第2章復(fù)用與交換基本原理

1*第2章復(fù)用與交換基本原理2.1PCM基本原理2.2電路交換2.3分組交換2.4ATM交換2*2.1PCM基本原理PCM基本原理時(shí)分復(fù)用32路PCMPCM的高次群3*2.1PCM基本原理PCM基本原理時(shí)分復(fù)用32路PCMPCM的高次群4*PCM的基本原理PCM是一種將模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)的編碼方式PCM發(fā)送端包括：抽樣、量化和編碼PCM接收端包括：解碼、量化解調(diào)和樣值解調(diào)模擬信源低通濾波器量化器抽樣器編碼器解碼器低通濾波器模擬信宿發(fā)送端接收端5*2.1PCM基本原理PCM基本原理抽樣量化編碼時(shí)分復(fù)用32路PCMPCM的高次群PCM調(diào)制模型6*抽樣（1）持續(xù)以固定的時(shí)間間隔采集模擬信號(hào)的瞬時(shí)值。7*抽樣（2）8*抽樣脈沖：一個(gè)以Ts為時(shí)間間隔的窄脈沖序列理想抽樣脈沖實(shí)際抽樣脈沖抽樣（3）9*抽樣定理抽樣（4）抽樣的時(shí)域過程抽樣的頻域過程10*低通信號(hào)采樣脈沖抽樣（5）模擬電壓信號(hào)經(jīng)抽樣生成的離散信號(hào)取值是隨機(jī)的。11*量化12*把抽樣信號(hào)的無窮多個(gè)取值映射為有限個(gè)數(shù)值得到非二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)編碼對(duì)量化后的數(shù)字信號(hào)采用三位碼元進(jìn)行自然編碼就可以得到用于傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)。13*14*PCM基本原理總結(jié)抽樣量化12345678910111213141516編碼10112010001000345000678001010011910010101110111111213111141516110101100

將時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間離散、幅度連續(xù)的抽樣信號(hào)。帶限信號(hào)連續(xù)抽樣，抽樣值幅度為所傳信號(hào)的瞬時(shí)值，而抽樣頻率不小于所傳信號(hào)最高頻率的2倍。量化后的信號(hào)通過編碼器變成一組碼元，也就是所需的數(shù)字信號(hào)。將時(shí)間離散、幅度連續(xù)的抽樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間離散、幅度離散的數(shù)字信號(hào)。15*2.1PCM基本原理PCM基本原理時(shí)分復(fù)用多路復(fù)用的概念時(shí)分復(fù)用原理異步時(shí)分復(fù)用原理32路PCMPCM的高次群16*多路復(fù)用的概念信號(hào)：模擬信號(hào)：是數(shù)值上連續(xù)變化的信號(hào)。例如話音信號(hào)，圖象信號(hào)等。數(shù)字信號(hào)：是離散的信號(hào)多路復(fù)用將多個(gè)信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)組合，并由一個(gè)信道傳輸，傳輸中各信號(hào)之間彼此獨(dú)立多路復(fù)用的基礎(chǔ)分割原理，信號(hào)分割的依據(jù)是信號(hào)差異復(fù)用的目的為了節(jié)省介質(zhì)，提高線路利用率多路復(fù)用的類型頻分復(fù)用FDM:各路信號(hào)頻率分開，時(shí)間重疊時(shí)分復(fù)用TDM:各路信號(hào)時(shí)間分開，頻率重疊碼分復(fù)用CDM:各路信號(hào)時(shí)間、頻率重疊，特征碼不同17*時(shí)分復(fù)用原理（1）時(shí)分復(fù)用TDM（通常指同步時(shí)分復(fù)用）把傳輸信道按時(shí)間分割成若干時(shí)隙，以傳送若干路信號(hào)。發(fā)送方，在抽樣脈沖的控制下，時(shí)隙1時(shí)將第1路信號(hào)打入信道，時(shí)隙2是將第2路信號(hào)打入信道，依此類推接收方，在發(fā)送方同步信號(hào)的作用下，在時(shí)隙1時(shí)接收第1路信號(hào)，時(shí)隙2時(shí)接收第2路信號(hào)……….傳輸介質(zhì)第1路第2路第n路第1路第2路第n路發(fā)送接收18*時(shí)分復(fù)用原理（2）TDM按幀結(jié)構(gòu)（固定時(shí)長(zhǎng)，時(shí)隙個(gè)數(shù)固定）傳送每個(gè)用戶分配固定時(shí)隙（在幀結(jié)構(gòu)中占固定位置）每個(gè)用戶只能在自己的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)當(dāng)某用戶無數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，分配給該用戶的時(shí)隙只能處于空閑狀態(tài)，不能作為他用可能造成線路資源的浪費(fèi)aabcdbcabbccad用戶ABCDtttt①②③④#1#2#3#4四個(gè)時(shí)分復(fù)用幀時(shí)分復(fù)用t19*統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用原理STDM：StatisticTDM，統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用，又叫異步時(shí)分復(fù)用每個(gè)用戶不分配固定時(shí)隙，按需動(dòng)態(tài)分配時(shí)隙STDM按幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳送，且?guī)L(zhǎng)度固定（不同系統(tǒng)幀長(zhǎng)可能不同）組幀按收到數(shù)據(jù)的先后順序進(jìn)行一個(gè)用戶可以連續(xù)占用多個(gè)時(shí)隙能顯著提高信道的利用率abbccadaabcdbc用戶ABCDtttt①②③④#1#2#33個(gè)STDM幀統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用t20*2.1PCM基本原理PCM基本原理時(shí)分復(fù)用32路PCMPCM的高次群21*32路PCM幾個(gè)基本概念：時(shí)隙：每路話路抽樣所花的時(shí)間。幀：每32個(gè)時(shí)隙組成一個(gè)幀。復(fù)幀：16個(gè)幀合成一個(gè)復(fù)幀。22*32路PCM的幀結(jié)構(gòu)F0F1F2F3F13F12F4F5F6F7F8F9F10F11F14F15TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS8TS9TS10TS11TS12TS13TS14TS15TS16TS17TS18TS19TS20TS21TS22TS23TS24TS25TS26TS27TS28TS29TS30TS31

