物联网通信技术第6章-电信网络课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,物联网通信技术,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,6,章 电信网络,通信网,语音数字编码技术,电话网帧结构,数字程控交换技术,多网融合,第6章 电信网络通信网,6.1,通信网,通信网是各种通信节点（端节点、交换节点、转接点）及连接各节点的传输链路互相依存的有机结合体，以实现两点及多个规定点间的通信体系,从硬件设施方面去看，通信网由终端设备、交换设备及传输链路三大要素组成,6.1 通信网通信网是各种通信节点（端节点、交换节点、转接点,6.1.1,通信网的基本结构,6.1.1 通信网的基本结构,6.1.2,现代通信网的构成,业务网也就是用户信息网，它是现代通信网的主体，是向用户提供诸如电话、电报、传真、数据和图像等各种电信业务的网络,支撑网是使业务网正常运行、增强网络功能、提供全网服务质量以满足用户要求的网络。,信令网,管理网,同步网,6.1.2 现代通信网的构成业务网也就是用户信息网，它是现代,6.1.3,电话网等级结构,等级结构就是把全网的交换中心划分成若干个等级，本地交换中心位于较低等级，而转接交换中心和长途交换中心位于较高等级。低等级的交换局与管辖它的高等级的交换局相连，形成多级汇接辐射网即星型网；而最高等级的交换局间则直接互连，形成网状网。所以等级结构的电话网一般是复合型网。,电话网由长途网和本地网两部分组成,6.1.3 电话网等级结构 等级结构就是把全网的交换中心划分,6.1.3,电话网等级结构,一级交换中心,C,1,二级交换中心,C,2,三级交换中心,C,3,四级交换中心,C,4,端局,C,5,汇接局,T,m,(,(,国际局,长途网,本地网,6.1.3 电话网等级结构一级交换中心C1二级交换中心C2三,6.2,语音数字编码技术,采样定理,脉冲编码调制,差值脉冲编码,子带编码,6.2 语音数字编码技术采样定理,6.2.1,采样定理,模拟数据编码为数字信号的第一步就是对模拟信号实施时域离散化。通常，信号时域离散化是用一个周期为,T,的脉冲信号控制采样电路对模拟信号,f(t),实施采样，得到样值序列,fs(t),。,低通采样定理：如果一个带限的模拟信号,f(t),的最高频率分量为,fm,，当满足采样频率,fs2fm,（,fs=1/T,）时，所获得的样值序列,fs(t),就可以完全代表原模拟信号,f(t),。,6.2.1 采样定理模拟数据编码为数字信号的第一步就是对模拟,6.2.2,脉冲编码,脉冲编码,PCM,（,Pulse Code Modulation,）是在时域按照某种方法将离散的语音信号样值变换成一个一定位数的二进制码组的过程，由量化和编码两部分构成。,脉冲编码可分为线性编码和非线性编码两种。,6.2.2 脉冲编码脉冲编码PCM（Pulse Code M,线性编码,线性的,PCM,是先对样值进行均匀量化，再对量化值进行简单的二进制编码，即可获得相应码组。,所谓均匀量化是以等间隔对任意信号值来量化，即将信号样值幅度的变化范围,-U,，,+U,等分成,N,个量化级，记作,，则,线性编码线性的PCM是先对样值进行均匀量化，再对量化值进行简,线性编码,根据量化的规则，样值幅度落在某一量化级区间内，则由该级的中心值一个值来量化,获得量化值后，再用,n,位二进制码对其进行编码即可，码组的长度,n,与量化级数,N,之间的关系为,N=2,n,线性编码根据量化的规则，样值幅度落在某一量化级区间内，则由该,非线性编码,均匀量化的小信号量化信噪比小，大信号的量化信噪比大，这对小信号是很不利的。从统计角度来看，语音信号中小信号是大概率事件,在语音信号中常用的非均匀量化方法是压扩量化，信号经过一个具有压扩特性的放大系统后，再进行均匀量化。压扩系统对小信号的放大增益大，对大信号的放大增益小，这样可使小信号的量化信噪比大大提高。