现代通信系统新技术 (第三版) 课件 第2章 数字通信

第2章

数字通信2.1数字通信系统模型2.2时分多路复用(TDM)2.3准同步数字体系(PDH)2.4同步数字体系(SDH)小结

2.1数字通信系统模型

1.数字基带传输通信系统把原始数字信号进行简单变换，不改变信号的频谱特性，将其送到信道中进行传输，而不需调制器/解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统。数字基带传输通信系统模型如图2-1所示。图2-1数字基带传输通信系统模型

2.数字频带传输通信系统

在数字通信中，要处理好以下几个问题：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错原则上是可以控制的，可通过差错控制编码来实现。因此，就需要在发送端增加一个编码器，相应地，在接收端就需要一个解码器。第二，当需要实现保密通信时，可对数字基带信号进行“扰乱”(加密)，此时在接收端必须进行解密。第三，由于数字通信是一个接一个按一定节拍传送数字信号的，因而接收端必须与发送端有相同的节拍；否则，就会因收、发步调不一致而造成混乱。

点对点的数字频带传输通信系统模型一般如图2-2所示。图中，同步环节没有示出，这是因为同步贯穿于通信系统的整个过程，在此主要强调信号流程的部分。图2-2点对点的数字频带传输通信系统模型

3.模拟信号数字化传输通信系统

上面讲述的数字通信系统中，信源输出的信号均为数字基带信号。实际上，在日常生活中，大部分信号(如语音信号)为连续变化的模拟信号。那么，要实现模拟信号在数字系统中的传输，必须在发送端将模拟信号数字化，即A/D转换；在接收端则需进行相反的转换，即D/A转换。实现模拟信号数字化传输的通信系统模型如图2-3所示。图2-3模拟信号数字化传输通信系统模型

4.数字通信的主要优、缺点

1)数字通信的主要优点

(1)抗干扰、抗噪声性能好。

(2)差错可控。

(3)易加密。

(4)易与现代技术结合

2)数字通信的缺点

(1)频带利用率不高。

(2)需要严格的同步系统。

随着数字集成技术的发展，各种中、大规模集成器件的体积不断减小，加上数字压缩技术的不断完善，数字通信设备的体积将会越来越小。所以随着科学技术的不断发展，数字通信的两个缺点也显得越来越不重要了。实践表明，数字通信是现代通信的发展方向。

2.2时分多路复用(TDM)

2.2.1TDM的基本原理在模拟信号的数字传输中，抽样定律告诉我们，一个频带限制在0～fx以内的低通模拟信号x(t)可以用时间上离散的抽样值来传输，抽样值中包含x(t)的全部信息。当抽样速率fs≥2fx时，可以从已抽样的输出信号中用一个带宽为fx≤B≤fs-fx的理想低通滤波器不失真地恢复出原始信号。

假设有N路PAM信号进行时分多路复用，系统框图如图2-4所示。各路信号首先通过相应的低通滤波器(LPF)变为带限信号，然后被送到抽样电子开关。电子开关每Ts秒将各路信号依次抽样一次，这样N个样值按先后顺序错开插入抽样间隔Ts之内，最后得到的复用信号是N个抽样信号之和，如图2-4(e)所示。各路信号脉冲间隔为Ts，各路复用信号脉冲间隔为Ts/N。由各消息构成单一抽样的一组脉冲叫作一帧，一帧中相邻两个脉冲之间的时间间隔叫作时隙，未被抽样脉冲占用的时隙叫作保护时间。图2-4TDM系统框图及波形图2-4TDM系统框图及波形

2.2.2TDM信号的带宽及相关问题

1.抽样速率fs、抽样脉冲宽度τ与复用路数N的关系

由抽样定理可知，抽样速率fs≥2fx。以语音信号x(t)为例，通常取fs为8 kHz，即抽样周期Ts = 125μs，抽样脉冲的宽度τ要比125μs还小。

对于N路时分复用信号，在抽样周期Ts内要顺序地插入N路抽样脉冲，而且各脉冲间要留出一些空隙作为保护时间。若取保护时间tg和抽样脉冲宽度τ相等，则抽样脉冲的宽度τ = Ts/2N。N越大，τ就越小，但τ不能太小，因此，时分复用的路数也不能太多。

