通信原理與通信技術(shù)3版第5章

1第5章數(shù)字復(fù)接與SDH25.1PCM復(fù)用與數(shù)字復(fù)接5.2同步數(shù)字序列SDH簡介主要內(nèi)容第5章數(shù)字復(fù)接與SDH35.1PCM復(fù)用與數(shù)字復(fù)接PCM復(fù)用：對多路話音信號直接進(jìn)行編碼復(fù)用的方法。該方法的實(shí)質(zhì)就是在一個(gè)給定的時(shí)間長度內(nèi)（幀長）對多路信號（主要指語音信號）進(jìn)行PCM調(diào)制。該方法的缺點(diǎn)是要求編碼速度非常高，導(dǎo)致對電路及元器件的精度要求也很高，實(shí)現(xiàn)起來比較困難。數(shù)字復(fù)接：將兩個(gè)或多個(gè)低速數(shù)字流合并成一個(gè)較高速率數(shù)字流的過程、方法或技術(shù)。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH4根據(jù)不同傳輸介質(zhì)的傳輸能力和電路情況，在數(shù)字通信中將數(shù)字流比特率劃分為不同等級，其計(jì)量基本單元為一路PCM信號的比特率8000（Hz）×8（bit）＝64kb/s（零次群）。復(fù)用設(shè)備按照給定比特率系列劃分為不同的等級，在各個(gè)數(shù)字復(fù)用等級上的復(fù)用設(shè)備就是將數(shù)個(gè)低等級比特率的信號源復(fù)接成一個(gè)高等級比特率的數(shù)字信號。數(shù)字比特系列與復(fù)接等級在國際上，CCITT為了便于國際通信的發(fā)展，推薦了兩類群路比特率系列和數(shù)字復(fù)接等級。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH5表5-1兩種數(shù)字系列速率第5章數(shù)字復(fù)接與SDH6第5章數(shù)字復(fù)接與SDH7北美和日本采用的系列和相應(yīng)數(shù)字復(fù)接等級是1.5Mb系列。歐洲各國和我國都采用：2M系列和復(fù)接等級。采用2Mb/s基群數(shù)字速率系列和復(fù)接等級具有如下一些好處：

1、復(fù)接性能好，對傳輸數(shù)字信號結(jié)構(gòu)沒有任何限制，即比特獨(dú)立性較好；

2、信令通道容量大；

3、同步電路搜捕性能較好（同步碼集中插入）；

4、復(fù)接方式靈活，可采用N~（N+1）和N~（N+2）兩種方式復(fù)接；

5、2Mb/s系列的幀結(jié)構(gòu)與數(shù)字交換用的幀結(jié)構(gòu)是統(tǒng)一的，便于向數(shù)字交換統(tǒng)一化方向發(fā)展。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH8在PCM30/32路系統(tǒng)基群中，話音信號的抽樣周期為125us。一幀共有32個(gè)時(shí)隙。PCM基群幀結(jié)構(gòu)幀同步碼組為10011011，它是每隔一幀插入的固定碼組，接收端識別出幀同步碼組后，即可建立正確的路序。其中第一位碼“1”保留作國際電話間通信用。在不傳幀同步的奇數(shù)幀的第2位固定為1，以避免接收端錯(cuò)誤識別為幀同步碼組。共路信令傳送：在傳送話路信令時(shí)，可以將所包含的總比特率64kb／s集中起來使用；隨路信令傳送：在傳送話路信令時(shí)，將TS16所包含的總比特率64kb／s按規(guī)定的時(shí)間順序分配給各個(gè)話路，直接傳送各話路所需的信令。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH9第5章數(shù)字復(fù)接與SDH10采用μ律的24路基群則用另一種幀結(jié)構(gòu)。每幀長193個(gè)碼元，其中第193位碼用作同步碼，每個(gè)路隙也由8位碼元構(gòu)成。其中每6幀第8位碼用來傳送隨路信令。12幀構(gòu)成一個(gè)復(fù)幀，復(fù)幀周期為1.5ms。12幀中奇數(shù)幀的第193位碼元構(gòu)成101010幀同步碼組。而偶數(shù)幀的第193位碼元構(gòu)成復(fù)幀同步碼000111。這種幀結(jié)構(gòu)同步建立時(shí)間（又稱為同步捕捉時(shí)間）要比PCM30／32幀結(jié)構(gòu)長，因?yàn)橥酱a組分散地配置在相同間隔的各幀內(nèi)。此外，每幀長度為193碼元，不是2的整數(shù)倍。實(shí)現(xiàn)上也不如30／32制式合理方便。

