数字调度通信的基本知识.ppt

Itisourtimenow!,Weare,友忆思出品,数字调度通信的基本知识,一、模拟信号数字化的基本原理二、时分多路通信的概念三、数字交换的基本原理四、区段数字调度的基础知识,模拟信号数字化的基本原理,模拟信号的数字化，,采用脉冲编码调制（PCM）的方法,将模拟信号变为PCM信号，必须经过抽样、量化、编码三个步骤,抽样,抽样,抽样是把时间连续的模拟信号转换成一系列时间离散幅度连续的抽样值的过程。过程如下图抽样定理：对于一个最高频率为Fm的模拟信号，只要抽样频率以fs大于或等于2Fm的速率进行抽样，其抽出的样值可以完成表征原信号，因此抽样间隔时间T1/(2Fm)。可以简单地概括为：抽样就是将模拟信号变为幅度连续、时间离散化的抽样脉冲信号，即PAM信号,模拟信号数字化的基本原理,量化,模拟信号抽样后变成在时间上离散的信号，但仍然是模拟信号。这个抽样信号必须经过量化才成为数字信号。抽样信号在时间上是离散的，但其幅度取值是连续的。数字信号是用预先规定的有限个电平来表示模拟信号抽样值。若用n位二进制数编码表示幅值,最多能表示2n个电平,用这些电平对抽样信号幅度做离散化处理,即量化。,模拟信号数字化的基本原理,模拟信号数字化的基本原理,量化处理：将抽样信号幅度范围划分为若干互不重叠的子区间，每个子区间都用其中的一个给定值来代表。量化处理的器件为量化器。量化器的输为,输出信号为,量化过程,量化噪声,模拟信号数字化的基本原理,mq(kT)与m(kT)之间的误差称为量化误差。对于语音、图像等随机信号，量化误差也是随机的,它像噪声一样影响通信质量，因此又称为量化噪声,通常用均方误差来度量。量化噪声形成后，在接受端是无法去掉的，由量化误差产生的功率为量化噪声功率，通常用Nq表示由mq(kT)产生的功率称为量化信号功率，用Sq表示Sq/Nq是量化信噪功率比，它是衡量量化性能好坏的最常用的指标,M个抽样值区间是等间隔划分的,称为均匀量化。非均匀量化法的原理：非均匀量化是一种在信号动态范围内，量化分级不均匀、量化阶距不相等的量化,M个抽样值区间也可以不均匀分，称为非均匀量化。在均匀量化时，由于量化分级间隔是均匀的，对大信号和小信号量化阶距相同，因而小信号时的相对误差大，大信号的相对误差小,量化,模拟信号数字化的基本原理,非均匀量化就是非线性量化，其压、扩特性采用的是近似于对数函数的特性。CCITT建议采用的压缩率有两种，分别叫做A律和u律A律的压缩系数（A）为87.6，用13折线来近似。欧洲各国、中国的PCM设备采用这种压缩律。U律的压缩系数（u）为255，用15折线来近似。北美各国的PCM设备采用这种压缩律,量化,模拟信号数字化的基本原理,A律压缩采用的是十三折线法,斜率：1段：162段：163段：84段：45段：26段：17段：0.58段：0.25,量化,模拟信号数字化的基本原理,编码,所谓编码，就是用一组二进制脉冲来代表已量化的样值脉冲，这个过程又称为模/数变换，即A/D转换。下边是以13折线来讨论码位的安排。码位由三部分组成。（1）极性码样值脉冲有正、负之分，当=”1“代表样值为负脉冲（2）段落码A律13折线单方向分为8段，非均匀分段，从小信号的第1段开始到大信号的第8段为止，各段的长度不一样，段落起始电平、量化值范围也不一样。（3）段内电平码每个段落内又均匀等分成16个量化级，由于非线性量化分段每一段落长度不一样，各段落间的级差也不一样下面是三个码位的比较、判断、确定,模拟信号数字化的基本原理,比较、判断、确定：极性码-段落码-段内码,在每个段落内部都是均匀等分为16个量化电平；但每个段落的量化间隔大小不同；所以总体看来是非均匀量化。,模拟信号数字化的基本原理,1、PCM传输系统,模拟语音信号在发送端经过抽样、量化和编码以后得到了PCM信号，该信号经过传输线路送到对端。在接收端将收到的PCM信号还原成语音信号。