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1、1,2023/1/10,第2章 复用与交换基本原理,2.1 PCM基本原理2.2 电路交换2.3 分组交换2.4 ATM交换,2,2023/1/10,2.1 PCM基本原理,PCM基本原理时分复用32路PCMPCM的高次群,3,2023/1/10,2.1 PCM基本原理,PCM基本原理时分复用32路PCMPCM的高次群,4,2023/1/10,PCM的基本原理,PCM是一种将模拟信号变换成数字信号的编码方式PCM发送端包括：抽样、量化和编码PCM 接收端包括：解码、量化解调和样值解调,模拟信源,低通滤波器,量化器,抽样器,编码器,解码器,低通滤波器,模拟信宿,发送端,接收端,5,2023/1/
2、10,2.1 PCM基本原理,PCM基本原理抽样量化编码时分复用32路PCMPCM的高次群,6,2023/1/10,PCM调制模型,7,2023/1/10,抽样（1）,持续以固定的时间间隔采集模拟信号的瞬时值。,8,2023/1/10,抽样（2）,抽样脉冲：一个以Ts为时间间隔的窄脉冲序列,理想抽样脉冲,实际抽样脉冲,9,2023/1/10,抽样（3）,抽样定理,10,2023/1/10,抽样（4）,抽样的时域过程抽样的频域过程,低通信号,采样脉冲,11,2023/1/10,抽样（5）,模拟电压信号经抽样生成的离散信号取值是随机的。,12,2023/1/10,量化,把抽样信号的无穷多个取值映射
3、为有限个数值得到非二进制数字信号,13,2023/1/10,编码,对量化后的数字信号采用三位码元进行自然编码就可以得到用于传输的数字信号。,14,2023/1/10,PCM基本原理总结,抽样,编码,将时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号。带限信号连续抽样，抽样值幅度为所传信号的瞬时值，而抽样频率不小于所传信号最高频率的2倍。,量化后的信号通过编码器变成一组码元，也就是所需的数字信号。,将时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号。,15,2023/1/10,2.1 PCM基本原理,PCM基本原理时分复用多路复用的概念时分复用原理异步时分复用原理32路PCMP
4、CM的高次群,16,2023/1/10,多路复用的概念,信号：模拟信号：是数值上连续变化的信号。例如话音信号，图象信号等。数字信号：是离散的信号多路复用将多个信号源发出的信号组合，并由一个信道传输，传输中各信号之间彼此独立多路复用的基础分割原理，信号分割的依据是信号差异复用的目的为了节省介质，提高线路利用率多路复用的类型频分复用FDM:各路信号频率分开，时间重叠时分复用TDM:各路信号时间分开，频率重叠码分复用CDM:各路信号时间、频率重叠，特征码不同,17,2023/1/10,时分复用原理（1）,时分复用TDM（通常指同步时分复用）把传输信道按时间分割成若干时隙，以传送若干路信号。发送方，在
5、抽样脉冲的控制下，时隙1时将第1路信号打入信道，时隙2是将第2路信号打入信道，依此类推接收方，在发送方同步信号的作用下，在时隙1时接收第1路信号，时隙2时接收第2路信号.,第1路,第2路,第n路,第1路,第2路,第n路,发送,接收,18,2023/1/10,时分复用原理（2）,TDM按帧结构（固定时长，时隙个数固定）传送每个用户分配固定时隙（在帧结构中占固定位置）每个用户只能在自己的时隙内发送数据当某用户无数据发送时，分配给该用户的时隙只能处于空闲状态，不能作为他用可能造成线路资源的浪费,19,2023/1/10,统计时分复用原理,STDM：Statistic TDM，统计时分复用，又叫异步时
6、分复用每个用户不分配固定时隙，按需动态分配时隙STDM按帧结构进行传送，且帧长度固定（不同系统帧长可能不同）组帧按收到数据的先后顺序进行一个用户可以连续占用多个时隙能显著提高信道的利用率,20,2023/1/10,2.1 PCM基本原理,PCM基本原理时分复用32路PCMPCM的高次群,21,2023/1/10,32路PCM,几个基本概念：时隙：每路话路抽样所花的时间。帧：每32个时隙组成一个帧。复帧：16个帧合成一个复帧。,22,2023/1/10,32路PCM的帧结构,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,TS7,TS8,TS9,TS10,TS11,TS12,TS13,T
