第4章時分復(fù)用與數(shù)字復(fù)接技術(shù)4.1

復(fù)用4.2

時分復(fù)用(TDM)4.3數(shù)字復(fù)接技術(shù)習(xí)題4.1復(fù)用在一個信道上同時傳輸多個消息信號的方法稱為復(fù)用。復(fù)用可分為頻分復(fù)用(FDM)、時分復(fù)用(TDM)、碼分復(fù)用(CDM)和空分復(fù)用(SDM)等。頻分復(fù)用是將所給的信道帶寬分割成互不重疊的許多小區(qū)間,每個小區(qū)間能順利通過一路信號?？梢酝ㄟ^正弦波調(diào)制的方法實現(xiàn)頻分復(fù)用。頻分復(fù)用的多路信號在頻率上不會重疊,但在時間上是重疊的。在PAM調(diào)制中,抽樣脈沖只占用了有限時間,因此脈沖之間的間隔可以插入其他各路信號脈沖。利用不同時隙在同一信道上同時傳輸各路不同信號,且互不干擾,這就是時分復(fù)用。時分復(fù)用是建立在抽樣定理基礎(chǔ)上的。在數(shù)字通信中,模擬信號的數(shù)字化傳輸一般都采用時分復(fù)用方式,這樣可以提高信道的傳輸效率。4.2時分復(fù)用(TDM)4.2.1

TDM系統(tǒng)原理這里以圖4.1所示的點到點兩路PCM數(shù)字電話系統(tǒng)為例,說明時分復(fù)用系統(tǒng)的基本原理。圖中,m1(t)和m2(t)為兩路模擬語音信號,sl1(t)和sl2(t)分別為m1(t)和m2(t)的抽樣信號,cl(t)為編碼器的時鐘信號,f(t)為幀同頻碼,f1(t)和f2(t)為譯碼器的路同步信號,cp(t)為譯碼器的時鐘信號。cl(t)、sl1(t)及sl2(t)由發(fā)送定時器提供。圖4.1點到點兩路PCM數(shù)字電話系統(tǒng)位同步器及幀同步器分別為接收機提供位同步信號和幀同步信號。位同步信號(位定時信號)cp(t)在抽樣判決器、幀同步器、延時電路以及PCM譯碼器中作為時鐘信號。幀同步信號fs(t)指示一幀的起止時刻,以便對時分復(fù)用的各路信號進行分接。

m1(t)、m2(t)經(jīng)各個PCM編碼器處理后變?yōu)镻CM1和PCM2信號,復(fù)接器將PCM1、PCM2及f(t)在時域復(fù)接在一起,成為一個時分復(fù)用PCM信號。信道傳輸后的時分復(fù)用信號經(jīng)分接、譯碼處理后恢復(fù)出兩路模擬語音信號。設(shè)cl(t)的頻率為192kHz,sl1(t)、sl2(t)的頻率為8kHz,則圖4.1(a)中的有關(guān)信號的示意圖如圖4.1(b)所示。圖4.1(b)中,D11、D12分別為m1(t)的第1個和第2個抽樣值的8位PCM碼,D21、D22分別為m2(t)的第1個和第2個抽樣值的8位PCM碼,1110010為幀同步碼,符號“×”表示無定義的碼元。由圖4.1(b)可見,時分復(fù)用PCM數(shù)字語音信號的特點是:以125μs為一幀,每一幀分為三個時間段即三個時隙,每一幀的幀同步碼都是相同的,且放在相同的時隙,每一幀m1(t)及m2(t)的PCM信號也放在相同的時隙,但不同幀的PCM代碼是不相同的(因抽樣值不同)。由此可得圖4.1(c)所示的兩路PCM數(shù)字語音信號的幀結(jié)構(gòu)。圖中SL0為幀同步碼時隙,SL1為第一路數(shù)字語音時隙,SL2為第二路數(shù)字語音時隙。位同步信號cp(t)的頻率與時分復(fù)用PCM信號的信息速率相等,即在一個時隙內(nèi)有8個時鐘信號送給譯碼器。時鐘信號與路同步信號相配合,使PCM譯碼器同時完成分接及譯碼兩項工作,具體過程是:在第i個f1(t)(或f2(t))脈沖及8個時鐘信號的作用下,譯碼器將D1i(或D2i)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電平信號,一直保持到下一個f1(t)脈沖。這樣,PCM譯碼器就將兩路PCM信號分開并轉(zhuǎn)換為階梯波,即寬度為抽樣周期的平頂PAM信號,這個平頂PAM信號的幅度與模擬信號的抽樣值之差為量化誤差。PCM譯碼器中還包含一個孔徑補償?shù)屯V波器,此濾波器將平頂PAM信號中的高頻分量濾掉,并對音頻成分進行失真補償,恢復(fù)出模擬語音信號。若語音PCM編碼器的時鐘信號頻率為64kHz,則編碼器輸出信號的速率為64kb/s。PCM1、PCM2的各組8位碼之間無空隙。這種信號的復(fù)接電路比較復(fù)雜。圖4.1(b)所示的PCM1、PCM2及f(t)信號的復(fù)接器為一個相加器,比較簡單。由此例可以得出以下關(guān)于時分復(fù)用技術(shù)的基本概念:

