通信基礎(chǔ)ISSUE1.0內(nèi)容介紹Page2第1章現(xiàn)代通信基本概念第2章數(shù)字通信技術(shù)第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)第4章移動通信第5章光纖通信第6章數(shù)據(jù)通信學(xué)習(xí)目的

掌握現(xiàn)代通信的基本概念、通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和主要性能參數(shù)。了解通信系統(tǒng)的分類、現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展Page31.1通信的基本概念1.2通信中常用名稱的概念1.3通信系統(tǒng)的分類1.4通信系統(tǒng)的組成1.5通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1.6現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展第1章現(xiàn)代通信基本概念主要內(nèi)容1.1通信的基本概念人與人面對面談話就是消息的一種方式。對電氣通信來說，則需把消息轉(zhuǎn)變成電信號，因此需要發(fā)送變換器j將原始信號變成電信號，再送入信道，通過信道傳送到接收設(shè)備，再轉(zhuǎn)換成原來的消息送給信宿。這便是通信系統(tǒng)的基本模型，如下圖。第1章現(xiàn)代通信基本概念

信源信道信宿信源信宿信道發(fā)送變換器接收變換器第1章現(xiàn)代通信基本概念

1.2通信中常用名稱的概念消息：一般指語言、文字、圖像、數(shù)據(jù)等的通稱。信息：將消息給予受信者的新知識，即對受信者來說，預(yù)先不知道的消息稱為信息。信號：消息的表現(xiàn)形式，如電、光、聲等。由于信號是一種隨時間變換的物理量，在數(shù)學(xué)上可以用一個時間t的函數(shù)來表示。噪聲：通信中的干擾，通稱為噪聲。在發(fā)送系統(tǒng)中，需要的是有用的信號，其余稱為噪聲。疊加在信號上傳輸?shù)脑肼暦Q為加性噪聲，來源于人為噪聲、自然噪聲、內(nèi)部噪聲。第1章現(xiàn)代通信基本概念

1.2通信中常用名稱的概念信源：是信息源的簡稱。它可以是連續(xù)的，也可以是離散的序列，但都是隨機(jī)發(fā)生的。信源可以是人、生物、機(jī)器等。信道：是信號傳輸?shù)耐ǖ溃址Q為傳輸媒質(zhì)，不同信道有不同的傳輸特性。信道的分類：有線信道：信號被約束在有線傳輸線上傳輸。有線信道通常指架空明線、雙絞線、同軸線纜及光纖等，它是傳送電信號的導(dǎo)線，所以有線信道也稱為電信線路。無線信道：電磁信號沿自由空間傳輸。根據(jù)不同頻段有中、長波通信系統(tǒng)、短波通信系統(tǒng)和微波通信系統(tǒng)等。信道的帶寬：指信道所能傳送信號的頻率寬度，即信道不失真?zhèn)鬏斝盘柕淖罡哳l率與最低頻率之差。信宿：是消息傳送的歸宿，亦及消息傳送的對象，可以是人或機(jī)器。第1章現(xiàn)代通信基本概念

1.2通信中常用名稱的概念發(fā)送變換器：指把信源發(fā)出的信息變成適合信道傳輸?shù)男盘査璧脑O(shè)備。變換器的作用通常有兩個：一是將非電信信號轉(zhuǎn)換成電信號；二是將此電信號進(jìn)行處理，變成適宜某種信道傳輸?shù)男盘?。所謂處理一般指放大、濾波以及調(diào)制、編碼的一些加工處理過程。接收變換器：是接收來自信道的微弱信號和從噪聲中選擇需要的載有消息的信號的設(shè)備。編碼：是把消息變換成信號的措施，其目的是使信號適合信道傳輸。編碼可以分為兩種，即信源編碼和信道編碼。解碼：是編碼的反變換，分為信道解碼和信源解碼。前者是恢復(fù)為信源編碼狀態(tài)，后者是恢復(fù)為信源狀態(tài)送給信宿。第1章現(xiàn)代通信基本概念

1.2通信中常用名稱的概念加密：為了在信息傳遞過程中不被竊聽、偽造和竄改，保證信息的安全保密，在發(fā)送系統(tǒng)中還需加入加密編碼，相應(yīng)地在接收端還需加入解密編碼。同步：在通信系統(tǒng)，收、發(fā)兩端的定時脈沖在整個通信過程中，要求準(zhǔn)確無誤，始終步調(diào)一致地工作。數(shù)字通信系統(tǒng)中的同步按其作用分為：比特同步、碼同步、幀同步、復(fù)幀同步和網(wǎng)同步等。第1章現(xiàn)代通信基本概念

1.2通信中常用名稱的概念模擬信號：其主要特征為幅度變化是連續(xù)的，可取無限個值。數(shù)字信號：主要特征是離散的，并且只能取有限個值。（1）模擬信號（2）數(shù)字信號tf(t)010tf(t)第1章現(xiàn)代通信基本概念

1.2通信中常用名稱的概念模擬通信：利用模擬信號作為載體傳遞信息的通信方式稱為模擬通信，如現(xiàn)今大多數(shù)電視通信系統(tǒng)數(shù)字通信：利用數(shù)字信號作為載體傳遞信息的通信方式稱為數(shù)字通信，如移動電話、交通道路使用的紅綠燈等。第1章現(xiàn)代通信基本概念

1.2通信中常用名稱的概念分貝（dB）：是描述比值的一個單位。它是一個以10為底的對數(shù)。當(dāng)分貝與功率比值對應(yīng)時，則分貝（dB）＝10lg功率比。分貝是通信系統(tǒng)中常用的單位。

dBm＝10lg（P/1mw）

dBi和dBd

一般用作表示天線的增益，dBi的參考基準(zhǔn)為各向同性輻射器，dBd的參考基準(zhǔn)為偶極子。dBi＝dBd＋2.15dB

信噪比S/N=10lg（P信號

/P噪聲）第1章現(xiàn)代通信基本概念

1.2通信中常用名稱的概念二進(jìn)制：在數(shù)字通信中，常用的制式，是以“0”和“1”或者“1”或“－1”來表示。多進(jìn)制：在實際的數(shù)字通信中，除了二進(jìn)制外，還使用多進(jìn)制（M進(jìn)制），所使用的就算符號為0、1、2、3…（M－1）。例如8進(jìn)制和16進(jìn)制等。第1章現(xiàn)代通信基本概念

1.2通信中常用名稱的概念比特（bit）：二進(jìn)制符號的個數(shù)。比特率（bit/s）：每秒傳送二進(jìn)制符號的個數(shù)，表示信息傳輸?shù)乃俾?。波特（Baud）：傳送碼元或者符號的速率。誤碼率：數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性可用誤碼率來衡量，它代表接收到的數(shù)字信號出現(xiàn)錯誤的概率。

Pb=傳錯的比特數(shù)/傳輸?shù)目偙忍財?shù)（二進(jìn)制時）

Ps＝傳錯的碼元數(shù)/傳輸?shù)目偞a元數(shù)（多進(jìn)制時）誤信率：通常我們把Pb稱為誤信率，也稱為誤比特率

1.3通信系統(tǒng)的分類

通信目的時傳遞消息，按不同的方法，可分成許多類型，下面列出常用的幾種：按信號的特征分：模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)；按傳輸媒質(zhì)分：有線通信和無線通信；按工作的頻率分：長波通信、中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和激光通信；按調(diào)制方式分：基帶傳輸和頻帶傳輸；第1章現(xiàn)代通信基本概念

1.3通信系統(tǒng)的分類

按用戶類型分：公用通信和專用通信；按多址方式分：頻分多址、時分多址和碼分多址通信；按通信方式分：單工通信、半雙工通信和雙工通信；按收、發(fā)站固定或移動分：固定通信和移動通信；按業(yè)務(wù)不同分：可分為電報、電話（固定、移動、可視）、傳真、數(shù)據(jù)傳輸、廣播、電視、計算機(jī)通信等。第1章現(xiàn)代通信基本概念

