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1、第4章 多路复用传输技术,多路复用器,多路分解器,一条链路,n个输入,n个输出,n个信道,目的：在介质上尽可能传输更多信号。,多路复用传输技术(续),频分多路复用 FDM (Frequency Division Multiplexing)时分多路复用 TDM (Time Division Multiplexing)波分多路复用 WDM (Wavelengh Division Multiplexing),频分多路复用 FDM,FDM是将各路输入信号调制到不同的载波频率。每个调制的信号占用以载波频率为中心的一定频带。只要载波频率足够分离，调制的信号频带就不覆盖。FDM传输模拟信号，输入信号可以是模
2、拟或数字，数字信号要转换为模拟信号。无线电广播和广播电视信号都采用FDM，每路电视信号6MHz，几十路电视信号可频分多路复用在400MHz带宽同轴电缆上。,时分多路复用 TDM,TDM指 n 路输入按时间交替插入到复用的介质，即 n 路数据源的输入复合成一个数据流在此链路上传输。传输的复合数据流被组织成TDM帧，每个帧的传输周期被分成几个时间糟，指定给一路数据源的一个或多个时间糟称为一个信道(channel)。同步TDM是指给每个数据源的时间糟是事先指定，固定不变的。各数据源将信号插入到指定给它的信道，若它没有数据则发空信号。关键是时钟信号的同步。,时分多路复用 TDM (续),数字载波系统和
3、 PDH (准同步数字等级 Plesiochronous Digital Hierarchy)T1/E1数字载波系统。SONET/SDH (同步光纤网 Synchronous Optical NETwork / 同步数字等级 Synchronous Digital Hierarchy)。,数字载波系统和 PDH,20世纪60年代中，AT&T发明了数字载波系统。首先利用脉码调制 PCM 技术把话音信号转换成数字信号，然后把24路信号复合在一起形成数字信号DS-1(Digital Signal-1)，再进行传输。这样的载波系统称为 T1。它是PCM-TDM系统。,数字载波系统和 PDH(续),话音
4、信号在3003400Hz，选 8000次/秒采样率。1/8000 = 125微秒/次。每次对24 路话音轮流采样一遍，用一个codec 数字化。每路的采样用8位编码，24路共192位，再加一个定帧位(framing bit)，构成DS-1信号的193位传输帧。定帧位用于帧同步，指示从哪里开始计数信道。DS-1定帧位的模式是0、1交替。,数字载波系统和 PDHDS-1传输帧,1 2 3 4 5 6 7 8,信道1,信道2,信道24,193位,125微秒,framing bit,数字载波系统和 PDHDS-1传输帧 (续),8000次/秒采样，每次采样编码成193位传输，DS-1的速率为 8000
5、次/秒193位/次=1.544Mb/s = 1.544Mbps。DS-1用于数字数据时，23个信道用作数据信道，第24信道用作同步字节，每个数据信道的7位用于数据，第8位用作信令，所以每个信道的速率是78000=56kbps。,数字载波系统和 PDHE1数字载波系统,1968年欧洲开发了 E1 数字载波系统。E1标准中，每帧包含32个信道的信号，其中1 个信道用于传输信令，1个用于帧同步。总速率为：80003282.048Mbps。每个信道的速率为：8000864kbps。邮电部的DDN是利用电信网的PCM数字通道为用户提供数字传输业务。(T1/E1),数字载波系统和 PDHPDH的数字信号等
6、级,数字载波系统和 PDHPDH的操作,几个DS-1或E1信号的复合：从每个支流轮流取一位交替形成高等级流。4个E1做成E2，4个E2做成E3，等。但4个 DS-1做成DS-2，7个DS-2做成DS-3，不太规范。多路复用器中，每个支流有一输入缓冲，暂存到来的数据。但支流的时钟略有不同，多路复用器以最高的支流时钟速率为基准，从缓冲区读取。若时钟速率慢的支流数据未到达，多路复用器要加填充位，多路分解器要丢填充位。这就是所谓准同步。,数字载波系统和 PDHPDH的主要问题,每次向/从高等级流(例如E3)插入/取出一个支流(例如E1)，必须完成组建E3的两个多路复用器的全部操作。即每次上、下信号时都