(1)理論根據(jù)是抽樣定理。

(2)從時域?qū)π诺肋M行分割,利用互相正交(互不重疊)的時隙傳輸不同的信號。

(3)將一幀時間分為若干個時隙,其中一個時隙用于傳輸幀同步碼,稱為幀同步時隙。

(4)各種數(shù)據(jù)在每幀中占有各自的時隙。在話務(wù)通信系統(tǒng)中，通常將信息時隙進行預(yù)先分配,即將各個信息時隙固定分配給不同用戶使用,即使某個用戶不工作,其他用戶也不能使用預(yù)先分配給該用戶的時隙,這種系統(tǒng)稱為同步時分復(fù)用(STDM)系統(tǒng),圖4.1就是一個STDM系統(tǒng)。STDM系統(tǒng)的優(yōu)點是實時性強,缺點是信道資源利用率低。在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通信系統(tǒng)中,允許非實時傳輸,為了提高信道資源的利用率,一般對信息時隙進行按需分配,即根據(jù)用戶業(yè)務(wù)量的統(tǒng)計規(guī)律,分配信息時隙,業(yè)務(wù)量大的用戶占用的時隙數(shù)多,業(yè)務(wù)量小的用戶占用的時隙數(shù)少,無業(yè)務(wù)需求的用戶不占用任何時隙。通常稱這種按需分配時隙的TDM系統(tǒng)為統(tǒng)計時分復(fù)用或異步時分復(fù)用(ATDM)系統(tǒng),它廣泛用于分組交換(包括ATM交換)中。本書不對ATDM進行詳細論述,具體內(nèi)容請讀者參考有關(guān)書籍。與FDM比較,TDM的主要優(yōu)點有:

(1)復(fù)接和分接都是用數(shù)字處理方式實現(xiàn)的,通用性和一致性好,比FDM的模擬濾波器分接電路簡單、可靠。(2)TDM系統(tǒng)對信道的非線性失真要求低。4.2.2

PCM基群幀結(jié)構(gòu)及終端設(shè)備

1.PCM基群幀結(jié)構(gòu)國際上通用的PCM基群有兩種標準,即PCM30/32路和PCM24路,前者為A律,后者為μ律。

PCM30/32路基群幀結(jié)構(gòu)如圖4.2所示。幀周期等于抽樣周期,即125μs,一幀中共有32路時隙,各時隙分別記作TS0、TS1、…、TS31。其中,TS1~TS15和TS17~TS31為30個話路時隙,TS0為幀同步時隙,TS16為信令時隙。圖4.2

A律PCM基群幀結(jié)構(gòu)每路時隙含有8個碼元,一幀共256比特。其信息速率為Rb=8000×32×8=2.048Mb/s每比特時間寬度為

Tb=≈0.488μs每路時隙的時間寬度為TL=8Tb≈3.91μs

16幀PCM30/32路基群信號構(gòu)成一個復(fù)幀,偶數(shù)幀的TS0時隙插入幀同步碼組×0011011,其中第一位碼“×”保留給國際通信用。在TS16時隙插入各話路的信令,并且將一個復(fù)幀中16幀的TS16時隙集中起來使用,稱為共路信令傳送。

PCM24路基群幀結(jié)構(gòu)如圖4.3所示,一幀包含24路時隙,各個時隙分別記作TS0、TS1、…、TS23。這24路時隙都為話路時隙,在TS23時隙后面插入1比特幀同步碼。圖4.3

