码流。数字复接终端就是这种把低速率码流变换成高速率码流的设备。数字复 接系统由数字复接器和数字分接器两部分构成。把两个或两个以上的支路数字信号按时分复用方式合并成单一的 合路数字信号的过程称为数字复接，把完成数字复接功能的设备称为数字复接器。在接收端把一路复合数字信号 分离成各支路信号的过程称为数字分接，把完成这种数字分接功能的设备称为数字分接器。数字复接器和数字分 接器和传输信道共同构成了数字复接系统。
《数字通信原理与技术》课件第5章
从原理上讲,要识别V1是信码还是调整比特,只要1位码 就够了。这里用3位码主要是为了提高可靠性。如果用1位码, 这位码传错了,就会导致对V1的错误处置。例如用“1”表示 有调整,“0”表示无调整,经过传输若“1”错成“0”,就会把调整 比特错当成信码;反之,若“0”错成“1”,就会把信码错当成调 整比特而舍弃。现在用3位码,采用大数判决,即“1”的个数比 “0”多认定是3个“1”码;反之,则认定是3个“0”码。这样,即 使传输中错一位码,也能正确判别V1的性质。
基于30/32路系列的数字复接体系(E体系)的结构图如图 5－4所示。
图5－4 PCM30/32路系列数字复接体系(E体系)
5.2 同步数字体系(SDH)
5.2.1 SDH的基本概念 20世纪80年代中期以来,光纤通信在电信网中获得广泛
应用,其应用范围已逐步从长途通信、市话局间中继通信转 向用户入网。光纤通信优良的宽带特性、传输性能和低廉价 格正使之成为电信网的主要传输手段。然而随着电信网的发 展和用户要求的提高,光纤通信中的传统准同步(PDH)数字体 系暴露出一些固有的弱点,即
图5－3 正码速调整原理
通过图5－3中的比较器可以做到缓存器快要读空时发出 一指令,命令2112kHz时钟停读一次,使缓存器中的存储量增 加,而这一次停读就相当于使图5－2(a)的V1比特位置没有置 入信码而只是一位作为码速调整的比特。图5－2(a)帧结构 的意义就是每212bit比相一次,即作一次是否需要调整的判决。 判决结果需要停读,V1就是调整比特;不需要停读,V1就仍然是 信码。这样一来就把在2048kb/s上下波动的支路码流都变成 同步的2112kb/s码流。
图5－1 数字复接系统方框图
在图5－1中,码速调整单元的作用是把各准同步的输入支路的 数字信号的频率和相位进行必要调整,形成与本机定时信号完全同 步的数字信号。若输入信号是同步的,那么只需调整相位。
3-5数字复接汇总
知识点数字复接
一、教学目标：
理解数字复接的概念及复接方式。
二、教学重点、难点：
重点掌握数字复接方式。
三、教学过程设计：
1.知识点说明
将两路或两路以上的低速数字信号合并成一路高速数字信号的过程称为数字复接。
数字复接方式有按位复接、按字节复接和按路复接三种。
2.知识点内容
1）将两路或两路以上的低速数字信号合并成一路高速数字信号的过程称为数字复接。
2）数字复接方式有按位复接、按字节复接和按路复接三种。
3）按位复接依次接通多路信号的每一位比特，按字节复接依次接通多路信号的每一个字节，按路复接依次接通多路信号的每一路信号。
3.知识点讲解
1）结合多路复用技术概念讲解数字复接概念。
2）结合实际车流讲解数字复接方式。
四、课后作业或思考题：
1、将多个低速数字码流合并成一个高速的数字码流的技术是_____________技术。
2、（多项选择）数字复接的方式有（）
A、按字节复接
B、按业务复接
C、按功能复接
D、按位复接
E、按路复接
五、本节小结：
将两路或两路以上的低速数字信号合并成一路高速数字信号的过程称为数字复接。
数字复接方式有按位复接、按字节复接和按路复接三种。
精品课件-数字通信原理PPT课件
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网 X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有
SDH数字复接技术
