《计算机通信技术》课件 第4章 多路复用.ppt

1、计算机通信技术第第4章章 多路复用多路复用Multiplexing1本章内容多路复用的概念多路复用的概念 频分多路复用频分多路复用同步时分多路复用同步时分多路复用统计时分多路复用统计时分多路复用波分多路复用波分多路复用2多路复用的概念多路复用的概念多路复用的概念多路复用的分类多路复用的分类3多路复用的概念多路复用是指在数据多路复用是指在数据传输系系统中，允中，允许两个两个或多个数据源共享一个公共或多个数据源共享一个公共传输媒介媒介子信道子信道集合信道集合信道复合信号复合信号4多路复用系统复用器复用器也称也称为复接器、合波器等复接器、合波器等多路多路译码器器也称也称为分接器、分波器、解复器等分接

2、器、分波器、解复器等 5多路复用的分类频分多路复用分多路复用FDM时分多路复用分多路复用TDM同步同步时分多路复用（分多路复用（TDM）统计时分多路复用（分多路复用（STDM）波分多路复用波分多路复用WDM码分多路复用分多路复用CDM 6频分多路复用FDM的原理和特性的原理和特性FDM应用实例应用实例多路载波通信系统多路载波通信系统7FDM的原理和特性把把传输频带分成若干个分成若干个较窄的窄的频带每个窄每个窄频带构成一个子通道构成一个子通道 8频率搬移将信号搬移到将信号搬移到传输媒介的不同媒介的不同传输频率范率范围内内单边带调制制9保护频带相相邻信道的信道的频谱之之间留有一定的留有一定的频率率

3、间隔隔话音信号的音信号的频谱范范围是是300Hz3400Hz分配的分配的频带宽度一般度一般规定定为4kHz 10FDM的问题串串扰保保护频带 互互调噪声噪声选择器件器件时，清除其非，清除其非线性效性效应 11FDM应用实例音音频电报系系统ADSL的的频谱划分划分12音频电报系统载波波电报FSK频移移键控控13ADSL的频谱划分 141.1MHz容量的双容量的双绞线频谱分成分成3个不同个不同频段段POTS信道信道上行数据信道上行数据信道下行数据信道下行数据信道 ADSL的基本结构 局端模块局端模块ATU-C，ADSL收发器收发器-局端局端远端模块远端模块ATU-R，ADSL收发器收发器-远端远端

4、具体设备具体设备ADSL调制解调器、分离器、调制解调器、分离器、DSLAM（DSL Access Multiplexer）15DMT的子信道 多载波调制技术多载波调制技术我国我国ADSL线路传输的惟一选用技术线路传输的惟一选用技术256个子频段个子频段 每个子频段内采用每个子频段内采用QAM 16多路载波通信系统 基群（基群（Group）超群（超群（Super-group）主群（主群（Master-group）超主群（超主群（Super mastergroup）巨群（巨群（Giant group）巨群巨群=12（话路）路）5（基群）（基群）5（超群）（超群）3（主群）（主群）4（超主群）（超主

5、群）=3600个个话路路 17同步时分多路复用 TDM的原理和特性的原理和特性 帧同步帧同步速率适配速率适配TDM数字通信的层次结构数字通信的层次结构 18时分多路复用的分类同步同步时分多路复用（分多路复用（TDM）统计时分多路复用（分多路复用（STDM）19时分多路复用（TDM）FDM以以频率率作作为分割信号的参量；分割信号的参量；采用采用模模拟技技术，对计算机通信不太合适；算机通信不太合适；TDM以以时间作作为分割信号的参量；分割信号的参量；信号所占用的信号所占用的频带是重叠的是重叠的；完全由完全由数字数字线路路实现，近几年得到广泛的，近几年得到广泛的应用；用；20TDM的原理和特性 TD

6、M的的时隙和隙和帧比特交比特交错技技术和字和字节交交错技技术同步同步时分多路复用的分多路复用的问题 21TDM的原理按按时间区分各路信号区分各路信号 22TDM的时隙和帧 TDM的的时隙（隙（时间片）片）在每个低速信道上采在每个低速信道上采样停留的停留的时间 TDM帧 一个一个扫描周期形成的一描周期形成的一组比特流或字符流比特流或字符流 23“同步”的含义同步同步时分复用的分复用的“同步同步”是指是指分配分配给各数据源的各数据源的时间片是固定不片是固定不变的的各数据源之各数据源之间的的时间片又可以不同片又可以不同（根据数据源（根据数据源的的传输速率决定）速率决定）速率越快，速率越快，时间片越多

