《通信技术概论.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信技术概论.pdf（228页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 目 录 i 目 录 第 1 章 信号与通信系统.1 1.1 信息和信号.1 1.1.1 信息量.1 1.1.2 模拟信号.2 1.1.3 数字信号.2 1.2 通信系统.3 1.2.1 通信系统的结构.3 1.2.2 通信系统的分类.4 1.3 模拟信号数字化.5 1.3.1 话音的脉冲编码调制（PCM）技术.5 1.3.2 话音信号非均匀量化的必要性和实现方法.7 1.3.3 数字信号与数据信号的特征和异同.9 1.4 数字信号的时分复用.10 1.4.1 准同步数字系列.10 1.4.2 同步数字系列.13 1.5 数字
2、通信系统和数据通信系统.13 1.5.1 通用数字通信系统模型.14 1.5.2 基带传输.15 1.5.3 键控调制.15 1.5.4 数据通信系统.16 1.5.5 数字通信系统和数据通信系统的统一性.17 1.6 光纤的特性和带宽资源.17 1.6.1 光纤的结构.17 1.6.2 损耗和色散.18 1.6.3 通信光纤的种类和应用.19 1.7 我国通信网的发展方向.20 第 2 章 数字信号交换技术和设备.22 2.1 交换的必要性.22 2.2 电路交换.23 2.2.1 数字程控电话交换机的功能.23 2.2.2 话务量的概念.23 2.2.3 电路交换接续方法.24 2.3 数
3、字程控电话交换机.31 2.3.1 程控交换系统的硬件结构.31 2.3.2 程控交换机的软件组成.33 2.4 电话交换中的信令.33 2.4.1 信令的分类.34 华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 目 录 ii 2.4.2 No.7 信令的总体结构.35 2.4.3 No.7 信令系统的特点.37 2.5 分组交换.37 2.6 综合业务数字网.39 2.6.1 ISDN 的用户/网络接口.40 2.6.2 ISDN 交换机.42 2.6.3 宽带综合业务数字网(B-ISDN).43 2.7 ATM 交换技术和 ATM 网络.45 2.7.1 ATM 信
4、元的结构和信头的功能.45 2.7.2 ATM 的统计复用和虚连接.47 2.7.3 ATM 交换.48 2.7.4 ATM 的连接方式.48 2.7.5 ATM 网络的结构.49 2.8 接入网技术.50 2.8.1 接入网的物理参考模型.50 2.8.2 接入方式.51 2.8.3 接入网的结构.52 2.8.4 几种主要的接入技术.53 第 3 章 光纤通信系统.55 3.1 光纤通信系统和光器件.55 3.1.1 通信光源.56 3.1.2 光电检测器.57 3.1.3 光放大器.57 3.2 SDH 通信系统.58 3.2.1 SDH 信号的帧结构和速率等级.58 3.2.2 SDH
5、 的复用结构.63 3.2.3 SDH 设备.65 3.2.4 SDH 光缆线路系统和光接口.67 3.2.5 SDH 保护和自愈环.68 3.2.6 DNI（双节点接口）节点的互通业务保护.73 3.2.7 以 DXC 为节点的网孔网保护和混合保护.75 3.3 密集波分复用技术.75 3.3.1 DWDM 系统.76 3.3.2 支持 DWDM 系统的关键器件.77 3.4 全光网络.79 第 4 章 移动通信技术.81 4.1 移动通信的频率分配和复用方式.82 4.1.1 GSM 数字蜂窝移动通信网的工作频段.82 4.1.2 GSM 的复用方式.82 4.1.3 频点配置.84 4.
