通讯原理模拟信号的数字传输课件

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,*,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,*,9.1,引言,9.2,抽样定理,9.4,模拟信号的量化,9.5,脉冲编码调制,9.9,时分复用和多路数字电话系统,作业,9.7,增量调制,9.8 PCM,和M的性能比较,9.6,差分脉冲编码调制,习题 9 - 1、9、10、13、14,作业,9.1,引 言,特点：,用数字通信系统传输模拟信号,m,（,t,）,a,k,m,（,t,）,数字通信,系统,模拟,信息源,抽样,量化,编码,译码,低通,a,k,任务：,模拟信号的数字化，形成数字基带信号,数字基带信号的无失真传输,从接收数字信号中完整无失真的还原模拟信号,9.2,抽样定理,9.2.1,低通型信号的抽样定理,9.2.2,带通型信号的抽样定理,定义：一个频带限制在,f,m,以下的连续信号,m( t ),，可以唯一的用时间间隔 的抽样值序列来确定。,9.2.1,低通信号的抽样定理,或：,若连续信号,m( t ),的频带限制在,f,m,以下，则当抽样信号频率满足,f,s,2,f,m,，并对,m( t ),进行抽样，必能从所得样值序列中恢复,m( t ),。,抽样：每隔一定的时间间隔,T,，抽取模拟信号的一个瞬时幅度值（样值）。,概念,抽样频率,f,s,：,f,s,不是越高越好，与数字基带信号的带宽有关。,图形说明,m,s,( t ),0,时域图,频谱图,m,( t ),M,( f ),f,m,- f,m,M,s,( f ),0,讨论：,结论：,f,s,的值必须满足抽样定理,9.2.2,带通型信号的抽样定理,定义：,若模拟信号,m( t ),的频率范围为,f,L, f,H,带宽,B,=,f,H,-,f,L,如果,f,L,B,， 则,m( t ),为,带通,型信号,概念：,带通型信号的,f,H,很高，若仍按,f,s,2,f,H,抽样，虽能满足样值序列频谱不产生重叠以确保恢复,m( t ),的要求，但将降低信道频带利用率。,讨论：,结论：,f,H,=,nB,f,H,任意,f,s,通用公式,f,M,s,( f ),0,B,-B,令,带通信号,f,H,=,6B,，,抽样频率,f,s,= 2,B,9.2.2.1,f,H,=,nB,f,M( f ),f,L,f,H,f,s,- f,s,0,f,T,( f ),0,- f,L,- f,H,B,-B,讨论：,结论：,若限制,f,s,2,f,H,，只有当抽样频率,f,s,= 2,B,时，样值序列的频谱不发生重叠。因此抽样频率值特殊。,f,M,s,( f ),0,B,- B,9.2.2.2,f,H,=,nB + kB,( n = 0,、1、2 0 k 1 ),令,带通信号,f,H,=,4B+ kB,，,抽样频率,f,s,= 2,B,f,M( f ),f,L,f,H,0,- f,L,- f,H,B,- B,f,s,- f,s,f,T,( f ),0,结论：,样值序列的频谱发生重叠，不能恢复模拟信号。,讨论,f,s,的选择方法,T,( f ),f,0,f,M,s,( f ),0,B,- B,f,s,的选择方法,恢复,m( t ),的条件是,红三角形,频谱图处不能产生重叠,f,s,- f,s,因而需将与之重叠的下边带移开,讨论：,n f,s,抽样脉冲右移距离是,f,s,无解,9.2.2.3,f,s,的通用公式,f,M( f ),f,L,f,H,0,- f,L,- f,H,B,- B,T,( f ),f,0,f,s,- f,s,设,f,H,= 2.8B,f,M,s,( f ),0,B,- B,定义：,m = 1,令,f,s,=,2,f,H,减小,f,s,，,可以使,所有,下边带左移，与,红色,频谱,不重叠,的条件是:,第一个下边带,第二个下边带,通式推导,取,讨论：,f,s,=,3B,T,( f ),f,0,f,M( f ),f,L,f,H,0,- f,L,- f,H,B,- B,f,s,令,f,s,=,2,f,H,f,H,=,5.5B,f,L,=,4.5B,f,0,讨论：,f,s,=,8B,f,s,=,3B,m f,s,f,s,=,2.2B,与,红色,频谱,不重叠,的条件是:,令：,防卫带相等,9.4,模拟信号的量化,9.4.1,量化的定义,9.4.2,均匀量化,9.4.3,非均匀量化,特征：模拟信号被抽样后，若抽样值仍随信号幅度连续变化，则当其上叠加噪声后，接收端无法准确判断所发送的样值。