7、片越多24交错技术比特交比特交错技技术字字节交交错技技术 25比特交错技术每一个每一个时隙只隙只传送一个低速信道的送一个低速信道的1比特数据比特数据 26比特交错技术每一个每一个时隙只隙只传送一个低速信道的送一个低速信道的1比特数据比特数据 27字节交错技术 每一个每一个时隙隙传送一个低速信道的一个字送一个低速信道的一个字节 28字节交错技术的实现 每一个每一个时隙隙传送一个低速信道的一个字送一个低速信道的一个字节 29同步时分多路复用的问题 帧同步同步目的：解决目的：解决TDM帧如何定界的如何定界的问题方法：方法：找到找到帧的起始位置的起始位置手段：手段：帧同步同步码、成、成帧位、剥位、剥夺

8、位位帧同步、唯一同步、唯一线路路码等等速率适配速率适配目的：解决各式各目的：解决各式各样速率的数据流的同步速率的数据流的同步问题手段：抽手段：抽样法、法、跃变编码法、止法、止码元元调整法整法30帧同步 帧同步同步码成成帧位同步位同步剥剥夺位位帧同步同步统计帧同步同步惟一惟一线路路码帧同步同步 31帧同步码专门增加一个增加一个时隙隙用来用来传送一个特殊的送一个特殊的标识字符字符即，即，帧同步同步码 E1线路路帧结构构32E1线路的失步条件和同步条件失步条件失步条件连续收到的收到的3个个帧同步同步码均有均有错或在或在250ms时间内，集合信号内，集合信号为稳定的起极性定的起极性码或止极性或止极性码

9、（故障状（故障状态）同步条件同步条件在在帧的同一比特位置上，的同一比特位置上，连续收到收到6个无个无错的的的的同步同步码（即至少搜索（即至少搜索6个个帧的的长度）度）并且同一并且同一时间内，在内，在帧的其它任一比特位置上，的其它任一比特位置上，没有没有连续收到收到2个或个或2个以上的个以上的帧同步同步码。33成帧位 TDM帧中附加中附加仅仅附加一位附加一位交替位模式交替位模式101010 T1线路路帧结构构搜索到搜索到1/0交替模式达到交替模式达到30位位 34剥夺位帧同步 周期性地置周期性地置换数据位数据位 最低有效位最低有效位适用范适用范围用于音用于音频、视频数据源数据源 35统计帧同步

10、根据特定代根据特定代码中中“0”，“1”分布的概率来分布的概率来判判别 例如，例如，Gray码在代在代码范范围中心第中心第2位是位是1，在两端，在两端为0 36惟一线路码帧同步帧同步同步码的的电信号与数据的信号与数据的电信号不同信号不同 幅度幅度持持续时间优点点 快速快速自自动同步同步缺点缺点产生和辨生和辨认需要需要额外要求外要求 37系统同步 同步复接同步复接统一的主一的主时钟 准同步复接准同步复接各支路信号的各支路信号的标称速率相同称速率相同 异步复接异步复接 低次群使用各自的低次群使用各自的时钟 38速率适配的概念把把输入到复用器的数据信号入到复用器的数据信号变为等等时数字信数字信号号

11、39速率适配 抽抽样法法跃变编码法法止止码元元调整法整法 40抽样法用高速抽用高速抽样频率率为fs的脉冲的脉冲对低速信道速率低速信道速率为fd的数据信号的数据信号进行抽行抽样，得到抽，得到抽样速率速率为fs的等的等时信号信号 41跃变编码法 将抽将抽样脉冲分成一些比特脉冲分成一些比特组每每组有有2n-1个抽个抽样脉冲脉冲每每组根据根据跃变位置位置进行行编码 42止码元调整法 通通过增加止增加止码元个数元个数进行行调整整 43TDM数字通信的层次结构 T1线路路E1线路路SDH帧结构构44通信网传输体制 PDHSDH 复用等级复用等级北美北美欧洲欧洲日本日本越洋越洋064646464115442

