第4讲调制解调器

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---ModulatorandDemodulator

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(<1200bit/s)，中速Modem(1200~9600bit/s)，高速Modem(>9600bit/s)。按调制方式：频移键控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(300~3400Hz)，也有使用在上音频频段的(2700~3400Hz)，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名称低速中速高速传输速率<1200bit/s1200~9600bit/s>9600bit/s调制方式FSKPSK4PSK，PCM等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，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28.8kbit/s。此外，ITU-T还制定了一个56kbit/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56kbit/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（FDM—FrequencyDivisionMultiplex）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—TimeDivisionMultiplexing）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T≤125μs，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C1C2C23C24帧125s(193bits)7位数据1位控制信号帧同步编码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125μs。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，…，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τb=1/

fb

≈0.448μs，每路时隙时间宽度为τl=8τb≈3.91μs。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：将多个基群信号再按时分的方法多次汇接起来，以便形成更高速率的数据流的复接方法通常有3种复接方法：按位复接（PDH—PlesiochronousDigitalHierarchy）按路复接（SDH—SynchronousDigitalHierarchy）按帧复接准同步数字体系（PDH）复接基群二次群三次群四次群北美T1:24路1.544Mb/sT2:T14=96路6.312Mb/sT3:T27=672路44.736Mb/sT4:T36=4032路274.176Mb/s日本T1:24路1.