,定义：,利用预先规定的有限个电平来表示模拟样值的过程称为量化。,模拟信号,m( t ),量化信号,m,q,( t ),9.4.1,量化的定义,样值信号,m,s,( t ),量化误差信号,常用名词,量化区间,(,m,i-1,m,i,),量化电平,q,i,量化间隔,v,（量化噪声）,量化信噪比,S,q,/ N,q,量化器,m,s,(,kT,s,),m,q,(,kT,s,),波形,量化级数,M,动态范围,(-,a , a,),e,q,( t ) = | m,s,( t ),-,m,q,( t ) |,T,s,2T,s,3T,s,4T,s,5T,s,6T,s,7T,s,8T,s,9T,s,10T,s,m( t ),q,i,t,0,m,i-1,m,i,量化信号,m,q,( t ),m,s,( t ),量化信噪比,m,q,= m,q,(,kT,s,),记：,m,s,=,m,s,(,kT,s,),v,t,0,量化误差,n,q,定义：把输入信号,m( t ),的值域按等距离分割的量化称为均匀量化，其量化电平取量化区间的中点。,9.4.2,均匀量化,v,为常数,分析,量化信噪比,设,m( t ),的参数：动态范围,(- a , a ),量化间隔,v,= 2a / M,m,i,= - a + i,v,第 i 个量化区间的终点,量化级数为,M,q,i,= ( m,i-1,+ m,i,) / 2,i = 1,、2 M,m,i-1,= - a + ( i -1 ),v,第 i 个量化区间的起点,量化区间,量化电平,当,m( t ),是平稳随机过程，概率密度函数为,f ( x ),时,例,解：,当,v,一定，N,q,为常数。与输入信号大小无关,例：已知均匀量化器量化级数为,M,，输入信号在 -,a,，,a,具有均匀概率分布，试求输出端的量化信噪比。,满负荷值,当输入信号,较小,时，,S,q,比满负荷值小，导致,S,q,/ N,q,小，,不能,满足通信的要求。,9.4.3,非均匀量化,定义,：,v,不,为,常数,思路：输入信号的特征是小信号出现的概率大，大信号出现的概率小，因而重点要改善小信号的量化信噪比。,实现：将抽样值通过,对数压缩,再进行均匀量化,对数压缩方法：,15,折线,率压缩,13,折线,A,率压缩,x,y,1,1,8,7,量化波形,T,s,2T,s,3T,s,4T,s,5T,s,6T,s,7T,s,8T,s,9T,s,10T,s,m( t ),q,i,t,0,m,i-1,m,i,m,q,( t ),m,s,( t ),v,i,13,折线分段时的,x,值与实际的,x,值比较,13,折线,A,率压缩,y,0,1,按折线分段的,x,0,1,实际,x,的计算值,0,1,段落,1,2,3,4,5,6,7,8,斜率,16,16,8,4,2,1,0,x,0,时，,是压缩后量化精度提高的倍数，,定义,表示量化信噪比改善程度,例：,设,=100,小信号时（,x,0,）,大信号时（,x,=1,）,说明性能变差,解：,9.5,脉冲编码调制（,PCM,）,9.5.1,码型的选择,9.5.2,PCM,编码方法,9.5.3,PCM,系统的抗噪性能,自然二进制码 折叠二进制码 格雷码,抽样值,脉冲极性,自然二进制码,折叠二进制码,量化级,正极性信号,1,1 1,1,1 1,7,1,1 0,1,1 0,6,1,0 1,1,0 1,5,1,0 0,1,0 0,4,负极性信号,0,1 1,0,0 0,3,0,1 0,0,0 1,2,0,0 1,0,1 0,1,0,0 0,0,1 1,0,9.5.1,码型的选择,发,发,收,0 1 1,收,0 1 1,收,0 0 0,收,0 0 0,发,发,折叠码,优,点：,1,）只需对单极性信号进行编码。