SDH具有高效的纠错和 保护机制，提高了信号 传输的可靠性。
SDH是国际标准化的传 输技术，具有良好的互 通性和互操作性。
工作原理
帧结构
SDH采用矩形帧结构，由多个容器（C）组成，每个容器中包含若干个字节的数据。
复接过程
低速信号首先经过码速调整，适应SDH的帧速率，然后按照一定的顺序和规则排列到容器 中。多个容器再按照一定的顺序组成更大的结构单元，最终形成一个完整的SDH帧。
H技术可以支持多种业务，如语音、 数据、图像等，使得电信网络能够更 好地满足用户多样化的需求。
大容量传输
通过SDH复接技术，可以将多个低速 信号复接到高速信号中，实现大容量 数据的传输，提高了电信网络的传输 效率。
广播电视网络中的应用
节目信号传输
SDH技术可以用于传输广播电视节目的信号，确保节目信号的稳定 和高质量传输。
输标02入题
低阶复用包括基本单元的复用，如2Mbit/s、 34Mbit/s、140Mbit/s等速率的数字信号的复用。
01
03
SDH帧结构由段开销、通道开销和净荷三部分组成， 其中段开销包括再生段开销和复用段开销，通道开销
包括容器通道开销和虚容器通道开销。
04
高阶复用包括高阶通道的复用，如VC-3、VC-4等速 率的数字信号的复用。
03 SDH数字复接的关键技术
定时同步技术
1 2
定时同步的概念
定时同步技术是SDH数字复接技术的核心，它确 保了各支路信号在复接后的同步性。
定时源的选择
选择合适的定时源是实现定时同步的关键，通常 选择高稳定度的原子钟或GPS作为参考时钟。
3
同步原理
通过比较参考时钟与本地时钟的偏差，自动调整 本地时钟的频率和相位，使其与参考时钟保持一 致。
数字复接技术
数字复接与同步技术
1.1 数字信号的复接
数字复接实质上就是对数字信号的时分多路复用。对于 数字复接设备，处理前和处理后的信号都是数字的，数字复 接系统组成原理如图6.7所示。数字复接系统由数字复接器和 数字分接器组成，数字复接器的功能是把若干个支路的低次 群数字信号按时分复用的方式合并为一个高次群数字信号， 它是由定时、码速调整和复接单元等组成。数字分接器的功 能是把已合路的高次群数字信号分解成原来低次群数字信号， 它是由同步、定时、分接和码速恢复等单元组成。
数字复接与同步技术
图6.8 复接示意图
1．按位复接（又称比特单位复接） 每次复接时取一位码，各支路轮流被复接。 特点：按位复接设备简单，只需容量很小的缓存器， 较易实现，是目前应用得最多的复接方式。
数字复接与同步技术
2．按字复接 每次复接取一个支路的8位码，各个支路轮流被复接。 特点：保持了单路码字的完整性，有利于多路合成处理， 将会有更多的应用。 3．按帧复接 对各个复接支路每次复接一帧。 特点：该方式不破坏原支路的帧结构，有利于交换，但 要求有大容量的存储器，设备较复杂。但随着微电子技术的 发展，其应用将越来越广泛。
数字复接与同步技术
根据不同传输介质的传输能力和电路情况，在数字通信 中将数字流比特率划分为不同等级，其计量基本单元为一路 PCM信号的比特率8 000（Hz）×8（bit）＝64 kbit/s（零次 群）。两类PCM复用系列对应的数字速率系列和数字复接等 级如图6.11所示。
图6.11 两种系列的复接等级及其数字速率图
（3）帧同步部分：它的作用是保证收、发两端保持帧同 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，以保证发端插入调整码，接收端消插的正常进行。
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低
通
2
低
通
x2 ( t )
x3 ( t )
低
通
低
通
x3 ( t )
3路时分复用方框图
图 7 – 40 3 (a) 第 1 路； (b) 第 2 路； (c) 第 3 路； (d) 3路合成的波形
时隙 1
...
2 3
...
N
1
2
...
N
1
2
...