2.信号带宽B与路数N的关系

时分复用信号的带宽有不同的含义。一般情况下，从信号本身具有的带宽来考虑，TDM信号是一个窄脉冲序列，它应具有无穷大的带宽，但其频谱的主要能量集中在0～1/τ以内。因此，从传输主要能量的观点来考虑，可得

根据抽样定律，一个频带限制在fx的信号，只要有2fx个独立的信息抽样值，就可用带宽B = fx的低通滤波器恢复其原始信号。N个频带都是fx的复用信号，它们的独立对应值为2Nfx = Nfs。如果将信道表示为一个理想的低通滤波器，那么为了防止组合波形丢失信息，传输带宽必须满足

3.时分复用信号仍然是基带信号

时分复用后得到的总和信号仍然是基带信号，只不过这个总和信号的脉冲速率是单路抽样信号的N倍，即

这个信号可以通过基带传输系统直接传输，也可以经过频带调制后在频带传输信道中传输。

4.时分复用系统必须严格同步

在TDM系统中，发送端的转换开关与接收端的分路开关要严格同步，否则系统就会紊乱。实现同步的方法与脉冲调制的方式有关。

2.2.3时分复用的PCM通信系统

PCM和PAM的区别在于，PCM要在PAM的基础上量化和编码，把PAM中的抽样值量化后编为k位二进制代码。图2-5为一个只有三路PCM复用的方框图。图2-5TDM-PCM方框图

2.2.4PCM30/32路典型终端设备

交换局内，在PCM30/32路端机外加适当的市话出入中继器接口，可与步进制、纵横制等各式交换机连接，用于市内或长途通信。

PCM30/32路端机除提供电话外，还可以通过适当接口传输数据、载波电报、书写电话等。

上述PCM30/32路端机性能是按CCITT的有关建议设计的，其主要指标均符合CCITT标准。

1.基本特性

PCM30/32路端机的基本特性如下：

(1)话路数目：30；

(2)抽样速率：8kHz；

(3)压扩特性：13折线A律压扩，A = 87.6，编码位数k = 8，采用逐次比较型编码器，其输出为折叠二进制码；

(4)每帧时隙数：32；

(5)总的码元速率：8 × 32 × 8000 = 2048kb/s。

2.帧与复帧结构

帧与复帧结构见图2-6。1复帧等于16帧。图2-6帧与复帧结构

(1)时隙分配。在PCM30/32路制式中，抽样周期为1/8000 = 125μs，称为一个帧周期，即125 μs为一帧。一帧内要时分复用32路，每路占用的时隙为125/32 = 3.9μs，称为1个时隙。因此一帧有32个时隙，按顺序编号为TS0、TS1、…、TS31。

时隙的使用分配为：

① TS1～TS15、TS17～TS31为30个话路时隙；

② TS0为帧同步码、监视码时隙；

③ TS16为信令(振铃、占线、摘机等各种标志信号)时隙。

(2)话路比特的安排。每个话路时隙内要将样值编为8位二元码，每个码元占3.9μs/8 = 488ns，称为1比特，编号为x1～x8。第1比特为极性码，第2～4比特为段落码，第5～8比特为段内码。

(3) TS0时隙的比特分配。为了使收、发两端严格同步，每帧都要传送一组特定标志的帧同步码组或监视码组，分偶帧和奇帧传送。帧同步码组为“0011011”，占用偶帧TS0的第2～8比特。第1比特供国际通信用，不使用时发送“1”码。奇帧比特分配的第3位为帧失步告警用，以A1表示，同步时送“0”码，失步时送“1”码。为避免奇帧TS0的第2～8比特出现假同步码组，第2比特规定为监视码，固定为“1”。第4～8比特为国内通信用，目前暂定为“1”。

(4) TS16时隙的比特分配。若将TS16时隙的码位按时间顺序分配给各话路传送信令，需要用16帧组成一个复帧，分别用F0、F1、…、F15表示，复帧周期为2ms，复帧频率为500Hz。复帧中各子帧的TS16分配为如下：

