数字通信基本原理与设备

2.1抽样脉冲编码原理(PCM)

现代通信技术主要以数字通信技术为主,通过“0”和“1”z组合的二进制码组传递信息,而现实中声音和图像主要以模拟信号形式存在。因此,在将信源通过数字通信系统传递,必须经过模数转换(A/D转换)。即首先将模拟信号离散化,对模拟信号按一定的时间间隔进行抽样然后再将无限个可能的抽样值变成有限个可能取值,称之为量化最后对量化后的抽样值用二进制(或多进制)码元进行编码,就可得到所需要的数字信号。所谓编码就是用一组符号(码组)取代或表示另外一组符号(码组或数字)的过程。这种将模拟信号经过抽样、量化、编码三个处理步骤变成数字信号的A/D转换方式称为脉冲编码调制(PCM,Pulse Code Modulation)。

PCM过程可分为抽样、量化和编码等三步,第一步是对模拟信号进行信号抽样。所谓抽样就是不断地以固定的时间间隔采集模拟信号当时的瞬时值。

假设一个模拟信号f(t)通过一个开关,则开关的输出与开关的状态有关。当开关处于闭合状态,开关的输出就是输入,即y(t)=f(t);若开关处在断开位置,输出y(t)就为零。

抽样结果可以有无穷个可能的取值。为了把无穷个可能取值变成有限个,必须对k(t)的取值进行量化。量化是在纵向坐标Y轴离散化的过程,经过量化k(t)的取值为有限个样本值。

经过量化后的=k(t)已经变成数字信号,但还不是实际应用中的二进制数字信号。因此,对m(t)用二进制码元进行编码就从而完成了A/D转换,实现了脉冲编码调制。

2.2 时分复用(TDMA)原理

通常一路模拟话音信号的的频率范围为300Hz~3400Hz。为了提高话音通信质量,一般设置其频率上限为fH=4000Hz。若对话音信号进行PCM,为了确保最高点和最低点抽样值,则根据奈奎斯特抽样定理,取抽样频率fs≧8000kHz,所对应的抽样间隔Ts=1/fs=125μs。如果每个样点的持续时间为25μs,则样值信号的相邻两个样点之间就有100μs的空闲时间。若一个信道只传输一路这样的PCM信号,则每一秒就有0.8秒被白白浪费掉了,如果进行长途传输,其信道利用率之低,传输成本之高是人们难以容忍的。为此,提出了时分复用的概念。

所谓时分复用就是对欲传输的多路信号分配以固定的传输时隙(时间),以统一的时间间隔依次循环进行断续传输。

假设收、发信端各有3人要通过一个实信道(一条电缆)同时打电话,我们把他们分成甲、乙、丙三对,并配以固定的传输时隙以一定的顺序分别传输他们的信号,比如第一时刻开关拨在甲位传输甲对通话者的信号,第二时刻开关拨在乙位传输乙对通话者的信号,第三时刻开关拨在丙位传输丙对通话者的信号,第四时刻又循环到传送甲对信号,周而复始,直到通话完毕。

时分复用的特点是,各路信号在频谱上是互相重叠的,但在传输时彼此独立,任一时刻,信道上只有一路信号在传输。在上述通信过程的描述中,需要注意两个问题,一是传输时间间隔必须满足抽样定理,即各路样值信号分别传输一次的时间T≤125μs,但每一路信号传输时所占用的时间(时隙)没有限制,显然,一路信号占用的时间越少,则可复用的信号路数就越多。第二个问题就是收信端和发信端的转换开关必须同步动作,否则信号传输就会发生混乱。这里需要引入“帧”的概念。

