PCM课程培训教材

1PCM

根底知识2PCM原理PCM就是脉冲编码调制〔PulseCodeModulation〕通过脉冲编码调制的方式把模拟进行数字化，仍然是目前世界各国主要采用的一种方式。数字通信的实现，带来了很多的好处抗干扰能力强可采用再生中继实现高质量的远距离通信“数字化”是建立综合业务数字网〔ISDN〕的必要条件数字信号易于加密适于集成化3模拟/数字〔A/D〕8kHz64kb/s模数转换300-3400Hz4抽样定理：如果模拟信号的最高频率为F，假设以2F的抽样频率对其抽样，那么抽样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。要转换的模拟数据主要是语音信号语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转换成数字信号。这需要经过三个步骤：抽样：按一定间隔对语音信号进行抽样量化：对每个样本舍入到量化级别上编码：对每个舍入后的样本进行编码编码后的信号称为PCM信号〔脉码调制,PulseCodedModulation〕模数转换5

语音信号011100011011001100

PCM输出343314011100011011001100

PCM脉冲（有量化误差）3.23.92.83.41.24.2

PAM脉冲PCM转换过程举例抽样量化编码6PCM三部曲对模拟信号进行抽样，这是将连续信号在时间上离散化的过程。抽样〔Sampling〕量化〔Quantization〕编码〔Encode〕将已在时间上离散化了的信号进行量化，这是将时间上离散化的信号在幅度上也离散化的过程。将时间上和幅度上都已离散化了的信号进行编码成为数字形式，这是完成数字化的最后过程。7PCM三部曲--抽样〔Sampling〕抽样：按一定间隔对模拟信号进行抽样抽样定理〔奈奎斯特定理〕：如果模拟信号的最高频率为F，假设以大于等于2F的抽样频率Fs对其抽样，那么抽样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。模拟话音信号的最高频率为3400Hz，抽样频率Fs实际上采用8000Hz。模拟信号抽样完成后，得到的是在时间上离散化了的脉冲振幅调制〔PAM〕信号。抽样〔Sampling〕8量化：对每个样本舍入到量化级别上均匀量化与非均匀量化量化〔Quantization〕PCM三部曲--量化〔Quantization〕9PCM三部曲--量化〔Quantization〕量化：导致失真量化〔Quantization〕10非均匀量化它的根本思想是在均匀量化前先对信号经过一次处理，对大信号进行压缩而对小信号进行较大的放大。即采用压缩的量化特性来改善小信号的信噪比。对小信号采用小的量化间隔，对大信号采用大的量化间隔，这样可以用较少的位数编码。对大信号来说，虽然绝对量化误差较大，但是因为：〔1〕大信号出现的时机不多，〔2〕信噪比〔相对误差〕与小信号是一致的，所以对总的话音质量影响不大。非均匀量化也是一种压缩。量化〔Quantization〕11µ律压扩µ律(µ-Law)压扩(G.711)主要用在北美和日本等地区的数字通信中。它的提出早于A律x为输入信号，规格化为－1<=x<=1µ为确定压缩量的参数，它反映最大量化间隔和最小量化间隔之比，取100<=µ<=500。现在多采用µ=255。量化〔Quantization〕12A律压扩0<=|x|<=1/A1/A<=|x|<=1A律(A-Law)压扩(G.711)主要用在欧洲和中国大陆等地区的数字通信中在8位码中，通常采用A=87.6对于采样频率为8kHz，样本精度为13位、14位或者16位的输入信号，使用µ律压扩编码或者使用A律压扩编码，经过PCM编码器之后每个样本的精度为8位，输出的数据率为64kb/s。这个数据就是CCITT推荐的G.711标准。量化〔Quantization〕13PCM三部曲--编码〔Encode〕编码：对每个舍入后的样本进行编码一般在PCM中采用二元码，在二元码中，用n个比特，总共组成2的n次方个量化级数N。n并不是越大越好。需要根据通信质量要求适中选取目前国际上通用的是8位码。那么量化级数N=256在PCM系统中常用的码型有自然二进码、折叠二进码和循环二进码。目前我们使用的PCM设备都是采用折叠二进码。完成编码过程后，模拟信号已转换成了数字信号，进而可以将此数字信号变换成适于信道传输的波形传到对方。对方收到信号后，再通过反变换重新得到原来的模拟信号，实现了整个通信过程。编码〔Encode〕14PCM转换过程举例15话音信道带宽<4kHz抽样频率：8kHz(>2倍话音最大频率)量化级数：256级(用8位二进制码表示)数据率：8000次/s*8bit=64Kbit/s每路PCM信号的速率=64Kbit/s模拟话音抽样频率PCM信号抽样量化和编码