① F0帧：第1～4比特传送复帧同步码“0000”；第6比特传送复帧失步对局告警信号A2，同步为“0”，失步为“1”；第5、7、8比特传送“1”码。

② F1～F15各帧的TS16前4比特传送1～15话路的信令信号，后4比特传送16～30话路的信令信号。

准同步数字体系(PDH)有两大系列：

(1) PCM24路系列：北美、日本使用，基群速率为1.544Mb/s；

(2) PCM30/32路系列：欧洲、中国使用，基群速率为2.048Mb/s。

PDH系统的优点主要有三个：易于构成通信网，便于分支与插入，具有较高的传输效率；可视电话、电视信号以及频分制信号可与高次群相适应；可与多种传输媒介的传输容量相匹配，如电缆、同轴电缆、微波、波导、光纤等。

2.3准同步数字体系(PDH)

2.3.1数字复接的概念和方法

PDH复用方法与数字复接方法是不同的。

PCM复用方法是直接将多路信号编码复用，如基群30/32路，但不适用于高次群。高次编码速率快，对编码器元件精度要求高，不易实现，所以，一般不采用高次群。

数字复接方法是将几个低次群在时间的空隙上叠加合成高次群。

图2-7是数字复接系统的方框图。图2-7数字复接系统方框图

复接器由定时、码速调整和同步复接单元组成；分接器由同步、定时、分接和支路码速恢复单元组成。

在图2-7中，码速调整单元的作用是把各准同步的输入支路的数字信号的频率和相位进行调整，形成与本机定时信号完全同步的数字信号。若输入信号是同步的，则只需调整相位。

分接器定时单元产生的各种控制信号与复接器定时单元产生的各种控制信号是类似的：同步单元从合路信号中提出帧定时信号，再用它控制分接器定时单元；同步分接单元受分接定时单元控制，把合路信号分解为支路数字信号；受分接器定时单元控制的恢复单元则把分解出的数字信号恢复出来。

数字复接的特点是复接后速率提高了，但各低次群的编码速率没有变。

2.3.2同步复接与异步复接

1.数字复接的实现

1)按位复接

按位复接的方法是每次复接时各低次群的一位编码形成高次群。如图2-8(b)是四路集群信号按位复接的示意图。图2-8数字复接示意图

按位复接的结果是复接后每位码的间隔是复接前各支路的1/4，即高次群的速率提高到复接前的4倍。

其特点是复接电路存储量小，简单易行，在PDH中大量使用；不足是破坏了一个字节的完整性，不利于以字节(即码字)为单位的处理和交换。

2)按字复接

按字复接的方法是每次复接按低次群的一个码字形成高次群。图2-8(c)是四路信号按字复接的示意图。其特点是每个支路都要设置缓冲存储器，要求有较大的存储容量，保证一个字的完整性，有利于按字处理和交换。同步SDH中大多采用这种方法。

2.数字复接的同步

数字复接同步主要解决下面两个问题：

(1)同步：被复接的几个低次群数码率相同。

(2)复接：不同系统的低次群往往数码率不同，是因为各晶体振荡频率不相同。

不同步带来的问题是如果直接将几个低次群进行复接，就会产生重叠和错位，在接收端不可能完全恢复。图2-9是两路信号不同步产生重叠和错位的示意图。图2-9两路信号不同步产生重叠和错位示意图

3.同步复接

同步复接是由一个高稳定的主时钟来控制被复接的几个低次群，使这几个低次群的数码率统一在主时钟的频率上，可直接复接。同步复接方法的缺点是一旦主时钟发生故障，相关的通信系统将全部中断，所以它只限于局部地区使用。

1)码速变换与恢复

码速变换即为使复接器、分接器正常工作，在码流中插入附加码，这不仅使系统码速相等，而且能够在接收端分接。

·附加码：如对端告警码、邻站监测、勤务联系等公务码。

·移相：复接之前进行延时处理。

·缓冲存储器：完成码速变换和移相。

下面以一次群复接成二次群为例进行介绍，如图2-10所示。图2-10码速变换与恢复

同步复接系统结构(发送部分)如图2-11所示。图2-11同步复接系统结构(发送部分)

同步复接系统结构(接收部分)如图2-12所示。图2-12同步复接系统结构(接收部分)