數(shù)字通信系統(tǒng)信息源信源編碼器信道編碼器數(shù)字調(diào)制器信道信道解碼器數(shù)字解調(diào)器受信者信源解碼器噪聲源數(shù)字傳輸系統(tǒng)發(fā)送部分接收部分

1.4通信系統(tǒng)的組成

完成數(shù)字信號產(chǎn)生、變換、傳遞及接收全過程的系統(tǒng)稱之為數(shù)字通信系統(tǒng)。實現(xiàn)A/D變換，盡量用比較少的碼表示原信號為了減少數(shù)字信號在信道中傳輸?shù)腻e誤概率而轉(zhuǎn)變碼型使信號發(fā)送到信道中去，主要完成信號與信道的匹配第1章現(xiàn)代通信基本概念

1.5通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)有效性：指傳輸?shù)乃俾?，即碼元速率、信息速率、頻帶利用率；可靠性：指傳輸信息的質(zhì)量。一般用誤碼率來表示；適應(yīng)性：指系統(tǒng)對外界條件變化的適應(yīng)能力；標(biāo)準(zhǔn)性：指元件的標(biāo)準(zhǔn)性互換性；經(jīng)濟(jì)性：指成本是否低；保密性：指系統(tǒng)對所傳輸信號的加密措施；可維護(hù)性：是否方便維修；工藝性：指通信系統(tǒng)的設(shè)備各種工藝的水平。第1章現(xiàn)代通信基本概念

1.5通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)模擬通信系統(tǒng)信噪比S/N=10lgP信號/P噪聲數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸速率：碼元的傳輸速率Rs（Baud）和信息的傳輸速率Rb（bit/s）；

Rb=Rs×log2N

誤信率：

Pb=傳錯的比特數(shù)/傳輸?shù)目偙忍財?shù)誤碼率Ps＝傳錯的碼元數(shù)/傳輸?shù)目偞a元數(shù)第1章現(xiàn)代通信基本概念

1.6現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展第1章現(xiàn)代通信基本概念

1838莫爾斯有線電報1948晶體管香農(nóng)IT通信統(tǒng)計理論建立1864麥克斯韋爾電磁輻射方程1950時分多路通信應(yīng)用于電話1876貝爾電話1956越洋電話鋪設(shè)1896馬克尼無線電報1957第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射1906真空管1958第一顆通信衛(wèi)星發(fā)射1918調(diào)幅廣播超外差接收機(jī)1960發(fā)明激光1925三路明線載波電話多路通信1961發(fā)明集成電路1936調(diào)頻廣播1962第一顆同步通信衛(wèi)星PCM進(jìn)入實用1937脈沖編碼調(diào)制1960彩電數(shù)字傳輸理論高速計算機(jī)1938電視廣播1970LSI商用衛(wèi)星程控交換光纖通訊1940二戰(zhàn)刺激雷達(dá)和微波系統(tǒng)發(fā)展1980SLSI長波光纖通信ISDN3G

1.6現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展第1章現(xiàn)代通信基本概念

通信技術(shù)與計算技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)等相結(jié)合是現(xiàn)代通信技術(shù)的典型標(biāo)志，目前的通信技術(shù)總的發(fā)展趨勢可概括為“六化”：通信技術(shù)數(shù)字化通信業(yè)務(wù)綜合化網(wǎng)絡(luò)互通融合化通信網(wǎng)絡(luò)寬帶化網(wǎng)絡(luò)管理智能化通信服務(wù)個人化內(nèi)容介紹Page22第1章現(xiàn)代通信基本概念第2章數(shù)字通信技術(shù)第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)第4章移動通信第5章光纖通信第6章數(shù)據(jù)通信第2章數(shù)字通信技術(shù)掌握數(shù)字傳輸信號的處理方法、基本的信道編、解碼技術(shù)、基本的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，復(fù)習(xí)數(shù)字復(fù)接技術(shù)，數(shù)字傳輸信號幀結(jié)構(gòu)及數(shù)字復(fù)接系列。

學(xué)習(xí)目的

數(shù)字通信系統(tǒng)回顧第2章數(shù)字通信技術(shù)2.1信源數(shù)字編碼技術(shù)2.2數(shù)字復(fù)接技術(shù)2.3數(shù)字傳輸信號幀結(jié)構(gòu)2.4數(shù)字傳輸信號的處理2.5數(shù)字信號的調(diào)制與解調(diào)

第2章數(shù)字通信技術(shù)主要內(nèi)容2.1信源數(shù)字編碼技術(shù)一個完整的數(shù)字通信系統(tǒng)可由下面框圖表示。在該系統(tǒng)中,有兩個編碼功能塊:信源編碼和信道編碼。信源編碼的基本目的是對信源的信號進(jìn)行變換,將其變換成適合數(shù)字傳輸系統(tǒng)的形式,進(jìn)而提高傳輸?shù)挠行?。?章數(shù)字通信技術(shù)2.1抽樣模擬信號不僅在幅度取值上是連續(xù)的，而且在時間上也是連續(xù)的。所謂抽樣就是每隔一定的時間間隔T，抽取話音信號的一個瞬時幅度值(抽樣值)，抽樣后所得出的一系列在時間上離散的抽樣值稱為樣值序列，抽樣后的樣值序列在時間上是離散的。

第2章數(shù)字通信技術(shù)圖2.2模擬信號時域離散化過程(a)被抽樣的模擬信號；(b)抽樣信號；(c)抽樣后的信號

2.1抽樣

第2章數(shù)字通信技術(shù)2.1低通信號抽樣定律

一個頻率限制在[0,fx]內(nèi)的低通信號x(t)，如果以fs≥2fmax的抽樣速率進(jìn)行均勻抽樣，則x(t)可以由抽樣后的信號xs(t)完全地確定。2fmax稱為為奈奎斯特速率，是抽樣所允許的最小速率1/2fmax稱為奈奎斯特間隔，是抽樣所允許的最大間隔第2章數(shù)字通信技術(shù)第2章數(shù)字通信技術(shù)2.1低通信號抽樣定律如按6800Hz的抽樣頻率對300～3400Hz的電話信號抽樣，則抽樣后的樣值序列可不失真地還原成原來的話音信號。在工程設(shè)計中，考慮到信號絕不會嚴(yán)格帶限，以及實際濾波器特性的不理想，通常取抽樣頻率為(2.5～5)fx，以避免失真，所以話音信號的抽樣頻率通常取8000Hz/s。

話音信號頻率為0.3～3.4KHz，理想的奈奎斯特速率為6.8KHz，實際的采樣頻率為8KHz，即采樣周期為125微秒。

2.1語音信號的采樣第2章數(shù)字通信技術(shù)2.1量化第2章數(shù)字通信技術(shù)抽樣后樣值的幅度仍然是連續(xù)的，難以用數(shù)碼來表示。量化就是對幅值進(jìn)行“舍零取整”的處理。例如，量化幅度為1.26V和2.83V的樣值，可以表示為1V和3V。量化級：量化分層的級數(shù)，例如PCM的量化級為256

量化級差：相鄰兩個量化值之間的差稱為量化級差實際抽樣值

1.33.62.30.7-0.7-2.4-3.4量化抽樣值

1.53.52.50.5-0.5-2.5-3.5量化級數(shù)