6、1.4 GSM 900 的容量评估.86 华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 目 录 iii 4.1.5 1800MHz 公用陆地蜂窝移动通信的频段.86 4.2 GSM 数字蜂窝移动通信技术.86 4.2.1 GSM 话音处理和收、发信过程.87 4.2.2 GSM 系统中的逻辑信道.90 4.2.3 GSM 移动通信系统的结构.92 4.2.4 主要接口和功能.93 4.2.5 GSM 系统的编号计划.94 4.2.6 鉴权和加密功能.97 4.2.7 GSM 呼叫流程描述.98 4.2.8 GSM 的业务种类.103 4.2.9 GSM 的特点.103
7、4.3 第三代数字移动通信系统（3G）.104 4.3.1 IMT-2000 无线接口和无线传输技术方案.105 4.3.2 CDMA 技术和三大标准的评述.106 4.3.3 3G 的关键技术.109 4.3.4 IMT-2000 系统的基本结构.110 4.4 2G 向 3G 过渡的策略和方案.110 4.4.1 GPRS(通用分组无线业务)技术和网络.111 4.4.2 2G 向 3G 演进的策略.113 4.4.3 我国 GSM 向 TD-SCDMA 过渡的方案.113 4.4.4 无线应用协议 WAP.114 第 5 章 IP 技术和因特网.116 5.1 TCP/IP 协议.117
8、 5.1.1 异种网互联.117 5.1.2 TCP/IP 分层模型.117 5.1.3 IP 协议和它的主要功能.120 5.1.4 TCP 协议.121 5.1.5 TCP/IP 协议数据.122 5.1.6 TCP 的通信过程.122 5.2 IP 地址技术.123 5.2.1 IP 地址的结构和类型.124 5.2.2 保留 IP 地址.125 5.2.3 节点的命名.125 5.2.4 IPv6.126 5.3 IP 交换与传输.127 5.3.1 IP 路由选择和算法.127 5.3.2 IP 交换.129 5.3.3 IP 传输技术.131 5.4 局域网和广域网.133 5.4
9、.1 局域网.133 5.4.2 广域网.134 华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 目 录 iv 5.4.3 节点、网卡和网络操作系统.135 5.4.4 Client-Server(客户机-服务器)方式.136 5.5 IP 业务及其对传统电信业务的影响.136 5.5.1 IP 电话.136 5.5.2 基于 IP 的 VPN.138 5.5.3 IP 多播技术和业务.138 5.5.4 基于 IP 的会议电视.138 5.5.5 IP 业务和技术推动“三网融合”.139 第 6 章 通信网的组织和优化.140 6.1 公共电话网（PSTN）.140 6
10、.1.1 编号计划.140 6.1.2 中国电信固定电话网的结构.143 6.1.3 本地网的优化原则和措施.145 6.1.4 端局最大局容量（含交换机远端模块）的参考值.147 6.1.5 话路汇接方式.147 6.2 窄带综合业务数字网.148 6.2.1 ISDN 网络的组织.148 6.2.2 网间互通.149 6.2.3 ISDN 网络的编号计划.150 6.3 GSM 数字移动通信网.150 6.3.1 GSM 网的网路组织.151 6.3.2 移动网和固定网互联原则.152 6.3.3 网间汇接方式.153 6.4 因特网.153 6.4.1 中国公用计算机互联网 CHINAN
11、ET（163 网）.154 6.4.2 中国公众多媒体通信网 CHINFO.NET（169 网）.155 6.5 智能网.156 6.5.1 智能网的总体结构.156 6.5.2 智能网组网导则.157 6.5.3 智能网业务和其编号方式.157 6.6 传输网.159 6.6.1 中国电信光缆骨干网.159 6.6.2 SDH 光传输网的组网原则.160 6.6.3 本地中继传输网的物理结构.161 6.7 No.7 信令网.162 6.7.1 信令消息的传送方式和链路的配置原则.162 6.7.2 信令点与信令转接点的连接方式.163 6.7.3 信令点数量和信令转接点的容量.163 6.