復(fù)幀周期2ms，1復(fù)幀=16幀幀周期125uS1幀=32時(shí)隙,每時(shí)隙8位數(shù)據(jù)，一幀同傳輸256位23*幀結(jié)構(gòu)描述幀重復(fù)頻率＝抽樣頻率＝8kHz抽樣周期＝125us時(shí)隙數(shù)＝32，時(shí)隙編號(hào)TS0－TS31每路時(shí)隙＝3.91us每路時(shí)隙傳送8位碼組，位時(shí)間＝488ns每幀傳送位數(shù)＝32×8=256bits每路數(shù)碼率＝8bit/125us＝64kbit/s總碼率＝256bit/125us＝2048kbit/s24*32路PCM的幀結(jié)構(gòu)F0F1F2F3F13F12F4F5F6F7F8F9F10F11F14F15TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS8TS9TS10TS11TS12TS13TS14TS15TS16TS17TS18TS19TS20TS21TS22TS23TS24TS25TS26TS27TS28TS29TS30TS3110011011000010/11112345678110/111111abcdabcd

復(fù)幀周期2ms，1復(fù)幀=16幀幀周期125uS1幀=32時(shí)隙,每時(shí)隙8位數(shù)據(jù)，一幀同傳輸256位同步時(shí)隙標(biāo)志信號(hào)時(shí)隙話路時(shí)隙F0F1F2F15abcdabcdabcdabcd幀定位碼組偶幀奇幀區(qū)別偶幀幀對(duì)告碼保留復(fù)幀定位碼組復(fù)幀對(duì)告碼和備用1路16路2路17路15路30路局間線路信令一個(gè)復(fù)幀的幀結(jié)構(gòu)示意圖TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS8TS9TS10TS11TS12TS13TS14TS15TS16TS17TS18TS19TS20TS21TS22TS23TS24TS25TS26TS27TS28TS29TS30TS31F0幀10011011同步時(shí)隙000010/111標(biāo)志信號(hào)時(shí)隙1到15路用戶的PCM信號(hào)16到30路用戶的PCM信號(hào)TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS8TS9TS10TS11TS12TS13TS14TS15TS16TS17TS18TS19TS20TS21TS22TS23TS24TS25TS26TS27TS28TS29TS30TS31F1幀同步時(shí)隙局間線路信令1到15路用戶的PCM信號(hào)16到30路用戶的PCM信號(hào)110/111111abcdabcd1路16路TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS8TS9TS10TS11TS12TS13TS14TS15TS16TS17TS18TS19TS20TS21TS22TS23TS24TS25TS26TS27TS28TS29TS30TS31F2幀同步時(shí)隙局間線路信令1到15路用戶的PCM信號(hào)16到30路用戶的PCM信號(hào)abcdabcd2路17路10011011F3幀及以后以此類推26*幀結(jié)構(gòu)描述各時(shí)隙內(nèi)容TS1－TS15：話路時(shí)隙，傳送1－15路話音信號(hào)編碼TS17－TS31：話路時(shí)隙，傳送16－30路話音信號(hào)編碼TS0：幀同步時(shí)隙，傳送同步碼組TS16：信