μ律PCM基群幀結(jié)構(gòu)其信息速率為Rb=8000×(24×8+1)=1.544Mb/s每比特時間寬度為

Tb=≈0.647μs每路時隙的時間寬度為TL=8Tb≈5.18μs

12幀μ律PCM基群構(gòu)成一個復(fù)幀,復(fù)幀周期為1.5ms,12幀中奇數(shù)幀的第193比特構(gòu)成幀同步碼組101010,偶數(shù)幀的第193比特構(gòu)成復(fù)幀同步碼組000111。這種幀結(jié)構(gòu)的幀同步建立時間比PCM30/32幀結(jié)構(gòu)的長。

2.PCM30/32路終端設(shè)備

PCM30/32路端機在脈沖調(diào)制多路通信中是一個基群設(shè)備。用它可組成高次群,也可獨立使用,與市話電纜、長途電纜、數(shù)字微波系統(tǒng)、光纖等傳輸信道連接,作為有線或無線電話的時分多路終端設(shè)備。在交換局內(nèi),外加適當?shù)氖性挸鋈胫欣^器接口,可與步進制、縱橫制等各交換機接口,用作市內(nèi)或長途通信。PCM30/32路端機除提供電話業(yè)務(wù)外,通過適當接口,可以傳輸數(shù)據(jù)、載波電報等其他數(shù)字信息業(yè)務(wù)。圖4.4所示為PCM30/32路終端設(shè)備方框圖,它是用群路編譯碼方式畫出的,其基本工作過程是將30路抽樣序列合成后再由一個編碼器進行編碼。由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展,編碼和譯碼可做在一個芯片上,稱單路編譯碼器。目前廠家生產(chǎn)的PCM30/32路系統(tǒng)幾乎都是由單路編/譯碼器構(gòu)成的,這時每話路的相應(yīng)樣值各自編成8位碼以后再合成總的語音碼流,然后再與幀同步碼和信令碼匯總,經(jīng)碼型變換再發(fā)送出去。單路編/譯碼片構(gòu)成的PCM30/32路方框圖如圖4.5所示。圖4.4

PCM30/32路終端設(shè)備方框圖圖4.5單路編/譯碼片構(gòu)成的PCM30/32路方框圖4.2.3數(shù)字復(fù)接系列

PCM30/32基群、PCM24基群所傳輸?shù)脑捖窋?shù)比較少,如果要傳輸更多路數(shù)的數(shù)字電話,則需要以基群為基礎(chǔ),通過復(fù)接,得到二次群、三次群等更高速率的群路信號。PCM數(shù)字復(fù)接系列各等級的信息速率、路數(shù)如表4.1所示?；?、二次群、三次群、四次群等為準同步數(shù)字系列(PDH),STM-1、STM-4、STM-16、STM-64、STM-256等屬于同步數(shù)字系列(SDH),STM-N為SDH的第N級同步傳輸模塊。在PDH中,4個低次群復(fù)接為1個高次群。各低次群的信息速率標稱值相等,但實際值有一定偏差,需將各低次群信息調(diào)整到一個較高的速率后再進行同步復(fù)接。復(fù)接后的數(shù)據(jù)流中,除4個低次群的所有數(shù)據(jù)外,還加入了高次群的幀同步碼、告警碼,以及插入指示碼、插入碼等,因此高次群信息速率增加的倍數(shù)大于話路增加的倍數(shù)。這種復(fù)接方式稱為準同步復(fù)接。在SDH中,也是將4個低次群復(fù)接為1個高次群,但各低次群的信息速率完全相同。復(fù)接時不需要進行碼速調(diào)整,也不需要增加其他開銷,高次群信息速率增加的倍數(shù)與話路增加的倍數(shù)相同。這種復(fù)接方式稱為同步復(fù)接。

