华为产品维护资料汇编 TELLIN智能网维护资料 通信技术概论 其他相关技术入门 第1章信号与通信系统 14数字信号的时分复用 数字信号是时间轴上的离散信号。显然,某一路数字信号通过一个信道传输 时不会全时地占据该信道,因此,一个信道应能分时地传输多路数字信号。 这就是时分复用的物理基础 时分复用技术是把抽样周期均分成若干个时隙(TSn,n=0,1,2,3,),各 路信号的抽样值编码依一定的顺序占用某一时隙,组成多路复用数字信号, 用同一个信道独立传输的技术 个抽样周期内各时隙的集合称为帧。将帧内各时隙逐一安排给待复用的各 路数字信号,下一帧仍重复此安排,所形成(复用)的群信号称为数字复接 信号。实际上数字复接有两种不同的帧结构,一种是每路分配一个短时隙, 每时隙送1bt,称之为bit复接:另一种是每路分配一个较长的时隙,每时隙 传送由若干bit(例如8bit)构成的码组,称之为码组复接 为了把被复接的各路数字信号的码元或码组逐一准确地按排进指定时隙,以 顺利地实现复接,被复接的各路信号应具有相同的速率并与群信号的帧频保 持同步,即同步复接。 各路由同一个时钟控制的同速率信号,即同源信号的复接自然是同步复接 各路由不同时钟控制的异源信号,即使名义速率相同,彼此的实际速率和相 位仍然有不同程度的差异。这些异源信号的复接,即异步复接或准同步复接 必须先通过码速调整技术把异源信号调整为同步信号方可实现。因此,虽然 有准同步复用(接),异步复用(接)和同步复用(接)等方式,但考虑到 复接异步信号时引入的各种调整措施,可以明确地讲,同步是复接的先决条 件 显然,复接后的信号仍然是数字信号,还可以再复接,即群信号是分级的, 若干低次群信号可再复接成高次群信号。 141准同步数字系列 目前,数字电话都采用PCM编码复接方式实现多路传输。这是一种准同步复 用(接)方式,多级复接形成各次群信号的速率系列,称为准同步数字系列 (PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy) 国际上通行有三种准同步数字信号速率等级系列,即欧洲系列、北美系列和 日本系列,如图1-8所示,这种局面造成了国际互连互通的困难
华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论 第 1 章 信号与通信系统 10 1.4 数字信号的时分复用 数字信号是时间轴上的离散信号。显然，某一路数字信号通过一个信道传输 时不会全时地占据该信道，因此，一个信道应能分时地传输多路数字信号。 这就是时分复用的物理基础。 时分复用技术是把抽样周期均分成若干个时隙（TSn, n=0，1，2,3,….），各 路信号的抽样值编码依一定的顺序占用某一时隙，组成多路复用数字信号， 用同一个信道独立传输的技术。 一个抽样周期内各时隙的集合称为帧。将帧内各时隙逐一安排给待复用的各 路数字信号，下一帧仍重复此安排，所形成（复用）的群信号称为数字复接 信号。实际上数字复接有两种不同的帧结构，一种是每路分配一个短时隙， 每时隙送 1bit，称之为 bit 复接；另一种是每路分配一个较长的时隙，每时隙 传送由若干 bit（例如 8 bit）构成的码组，称之为码组复接。 为了把被复接的各路数字信号的码元或码组逐一准确地按排进指定时隙，以 顺利地实现复接，被复接的各路信号应具有相同的速率并与群信号的帧频保 持同步，即同步复接。 各路由同一个时钟控制的同速率信号，即同源信号的复接自然是同步复接。 各路由不同时钟控制的异源信号，即使名义速率相同，彼此的实际速率和相 位仍然有不同程度的差异。这些异源信号的复接，即异步复接或准同步复接 必须先通过码速调整技术把异源信号调整为同步信号方可实现。因此，虽然 有准同步复用（接），异步复用（接）和同步复用（接）等方式，但考虑到 复接异步信号时引入的各种调整措施，可以明确地讲，同步是复接的先决条 件。 显然，复接后的信号仍然是数字信号，还可以再复接，即群信号是分级的， 若干低次群信号可再复接成高次群信号。 1.4.1 准同步数字系列 目前，数字电话都采用 PCM 编码复接方式实现多路传输。这是一种准同步复 用（接）方式，多级复接形成各次群信号的速率系列，称为准同步数字系列 （PDH，Plesiochronous Digital Hierarchy）。 国际上通行有三种准同步数字信号速率等级系列，即欧洲系列、北美系列和 日本系列，如图 1-8所示，这种局面造成了国际互连互通的困难