令時(shí)隙，傳送30路話路的信令碼和復(fù)幀碼信令時(shí)隙TS16傳送信令信號(hào)（如摘機(jī)、掛機(jī)、振鈴等）一幀中只傳送8位碼組，每路占4位，每幀只能傳2路提高信道利用率，一個(gè)基群有30個(gè)話路，一個(gè)信令信號(hào)控制2個(gè)話路，故引入復(fù)幀概念信令信號(hào)必須按復(fù)幀處理（16幀組成一個(gè)復(fù)幀）信令4位碼組含義a、b、c、d，目前只用了前3位27*復(fù)幀結(jié)構(gòu)描述由16幀組成一個(gè)復(fù)幀復(fù)幀頻率＝8000Hz/16＝500Hz，周期＝2ms各幀信令F0的TS16前4位為復(fù)幀同步碼第6為復(fù)幀失步告警碼，同步為0,失步為1其他位保留，暫定為1F1－F15的TS16前4位依次傳送1－15路話路信令后4位依次傳送16－30路的話路信令28*32PCM幀的傳輸與處理逐幀傳輸按復(fù)幀處理因?yàn)槊繋荒軅魉?個(gè)話路的信令30路話路的信令在一個(gè)復(fù)幀內(nèi)才能包含完29*2.1PCM基本原理PCM基本原理時(shí)分復(fù)用32路PCMPCM的高次群30*PCM高次群北美日本歐洲中國(guó)數(shù)碼率Mbps話路數(shù)數(shù)碼率Mbps話路數(shù)基群1.544242.04830二次群6.312968.448120三次群32.06448034.368480四次群139.2641920五次群5657680制式群路31*PCM高次群高次群是由低次群通過數(shù)字復(fù)用設(shè)備匯接而成

基群（一次群）二次群一次群復(fù)用設(shè)備2048kbit/s8448kbit/s2048kbit/s2048kbit/s2048kbit/s二次群復(fù)用設(shè)備8448kbit/s8448kbit/s8448kbit/s34.368Mbit/s三次群32*第2章復(fù)用與交換基本原理2.1PCM基本原理2.2電路交換2.3分組交換2.4ATM交換33*2.2電路交換電路交換的概念電路交換的特點(diǎn)電路交換的工作過程34*電路交換的概念

電路交換方式是指用戶在相互通信時(shí)使用一條實(shí)際的物理鏈路（一對(duì)實(shí)線、時(shí)隙或頻段），在通信過程中自始至終使用該條鏈路進(jìn)行信息傳輸，并且不允許其它用戶同時(shí)共享該鏈路，通信結(jié)束后拆除這條物理鏈路的通信方式。35*電路交換的過程通信網(wǎng)絡(luò)36*電路交換的特點(diǎn)一定是面向連接的，且是實(shí)連接必須有建立連接－－數(shù)據(jù)傳輸－－釋放連接三個(gè)過程連接后占用的是實(shí)際物理鏈路所有信息傳輸沿著同一路徑（建立連接的路徑）信道獨(dú)占在釋放連接以前兩個(gè)用戶一直占用端到端的固定帶寬即使這兩個(gè)用戶并沒有通信，別的用戶也不能占用優(yōu)點(diǎn)：傳輸可靠、實(shí)時(shí)，不亂序缺點(diǎn)：信道利用率低使用場(chǎng)合：特別適合實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，不適合突發(fā)性強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸和頻繁更換通信對(duì)象的場(chǎng)合。37*電路交換的工作過程呼叫請(qǐng)求呼叫接受話音數(shù)據(jù)確認(rèn)BACD建立連接數(shù)據(jù)傳輸釋放連接38*2.3分組交換分組交換概念分組交換的形式虛電路數(shù)據(jù)報(bào)