,2,）小信号的抗噪性能强，大信号反之。,码位数,N,的确定：,当输入信号动态范围一定，,量化级数,M,越大，,量化间隔,v,越小，量化噪声越小，但所需编码位数,N,越多。,定义：,PCM,信号参数,f,s,=,8 KHz,、,混合量化方法、二进制折叠码,M = 256,、 N = 8,一个码组：,C,1,C,2,C,3,C,4,C,5,C,6,C,7,C,8,C,1,极性码,C,2,C,3,C,4,段落码,C,5,C,6,C,7,C,8,段内码,9.5.2,PCM,编码方法,量化区间的划分,x,1,非均匀量化,M,1,=,8,，,分为,8,个段落,均匀量化,M,2,=,16,，,每段分为,16,级,第一、二段,依此类推：,第三段,M = M,0,M,1,M,2,=,段落号,1,2,3,4,5,6,7,8,段落起点电平,0,16,32,64,128,256,512,1024,编码方法,段落号,段落码,C,2,C,3,C,4,8,1 1 1,7,1 1 0,6,1 0 1,5,1 0 0,4,0 1 1,3,0 1 0,2,0 0 1,1,0 0 0,段内码,量化级,C,5,C,6,C,7,C,8,1 1 1 1,15,1 1 1 0,14,1 0 0 0,8,0 1 1 1,7,0 0 0 1,1,0 0 0 0,0,例,例：,已知一个样值为,+1270,个量化单位，采用,13,折线,A,率压缩。求,PCM,编码码组和量化误差。,解：1）确定,C,1,C,1,=,1,+ 1270,个量化单位 =,+ 1270,v,0,2,）确定,C,2,C,3,C,4,1024,1270 2048,C,2,C,3,C,4,=,1 1 1,3,）确定,C,5,C,6,C,7,C,8,C,5,C,6,C,7,C,8,=,0 0 1 1,样值落在第 3 量化级,4,）确定 量化误差,第,3,量化级的坐标为（,1216,，,1280,）,量化电平,量化误差 =,1270,-,1248,= 22,(,量化单位 ),(,量化单位 ),样值落在第 8 段,码组：,1 1 1 1 0 0 1 1,PCM,系统,框图,系统输出,其中 ：,m,0,(,t,),：有效输出信号,n,q0,(,t,),：量化噪声引起的输出噪声,n,e,(,t,),：信道加性噪声引起的输出噪声,系统输出信噪比为,9.5.3,PCM,系统的抗噪性能,讨论：,m,(,t,),信道,抽样,译码,量化,编码,A / D,n,(,t,),m,s,(,t,),m,q,(,t,),低通,分析,均匀量化器,设 样值信号为,m,s,(,t,),、,量化信号为,m,q,(,t,),输出量化噪声功率,输出有效信号功率,输出信噪比,译码输出还原量化信号,二进码位数N与量化级数,M,的关系为,M,=,2,N,PCM,信号一个抽样值对应一个时隙，一个时隙对应,8,bit,，,每,8,bit,称为一个码组，,n( t ),对信号的干扰造成码元错判（,bit,错误）。,n( t ),的大小不同将会造成一个码组中出现一位错码和多位错码的情况。,仅讨论,1,位错码的情况（因多位码同时出错事件出现的概率极小）,设 每个码元的误码率为,P,e,（各码元之间相互独立）,已知接收输出端有效信号功率,只需求出,n,(,t,),经译码输出后的噪声功率,设 接收码组码长为,N,接收框图,N,0,低通,译码,S,(,t,),S,0,n,(,t,),接收时，码组中任意一位均可能出错，考虑误码积累,权值：,2,N-1,2,N-2,2,i,2,1,2,0,寻找信噪比与误码率的关系,讨论出现,1,位错码,N-1,N-2,i,1,0,结论：,输出端信噪比,量化间隔为 v,若 第,0,位码判决错,译码误差为 2,0,v,译码误差为 2,7,v,设 码组中每出现,1,位错码引起的译码误差电压为,Q, 码组中所有,1,位错码的平均误差功率为,E,Q,2,1,0000000,0,0000000,误差 -,2,7,v,0000000,0,0000000,1,误差 +,v,若 第,N-1,位码判决错,0000000,1,0000000,0,误差 -,v,0,0000000,1,0000000,误差 +,2,7,v,等比级数 q=4,r, 1,系统输出信噪比,9.6,差分脉冲编码调制,9.6.1,DPCM,原理,9.6.2,DPCM,编译码,9.6.3,DPCM,的量化信噪比,9.6.1,DPCM,原理,PCM,信号的特点：其幅度动态范围大，样值编码需要较多位数以满足精度要求，增加了传输速率。