第4讲调制解调器概要.ppt

1、电力系统通信与网络技术,第四讲 调制解调器,2.4 调制解调器,2.4.1 调制解调器的作用 2.4.2 调制解调器的分类 2.4.3 调制解调器的标准 2.4.4 宽带调制解调器,2.4.1 调制解调器的作用,调制解调器：MODEM-Modulator and Demodulator 目前大部分通信信道仍是模拟通道。为了充分利用现有模拟通信网进行数据通信，必须在数据终端与信道之间插入数字利用MODEM在数据发送端将数字信号转换成便于通道传送的模拟信号，而在接收端再将模拟信号转换为数字信号。,2.4.2 调制解调器的分类,按工作速率：低速Modem(9600bit/s)。 按调制方式：频移键控

2、FSK，相移键控PSK，振幅键控ASK几类。在电力系统数据通信中，多采用FSK方式。 按结构分：机箱式、独立式和插卡式。 按其应用场合：有适合四线电路或二线电路的；有使用在全双工或半双工方式的；有使用在全音频通道的(3003400Hz)，也有使用在上音频频段的(27003400Hz)，有适用专线的；也有适合交换机的。 按信号传输方式：同步传输方式和异步传输方式。,Modem按传输速率的分类表,2.4.3 调制解调器的标准,一、标准与建议 由于调制解调器涉及到通信双方，为使通信能够正确进行,必须对通信过程中所涉及的各种参数、协议、工作方式等作统一的规定。 ITU-T制定有关调制解调器的标准和建议

3、，称为V系列建议。北美地区则使用BELL标准。,目前高速Modem的标准协议,（一）三种调制协议 ITU-T建议的高速Modem的调制协议有如下几种： V.32协议是9600bit/s高速Modem的标准调制协议。它采用QMA调制，使其传输速率达到9600bit/s。 V.32bis协议是14400bit/s高速Modem的标准调制协议。是V.32协议的增强版本，采用TCM调制方式使传输速率达到14400bit/s，与是V.32兼容。 V.34协议采用四维TCM编码调制方式等和V8协商握手等先进手段先进技术，使其传输速率达到28.8k bit/s。 此外，ITU-T还制定了一个56 k bit

4、/s的数据传输标准V.90, V.90使得调制解调器能够在标准公用电话交换网（PSTN）上以56 k bit/s的速率接收数据。,目前高速Modem的标准协议（续）,（二）差错控制协议 差错控制协议是为了保证传输正确而提供的协议，主要有两个工业标准MNP和V.42。V.42是差错控制协议。MNP包括MNP2，MNP4，均为差错控制协议。 （三）数据压缩协议 数据压缩协议是高速Modem的关键技术，数据压缩有两个工业标准：V.42bis和MNP5。 （四）通信软件 对于智能型Modem提供很多高级功能，但要靠通信软件完成,2.5 多路复用技术,2.5.1 多路复用的概念 2.5.2 频分多路复用

5、 2.5.3 时分多路复用 2.5.4 波分多路复用,2.5.1 多路复用的概念,多路复用技术： 为了充分利用信道的传输能力，使多个信号沿同一信道传输而互相不干扰的技术。 复用技术分类： 频分多路复用：常用于模拟通信，如载波通信 时分多路复用：常用于数字通信，如PCM通信。,2.5.2 频分多路复用（FDM）,频分多路复用（FDMFrequency Division Multiplex） 通过对多路调制信号进行不同载频的调制，使得多路信号的频谱在同一个传输信道的频率特性中互不重叠，从而完成在一个信道中同时传输多路信号的目的。 基本原理是频率搬移。,频分复用系统示意图,为了防止相邻信号之间产生相

6、互干扰，应合理选择载波频率1, 2, , n，并使各路已调信号频谱之间留有一定的保护间隔。,2.5.3 时分多路复用（TDM ）,时分多路复用（TDM Time Division Multiplexing） 各路信号在同一信道上占有不同时间间隙进行通信。 时隙：每个信号占一个指定的固定长度的时间间隙。 抽样是将时间上连续变化的模拟信号变化成离散的数字信号，其在信道上占用时间的有限性，为多路信号沿同一信道传输提供了条件。 TDM就是将时间分成一些均匀的时间间隙，将各路信号的传输时间分配在不同的时间间隙，已达到互相分开，互不干扰的目的。,时分复用示意图,时分复用的特点,时分复用的特点 各路信号在频

