.3數(shù)字傳輸系統(tǒng)資料

3.4.3數(shù)字傳輸系統(tǒng)

為了將模擬電話信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，必須先對(duì)電話信號(hào)進(jìn)行采樣。根據(jù)采樣定理，只要采樣頻率不低于電話信號(hào)最高頻率的2倍，就可以從采樣脈沖信號(hào)無(wú)失真地恢復(fù)出原來(lái)的電話信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)的電話信號(hào)的最高頻率為3.4kHz，為方便起見(jiàn)，采樣頻率就定為8kHz，相當(dāng)于采樣周期為125

s。圖3-19表示了上述的概念。圖3-19PCM的基本原理(a)模擬電話信號(hào)(b)采樣后的脈沖信號(hào)(c)編碼后的數(shù)字信號(hào)(d)解碼后的脈沖信號(hào)(e)還原后的模擬電話信號(hào)

圖3-20在2.048Mbit/s的傳輸線路兩端同步旋轉(zhuǎn)的開(kāi)關(guān)(這只是為闡述原理用的示意圖)，表示32個(gè)時(shí)隙中的比特的發(fā)送和接收必須和時(shí)隙的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，不能弄亂。圖3-20E1的時(shí)分復(fù)用幀

表3-2給出了歐洲和北美系統(tǒng)的高次群的話路數(shù)和數(shù)據(jù)率。系統(tǒng)類(lèi)型一次群二次群三次群四次群五次群符號(hào)E1E2E3E4E5歐洲體制話路數(shù)3012048019207680數(shù)據(jù)率（Mbit/s）2.0488.44834.368139.264565.148符號(hào)T1T2T3T4北美體制話路數(shù)24966724032數(shù)據(jù)率（Mbit/s）1.5446.31244.736274.176表3-2 數(shù)字傳輸系統(tǒng)的高次群的話路數(shù)和數(shù)據(jù)率3.5信道復(fù)用技術(shù)

3.5.1頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用

頻分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的特點(diǎn)分別如圖3-21(a)和(b)所示。

頻分復(fù)用的所有用戶(hù)在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源(請(qǐng)注意，這里的“帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率)。時(shí)分復(fù)用的所有用戶(hù)是在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度。圖3-21頻分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用

在進(jìn)行通信時(shí)，復(fù)用器(multiplexer)總是和分用器(demultiplexer)成對(duì)地使用。

當(dāng)使用時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的突發(fā)性質(zhì)，一個(gè)用戶(hù)對(duì)已經(jīng)分配到的子信道的利用率一般是不高的。當(dāng)用戶(hù)在某一段時(shí)間暫時(shí)無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)(例如用戶(hù)正在鍵盤(pán)上輸入數(shù)據(jù)或正在瀏覽屏幕上的信息)，那就只能讓已經(jīng)分配到手的子信道空閑著，而其他用戶(hù)也無(wú)法使用這個(gè)暫時(shí)空閑的線路資源。圖3-22說(shuō)明了這一概念。圖3-22時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi)

統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用STDM(StatisticTDM)是一種改進(jìn)的時(shí)分復(fù)用，它能明顯地提高信道的利用率。集中器(concentrator)常使用這種統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用。圖3-23是統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的原理圖。

統(tǒng)計(jì)復(fù)用又稱(chēng)為異步時(shí)分復(fù)用，而普通的時(shí)分復(fù)用稱(chēng)為同步時(shí)分復(fù)用。從平均的角度來(lái)看，這兩者是平衡的。圖3-23統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的工作原理

3.5.2波分復(fù)用

圖3-24表示8路傳輸速率均為2.5Gbit/s的光載波(其波長(zhǎng)均為1310nm)，經(jīng)光的調(diào)制后，分別將波長(zhǎng)變換到1550~1557nm，每個(gè)光載波相隔1nm(這里只是為了說(shuō)明問(wèn)題的方便，實(shí)際上光載波的間隔一般是0.8或1.6nm)。圖3-24波分復(fù)用的概念

3.5.3碼分復(fù)用

碼分復(fù)用CDM(CodeDivisionMultiplexing)是另一種共享信道的方法。實(shí)際上，人們更常用的名詞是碼分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)每一個(gè)用戶(hù)可以在同樣的時(shí)間使用同樣的頻帶進(jìn)行通信。由于各用戶(hù)使用經(jīng)過(guò)特殊挑選的不同碼型，因此不會(huì)造成干擾。碼分復(fù)用最初是用于軍事通信，因?yàn)檫@種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類(lèi)似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。在CDMA中，每一個(gè)比特時(shí)間再劃分為m個(gè)短的間隔，稱(chēng)為碼片(chip)。3.6同步光纖網(wǎng)SONET和同步

