数字复接原理

数字复接原理

在数字通信中，为了扩大传输能力并提高传输效率，通常需要将几个低速数字信号合并成高速数字信号，然后通过高速通道传输。数字匹配是实现这种信号收集的特别技术的能力。在数字复接系统中,根据支路信号时钟源的不同和对各支路数码率的要求不同,将数字复接分为异步复接方式和同步复接方式。这里的复接方式就是指将不同类别的信息按一定次序排列的方式。1信号同步标记值准同步复接体制是以2Mb/s或1.5Mb/s速率为基群,进行高次群复接的复接方式。在复接过程中,2Mb/s或1.5Mb/s信号可以来自不同设备,有各自的主时钟。因此,为复接方便,规定了各信道比特流之间的异步范围。即规定了各主时钟之间允许偏差标称值的范围。这种对比特流偏差的约束,就是所称的准同步工作,相应的比特系列称为准同步数字元元系列或称异步数字元元系列PDH(plesiochronousDigitalHierarchy)。2数码率表及其复接在数字通信中,多任务采用时分复用方式。目前世界上大体存在三种准同步复接体制,并形成了相应的数字序列。即欧洲(中国)、北美和日本三种地区性的数码率等级标准。也可将其看作两大系列标准;北美和日本是基于1.544Mb/s、24路的路字元元系列;欧洲(中国)是基于2.048Mb/s、30/32路的数字元元系列。我国采用欧洲系列,即把4个一次群(2.04Mb/s)信号复接成一个二次群(8.448Mb/s)信号,4个二次群信号复接成一个三次群(34.368Mb/s)信号。三种PDH系列的数码率表如表1所示。在实际的通信系统中,数字信号复接可以按等级表逐级复用,也可以采用隔级(或称跳级)复用。例如,在点到点四次群光纤数字系统中就是应用一跳三级(2/34)复用设备。3投资独立时钟的同步复接在各国的PDH系统中,由于只有基群2Mb/s,1.5Mb/s和日本的二次群6.3Mb/s信号同步复用,其余各高次群的复用均采用准同步(或称异步)复用方式,因此,准同步复接方法容许网络中各支路信号有独立的主时钟,只要求它们的频率容差在某一个规定范围之内。这样,对异步时钟支路信号的复用,着先要解决的问题就是使被复接的各支路信号在复用前具有相同的数码率。即先对各支路信号进行码速调整,然后再进行同步复用。目前我国主要是采用正码速调整方法来实现异步复接。现以我国和欧洲体制说明复接原理。该体制基群是以字节(8bit)为单位进行30个支路信号同步交错复接;而二次群和二次群以上高次群复接是以比特为单位进行4个支路信号的异步比特交错复读。3.1高效复接的特点复接包括两部分内容:其一是将模拟信号进行脉冲编码调制开成64kb/s复籽信号;其二是用时分复用方法,将30个数字化的64kb/sPCM信号以及用于完成这30个话路通信任务的各类辅助信息以字节为单位进行同步交错复接,形成一个具有一定帧结构有2048kb/s高速复接输出码流。这里辅助信号包括各类信令、报警、公务联络、误码校验、帧同步以及各类备用信号等。每帧由32个路时隙(TS0～TS31)组成,分别分配给30个64kb/s的数据和相应的辅助信息。每16帧构成一个复帧(F0～F15),每个路时隙由8bit码构成,一帧共32×8=256bit,每个复帧由256×16=4096bit组成。基群帧结构的主要参数为:帧长:125μs;时隙数:32;时隙宽度:3.9μs;每帧:256bit;比特宽度:488μs;每时隙比特数:8;取样频率:500Hz;复帧长:2ms;话路数:30。3.2同步复接的实现为进一步扩大通信网的传输信息量,可将基群信息流进一步复接为高次群(2次群—5次群)的高速信息序列。这种复接是逐次实现的。前已指出,异步复接中,其参与复接的各支路信号时钟与复接器的时钟由不同时钟源提供,并要求各支路数码率标称相等。即允许时钟频率在规定的容差范围内任意变动。对此,要严格实现各异步支路时钟的同步,还需要进行码速调整。从这一角度考虑,异步复接可看作码速调整和同步复接功能的综合。或者说,异步复接的过程,实际上是通过两步实现的:首先采用码速调整办法,将各支路信号流调整到速率、相信完全“一致”,然后再进行同步复接。图2就是实现异步复接的原理方框图。码速调整有三种方式:正码速调整、负码速调整、正/零/负码速调整。由于正码调整的优点较多,我国PDH均采用正码速调整。实现正码速调整通常采用脉冲插入法(或称脉冲填充法)。它是在各支路信号中人为地插入一些必要的脉冲,通过控制入脉冲的多少来使各支路信号瞬时数码率达到一致,从而为下一步实现同步复用提供条件。在同步复接中,考虑到信号因传输距离不同,各信号到达复接设备时的相位不一定能保持一致,这就需要在同步复接器的各输入口前设置缓冲寄存器,以实现按要求时刻排列各支路复接信号,完成码速变换。例如将基群复接成二次群时,可以先把标称速率为2.048Mb/s的每个基群支路信号分别进行正码速调整变换成2.112Mb/s数字信号后,再将4个支路信号按比特依次间插交织排列,同步复用成为一个速率为8.448Mb/s的二次群信号。这里码速变换任务主要由缓冲寄存器来完成。3.3路基群、三级群模式我国对于2次群～5次群复接的体制都是由4个支路异步数字信号复接成一个高次群的数字信号。各高次群的帧结构组成基本一致,只是帧长与速率不同。图3为二、三次群的帧结构示意图。二次群帧结构帧长为100.38μs,每帧共848比特,分四组,分组都是212比特。四路基群信号复接成二次群信号是通过每比特占用时间的改变而实现数码率调整的。基群在调整前,数码率为f1=2048kb/s,每比特宽b1=488.28μs,进行码速调整后,数码率fm=2112kb/s,这时每比特占用时间为bm=1/fm=473.49μs,而二次群的数码率为8448kb/s,对应每比特占用时间为bh=1/8448=118.37μs;这样,二次群一帧周期100.38μs内就有848bit。三、四、五次群结构与二次群帧结构相似。四次群帧结构的帧长为21.024μS,每帧含2928比特,共分六个码组。帧同步码组是12位(111110100000),码速调整填充标志是5位。五次群帧结构帧长为4.7576μS,每帧含2688比特,共分七个码组。帧同步码组也为12位(111110100000),码速调整填充标志是5位。4准同步数字系统的稳定性随着社会的发展,对数字传输网的传输容量,距离,标准,结构灵活。智能化的现代化管理系统等提出了愈来愈高的要求。目前,正逐步形成世界统一的B-ISDN网,准同步数字系列难于胜任。其局限性主要有以下几个方面;1复接群次的进行异步复接体制是采用码速调整后,逐比特同步交错复接的,这一过程在每个复接群次中都要进行。经过这样多次的码速调与帧结构复接后,已无法用信道字节的位置或字节顺序从一个高次群帧结构中直接识别出某一个信道,失去了用户所需要的灵活性。2复接设备的选择在现行异步复接光纤通信系统中,无专用的上/下话路设备。因此在中继站若要实现上/下话路,必须采用两套从低次群到高次群复接设备。这种安排不仅造成设备,建筑空间的浪费、电源功耗大量损