5764310編碼

101111110100011001000tx(t)/V43210-1-2-3-43.52.51.50.5-0.5-1.5-2.5-3.5電平x(t)第2章數(shù)字通信技術(shù)2.1量化2.1量化第2章數(shù)字通信技術(shù)量化誤差：量化以后用量化值來表示精確的抽樣值，存在一個誤差，這個誤差稱為量化誤差。量化噪聲：量化誤差在電路中形成的噪聲，稱為量化噪聲。量化噪聲是由于量化失真引起的，無法完全消除。為了減小量化噪聲，可以增加量化級或者減小量化級差。2.1量化第2章數(shù)字通信技術(shù)均勻量化：間隔相等的量化比稱為均勻量化，其量化信號噪聲比隨信號電平的減小而下降。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是均勻量化時的量化級間隔為固定值，故大信號時信號噪聲比大，小信號時信號噪聲比小。非均勻量化：是一種在整個動態(tài)范圍內(nèi)量化間隔不相等的量化。在信號幅度小時，量化級間隔劃分的??；信號幅度大時，量化級間隔也劃分的大，以提高小信號的信噪比，適當(dāng)減少大信號信噪比，使平均信噪比提高，獲得較好的小信號接收效果。大信號為小概率時件tX(t)m2m3m4m5m6tX(t)m1m2m3m4m5m6均勻量化和非均勻量化示意圖小信號為大概率時件第2章數(shù)字通信技術(shù)2.1量化m1第2章數(shù)字通信技術(shù)2.1量化輸入輸出實現(xiàn)非均勻量化的方案：對輸入信號進(jìn)行一次非線性變換，對大信號進(jìn)行壓縮而對小信號進(jìn)行較大的放大。再對壓擴(kuò)后的信號進(jìn)行均勻量化。輸出＝K*輸入，由圖可見K隨信號的變大而減小，也就是說小信號放大的多，大信號放大的少，實現(xiàn)了壓擴(kuò)的目的。

13折線A壓擴(kuò)律曲線第2章數(shù)字通信技術(shù)2.1A律13折線2.1目前ITU-T推薦兩種壓擴(kuò)律μ律:以作為參數(shù)的壓擴(kuò)特性,μ255/15,美國、加拿大和日本等國的PCM-24路基群中。

A律：以A作為參數(shù)的壓擴(kuò)特性，A87.6/13,英、法、德等歐洲各國的PCM30/32路基群中，我國的PCM30/32路基群也采用A律13折線壓縮律。CCITT建議G.711規(guī)定上述兩種折線近似壓縮律為國際標(biāo)準(zhǔn)，且在國際間數(shù)字系統(tǒng)相互聯(lián)接時，要以A律為標(biāo)準(zhǔn)。

第2章數(shù)字通信技術(shù)

2.1語音數(shù)字編碼技術(shù)

波形編碼：直接對語音信號波形的離散樣值進(jìn)行編碼參數(shù)編碼：對從語音信號中提取的反映語音的特征值進(jìn)行編碼混合編碼：兩種方法的混合，目前很多編碼器都采用混合編碼技術(shù)。例如，GSM系統(tǒng)信源編碼采用的規(guī)則激勵長時預(yù)測（RPE-LTP）和CDMA2000系統(tǒng)信源編碼采用的EVRC都是混合編碼。第2章數(shù)字通信技術(shù)

多路通信使同一條線路傳輸多個用戶的信號提高通信的有效性線路上的信息速率提高實現(xiàn)2.2數(shù)字復(fù)接技術(shù)第2章數(shù)字通信技術(shù)2.2三路信號時分復(fù)用的A/D變換過程tttt量化編碼數(shù)字信號（二進(jìn)制碼序列）x1(t)x2(t)xQ(t)x3(t)t0tt1t2t0+TSTSTs：抽樣周期Ts/3：每一路信號所編

8位碼占用的時間第2章數(shù)字通信技術(shù)數(shù)字多路通信也叫做時分多路通信,所謂時分多路通信,是利用多路信號(數(shù)字信號)在信道上占有不同的時間間隙來進(jìn)行通信的。多路通信的基礎(chǔ)源于數(shù)學(xué)上信號的正交性

2.2數(shù)字多路通信原理第2章數(shù)字通信技術(shù)

時分多路復(fù)用示意圖從第一路旋轉(zhuǎn)到第n路則旋轉(zhuǎn)了一周即：在一個抽樣周期Ts內(nèi)對n路信號進(jìn)行抽樣，即共有n個抽樣值。第2章數(shù)字通信技術(shù)

時隙：時分多路復(fù)用信道的方式時各路信號分配有不同的時間間隔進(jìn)行通信，每一路信號分配的一個時間間隔稱為時隙（TS，TimeSlot）。幀：在一個采樣周期內(nèi)，多個話路信號按時分復(fù)用的方式順序出現(xiàn)一次所形成的時分復(fù)用信號成為幀，例如PCM幀，就是多個話路的PCM信號用時分復(fù)用的方法裝成了時分復(fù)用幀，在線路上以8000幀/s的速率一幀接一幀的傳輸。幀結(jié)構(gòu)：就是在一幀或者抽樣周期內(nèi)的時間分配關(guān)系，它包括了時隙、碼位、同步與標(biāo)志信號的分配關(guān)系。2.3數(shù)字傳輸信號幀結(jié)構(gòu)第2章數(shù)字通信技術(shù)

幀結(jié)構(gòu)一般都采用由世界電信組織建議的統(tǒng)一格式,為保證數(shù)字通信系統(tǒng)正常工作,在一幀的信號中應(yīng)有以下基本信號:①幀同步信號(幀定位信號)及同步對告信號;②信息信號;③其他特殊信號(地址、信令、糾錯等信號);④勤務(wù)信號。2.3數(shù)字傳輸信號幀結(jié)構(gòu)第2章數(shù)字通信技術(shù)2.3PCM基群幀結(jié)構(gòu)（30/32）10A11111國內(nèi)留用奇幀TSO1A1：正常為0，失步告警為1abcdF1abcdCH1CH17abcdF2abcdCH2CH18abcdF15abcdCH15CH31F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15F0F1F2F316個子幀T=（2ma）10011011幀同步時隙偶幀TS00000F0abcd信令時隙復(fù)幀同步備用488ns復(fù)幀結(jié)構(gòu)……32個時隙，256比特，T=1251234567891011121314151617181920212223242526272829303101TS……usT=3.9su……第2章數(shù)字通信技術(shù)2.3PCM基本原理抽樣頻率為8000Hz（周期為125us），對每一話路每抽樣一次經(jīng)過量化可以編成8位碼組，占用一個時隙。30/32路PCM系統(tǒng)中，32路復(fù)用125us。這32路時隙構(gòu)成一個“幀”。而16幀又合成一個復(fù)幀。

計算幾個數(shù)據(jù)：1幀時長為125μS，1時隙的時長為125/32=3.9μS，一個復(fù)幀占用2ms。1幀的位長：8×32=256位。線路的速率：256位/幀×8000幀/秒=2048KBPS話路的速率：8位/路×8000路/秒=64KBPS一個模擬信號的帶寬最大為4K(300~3000HZ).數(shù)字信號的優(yōu)點(diǎn)靠犧牲帶寬獲得的。第2章數(shù)字通信技術(shù)2.3PCM兩大系列比較

30路制式24路制式1．話音頻帶300-3400赫300-3400赫2．采樣速率8000赫8000赫3．比特數(shù)/采樣884．時隙/幀32245．PCM通路/幀30246．輸出比特速率2048kbit/s1544kbit/s7．編碼率(壓縮率）A律，A=87.6μ律，μ=255第2章數(shù)字通信技術(shù)2.3兩類速率復(fù)接系列比較表

第2章數(shù)字通信技術(shù)數(shù)字復(fù)接系列：根據(jù)不同需要和不同傳輸介質(zhì)的傳輸能力,要有不同的話路數(shù)和不同的速率復(fù)接形成一個系列,由低向高逐級進(jìn)行復(fù)接，這就是數(shù)字復(fù)接系列。PDH:倘若被復(fù)接的幾個支路不是在同一時鐘控制下,它們的數(shù)碼率不是嚴(yán)格相等的,即各支路的碼位是不同步的。SDH:倘若被復(fù)接的幾個支路(低等級支路信號)是在同一高穩(wěn)定的時鐘控制下,它們的數(shù)碼率是嚴(yán)格相等的,即各支路的碼位是同步的。2.3準(zhǔn)同步數(shù)字復(fù)接(PDH)系列幀結(jié)構(gòu)第2章數(shù)字通信技術(shù)2.3SDH傳輸基本概念