12、7.4 No.7 信令网结构.164 6.8 数字同步网.165 6.8.1 中国数字同步网的网路结构.165 华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 目 录 v 6.8.2 组网原则.167 6.8.3 同步定时基准信号的传送方式.167 6.9 电信管理网.168 6.9.1 电话管理网的性能管理功能和其对交换局的要求.169 6.9.2 我国电话网网管系统的结构和实施方法.170 第 7 章 现代通信技术展望.171 7.1 推动通信网络更新换代的六大信息技术.172 7.2 三网融合的内涵与趋势.174 7.3 电信网的融合演进策略.175 7.4 新一代
13、网络的结构.176 7.5 采用 MPLS 的 IP 网络.177 7.5.1 MPLS 技术中的关键概念.178 7.5.2 数据网络的构建实例.179 7.6 全光网络.180 7.6.1 光网络的结构.180 7.6.2 光核心网和边缘网.182 7.6.3 光交换网络和技术.183 第 8 章 华为通信产品和网络解决方案综述.185 8.1 华为 C&C08 数字程控电话交换机.186 8.1.1 交换模块.186 8.1.2 管理与通信模块（AM/CM）.187 8.1.3 C&C08 交换机的分级交换过程.189 8.1.4 C&C08 交换机的特点和应用.190 8.2 C&C0
14、8 iNET 综合网络平台.191 8.3 HONET综合业务接入网.193 8.3.1 HONET综合业务接入网.193 8.3.2 ETS 无线接入系统.194 8.4 数字移动通信系统.194 8.4.1 M900/M1800 GSM 系统.195 8.4.2 华为 GPRS 解决方案.195 8.4.3 华为 CDMA2000 移动通信系统.196 8.5 数据通信产品.197 8.5.1 Radium 系列 ATM 设备.198 8.5.2 Quidway 系列产品.200 8.6 TELLIN 智能网.201 8.7 OptiX光传输系列产品.201 8.7.1 OptiX SDH
15、 系列设备.202 8.7.2 OptiX BWS320G320G 大容量密集波分复用系统.203 8.7.3 OptiX Metro 系列多业务传送平台.204 8.7.4 OptiX iManager T2000/T2100 传输系列网管.205 8.8 INtess 呼叫中心.205 华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 目 录 vi 8.9“视点通”ViewPoint 8000 电信级公众视讯系统.206 8.10 C&C08 信令转接点（STP）设备.207 8.11 SYNLOCK 通信综合定时供给系统.207 第 9 章 缩略语.209 华为产品维
16、护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论第 1 章 信号与通信系统 1 第第1章章 信号与通信系统信号与通信系统 提供客户化宽带通信网络解决方案，为运营商增强核心竞争力服务是我们的理念！通信是推动人类社会文明、进步与发展的巨大动力。现在，人类社会进入了信息时代，通信业务已从传统的电话，发展到集声音、影视、图文和数据为一体的各种综合信息服务。现代通信网使全球正变成地球村。网络已深入人们的生活，越来越多的人甚至将生活在网上。显然，网络将成为人类文明跃进的平台，无网将难成社会！这对作为网络解决方案供应商的我们是一个挑战，一个机迂，更是一份责任。因此，让我们一起来勤奋学
17、习，掌握先进的通信技术，为客户提供更优化的网络解决方案和服务吧！本章主要内容：?信息量及模拟信号的数字化?通信系统?数字信号的时分复用?光纤的特性及带宽资源 1.1 信息和信号 在通信中，通常把语言和声音、音乐、文字和符号、数据、图像等统称为消息(Message)。这些消息所给予收信者的新知识称为信息（Information）。这些非电形式的消息可以变换成相应的电信号。电信号通常分为模拟信号和数字信号两大类。如果收信者对传给他（她）的消息或信号事前一无所知，则这样的消息或信号对收信者而言包含有较多的信息，反之，收信者事前已知的消息或信号就无任何信息可言。因此，有必要对一个消息或信号所载荷的信息