7、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。 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T125s，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。 二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。,TDM的同步技术,位同步 帧同步,位同步（时钟同步）,位同步是最基本的同步，是实现帧同步的前提。 位同步的基本含义是收发两端的时钟频率必须同频同相。这样接收端才能正确接收和判决发送端送来的每一个码元。 为了达到收发两端频率同频同相，在设计传输码型时，一般

8、要考虑传输码型中应含有发送端的时钟频率成分。这样，接收端从接收到的PCM码中提取出发端时钟频率来控制收端时钟，就可做到位同步。,帧同步,帧是传输一段具有固定数据格式数据所占用的时间。 第一，“帧”是一段时间，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。 帧同步是为了保证收发各对应的话路在时间上保持一致，使接收端能正确接收发送端送来的每一路话音信号，必须是在位同步的前提下实现。 为了建立收、发系统的帧同步，需要在每一帧（或几帧）中的固定位置插入具有特定码型的帧同步码。这样，只要接收端能正确识别出这些帧

9、同步码，就能正确辨别出每一帧的首尾，从而能正确区分出发端送来的各路信号。,时分复用的过程,C1、C2、C3为三路模拟语音信号，固定时隙长度为T=125s， 对采样获得的离散值用三位二进制线性编码， T时间内必须依次发送完三次抽样获得的编码值，这称为一帧。 数据传输速率为72kbit/s (8kHz3时隙/帧3比特/时隙) 实际使用时在帧前还要插入起始标志，以便接收时用该标志同步，识别一帧的起始。,T1载波,TDM有两个国际标准，分别是T标准和E标准。T标准在北美和日本采用，E标准在欧洲和我国采用。 T1载波是T标准的基群，由24路8kHz抽样的信号复用而成为帧结构。 每路抽样信息占8位，每帧包

10、括248+1位。其中第193位是成帧位，用于帧同步。 对于话音传输，每个抽样值用7位比特编码，另一位用作标志或控制信息位。 数据率应为8000193=1.544Mbps， 每一路的数据率为80008=64kbps，净数据率为80007=56kbps。,T1载波帧结构,E1载波,E1载波是E标准的基群，又称PCM30/32路系统。 E1载波由32路组成，其中30路用来传输用户话音信号，2路用作信令。,E1载波帧结构,每路话音信号抽样速率为fs=8000Hz，故对应的每帧（子帧）时间间隔为125 s。 一帧共有32个时间间隔，称为时隙。各个时隙从0到31按顺序编号，分别记作TS0，TS1，TS2，

11、 ，TS31。 TS1至TS15和TS17至TS31这30个路时隙用来传送30路电话信号的8位编码码组， TS0分配给帧同步， TS16专用于传送话路信令。 每个路时隙包含8位码，一帧共包含256个比特。 E1载波信息传输速率： fb=8000(30+2)8=2.048Mb/s 其中，每比特时间宽度为b=1/ fb 0.448s，每路时隙时间宽度为l=8b3.91s。,E1载波复帧结构,将16个子帧构成一个复帧：每个子帧开始处TS0 用作同步，TS16用作信令，由于TS16的8位只能传送2个话路的信令，因此，以偶数帧的TS0作同步码，奇数帧的TS0作同步对告，以第一个子帧的TS16作复帧同步及

12、对告，以随后的15个子帧的TS16依次传送30路的信令。 偶帧（F0、F2、F4 等）的TS0时隙用于帧同步，第一位用于国际通信，第二位为0表示偶数帧，第3到第8位为011011，是子帧的帧同步码。奇帧的TS0时隙是当帧失步时向对端告警用的，第一位用于国际通信，第二位为1表示奇数帧，第3位码为帧失步时向对端发送的告警码（对告码），帧同步时该位为0，帧失步时为1，以便告诉对端，收端已出现帧失步，无法工作。48位用于业务联络，也可不用。 F0的TS16用于复帧同步和失步告警，前4位0000用于同步，第6位为0，表示复帧同步；为1表示复帧失步。第5、7、8为可传信令，也可不用。 F1F15的TS16分别为相应路的信令码（如振铃信号等），由于信令信号频率很低，所以对于每路话路的信令码，只要每隔16帧（1复帧）轮流传送一次就够了。这样15帧（F1F15）的TS16 时隙可以轮流传送30个话路的信令码。,E1载波的帧结构图,例题,PCM30/32路系统中第23话路信令码的传输时隙位置是( ) A.F7帧TS16的前4位码 B.F7帧TS16的后4位码 C.F8帧TS16的前4位码 D.F8帧TS16的后4位码,B,多级复用,多级复用：将多