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3.4.3 数字传输系统

3.4.3 数字传输系统 为了将模拟电话信号转变为数字信号，必须先对电话信号进行采样。根据采样定理，只要采样频率不低于电话信号最高频率的 2 倍，就可以从采样脉冲信号无失真地恢复出原来的电话信号。. 标准的电话信号的最高频率为 3.4 kHz ，为方便起见，采样频率就定为 8 kHz ，相当于采样周期为 125  s 。图 3-19 表示了上述的概念。. 图 3-19 PCM 的基本原理. (a) 模拟电话信号 (b) 采样后的脉冲信号 (c) 编码后的数字信号 (d) 解码后的脉冲信号 (e) 还原后的模拟电话信号.

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3.4.3 数字传输系统

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Presentation Transcript

  1. 3.4.3 数字传输系统 • 为了将模拟电话信号转变为数字信号，必须先对电话信号进行采样。根据采样定理，只要采样频率不低于电话信号最高频率的2倍，就可以从采样脉冲信号无失真地恢复出原来的电话信号。

  2. 标准的电话信号的最高频率为3.4 kHz，为方便起见，采样频率就定为8 kHz，相当于采样周期为125 s。图3-19表示了上述的概念。

  3. 图3-19 PCM的基本原理 (a) 模拟电话信号 (b) 采样后的脉冲信号 (c) 编码后的数字信号 (d) 解码后的脉冲信号 (e) 还原后的模拟电话信号

  4. 图3-20在2.048 Mbit/s的传输线路两端同步旋转的开关(这只是为阐述原理用的示意图)，表示32个时隙中的比特的发送和接收必须和时隙的编号相对应，不能弄乱。

  5. 图3-20 E1的时分复用帧

  6. 表3-2给出了欧洲和北美系统的高次群的话路数和数据率。表3-2给出了欧洲和北美系统的高次群的话路数和数据率。

  7. 表3-2 数字传输系统的高次群的话路数和数据率

  8. 3.5 信道复用技术 • 3.5.1 频分复用、时分复用和统计时分复用 • 频分复用和时分复用的特点分别如图3-21(a)和(b)所示。

  9. 频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源(请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率)。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源(请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率)。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。

  10. 图3-21 频分复用和时分复用

  11. 在进行通信时，复用器(multiplexer)总是和分用器(demultiplexer)成对地使用。在进行通信时，复用器(multiplexer)总是和分用器(demultiplexer)成对地使用。

  12. 当使用时分复用系统传送计算机数据时，由于计算机数据的突发性质，一个用户对已经分配到的子信道的利用率一般是不高的。当使用时分复用系统传送计算机数据时，由于计算机数据的突发性质，一个用户对已经分配到的子信道的利用率一般是不高的。

  13. 当用户在某一段时间暂时无数据传输时(例如用户正在键盘上输入数据或正在浏览屏幕上的信息)，那就只能让已经分配到手的子信道空闲着，而其他用户也无法使用这个暂时空闲的线路资源。图3-22说明了这一概念。当用户在某一段时间暂时无数据传输时(例如用户正在键盘上输入数据或正在浏览屏幕上的信息)，那就只能让已经分配到手的子信道空闲着，而其他用户也无法使用这个暂时空闲的线路资源。图3-22说明了这一概念。

  14. 图3-22 时分复用可能会造成线路资源的浪费

  15. 统计时分复用STDM (Statistic TDM)是一种改进的时分复用，它能明显地提高信道的利用率。集中器(concentrator)常使用这种统计时分复用。图3-23是统计时分复用的原理图。

  16. 统计复用又称为异步时分复用，而普通的时分复用称为同步时分复用。从平均的角度来看，这两者是平衡的。统计复用又称为异步时分复用，而普通的时分复用称为同步时分复用。从平均的角度来看，这两者是平衡的。

  17. 图3-23 统计时分复用的工作原理

  18. 3.5.2 波分复用 • 图3-24表示8路传输速率均为2.5 Gbit/s的光载波(其波长均为1310 nm)，经光的调制后，分别将波长变换到1550 ~ 1557 nm，每个光载波相隔1 nm (这里只是为了说明问题的方便，实际上光载波的间隔一般是0.8或1.6 nm)。

  19. 图3-24 波分复用的概念

  20. 3.5.3 码分复用 • 码分复用CDM (Code Division Multiplexing)是另一种共享信道的方法。实际上，人们更常用的名词是码分多址CDMA (Code Division Multiple Access)每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。

  21. 由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此不会造成干扰。码分复用最初是用于军事通信，因为这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此不会造成干扰。码分复用最初是用于军事通信，因为这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。 • 在CDMA中，每一个比特时间再划分为m个短的间隔，称为码片(chip)。