18、量 予以度量。1.1.1 信息量 信息量可用它所表示事件的发生概率 P(Probability)的倒数之对数来度量：I=log（1/P）=logP 若对数以 2 为底，则信息量的单位为比特（bit）。鉴于二进制码元序列中“1”和“0”出现的概率各为 50%，由上式可知，码元“1”或“0”的信息量都是 1 比特（bit）。华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论第 1 章 信号与通信系统 2 传输信号的通道称为信道。信道中每秒钟所传输的信息量称为信息传输速率。信息传输速率的单位是 bit/s、kb/s（103 bit/s）、Mb/s（106 bit/s）
19、、Gb/s（109 bit/s）、Tb/s（1012 bit/s）等。1.1.2 模拟信号 模拟信号是指某一电参量（如幅度、频率、相位）在一定的取值范围内连续变化的信号，如话筒产生的话音电压信号，摄像机产生的图像电流信号等。模拟信号通常是时间连续函数，也有时间离散函数的情况。无论时间上是否连续，模拟信号的取值一定是连续的，即在一定的取值范围内，可有无限多个取值。最简单的模拟信号如图 1-1所示，图 1-2为时间离散的模拟信号。ut0T/2T 图1-1 时间连续的模拟信号 ut 图1-2 时间离散的模拟信号 模拟信号的结构比较复杂，易受外界干扰，所占用的带宽较窄。1.1.3 数字信号 数字信号是
20、指某一电参量在一定的取值范围内跳跃变化，仅有有限个取值的信号，如电报信号、数据信号、遥测指令等。图 1-3是二进制数字信号示意图。|T|0A0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 图1-3 数字信号 数字信号结构简单，抗干扰性强，易整形和再生，所占用的带宽较宽。华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论第 1 章 信号与通信系统 3 1.2 通信系统 为把用户非电形式的消息传送到远方，现代通信技术在发送端以用户终端设备将作为信源的消息转换成电信号，并令其经信道传送到远方的接收端，接收端用户终端设备再从所接收信号中还原出受信消息（信宿）。1.2.1 通
21、信系统的结构 上述通信流程，可用图 1-4所示一个单向通信系统的基本模型表示。它由信源（即消息源）、发送变换器（发送终端）、信道、接收变换器（接收终端）和信宿（收信者）等五部分组成。通信过程中的失真和差错一律相当于进入信道的噪声。信源信息发送变换器信号信道信号接收变换器信息信宿 噪声 图1-4 通信系统的基本模型图 通常，通信具有双向和双工的属性，因此，两端的用户终端设备同时具有发送和接收功能，而连接两用户终端的信道也同时具有双向传送功能。此外，为了高效地利用信道资源，以较少的信道为较多的用户服务，信道的两端应包括具有用户信号汇集、转接和分配功能的交换设备。这样的包括全部通信设备和设施的端到端
22、消息传送系统称之为通信系统。一个实际的通信系统往往由终端设备、交换设备和传输系统或链路三大部分组成。1.终端设备 终端设备除完成消息和信号的相互转换功能外，还应该有产生、识别和处理信令（按某种协议控制交换连接的信号）以及信道适配的功能。不同的通信业务有不同的终端设备，如电话业务的终端设备电话机，传真业务的传真机，数据业务的数据终端机等。2.交换设备 交换设备是现代通信网的核心，其基本功能是汇集、转接和分配用户信号，实现用户间的选择性连接和自由通信。不同属性的通信业务要求不同的交换设备。实时性强的电话业务要求能直接接续话路的电路交换设备（电话交换机），而实时性要求不高的数据业务，可采用分组交换设
23、备把数据信号分组、华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论第 1 章 信号与通信系统 4 存储和交换，并以分组为单位，利用各信道的空闲时隙，“见缝插针”地传送。安装交换设备的局所称为交换节点或交换中心（交换局）。有不同层次或级别的交换局，并大体可分为接入用户的端局和疏导局间业务的各级汇接局。3.传输系统和传输网 传输系统或链路是连接交换节点，提供传输信号通道(Path)的系统，通常由置于系统两端的传输终端设备、通信线路和间插在线路中，补偿线路衰耗，延长传输距离的中继器组成。为了提高传输系统的效率，现代通信采用了各种先进的复用技术，使一个传输系统不仅能在
24、点到点间提供许多宽带信号通道，而且可以在线路中串入分出/插入复用设备，沿线上/下部份通道，扩大一个通信系统的服务范围或覆盖。在若干个通信系统或链路汇聚的枢纽节点上，可以采用数字交叉连接设备（DXC），实现通道的交叉互连和调配。由通信系统或链路按一定的层次连接各级枢纽节点和分支节点以及终端节点所构成的网络称为传输网。不同层次传输网的组织结构和装备有所不同。覆盖一个地区，连接区内各级交换节点的传输网称为本地中继传输网（Trunk network）。覆盖若干地区或全国，连接各地区中心汇接节点和其上级汇接节点的传输网称之为骨干传输网(Backbone network)。处于用户和端局之间，接入用户，汇