华为产品维护资料汇编 TELLIN智能网维护资料 通信技术概论 其他相关技术入门 第1章信号与通信系统 日本系列 北美系列 欧洲系列 1 gBit/ 4 400Mbit/s 565Mbit/s 274Mbit/s 100Mbit/s 139Mbit/s 6 32Mbit/ 45Mbit/s 34Mbit/s 7 6. 3Mbit/ 6.3Mbit/s 8Mbit/s 4 1. 5Mbit/s 2Mbit/s 图1-8三种准同步数字系列(PDH) 北美、日本等国采用以24路话音数字信号复接为一个基本群体(基群),基 群速率为1554kbs的制式,也称为T制:我国与西欧采用30/32路话音数 字信号为一个基本群体,基群传输速率为2048kb/s的制式,也称为E制。 为了进一步提高信道利用率,TU-T规定将四个基群复接为一个二次群,四 个二次群复接为一个三次群,四个三次群复接为一个四次群。于是PDH的群 路等级和速率系列如图1-8所示。 以E系列的基群E1为例。把话音的抽样周期T=1/8000秒=125us均分成32 个时隙(TSo~TS31),每时隙长125/32=391μs。采用码组复接方式,每时 隙容纳8bt,每比特(bt)码元长度391/8=488ns。这种周期125μs,内含 32时隙,每时隙8bit,总计32×8=256bit的结构称为一个PCM帧(欧洲标 准),帧结构是周期性重复的,每秒8000帧,即基群E1的速率为: E1=32×8×8000=2048kbts 在30/32路PCM系统(PCM30/32)中,帧结构中第一个时隙(TS0)用于 传送帧同步信号,第16时隙TS16用于传送话路信令。其余30个时隙用来传
华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论 第 1 章 信号与通信系统 11 1.6Gbit/s 400Mbit/s 100Mbit/s 32Mbit/s 6.3Mbit/s ×4 ×4 ×3 ×5 ×4 565Mbit/s 139Mbit/s 34Mbit/s 8Mbit/s 2Mbit/s ×4 ×4 ×4 ×4 274Mbit/s 45Mbit/s 6.3Mbit/s ×6 ×7 1.5Mbit/s ×4 日本系列 北美系列 欧洲系列 图1-8 三种准同步数字系列（PDH） 北美、日本等国采用以 24 路话音数字信号复接为一个基本群体（基群），基 群速率为 1554kbit/s 的制式，也称为 T 制；我国与西欧采用 30/32 路话音数 字信号为一个基本群体，基群传输速率为 2048kb/s 的制式，也称为 E 制。 为了进一步提高信道利用率，ITU－T 规定将四个基群复接为一个二次群，四 个二次群复接为一个三次群，四个三次群复接为一个四次群。于是 PDH 的群 路等级和速率系列如图 1-8所示。 以 E 系列的基群 E1 为例。把话音的抽样周期 T=1/8000 秒=125µs 均分成 32 个时隙（TS0～TS31），每时隙长 125/32=3.91µs。采用码组复接方式，每时 隙容纳 8bit，每比特（bit）码元长度 3.91/8 = 488ns。这种周期 125µs，内含 32 时隙，每时隙 8bit，总计 32×8=256bit 的结构称为一个 PCM 帧（欧洲标 准），帧结构是周期性重复的，每秒 8000 帧，即基群 E1 的速率为： E1= 32×8×8000 = 2048kbit/s。 在 30/32 路 PCM 系统（PCM-30/32）中，帧结构中第一个时隙（TS0）用于 传送帧同步信号，第 16 时隙 TS16用于传送话路信令。其余 30 个时隙用来传 送 30 个话路