數(shù)字系列SDH

數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在著許多缺點(diǎn)。其中最主要的是以下兩個(gè)。（1）速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一（2）不是同步傳輸

為了解決上述問(wèn)題，美國(guó)首先在1988年推出了一個(gè)數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)，叫做同步光纖網(wǎng)SONET(SynchronousOpticalNetwork)。表3-3為SONET和SDH的比較。線路速率（Mbit/s）SONET符號(hào)ITU-T符號(hào)表示線路速率的常用近似值51.840OC-1/STS-1

155.520*OC-3/STS-3STM-1155

Mbit/s（按四舍五入則應(yīng)為156

Mbit/s）466.560OC-9/STS-9STM-3622.080*OC-12/STS-12STM-4622

Mbit/s933.120OC-18/STS-18STM-6表3-3 SONET的OC級(jí)/STS級(jí)與SDH的STM級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系1244.160OC-24/STS-24STM-81866.240OC-36/STS-36STM-122488.320*OC-48/STS-48STM-162.5Gbit/s4976.640OC-96/STS-96STM-329953.280OC-192/STS-192STM-6410

Gbit/s續(xù)表

SONET標(biāo)準(zhǔn)定義了四個(gè)光接口層。SONET的層次自下而上如圖3-26所示。

·光子層(PhotonicLayer) ·數(shù)字段層(SectionLayer) ·線路層(LineLayer) ·路徑層(PathLayer)圖3-26SONET的體系結(jié)構(gòu)3.7EIA-232-E接口標(biāo)準(zhǔn)

EIA-232-E是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA制定的著名物理層標(biāo)準(zhǔn)。

EIA-232是DTE與DCE之間的接口標(biāo)準(zhǔn)。

DTE(DataTerminalEquipment)是數(shù)據(jù)終端設(shè)備。數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備DCE(DataCircuit-terminatingEquipment)。DCE的作用就是在DTE和傳輸線路之間提供信號(hào)變換和編碼的功能，并且負(fù)責(zé)建立、保持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接。DTE通過(guò)DCE與通信傳輸線路相連，如圖3-27所示。圖3-27DTE通過(guò)DCE與通信傳輸線路相連3.8寬帶接入技術(shù)

xDSL技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的模擬電話用戶(hù)線進(jìn)行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。

DSL就是數(shù)字用戶(hù)線(DigitalSubscriberLine)的縮寫(xiě)。而DSL的前綴x則表示在數(shù)字用戶(hù)線上實(shí)現(xiàn)的不同寬帶方案。

ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine)是非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)線[W-ADSL]，HDSL(HighspeedDSL)是高速數(shù)字用戶(hù)線，SDSL(Single-lineDSL)是1對(duì)線的數(shù)字用戶(hù)線，VDSL(VeryhighspeedDSL)是甚高速數(shù)字用戶(hù)線。xDSL對(duì)稱(chēng)性下行帶寬上行帶寬極限傳輸距離ADSL非對(duì)稱(chēng)1.5