SDH：SynchronousDigitalHierarchy同步數(shù)字體系（SDH）傳輸網(wǎng)由SDH網(wǎng)絡(luò)單元組成。在光纖線路或其它傳輸媒體上，SDH傳輸網(wǎng)可以完成同步信息的傳輸，復(fù)用和交叉連接。SDH的基礎(chǔ)模塊被稱為STM-1叫同步傳輸模塊（SynchronousTransportModule）。更高等級的模塊有STM-4、STM-16、STM-64。

SDH網(wǎng)絡(luò)單元主要有同步光纜線路系統(tǒng)，終端復(fù)用器（TM）分/插復(fù)用器（ADM）和同步數(shù)字交叉連接設(shè)備（SDXC）。STM-1：155520kbit/sSTM-4：622080kbit/sSTM-16：2488320kbit/sSTM-64：995328kbit/s第2章數(shù)字通信技術(shù)2.4數(shù)字信號的碼型在實際的基帶傳輸系統(tǒng)中，并不是所有的基帶信號的電波形都適合在信道中傳輸。通?；鶐盘栐趥鬏斍?，須經(jīng)碼型變換，變?yōu)檫m于信道傳輸?shù)木€路碼。傳輸碼型的選擇，主要考慮以下幾點(diǎn)：

無直流成分，低頻、高頻成分盡量少；便于提取定時信息；編、譯碼設(shè)備簡單可靠；具備一定的糾、檢錯能力，即碼型有一定的規(guī)律性；碼型變換(碼型編譯碼)過程與信源的統(tǒng)計特性無關(guān)，即對信源有透明性；第2章數(shù)字通信技術(shù)2.4單極性不歸零碼(NRZ)單極性碼:由0電平表示二進(jìn)制符號“0”，用正電位表示二進(jìn)制符號“1”。特點(diǎn):在一個碼元時間內(nèi)或者有電壓（電流），或者無電壓（電流），電極性單一（無負(fù)極性），碼元之間無時間間隔。

該波形經(jīng)常在近距離傳輸時（如印制板內(nèi)或印制板間）使用。01011001+E

0第2章數(shù)字通信技術(shù)單極性歸零碼波形是用正向脈沖表示二進(jìn)制符號“1”，用0電平表示二進(jìn)制符號“0”。正向脈沖即是在碼元間隔時間內(nèi)電平上升為高電位后緊接著又返歸為零，正向脈沖寬度小于碼元的寬度。該波形常在近距離內(nèi)實行波形變換時使用。01011001+E

02.4單極性歸零碼(RZ)第2章數(shù)字通信技術(shù)2.4雙極性歸零碼

雙極性歸零碼波形是由正向脈沖表示二進(jìn)制符號“1”

負(fù)向脈沖表示二進(jìn)制符號“0”。正向脈沖和負(fù)向脈沖都在碼元間隔時間內(nèi)返歸到零。01011001+E-E第2章數(shù)字通信技術(shù)2.4數(shù)字信號的碼型（a）NRZ（b）AMI（c）HDB311111111111100000000000000000000第2章數(shù)字通信技術(shù)2.4數(shù)字信號的碼型NRZ：單極性不歸零碼

NRZ是簡單的二進(jìn)制數(shù)字信號，其頻譜包含有直流分量與較多的低頻分量，只能用于設(shè)備內(nèi)部傳輸及交換，不能作為在電纜信道上進(jìn)行基帶傳輸?shù)拇a型AMI：極性交替反轉(zhuǎn)碼

AMI碼又稱偽三元碼，有“0”碼，“＋1”碼和“－1”碼（三元）。二進(jìn)制碼中的“0”碼對應(yīng)AMI中的“0”碼，而二進(jìn)制碼中的“1”碼則對應(yīng)AMI中交替變化的“＋1”和“－1”，解決了多個連“1”的直流分量問題HDB3：三階高密度雙極性碼將連“0”碼給予限制，使之不超過3個，它既保持了AMI碼的優(yōu)點(diǎn)（無直流分量，低頻分量少），又克服了AMI碼的連“0”碼所引起的缺點(diǎn)，因此，在PCM中它被廣泛采用，在AMI基礎(chǔ)上，又解決了連“0”碼過多時提取定時信號困難。

第2章數(shù)字通信技術(shù)2.4差錯控制(信道編碼)

1.差錯控制基本概念

在數(shù)字信號傳輸過程中,由于信道受到噪聲或干擾的影響,信號碼元的波形傳到接收端就可能會發(fā)生錯誤。為了把這些錯誤減少到人們預(yù)期要求的最低限度,人們在數(shù)字碼流中加入一些附加碼元(稱監(jiān)督碼元),并采用一種特殊的編碼方式進(jìn)行差錯控制。提高通信的可靠性第2章數(shù)字通信技術(shù)

2差錯控制編碼基本原理

一般分組碼用符號(n,k)表示,其中,k是每組碼中信息碼元數(shù)目,n為碼組的總位數(shù),又稱碼組的長度(碼長),附加碼元數(shù)為r,又稱監(jiān)督碼元數(shù)。r=n-k,如用ai表示碼位,則糾錯編碼碼組結(jié)構(gòu)如圖所示。

分組碼結(jié)構(gòu)圖an－1an－2…an－rarar－1…a0k個信息碼r個監(jiān)督碼碼長n＝k＋r冗余碼提高了可靠性，降低了有效性第2章數(shù)字通信技術(shù)3.差錯控制的編碼方式差錯控制的編碼方式一般分為三類：

反饋糾錯前向糾錯（FEC）

混合糾錯（HEC）

接收端收到的信碼中檢測出錯碼時則設(shè)法通知發(fā)送端重發(fā)，直到正確收到為止

發(fā)端發(fā)送能夠糾正錯誤的碼，收端收到信碼后自動地糾正傳輸中的錯誤

發(fā)端發(fā)送具有糾錯和檢錯能力的碼。收端收到碼后，檢查差錯情況，如果錯碼在糾錯能力范圍內(nèi)，則自動糾錯，如果超過了碼的糾錯能力，但能檢測出來，則經(jīng)過反饋信道請求發(fā)端重發(fā)

第2章數(shù)字通信技術(shù)一般的奇偶監(jiān)督碼分兩種,一種叫奇數(shù)監(jiān)督,它的編碼規(guī)則是在一個碼組中使“1”的數(shù)目為奇數(shù)。只能檢出一組碼有錯，但不能確定哪一位有錯2.4奇偶監(jiān)督碼第2章數(shù)字通信技術(shù)行列監(jiān)督碼是在奇偶監(jiān)督碼基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。行列監(jiān)督碼是二維奇偶監(jiān)督碼,又稱為矩陣碼,它能用以糾正突發(fā)差錯為目標(biāo)的簡單編碼。矩陣碼原理圖信碼監(jiān)督碼2.4行列監(jiān)督碼第2章數(shù)字通信技術(shù)自動要求重發(fā)是一種實用的反饋糾正方法ARQ系統(tǒng)2.4自動要求重發(fā)ARQ(AntomaticRepeatRequest)碼第2章數(shù)字通信技術(shù)

概念所謂調(diào)制，就是用調(diào)制信號（基帶）去控制或改變載波的一個或幾個參數(shù)，使調(diào)制后的信號（稱為已調(diào)信號）含有原來調(diào)制信號的全部信息，但載波的某些參數(shù)按調(diào)制信號的規(guī)律變化。從頻域上看，調(diào)制是一種頻譜變換過程。解調(diào)是調(diào)制的逆過程，它是從已調(diào)信號中恢復(fù)出原來調(diào)制信號的過程。從頻域上講，解調(diào)也是一種頻譜變換過程。