7、S14,TS15,TS16,TS17,TS18,TS19,TS20,TS21,TS22,TS23,TS24,TS25,TS26,TS27,TS28,TS29,TS30,TS31,复帧周期2ms，1复帧=16帧,帧周期125uS 1帧=32时隙,每时隙8位数据，一帧同传输256位,23,2023/1/10,帧结构描述,帧重复频率抽样频率8kHz抽样周期125us时隙数32，时隙编号TS0TS31每路时隙3.91us每路时隙传送8位码组，位时间488ns每帧传送位数328=256 bits每路数码率8bit/125us64kbit/s总码率256bit/125us2048kbit/s,24,202
8、3/1/10,32路PCM的帧结构,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,TS7,TS8,TS9,TS10,TS11,TS12,TS13,TS14,TS15,TS16,TS17,TS18,TS19,TS20,TS21,TS22,TS23,TS24,TS25,TS26,TS27,TS28,TS29,TS30,TS31,1,0,0,1,1,0,1,1,1,1,0/1,1,1,1,1,1,复帧周期2ms，1复帧=16帧,帧周期125uS 1帧=32时隙,每时隙8位数据，一帧同传输256位,同步时隙,标志信号时隙,话路时隙,F0,F1,F2,F15,帧定位码组,偶帧,奇帧,区别偶帧,
9、帧对告码,保留,复帧定位码组,复帧对告码和备用,1路,16路,2路,17路,15路,30路,局间线路信令,一个复帧的帧结构示意图,F3帧及以后以此类推,26,2023/1/10,帧结构描述,各时隙内容TS1TS15：话路时隙，传送115路话音信号编码TS17TS31：话路时隙，传送1630路话音信号编码TS0：帧同步时隙，传送同步码组TS16：信令时隙，传送30路话路的信令码和复帧码信令时隙TS16传送信令信号（如摘机、挂机、振铃等）一帧中只传送8位码组，每路占4位，每帧只能传2路提高信道利用率，一个基群有30个话路，一个信令信号控制2个话路，故引入复帧概念信令信号必须按复帧处理（16帧组成一
10、个复帧）信令4位码组含义a、b、c、d，目前只用了前3位,27,2023/1/10,复帧结构描述,由16帧组成一个复帧复帧频率8000Hz/16500Hz，周期2ms各帧信令F0的TS16前4位为复帧同步码第6为复帧失步告警码，同步为0,失步为1其他位保留，暂定为1F1F15的TS16前4位依次传送115路话路信令后4位依次传送1630路的话路信令,28,2023/1/10,32 PCM帧的传输与处理,逐帧传输按复帧处理因为每帧只能传送2个话路的信令30路话路的信令在一个复帧内才能包含完,29,2023/1/10,2.1 PCM基本原理,PCM基本原理时分复用32路PCMPCM的高次群,30,
11、2023/1/10,PCM高次群,制式,群路,31,2023/1/10,PCM高次群,高次群是由低次群通过数字复用设备汇接而成,基群（一次群）,二次群,一次群复 用 设 备,2048kbit/s,8448kbit/s,2048kbit/s,2048kbit/s,2048kbit/s,34.368Mbit/s,三次群,32,2023/1/10,第2章 复用与交换基本原理,2.1 PCM基本原理2.2 电路交换2.3 分组交换2.4 ATM交换,33,2023/1/10,2.2 电路交换,电路交换的概念电路交换的特点电路交换的工作过程,34,2023/1/10,电路交换的概念,电路交换方式是指用户
12、在相互通信时使用一条实际的物理链路（一对实线、时隙或频段），在通信过程中自始至终使用该条链路进行信息传输，并且不允许其它用户同时共享该链路，通信结束后拆除这条物理链路的通信方式。,35,2023/1/10,电路交换的过程,通信网络,36,2023/1/10,电路交换的特点,一定是面向连接的，且是实连接必须有建立连接数据传输释放连接三个过程连接后占用的是实际物理链路所有信息传输沿着同一路径（建立连接的路径）信道独占在释放连接以前两个用户一直占用端到端的固定带宽即使这两个用户并没有通信，别的用户也不能占用优点：传输可靠、实时，不乱序缺点：信道利用率低使用场合：特别适合实时业务，不适合突发性强的数据