将PCM信号还原为模拟信号，要经过练得步骤：第一步通过解码器将PCM信号还原成与发送端一样的量化样值，也就是把PCM信号转换成PAM信号，这个过程称为数/模转换（D/A转换）；第二步将PCM信号通过低通滤波器，是离散的PAM信号恢复为原有的连续语音信号。下图为数字传输的原理图。,2、时分多路复用,在一对传输线上，传输多个话路信息，这就是多路复用。多路复用通常有频分制（FDM）和时分制（TDM）两种FDM：以频率作为分割信号的参量；采用模拟技术，对计算机通信不太合适。TDM：以时间作为分割信号的参量；即信号在时间位置上分开但它们能占用的频带是重叠的。当传输信道所能达到的数据传输速率超过了传输信号所需的数据传输速率时即可采用TDM；PCM通信常称为时分多路通信如下图为时分复用系统图,2、时分多路复用,从语音模拟信号转换成数字信号的过程中可知，为确保接收端能将离散的数字信号还原成连续的模拟信号，抽样频率需采用8000Hz，即每隔125s抽样一次。因此，就PCM时分通信而言，是把125s时间分成许多小段落，每一个小段落占一小段时间间隔，将每一路信号的传输时间分配在不同的时间间隔，以达到互相分开的目的（每一路所占用的时间间隔称为时隙）,我国采用的是A律系列，因此这里我们重点介绍A律的基群帧结构，图3-24所示为A律PCM基群帧结构。在A律PCM基群中，一帧共32个时隙。各个时隙按照0到31顺序编号，分别称为TS0TS31。其中TS0用于帧同步，TS16用于传送话路信令，其余30个时隙用于传送30路电话信号的编码信号。每个时隙包含8位数字比特，一帧内共含有256个比特。TS0用于帧同步，时隙TS0中第一位保留用于国际间通信。在偶数帧时在TS0的28位插入同步码组0011011，接收端识别出帧同步码组后，即可建立正确的路序。奇数帧时，TS0的第二位固定为1，以避免接收端错误识别为帧同步码组；第三位是帧失步告警码，本地帧同步时传送0，失步时传送1；其余比特保留给国内通信用。TS16传送话路信令。话路信令是为电话交换需要编成的特定码组，用以传送占用、摘机、挂机、交换机故障等信息。由于话路信令是慢变化的信号，可以用较低速率的码组表示。话路信令按复帧传送，由16帧组成一个复帧，周期为2ms，复帧中各帧编号为F0F15。话路信令的8位码分为前4位和后4位。在帧F0的TS16中前4位码用于传送复帧同步的码组0000，后4位中的2A位为复帧失步告警码，其余三位为备用比特。在帧F1F15中TS16用于传送各话路的信令，前4位和后4位分别传送一个话路的信令。在A律基群帧结构中每帧共32个时隙，其中有30个时隙用于传送30电话信号，因此A律PCM基群也称PCM30/32路制式。,3、PCM30/32的帧结构,图3-24PCM基群帧结构,1数字交换原理,1、交换机的任务是要通过数字交换网络来实现任意两个用户之间的语音交换，即要在这两个用户之间建立一条数字话音通道。,2、数字交换的本质完成两个用户不同时隙内的信息交换。,交换网络,2时隙交换原理,时序开关K入和K出同步旋转（以每秒旋转8000周）。,在TS1时隙时，K入和K出分别与接点1#入和1#出相连接。输入端将话音信息a就存入话音存储器的1#单元。输出端将2#单元内存放的话音信息b送给TS1用户。,2时隙交换原理,a,b,c,n,TS1,b,a,n,TS2,TS3,在TS3时隙时，K入和K出分别与接点3#入和3#出相连接。输入端将话音信息c就存入话音存储器的3#单元。输出端将N#单元内存放的话音信息n送给TS3用户。,2时隙交换原理,TS1,b,a,n,TS2,TS3,TSN,c,在TSN时隙时，K入和K出分别与接点N#入和N#出相连接。输入端将话音信息n就存入话音存储器的N#单元。输出端将3#单元内存放的话音信息c送给TSN用户。,2时隙交换原理,TS1,b,a,n,TS2,TS3,TSN,c,2时隙交换原理,A,B,数字交换网络,2时隙交换原理,3数字交换网络,时隙交换的实质就是将一个话音信息由某个时隙搬移至另一个时隙，由时分接线器来完成的。