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基本原理時分復(fù)用32路PCMPCM的高次群3*2.1PCM基本原理PCM基本原理時分復(fù)用32路PCMPCM的高次群4*PCM的基本原理PCM是一種將模擬信號變換成數(shù)字信號的編碼方式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)以固定的時間間隔采集模擬信號的瞬時值。7*抽樣（2）8*抽樣脈沖：一個以Ts為時間間隔的窄脈沖序列理想抽樣脈沖實際抽樣脈沖抽樣（3）9*抽樣定理抽樣（4）抽樣的時域過程抽樣的頻域過程10*低通信號采樣脈沖抽樣（5）模擬電壓信號經(jīng)抽樣生成的離散信號取值是隨機的。11*量化12*把抽樣信號的無窮多個取值映射為有限個數(shù)值得到非二進制數(shù)字信號編碼對量化后的數(shù)字信號采用三位碼元進行自然編碼就可以得到用于傳輸?shù)臄?shù)字信號。13*14*PCM基本原理總結(jié)抽樣量化12345678910111213141516編碼10112010001000345000678001010011910010101110111111213111141516110101100

將時間連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成時間離散、幅度連續(xù)的抽樣信號。帶限信號連續(xù)抽樣，抽樣值幅度為所傳信號的瞬時值，而抽樣頻率不小于所傳信號最高頻率的2倍。量化后的信號通過編碼器變成一組碼元，也就是所需的數(shù)字信號。將時間離散、幅度連續(xù)的抽樣信號轉(zhuǎn)換成時間離散、幅度離散的數(shù)字信號。15*2.1PCM基本原理PCM基本原理時分復(fù)用多路復(fù)用的概念時分復(fù)用原理異步時分復(fù)用原理32路PCMPCM的高次群16*多路復(fù)用的概念信號：模擬信號：是數(shù)值上連續(xù)變化的信號。例如話音信號，圖象信號等。數(shù)字信號：是離散的信號多路復(fù)用將多個信號源發(fā)出的信號組合，并由一個信道傳輸，傳輸中各信號之間彼此獨立多路復(fù)用的基礎(chǔ)分割原理，信號分割的依據(jù)是信號差異復(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:各路信號頻率分開，時間重疊時分復(fù)用TDM:各路信號時間分開，頻率重疊碼分復(fù)用CDM:各路信號時間、頻率重疊，特征碼不同17*時分復(fù)用原理（1）時分復(fù)用TDM（通常指同步時分復(fù)用）把傳輸信道按時間分割成若干時隙，以傳送若干路信號。發(fā)送方，在抽樣脈沖的控制下，時隙1時將第1路信號打入信道，時隙2是將第2路信號打入信道，依此類推接收方，在發(fā)送方同步信號的作用下，在時隙1時接收第1路信號，時隙2時接收第2路信號……….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*時分復(fù)用原理（2）TDM按幀結(jié)構(gòu)（固定時長，時隙個數(shù)固定）傳送每個用戶分配固定時隙（在幀結(jié)構(gòu)中占固定位置）每個用戶只能在自己的時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)當某用戶無數(shù)據(jù)發(fā)送時，分配給該用戶的時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aabcdbcabbccad用戶ABCDtttt①②③④#1#2#3#4四個時分復(fù)用幀時分復(fù)用t19*統(tǒng)計時分復(fù)用原理STDM：StatisticTDM，統(tǒng)計時分復(fù)用，又叫異步時分復(fù)用每個用戶不分配固定時隙，按需動態(tài)分配時隙STDM按幀結(jié)構(gòu)進行傳送，且?guī)L度固定（不同系統(tǒng)幀長可能不同）組幀按收到數(shù)據(jù)的先后順序進行一個用戶可以連續(xù)占用多個時隙能顯著提高信道的利用率abbccadaabcdbc用戶ABCDtttt①②③④#1#2#33個STDM幀統(tǒng)計時分復(fù)用t20*2.1PCM基本原理PCM基本原理時分復(fù)用32路PCMPCM的高次群21*32路PCM幾個基本概念：時隙：每路話路抽樣所花的時間。幀：每32個時隙組成一個幀。復(fù)幀：16個幀合成一個復(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時隙,每時隙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時隙數(shù)＝32，時隙編號TS0－TS31每路時隙＝3.91us每路時隙傳送8位碼組，位時間＝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時隙,每時隙8位數(shù)據(jù)，一幀同傳輸256位同步時隙標志信號時隙話路時隙F0F1F2F15abcdabcdabcdabcd幀定位碼組偶幀奇幀區(qū)別偶幀幀對告碼保留復(fù)幀定位碼組復(fù)幀對告碼和備用1路16路2路17路15路30路局間線路信令一個復(fù)幀的幀結(jié)構(gòu)示意圖TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS8TS9TS10TS11TS12TS13TS14TS15TS16TS17TS18TS19TS20TS21TS22TS23TS24TS25TS26TS27TS28TS29TS30TS31F0幀10011011同步時隙000010/111標志信號時隙1到15路用戶的PCM信號16到30路用戶的PCM信號TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS8TS9TS10TS11TS12TS13TS14TS15TS16TS17TS18TS19TS20TS21TS22TS23TS24TS25TS26TS27TS28TS29TS30TS31F1幀同步時隙局間線路信令1到15路用戶的PCM信號16到30路用戶的PCM信號110/111111abcdabcd1路16路TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS8TS9TS10TS11TS12TS13TS14TS15TS16TS17TS18TS19TS20TS21TS22TS23TS24TS25TS26TS27TS28TS29TS30TS31F2幀同步時隙局間線路信令1到15路用戶的PCM信號16到30路用戶的PCM信號abcdabcd2路17路10011011F3幀及以后以此類推26*幀結(jié)構(gòu)描述各時隙內(nèi)容TS1－TS15：話路時隙，傳送1－15路話音信號編碼TS17－TS31：話路時隙，傳送16－30路話音信號編碼TS0：幀同步時隙，傳送同步碼組TS16：信令時隙，傳送30路話路的信令碼和復(fù)幀碼信令時隙TS16傳送信令信號（如摘機、掛機、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，一個基群有30個話路，一個信令信號控制2個話路，故引入復(fù)幀概念信令信號必須按復(fù)幀處理（16幀組成一個復(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)幀處理因為每幀只能傳送2個話路的信令30路話路的信令在一個復(fù)幀內(nèi)才能包含完29*2.1PCM基本原理PCM基本原理時分復(fù)用32路PCMPCM的高次群30*PCM高次群北美日本歐洲中國數(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使用一條實際的物理鏈路（一對實線、時隙或頻段），在通信過程中自始至終使用該條鏈路進行信息傳輸，并且不允許其它用戶同時共享該鏈路，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*電路交換的特點一定是面向連接的，且是實連接必須有建立連接－－數(shù)據(jù)傳輸－－釋放連接三個過程連接后占用的是實際物理鏈路所有信息傳輸沿著同一路徑（建立連接的路徑）信道獨占在釋放連接以前兩個用戶一直占用端到端的固定帶寬即使這兩個用戶并沒有通信，別的用戶也不能占用優(yōu)點：傳輸可靠、實時，不亂序缺點：信道利用率低使用場合：特別適合實時業(yè)務(wù)，不適合突發(fā)性強的數(shù)據(jù)傳輸和頻繁更換通信對象的場合。37*電路交換的工作過程呼叫請求呼叫接受話音數(shù)據(jù)確認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