2.5數(shù)字信號的調(diào)制與解調(diào)最簡單的就是正弦波或余弦波f(t)=Asin(ωt+φ)。數(shù)字頻帶信號，數(shù)字頻帶傳輸調(diào)制的目的：是使信號與信道相匹配,因此調(diào)制方式的選擇是由系統(tǒng)的信道特性來決定的第2章數(shù)字通信技術(shù)

1.三種基本調(diào)制方式

1)幅移鍵控（ASK：AmplitudeShiftKeying）幅移鍵控就是數(shù)字信號振幅調(diào)制。

2)頻移鍵控（FSK:FrequencyShiftKeying）頻移鍵控就是數(shù)字信號頻率鍵控。

3)相移鍵控（PSK：PhaseShiftKeying）相移鍵控就是數(shù)字信號相位控制。用正弦波f(t)=Asin(ωt+φ)的振幅、頻率、相位三個參量來攜帶數(shù)字信息。2.5數(shù)字信號的調(diào)制與解調(diào)第2章數(shù)字通信技術(shù)

2.5二進(jìn)制基帶信號的調(diào)制波形1100110011t數(shù)字序列{bk}ts(t)(a)2ASKts(t)(b)2FSKfc1fc1fc2fc2fc1fc1fc1fc1fc2fc2t(c)2PSKs(t)000000第2章數(shù)字通信技術(shù)內(nèi)容介紹第1章現(xiàn)代通信基本概念第2章數(shù)字通信技術(shù)第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)第4章移動通信第5章光纖通信第6章數(shù)據(jù)通信第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)學(xué)習(xí)目的：

掌握交換的概念，了解交換技術(shù)的發(fā)展

掌握三種交換技術(shù)的基本概念

掌握接線器和DSN的工作過程了解各種交換技術(shù)的實現(xiàn)技術(shù)和通信協(xié)議

第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

3.1概述3.2程控交換技術(shù)3.3分組交換技術(shù)3.4ATM交換技術(shù)3.1交換技術(shù)的發(fā)展

第一個階段是人工交換階段。第二個階段是機(jī)電式自動交換階段。第三個階段是電子式自動交換階段。第四個階段是信息包交換發(fā)展階段。

主要是話音交換主要用于數(shù)據(jù)交換第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

3.1交換技術(shù)發(fā)展的基本概念布控和程控空分和時分模擬和數(shù)字第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

3.2程控交換技術(shù)

3.2.1數(shù)字程控交換原理

1.數(shù)字交換和數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)(DSN)

數(shù)字交換的本質(zhì)：時隙交換基本功能：完成任意PCM復(fù)用線上任意時隙之間的信息交換

第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

時隙交換的概念

DSN

PCM入端TSi時隙中的話音信息A經(jīng)過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)后,在PCM出端的TSj時隙中出現(xiàn)。第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

3.2程控交換技術(shù)

多復(fù)用線時隙交換示意圖

3.2程控交換技術(shù)第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

1）T接線器

（時分接線器）

T接線器實現(xiàn)時隙交換的原理:利用存儲器寫入與讀出時間（隙）的不同,即在輸入時隙寫入,而在其他時隙（通話另一用戶占用時隙）讀出來完成時隙交換的。

組成：話音存儲器（SM）：用來暫存話音信息控制存儲器（CM）：用于暫存話音時隙的地址

SM的存取方式有兩種:一種為“順序?qū)懭?控制讀出”;另一種為“控制寫入,順序讀出”。從而形成兩類T接線器:輸出控制型和輸入控制型3.2程控交換技術(shù)第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

T接線器原理示意(a)輸出控制型；(b)輸入控制型

0

1

2

29

30

31

┇

W

R

30

2

0

1

2

29

30

31

┇

TS2

TS30

TS2

W

R

控制信號

時鐘

時鐘

話音存儲器

控制存儲器

30

2

0

1

2

29

30

31

0

1

2

29

30

31

TS30

TS30

W

R

┇

┇

時鐘

時鐘

R

W

控制信號

話音存儲器

控制存儲器

TS2

a)

輸出控制

b)

輸入控制

W：寫入

R：讀出

：TS2TS30

：3.2程控交換技術(shù)第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

2）S接線器（空分接線器）

S接線器的作用：完成不同復(fù)用線間同一時隙內(nèi)容的交換。

組成：主要由電子交叉點(diǎn)矩陣（集成電路）和控制存儲器（CM）組成3.2程控交換技術(shù)第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

圖3.5S接線器結(jié)構(gòu)示意對應(yīng)輸出母線對應(yīng)時隙號3.2程控交換技術(shù)第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

3）TST交換網(wǎng)絡(luò)在大型程控交換機(jī)中,數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的容量要求較大,只靠T接線器或S接線器是不能實現(xiàn)的,必須將它們組合起來,才能達(dá)到要求。各級的分工如下:TA接線器負(fù)責(zé)輸入復(fù)用線的時隙交換;S接線器負(fù)責(zé)復(fù)用線之間的空間交換;TB接線器負(fù)責(zé)輸出復(fù)用線的時隙交換。3.2程控交換技術(shù)第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

圖3.6TST網(wǎng)絡(luò)3.2程控交換技術(shù)第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

檢測到主叫掛機(jī)；路由復(fù)原；停止計費(fèi)；被叫恢復(fù)空閑向被叫送催掛音建立通話路由；計費(fèi)；監(jiān)視主、被叫狀態(tài)檢測被叫摘機(jī)，?；剽徱艉驼疋彛灰粋€基本的呼叫處理過程檢測摘機(jī)狀態(tài)；調(diào)查用戶類別；調(diào)查話機(jī)類別主叫話機(jī)被叫話機(jī)主叫話機(jī)交換機(jī)撥號音摘機(jī)號碼回鈴音振鈴摘機(jī)通話掛機(jī)催掛音掛機(jī)時間呼叫傳輸話音釋放找空閑收號器和空閑路由；送撥號音；準(zhǔn)備收號收號；號碼分析；被叫空閑分析占空閑路由；接至被叫；送回鈴音；振鈴；監(jiān)視主被叫檢測到被叫掛機(jī)；被叫恢復(fù)空閑第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

3.2程控交換系統(tǒng)的控制方式和結(jié)構(gòu)

1）集中控制

用一臺中央處理機(jī)對整個系統(tǒng)的運(yùn)行工作進(jìn)行直接控制，并執(zhí)行交換系統(tǒng)的全部功能。

2）分散控制

在上述系統(tǒng)中,如果每臺處理機(jī)只能利用資源的一部分,只能執(zhí)行一部分功能,就稱為分散控制。

3）多處理機(jī)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在的交換機(jī)除了個別容量較小、較為簡單的用戶交換機(jī)外,絕大多數(shù)交換機(jī)都采用多處理機(jī)結(jié)構(gòu)。第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

3.3分組交換技術(shù)

3.3.1概述分組交換主要用于數(shù)據(jù)交換。

(1)對用戶終端的適應(yīng)性強(qiáng)。

(2)線路利用率高。

(3)可實現(xiàn)分組多路通信。

(4)可靠性高。

(5)經(jīng)濟(jì)性好。

分組交換的主要缺點(diǎn):(1)信息傳輸效率較低。(2)實現(xiàn)技術(shù)復(fù)雜。第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

復(fù)用傳輸方式分組的形成和傳輸分組交換的過程等。

3.3.2

分組交換的基本原理第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

圖

統(tǒng)計時分復(fù)用原理1.復(fù)用傳輸方式

1)固定分配資源法2)動態(tài)分配資源法按需分配資源緩沖存儲信息流控制第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