PDH中有A律和μ律兩類標準,它們具有不同的幀結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)速率,而STM-1將μ律及A律兩類PDH系列統(tǒng)一起來,從而實現(xiàn)了數(shù)字傳輸體制的全球統(tǒng)一標準。應(yīng)該說明的是,各種等級的群路不但可以傳輸數(shù)字電話,也可以傳輸其他相同速率的數(shù)字信號,如可視電話、數(shù)字電視等。4.3數(shù)字復(fù)接技術(shù)在數(shù)字通信系統(tǒng)中,為了使終端設(shè)備標準化和系列化,同時又能適應(yīng)不同傳輸媒體和不同業(yè)務(wù)的需求,通常用各種等級的終端設(shè)備進行組合配置,把若干個低速數(shù)碼流按一定格式合并成為高速數(shù)碼流,以滿足上述需要。數(shù)字復(fù)接就是依據(jù)時分復(fù)用基本原理完成數(shù)碼合并的一種技術(shù),完成數(shù)字復(fù)接功能的設(shè)備稱為數(shù)字復(fù)接器。4.3.1

PCM復(fù)用與數(shù)字復(fù)接從已學(xué)過的PCM30/32對30路語音信號的復(fù)用知識中,自然想到將路數(shù)增大便能實現(xiàn)更多路的復(fù)用。如要實現(xiàn)120路語音信號復(fù)用,則將120路語音信號經(jīng)抽樣、合路、量化編碼發(fā)送到線路上去。在收端進行相應(yīng)的反變換即可，如圖4.6所示。這種將多路模擬信號抽樣、合路、量化編碼的復(fù)用方式稱為PCM復(fù)用。圖4.6

PCM復(fù)用示意圖抽樣量化編碼是一個較為復(fù)雜的過程,PCM復(fù)用的路數(shù)越多,對編/解碼器件的速度和精度的要求就越高;通信過程中又常常需要進行不同路數(shù)字信號的分支轉(zhuǎn)換,這時采用PCM更多路數(shù)的直接復(fù)用就很不方便,它必須把大路數(shù)的群信號分解成單路信號,再組合成小路數(shù)群信號轉(zhuǎn)接。因此,一般不采用更多路數(shù)的PCM復(fù)用。數(shù)字復(fù)接是將兩個以上的支路數(shù)字信號按時分復(fù)用的方法匯接成一個單一的、復(fù)合的數(shù)字信號。例如,在PCM中最基本的支路就是PCM30/32路(30路,2048kb/s)和PCM24路(24路,1544kb/s),它們被稱為PCM基群(一次群)。復(fù)接后的數(shù)字信號稱為高次群,如二次群、三次群等。PCM二次群就是由4個PCM基群復(fù)接而成的。數(shù)字復(fù)接將多個支路碼字合并為一路,必須遵循一定的排列方式。碼字排列方式主要有:按位復(fù)接、按字復(fù)接和按幀復(fù)接。按位復(fù)接是輪流把各支路的一位碼發(fā)送到線路上。這種方式要求復(fù)接電路存儲容量小,因而較簡單,準同步數(shù)字復(fù)用系列(PDH)大多采用它。但這種方式復(fù)接后的新幀中無法區(qū)分原來支路中一個話路甚至一幀的碼字,破壞了原信號的完整性,不利于信號的處理和交換。按字復(fù)接也稱為按路復(fù)接,它是輪流將各支路中的一個字(每話路的一個樣值的8位碼稱為一個字)發(fā)送到線路上。這種方式要求復(fù)接電路有一定的存儲容量,但它保持了單路碼字的完整性,即在多次復(fù)接后仍能辨別出某一路的碼字,便于在高次群中直接對支路乃至話路信號進行處理和交換。新的同步數(shù)字系列(SDH)的復(fù)接大多采用它。4.3.2數(shù)字復(fù)接設(shè)備及復(fù)接等級圖4.7是數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)的方框圖。從圖中可見,數(shù)字復(fù)接設(shè)備包括數(shù)字復(fù)接器和數(shù)字分接器。數(shù)字復(fù)接器是把兩個以上的低速數(shù)字信號合并成一個高速數(shù)字信號的設(shè)備;數(shù)字分接器是把高速數(shù)字信號分解成相應(yīng)的低速數(shù)字信號的設(shè)備。一般把兩者做成一個設(shè)備,簡稱數(shù)字復(fù)接器。圖4.7數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)方框圖數(shù)字復(fù)接器由定時單元、調(diào)整單元和同步復(fù)接單元組成;數(shù)字分接器由同步、定時、分接和支路碼速恢復(fù)單元組成。在數(shù)字復(fù)接器中,復(fù)接單元輸入端上各支路信號必須是同步的,即數(shù)字信號的頻率與相位完全是確定的關(guān)系。只要使各支路數(shù)字脈沖變窄,將相位調(diào)整到合適位置,并按照一定的幀結(jié)構(gòu)排列起來,即可實現(xiàn)數(shù)字合路復(fù)接功能。如果復(fù)接器輸入端的各支路信號與本機定時信號是同步的,稱為同步復(fù)接器;如果不是同步的,則稱為異步復(fù)接器。如果輸入支路數(shù)字信號與本機定時信號的標稱速率相同,但實際上有一個很小的容差,則這種復(fù)接器稱為準同步復(fù)接器。碼速率調(diào)整單元的作用是把各準同步的輸入支路的數(shù)字信號的頻率和相位進行必要的調(diào)整,形成與本機定時信號完全同步的數(shù)字信號。若輸入信號是同步的,那么只需調(diào)整相位。復(fù)接器的定時單元受內(nèi)部時鐘和外部時鐘控制,產(chǎn)生復(fù)接需要的各種定時控制信號;調(diào)整單元及復(fù)接單元受定時單元控制,合路數(shù)字信號和相應(yīng)的時鐘同時送給分接器;分接器的定時單元受合路時鐘控制,因此它的工作節(jié)拍與復(fù)接器定時單元同步。分接器定時單元產(chǎn)生的各種控制信號與復(fù)接定時單元產(chǎn)生的各種控制信號是類似的;同步單元從合路信號中提取出幀定時信號,用它再去控制分接器定時單元。同步分接單元受分接定時單元控制,把合路分解為支路數(shù)字信號。受分接器定時單元控制的恢復(fù)單元把分解出的數(shù)字信號恢復(fù)出來。4.3.3