,大多数信源信号在相邻抽样样值间具有很强的相关性,思路：,对相邻样值的差值进行编码，以降低信号传输速率。,其信号称为DPCM（差分脉冲编码调制）。,在量化台阶不变的情况下（即量化噪声不变），编码位数减少，信号带宽压缩。,若样值之差仍用 N 位编码传送，则DPCM的量化信噪比优于PCM系统。,DPCM,的特点：,9.6.2,DPCM,编译码,方法：,依据前面第,k-1,个样值预测当前第,k,个的样值。,x,n,:,输入样值,:,重建序列,x,n,d,n,:,差值序列,:,预测序列,x,n,量化器,编码,预测器,解码,+,-,x,n,x,n,d,n,d,qn,d,qn,c,n,x,n,x,n,c,n,预测器,+,+,x,n,+,+,预测器,输出：,例,例,量化器,-,+,+,激励,预测输入,第一拍 预测输出,第二拍 预测输出,激励,预测输入,线性预测器种类,极点预测器,零点预测器,零极点预测器,量化器,-,+,+,+,定义：,系统的总量化误差,e,n,为输入样值,x,n,与重建序列 之差。,x,n,仅与差值序列 d,n,的量化误差有关,9.6.3,DPCM,系统的量化信噪比,量化信噪比为:,：差值序列经过量化处理产生的量化信噪比。,相当于PCM系统的量化信噪比。,G,p,：预测增益。,是DPCM系统相对于PCM系统而言的信噪比增益,一般差值序列功率E,d,2,n,远小于信号功率E,x,2,n,G,p,大于,1,，,约为611 dB。,结论：,若要求,DPCM,系统达到与,PCM,系统相同的信噪比，,可降低对量化器信噪比的要求，即可减小量化级数，从而减少码位数，降低比特率。,改进型,自适应预测器：预测系数随语音信号的统计特性变化，使预测增益最大。,自适应量化器：分层电平、量化电平随预测误差的统计特性变化，使误差量化器的量化信噪比最大。,ADPCM,自适应差分脉码调制,采用自适应预测和自适应量化技术,改善,DPCM,量化信噪比,ADPCM,编、译码器简化框图,9.7,增量调制（,M,）,9.7.1,M,原理,9.7.2,M,编译码,9.7.3,M,系统的抗噪性能,思路：,样值序列中两个相邻样值之间必存在大小关系，可以用两个逻辑状态来描述。,9.7.1,M,原理,要求：,进一步降低信号传输速率。,定义：,用一位二进制码表示相邻样值之间的变化趋向，使每个样值只需,1,位编码，称为增量调制。,样值序列特征：,抽样速率很高（远大于奈奎斯特速率），抽样间隔很小，相邻样值之间的幅度变化较小，不超过量化间隔。,波形,参数：抽样间隔,t,，均匀量化，量化间隔,0,1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,0,m(t),m(t),0,t,t,12,t,11,t,10,t,9,t,8,t,7,t,6,t,5,t,4,t,3,t,2,t,1,阶梯信号,m(t),的两个特点：,在每个,t,间隔内，,m(t),的幅值不变;,相邻间隔的幅值差为（上升或下降一个量化阶）， 不能出现过载。,过载量化噪声,限制条件,过载分析,9.7.2,M,编译码,方法一,量化器,-,+,+,+,编码,解码,低通,M,是DPCM的特例，量化器的量化级数为2,方法二,特点：适合进行理论分析或计算机仿真研究。,积分器,m(t),脉冲发生器,M,低通,特点：适合硬件实现。