数字化声音f<4kHzfs=8kHzPCM各项指标160121631时间片125us=32时隙=2.048Mbps帧同步信令30路话音数据(PCM数据)+2路控制用户话路用户话路E1速率=(32x8bit)/125us=2.048Mb/sE1帧格式17T1速率=(193bit)/125us=1.544Mb/sT1帧格式18E1帧格式19复帧包括16帧(2ms),编号0-15TS0偶数帧:Y0011011--FAW

TS0奇数帧:Y1A1XXXXX(A1:帧定位丧失指示)0帧TS16:0000XA2XX(0000:复帧定位信号,A2:复帧定位丧失指示)(Y:国际应用,X:没用)1-15帧TS16:30个信道信令E1帧格式20PCM与时分多路复用〔TDM〕21PCM根底--多路复接技术22DS0E1T1,DS1E2DS2E3DS3E4欧洲美国

(ANSI)PCM根底--复接体系23140MLTU1403482348140343488234Mb/s8Mb/s2Mb/s2Mb/sPCM分插复用140MLTU24抗噪声〔干扰〕能力强可以控制过失，提高了传输质量便于用计算机进行处理易于加密、保密性强可以传输语音、数据、影像，通用、灵活计算机通信仅在不得已的情况下，才会采用模拟通信，如通过线拨号上网数字通信的优点25

PCM设备系统组成及常用接口介绍26接口模块：

FXSFXOE&MV.24V.35G.703

PCM设备原理框图E1接口模块时钟模块网元控制模块网管交叉矩阵27FXS用户接口模块FXS用户线接口单元主要实现如下功能：音频接口的二/四线转换收发电平软件调整铃流控制摘机检测PCM编解码过压过流保护28FXS技术指标铃流电压 铃流频率最大环路电阻 电平特性线路阻抗

收发电平频率响应空闲噪声串话失真29FXO交换机接口模块FXO交换机接口单元主要实现如下功能：音频接口的二/四线转换收发电平软件调整铃流检测环路开合控制PCM编解码过压过流保护用户线测试开关30FXO接口技术指标铃流识别电压 铃流频率最大环路电阻 电平特性线路阻抗

收发电平频率响应空闲噪声串话失真31E&M接口模块E&M接口单元局部电路主要实现如下功能：音频接口的二/四线转换二线、四线传输方式控制收发电平软件调整E、M线信令的发送和接收PCM编解码32E&M接口技术指标最大环路电阻 电平特性线路阻抗

收发电平频率响应空闲噪声串话失真33V.24/V.28低速数据接口

V.24数据接口单元完成数据格式转换

符合ITU-T建议V.24

用于支持DTE和DTE，DTE和DCE，

DCE和DCE之间的数据通信。34G.703中速数据接口

提供ITU-T64kbit/sG.703建议接口模块同向和反向两种接口

35V.35数据接口提供ITU-TV.35建议的数据接口64kbits/s或NX64kbits/s速率36V.35数据接口提供ITU-TV.35建议的数据接口64kbits/s或NX64kbits/s速率37SAGEM–FMX12