  22. 3.6 同步光纤网SONET和同步 数字系列SDH • 数字传输系统存在着许多缺点。其中最主要的是以下两个。 • （1）速率标准不统一 • （2）不是同步传输

  23. 为了解决上述问题，美国首先在1988年推出了一个数字传输标准，叫做同步光纤网SONET (Synchronous Optical Network)。 • 表3-3为SONET和SDH的比较。

  24. 表3-3 SONET的OC级/STS级与SDH的STM级的对应关系

  25. 续表

  26. SONET标准定义了四个光接口层。SONET的层次自下而上如图3-26所示。SONET标准定义了四个光接口层。SONET的层次自下而上如图3-26所示。 • · 光子层(Photonic Layer) • · 数字段层(Section Layer) • · 线路层(Line Layer) • · 路径层(Path Layer)

  27. 图3-26 SONET的体系结构

  28. 3.7 EIA-232-E接口标准 • EIA-232-E是美国电子工业协会EIA制定的著名物理层标准。 • EIA-232是DTE与DCE之间的接口标准。

  29. DTE (Data Terminal Equipment)是数据终端设备。数据电路端接设备DCE (Data Circuit-terminating Equipment)。DCE的作用就是在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。DTE通过DCE与通信传输线路相连，如图3-27所示。

  30. 图3-27 DTE通过DCE与通信传输线路相连

  31. 3.8 宽带接入技术 • xDSL技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。

  32. DSL就是数字用户线 (Digital Subscriber Line) 的缩写。而DSL的前缀x则表示在数字用户线上实现的不同宽带方案。

  33. ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) 是非对称数字用户线 [W-ADSL]，HDSL (High speed DSL) 是高速数字用户线，SDSL (Single-line DSL) 是1对线的数字用户线，VDSL (Very high speed DSL) 是甚高速数字用户线。

  34. 表3-4 xDSL的几种类型

  35. ADSL在现成的用户线（铜线）的两端各安装一个ADSL调制解调器。我国目前采用的方案是离散多音调DMT (Discrete Multi-Tone) 调制技术。

  36. 图3-28 DMT技术的频谱分布

  37. 基于ADSL的接入网由以下3大部分组成：数字用户线接入复用器DSLAM (DSL Access Multiplexer)，用户线和居民家庭中的一些设施，如图3-29所示。

  38. 图3-29 基于ADSL的接入网的组成

  39. 数字用户线接入复用器包括许多ADSL调制解调器。ADSL调制解调器又称为接入端接单元ATU (Access Termination Unit)。

  40. 在电话端局（或远端站）和居民家中所用的ADSL调制解调器分别记为ATU-C（C代表端局Central Office）和ATU-R（R代表远端Remote）。用户电话通过电话分路器PS (POTS Splitter) 和ATU-R连在一起，经用户线到端局，并再次经过一个电话分路器PS把电话连到本地电话交换机。

  41. ADSL中的“D（数字）”应理解为“使用数字技术”。ADSL的用户线上传送的仍然是模拟信号而不是数字信号。

  42. 3.8.2 光纤同轴混合网（HFC网） • 一种叫做光纤同轴混合网（HFC网），是在1988年被提出。HFC是Hybrid Fiber Coax的缩写。HFC网是在目前覆盖面很广的有线电视网CATV的基础上开发的一种居民宽带接入网。HFC网除可传送CATV外，还提供电话、数据和其他宽带交互型业务。

  43. HFC网则需要对CATV网进行改造，其主要特点有如下几个方面。 • （1）HFC网的主干线路采用光纤 • HFC网将原CATV网中的同轴电缆主干部分改换为光纤，并使用模拟光纤技术， • 模拟光纤从头端连接到光纤结点 (fiber node)，它又称为光分配结点ODN (Optical Distribution Node)。

  44. 图3-30 HFC网的结构图

  45. （2）HFC网采用结点体系结构 • HFC引入了结点体系结构 (node architecture) 的概念。一个光纤结点下的所有用户组成了一个用户群 (cluster)，或称为邻区 (neighborhood area)。

  46. 采用结点体系结构的好处首先是能够提高网络的可靠性。 • 结点体系结构的另一个优点是简化了上行信道的设计。

  47. （3）HFC网具有比CATV网更宽的频谱，且具有双向传输功能（3）HFC网具有比CATV网更宽的频谱，且具有双向传输功能

  48. 图3-31 HFC网频谱划分举例

  49. （4）每个家庭要安装一个用户接口盒 • 用户接口盒UIB (User Interface Box) 要提供以下3种连接。

  50. · 使用同轴电缆连接到机顶盒 (set-top box)，然后再连接到用户的电视机。 • · 使用双绞线连接到用户的电话机。 • · 使用电缆调制解调器连接到用户的计算机。 • 电缆调制解调器 (cable modem) 是为HFC网而使用的调制解调器。

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