(1)复接端的作用：时钟一致，支路时钟、复接时钟来自同一时钟源；各支路码率严格相等(2048kb/s)；缓冲存储器完成各支路的码速变换；复接合成完成各支路合路并在所留空位插入附加码(包括帧同步码)。

(2)分接端的作用：时钟从码流中提取，产生复接定时；帧同步保证收、发间步调一致；分群分接分开4个支路信号，并检出公务码；缓冲存储器扣除各自支路附加码，恢复原信号。

2)同步二次群的帧结构

同步二次群的帧结构如图2-13所示。图2-13同步二次群的帧结构

4.异步复接

由于各低次群使用自己的时钟，且各时钟不一致，因此各低次群的数码率不完全相同(不同步)，需要调整码速使它们同步后再进行复接。PDH大多采用这种复接方法。图2-14是异步复接与分解示意图。图2-14异步复接与分解示意图

其中：

(1)数字复接器：把4个低次群(支路)合成一个高次群。

(2)数字复接器组成：定时单元—提供统一的时钟给设备；码速调整单元—使各支路码速一致，即同步(分别调整)；复接单元—将低次群合成高次群。

(3)数字分接器：把高次群分解成原来的低次群。

(4)数字分接器组成：定时单元—从接收信号中提取；同步单元—使分接器时钟与复接器基准时钟同频、同相，达到同步；分接单元—将合路的高次群分离成同步支路信号；恢复单元—恢复各支路信号为原来的低次群。

采用正码速调整与恢复将2048kb/s调整为2112kb/s的原理图如图2-15所示，其过程说明如下：

码速调整装置用于各支路单独调整，将准同步码流变成同步码流。

准同步码流是标称数码率相同、瞬时数码率不同的码流。

缓冲存储器是码速调整的主体。

fl是写入脉冲的频率，与输入支路的数码率相等。

fm是读出脉冲的频率，与缓存器支路信码输出速率相等。因为是正码速，所以fm > fl。

复接过程：fl送相位比较器(与fm

比较，fm

起始滞后一个周期)；fm

复接脉冲送扣除电路(扣与不扣由插入请求决定，请求时扣，不请求时则不扣)，已扣的fm

复接脉冲送相位比较器(与fl比较)，且作为读出脉冲；缓存器输出的fm

码流有空闲(扣除造成)，防止空读；插入请求使标志信号合成插入；合成电路将fm

和标志信号合在一起。图2-15正码速调整与恢复

相位比较器在fl

和fm

相位几乎相同时，有输出。

码速恢复装置用于将分接后的每一个同步码流恢复成原来的支路码流。

恢复过程：标志信号检出单元有信号输出时，写入脉冲扣除扣除1 bit；扣除的写入脉冲通过缓存器将与输入的支路信号fm合并输出，恢复支路信码fl。

5.码速调整

异步复接中的码速调整技术可分为正码速调整、正/负码速调整和正/零/负码速调整三种，其中正码速调整应用最为普遍。正码速调整的含义是使调整以后的速率比任一支路可能出现的最高速率还要高。例如，二次群码速调整后每一支路速率均为2112kb/s，而一次群调整前的速率在2048kb/s上下波动，但不会超过2112kb/s。

正码速调整的具体实施总是按规定的帧结构进行的。例如PCM二次群异步复接时就是按图2-16所示的帧结构实现的。图2-16(a)是复接前各支路进行码速调整的帧结构，其长为212bit，共分成4组，每组都是53bit，第Ⅰ组的前3个比特F11、F12、F13用于帧同步和管理控制，后3组的第一个比特C11、C12、C13作为码速调整控制比特，第Ⅳ组第2比特V1作为码速调整比特。图2-16异步复接二次群帧结构

通过图2-17中的比较器可以做到缓存器快要读空时发出一条指令，命令2112kHz时钟停读一次，使缓存器中的存储量增加，而这一次停读就相当于使图2-16(a)的V1比特位置没有置入信码，而只是一位作为码速调整的比特。图2-16(a)帧结构的意义就是每212bit就比相一次，即作一次是否需要调整的判决。若判决结果需要停读，则V1是调整比特；若不需要停读，则V1仍然是信码。这样就把在2048kb/s上下波动的支路码流都变成了同步的2112kb/s码流。图2-17正码速调整原理