PCM二次群異步復(fù)接準同步復(fù)接包括碼速調(diào)整與同步復(fù)接。碼速調(diào)整技術(shù)可分為正碼速調(diào)整、正/負碼速調(diào)整和正/零/負碼速調(diào)整三種。其中正碼速調(diào)整應(yīng)用最為普遍。正碼速調(diào)整的含義是使調(diào)整以后的速率比任一支路可能出現(xiàn)的最高速率還要高。例如,二次群碼速調(diào)整后每一支路速率均為2112kb/s,而一次群調(diào)整前的速率在2048kb/s上下波動,但總不會超過2112kb/s。根據(jù)支路碼速的具體變化情況,適當?shù)卦诟髦分胁迦胍恍┱{(diào)整碼元,使其瞬時碼速都達到2112kb/s(這個速率還包括幀同步、業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)、控制等碼元),這是正碼速調(diào)整的任務(wù)。碼速恢復(fù)過程則把因調(diào)整速率而插入的調(diào)整碼元及幀同步碼元等去掉,恢復(fù)出原來的支路碼流。正碼速調(diào)整的具體實施,總是按規(guī)定的幀結(jié)構(gòu)進行的。PCM二次群異步復(fù)接時就是按圖4.8所示的幀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的。圖4.8異步復(fù)接二次群幀結(jié)構(gòu)圖4.8(a)是復(fù)接前各支路進行碼速調(diào)整的幀結(jié)構(gòu),其長為212bit,共分為4組,每組都是53bit。第1組的前3個比特F11、F12、F13用于幀同步和管理控制;后3組的第一個比特C11、C12、C13作為碼速調(diào)整控制比特;第4組的第2比特V1作為碼速調(diào)整比特。具體做的時候,在第1組的末尾進行是否需要調(diào)整的判決(即比相)。若需要調(diào)整,則在C11、C12、C13位置上插入3個“1”碼,V1僅僅作為速率調(diào)整比特,不帶任何信息,故其值可為“1”也可為“0”;若不需調(diào)整,則在C11、C12、C13位置上插入3個“0”碼,V1位置仍傳送信碼。那么,是根據(jù)什么來判斷需要調(diào)整或不需要調(diào)整呢？這可用圖4.9來說明,輸入緩存器的支路信碼是由時鐘頻率2048kHz寫入的,而從緩存器讀出信碼的時鐘是由復(fù)接設(shè)備提供的,其值為2112kHz,由于寫入慢、讀出快,在某個時刻就會把緩存器讀空。圖4.9正碼速調(diào)整原理通過圖4.9中的比較器可以做到緩存器快要讀空時發(fā)出一指令,命令2112kHz時鐘停讀一次,使緩存器中的存儲量增加,而這一次停讀就相當于使圖4.8(a)的V1比特位置沒有置入信碼而只是一位作為碼速調(diào)整的比特。圖4.8(a)幀結(jié)構(gòu)的意義就是每212比特比相一次,即作一次是否需要調(diào)整的判決:判決結(jié)果需要停讀,V1就是調(diào)整比特;不需要停讀,V1則仍然是信碼。這樣一來就把在2048kb/s上下波動的支路碼流都變成同步的2112kb/s碼流。在復(fù)接器中,每個支路都要經(jīng)過上述的調(diào)整。由于各支路的讀出時鐘都是由復(fù)接器提供的同一時鐘2112kHz,所以經(jīng)過這樣的調(diào)整,就使4個支路的瞬時數(shù)碼率都相同,即均為2112kb/s,故一個復(fù)接幀長為8448bit,其幀結(jié)構(gòu)如圖4.8(b)所示。它是由圖4.8(a)所示的4個支路比特流,按比特復(fù)接的方法復(fù)接得到的。所謂按比特復(fù)接,就是復(fù)接開關(guān)每旋轉(zhuǎn)一周,在各支路上取出一個比特。