39*分組交換概念分組交換（PacketSwitching)

分組交換是利用存儲――轉(zhuǎn)發(fā)的方式進行交換的。分組交換機先將收到的報文接收、存儲，然后將報文劃分為分組，并以分組為單位進行傳輸和交換。分組交換的形式虛電路交換數(shù)據(jù)報交換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）信道不獨占，采用統(tǒng)計復(fù)用方式，實現(xiàn)信道共享所有分組通信路徑相同，故通信有序41*統(tǒng)計時分復(fù)用原理STDM：StatisticTDM，統(tǒng)計時分復(fù)用，又叫異步時分復(fù)用每個用戶不分配固定時隙，按需動態(tài)分配時隙STDM按幀結(jié)構(gòu)進行傳送，且?guī)L度固定（不同系統(tǒng)幀長可能不同）組幀按收到數(shù)據(jù)的先后順序進行一個用戶可以連續(xù)占用多個時隙能顯著提高信道的利用率abbccadaabcdbc用戶ABCDtttt①②③④#1#2#33個STDM幀統(tǒng)計時分復(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）信道不獨占，采用統(tǒng)計復(fù)用方式，實現(xiàn)信道共享所有分組通信路徑相同，故通信有序一個用戶可與多個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2主機1主機1與主機2之間的通信

主機3主機4主機3與主機4之間的通信也類似

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

分組交換——數(shù)據(jù)報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分組單獨選路，造成：不同的分組可能傳輸路徑不同到達同一目的地的數(shù)據(jù)可能亂序分組必須攜帶源、目地址不能保證時延和時延抖動，是一種“盡力傳送”方式特別適合突發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸，不適合實時業(yè)務(wù)的傳輸45*數(shù)據(jù)報方式4527316通信網(wǎng)絡(luò)主機1主機2主機到主機2的分組沿不同路徑到達主機2出現(xiàn)亂序（先發(fā)后到）12111222146*電路交換、分組交換的時序比較呼叫請求呼叫接受話音數(shù)據(jù)確認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度固定：53字節(jié)（5字節(jié)頭部＋48字節(jié)載