在复接器中，每个支路都要经过正码速的调整。由于各支路的读出时钟都是由复接器提供的同一时钟2112 kHz，所以经过调整，4个支路的瞬时数码率都会相同，即均为

2112kb/s，故一个复接帧长为848bit，其帧结构如图2-16(b)所示。

图2-16(b)是由图2-16(a)所示的4个支路比特流按比特复接的方法复接起来而得到的。所谓按比特复接，就是将复接开关每旋转一周，就在各支路取出一个比特。也有按字复接的，即开关旋转一周，在各支路上取出一字节。

从原理上讲，要识别V1是信码还是调整比特，只要1位码就够了。这里用3位码，主要是为了提高可靠性。如果用1位码，这位码传错了，就会导致对V1的错误处置。例如用“1”表示有调整，“0”表示无调整，经过传输，若“1”错成“0”，就会把调整比特错当成信码；反之，若“0”错成“1”，就会把信码错当成调整比特而舍弃。现在用3位码，采用大数判决，即“1”的个数比“0”多时认定是3个“1”码；反之，则认定是3个“0”码。这样，即使传输中错一位码，也能正确判别V1。

在大容量通信系统中，高次群失步必然引起低次群的失步。所以为了使系统能可靠工作，四次群异步复接调整控制比特Cj为5个，五次群的Cj为6个(二、三次群都是3个比特)。这样安排，可使因误码而导致对V1比特的错误处理的概率更小，从而保证大容量通信系统的稳定可靠工作。

2.3.3PCM高次群

1. PCM三次群

PCM三次群的总话路数为120 × 4 = 480个，速率为34.368Mb/s。

三次群复接过程：

(1)将4个标称速率8448kb/s转换为8592kb/s；

(2)再复接成三次群。

PCM三次群帧结构如图2-18所示。图2-18PCM三次群帧结构

2. PCM四次群

PCM四次群帧结构如图2-19所示。

3. PCM五次群

PCM五次群帧结构如图2-20所示。图2-19PCM四次群帧结构图2-20PCM五次群帧结构

4.高次群数字复接

国际上两大系列的准同步数字体系构成更高速率的二、三、四、五次群，如表2-1所示。

在表2-1中，二次群(以30/32路作为一次群)的标准速率8448kb/s＞2048 × 4 = 8192kb/s。其他高次群复接速率也存在类似情况。这些多出来的码元是用来解决帧同步、业务联络以及控制等问题的。

复接后的大容量高速数字流可以通过电缆、光纤、微波、卫星等信道传输，而且光纤将取代电缆，卫星将利用微波段传输信号。因此，大容量的高速数字流主要是通过光纤和微波来传输的。经济效益分析表明，二次群以上的数字通信用光纤、微波传输都是合算的。

基于30/32路系列的数字复接体系(E体系)的结构如图2-21所示。图2-21PCM30/32路系列数字复接体系(E体系)结构

5.高次群接口码型

高次群接口码型的要求与基带传输时对码型的要求类似。线路与机器、机器与机器的接口必须使用协议的同一种码型。一至四次群接口速率与码型如表2-2所示。

2.4同步数字体系(SDH)

2.4.1SDH的基本概念

20世纪80年代中期以来，光纤通信在电信网中获得了广泛应用，其应用范围已逐步从长途通信、市话局间中继通信转向用户入网。光纤通信优良的宽带特性、传输性能和低廉价格使之成为电信网的主要传输手段。然而，随着电信网的发展和用户要求的提高，光纤通信中的传统准同步数字体系(PDH)暴露出一些固有的弱点：

(1)欧洲、北美、日本等国家规定的语音信号编码率各不相同，给国际间互通造成困难。

(2)没有世界性的标准光接口规范，导致各厂家自行开发的专用接口(包括码型)只有通过光/电转换成标准电接口(G.703建议)才能互通，从而限制了联网应用的灵活性，也增加了网络运营成本。

(3)低速支路信号不能直接接入高速信号通路上，例如目前低速支路多数采用准同步复接，而且大多数采用正码速调整来形成高速信号，其结构复杂。

(4)系统运营、管理与维护能力受到限制。

SDH是由一些网络单元(例如终端复用器TM、分插复用器ADM、同步数字交叉连接设备SDXC等)组成的在光纤上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络，其优点是：