第5章數(shù)字復(fù)接與SDH11數(shù)字復(fù)接的原理與分類復(fù)接器在各支路數(shù)字信號復(fù)接之前需要進(jìn)行碼速調(diào)整，即對各輸入支路數(shù)字信號進(jìn)行頻率和相位調(diào)整，使其各支路輸入碼流速率彼此同步并與復(fù)接器的定時(shí)信號同步后，復(fù)接器方可將低次群碼流復(fù)接成高次群碼流。

第5章數(shù)字復(fù)接與SDH12第5章數(shù)字復(fù)接與SDH13由此可得出如下復(fù)接條件：

被復(fù)接的各支路數(shù)字信號彼此之間必須同步并與復(fù)接器的定時(shí)信號同步方可復(fù)接。根據(jù)此條件劃分的復(fù)接方式可分為：

同步復(fù)接：被復(fù)接的各輸入支路之間，以及同復(fù)接器之間均是同步的，此時(shí)復(fù)接器便可直接將低支路數(shù)字信號復(fù)接成高速的數(shù)字信號。這種復(fù)接方式無需進(jìn)行碼速調(diào)整、有時(shí)只需進(jìn)行相位調(diào)整或根本不需要任何調(diào)整便可復(fù)接。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH14

異源（準(zhǔn)同步）復(fù)接：被復(fù)接的各輸入支路之間不同步，并與復(fù)接器的定時(shí)信號也不同步；但是各輸入支路的標(biāo)稱速率相同，也與復(fù)接器要求的標(biāo)稱速率相同（速率的變化范圍在規(guī)定的容差范圍內(nèi)，但仍不滿足復(fù)接條件，復(fù)接之前還需要進(jìn)行碼速調(diào)整，使之滿足復(fù)接條件再進(jìn)行復(fù)接。

異步復(fù)接：被復(fù)接的各輸入支路之間及與復(fù)接器的定時(shí)信號之間均是異步的，其頻率變化范圍不在允許的變化范圍之內(nèi)，也不滿足復(fù)接條件，必須進(jìn)行碼速調(diào)整方可進(jìn)行復(fù)接。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH15

應(yīng)用分析：絕大多數(shù)國家將低次群復(fù)接成高次群時(shí)都采用異源復(fù)接方式。這種復(fù)接方式的最大特點(diǎn)是各支路具有自己的時(shí)鐘信號，其靈活性較強(qiáng)。碼速調(diào)整單元電路不太復(fù)雜，而異步復(fù)接的碼速調(diào)整單元電路卻要復(fù)雜得多，要適應(yīng)碼速大范圍的變化，需要大量的存儲器方能滿足要求。同步復(fù)接目前用于高速大容量的同步數(shù)字系列中。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH16根據(jù)碼流的具體匯接方式可分為：

逐位復(fù)接：復(fù)接器每次復(fù)接一個(gè)支路的一比特信號，依次輪流復(fù)接各支路信號，如圖5-4a和5-4b。特點(diǎn)：按位復(fù)接簡單易行，且對存儲器容量要求不高。其缺點(diǎn)是對信號交換不利。按碼字復(fù)接：復(fù)接器每次復(fù)接一個(gè)支路的一個(gè)碼字（8bit），依次復(fù)接各支路的信號。

特點(diǎn)：這種方法有利于數(shù)字電話交換，但要求有較大的存儲容量。接幀復(fù)接：復(fù)接器每次復(fù)接一個(gè)支路的一幀信號，依次復(fù)接各支路的信號。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是復(fù)接時(shí)不破壞原來的幀結(jié)構(gòu)，有利于交換，但需要更大的存儲容量，目前極少應(yīng)用。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH17第5章數(shù)字復(fù)接與SDH18