华为产品维护资料汇编 TELLIN智能网维护资料 通信技术概论 其他相关技术入门 1章信号与通信系统 当让30个话路的信令随着它们所在的E1基群传送时,E1中每个TS16时隙 8bts可传送2路信令,则30个话路的信令需15个TSf6时隙。即就传送信令 而言,1帧不够,要以连续地15个帧为一群组来承担。为构成这个群组,还 要多用一个TS16时隙做这个群组的界线标志。因此,30路信令应以连续16 个帧(F0~F15)为周期传送,这16个帧构成的一个更大的帧称为复帧。复 帧中第一帧(F0)的TS16时隙为复帧同步时隙,第2至16帧(F1~F15) 的TS16时隙为信令时隙,复帧频率为500Hz,周期为2ms。 PCM-30/32路通信设备是采用码组复接的时分复用系统的一个具体实例,其 帧结构如图1-9所示。 16个子帧,T=2ms 32个时隙,256比特,T=125s 子帧结构[22224-2 偶帧TS。|X CH15 CH29 备用 比特 信号 奇数帧TS 国内通信用 图中:s=10°6秒 lns=109秒 2 CH17 CH15→Cl 图1-9PCM基群帧结构(3032) 由基群逐次复接成各级高次群以形成PDH的E系列(E1~E5)系采用码速 调整和比特间插(bit复接)方式。 PDH各次群的帧结构、线路码型和电接口分别由∏TU-TG.704和G.703建议 规范。 PDH逐级地码速调整和比特间插使各高次群的帧结构不一致,等级速率间不 规整、无倍乘关系,复用和解复用都必须逐级依次进行,传输途中分出/插入
华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论 第 1 章 信号与通信系统 12 当让 30 个话路的信令随着它们所在的 E1 基群传送时，E1 中每个 TS16时隙 8bits 可传送 2 路信令，则 30 个话路的信令需 15 个 TS16时隙。即就传送信令 而言，1 帧不够，要以连续地 15 个帧为一群组来承担。为构成这个群组，还 要多用一个 TS16时隙做这个群组的界线标志。 因此，30 路信令应以连续 16 个帧（F0～F15）为周期传送，这 16 个帧构成的一个更大的帧称为复帧。复 帧中第一帧（F0）的 TS16时隙为复帧同步时隙，第 2 至 16 帧（F1～F15） 的 TS16时隙为信令时隙，复帧频率为 500Hz，周期为 2ms。 PCM-30/32 路通信设备是采用码组复接的时分复用系统的一个具体实例，其 帧结构如图 1-9所示。 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15 F0 F1 …… X 0 0 1 1 0 1 1 受帧结构 子帧结构 16个子帧，T=2ms 32个时隙，256比特，T=125us 帧同步时隙 话路 时隙 0 0 0 0 1 A2 1 1 信令时隙 话路 时隙 CH1～ CH15 CH17~ CH29 CH30 TS0 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 …… 复帧 同步 信号 备用 比特 3.91us 488 ns 偶帧TS0 奇数帧TS0 X 1 A1 1 1 1 1 1 保留给 国内通信用 F1 a b c d a b c d CH1 CH16 F2 a b c d a b c d CH2 CH17 F15 a b c d a b c d CH15 CH30 … … 图中：1us＝10-6秒 1ns＝10-9秒 µs µs µs TS0 TS0 图1-9 PCM 基群帧结构（30/32） 由基群逐次复接成各级高次群以形成 PDH 的 E 系列（E1～E5）系采用码速 调整和比特间插（bit 复接）方式。 PDH 各次群的帧结构、线路码型和电接口分别由 ITU-T G.704 和 G.703 建议 规范。 PDH 逐级地码速调整和比特间插使各高次群的帧结构不一致，等级速率间不 规整、无倍乘关系，复用和解复用都必须逐级依次进行，传输途中分出/插入