25、集用户信号，扩展端局覆盖的传输网和相关设施称为接入网。1.2.2 通信系统的分类 通信系统可按所用的传输媒介、信源的种类、所传信号的属性、结构和复用方式等特征进行分类。按传输媒介分有：有线通信系统（包括铜双绞线和电缆，光纤和光缆等）和无线通信系统（包括微波和卫星通信链路，无线本地环路 WLL 等）。按信源的种类即业务类别分有：电话通信系统，计算机（数据）通信系统和图像或多媒体通信系统等。按传输信号属性分有：电气通信系统，光通信系统等。按信号的结构分有：模拟通信系统，数字通信系统和分组数据通信系统等。华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论第 1 章 信
26、号与通信系统 5 按复用方式分有：频分复用（FDM）系统，时分复用（TDM）系统和码分复用（CDM）系统等。按数字系列和技术体制分有：异步数字系列（PDH），同步数字系列（SDH）和异步转移模式（ATM），互连网（Internet or IP）等通信系统。1.3 模拟信号数字化 模拟信号结构比较复杂、易受外界干扰和占用带宽较窄等属性使模拟通信系统具有设备复杂，抗干扰性差，噪声沿线累积，复用方式落后等先天性缺点，但因其带宽利用率高而在带宽资源受限的铜缆传输时代，成为主要的通信系统。数字信号结构简单，抗干扰性强，易整形、再生和占用带宽较宽等属性虽然使数据通信系统，特别是基于二进制的系统具有设备简单
27、，抗干扰性好，噪声不沿线累积，复用方式先进和灵活多样，易加密，安全可靠等先天性优点，但因其带宽利用率低而在带宽资源受限的铜缆传输时代，难以成为主要的通信系统。自 20 世纪 80 年代以来，模拟信号数字化技术，数字处理技术，数字集成电路技术已十分成熟，特别是光纤通信技术的发展和广泛应用突破了带宽资源的瓶颈，以及因特网日益深入社会生活，迎来了数据通信的辉煌时代，也宣告了模拟通信时代的结束。我国已基本完成了通信系统的数字化，除固定电话话机和电视终端以及把它们接入网络的用户线尚以模拟技术为主外，交换、传输、网管等通信主要设施均已全部数字化。1.3.1 话音的脉冲编码调制（PCM）技术 话音和图像信号
28、都是连续变化的模拟信号，把它们数字化是现代通信网络支持各种通信业务的基础。模拟信号数字化必须经过三个过程，即抽样、量化和编码。现以实现话音数字化的脉冲编码调制（PCM，Pulse Coding Modulation）技术为例简要说明如下：1.抽样(Samping)抽样是把模拟信号以其信号带宽 2 倍以上的频率提取样值，变为在时间轴上离散的抽样信号的过程。例如，话音信号带宽被限制在 0.33.4 kHz 内，用8 kHz 的抽样频率（fs），就可获得能取代原来连续话音信号的抽样信号。对华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论第 1 章 信号与通信系统 6
29、 一个正弦信号进行抽样获得的抽样信号是一个脉冲幅度调制（PAM）信号，如图 1-5所示。对抽样信号进行检波和平滑滤波，即可还原出原来的模拟信号。输入信号抽样脉冲PAM信号ttt 图1-5 对模拟正弦信号的抽样 2.量化（quantizing）抽样信号虽然是时间轴上离散的信号，但仍然是模拟信号，其样值在一定的取值范围内，可有无限多个值。显然，对无限个样值一一给出数字码组来对应是不可能的。为了实现以数字码表示样值，必须采用“四舍五入”的方法把样值分级“取整”，使一定取值范围内的样值由无限多个值变为有限个值。这一过程称为量化。量化后的抽样信号与量化前的抽样信号相比较，当然有所失真，且不再是模拟信号。
30、这种量化失真在接收端还原模拟信号时表现为噪声，并称为量化噪声。量化噪声的大小取决于把样值分级“取整”的方式，分的级数越多，即量化级差或间隔越小，量化噪声也越小。3.3.编码（Coding）量化后的抽样信号在一定的取值范围内仅有有限个可取的样值，且信号正、负幅度分布的对称性使正、负样值的个数相等，正、负向的量化级对称分布。若将有限个量化样值的绝对值从小到大依次排列，并对应地依次赋予一个十进制数字代码（例如，赋予样值 0 的十进制数字代码为 0），在码前以“”、“”号为前缀，来区分样值的正、负，则量化后的抽样信号就转化为按抽样时序排列的一串十进制数字码流，即十进制数字信号。简单高效的数据系统是二进