3)傳輸方法采用統(tǒng)計時分復(fù)用時,用戶數(shù)據(jù)交織傳輸數(shù)據(jù)組標(biāo)記交織傳輸?shù)?章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

圖3.20分組的形成

2.分組的形成和傳輸在分組傳輸時,需將分組裝配成傳輸幀進(jìn)行傳輸,由X.25協(xié)議規(guī)定分組傳輸幀采用HDLC幀結(jié)構(gòu)。由PAD設(shè)備完成第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

圖3.21X.25分組傳輸幀格式

其中,F、A、C分別為幀標(biāo)志、傳輸?shù)刂泛涂刂谱侄危現(xiàn)CS為幀校驗字段。在HDLC幀結(jié)構(gòu)中的信息段放的是數(shù)據(jù)分組,其長度通常為128+3(分組頭)字節(jié),當(dāng)然也可以是其他商定的長度。由PT設(shè)備完成第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

3.分組的交換分組交換網(wǎng)是以CCITTX.25規(guī)程為基礎(chǔ)的,為了與其匹配,在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)大部分都采用虛電路(VirtualCircuit)連接方式。所謂虛電路,是指兩個用戶終端在開始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前,需要通過網(wǎng)絡(luò)建立起邏輯上的連接(并非存在一條物理的鏈路),一旦這種連接建立之后,通信終端間就在網(wǎng)絡(luò)中保持一個已建立的數(shù)據(jù)通路,用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)(以分組為單位)將按順序由這個邏輯上的數(shù)據(jù)通路到達(dá)終點(diǎn)。第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

路由選擇分組交換網(wǎng)的最重要的特點(diǎn)之一是數(shù)據(jù)分組能夠在網(wǎng)絡(luò)中通過多條路徑從源點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn),而選擇什么路徑最合適就成了分組交換機(jī)必須決定，并影響其特性的問題，所以有必要事先選擇一條最佳線路。

第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

(1)擴(kuò)散式路由法采用擴(kuò)散式方法時網(wǎng)絡(luò)預(yù)先并不確定一個固定路徑,而是采用擴(kuò)散式方法傳送分組,其傳送規(guī)則是這樣的:·分組從源點(diǎn)向其每個相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送;·節(jié)點(diǎn)接收到分組后,首先檢查它是否已經(jīng)收到過該分組,如果已經(jīng)收到過,則將其拋棄;如果未收到過,則節(jié)點(diǎn)做接收到記憶,再把這個分組發(fā)往除了該分組傳送來的那個節(jié)點(diǎn)之外的所有相鄰節(jié)點(diǎn)。第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

擴(kuò)散式路由示例第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

(2)查表路由法查表路由法在每個節(jié)點(diǎn)中使用路由表確定從該節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)的任何終點(diǎn)應(yīng)當(dāng)選擇的路徑,分組到達(dá)節(jié)點(diǎn)后按照路由表規(guī)定的路徑前進(jìn)。

第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

3.4ATM交換技術(shù)ATM即異步轉(zhuǎn)移模式:綜合了傳輸、復(fù)用、交叉連接和交換的技術(shù)ATM是快速分組交換技術(shù)、采用統(tǒng)計復(fù)用方式一種結(jié)合了電路交換和分組交換的各自優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)ATM能傳送所有類型的業(yè)務(wù)量(話音、數(shù)據(jù)、圖像等)第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

ATM的技術(shù)特點(diǎn)采用53byte固定長度的信元=5Bytes信元頭+48Bytes凈荷信元使用連接標(biāo)識VPI/VCI通過ATM交換機(jī)進(jìn)行交換，在通信前必須先建立端到端的虛連接。建立連接時就定義業(yè)務(wù)（或連接）的QoS屬性Contract5-BytesHeader48-BytesPayload第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

面向連接的概念面向連接：單一路徑信元沿預(yù)先連接好的路徑：S1,S4,S7,S8所有數(shù)據(jù)包沿著相同的路徑，按照發(fā)送的順序到達(dá)。時延比較固定、易控制無連接：多路徑數(shù)據(jù)包1路徑：S1,S2,S6,S8數(shù)據(jù)包2路徑：S1,S4,S7,S8各數(shù)據(jù)包走不同的路徑、不一定按發(fā)送的順序到達(dá)S2S4S7S1S6S8S3S5S2S4S7S1S6S8S3S5第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

傳統(tǒng)交換方式的優(yōu)缺點(diǎn)傳統(tǒng)交換方式：電路交換（CircuitSwitching）因同一連接的信息經(jīng)過相同的路由，所以時延抖動小易于高速率的交換采用固定時隙分配，電路交換只能支持單一速率帶寬浪費(fèi)分組交換（PacketSwitching）分組交換可以支持多種速率的交換系統(tǒng)延遲不確定性分組交換的交換速率不易提高第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

ATM交換方式的特點(diǎn)以信元為單位的異步轉(zhuǎn)移模式，異步意味著來自任意用戶的信息信元流不必是周期性的，便于實現(xiàn)線路帶寬的共享和統(tǒng)計復(fù)用。ATM網(wǎng)絡(luò)能同時傳送多種類型的信息，承載多種通信業(yè)務(wù)，并且能夠提供QoS（QualityofService）服務(wù)。信元長度固定，容易實現(xiàn)硬件交換，實現(xiàn)高速交換。第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

ATM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)目前唯一實現(xiàn)QoS的技術(shù)同時支持話音、數(shù)據(jù)、圖象業(yè)務(wù)等寬帶業(yè)務(wù)技術(shù)成熟，標(biāo)準(zhǔn)化程度高業(yè)界廣泛的支持良好的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和互通能力不斷演進(jìn)，適應(yīng)不斷出現(xiàn)的新業(yè)務(wù)第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

ATM技術(shù)的應(yīng)用交換網(wǎng):ATM交換機(jī)，窄帶向?qū)拵а葸M(jìn)的方式傳輸網(wǎng):ATMVP交叉連接節(jié)點(diǎn)(VPX)和ATMADM設(shè)備Internet網(wǎng):ATM路由器，如采用IP交換技術(shù)、多協(xié)議標(biāo)記交換技術(shù)(MPLS)等第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

ATM網(wǎng)絡(luò)模型NNI：NetworkNodeInterfaceUNI：UserNodeInterfaceICI：Inter-carrierInterfacePNNI：PrivateNetworkNodeInterfaceUNIUNIUNIPNNIPNNINNINNINNINNINNINNINNIICI其他網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

ATM信元格式GFC：一般流量控制VPI：虛通道標(biāo)識VCI：虛信道標(biāo)識PTI：凈荷類型CLP：-信元丟失優(yōu)先級HEC：信頭誤碼控制UNI信元格式NNI信元格式PTICLPHECPAYLOADGFCVCIVPI13245653VPI81765432PTICLPHECPAYLOADVCIVPI1324565381765432第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

ATM信元的交換過程Port1

VPI=2

VCI=37

VPI=3

VCI=39NNIUNIUNIATM交換PortVPIVCI12372151Port2Port1ATM交換PortVPIVCI11512339Port2ATM終端設(shè)備ATM終端設(shè)備用戶B用戶AATM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備ATM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備信元和用戶數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)化信元和用戶數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)化VPI=1VCI=51第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

ATM交換分類ATM的交換本質(zhì)上是分組交換ATM交換分為VP（VirtualPath）交換和VC（VirtualChannel）交換兩種VPI和VCI僅在兩個物理節(jié)點(diǎn)間只有局部意義第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

VC交換和VP交換一般情況下：VP交換只改變VPI的值不改變VCI的值VC交換既改變VPI的值又改變VCI的值信元轉(zhuǎn)發(fā)采用逐跳轉(zhuǎn)發(fā)的方法UNI信元

VPI=1VCI=1用戶B用戶AATM終端設(shè)備ATM終端設(shè)備ATM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備ATM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備ATM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備UNI信元