(1)具有全世界统一的网络节点接口(NNI)。

(2)有一套标准化的信息结构等级，称为同步传输模块(STM-1、STM-4、STM-16和STM-64)。

(3)帧结构为页面式，具有丰富的用于维护管理的比特。

(4)所有网络单元都具有标准光接口。

(5)有一套灵活的复用结构和指针调整技术，允许现有的准同步数字体系、同步数字体系和B-ISDN信号进入其帧结构，因而具有广泛的适应性。

(6)采用大量软件进行网络配置和控制，使得其功能开发、性能改变较为方便，适应将来的不断发展。

为了比较PDH和SDH，这里以从140Mb/s码源中分插一个2Mb/s支路信号的任务为例来加以说明，其工作过程如图2-22所示。图2-22分插信号流图的比较

由图2-22可知，为了从140Mb/s码源中分插一个2Mb/s支路信号，PDH需要经过140/34Mb/s、34/8Mb/s和8/2Mb/s三次分接。

SDH的特点是由基本复用单元组成，有若干中间复用步骤；业务信号的种类包括两大基本系列的各次群速率；STM-N的复用过程包括映射、定位、复用三个步骤；复用技术为指针调整定位。

SDH网络最核心的特点是拥有同步复用、标准光接口和强大的网络管理能力。

2.4.2SDH的速率和帧结构

在SDH网络中，信息是以同步传输模块(SynchronousTransportModule，STM)的结构形式传输的。一个同步传输模块(STM)主要由信息有效负荷和段开销(SectionOverHead，SOH)组成块状帧结构。

SDH最基本的模块信号是STM-1，其速率是155.520Mb/s；更高等级的STM-N是将基本模块信号STM-1同步复用、字节间插的结果。其中N是正整数，可以取1、4、16、64。ITU-TG.707建议规范的SDH标准速率如表2-3所示。

STM-N的帧结构如图2-23所示，它有270 × N列、9行，即帧长度为270 × N × 9B(字节Byte简记为B)，或270 × N × 9 × 8bit；帧重复周期为125μs。图2-23STM-N的帧结构

1.段开销

段开销分两个部分，第1～3行为再生段开销(RSOH)，与再生器功能相关；第5～9行为复用段开销(MSOH)，与管理单元群(AUG)的组合和拆解相关。SOH中所含字节主要用于网络的运行、管理、维护和指配(OAM&P)，以保证信息正确灵活地传输。

2.管理单元指针

AU-PTR位于帧结构左边的第4行，其作用是指示净负荷区的第一个字节在STM-N帧内的准确位置，以便接收时能正确分离净负荷区。

3.净负荷

STM-1的净负荷是指可真正用于通信业务的比特，净负荷量为8bit/B × 261B ×9行 = 18 792bit。另外，该区域还存放着少量可用于通道维护管理的通道开销(POH)字节。

对于STM-1而言，帧长度为270 × 9B，或270 × 9 × 8 = 19 440bit，帧周期为125μs，其比特速率为270 × 9 × 8/125 × 10-6 = 155.520Mb/s。STM-N的比特速率为270 × 9 × N × 8/125 × 10-6 = 155.520NMb/s。

2.4.3同步复用结构

同步复用与映射方法是SDH最具特色的内容之一。它能使数字复用由PDH固定的大量硬件配置转换为灵活的软件配置。

在SDH网络中，采用同步复用法、净负荷指针技术来表示STM-N帧内净负荷的准确位置。SDH的一般复用结构如图2-24所示，它是由一些基本复用和映射单元组成的、有若干中间复用步骤的复用结构。各种业务信号复用进STM-N帧的过程都要经历映射、定位和复用三个步骤。其中，采用指针调整定位技术取代125μs缓存器来校正支路频差和实现相位对准，是复用技术的一项重大改革。图2-24SDH的一般复用结构

定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程，即以附加于虚容器上的支路单元指针(或管理单元指针)指示和确定低阶虚容器帧的起点在支路单元(或高阶虚容器帧的起点在管理单元)净负荷中的位置。当发生相对帧相位偏差使虚容器帧起点浮动时，指针值随之调整，从而始终保证指针值准确指示信息结构起点在虚容器帧中的位置。