31、制码系统，因此，应将十进制数字代码变换成二进制编码。根据十进制数字代码的总个数，可以确定所需二进制编码的位数，即字长。这种把量化的抽样信号变换成给定字长的二进制码流的过程称为编码。例如，话音信号的样值有128（27128）个，即 256（28256）个，对应的十进制数字代码为（0127），并可变换成字长 8 位的二进制编码。通常，将二进制码元“0”或“1”的时长定义为 1 比特（Bit）,并将 8 位二进制码称为一个字节（Byte）。华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论第 1 章 信号与通信系统 7 话音 PCM 的抽样频率为 8 kHz，每个量化
32、样值对应一个 8 位二进制码，故话音数字编码信号的速率为 8 bits8kHz 64 kb/s。量化噪声随量化级数的增多和级差的缩小而减小。量化级数增多即样值个数增多，就要求更长的二进制编码。因此，量化噪声随二进制编码的位数增多而减小，即随数字编码信号的速率提高而减小。1.3.2 话音信号非均匀量化的必要性和实现方法 均匀量化是在抽样信号的取值范围内均匀划分量化等级的量化方法。它产生的量化噪声也是均匀的，与信号在取样点的幅度无关。因此，均匀量化会出现话音弱时的信噪比低、干扰大，而话音强时的信噪比高、干扰小的反常情况。原 CCITT 有关建议要求，在 8 位二进制编码的条件下，话音的量化信噪比应
33、大于 26dB。由于话音大都集中在小信号范围内，均匀量化编码在话音幅度小时不能满足信噪比大于 26dB 的要求，而在话音幅度大时满足要求却卓卓有余。因此，在维持 8 位二进制编码条件，即量化级总数不变的前提下，把话音的取值范围分成若干个区间，在样值小的区间增多量化级数，而在样值大的区间减少量化级数的非均匀量化方案就应运而生了。非均匀量化的具体办法是压缩、扩张法，即在发送端对抽样信号先进行压缩处理再均匀量化，如图 1-6所示。输输输输输输输输输输输输输输输输非非非非非非非非非非非非非非非非非非非非非非非非非非非非非非压非非非非编编非非压非非非非编编解编解编非非压非非压信信非非非非压压非扩非非压压
34、信信非非非非压压非扩非非压压 图1-6 非均匀量化的压缩、扩张法 压缩器特性曲线在小信号时的斜率大，大信号时的斜率小，使抽样信号的小样值部分被充分放大，大样值部分被适当压缩。被压缩的抽样信号虽然再经过均匀量化，但在接收端，解码后的被压缩量化抽样信号之量化信噪比却得华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论第 1 章 信号与通信系统 8 到了均衡，故能在较高的信噪比下，用与压缩器特性正好相反的扩张器恢复被压缩抽样信号的本来面目。非均匀量化的实现方法通常有两种：一种是北美和日本的律压扩；另一种是欧洲和我国所采用 A 律压扩。A 律压扩的 13 折线分段方法如
35、图 1-7所示。Y 轴被均匀分为 8 段，每段又均分为 16 份，每份表示一个量化级，则 Y 轴一共有 168128 个量化级。X轴的划分与 Y 轴不同，它用不均匀分段的方法以达到非均匀量化的目的，划分规律是每次按被分段长的二分之一来进行分段。xV7/8V6/8V5/8V4/8V3/8V2/8V87654321-VV4V1/8V-1/8V-2/8V-3/8V-4/8V-5/8V-6/8V-7/8V-V876543210y2V2V4V-图1-7 13 折线示意图 华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论第 1 章 信号与通信系统 9 1.3.3 数字信号
36、与数据信号的特征和异同 本节将从基本物理概念上说明数字信号和数据信号的特征，而不试图探讨它们在学术上的定义。明白了数字信号与数据信号的物理本质，数字通信与数据通信的特征和异同也就不言而喻了。如前所述，数字信号得名于模拟信号数字化过程中抽样信号量化样值的编码值。鉴于最早和最典型的话音信号编码 PCM 技术采用 8 kHz 频率抽样（抽样周期或帧长为 125s），8 位（比特）二进制码，并把一个字节的长度定为 8比特。因此，数字信号可认为是以字节为单元的成帧码流。帧是以帧头为起点，有给定长度（即帧长并用抽样周期或其间包含的字节总个数表示）的字节串。帧头由一个或多个具有预定值的字节构成，即帧头是收、
37、发信双方预先约定码元分布（图案）的一段编码。我们把有限个特定并规范化的简单明晰的独立图案之集合称为符号集，并可给一个符号集中的每个符号一个唯一的代码或编码。例如，作为标准汉字集的“通用字表”和“信息交换用汉字编码字符集基本集”以及众多的汉字编码输入法都是规范的符号和代码集。以给定的符号集为基础，用符号的组合序列来表示的信息或消息是时序上离散的消息，例如一篇文章，一份电报。所谓“数据”就是指用离散的数字代表的文字或符号。“数据”可长可短，信息量蕴含在所选用的符号和其排序中，一般无传送及时性要求。既可将“数据”的符号序列依序沿一条实际路由传送，也可以将“数据”分组并依序标示各分组的序号，然后各分组