Mbit/s64

kbit/s4.6～5.5

kmADSL非對(duì)稱(chēng)6～8

Mbit/s640

kbit/s～1

Mbit/s2.7～3.6

kmHDSL（2對(duì)線）對(duì)稱(chēng)1.5

Mbit/s1.5

Mbit/s2.7～3.6

kmHDSL（1對(duì)線）對(duì)稱(chēng)768

kbit/s768

kbit/s2.7～3.6

kmSDSL對(duì)稱(chēng)384

kbit/s384

kbit/s5.5

kmSDSL對(duì)稱(chēng)1.5

Mbit/s1.5

Mbit/s3

kmVDSL非對(duì)稱(chēng)12.96

Mbit/s1.6～2.3

Mbit/s1.4

kmVDSL非對(duì)稱(chēng)25

Mbit/s1.6～2.3

Mbit/s0.9

kmVDSL非對(duì)稱(chēng)52

Mbit/s1.6～2.3

Mbit/s0.3

kmDSL(ISDN)對(duì)稱(chēng)160

kbit/s160

kbit/s4.6～5.5

km表3-4 xDSL的幾種類(lèi)型

ADSL在現(xiàn)成的用戶(hù)線（銅線）的兩端各安裝一個(gè)ADSL調(diào)制解調(diào)器。我國(guó)目前采用的方案是離散多音調(diào)DMT(DiscreteMulti-Tone)調(diào)制技術(shù)。圖3-28DMT技術(shù)的頻譜分布基于ADSL的接入網(wǎng)由以下3大部分組成：數(shù)字用戶(hù)線接入復(fù)用器DSLAM(DSLAccessMultiplexer)，用戶(hù)線和居民家庭中的一些設(shè)施，如圖3-29所示。圖3-29基于ADSL的接入網(wǎng)的組成數(shù)字用戶(hù)線接入復(fù)用器包括許多ADSL調(diào)制解調(diào)器。ADSL調(diào)制解調(diào)器又稱(chēng)為接入端接單元ATU(AccessTerminationUnit)。

在電話端局（或遠(yuǎn)端站）和居民家中所用的ADSL調(diào)制解調(diào)器分別記為ATU-C（C代表端局CentralOffice）和ATU-R（R代表遠(yuǎn)端Remote）。用戶(hù)電話通過(guò)電話分路器PS(POTSSplitter)和ATU-R連在一起，經(jīng)用戶(hù)線到端局，并再次經(jīng)過(guò)一個(gè)電話分路器PS把電話連到本地電話交換機(jī)。

ADSL中的“D（數(shù)字）”應(yīng)理解為“使用數(shù)字技術(shù)”。ADSL的用戶(hù)線上傳送的仍然是模擬信號(hào)而不是數(shù)字信號(hào)。

3.8.2光纖同軸混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)）一種叫做光纖同軸混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)），是在1988年被提出。HFC是HybridFiberCoax的縮寫(xiě)。HFC網(wǎng)是在目前覆蓋面很廣的有線電視網(wǎng)CATV的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一種居民寬帶接入網(wǎng)。HFC網(wǎng)除可傳送CATV外，還提供電話、數(shù)據(jù)和其他寬帶交互型業(yè)務(wù)。

HFC網(wǎng)則需要對(duì)CATV網(wǎng)進(jìn)行改造，其主要特點(diǎn)有如下幾個(gè)方面。（1）HFC網(wǎng)的主干線路采用光纖

HFC網(wǎng)將原CATV網(wǎng)中的同軸電纜主干部分改換為光纖，并使用模擬光纖技術(shù)，模擬光纖從頭端連接到光纖結(jié)點(diǎn)(fibernode)，它又稱(chēng)為光分配結(jié)點(diǎn)ODN(OpticalDistributionNode)。圖3-30HFC網(wǎng)的結(jié)構(gòu)圖（2）HFC網(wǎng)采用結(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)

HFC引入了結(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)(nodearchitecture)的概念。一個(gè)光纖結(jié)點(diǎn)下的所有用戶(hù)組成了一個(gè)用戶(hù)群(cluster)，或稱(chēng)為鄰區(qū)(neighborhoodarea)。采用結(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)的好處首先是能夠提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。結(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化了上行信道的設(shè)計(jì)。

（3）HFC網(wǎng)具有比CATV網(wǎng)更寬的頻譜，且具有雙向傳輸功能圖3-31HFC網(wǎng)頻譜劃分舉例（4）每個(gè)家庭要安裝一個(gè)用戶(hù)接口盒用戶(hù)接口盒UIB(UserInterfaceBox)要提供以下3種連接。

·使用同軸電纜連接到機(jī)頂盒(set-topbox)，然后再連接到用戶(hù)的電視機(jī)。

·使用雙絞線連接到用戶(hù)的電話機(jī)。

·使用電纜調(diào)制解調(diào)器連接到用戶(hù)的計(jì)算機(jī)。電纜調(diào)制解調(diào)器(cablemodem)是為HFC網(wǎng)而使用的調(diào)制解調(diào)器。

HFC網(wǎng)的最大優(yōu)點(diǎn)是它具有很寬的頻帶，并且能夠利用已經(jīng)有相當(dāng)大的覆蓋面的有線電視網(wǎng)。

3.8.3FTTx技術(shù)除了上述的xDSL和HFC技術(shù)外，F(xiàn)TTx（即光纖到……）也是一種實(shí)現(xiàn)寬帶居民接入網(wǎng)的方案。這里，字母x可代表不同的意思。光纖到戶(hù)FTTH(Fib