复用是一种使多个低阶通道的信号适配进高阶通道或者把多个高阶通道层信号适配进复层的过程，即把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N。由于经TU和AU指针处理后的各VC支路已相位同步，所以此复用过程为同步复用。

图中各单元的名称及作用分别为：

(1)容器(C)。容器是一种用来装载各种速率的业务信号的信息结构。容器的种类有五种：C-11、C-12、C-2、C-3、C-4，其输入比特率分别为1.544Mb/s、2.048Mb/s、6.312Mb/s、34.368或44.736Mb/s、139.264Mb/s。参与SDH复用的各种速率的业务信号都要经过码速调整等适配技术装进一个恰当的标准容器之中。已装载的标准容器又作为虚容器(VC)的净负荷。

(2)虚容器(VC)。虚容器是用来支持SDH的通道层连接的信息结构。它是SDH通道的信息终端。虚容器有低阶VC和高阶VC之分，前端的VC-11、VC-12、VC-2、VC-3为低阶虚容器；后端的VC-3、VC-4为高阶虚容器。虚容器的信息结构由通道开销和标准容器的输出组成，即

(3)支路单元(TU)。支路单元是提供低阶通道层和高阶通道层之间适配的信息结构。其信息TU-n(n = 11，12，2，3)由一个相应的低阶VC-n信息净负荷和一个相应的支路单元指针TU-nPTR组成。TU-nPTR指示VC-n净负荷起点在支路帧中的偏移，即

(4)支路单元组(TUG)。支路单元组是由一个或多个在高阶VC净负荷中占据固定且确定位置的支路单元组成的。

(5)管理单元(AU)。管理单元是提供高阶通道层和复用通道层之间适配的信息结构，有AU-3和AU-4两种管理单元。其信息AU-n(n = 3，4)由一个相应的高阶VC-n信息净负荷和一个相应的管理单元指针AU-nPTR组成。AU-nPTR指示VC-n净负荷起点在TU帧内的位置。AU指针相对于STM-N帧的位置总是固定的，即

(6)管理单元组(AUG)。管理单元组是由一个或多个在STM-N净负荷中占据固定且确定位置的支路单元组成的。

(7)同步传输模块。基本帧模块STM-1的信号速率为155.520Mb/s，更高阶的STM-N(N = 4，16，64，…)由STM-1信号以同步复用方式构成。

当各种PDH速率信号输入到SDH网时，首先要进入标准容器C-n(n = 11，12，2，3，4)；进入容器的信息结构为后接的虚容器VC-n组成与网络同步的信息有效负荷；这就是映射过程。

由图2-25所示的复用结构可见，从一个有效信息负荷到STM-N的复用路线不是唯一的，但对于一个国家或地区而言，其复用路线应是唯一的。我国的光同步传输网技术体制规定以2Mb/s为基础的PDH系列作为SDH的有效负荷，并选用AU-4复用路线；其基本复用映射结构如图2-25所示。图2-25我国的SDH基本复用映射结构

我国在PDH中应用最广的是2Mb/s和140Mb/s支路接口，一般不用34Mb/s支路接口。这是因为一个STM-1只能映射进3个34Mb/s支路信号，而将4个34Mb/s支路信号复用成140Mb/s后再映射进STM-1更为经济。

下面以2.048Mb/s转换为STM-N速率来说明信号的复用、定位、映射过程，如图2-26所示。图2-26从2.048 Mb/s支路信号到STM-N的过程

2.4.4映射的方法

映射是一种在SDH边界处使支路信号适配进VC的过程。各种速率先经过码速调整装入C-n中，再加入相应的VC-nPOH，形成VC-n。

1.高阶通道开销(HPOH)

高阶通道开销位于VC-3、VC-4帧结构的第一列，有9个字节，即J1、B3、C2、G1、F2、H4、F3、K3、N1，分别如图2-27、图2-28所示。图2-27VC-3通道开销(POH)图2-28VC-4通道开销(POH)

9个字节的功能如下：

J1—通道踪迹字节；

B3—通道BIP-8码字节；

C2—信号标识字节；

G1—通道状态字节；

F2、F3—通道使用者字节；

H4—通道使用者字节；

K3—自动保护倒换APS指令(前4bit)；备用字节(后4bit)；

N1—网络操作者字节。

2.低阶通道开销(LPOH)