38、不分先后，不定路由，不计时间地传送。只要所有分组能无误地到达目的地，就可按序号重组原“数据”。“数据”主要用于人通过数据终端与计算机通信或计算机与计算通信。其非实时性特征与话音的实时性特征徊然有别。数据信号就是“数据”流。若采用二进制编码，数据信号可视为以比特为单位的不成帧信号，也可以是成帧信号，特别是在分组传送时。不成帧数据信号也可以通过分组打包，变成成帧的数字信号。因为字节由 8 比特组成，所以数字信号也可认为是一类成帧的数据信号。由此看来，就二进制码元“1”和“0”的组合而言，数字信号和数据信号并无本质差别。无论是数字通信系统还是数据通信系统，原则上都能传送数字信号和数据信号。当然，在帧
39、的标识和对码流的处理等实现传输的某些具体环节和技术上会有所不同。华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论第 1 章 信号与通信系统 10 1.4 数字信号的时分复用 数字信号是时间轴上的离散信号。显然，某一路数字信号通过一个信道传输时不会全时地占据该信道，因此，一个信道应能分时地传输多路数字信号。这就是时分复用的物理基础。时分复用技术是把抽样周期均分成若干个时隙（TSn,n=0，1，2,3,.），各路信号的抽样值编码依一定的顺序占用某一时隙，组成多路复用数字信号，用同一个信道独立传输的技术。一个抽样周期内各时隙的集合称为帧。将帧内各时隙逐一安排给待复用
40、的各路数字信号，下一帧仍重复此安排，所形成（复用）的群信号称为数字复接信号。实际上数字复接有两种不同的帧结构，一种是每路分配一个短时隙，每时隙送 1bit，称之为 bit 复接；另一种是每路分配一个较长的时隙，每时隙传送由若干 bit（例如 8 bit）构成的码组，称之为码组复接。为了把被复接的各路数字信号的码元或码组逐一准确地按排进指定时隙，以顺利地实现复接，被复接的各路信号应具有相同的速率并与群信号的帧频保持同步，即同步复接。各路由同一个时钟控制的同速率信号，即同源信号的复接自然是同步复接。各路由不同时钟控制的异源信号，即使名义速率相同，彼此的实际速率和相位仍然有不同程度的差异。这些异源信
41、号的复接，即异步复接或准同步复接必须先通过码速调整技术把异源信号调整为同步信号方可实现。因此，虽然有准同步复用（接），异步复用（接）和同步复用（接）等方式，但考虑到复接异步信号时引入的各种调整措施，可以明确地讲，同步是复接的先决条件。显然，复接后的信号仍然是数字信号，还可以再复接，即群信号是分级的，若干低次群信号可再复接成高次群信号。1.4.1 准同步数字系列 目前，数字电话都采用 PCM 编码复接方式实现多路传输。这是一种准同步复用（接）方式，多级复接形成各次群信号的速率系列，称为准同步数字系列（PDH，Plesiochronous Digital Hierarchy）。国际上通行有三种准同
42、步数字信号速率等级系列，即欧洲系列、北美系列和日本系列，如图 1-8所示，这种局面造成了国际互连互通的困难。华为产品维护资料汇编 TELLIN 智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论第 1 章 信号与通信系统 11 1.6Gbit/s400Mbit/s100Mbit/s32Mbit/s6.3Mbit/s44354565Mbit/s139Mbit/s34Mbit/s8Mbit/s2Mbit/s4444274Mbit/s45Mbit/s6.3Mbit/s671.5Mbit/s4日本系列北美系列欧洲系列 图1-8 三种准同步数字系列（PDH）北美、日本等国采用以 24 路话音数字信号复接为一
43、个基本群体（基群），基群速率为 1554kbit/s 的制式，也称为 T 制；我国与西欧采用 30/32 路话音数字信号为一个基本群体，基群传输速率为 2048kb/s 的制式，也称为 E 制。为了进一步提高信道利用率，ITUT 规定将四个基群复接为一个二次群，四个二次群复接为一个三次群，四个三次群复接为一个四次群。于是 PDH 的群路等级和速率系列如图 1-8所示。以 E 系列的基群 E1 为例。把话音的抽样周期 T=1/8000 秒=125s 均分成 32个时隙（TS0TS31），每时隙长 125/32=3.91s。采用码组复接方式，每时隙容纳 8bit，每比特（bit）码元长度 3.91