“復(fù)用”與“復(fù)接”的區(qū)別：1.PCM復(fù)用：對多路（電話）信號在一個(gè)定長的時(shí)間內(nèi)（幀）完成的PCM和TDM全過程。PCM復(fù)用是針對模擬信號的2.復(fù)接：對多路數(shù)字信號（數(shù)字流或碼流）在一個(gè)定長的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的碼元壓縮與安排，它只負(fù)責(zé)把多路數(shù)字信號安排（復(fù)用）在給定的時(shí)間內(nèi)，而不需要再進(jìn)行抽樣、量化和編碼的PCM過程，從而減少了對每路信號的處理時(shí)間，降低了對器件和電路的要求，實(shí)現(xiàn)了大路數(shù)（高次群）信號的“時(shí)分復(fù)用”。復(fù)接的原理就是改變各低速數(shù)字流的碼元寬度，并把它們重新編排在一起，從而形成一個(gè)高速數(shù)字流。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH19復(fù)接本質(zhì)仍然是一種時(shí)分復(fù)用，是以數(shù)字信號為對象的，盡管數(shù)字復(fù)接的任務(wù)是把低速PCM碼流（低次群）變換成高速PCM碼流（高次群）。從功能上看，數(shù)字復(fù)接強(qiáng)調(diào)的是把多路低速數(shù)字號變?yōu)橐宦犯咚贁?shù)字信號，其目的類似于模擬通信中的頻分復(fù)用，都是要提高通信系統(tǒng)的通信容量和傳輸信道的利用率。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH20在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，有兩種傳輸系列：

準(zhǔn)同步數(shù)字序列（PDH）：數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上都分別有高精度的時(shí)鐘，但他們不能會(huì)有一些小誤差，不是嚴(yán)格的同步。其缺點(diǎn)如下：5.2

同步數(shù)字序列SDH簡介

1、PDH是逐級復(fù)用的，當(dāng)要在傳輸節(jié)點(diǎn)從高速數(shù)字流中分出支路信號時(shí)，需配備背對背的各級復(fù)分接器，分支／插入電路不靈活。

2、PDH各級信號的幀中預(yù)留的開銷比特很少，不利于傳送操作管理和維護(hù)（OAM）信息，不適應(yīng)電信管理網(wǎng)（TMN）的需要。

3、PDH中1.5Mb/s與2Mb/s兩大系列難以兼容互通。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH214、更高次群如繼續(xù)采用PDH將難以實(shí)現(xiàn)。5、PDH在各支路信號同源時(shí)仍需塞入脈沖來調(diào)整速率，不利于向B―ISDN發(fā)展。6、歐洲、北美和日本等地區(qū)和國家規(guī)定的話音信號編碼速率不同，給國際間的互通造成不便。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH22

SDH：美國Bellcore公司在1985年提出了同步光纖網(wǎng)（SONET）的設(shè)想，在此基礎(chǔ)上CCITT于1988年提出SDH的建議，并于1990年和1992年兩次修訂完善，形成一套SDH的標(biāo)準(zhǔn)。SDH的基礎(chǔ)設(shè)備是同步傳送模塊（STM），它的第一級稱為STM-l，它實(shí)際上是一個(gè)帶有線路終端功能的準(zhǔn)同步數(shù)字復(fù)用器，它將63個(gè)2Mbps信號或3個(gè)34Mbps信號或1個(gè)140Mbps信號復(fù)用或適配為155520Kbps（簡稱155Mbps），在155Mbps信號中預(yù)留了相當(dāng)多的開銷比特。從155Mbps往上則完全采用同步字節(jié)復(fù)用，從而形成速率為622080Mbps的STM-4和速率為2488320Kbps的STM-16，更高速率的STM-N尚待標(biāo)準(zhǔn)化。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH23SDH網(wǎng)是由一些SDH的網(wǎng)絡(luò)單元組成的，在光纖上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。1、SDH網(wǎng)有了世界性統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI），從而簡化了信號的互通以及信號的傳輸、復(fù)用、交叉連接等過程。

2、SDH網(wǎng)有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級，稱為同步傳遞模塊，并具有一種塊狀幀結(jié)構(gòu)，允許安排豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)。

3、SDH網(wǎng)有一套特殊的復(fù)用結(jié)構(gòu)，允許現(xiàn)存的準(zhǔn)同步體系（PDH）、同步數(shù)字體系、和B-ISDN的信號都能納入其幀結(jié)構(gòu)中傳輸，具有極強(qiáng)的兼容性和廣泛的適應(yīng)性。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH24

4、SDH網(wǎng)大量采用軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置和控制，增加新功能和新特性非常方便，適應(yīng)將來不斷發(fā)展的需要。

5、SDH網(wǎng)有標(biāo)準(zhǔn)的光接口。

6、SDH網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)單元有終端復(fù)用器（TM）、分插復(fù)用器（ADM）、再生中繼器（REG）和同步數(shù)字交叉連接設(shè)備（SDXC）。核心特點(diǎn)有三條：同步復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)光接口、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理能力。