所谓“帧”就是传输一段具有固定数据格式数据所占用的时间。这里面包含两个意思,第一,“帧”是一段时间(不同应用或不同场合的帧其时间长短是不同的),每一帧中的数据格式是一样的;第二,“帧”是一种数据格式,一般来说同一种应用每一帧的时间长度和数据格式是一样的,但每一帧的数据内容可以不同。因此,在讲到帧时,要么是强调传输时间的长短,要么是强调数据格式的结构。比如,上面讲的话音信号复用时,每一个传输循环必须小于等于125μs,如果我们取最大值的话,则一个循环就是125μs。从传输时间上看,这125μs就是3路话音信号TDM的一个帧,或者说,一个帧是125μs。而数据格式就是各路信号在一个帧中的安排方式(结构)。上例中,如果把125μs四等分,前三个等分按甲、乙、丙的顺序分别传输3路话音信号,第四个等分传输一路控制信号,每个样值用8位二进制码编码,那么这种数据安排方式就是数据格式或帧结构。

2.3 PCM30/32路系统帧结构

2.3.1 PCM基群帧结构

话音信号根据CCITT建议采用8KHz抽样,抽样周期为125s,在125s时间内各路抽样值所编成的PCM信码顺序传送一次,这些PCM信息码所对应的各个数字时隙有次序的组合称为一帧,显然,PCM帧周期就是125s。 在帧中除了要传送各路PCM信码以外,还要传送帧同步码以及信令码。一帧码流中含有帧同步码、复帧同步码、各路信息码、信令码以及告警码等。

对于多路数字电话系统,国际上已建议的有两种标准化制式,即PCM 30/32路(A律压扩特性)制式和PCM 24路(μ律压扩特性)制式,并规定国际通信时,以A律压扩特性为准(即以30/32路制式为准),凡是两种制式的转换, 其设备接口均由采用μ律特性的国家负责解决。因此,我国规定采用PCM 30/32路制式,其帧和复帧结构所示:

在PCM 30/32路的制式中,一个复帧由16帧组成;一帧由32个时隙组成;一个时隙为8位码组。时隙l~15,17~3l共30个时隙用来作话路,传送话音信号,时隙0(TS0)是“帧定位码组”,时隙16(TS16) 用于传送各话路的标志信号码。从时间上讲,由于抽样重复频率为8000Hz(周期为125μs),这也就是PCM 30/32的帧周期。一复帧由16个帧组成,这样复帧周期为2ms。一帧内要时分复用32 路,则每路占用的时隙为125/32=3.9μs;每时隙包含8位码组,每位码元占3.9μs/8=0.488μs。

从传码率上讲,也就是每秒钟能传送8000帧,而每帧包含32×8=256bit,因此,总码率为256比特/帧×8000帧/秒=2048kb/s。对于每个话路来说,每秒钟要传输8000个时隙,每个时隙为8bit,所以可得每个话路数字化后信息传输速率为8×8000=64kb/s。      从时隙比特分配上讲,在话路比特中,第l比特为极性码,第2~4比特为段落码,第5~8比特为段内码。对于TS0和TS16时隙比特分配将分别予以介绍。

TS0时隙比特分配,为了使收发两端严格同步,每帧都要传送一组特定标志的帧同步码组或监视码组。帧同步码组为“0011011”,占用偶帧TS0的第28码位,该时隙码元丢失将造成设备“帧失步”告警在奇帧中,第l比特供国际通信用,不使用时发送“1”码。2位为奇偶校验码,校验正常时填入“1,校验出错时填入“0”,设备产生误码告警。第3位为指示对端告警用,对端正常时送“0”码,对端告警时送“1”码。为避免奇TS0的第2~8码位出现假同步码组,第2位码规定为监视码,固定为“1”,第4~8位码为国内通信用,目前暂定为“1”。

TS16时隙用于传送各话路的标志信号码,标志信号按复帧传输,即每隔2ms传输一次,一个复帧有16个帧,即有16个“TS16时隙”(8位码组)。除了F0之外,其余Fl~F15用来传送30个话路的标志信号。每帧8位码组可以传送2个话路的标志信号,每路标志信号占4个比特,以a、b、c、d表示。TS16时隙的F0复帧定位码组,其中第一至第四位是复帧定位码组本身,编码为“0000”,第六位用于复帧失步告警指示,失步为“l”;同步为“0”,该时隙码组若全部丢失,将造成设备“复帧失步告警”。其余3比特为备用比特,如不用则为“l”。需要说明的是标志信号码a、b、c、d不能为全“0”,否则就会和复帧定位码组混淆了。