44、/8=488ns。这种周期 125s，内含32 时隙，每时隙 8bit，总计 328=256bit 的结构称为一个 PCM 帧（欧洲标准），帧结构是周期性重复的，每秒 8000 帧，即基群 E1 的速率为：E1=3288000=2048kbit/s。在 30/32 路 PCM 系统（PCM-30/32）中，帧结构中第一个时隙（TS0）用于传送帧同步信号，第 16 时隙 TS16用于传送话路信令。其余 30 个时隙用来传送 30 个话路。华为产品维护资料汇编 TELLIN智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论第1章 信号与通信系统 12 当让 30 个话路的信令随着它们所在的 E1 基群
45、传送时，E1 中每个 TS16时隙8bits 可传送 2 路信令，则 30 个话路的信令需 15 个 TS16时隙。即就传送信令而言，1 帧不够，要以连续地 15 个帧为一群组来承担。为构成这个群组，还要多用一个 TS16时隙做这个群组的界线标志。因此，30 路信令应以连续 16个帧（F0F15）为周期传送，这 16 个帧构成的一个更大的帧称为复帧。复帧中第一帧（F0）的 TS16时隙为复帧同步时隙，第 2 至 16 帧（F1F15）的 TS16时隙为信令时隙，复帧频率为 500Hz，周期为 2ms。PCM-30/32 路通信设备是采用码组复接的时分复用系统的一个具体实例，其帧结构如图 1-9
46、所示。F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15 F0 F1 X 0 0 1 1 0 1 1受帧结构子帧结构16个子帧，T=2ms32个时隙，256比特，T=125us帧同步时隙话路时隙0 0 0 0 1 A2 1 1信令时隙话路时隙CH1CH15CH17CH29CH30TS0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 0 复帧同步信号备用比特3.91us488ns偶帧TS0X 1 A1 1 1 1 1 1
47、奇数帧TS0保留给国内通信用a b c d a b c dF1CH16CH1a b c d a b c dF2CH17CH2a b c d a b c dF15CH30CH15图中：1us10-6秒 1ns10-9秒sssTS0TS0 图1-9 PCM 基群帧结构（30/32）由基群逐次复接成各级高次群以形成 PDH 的 E 系列（E1E5）系采用码速调整和比特间插（bit 复接）方式。PDH 各次群的帧结构、线路码型和电接口分别由 ITU-T G.704 和 G.703 建议规范。PDH 逐级地码速调整和比特间插使各高次群的帧结构不一致，等级速率间不规整、无倍乘关系，复用和解复用都必须逐级依
48、次进行，传输途中分出/插入华为产品维护资料汇编 TELLIN智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论第1章 信号与通信系统 13 电路十分不便。此外，PDH 还存在诸如无世界性统一规范和光接口标准，维护和网管功能差等缺点，不能适应现代通信网的发展需要。1.4.2 同步数字系列 ITU-T 于 19881993 年提出并完善了有关同步数字系列（SDH）的建议，其复用结构如图 1-10所示。SDH 的提出是数字通信发展的重大转折，它的优越性将使 SDH 成为今后数字传输系统的主流。E制：2048Kbit/sT制：1544Kbit/s4XX3X7X3XN6312Kbit/s51840Kbit/
49、s155520Kbit/s (STM-1)155520Nbit/s (STM-N)kbit/skbit/skbit/skbit/skbit/s 图1-10 SDH 复用结构及传输速率 SDH 的基本传输信号是同步传送模块（STM），STM-1 为第一级同步传送模块，STM-N 称为第 N 级同步传送模块。STM-1 的传送速率为 155520kbit/s，第 N 级的传送速率为 N155520kbit/s，目前 N 的取值为 1、4、16 和 64。STM-1 以上的同步传送模块（STM-N）由 N 个 STM-1 以字节间插同步复用方式组合而成。STM-N 的帧结构为 270N9 字节块状帧
50、结构，每个字节 8位码，帧长为 125s。SDH 的主要吸引力在于极大地提高了传输带宽（目前商用最高的等级为STM-64，其速率为 9953.280Mbit/s，即通常说的 10Gbit/s，含有 4032 个2Mbit/s 的支路）和管理能力，并可方便地上/下电路，克服了 PDH 系列存在的缺陷。在第三章，我们将对 SDH 做较深入地讨论。1.5 数字通信系统和数据通信系统 模拟信号的数据化为通信系统和网络的数字化奠定了基础。在“三网合一”的发展历程中，数字通信系统和数据通信系统将率先逐步融合。华为产品维护资料汇编 TELLIN智能网维护资料 其他相关技术入门 通信技术概论第1章 信号与通信