,非线性编码均匀量化的小信号量化信噪比小，大信号的量化信噪比大,A,压扩律,对,x,轴在,01,（归一化）范围内以,1/2,递减规律分成,8,个不均匀段，其分段点是,1/2,，,1/4,，,1/8,，,1/16,，,1/32,，,1/64,和,1/128,；,对,y,轴在,01,（归一化）范围内以均匀分段方式分成,8,个均匀段，其分段点是,1/8,，,2/8,，,3/8,，,4/8,，,5/8,，,6/8,，,7/8,和,1,；,将,x,轴和,y,轴对应的分段线在,x-y,平面上的相交点相连接的折线就是有,8,个线段的折线,A压扩律 对x轴在01（归一化）范围内以1/2递减规律分成,A,压扩律,对正、负定义域取值，在,-1+1,的范围内就形成了总数是,13,段的折线,A压扩律对正、负定义域取值，在-1+1的范围内就形成了总数,A,压扩律,在每段折线上再按照线性编码的方法将每个样值编码为,8,位二进制串。,码位的具体安排是：,用,1,位码表示信号的极性，正信号为,1,，反之为,0,，称为极性码,A1,；,用,3,位码表示,13,折线的,8,段，同时表示,8,种相应的段落起点电平，称为段落码,A2A3A4,；,用,4,位码表示折线段内的,16,个小段，称为段内码,A5A6A7A8,。,由于各折线段长度不一，故各段内的小段所表示的量化值大小也不一样,A压扩律在每段折线上再按照线性编码的方法将每个样值编码为8位,A,压扩律,表,6-2,各段段落长度和段内量化,A压扩律表6-2 各段段落长度和段内量化,A,压扩律,表,6-3,段落与电平关系,A压扩律表6-3 段落与电平关系,6.2.3,差值脉冲编码,差值脉冲编码是对抽样信号当前样值的真值预估值的幅度差值进行量化编码调制,增量调制，差值脉冲编码调制,6.2.3 差值脉冲编码差值脉冲编码是对抽样信号当前样值的真,增量调制,对前一输入信号样值的增量用一位二进制码进行编码传输,f,s,(t),e(t),判决、,码形成,f,d,(t),收端,解码器,重建,滤波器,f,d,(t),本地,解码器,f,d,(t),s(t),发端,收端,信道,增量调制对前一输入信号样值的增量用一位二进制码进行编码传输,差值脉冲编码调制,将差值量化、编码成,n,位二进制码,f,s,(t),f,s,(t),预测器,+,e(t),Q,e(t),PCM,编码,PCM,解码,+,f,d,(t),预测器,f,s,(t),差值脉冲编码调制将差值量化、编码成n位二进制码 fs(t)f,6.2.4,子带编码,将语音信号频带分割成若干个带宽较窄的子带，分别对这些子带信号进行独立编码,BP,1,(f,1,),s,1,(n),2f,1,APCM,编码,r,1,(n),BP,2,(f,2,),s,2,(n),2f,2,APCM,编码,r,2,(n),BP,n,(f,n,),s,n,(n),2f,n,APCM,编码,r,n,(n),s(n),合,路,器,采样,(a),发端,分,路,器,APCM,解码,APCM,解码,APCM,解码,内插,内插,内插,BP,1,BP,2,BP,n,r,1,(n),r,2,(n),r,n,(n),s,1,(n),s,2,(n),s,n,(n),s(n),(b),收端,6.2.4 子带编码将语音信号频带分割成若干个带宽较窄的子带,6.3,电话网帧结构,基群帧结构,PDH,系列帧结构,SDH,系列帧结构,6.3 电话网帧结构基群帧结构,6.3.1,基群帧结构,PCM30/32,路基群,PCM24,路基群,6.3.1 