时隙l~15,17~3l共30个时隙用来作话路,传送话音信号。当信号内容全部丢失时,为了防止长时间信号无脉冲导致设备下游接收无法同步,发送设备会自动为下游接收设备的全部时隙填入“1”信号,下游接收设备收到全“1”信号时产生设备全“1”告警。

2.3.2 PCM的高次群

目前我国和欧洲等国采用PCM系统,以2048kb/s传输30/32路话音、同步和状态信息作为一次群。为了能使如电视等宽带信号通过PCM系统传输,就要求有较高的码率。而上述的PCM基群(或称一次群)显然不能满足要求,因此,出现了PCM高次群系统。 

在时分多路复用系统中,高次群是由若干个低次群通过数字复用设备汇总而成的。对于PCM 30/32路系统来说,其基群的速率为2048kb/s。其二次群则由4个基群汇总而成,速率为8448kb/s,话路数为4×30=120话路。对于速率更高、路数更多的三次群以上的系统,目前在国际上尚无统一的建议标准。作为一个例子,下图介绍了欧洲地区采用的各个高次群的速率和话路数。我国邮电部也对PCM高次群作了规定,基本上和图中相似,区别只是我国只规定了一次群至四次群,没有规定五次群。

PCM系统所使用的传输介质和传输速率有关。基群PCM的传输介质一般采用市话对称电缆或同轴线传输,也可以在市郊长途电缆上传输。基群PCM可以传输电话、数据或1MHz可视电话信号等。二次群速率较高,需采用对称平衡电缆,低电容电缆或微型同轴电缆。二次群PCM可传送可视电话、会议电话或电视信号等。三次群以上的传输需要采用同轴电缆或毫米波波导等,它可传送彩色电视信号。

2.3.3 PCM基群设备(BX06型PCM设备)

BX06综合业务接入设备具有丰富的模拟接口和多种数据接口(如摩尔斯电码、V.35 (NX64K)、G.703(同向64K)、10Base-T、RS232/485等)。灵活的信令设置功能使BX06通过2M与其它厂家PCM设备互通,亦能实现“哈里斯”、“爱立信”“飞利浦”交换机的单端接入。

BX06 是讯风通信最为成熟的一款PCM产品,运行稳定。该设备采用纯硬件设计,无需网管软件(也可选用网管软件)即可正常运维,适合无人值守的恶劣环境及军队公安等特殊行业。

2.3.4 PCM高次群设备(PDH 光端机)

PDH光端机主要用于近距离和小容量通信传输,通信容量分为8M、34M和140M型。PDH光端机一般以音频数量命名,如PDH-120系统表示8M光端机,BX-480系统表示34M光端机。也有以基群数命名的光端机,如TBC-6240 8E1系统。新型PDH传输系统一般还会混合100M以太网数据传输。我们以Optical Multiplexer PDH光端机为例,其余各类PDH光端机可以对照说明书参照此方法进行掌握。

Optical Multiplexer PDH光端是一款性能优越的小型PDH光传输设备,采用超大规模ASIC设计,以简洁的单板形式实现了4/8 路E1 和4 路100Mb/s 以太网数据的混合复用及传输,同时提供1路公务电话和1路RS-232用户通道,设备具有完善的告警监控功能,集成度高、功耗低、工作稳定、使用方便。

(一)主要特点

(1)光线路速率为150Mb/s,常规传输距离不低于40Km;

(2)支持1+1光口自动保护倒换,支持ALS(Auto Laser Shutdown)激光自动关断功能;

(3)提供4/8 路E1 的透明传输,E1接口码型为HDB3码;