VPI=20VCI=30NNI信元

VPI=26VCI=44NNI信元

VPI=2VCI=44VC交換VC交換VP交換第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

ATM虛連接

UNI信元

VPI=1VCI=1UNI信元

VPI=20VCI=30NNI信元

VPI=26VCI=44NNI信元

VPI=6VCI=44NNI信元

VPI=2VCI=44123

123132123ATM虛連接（VC）

PortVPIVCI126442244PortVPIVCI12442644PortVPIVCI164422030PortVPIVCI11122644AB

A需要傳送數(shù)據(jù)到B，首先在信元要經(jīng)過的ATM節(jié)點(diǎn)上建立一系列的交換表格，保證信元經(jīng)逐次轉(zhuǎn)發(fā)后最終到達(dá)B。這些表格建立后A到B間的信元所經(jīng)路徑是一致的（至少在一次呼叫內(nèi)如此），這種路徑稱為ATM虛連接。第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

ATM中虛連接的分類ATM的虛連接分為兩種虛通道VPC(VirtualPathConnection)虛信道VCC(VirtualChannelConnection)無論哪種虛連接，根據(jù)建立方式的不同都可分為：交換虛連接SVC(SwitchingVirtualConnection)永久虛連接PVC(PermanentVirtualConnection)第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

虛通道和虛信道

為提高G的交換效率，所有發(fā)自A、B并要經(jīng)過F的信元，E在轉(zhuǎn)發(fā)時將它們的VPI統(tǒng)一填寫為某一固定值，發(fā)送到G。G進(jìn)行VP交換后到達(dá)F，F(xiàn)再根據(jù)VCI的值進(jìn)行VC交換分發(fā)到C、D（反向業(yè)務(wù)流也如此處理）。這些信元從E到F，VCI值不變。相當(dāng)于在E、F間建立了以VPI為標(biāo)識的信元管道，稱之為虛通道。而終端A、B、C和D之間的虛連接稱為虛信道。UNI信元ATM終端設(shè)備AATM終端設(shè)備CATM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備EATM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備GATM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備FUNI信元NNI信元NNI信元VC交換VC交換VP交換虛信道（VCC）虛通道（VPC）虛信道（VCC）UNI信元UNI信元ATM終端設(shè)備BATM終端設(shè)備D第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

高層ATM適配層（SAAL）ATM層物理層ATM適配層（AAL）高層用戶業(yè)務(wù)和信令上層信息與ATM信元間的轉(zhuǎn)換信元交換和復(fù)用解復(fù)用幀結(jié)構(gòu)、物理介質(zhì)處理各層間協(xié)調(diào)，無分層結(jié)構(gòu)分別管理各層協(xié)議實體中的資源和參數(shù)呼叫連接與控制用戶信息傳輸、流量控制和差錯恢復(fù)面管理層管理控制平面用戶平面ATM協(xié)議結(jié)構(gòu)模型第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

ATM子層模型ATM參考模型OSI七層協(xié)議比特定時網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)信元率解耦HEC產(chǎn)生/驗證信元定界傳輸幀適配傳輸幀傳輸/恢復(fù)流量控制信頭產(chǎn)生和提取VPI/VCI轉(zhuǎn)換信元復(fù)用和分路執(zhí)行高層所需服務(wù)高層協(xié)議數(shù)據(jù)包和信元凈荷間的相互轉(zhuǎn)化高層PMDTCPHYATMAALCSSAR層管理7應(yīng)用層6表示層5會話層4傳輸層3網(wǎng)絡(luò)層2數(shù)據(jù)鏈路層1物理層第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

適配層ATM層物理層ATM物理層功能2個子層:傳輸匯聚子層(TC)傳輸幀的產(chǎn)生、恢復(fù)與適配信頭差錯控制信元定界和擾碼信元速率去耦物理媒體相關(guān)子層(PMD)線路編碼、比特定時物理媒介第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

適配層ATM層物理層ATM層功能

信元交換服務(wù)質(zhì)量保證信元頭的插入/移動凈荷類型的有關(guān)功能復(fù)用/去復(fù)用不同連接的信元第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

適配層ATM層物理層ATM適配層功能

執(zhí)行高層所需的服務(wù)高層協(xié)議數(shù)據(jù)單元和ATM信元凈荷的相互轉(zhuǎn)化第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

ATM適配層功能示意ATM適配層功能示意圖：利用ATM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳送和交換能力，為各類電信業(yè)務(wù)提供服務(wù)。ATMPayloadConstantBitRateDataBurstsVariableBitRateATMCellMultiplexingAALSDU第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

AAL適配方式分類

目前AAL層有5種適配方式，用于承載不同類型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。本課程的重點(diǎn)是AAL2和AAL5，因為在CDMA1X的BSC系統(tǒng)中，語音業(yè)務(wù)使用AAL2承載，其他業(yè)務(wù)和信令使用AAL5承載。業(yè)務(wù)A類B類C類D類比特率固定可變可變可變信源、信宿定時關(guān)系需要需要不需要不需要連接方式面向連接面向連接面向連接無連接適配AAL1AAL2AAL3/4AAL5第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)

內(nèi)容介紹第1章現(xiàn)代通信基本概念第2章數(shù)字通信技術(shù)第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)第4章移動通信第5章光纖通信第6章數(shù)據(jù)通信學(xué)習(xí)目標(biāo)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展過程移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)移動通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和各部分功能學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：第4章移動通信課程內(nèi)容

4.1移動通信發(fā)展簡史

4.2移動通信關(guān)鍵技術(shù)

4.3移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第4章移動通信4.1移動通信發(fā)展簡史第一代移動通信系統(tǒng)采用頻分多址（FDMA），模擬系統(tǒng)代表系統(tǒng)：美國的AMPS、歐洲的TACS主要缺點(diǎn)頻譜利用率低 采用FDMA所致業(yè)務(wù)種類有限 采用模擬方式所致無數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 采用模擬方式所致保密性差 采用模擬方式所致設(shè)備成本高、體積、重量大 采用模擬方式所致第4章移動通信4.1移動通信發(fā)展簡史第二代移動通信系統(tǒng)（2G）采用時分多址（TDMA）或窄帶碼分多址（CDMA），數(shù)字系統(tǒng)代表系統(tǒng)：美國的IS－95A（CDMA）、歐洲的GSM（TDMA）、日本的JDC對第一代移動通信系統(tǒng)缺點(diǎn)的改善頻譜利用率提高 －提高了2倍（GSM）或10倍（CDMA）業(yè)務(wù)種類增加 －提供了較豐富的電信業(yè)務(wù)窄帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) －提供了低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（最大64Kbit/s）保密性較好 －具有良好的保密性能減小了設(shè)備成本 －設(shè)備（尤其是終端設(shè)備）成本大大降低 體積、重量也大大減少第4章移動通信4.1移動通信發(fā)展簡史第三代移動通信系統(tǒng)（3G）：IMT2000采用寬帶碼分多址（CDMA），實現(xiàn)移動寬帶多媒體通信IMT2000：2000年，在2000M頻段實現(xiàn)2000K的數(shù)據(jù)通信3G對數(shù)據(jù)通信速率的要求室內(nèi)環(huán)境至少2Mbps室內(nèi)外步行環(huán)境至少384kbps室外車輛運(yùn)動中至少144kbps衛(wèi)星移動環(huán)境至少9.6kbpsIMT2000推薦的3種制式：WCDMA（歐洲）、CDMA2000（美國）、TD－SCDMA（中國）TD－SCDMA：中國的第一個國際通信標(biāo)準(zhǔn)第4章移動通信4.2移動通信關(guān)鍵技術(shù)多址技術(shù)

頻率復(fù)用功率控制切換第4章移動通信多址技術(shù)