,_,+,积分器,m(t),e(t),m,1,(t),脉冲发生器,M,判决比较器,T,s,发送端,接收端,波形,m(t),0,1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,0,m(t),0,t,t,12,t,11,t,10,t,9,t,8,t,7,t,6,t,5,t,4,t,3,t,2,t,1,m,1,(t),预测信号,过载特性与动态编码范围,当,K,大于或等于模拟信号,m(t),的最大斜率时,定义,译码器的最大跟踪斜率,已知 抽样间隔为,t,，量化台阶为,译码器输出,m(t),能跟踪输入信号,m(t),的变化，不发生过载，与,m(t),误差局限在,-,，,，为一般量化误差。,克服过载方法：,增大，使一般量化误差增加。,增大,f,s,，使一般量化误差减小。,结论：,M,系统的抽样速率比,PCM,系统的抽样速率高，,其典型值为 16,KHz,或 32,KHz,过载噪声是在正常工作时必须且可以避免的噪声,例：,输入模拟信号为,m(t)=A sin,k,t,斜率的最大值,为了不发生过载，应满足, 临界过载振幅为,当抽样频率,f,s,一定，,A,max,随,f,k,的增加而减小,导致语音高频段的量化信噪比下降，,M,不实用,定义,A,max,为最大编码电平，,A,min,/2,为最小编码电平,定义编码的动态范围,D,C,=,A,max,/ A,min,选用,f,k,= 800Hz,为测试标准，获得动态范围与抽样频率关系,分析,抽样频率为,f,s,(,KHz,),10,20,32,40,80,100,编码的动态范围,D,C,(,dB,),12,18,22,24,30,32,结论：,增量调制的编码动态范围较小，在低传码率时，不符合话音信号要求。通常，话音信号动态范围要求为,40 50 dB,，因此，实用中的M常用改进型，如增量总和调制、 数字压扩自适应增量调制。,量化信噪比,9.7.3,M,系统的抗噪性能,则 量化噪声的平均功率为,假定,e,q,(t),在（,-,，,+,）之间均匀分布,e,q,(t),的最小周期大致是抽样频率,f,s,的倒数，而且大于,1/f,s,的任意周期都可能出现,近似认为 在（,0,，f,s,）频带内均匀分布,量化噪声的单边功率谱密度为,仅考虑一般量化噪声,e,q,(t)=,m(t),-,m(t),经带宽为,f,m,的低通滤波器后输出的量化噪声功率为,与,f,m,/,f,s,有关, 临界振幅条件下输入信号功率的最大值为, 系统最大的量化信噪比为,f,s,每提高一倍，量化信噪比提高,9 dB,。当,f,s,为,32kHz,时，量化信噪比约为,26 dB,，只能满足一般通信质量的要求。,信号频率,f,k,每提高一倍， 量化信噪比下降,6 dB,。,误码信噪比,信道加性噪声引起的误码噪声功率,N,e,为,f,1,是语音频带的下截止频率,与 系统误码率 P,e,成反比,M,系统输出的总信噪比为,本质区别：,PCM,是对样值本身编码,9.8,PCM,与,M,的性能比较,M,是对相邻样值的差值的极性编码,抽样速率,PCM,系统中的抽样速率,f,s,是根据抽样定理来确定的；,M,的抽样速率与最大跟踪斜率和信噪比有关。在保证不发生过载，达到与PCM系统相同的信噪比时，M的抽样速率远远高于奈奎斯特速率。 ,带宽,M,系统的数码率为,R,b,=,f,s,，要求的最小信道带宽为,PCM,系统的数码率为,64 KHz,，要求最小信道带宽为,32KHz,。,通常实际应用取 f,s,量化信噪比,在相同的数码率,R,b,条件下,数码率低时，,M,性能优越；,数码率较高时，,PCM,性能优越,比较曲线可知，当,PCM,系统的编码位数N4（码率较低）时，,M,的量化信噪比高于,PCM,系统。,信道误码的影响,M,系统中，每一个误码只造成一个量阶的误差，所以它对误码不太敏感。故对误码率的要求较低，一般在,10,-3, 10,-4,，允许用于误码率较高的信道。,PCM,系统中，每一个误码尤其是码组高位误码会造成许多量阶的误差，误码对,PCM,系统的影响要比,M,系统严重，故对误码率的要求较高， 一般为,10,-5,10,-6,。,9.9,时分复用和多路数字电话系统,9.9.1,时分复用的基本概念,9.9.2,时分复用系统,9.9.3,时分多路数字电话系统,9.9.1,时分复用,( TDM ),的基本概念,多路复用：使多路信号沿同一信道传输而互不干扰。,时分多路复用：使各路信号在信道上占有不同的时间间隔同时传输而互不干扰。