基群帧结构PCM30/32路基群,PCM30/32,路基群,32,路按字复用,30,路用户数据,CH,1,CH,30,：,8kHz,采样，,8,位,125,s,2,路控制信号,帧,帧长,125,s,，,328,256,30,个用户数据时隙,TS,1,TS,15,TS,17,TS,31,每个时隙,t,c,=125,s/32,3.9,s,TS,1,TS,15,传送,CH,1,CH,15,路语音数字信号,TS,17,TS,31,传送,CH,16,CH,30,路语音数字信号,帧同步时隙,TS,0,信令复帧时隙,TS,16,复帧：,16,帧,F,0,F,1,F,2,F,15,16125,s=2ms,PCM30/32路基群32路按字复用,1,个复帧,1,帧,帧同步码,A,1,为,0,，表示同步,A,1,为,1,，表示失步,复帧同步码和失步告警码,A,2,为,0,，表示同步；,A,2,为,1,，表示失步,奇校验,1个复帧1帧帧同步码A1为0，表示同步复帧同步码和失步告警码,PCM24,路基群帧结构,24,路：,24,个时隙,每路,8,位：,7,位数据，,1,位用于位控制,8kHz,采样，,2,7,128,级量化,每帧,125,s,1,位用于分帧“,1”,，一帧共,248,1,193,位,传输速率,f,B,=193b/125,s,=1.544Mb/s,T1,标准,PCM24路基群帧结构24路：24个时隙,6.3.2,准同步数字复接,(PDH),系列帧结构,被复接的各支路有自己的时钟，由于各自的时钟偏差不同而不严格相等，在复接前必须调整各支路码速，使之达到严格相等,调,整,低次群,汇,接,定 时,分,离,恢,复,高次群,定 时,6.3.2 准同步数字复接(PDH)系列帧结构被复接的各支路,PDH,二次群帧结构（,E2,标准）,4,路复接后,8.448Mb/s,每路,2.112Mb/s,每路每秒插入,2.112Mb/s-2.048Mb/s=64Kb/s,帧长,848,位，周期,100.38,s,各支路子帧长,212,位，分为,4,组，每组,53,位,PDH二次群帧结构（E2标准）4路复接后8.448Mb/s,I,组,II,组,III,组,IV,组,支路,1,支路,2,支路,3,支路,4,各支路按位复接为二次群,I组II组III组IV组支路1支路3各支路按位复接为二次群,PDH,三次群帧结构,(E3,标准,),4,路,PDH,二次群复接为,34.368Mb/s,每路,8.592Mb/s,帧长,1536,位,周期,44.69,s,各支路子帧长,384,位,分为,4,组,每组,96,位,同步码,1111010000,I,组,II,组,III,组,IV,组,PDH三次群帧结构(E3标准)4路PDH二次群复接为34.3,PDH,四次群帧结构,(E4,标准,),4,路,PDH,三次群复接为,139.264Mb/s,每路,34.816Mb/s,帧长,2928,位,周期,21.02,s,各支路子帧长,732,位,分为,6,组,每组,122,位,同步码,111110100000,I,组,II,组,III,组,IV,组,V,组,VI,组,PDH四次群帧结构(E4标准)4路PDH三次群复接为139.,准同步数字系列,准同步数字系列,6.3.3,同步数字复接,(SDH),系列帧结构,被复接的各支路在同一高稳定的时钟控制下，数码率严格相等，将各支路码元直接在时间上压缩、移位后进行复接,字节间插同步复接,以同步传输模块,(STM),形式传输,STM-1 155.52Mb/s STM-3 466.56Mb/s,STM-4 622.08Mb/s STM-6 933.12Mb/s,STM-8 1244.16Mb/s STM-12 1866.24Mb/s,STM-16 2488.32Mb/s STM-64 9953.28Mb/s,6.3.3 同步数字复接(SDH)系列帧结构被复接的各支路在,STM-N,帧由,9,（行）,270N,（列）字节组成矩形块,帧长,125,s,传送方式,第,1,页的第,1,个字节，第,2,页的第,1,个字节，,，第,N,页的第,1,个字节,第,1,页的第,2,个字节，第,2,页的第,2,个字节，,，第,N,页的第,2,个字节,信息,净负荷,9,字节,261,字节,N,页,段开销区域：网络运行、管理维护,管理单元指针区域：指示信息净负荷的第一个字节在帧中的位置,STM-N帧