(4)可提供1路100Mb/s的以太网通道,端口可工作于自协商模式;

(5)具有完备的本端和对端告警功能,提供指示灯告警和声音告警;

(6)可选远端设备断电检测(RPD)及串口网管功能;

(7)支持E1支路远端环回功能,便于设备开通和管理;

(8)可与集中型设备组成星型网;

(9)提供1路波特率最高达115.2Kb/s的RS-232用户透明数据通道;

(10)整机为单板设计,体积小巧,标准1U高度,功耗低。

(二)组网运用

(三)设备开设

设备前面板指示灯含义

名称

颜色

说明

PWR

绿色

电源指示灯,常亮表示供电正常。

RPD

黄色

远端设备断电指示灯,常亮表示远端设备断电。

LOF

红色

光线路帧失步告警指示灯,常亮表示检测到光信号帧失步。该告警将屏蔽E-3和E-6告警。

ALM

红色

总告警指示灯,常亮表示本端设备有告警,闪烁表示远端设备有告警。本端设备告警优先。

WORKA

绿色

A光口工作状态指示灯,常亮表示A光口处于工作状态。

WORKB

绿色

B光口工作状态指示灯,常亮表示B光口处于工作状态。

NOPA

红色

A光口收无光告警指示灯,常亮表示检测到A光口无光信号输入。该告警将屏蔽LOF、E-3和E-6告警。

【注】对端ALS功能启动后,NOPA闪烁。

NOPB

红色

B光口收无光告警指示灯,常亮表示检测到B光口无光信号输入。该告警将屏蔽LOF、E-3和E-6告警。

【注】对端ALS功能启动后,NOPB闪烁。

ALE3

红色

光线路误码大于10-3告警指示灯,常亮表示检测到光线路误码大于10-3。该告警将屏蔽E-6告警。

ALE6

红色

光线路误码大于10-6告警指示灯,常亮表示检测到光线路误码大于10-6。

E1

LOS1~8

红色

E1支路信号消失告警指示灯,常亮表示检测到对应的E1支路信号消失。

前面板控制开关和接口说明

名称

功能描述

R_ALM

远端告警选择开关,“ON”表示显示远端告警。显示远端的告警信息有:NOP,LOF,E-3,E-6,E1 LOS1~8。

MASK

E1支路消失告警屏蔽开关,“ON”表示屏蔽当前的E1支路消失告警。屏蔽后,新的E1信号消失事件仍可触发告警。

ALS

ALS启动开关,“ON”表示启动ALS功能。

MUTE

告警音屏蔽开关,“ON”表示屏蔽告警音。公务电话振铃功能不受此开关影响。

LOOP_FN

本地或对端环回选择开关,“ON”表示对端环回,“OFF”表示本端环回。

E1-LOOP

1-8条E1支路环回开关,“ON”表示E1支路环回。

PHONE

公务电话接口。摘机后,无需拨号就可呼叫远端公务电话。

ETH

1-4个以太网业务接口,采用RJ45连接方式,支持交叉和直通两种网线。

绿色指示灯亮,表示以太网建立了连接,闪烁表示正在收发数据;