华为产品维护资料汇编 TELLIN智能网维护资料 通信技术概论 其他相关技术入门 1章信号与通信系统 电路十分不便。此外,PDH还存在诸如无世界性统一规范和光接口标准,维 护和网管功能差等缺点,不能适应现代通信网的发展需要。 142同步数字系列 TU-T于1988~1993年提出并完善了有关同步数字系列(SDH)的建议,其 复用结构如图1-10所示。 SDH的提出是数字通信发展的重大转折,它的优越性将使SDH成为今后数字 传输系统的主流。 T制:1544kbit/s 51840kbit/s 155520×Nbis(STMN) 图1-10SDH复用结构及传输速率 sDH的基本传输信号是同步传送模块(STM),STM-1为第一级同步传送模 块,STMN称为第N级同步传送模块。STM-1的传送速率为155520kbis 第N级的传送速率为N×155520kbts,目前N的取值为1、4、16和64。 STM-1以上的同步传送模块(STMN)由N个STM-1以字节间插同步复用 方式组合而成。STMN的帧结构为270×N×9字节块状帧结构,每个字节8 位码,帧长为125us。 sDH的主要吸引力在于极大地提高了传输带宽(目前商用最高的等级为 sTM-64,其速率为9953.280 Mbit/s,即通常说的10Gbs,含有4032个 2Mbis的支路)和管理能力,并可方便地上/下电路,克服了PDH系列存在 的缺陷。在第三章,我们将对SDH做较深入地讨论 1.5数字通信系统和数据通信系统 模拟信号的数据化为通信系统和网络的数字化奠定了基础。在“三网合 的发展历程中,数字通信系统和数据通信系统将率先逐步融合
华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论 第 1 章 信号与通信系统 13 电路十分不便。此外，PDH 还存在诸如无世界性统一规范和光接口标准，维 护和网管功能差等缺点，不能适应现代通信网的发展需要。 1.4.2 同步数字系列 ITU-T 于 1988～1993 年提出并完善了有关同步数字系列（SDH）的建议，其 复用结构如图 1-10所示。 SDH 的提出是数字通信发展的重大转折，它的优越性将使 SDH 成为今后数字 传输系统的主流。 E制：2048Kbit/s T制：1544Kbit/s X3 4X X7 X3 XN 6312Kbit/s 51840Kbit/s 155520Kbit/s (STM-1) 155520×Nbit/s (STM-N) kbit/s kbit/s kbit/s kbit/s kbit/s 图1-10 SDH 复用结构及传输速率 SDH 的基本传输信号是同步传送模块（STM），STM-1 为第一级同步传送模 块，STM-N 称为第 N 级同步传送模块。STM-1 的传送速率为 155520kbit/s， 第 N 级的传送速率为 N×155520kbit/s，目前 N 的取值为 1、4、16 和 64。 STM-1 以上的同步传送模块（STM-N）由 N 个 STM-1 以字节间插同步复用 方式组合而成。STM-N 的帧结构为 270×N×9 字节块状帧结构，每个字节 8 位码，帧长为 125µs。 SDH 的主要吸引力在于极大地提高了传输带宽（目前商用最高的等级为 STM-64，其速率为 9953.280Mbit/s，即通常说的 10Gbit/s，含有 4032 个 2Mbit/s 的支路）和管理能力，并可方便地上/下电路，克服了 PDH 系列存在 的缺陷。在第三章，我们将对 SDH 做较深入地讨论。 1.5 数字通信系统和数据通信系统 模拟信号的数据化为通信系统和网络的数字化奠定了基础。在“三网合一” 的发展历程中，数字通信系统和数据通信系统将率先逐步融合