也有按字復(fù)接的,即開關(guān)每旋轉(zhuǎn)一周,即在各支路上取出一個字節(jié)。在分接處恢復(fù)碼速時,就要識別V1到底是信碼還是調(diào)整比特,將其保留或舍棄,如果是調(diào)整比特,就將其舍棄。這可通過C11、C12、C13來決定。因為復(fù)接時已約定,若比相結(jié)果無需調(diào)整,則C11、C12、C13為000；若比相結(jié)果需要調(diào)整,則C11、C12、C13為111。所以恢復(fù)碼速時,根據(jù)C11、C12、C13是111還是000就可以決定V1應(yīng)舍去還是應(yīng)保留。從原理上講,要識別V1是信碼還是調(diào)整比特,只要一位碼就夠了。這里用三位碼主要是為了提高可靠性。如果用一位碼,這位碼傳錯了,就會導(dǎo)致對V1的錯誤處置。例如,用“1”表示有調(diào)整,“0”表示無調(diào)整,經(jīng)過傳輸，若“1”錯成“0”,就會把調(diào)整比特錯當成信碼;反之,若“0”錯成“1”,則會把信碼錯當成調(diào)整比特而舍棄?，F(xiàn)在用三位碼,采用大數(shù)判決,即“1”的個數(shù)比“0”多,認定是三個“1”碼;反之,則認定是三個“0”碼。這樣,即使傳輸中錯一位碼,也仍然能正確判別V1的性質(zhì)。在大容量通信系統(tǒng)中,高次群失步必然會引起低次群失步。所以,為了使系統(tǒng)能可靠工作,四次群異步復(fù)接調(diào)整控制比特Cj為5個比特,五次群的Cj為6個比特(二、三次群都是三個比特)。這樣安排后,由于誤碼而導(dǎo)致對V1比特的錯誤處理的概率就會更小,從而保證大容量通信系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地工作。復(fù)接后的大容量高速數(shù)字流可以通過電纜、光纖、微波、衛(wèi)星等信道傳輸。光纖將取代電纜,衛(wèi)星利用微波段傳輸信號。因此,大容量的高速數(shù)字流主要是通過光纖和微波來傳輸?shù)摹＝?jīng)濟效益分析表明,二次群以上用光纖或微波傳輸都是合算的。目前,復(fù)接器和分接器中均采用了先進的通信專用的超大規(guī)模集成芯片(ASIC),所有數(shù)字處理均由ASIC完成,其優(yōu)點是設(shè)備體積小,功耗低(每系統(tǒng)功耗僅13W),增加了可靠性,減少了故障率,同時具有計算機監(jiān)測接口,便于集中維護。4.3.4同步數(shù)字系列(SDH)簡介數(shù)字通信技術(shù)的應(yīng)用首先是從市話中繼傳輸開始的,當時為適應(yīng)非同步支路的靈活復(fù)接,采用塞入脈沖技術(shù)將準同步的低速支路信號復(fù)接為高速數(shù)碼流。開始時的傳輸媒介是電纜,由于頻帶資源緊張,因此主要著眼于控制塞入抖動及節(jié)約輔助比特開銷,根據(jù)各個國家或地區(qū)的技術(shù)條件形成了美、日、歐三種不同速率結(jié)構(gòu)的準同步數(shù)字系列(PDH)。這種系列(體制)能很好地適應(yīng)傳統(tǒng)的點對點的通信,卻無法適應(yīng)動態(tài)聯(lián)網(wǎng)的要求,也難以支持新業(yè)務(wù)的開發(fā)和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)管理,無法支撐寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN)。而以光纖為代表的高速寬頻帶大容量傳輸技術(shù),必然成為支撐B-ISDN的重要基礎(chǔ)。由SONET(光纖同步網(wǎng)/同步光網(wǎng)絡(luò))演變而來的SDH(同步數(shù)字系列)應(yīng)運而生,成為新一代公認的理想傳輸體制,正逐步取代以往的PDH體制。