39*分組交換概念分組交換（PacketSwitching)

分組交換是利用存儲(chǔ)――轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行交換的。分組交換機(jī)先將收到的報(bào)文接收、存儲(chǔ)，然后將報(bào)文劃分為分組，并以分組為單位進(jìn)行傳輸和交換。分組交換的形式虛電路交換數(shù)據(jù)報(bào)交換40*

分組交換——虛電路方式面向連接的方式，但為虛連接（邏輯連接）信道不獨(dú)占，采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用方式，實(shí)現(xiàn)信道共享所有分組通信路徑相同，故通信有序41*統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用原理STDM：StatisticTDM，統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用，又叫異步時(shí)分復(fù)用每個(gè)用戶不分配固定時(shí)隙，按需動(dòng)態(tài)分配時(shí)隙STDM按幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳送，且?guī)L(zhǎng)度固定（不同系統(tǒng)幀長(zhǎng)可能不同）組幀按收到數(shù)據(jù)的先后順序進(jìn)行一個(gè)用戶可以連續(xù)占用多個(gè)時(shí)隙能顯著提高信道的利用率abbccadaabcdbc用戶ABCDtttt①②③④#1#2#33個(gè)STDM幀統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用t42*

分組交換——虛電路方式面向連接的方式，但為虛連接（邏輯連接）信道不獨(dú)占，采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用方式，實(shí)現(xiàn)信道共享所有分組通信路徑相同，故通信有序一個(gè)用戶可與多個(gè)用戶建立虛連接虛電路分為兩種：永久性虛電路PVC事先已建立連接，可直接進(jìn)行通信，通信后不需拆鏈交換性虛電路SVC通信前建立連接，通信后拆除連接43*虛電路方式4527316通信網(wǎng)絡(luò)主機(jī)2主機(jī)1主機(jī)1與主機(jī)2之間的通信

主機(jī)3主機(jī)4主機(jī)3與主機(jī)4之間的通信也類似

通信前建立連接所有主機(jī)1到主機(jī)2的的分組都按同一虛電路（路徑）到達(dá)主機(jī)2通信結(jié)束后拆除連接（PVC除外）44*

分組交換——數(shù)據(jù)報(bào)方式面向無連接方式通信前無需建鏈，通信后也無需拆鏈每個(gè)分組單獨(dú)選路，造成：不同的分組可能傳輸路徑不同到達(dá)同一目的地的數(shù)據(jù)可能亂序分組必須攜帶源、目地址不能保證時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)，是一種“盡力傳送”方式特別適合突發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸，不適合實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的傳輸45*數(shù)據(jù)報(bào)方式4527316通信網(wǎng)絡(luò)主機(jī)1主機(jī)2主機(jī)到主機(jī)2的分組沿不同路徑到達(dá)主機(jī)2出現(xiàn)亂序（先發(fā)后到）12111222146*電路交換、分組交換的時(shí)序比較呼叫請(qǐng)求呼叫接受話音數(shù)據(jù)確認(rèn)BACD建立連接數(shù)據(jù)傳輸釋放連接建路傳輸拆除ABCD22211131222113ACBD電路交換虛電路數(shù)據(jù)報(bào)347*第2章復(fù)用與交換基本原理2.1PCM基本原理2.2電路交換2.3分組交換2.4ATM交換48*2.4ATM交換ATM（asynchronoustransfermodeswitching）異步傳送模式基本特征：以信元為基本單位信元長(zhǎng)度固定：53字節(jié)（5字節(jié)頭部＋48字節(jié)載