,帧周期：抽样周期,T,s,。,路时隙：每路信号的一个样值占有的时间,T,C,。,位时隙：码组中一个码元占有的时间,T,B,。,第一路信号,第二路信号,复用信号,T,s,T,s,T,C,T,C,T,s,T,s,2,1,3,量化,编码,译码,K,2,1,3,2,量化,编码,译码,K,1,特征：,将各路信号的抽样时间错开,TDM,原理框图：,9.9.2,时分复用系统,要求：,收、发两端开关,K,1,、,K,2,完全同步。,保证开关,K,1,、,K,2,旋转一圈的频率（即抽样频率）满足抽样定理，既可实现收发一致。,信道,PCM 30/32,路复用系统,帧周期,T,s,=,125s,9.9.3,时分多路数字电话系统,基群信号：,包含,30,路用户信号和,2,路信令信号,每路信号的采样频率,f,s,=,8000 Hz,PCM,高次群,将,4,个基群复接成二次群，将,4,二次群复接成三次群,复接的目的：提高传输速率,帧结构及参数,群,基群,二次群,三次群,四次群,路数,30,4,120,4,480,4,1920,数码率,Mb/s,2.048,8.448,34.368,139.264,PCM,高次群的,复接方法,PCM 30/32,路系统帧结构,125 s ( F ),TS,0,TS,1,TS,2,.,TS,16,TS,17,.,TS,30,TS,31,TS,0,、,TS,16,为,信令,TS,0,.,TS,31,称为,路时隙,TS,1,TS,15,、TS,17,TS,31,为,用户信号,PCM 30/32,路系统帧参数,路时隙的时间,位时隙的时间,数码率,帧长度,PCM 30/32,路系统复帧结构,16,个基本帧组成,1,个复帧,F,0,F,1,.,F,14,F,15,复帧对告码,信令,奇帧,TS,0,复帧同步码,帧同步码,偶帧,TS,0,CH16,CH1,CH30,CH15,0,0,1,1,0,1,1,F,0,F,1,125 s,TS,0,TS,1,TS,2,.,TS,16,TS,17,.,TS,30,TS,31,1,A,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,1,A,2,1,1,a,b,c,d,a,b,c,d,F,15,a,b,c,d,a,b,c,d,A,1,：,帧失步对告码,同步：,A,1,=,0,、,A,2,=,0,失步：从收信号中得不到帧同步信号或复帧同步信号时，向对方发告警信号,A,1,=,1,、,A,2,=,1,a,b c,的组合描述各话路的空闲、忙、主叫、被叫、摘机、挂机等信息,A,2,：,复帧失步对告码,复接方法,按位复接：每次复接,1 bit,基群,1,特点：复接后每位码元的宽度为原来的1/4,基群,2,基群,3,基群,4,二次群,1 0 0 1 0 1 1,1 1 0 1 0 0 1,0 1 1 0 1 0 0,0 0 1 0 1 1 0,1 1 0 0,0 1 1 0,0 0 1 1,1 1 0 0,0 0 1 1,1 0 0 1,1 1 0 0,按码字复接：每次复接,8 bit,，循环周期长。,按帧复接：每次复接,256 bit,，利于信息交换，但需大容量存储器。,复接方法分类,同步复接：被复接的所有支路信号的时钟由总时钟源提供，保证各个支路信号是同步信号，完成复接。（,SDH,系统）,异步复接：所有被复接支路信号的时钟由各自系统提供，虽然其标称值相同，但允许出现偏差，所以各个支路的瞬时码速不等。因此，在复接这些异步信号之前，必须对各个支路的信号进行码速调整（即相位调整）使之成为同步信号，再进行复接。,（ PDH 系统）,SDH,复用原理,同步数字系列(Synchronousdigital Hierarchy-SDH)的构想起始于20世纪80年代中期，由同步光纤网(Synchronous Optical Network-SONET )演变而成。,1. SDH,的特点,不仅适用于光纤传输，亦适用于微波及卫星等其他传输手段， 并且使原有人工配线的数字交叉连接(DXC)手段可有效地按动态需求方式改变传输网拓扑, 充分发挥网络构成的灵活性与安全性， 而且在,网路管理,功能方面大大增强。