1.PDH的缺陷以往的PDH系統(tǒng)已越來越不適應(yīng)電信網(wǎng)的發(fā)展,這是由于PDH體制存在以下固有的缺陷:

(1)標準不統(tǒng)一。歐洲、北美和日本等國規(guī)定的語音信號編碼率各不相同,這就給國際間互通造成了困難。(2)沒有世界性的標準光接口規(guī)范,導(dǎo)致各廠家自行開發(fā)的專用接口(包括碼型)在光路上無法實現(xiàn)互通。只有通過光/電變換成標準電接口(G.703建議)才能互通,因此限制了聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的靈活性,也增加了網(wǎng)絡(luò)運營成本。

(3)復(fù)用結(jié)構(gòu)復(fù)雜,低速支路信號不能直接接入高速信號通路。例如,目前低速支路多數(shù)采用準同步復(fù)接,而且大多數(shù)采用正碼速調(diào)整來形成高速信號,導(dǎo)致復(fù)用結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

(4)系統(tǒng)運營、管理與維護能力受到限制。PDH主要采用人工數(shù)字交叉連接和暫停業(yè)務(wù)測試的方法,因此幀結(jié)構(gòu)中沒有過多的設(shè)置維護(DAM)比特。

2.SDH和SONET為了克服PDH的上述缺點,20世紀80年代中期美國貝爾公司首先提出了同步光網(wǎng)絡(luò)(SONET)的概念。美國國家標準協(xié)會于20世紀80年代制定了有關(guān)SONET的國家標準,之后，CCITT采納了SONET的概念,進行了一些修改和擴充,重新命名為同步數(shù)字系列(SDH),并制定了一系列的國家標準。

SDH和SONET的基本原理完全相同,標準也兼容,但略有差別,見表4.2。

SONET的電信號叫做同步傳遞信號(STS),光信號稱為光載波OC,其基本速率為51.840Mb/s。SDH的基本速率為155.520Mb/s,其速率等級名稱為同步傳遞模塊STM,分別為STM-1(155.520Mb/s)、STM-4(622.080Mb/s)、STM-6(2488.320Mb/s)和STM-64(9953.280Mb/s)。我國采用的是SDH標準。

3.SDH的特點

SDH網(wǎng)就是由一些基本網(wǎng)絡(luò)單元(例如終端復(fù)接器、TM數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC等)組成的,在光纖、微波、衛(wèi)星等介質(zhì)上進行同步信息傳輸、復(fù)用和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。其主要特點是同步復(fù)用、標準光接口和強大的網(wǎng)管功能,同時它也是一個非常靈活的網(wǎng)絡(luò),具體體現(xiàn)在以下幾個方面。

(1)具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口(NNI)。

(2)有一套標準化的信息結(jié)構(gòu)等級,稱為同步傳輸模塊(STM-1、STM-4和STM-16)。

(3)幀結(jié)構(gòu)為頁面式,具有豐富的用于維護管理的比特。(4)所有網(wǎng)絡(luò)單元都有標準光接口。

(5)有一套靈活的復(fù)用結(jié)構(gòu)和指針調(diào)整技術(shù),現(xiàn)有的準同步數(shù)字體系、同步數(shù)字體系和B-ISDN信號都能進入其幀結(jié)構(gòu),因而具有廣泛的適應(yīng)性。

(6)大量采用軟件進行網(wǎng)絡(luò)配置和控制,使得功能開發(fā)、性能改變較為方便,可適應(yīng)將來的發(fā)展。為