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3.4kHz，为方便起见，采样频率就定为8kHz，相当于采样周期为125s。图3-19表示了上述的概念。,图3-19PCM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,图3-20在2.048Mbit/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。,图3-20E1的时分复用帧,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数字传输系统的高次群的话路数和数据率,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。,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。,图3-21频分复用和时分复用,在进行通信时，复用器(multiplexer)总是和分用器(demultiplexer)成对地使用。,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。,图3-22时分复用可能会造成线路资源的浪费,统计时分复用STDM(StatisticTDM)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。,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。,图3-23统计时分复用的工作原理,3.5.2波分复用图3-24表示8路传输速率均为2.5Gbit/s的光载波(其波长均为1310nm)，经光的调制后，分别将波长变换到15501557nm，每个光载波相隔1nm(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1.6nm)。,图3-24波分复用的概念,3.5.3码分复用码分复用CDM(CodeDivisionMultiplexing)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(CodeDivisionMultipleAccess)每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。,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)。,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,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(SynchronousOpticalNetwork)。表3-3为SONET和SDH的比较。,表3-3SONET的OC级/STS级与SDH的STM级的对应关系,续表,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(PhotonicLayer)数字段层(SectionLayer)线路层(LineLayer)路径层(PathLayer),图3-26SONET的体系结构,3.7EIA-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。,DTE(DataTerminalEquipment)是数据终端设备。数据电路端接设备DCE(DataCircuit-terminatingEquipment)。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。,图3-27DTE通过DCE与通信传输线路相连,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。,DSL就是数字用户线(DigitalSubscriberLine)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。,ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine)是非对称数字用户线W-ADSL，HDSL(HighspeedDSL)是高速数字用户线，SDSL(Single-lineDSL)是1对线的数字用户线，VDSL(VeryhighspeedDSL)是甚高速数字用户线。,表3-4xDSL的几种类型,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(DiscreteMulti-Tone)调制技术。,图3-28DMT技术的频谱分布,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(DSLAccessMultiplexer)，用户线和居民家庭中的一些设施，如图3-29所示。,图3-29基于ADSL的接入网的组成,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(AccessTerminationUnit)。,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CentralOffice）和ATU-R（R代表远端Remote）。用户电话通过电话分路器PS(POTSSplitter)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。,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。,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HybridFiberCoax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。,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(fibernode)，它又称为光分配结点ODN(OpticalDistributionNode)。,图3-30HFC网的结构图,（2）HFC网采用结点体系结构HFC引入了结点体系结构(nodearchitecture)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(neighborhoodarea)。,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。,（3）HFC网具有比CATV网更宽的频谱，且具有双向传输功能,图3-31HFC网频谱划分举例,（4）每个家庭要安装一个用户接口盒用户接口盒UIB(UserInterfaceBox)要提供以下3种连接。,使用同轴电缆连接到机顶盒(set-topbox)，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(cablemodem)是为HFC网而使用的调制解调器。,HFC网的最大优点是它具有很宽的频带，并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。,3.8.3FTTx技术除了上述的xDSL和HFC技术外，FTTx（即光纤到）也是一种实现宽带居民接入网的方案。这里，字母x可代表不同的意思。,光纤到户FTTH(FiberToTheHome)，即将光纤一直铺设到用户家庭可能是居民接入网最后的解决方法。,当一幢大楼有较多用户需