,数字交换网络仅使用时分接线器是不够的，还必须利用空间交换来扩大其容量。,空间交换是将信息由这一条复用线上交换到另一条复用线上，时隙不变。,数字交换网络包括时分接线器和空间接线器两种基本部件，分别用于完成时间交换和空间交换。,3.1T型时分接线器,T接线器的基本组成,由话音存储器（SM）和控制存储器（CM）组成。完成同一时分复用线中不同时隙的信息交换。,3.2T接线器的基本组成,2、控制存储器（CM）存放话音存储器的地址信息，以便能够控制话音存储器的写入或读出。每个存储单元对应一个话路时隙。单元内容的位数等于log2N。,话音存储器的地址信息,单元数N=复用线时隙数,CM,3.3T接线器的工作原理,一、读出控制方式,SM：在定时脉冲控制下顺序写入话音信息；在CM控制下，将CM内容作为SM的读出地址，读出SM相应单元的话音信息。,CM：在中央处理机控制下写入；在定时脉冲控制下读出。,写,时钟控制计数器,i,A,j,B,写,CPU控制,j,i,j,i,读,时钟,顺序写入，控制读出,3.3T接线器的工作原理,写,时钟控制计数器,1,A,8,B,写,CPU控制,8,1,8,1,读,时钟,顺序写入，控制读出（TS1TS8）,3.3T接线器的工作原理,二、写入控制方式,SM：在CM控制下，将CM内容作为SM的写入地址，把话音信息写入到SM相应单元中；在定时脉冲控制下顺序读出话音信息。,CM：在中央处理机控制下写入；在定时脉冲控制下读出。,3.3T接线器的工作原理,i,B,j,A,写,CPU控制,j,i,j,i,读,时钟,读,时钟控制计数器,3.3T接线器的工作原理,3.4T接线器的电路组成,T接线器由SM、CM、复用器、分路器四部分组成,1主叫用户摘机对用户线状态监视是由用户线扫描程序周期性地进行。当主叫A摘机，使用户线路状态发生变化，由“1”(断)变“0”(通)。用户线扫描程序检测出主叫用户A摘机，确定主叫A的设备号。根据设备号，从外存储器中调入该用户的用户数据，其中包括A用户的电话号码，用户类别、服务类别等，然后执行去话分析程序。分析结果，得出下一步要执行的任务和下一个状态号码。如果是号盘话机，就接脉冲收号器，按钮话机就接双音收号器。寻找一个拨号音源至主叫用户的空闲时隙，将拨号音送至主叫用户。监视收号器的输入信息，准备收号。2收号用户听到拨号音，拨第一位号码，收号器收到第一位号后，停拨号音。用户继续拨号，收号器将收到的号码按位储存。3号码分析对用户拨号进行预译处理，以确定应收号码的位数及呼叫类别。当收到的第一位号码是“1”，就能判断是特种服务业务，只需要收三位号码。如果第一位号码为“O”，则为长途呼叫业务，还需根据第二位和第三位来决定应收位数。根据第一位至第三位号(即号首)，可以决定呼叫类别，是本局、出局、长途、特服等，并决定该收的号码位数。确定应收位数后，对已收位数进行计数。号码收齐后如果确定是呼叫本局的，则启动来话分析程序，检查这次呼叫是否允许接通(是否限制长途发话等)、被叫用户是否空闲，若空闲，则在被叫用户忙闲表上予以示忙。,4呼叫处理基本过程,4接至被叫用户找出向主叫用户送回找一条向被叫用户送铃流的回路(可能直接控制用户电路振铃，而不用另找路由)；预占主、被叫用户通话路由。5振铃向被叫用户送铃流；向主叫用户送回铃音；监视主、被叫用户状态。6被叫应答、通话被叫闻振铃音后，摘机应答。交换机检测到被叫应答后，停振铃，停回铃音；建立主叫、被叫用户间的通话路由，开始通话；启动计费设备开始计费；监视主、被叫用户状态。7话终挂机主叫先挂机，检测出主叫挂机后，路由复原、停止计费，向被叫送忙音，被叫听忙音后，挂机，被叫转入空闲状态。被叫先挂机，检测出被叫挂机后，路由复原，停止计费，主叫听忙音，主叫挂机，转入空闲状态。,4呼叫处理基本过程,1、数字会议电路的基本原理是完成三个或者三个以上用户全双工会议交换2、回波相消技术简介实际是时分制，就是收的时候不发，发的时候不收，特别短暂，以至于理解上就是同时收