12、048154420482631284486312631234473634368320644473641392641392649772813926445北美洲数字通信的层次结构 美国美国电报电话TDM体系体系结构构 46话音信道12415425333616.4DS-2DS-3321DS-11124211次 群复用器3次 群复用器2次群复 用器4次 群复用器3DS-47T1线路 T1线路的传输速率为线路的传输速率为19380001.544Mbps 47E1线路E1线路上的路上的传输速率速率64kbps32路路2.048Mbps 48SDH帧结构 块状状帧 9行行270N列列段开段开销（SOH）区域

13、）区域管理管理单元指元指针（AUPTR）区域）区域净负荷（荷（Payload）区域）区域49例题5个信源通个信源通过同步同步TDM复用，每个信源每秒复用，每个信源每秒产生生100个字个字节。假。假设采用字采用字节交交错技技术，而且每而且每帧需要需要1个比特同步。个比特同步。问：帧速率是多少？速率是多少？通路上的比特率是多少？通路上的比特率是多少？50统计时分多路复用 STDM的原理和特性的原理和特性STDM的构成的构成 ATM的复用方式的复用方式 51STDM的原理和特性 动态带宽分配分配 STDM的性能的性能 STDM的构成的构成 52动态带宽分配无数据就不分配无数据就不分配时隙隙一个一个扫

14、描周期的描周期的时间不固定不固定 同步同步TDM和和STDM的比的比较 53STDM的性能 低速信道低速信道标称数据称数据传输速率之和与集合信道速率之和与集合信道数据数据传输速率之比速率之比 为STDM的效率的效率N为输入信源的数目入信源的数目R为每个信源的数据速率每个信源的数据速率 54STDM的构成 压缩编码 数据数据缓冲器冲器 虚虚拟信道接入器信道接入器 帧存存储器器 55ATM的复用方式 ATM信元的信元的结构构 ATM信元的定界信元的定界 56ATM信元的结构GFC：通用流量控制：通用流量控制VPI：虚路径标识符：虚路径标识符VCI：虚信道标识符：虚信道标识符PT：负载类型：负载类型

15、CLP：信元丢失优先权：信元丢失优先权HEC：信头差错控制：信头差错控制 字节位 8 7 6 5 4 3 2 1.1GFCVPI2VPIVCI3VCI4VCIPTCLP5HEC6-5348字节的信息57ATM信元的定界利用利用HEC对信元定界信元定界 HEC采用采用CRC校校验生成多生成多项式式为x8+x2+x+1 同步搜索同步搜索连续6次次检测HEC正确无正确无误失步失步 连续7次收到次收到错误的的HEC 58波分多路复用 WDM DWDM 59波分多路复用的概念WDMWaveLength Division Multiplex单股光股光纤上上传送多个波送多个波长的光的光 60WDM的光源发光

16、二极管光二极管LED便宜便宜输出功率是出功率是1 mW调制制带宽较低低激光二极管激光二极管LDLD的的输出功率是出功率是10 mW调制制带宽较高高 61合波器 光光栅型分波器的型分波器的结构构62分波器 分解多个波分解多个波长的光信号的光信号输出到各自的出到各自的检波器波器PIN光光电二极管二极管APD雪崩光雪崩光电二极管二极管 63DWDM 密集波分多路复用密集波分多路复用信道信道间隔隔为0.2nm 到到1.2nm 64复用技术的比较 各种复用技术的比较各种复用技术的比较 复用器和数据集中器的比较复用器和数据集中器的比较 65各种复用技术的比较FDM与与TDM技技术的比的比较 比特交比特交错技技术和字符交和字符交错技技术的比的比较 同步同步TDM和和STDM 66复用器和数据集中器的比较 集中器集中器 由主机由主机软件件进行分路行分路不透明不透明复用器复用器有多少个有多少个终端，主机就有多少个端口与之端，主机就有多少个端口与之对应 透明透明67复习题如何对如何对TDM帧定界？帧定界？为什么为什么STDM的集合信道速率可以小于的集合信道速率可以小于子信道总速率？子信道总速率？ADSL采用哪种复用技术？采用哪种复用技术？68本章总结FDMTDMSTDMWDM69