华为产品维护资料汇编 TELLIN智能网维护资料 通信技术概论 其他相关技术入门 1章信号与通信系统 1.51通用数字通信系统模型 图1-11是一个支持各种业务信号的通用数字通信系统模型。在发信端,模拟 信号数字化功能可包含在信源编码器内,而收信端,从数字信号恢复出模拟 信号的功能则包含在信宿译码器内。此外,这一对编译码器还包括提高数字 通信效率和安全性的数字复用/去复用、加密解密、码型变换/反变换、同步、 控制(信令)、维护和管理、开销数据的插入/分出等功能。 发信源 信源编码器 信道编码器 道译码器 信源译码器 者 噪声源 图1-11数字通信系统的基本组成图 为实现数字信号的远程传输,数字通信系统除包括上述信源编码器、信宿译 码器外,还包括由信道编码器、调制器、信道、解调器和信道译码器组成的 传输系统以及保证收、发信两端设备协调一致,同步工作的数字同步系统、 控制(信令)通道和网管数据通道等。 信道编码器的作用是提高数字信号传输的可靠性。由于传输信道内的噪声和 信道特性不理想造成的码元间干扰极易造成传输差错,而信道线性畸变造成 的码间干扰可通过均衡办法基本消除。因此,信道中的噪声成为导致传输差 错的主要原因。减小这种差错的基本作法是在信码组中按一定规则附加若干 监视码元(或称冗余度码元),使原来不相关的数字信息序列变为有一定相 关性的新序列。接收端可根据这种相关性来检测或纠正接收码组中的误码 提高可靠性。有鉴于此,信道编码器又称为差错控制编码器。接收端的信道 译码器是信道编码器的逆过程。 同步系统用于建立通信系统收、发相对一致的时间关系。只有这样,收端才 能确定每位码的起止时间,并确定接收码组与发送码组的正确对应关系,否 则接收端无法恢复发端的信息。因此,同步是数字通信系统正常工作的前提。 通信系统能否有效地、可靠地工作,很大程度上依赖于同步系统性能的好坏。 同步可分为载波同步、位同步、帧同步和网同步四大类
华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论 第 1 章 信号与通信系统 14 1.5.1 通用数字通信系统模型 图 1-11是一个支持各种业务信号的通用数字通信系统模型。在发信端，模拟 信号数字化功能可包含在信源编码器内，而收信端，从数字信号恢复出模拟 信号的功能则包含在信宿译码器内。此外，这一对编译码器还包括提高数字 通信效率和安全性的数字复用/去复用、加密/解密、码型变换/反变换、同步、 控制（信令）、维护和管理、开销数据的插入/分出等功能。 发 信 源 信 源 编 码 信 道 编 码 调 制 器 信 道 解 调 器 信 道 译 码 信 源 译 码 收 信 者 噪 声 源 器器 器器 图1-11 数字通信系统的基本组成图 为实现数字信号的远程传输， 数字通信系统除包括上述信源编码器、信宿译 码器外， 还包括由信道编码器、调制器、信道、解调器和信道译码器组成的 传输系统以及保证收、发信两端设备协调一致，同步工作的数字同步系统、 控制（信令）通道和网管数据通道等。 信道编码器的作用是提高数字信号传输的可靠性。由于传输信道内的噪声和 信道特性不理想造成的码元间干扰极易造成传输差错，而信道线性畸变造成 的码间干扰可通过均衡办法基本消除。因此，信道中的噪声成为导致传输差 错的主要原因。减小这种差错的基本作法是在信码组中按一定规则附加若干 监视码元（或称冗余度码元），使原来不相关的数字信息序列变为有一定相 关性的新序列。接收端可根据这种相关性来检测或纠正接收码组中的误码， 提高可靠性。有鉴于此，信道编码器又称为差错控制编码器。接收端的信道 译码器是信道编码器的逆过程。 同步系统用于建立通信系统收、发相对一致的时间关系。只有这样，收端才 能确定每位码的起止时间，并确定接收码组与发送码组的正确对应关系，否 则接收端无法恢复发端的信息。因此，同步是数字通信系统正常工作的前提。 通信系统能否有效地、可靠地工作，很大程度上依赖于同步系统性能的好坏。 同步可分为载波同步、位同步、帧同步和网同步四大类