因此，SDH成为B-SDN的重要支撑，形成一种较为理想的新一代传送网(Transport Network)体制。,(2) 使不同等级的净负荷码流在帧结构上有规则排列，并与网路同步，简单地借助软件控制实施由高速信号中一次分支插入低速支路信号，避免了对全部高速信号进行逐级分解复接的作法，省却了全套背对背复接设备， 简化了上、下业务作业。,(1) 使北美、日本、欧洲三个地区性PDH数字传输系列在STM-1 等级上获得了统一，真正实现了数字传输体制方面的全球统一标准。 ,SDH,由一些基本网路单元 组成,(3),帧结构中的维护管理比特大约占5，大大增强了网络维护管理能力，可实现故障检测、区段定位、业务中性能监测和性能管理。,(4),将标准接口综合进各种不同网路单元，减少了将传输和复接分开的必要性，从而简化了硬件构成，同时此接口亦成开放型结构，使不同厂家产品在此通路上可互通，节约相互转换等成本及性能损失。,(5) SDH,信号结构中采用字节复接。,考虑了网络传输交换的一体化，从而在电信网的各个部分(长途、市话和用户网)中均能提供简单、经济、灵活的信号互连和管理，使得传统电信网各部分的差别渐趋消失，彼此直接互连变得十分简单、 有效。 ,(6) 网路结构上SDH不仅与现有PDH网能完全兼容， 同时还能以“容器”为单位灵活组合，可容纳各种新业务信号。 例如局域网中的光纤分布式数据接口(FDDI)信号， 市域网中的分布排队双总线(DQDB)信号及宽带ISDN中的异步转移模式(ATM)信元,复用原则：,1) 将多个低等级信号适配进高等级通道,2) 将1个或多个高等级通道层信号适配进线路复用层。,复用单元有：n 阶容器,C-n,和 n 阶虚容器,VC-n,n,阶支路单元,TU-n,和 支路单元组,TUG-n,n,阶管理单元,AU-n,和 管理单元组,AUG-n,2. SDH,复用原理,是一种同步复用方式，采用净负荷指针技术，指针指示净负荷在STM-N帧内第一个字节的位置， 因而净负荷在STM-N帧内是浮动的。,对于净负荷码率变化不大的数据，只需增加或减小指针值即可。这种方法结合了正码速调整法和固定位置映射法的优点，付出的代价是需要对指针进行处理。,SDH,的复接结构,中国的 SDH 基本复用映射结构,AU PTR,用来指明高阶VC(VC-3/4)的帧起点与复用段帧起点之间的时间差，其本身在STM-N帧内位置是固定的。,TU-n,：为低阶通道层与高阶通道层提供适配功能的信息结构， 由低阶虚容器 (VC-1/2)和支路单元指针(TU PTR)组成,AU-n：为高阶通道层和复用段层提供适配功能的信息结构， 由高阶 VC 和 AU PTR 组成。,单个AUG与 段开销SOH形成STM-1,N 个AUG与 SOH 结合构成STM-N。,AUG,：一个或多个在 STM 帧中的AU-n组成,由若干个AU-3或单个AU-4按字节间插方式均匀组成,C-n,：标准容器，一种信息结构，主要完成适配功能,各种速率等级的数据流进入相应的容器C-n,VC-n,：标准容器出来的数据流加上通道开销后就构成虚容器,3. STM-N,帧结构,以STM-1为基础，接口速率为 155.520 Mb/s,分级阶数为 STM-N，将N个STM-1同步复用，速率为 155.52N Mb/s，,SDH,与SONET的接口速率标准,SDH,SONET,等级,速率/（Mb/s),等级,速率/(Mb/s),Sub STM-1,51.840,STS-1,51.840,STM-1,155.520,STS-3,155.520,STS-9,466.560,STM-4,622.080,STS-12,622.080,STS-12,933.120,STS-24,1244.160,STS-36,1866.240,STM-16,2488.320,STS-48,2488.320,STS-96,4976.640,STM-64,9953.280,STS-192,9953.280,STM-N,帧结构,G.707,块状信息结构,每列宽度为一个字节,帧容量：2430 字节 = 19440 bit,