13、传输和频繁更换通信对象的场合。,37,2023/1/10,电路交换的工作过程,呼叫请求,呼叫接受,话音数据,确认,B,A,C,D,建立连接,数据传输,释放连接,38,2023/1/10,2.3 分组交换,分组交换概念分组交换的形式虚电路数据报,39,2023/1/10,分组交换概念,分组交换（Packet Switching)分组交换是利用存储转发的方式进行交换的。分组交换机先将收到的报文接收、存储，然后将报文划分为分组，并以分组为单位进行传输和交换。分组交换的形式虚电路交换数据报交换,40,2023/1/10,分组交换虚电路方式,面向连接的方式，但为虚连接（逻辑连接）信道不独占，采用统计复用
14、方式，实现信道共享所有分组通信路径相同，故通信有序,41,2023/1/10,统计时分复用原理,STDM：Statistic TDM，统计时分复用，又叫异步时分复用每个用户不分配固定时隙，按需动态分配时隙STDM按帧结构进行传送，且帧长度固定（不同系统帧长可能不同）组帧按收到数据的先后顺序进行一个用户可以连续占用多个时隙能显著提高信道的利用率,42,2023/1/10,分组交换虚电路方式,面向连接的方式，但为虚连接（逻辑连接）信道不独占，采用统计复用方式，实现信道共享所有分组通信路径相同，故通信有序一个用户可与多个用户建立虚连接虚电路分为两种：永久性虚电路PVC事先已建立连接，可直接进行通信，
15、通信后不需拆链交换性虚电路SVC通信前建立连接，通信后拆除连接,43,2023/1/10,虚电路方式,4,5,2,7,3,1,6,通信网络,主机2,主机1,主机1与主机2之间的通信,主机3,主机4,主机3与主机4之间的通信也类似,通信前建立连接所有主机1到主机2的的分组都按同一虚电路（路径）到达主机2通信结束后拆除连接（PVC除外）,44,2023/1/10,分组交换数据报方式,面向无连接方式通信前无需建链，通信后也无需拆链每个分组单独选路，造成：不同的分组可能传输路径不同到达同一目的地的数据可能乱序分组必须携带源、目地址不能保证时延和时延抖动，是一种“尽力传送”方式特别适合突发的数据传输，不
16、适合实时业务的传输,45,2023/1/10,数据报方式,4,5,2,7,3,1,6,通信网络,主机1,主机2,主机到主机2的分组沿不同路径到达主机2出现乱序（先发后到）,1,46,2023/1/10,电路交换、分组交换的时序比较,呼叫请求,呼叫接受,话音数据,确认,B,A,C,D,建立连接,数据传输,释放连接,建路,传输,拆除,A,B,C,D,2,2,2,1,1,1,3,1,2,2,2,1,1,3,A,C,B,D,电路交换,虚电路,数据报,3,47,2023/1/10,第2章 复用与交换基本原理,2.1 PCM基本原理2.2 电路交换2.3 分组交换2.4 ATM交换,48,2023/1/1
17、0,2.4 ATM交换,ATM（asynchronous transfer mode switching）异步传送模式基本特征：以信元为基本单位信元长度固定：53字节（5字节头部48字节载荷）采用虚连接方式，异步时分复用按时隙交换，每时隙交换一个信元用户信元传输不按固定时隙（无周期性）信元传递过程中不需源、目地址，只用虚拟连接标识VPI/VCI支持多种业务（实时、非实时、不同速率）,49,2023/1/10,异步时分复用概念,信息和它在时域中的位置之间无任何关系，信息只按照信头中的标志来区分。任何业务都按实际需求来占用资源，传送的速率随信息的速率而变化，以便使网络资源得到最大限度的利用。,时隙
18、1,时隙2,时隙3,时隙1,时隙2,时隙3,同步传送模式（STM）,成帧标志,成帧标志,信道1,信道2,信道1,信道1,信道3,信道4,信道2,信头,信息域,异步传送模式（ATM）,50,2023/1/10,ATM信元,信元基本格式信元包括两部分其中，头部包含VPI、VCI及其它控制信息VPI：Virtual Path Identifier，虚通路标识符VCI：Virtual Channel Identifier，虚通道标识符VPI/VCI：标识一个信元的路径信息一个信元在传输过程中，其VPI/VCI是变化的,51,2023/1/10,ATM交换原理,一个虚连接由多段虚电路（VPI/VCI）串联组成VPI/VCI标识值已存于该虚连接中的各ATM交换机中ATM交换的实质是逐段交换不同的VPI/VCI标识,