STM設(shè)備除了可作為復(fù)用器和線路終端設(shè)備外，還可組成分插復(fù)用設(shè)備（ADM）和數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC），以它們?yōu)榛A(chǔ)即可構(gòu)成SDH傳送網(wǎng)。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH25SDH最基本、最重要的數(shù)據(jù)塊為同步傳輸模塊STM-1。更高級別的STM-N信號則是將STM-1按同步復(fù)用，經(jīng)字節(jié)間插后形成的。STM-1矩形塊狀幀結(jié)構(gòu)由兩部分組成：比特開銷和信息凈負(fù)荷。SDH的幀結(jié)構(gòu)

STM-1幀結(jié)構(gòu)由9行、270列組成。每列寬一個(gè)字節(jié)即8比特，開始9列為開銷所用，其余261列則為有效負(fù)荷即數(shù)據(jù)存放地。整個(gè)幀容量為（261+9）×9=2430字節(jié)，相當(dāng)于2430×8＝19440比特。幀傳輸速率為8000幀／秒，即125μs為一幀，因而STM-1傳輸速率為19440×8000=155.520Mb/s，其它較高級別的碼速都是STM―1碼速的正整數(shù)倍；如表5-2所示，目前只定義了1、4、16級，STM-64尚待研究中。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH26第5章數(shù)字復(fù)接與SDH27速率等級速率（Mb/s)STM-1155.520STM-4622.080STM-162488.320STM-649953.280表5-2STM系列表第5章數(shù)字復(fù)接與SDH28STM-1幀結(jié)構(gòu)字節(jié)的傳送是從左到右，從上到下按行進(jìn)行，首先傳送幀結(jié)構(gòu)左上角第一個(gè)8比特字節(jié)，依次傳遞，直到9×270個(gè)字節(jié)都送完，再轉(zhuǎn)入下一幀。

比特開銷比特開銷由段開銷（SOH）和指針組成。段開銷（SOH）中9×8矩陣提供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、維護(hù)和管理所需的附加字節(jié)。對STM-1而言，每幀有8×9＝72個(gè)字節(jié)（576bit）用于段開銷，所占比例幾乎為3%，可見段開銷是相當(dāng)豐富的，這是SDH的重要特點(diǎn)之一。

SDH的比特開銷又分為再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開銷（MSOH）,如圖5-6所示。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH29圖5-6SDH比特開銷第5章數(shù)字復(fù)接與SDH30RSOH可以在再生中繼器接入，也可以在終端設(shè)備中接入。MSOH則只能在終端設(shè)備中接入。

幀定位字（A1、A2）：幀定位字用來識別幀的起始位置。A1為11110110，A2為00101000。在STM-1幀內(nèi)集中安排六個(gè)幀定位字，占幀長的0.25%，誤碼率為(1/2)6×8＝3.55×10-15，因此幀失步概率大大減小。

STM體系識別符（C1）。SDH中的C1字節(jié)用來識別每個(gè)STM-1信號在STM-N復(fù)用信號中的位置，解復(fù)用時(shí)，只需依據(jù)C1即可較快實(shí)現(xiàn)正確分路。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH31

數(shù)據(jù)通信通路（DCC）D1～D12它用來構(gòu)成SDH管理網(wǎng)（SMN）的傳送鏈路。PDH中也有控制通路，但都是專用的，外界無法接入。SDH中的DCC則是通用的，具備所有網(wǎng)絡(luò)單元，其中D1～D3字稱為再生段DCC，用于再生段終端間交流OAM信息，速率為64×3＝192（kb/s）；D4～D12字符為復(fù)用段DCC，用于復(fù)用段終端間交流OAM信息，傳輸速率為576kb/s。

比特交叉奇偶校驗(yàn)8bit碼BIP-8（B1，B2）B1字節(jié)用作再生段誤碼監(jiān)視，8個(gè)比特為偶校驗(yàn)比特間插奇偶校驗(yàn)碼；B2字節(jié)用作復(fù)用段(可以看作是數(shù)字段)誤碼監(jiān)視。第5章數(shù)字復(fù)接與SDH32B2字節(jié)是使用偶校驗(yàn)的比特間插奇偶校驗(yàn)N×24碼。

公務(wù)通路字節(jié)（E1，E2）E1，E2兩個(gè)字節(jié)提供公務(wù)聯(lián)絡(luò)語聲通路。E1用于本地公務(wù)通路，在再生段接入。E2用于直達(dá)公務(wù)通路，在復(fù)用段終端接入。兩者速率皆為64kb/s。