低阶通道开销位于VC-1x、VC-2的一个复帧各基帧的头一个字节。

VC-1x、VC-2复帧结构的POH由V5、J2、N2、K4组成。加入POH的VC-12复帧结构如图2-29所示。有多种不同形式的复帧，适用不同容量的净负荷在网中传输。图2-29加入POH的VC-12复帧结构

低阶通道开销的功能：

V5—通道状态功能；

J2—通道踪迹字节；

N2—网络操作者字节；

K4(b1～b4)—APS通道；

K4(b5～b7)—远端缺陷指示；

K4(b8)—备用。

3.映射举例

1) 139.264Mb/s支路信号(H-4)的映射

该映射是异步映射，浮动模式。

(1) 139.264Mb/s支路信号装入C-4。

该映射是正码速调整异步装入。

(2) C-4装入VC-4。

该映射是在C-4的9个子帧前分别插入VC-4POH字节J1、B3、C2、G1、F2、H4、F3、K3、N1，即可构成VC-4帧。

139.264Mb/s支路信号(H-4)的映射过程如图2-30所示。图2-30139.264Mb/s支路信号(H-4)的映射过程

2) 2.048Mb/s支路信号(H-12)的映射

该映射是异步映射，比特同步、字节同步均可；均需要复帧形式；异步映射需码速调整；同步映射不需要码速调整。

2.048Mb/s支路信号异步映射成VC-12(复帧)的原理如图2-31所示。

低阶通道开销位置示意图如图2-32所示。图2-312.048Mb/s支路信号异步映射成VC-12(复帧)的原理图2-32低阶通道开销(LPOH)位置示意图

2.4.5定位

定位的作用是将帧偏移信息收进TU和AU。其步骤如下：

(1)在VC上附加TU-PTR或AU-PTR指针指示。

(2)确定低阶VC在TU净负荷中的起点位置或确定高阶VC在AU净负荷中的起点位置。

(3)发现相位偏差、帧起点浮动时，指针随之调整，以保证指针准确指示VC帧的起点位置。

指针作用如下：

(1)网络同步时，指针用来同步信号间的校准。

(2)网络失同步时(准同步)，指针用来进行频率和相位的校准；异步工作时，指针用作频率跟踪校准。

(3)容纳网络中的频率抖动和漂移。

1. VC-4在AU-4中的定位

1) AU-4PTR

VC-4进入AU-4时，应加上AU-4PTR，即AU-4 =VC-4 +AU-4PTR。AU-4PTR的位置位于VC-4前9列第4行的对应位置。

其中，Y=1001SS11，SS为未规定比特。

3个H3用于VC帧速率调整。

10个bit用于调整VC-4净负荷9 × 261 = 2349B：

(1)每3个字节为一个调整单位，共有2349/3 = 783个调整单位。

(2) ID比特共有210 = 1024个值，足以表示783个调整单位。

(3) 783个调整单位分别用000、111、222、…、781781781、782782782指针调整单位序列表示。

图2-33中000的位置是从AU-4PTR后的第一个调整单位算起的。图2-33指针位置和偏移编号

2)速率调整

(1)正调整。

(2)负调整。

3)举例

2. VC-12在TU-12中的定位

1) TU-12指针

V1、V2、V3、V4分别为TU-12基帧的指针。在VC-12基帧结构的基础上加入指针即可构成TU-12，VC-12基帧结构和TU-12指针位置如图2-34所示。图2-34VC-12基帧结构及TU-12指针位置

2.4.6复用

复用使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道，或把多个高阶通道层信号适配进复用层，即以字节交错间插方式把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N。

SDH复用为同步复用。TU和AU指针处理后的各VC支路已实现相位同步。

1. TU-12复用进TUG-2，再复用进TUG-3

(1) 3个TU-12按字节间插复用进1个TUG-2；1个TU-12基本帧为9行

× 4列 = 36字节；1个TUG-2为9行

× 12列 = 108字节。

(2) 7个TUG-2按字节间插复用进1个TUG-3；TUG-3的前两列为插入字节，所以，TUG-3共有

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