7、要将整个通信码流拆开，插入或抽取支流，再重组，代价昂贵、效率低下。对采用这种多路复用技术的网络作监测、管理十分困难。基于上述原因，DS-3以上的等级很少使用。,SONET/SDH,SONET是一种光纤传输标准，80年代中期由BellCore提出，由美国国家标准局ANSI标准化，1988年发表，用于操作电话公司的光纤网。ITU-T在1989年建立了SDH标准。SONET/SDH的开发是为了充分利用光纤的高速传输能力，需要在DS-3等级以上建立一个新的时分多路复用标准。,SONET/SDH标准信号帧,SONET的基本电信号块是一级同步传输信号STS-1(Synchronous Transport
8、Signal-level 1)。多个 STS-1信号块可以组合形成高速率的N级同步传输信号STS-N，速率是51.84Mbps的N倍， N最常用的值是1，3，12，48等。SONET的光信号称 N 级光载波OC-N (Optical Carrier at level N)，光信号由电信号转换得到。,SONET/SDH标准信号帧(续),SDH的标准信号块称为N级同步传输模块STM-N(Synchronous Transfer Module-level N)，速率是155.52Mbps的N倍, N最常用的值是1, 4, 16等。,SONET/SDH信号等级,SONET/SDH帧格式,SONET/S
9、DH 帧在逻辑上可看作 9 行的矩阵。STS-1 帧是 9 行90 列(字节)，STS-N 帧是 9行90N 列，STM-N 帧是 9行270N 列。每125 微秒发送一个SONET/SDH帧，即8000帧/秒。STS-1的速率为 8108800051.84Mbps。帧的传输是按字节，一行接一行，从左到右，从上到下。,SONET/SDHSTS-1的帧格式,A1,A2,H1,H2,3字节,87字节,SONET/SDHSTS-1的帧格式,头3列是开销字节，A1、A2是同步字节，表示每个STS-1帧的开始；后87列放用户数据，称为同步载荷信封 SPE (Synchronous Payload Env
10、elop)，其中第1列是路径开销；SPE可以在帧中任一位置开始，载荷指针H1H2 指示 SPE 第1字节的位置。STS-1可传输28个DS-1，或1个DS-3，或21个E1信号。,SONET/SDH高等级信号块和载荷指针,高等级信号块是由低等级信号块 (称支流) 字节交替得到，如STM-4由4个STM-1的信号字节交替组成，STM-16由4个STM-4字节交替组成；高等级信号帧中每一支流都有载荷指针指示该支流的开始。用这指针为各支流载荷定位，上/下 (ADD/DROP) 信号方便。载荷指针是SONET/SDH中多路复用同步新技术，是其成功的秘密。,SONET信号块的组合,T1,T3,STS-1
11、,STS-1,STS-1,STS-3,STS-3,STS-3,STS-3,STS-12,OC-12,E/O,.,SONET/SDH连锁的信号块STS-Nc,连锁的信号块STS-Nc (concatenated STS-N)是为了传输宽带载荷。3个STS-1锁定在一起，作为一个信号块，称为STS-3c。STS-1最高可以连锁为STS-3c。高等级的连锁信号块用多个STS-3c连锁而成。更高等级用多个STS-12c连锁。,波分多路复用 WDM,通过光纤的光信号可以包含许多频率(即波长)，每个频率对应不同的颜色。光纤的发送器和接收器一般只发送和接收特定的颜色。所谓波分多路复用 WDM (Wavele
12、ngth Division Multiplexing)是指不同源的信息以不同的波长在一根光纤上传播，互不干扰。光纤上传输的不同信号波长对应不同的信道，称为信道波长。同一波段中信道间隔小于1.6nm的波分多路复用称为密集波分多路复用 DWDM (Dence Wavelength Division Multiplexing)。,波分多路复用 WDM (续),WDM 和 FDM 的原理类似，是将光波调制到不同的波长，即不同的频率。WDM 和 FDM 还是不一样，最明显的区别是光的频率(THz)比无线电频率(MHz和GHz)高得多。FDM 运行在相对低的无线电频率，无线电信号可通过任何传输介质传播，甚至大气中。而WDM 只能在光缆中。,波分多路复用 WDM (续),90年代初 WDM 系统的波段标准化为 1550nm，最初在一根光纤上可同时传送2个光波，后来到16，重命名为 DWDM，后来到32，160， 个光波。信道波长一般等间隔，间隔为1.6，0.8nm或更小。每个光波可操作在2.5Gbps或10Gbps。光信号经长距离光纤传输后需放大，目前常用的光放大器工作波长为15301565nm，所以这也是波分复用系统的工作波段。WDM采用单模光纤，激光发射器。,