帧
Ts
2 Ts
t
5.2
PCM基群帧结构
一、PCM30/32终端机的帧结构 （A律）
3、TSO 偶数帧 × 0 0 1 1 0 1 1 （ 固定为帧同步码） 奇数帧 × 1 A1 n n n n n （不传帧同步码组） ×: 国际电话通信用（保留） 。 1: 保证收端不误判为帧同步码。 A1：帧失步对告码 A = 0，同步（本地同步） （通告对方） A = 1，失步（本地失步） n: 保留国内用。
例：北美采用PCM24路系统，每路的抽样频率 8KHz，每个抽样值用8bit表示，每帧共有24个 时隙，并加上1bit作为ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ同步信号，求每路时隙 宽度与总群路的数码率。
6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 传输，每路信源均采用8位对数PCM编码。 (1)设计该系统的帧结构和总时隙数 (2)最小传输带宽
到系统进入同步状态，这段时间叫做后方保护时间
（2）前方保护：连续m次（m称为前方计数）
检测不出同步码，才判为真正失步
防止假失步 前方保护时间：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 前方保护时间 捕捉时间（同步引入时间）：由失步检出到 确认同步这段时间
3.帧同步系统的要求
奇帧 TS0
× 1 A1 1 1 1 1 1 保留 给 国内 通信用
a b c d a b c d CH1 CH1 6 CH1 7
…
F2
a b c d a b c d CH2
…
PCM30/32路制式基群帧结构 CH1 CH3
5 0
F15
a b c d a b c d
…
2、规定：每16帧构成一个复帧（传送共路信令）
32路时 隙， 256 bit, 125 s 帧结 构 TS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 0 帧同 步时隙 偶帧 TS0 × 0 0 1 1 0 1 1 帧同 步信号 话路 时隙 (CH1 ~ CH15) 信令 时隙 0 0 0 0 1 A2 1 1 复帧 同 步信 号 F1 备用 比特 话路 时隙 ~ (CH16 CH29) 488 ns 3.91 s CH3 0
PCM30/32路系统的定时
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：
（1）供抽样与分路用的抽样脉冲 （2）供编码和解码用的位脉冲 （3）供标志信号用的复帧脉冲
5.3 PCM30/32路系统中的同步
通信系统中必须满足三个基本同步
（1）时钟同步（位同步/比特同步）： 建立系统同步的基础
要求收发端时钟频率一致
（2）帧同步（时隙同步）：
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
1.帧同步系统的工作原理
常用的同步方法： （1）逐步移位法（1bit移位） （2）滑动方式（置位同步）
简单 复杂
2.帧同步系统的保护措施
后方保护计 数
（1）后方保护：必须连续收到多个（n） 帧同步码后，才能确定系统同步。 防止假同步 后方保护时间：从捕捉到第一个真正的同步码
第五章数字复接技术
目前有两大系列：PDH 准同步数字复接系列 SDH同步数字复接系列
5.1时分复用原理
1.多路复用技术
利用同一个信道传输多路互相独立的信号
方法：频分复用，时分复用，码分复用，波分复用
x1 ( t )
低
通 旋转开关 1 1 传输系统 3 3 2
低
通
x1 ( t )
x2 ( t )
4、TS16 ⑴ 第F0子帧中的TS16 0 0 0 0 × A2 × ×（固定为复帧同步码） ×：保留（备用）。 A2：复帧失步对告码 A2 = 1 失步 A2 = 0 同步
⑵ 第F1— F15子帧中的TS16
第F1— F15子帧中的TS16
a b c d a b c d
两个话路的信令码，1—15对应30个话路， 禁止a b c d为全零，以免干扰复帧同步。 结论： 32路时隙，真正用于传送数据、话音的时隙只 有30路，所以称为30/32路基群。
b.集中式插入
特点：帧同步码组占用时隙，同步时间
短 PCM30/32路系统，以及高次群设备
5.4高次群数字复接
问题提出:如何利用分时传输,提高通信系统 的通信容量或线路利用率? 数字复接技术 数字复接:两个或者多个数据流合并成一个高 速数据流的过程.
5.4.1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， 在数字通信中将数字流比特率划分为不同 等级， 其计量基本单元为一路PCM信号的 比特率8000（Hz）×8（bit）＝64 kb/s （零次群）。
1、帧结构：指一帧周期中时隙的安排。 每帧分为32个时隙（0 — 31号） 。 a.TS1-TS15，TS17-TS31（共30路时隙用于传话音） b.每个时隙传PCM8位编码 c.TS0传帧同步码 d.TS16传信令，即呼叫、应答等。
16帧， 2.0 ms 复帧 结构 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15
帧周期: 125us 帧长度：256bit 路时隙宽度：
复帧周期 16*125us
位时隙
数码率
μ律的24路基群帧结构
每帧长193个码元 其中第193位码用作同步码 12帧构成一个复帧，复帧周期为1.5ms。 12帧中奇数帧的第193位码元构成101010帧 同步码组。 而偶数帧的第193位码元构成复帧同步码 000111。 同步码组分散地插入各帧中
（1）同步引入时间要短。 （2）同步系统工作要稳定可靠 （3）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 特位的数量 （4）构成系统的电路要简单
4.相关问题讨论
1）帧同步码的插入方式
a.分散式（跳跃式）插入帧同步码 特点：同步码不占用时隙，同步系统电路简 单，但同步引入时间长 PCM24路设备，DM通信系统采用