设备介绍38设备结构SAGEM-FMX灵活的数字交叉连接设备FMX4:小容量FMX12:大容量FMX4FMX1239FMX12:1电源板：－48V，可插两块配成1+1备份2GIE板：配置管理板，只插一块3COB板：交叉同步板，可插两块配成1+1备份

12接口板：12槽位FMX4:1电源板：－48V、110/220V只插一块

2GIE板：配置管理板，只插一块3COB板：交叉同步板，只插一块4接口板：4槽位设备结构40设备功能１ 、数字交叉连接／复用２、2Mbit/s通道迂回３、数字接口４、模拟接口41设备功能作为通信网络接入设备，PCM必须具备灵活的软件操作功能，这只要表达在交叉连接性能上。为了满足组网的需求，SAGEM公司推出最新一代灵活的FMX系列数字交叉复用设备。交叉功能由先进的高集成芯片完成，用户只需登陆一端设备即可完成各站的时隙交叉配置，打破传统PCM人工交叉的作法。数字交叉连接／复用42FMXFMXFMXFMXFMX

中心站:时隙交叉连接:从2Mbit/s数据流中提取nx64kbit/s时隙

进行交叉以满足不同方向的业务需

设备功能数字交叉连接／复用43设备功能NTUModemDCEBMXBMX边缘站:把丰富多样的用户接口信号聚集至2Mbit/s数据流。

数字交叉连接／复用44设备功能2Mbit/s通道迂回

提供两条备份链路发送端主备同时工作，接收端根据链路性能提取质量优良的通道当主通道终断或信号恶劣时，业务无损伤切换到备通道

减少传统调换电路的时间45数字接口设备功能2Mbit/s板(A2S)：提供4个标准的G.703E1接口与PDH、SDH 2Mbit/s传输接口相连，整机可处理26个2M口。任意 两个接口间可进行单个或多个〔高速〕时隙交叉V.24/V.28板：提供4个标准的V.28、DCE接口，同步速率 达64kbit/s,异步速率达38400bit/s，兼容RS232-C

V.24/V.11板：提供3个标准的X.24,V.11,V.35DCE接口。 符合建议：V.11,V.24,V.35,X.24(X.21) 速率: 48,56,nx64kbit/s(1<n<31) 46设备功能数字接口2线2B1Q板：提供2或4个2线2B1QU型口，符合G.960、G.961 及ETSI定于的标准：

DE/TM3004DTR/TM3002

作为ISDN用户线路延伸

(NT1),NTUs

3XJ64板：提供3个复合G.703,G.823的同向J64

接口、带 64kbit/s信令，连接数据适配器ADPCM板：

ADPCM编码速率:32kbit/s(4bits/Ts)或16kbit/s (2bits/Ts)。符合G.711Alawormlaw,G.726标准47设备功能模拟接口用户板〔带检测〕：提供6个2线接口，带宽为300-3400Hz 符合标准：G.711(Alaw),G.552。可配成热线或用户 延伸。交换板〔带检测〕：提供6个或12个2线交换接口，复合标准 G.711(Alaw),G.552与用户板一起配置成用户延伸2/4线EM板：提供6个2线或4线音频接口带宽为300-3400Hz 每一路提供2组E/M信令,符合标准：G.711(Alaw),G.712, G.713,G.714,G.715可接Modems,PABX,数据适配器, 信令适配器,数字租用线路48网络管理

FMX可通过

SNMP协议进行中心监控管理

通过V.11接口与SAGEM其它设备一起管理代理主机FMXV.11管理FOT49NTUV.11FMXNTUFMXFMXV.35FMXV.11FMXFMXV.35SAGEM-FMX:例子租用通道根据业务需求，FMX可提供各种不同类型的接口和适当的速率以连接