黄色指示灯亮,表示以太网速率为100Mb/s,不亮表示速率为10Mb/s。

CONSOLE

串行网管接口,采用RJ45连接方式,接线关系为:3是网管接口输入;5是网管接口输出;7是GND。波特率为9600b/s。

RS232

用户透明通道接口,采用RJ45连接方式,接线关系为:3是用户接口输入;5是用户接口输出;7是GND。波特率为115.2Kb/s。

POWER

电源开关。开关处于“ I ”状态,表示电源接通;开关处于“O”状态,表示电源关闭。

后面板接口说明

标识

说明

100~240V AV

交流~220V电源输入接口,电压输入范围:100~240VAC。

36~72V DC

直流-48V电源输入接口,电压输入范围:-36~-72VDC。

“PGND”:设备保护地输入端子

“+”: 工作地输入端子

“-”: -48V输入端子

OPTICAL A

OPTICAL B

光接口A、B

TX:光发送端口;RX:光接收端口。

采用FC接口,将光纤头对准定位缺口拧紧即可;采用SC接口,将光纤头直接插入即可。

E1-120Ω

1-4,5-8 E1支路接口,阻抗为120Ω平衡式。

采用RJ45连接方式,接线方法为:1为发送正,2为发送负,4为接收正,5为接收负。

E1-TX RX

1-4,5-8 E1支路接口,阻抗为75Ω非平衡式。

上排标TX的为发送端口,下排标RX为接收端口。

接地输入孔。

  • 设备维护

设备出现故障时,首先判断是设备本身故障还是线路故障。

判断方法:将设备光口自环,如果设备的故障依然存在,则基本可以确定为设备本身的故障,可以按照下表的检查方法判断和处理。(注意:设备光口自环时必须连接光衰减器,否则会造成设备光接收机损坏)

常见故障分析及处理方法

故障现象

故障原因

处理方法

NOP亮

接收不到光信号

原因:

1.对端可能没有开机;

2.接收光纤断;

3.光接口松动;

4.光接头有污染;

5.设备的光器件或电路损坏。

1.确认对端状态;

2.检查光接口连接;

3.清洁光接口;

4.利用光功率计检查接收方向光纤,确定是否有光进入设备。确定有光后,自环光路,再行判断,如果确认光器件损坏,应该联系供应商予以解决。

LOF亮

光线路接收帧失步

原因:

1.光接头有污染;

2.光线路衰耗过大;

3.本端光器件接收灵敏度偏低或对端的发光功率偏低。

1.清洁光接口;

2.确认光纤线路的长度是否在光器件能力范围之内,如果超过范围,应该联系供应商,更换长距离设备;

3.如果属于设备问题,应该联系供应商予以解决。

ALE3亮

光线路出现大的误码

原因:

1.原因同” LOF亮”;

2.设备有故障。

1.处理方法同”LOF亮”;

2.如果属于设备问题,应该联系供应商予以解决。

ALE6亮

光线路出现小的误码

原因:

1.原因同” LOF亮”;

2.设备有故障。

处理方法同”ALE3亮”。

E1-LOS

1~8亮

E1支路信号消失

原因:

1.E1支路没有使用;

2.E1支路输入输出接反;

3.E1电缆故障;

4.设备内部E1电路损坏。

1.通过MASK开关屏蔽空闲E1支路的告警;

2.检查E1接口的输入方向;

3.检查E1电缆的做线质量;

4.如果属于设备问题,应该联系供应商予以解决。

LINK不亮

以太网接口不通

原因:

1.以太网接口没有使用;

2.以太网接口松动;

3.以太网对端设备失效。

1.检查以太网连接;

2.调换设备。

数字通信基本原理与设备相关推荐

  1. AOI光学自动检测技术 | 基本原理与设备构成

    点击上方"小白学视觉",选择加"星标"或"置顶" 重磅干货,第一时间送达 一,引言: AOI(automatically optical i ...

  2. AOI检测基本原理与设备构成

    点击上方"小白学视觉",选择加"星标"或"置顶" 重磅干货,第一时间送达 一,引言:      AOI(automatically opti ...

  3. 计算机设备类型分类,计算机外围设备的分类,都有哪些设备

    描述 (文章来源:网络整理) 计算机外围设备的结构,功能,工作原理,有很大的差别,通常机械的,电子的,电磁的,激光的等各种设备.若按功能分将其分为4类. 1.输入设备,常用的输入设备有键盘,有鼠标,有 ...

  4. 基于ETest设计与实现:检测设备通用化

    传统的装备检测是:一套测试设备只测试一个型号,测试软件也是专门定制.当型号越来越多,最后发现需要很多不同种类的测试设备,同时也需要很多开发人员开发测试软件.测试人员很难熟练掌握各种测试设备和各种测试软 ...