時間TDMA時間FDMA頻率頻率CDMA頻率時間碼多址技術(shù)：區(qū)分信道第4章移動通信多址技術(shù)

FDMA TDMA CDMA容量 1 4～6 10～20載干比(C/I) 18dB 9dB -8～-6dB

實現(xiàn)難度 易 中 難第4章移動通信多址技術(shù)GSM：200KHz為一個頻點(diǎn)，雙工方式：FDD其中移動占用95個頻點(diǎn)（1～95），聯(lián)通占用29個頻點(diǎn)（96～124）第4章移動通信多址技術(shù)CDMA：1.23MHz為一個載頻，雙工方式：FDD在我國，目前聯(lián)通占用10M帶寬，共7個載頻41個AMPS頻點(diǎn)為1個CDMA載頻（30K*41）第4章移動通信多址技術(shù)ETS450D：1.25MHz為一個載頻，雙工方式：FDDETS450D遵從IS-2000標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于頻段的劃分方案，屬于BandClass5頻段，在IS-2000中BandClass5對CDMA信道數(shù)和信道中心頻率的定義如下表：從上面的表格可以看出，450MHz頻段CDMA的信道最小改變步長有兩種，一種為25KHz，一種為20KHz，ETS450D沿用我國在模擬系統(tǒng)中分配給模擬系統(tǒng)的信道帶寬25KHz，因此ETS450D的信道號范圍為1≤N≤300。第4章移動通信頻率復(fù)用最常用的頻率復(fù)用方法：蜂窩技術(shù)多種復(fù)用方式：7×1、4×3、3×3、1×1、1×3“頻率復(fù)用距離”D越大，同頻干擾越小，但頻譜利用率越低

7×1第4章移動通信頻率復(fù)用

4×3 3×3第4章移動通信功率控制在保證傳輸質(zhì)量可接受的情況下，盡量降低發(fā)射功率，提高系統(tǒng)總?cè)萘?。分為上行功率控制和下行功率控制，上下行控制?dú)立進(jìn)行。上行功率控制的對象為移動臺（MS），下行功率控制的對象為基站（BTS）。功率控制的目的減小干擾（同頻干擾），提高系統(tǒng)容量省電，延長待機(jī)和通話時間環(huán)保：減小輻射功率控制技術(shù)是影響CDMA系統(tǒng)容量最關(guān)鍵的因素之一第4章移動通信移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第4章移動通信OMCHLR/AUC/EIRMSC/VLRBSC其他MSCBTSMSMSBTSBTSMAP接口A-bis接口A接口PSTNISDN軟切換在切換過程中，MS開始與新的BTS聯(lián)系時，并不中斷與原有的BTS的通信。軟切換會帶來更好的話音質(zhì)量，實現(xiàn)無縫切換、減少掉話可能，且有利于增加反向容量。更軟切換與軟切換類似，發(fā)生在同一BTS的不同扇區(qū)之間。硬切換在切換過程中，MS與新的BTS聯(lián)系前，先中斷與原BTS的通信，再與新BTS建立聯(lián)系。硬切換過程中有短暫的中斷，容易掉話。第4章移動通信內(nèi)容介紹第1章現(xiàn)代通信基本概念第2章數(shù)字通信技術(shù)第3章現(xiàn)代數(shù)字交換技術(shù)第4章移動通信第5章光纖通信第6章數(shù)據(jù)通信學(xué)習(xí)完此課程，您將會：掌握光纖通信的基本概念掌握光纖的傳輸特性了解光纖的測試方法和故障處理方法課程目標(biāo)第5章數(shù)字光纖通信系統(tǒng)5.1概述5.2光纖和光纜5.3光纖通信系統(tǒng)及構(gòu)成5.4光纖連接技術(shù)介紹5.5光纖測試技術(shù)及故障處理簡介內(nèi)容介紹

第5章數(shù)字光纖通信系統(tǒng)

光纖技術(shù)的發(fā)展

1966年高琨指出了用光纖進(jìn)行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g(shù)途徑；第一階段（1966～1976年），從基礎(chǔ)研究到商業(yè)應(yīng)用的開發(fā)時期，實現(xiàn)了短波長（0.85μm

）低速率（45或34Mb/s）多模光纖通信系統(tǒng)，無中繼距離約10km；第二階段（1976～1986年），大發(fā)展時期，光纖從多模發(fā)展到單模，工作波長從短波長發(fā)展到長波長（1.31和1.55μm

）,實現(xiàn)了1.31μm、傳輸速率140～565Mb/s的單模光纖傳輸系統(tǒng)（PDH），其無中繼距離為50～100km；第三階段（1986年～），全面深入開展新技術(shù)研究，實現(xiàn)了1.55μm單模光纖通信系統(tǒng)（SDH），速率達(dá)2.5~10Gb/s,無中繼距離為100～150km；1996年后，研發(fā)波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)，每波長傳輸速率10或40G及光波網(wǎng)絡(luò)。潛望鏡原理——光波導(dǎo)之雛形第5章數(shù)字光纖通信系統(tǒng)

光纖通信特點(diǎn)及應(yīng)用

頻帶寬、信息容量大傳輸容量很大：每根光纜可含幾十至上百根光纖。傳輸質(zhì)量很高，誤碼率很低（小于10－9）傳輸損耗低、無中繼距離遠(yuǎn)。中繼距離很長（50～150km）?？闺姶鸥蓴_性能好。耐腐蝕、耐高壓泄漏小，光纖間串話小，保密性能好。應(yīng)用廣泛：大容量骨干網(wǎng)、計算機(jī)局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)、光纖接入網(wǎng)、有線電視網(wǎng)等。第5章數(shù)字光纖通信系統(tǒng)

光的本質(zhì)光的波動性：光是一種電磁波，具有反射、折射、衍射、干涉和損耗等特性。光波可用頻率、相位和速度來表示。它的頻率是每秒鐘傳播的波數(shù)，單位有Hz、MHz、GHz或THz。波長是在均勻介質(zhì)或真空中傳輸一個波（波峰-波峰）的距離，單位用μm

。

光的粒子性：光和運(yùn)動粒子一樣，也可以產(chǎn)生壓力并引起粒子旋轉(zhuǎn)。光也可以用粒子數(shù)來描述，單色光的最小單位是光子。

光在不同的介質(zhì)中有不同的傳輸速度，在真空中它以最大的速度直線傳播。當(dāng)光通過比真空密度大的介質(zhì)時，其傳播速度要減慢，減慢的程度與介質(zhì)折射率成反比。第5章數(shù)字光纖通信系統(tǒng)

光波的基礎(chǔ)知識

通信波段劃分第5章數(shù)字光纖通信系統(tǒng)無線電波紅外線可見光紫外線X射線射線300m0.76m0.39m610-3m光纖通信的波譜主要為：0.8m～1.8m，屬于紅外波段n1n2n1<n2θ1θ2θ3入射折射反射視覺位置實際位置空氣水

光波的基礎(chǔ)知識

第5章數(shù)字光纖通信系統(tǒng)菲涅耳定律：n1sinθ1=n2sinθ2n1n2n1>n2n1n2臨界角900臨界角n1n2全反射入射角=反射角θ1θ2

光波的基礎(chǔ)知識

第5章數(shù)字光纖通信系統(tǒng)5.1概述5.2光纖和光纜5.3光纖通信系統(tǒng)及構(gòu)成5.4光纖連接技術(shù)介紹5.5光纖測試技術(shù)及故障處理簡介內(nèi)容介紹

第5章數(shù)字光纖通信系統(tǒng)光纖第5章數(shù)字光纖通信系統(tǒng)

opticalfiber光纖就是導(dǎo)光的玻璃纖維的簡稱,是石英玻璃絲,它的直徑只有人的頭發(fā)絲粗細(xì)。在通信中,它和原來傳送電話的明線、電纜一樣,是一種新型的信息傳