NTUs,modems,DCEs等设备50SAGEM-FMX:应用远端节点远端节点中心节点至商业网的租用线路〔１〕51

每台设备之间用铜线相连

线路数量繁多

要求的MODEM也就非常多

接口不稳定、不可靠!SAGEM-FMX:应用远端节点远端节点中心节点至商业网的租用线路〔２〕52SAGEM-FMX:应用远端节点远端节点中心节点M

U

XM

U

XM

U

X

线路数量

如果互连的公司很多，线路的数量还是非常多!至商业网的租用线路〔３〕53中心网络建议用SDH光纤骨干网时隙交叉、复用公司1公司2公司3SAGEM-FMX:应用公司１公司2公司3SAGEM-FMX12至商业网的租用线路〔４〕WAN54SAGEM-FMX:应用租用线路提供点对点的透明通道、丰富的接口。TelephonPBXX.25FRATMswitchPCTelephonPBXX.25FRATMswitchPCWAN55SAGEM-FMX:网管

FMX可通过

SNMP协议进行中心监控管理

通过V.11接口与SAGEM其它设备一起管理FOTFOTSNMP管理V.11管理V.11管理FOTFOT56SAGEM-FMX:网管

FMX的管理与监控：

设备、电路板、时间参数的配置

显示故障、告警及性能

维护操作，如自环、日记。57SAGEM-FMX:网管为了不浪费带宽,FMX监控信息通过0TSbits来传输。X.25from1to18FMXFMXfront-endFMXFMXFMXFMXfrom1to18FMX至多63台FMXoveramaximumof10levels

IONOSANM:SNMP基于WindowsNTPC平台58接口板2Mbit/s板(A2S)接口类型: HDB3接口数量: 4速率: 2048kbit/s±50.10-6

端口阻抗: 75or120W特性: G.703,G.704,G.706,G732,G.736, G.823,I.431应用类型: PABXs,PCM,高速终端,30B+DISDN基群接入, 数字租用线路,2Mbit/s通道保护预算故障率: 1255.10-9/h+-592Mbit/s板(A2S)(3)提供多链路接口一般路由器接口特性是G.703/G.704

同一2Mbit/s通道可提供几条逻辑链路(由相邻时隙组成)

如果连接路由器的复用设备不提供多链路功能，那么本地路由器通过 一个G.703端口就不能与多端路由器相连

也就是说，路由器的V.11接口可归约为:多达30接口

〔64kbit/s,一个G.703端口〕602Mbit/s板(A2S)(3)RouterG.703FMXFMXFMXRouterRouterV.11G.703Redlink:256kbit/s(4TS)Greenlink:512kbit/s(8TS)多链路接口应用举例61接口板3XJ64板接口类型: J64带64kbit/s信令接口容量: ３速率: 64kbit/s端口阻抗: 120W特性: G.703,G.823同向典型应用: 数据适配器预计故障率: 589.10-9/h+-62接口板

2/4线EM板接口类型: 2/4线音频带E/M信令接口数量: 6速率: 300-3400Hz端口阻抗: 600W特性: 每一路提供２组E/M,G.711(Alaw), G.712,G.713,G.714,G.715典型应用: Modems,PABX,数据适配器,

信令适配器,数字租用线路预计故障率: 965.10-9/h63接口板V.24/V.28板接口类型: V.24/V.28接口数量: 4速率: 1200bit/s同步速率达64kbit/s, 50bit/s异步速率达38400bit/s特性: V.24,V.28,V.110DCE接口典型应用: PCs,modems,低速终端预计故障率: 607.10-9/h64接口板V.24/V.11(V.10)板接口类型: X.24,V.11,V.35接口容量: 3速率: 48,56,nx64kbit/s(1<n<31)特性: DCE接口，符合建议：

V.11,V.24,V.35,X.24(X.21)典型应用: 高速终端,

路由器预计故障率: 455.10-9/h65接口板基带发收信板接口类型: 基带接口容量: 1线路速率: 72,144,288kbit/s可用速率: 64,1