  5. 计算机组成对应到人体的部分,计算机组成原理复习 (期末重点考点总结)

    第一章 计算机系统概论 从器件角度看,计算机经历了五代变化.从系统结构看,至今绝大多数计算机仍属于冯诺依曼计算机. 计算机硬件的五大部分: 冯·诺依曼计算机有什么特点呢? 最重要的特点是存储程序,也就 ...

  6. 计算机组成原理复习 (期末重点考点总结)

    第一章 计算机系统概论 从器件角度看,计算机经历了五代变化.从系统结构看,至今绝大多数计算机仍属于冯诺依曼计算机. 计算机硬件的五大部分: 冯·诺依曼计算机有什么特点呢? 最重要的特点是存储程序,也就 ...

  7. HCNA-RS笔记-20171105-day03

    ICMP协议 tracert(路径追踪原理) 定义结束标识:UDP端口不可达:收到ICMP reply 如果接收到结束标识,则表明数据包已经到达目的地,表示完成追踪. 基本过程 UDP实现过程 1.发 ...

  8. 计算机通讯技术的专业有哪些,通信类包括哪些专业

    通信类专业包括通信技术.移动通信技术.通信系统运行管理.通信工程设计与监理.电信服务与管理.光通信技术.物联网工程技术. 专业名称专业代码 通信类610300 通信技术610301 移动通信技术610 ...

  9. ESP8266 SmartConfig一键配网

    ESP8266 SmartConfig一键配网   Wi-Fi 配网,指由外部向 Wi-Fi 设备提供 SSID 和密码(PSW),让 Wi-Fi 设备可以连接指定的热点或路由器,并加入后者所建立的 ...

最新文章

  1. 2022-2028年中国遇水膨胀橡胶行业市场研究及前瞻分析报告
  2. 5G NGC — 关键技术 — 计算与存储分离
  3. Android四种启动模式
  4. Win7系统下Vmware虚拟机无法使用USB设备问题的解决方法
  5. python str输出到txt_Python 速学!不懂怎么入门python的小白看这篇就够了!
  6. 面试心得与总结—BAT、网易、蘑菇街
  7. 硬盘安装Fedora16
  8. Java黑皮书课后题第2章:2.12(物理:求出跑道长度)编写程序,提示用户输入以米/秒为单位的速度v和加速度a,然后显示最短跑道长度
  9. Spring4.x整合Axis1.4发布WebService服务
  10. 5 FI配置-财务会计-给公司代码分配总账科目表
  11. 大数据量分页存储过程效率测试附代码
  12. IDEA新项目代码上传到gitlab远程仓库
  13. hdu 1671 Phone List 字典树模板
  14. java定义一个空数组_一个 Java 方法,最多能定义多少参数?
  15. 计算机软件的著作权和专利权法律保护资料
  16. Blueprint Framemaker介绍
  17. 计算机应用知识试题 上学吧,自考计算机应用高分技巧,自考计算机应用作答技巧...
  18. 脑洞大开的思维工具:六顶思考帽
  19. MATLAB之最优路径的查找
  20. 卓识车辆数据标注解析

热门文章

  1. 5.Serializer,ModelSerializer区别
  2. 计算机网络(三):IP协议,路由器转发,路由器和交换机的区别
  3. java.lang.UnsatisfiedLinkError: dlopen failed: file offset for the library /data/app/com.beiya.litt
  4. Oracle 11.2 参数详解
  5. MATLAB 郭彦甫 第十四课练习答案
  6. 50 个让你高效编程的前端轮子
  7. 初识希尔伯特变换(Hilbert Transform)
  8. 二,本地应用(v-text,v-html,v-on;v-show,v-if,*v-bind;v-for,v-model;v-cloak ;v-once; v-pre ;自定义 指令)
  9. XSS(Cross Site Scripting)攻击简介
  10. Sql Server利器sql prompt