数字复接技术
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8 数字复接技术
一、数字复接原理
多路信号同时传输，及信道复用。 多路信号同时传输，及信道复用。 常用的复用方式有FDM、TDM和CDM等。 FDM用于 、 常用的复用方式有 和 等 用于 模拟通信，例如载波通信； 用于数字通信， 模拟通信，例如载波通信； TDM用于数字通信，例如 用于数字通信 （30/32路PCM） 通信。 路 ） 通信。
一、数字复接原理
1、复接的分类： 、复接的分类：
所需缓存较少，但不利于以 字节为单的信息的处理， PDH大多采用此方式
CH2
CH3
CH4
所需缓存较大，但有利于以 字节为单的信息的处理， SDH大多采用此方式
按字复接和按位复接
二、PDH系统简介 系统简介
路为基群， 以PCM30/32路为基群，采用按位复接的准同步复接 路为基群 技术，多用于早器的电话通信系统。 技术，多用于早器的电话通信系统。
SDH是一种传输规范，既可以用于光纤通信，也可以用于微波通信。STM是一种传输规范，既可以用于光纤通信，也可以用于微波通信。 是一种传输规范 N 同步传送模块可以容纳 同步传送模块可以容纳PDH信号，前向兼容 信号， 信号
9×N 丰富的管理开 销比特
STM-N帧结构 帧结构
2、帧结构与段开销
SOH：段开销是指STM帧结构中为了保证信息净负荷正 ： 常灵活传送所必须的附加字节，主要是供网络运行、管 理和维护使用的字节。 SOH可进一步划分为再生段开销RSOH和复用段开销 MSOH。 产生终止于再生中继设备和复用设备。 AU PTR：管理单元指针是一种指示符，主要用来指示 ： 信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置，以 便在接收端正确的分解。 产生终止于再生复用设备。 Payload：信息净负荷就是帧结构中用户所需要的真正 ： 的信息。其中还包括少量用于通道性能监视、管理和控 制的通道开销字节（POH）。
第三章 数字复接技术
28
外钟
定 时
同 步 复 接 分 接
定 时
1 2 3 4
码速 调整 复接器
合路
恢 复 分接器 支路
29
同步：位同步、帧同步等 帮助使分接器的基准时间信号与复接器的基准时间信号保持 正确的相位关系
30
2、数字复接系列 数字复接是按照一定的规定从低速到高速分级进行的。 一次群（基群）、二次群、三次群…… 现在使用的两类准同步数字复接系列：P76表3.1.1 北美、日本：以1544kbit/s为基群（24路PCM语音信号时分 复用，构成一次群 ） 8000*8*24=1536k 四个一次群合并为一个二次群，…… 欧洲、我国：以2048kbit/s为基群（30路PCM语音信号时分 复用，构成一次群 ） 8000*8*30=1920k 四个一次群合并为一个二次群，四个二次群合 并为一个三次群，四个三次群合并为一个四次群 ……
33
准同步信号的复接： 参与复接的各支路码流时钟的标称值相同，而码流时钟 实际值是在一定的容差范围内变化。 同步复接与异步复接的区别： 同步复接只需要相位的调整（甚至不需任何调整） 异步复接需要对各个支路进行频率、相位的调整
34
3.1.1数字信号的复接方式 3.1.1数字信号的复接方式
1、按位复接 每次复接一比特，顺次取第一路的第一个比特、第二路的第 一个比特……第一路的第二比特……P77图3.1.2 若四路信号复接，复接后每位码的宽度只有原来的1/4 在复接中需要用缓冲存储器，以便在其他路信号复接期间 将本路到来的信号储存起来
串无头无尾的码元序列，无法分辨出哪八位码是一个抽样值所编的码字和每一
个八位码字是哪一路话音信号——（采用帧同步方法）。为了建立帧同步，需 要一种特征信号，在每一帧(或几帧)的固定位置插入具有特定码型的帧同步码
外钟
定 时
同 步 复 接 分 接
定 时
1 2 3 4
码速 调整 复接器
合路
恢 复 分接器 支路
29
同步：位同步、帧同步等 帮助使分接器的基准时间信号与复接器的基准时间信号保持 正确的相位关系
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2、数字复接系列 数字复接是按照一定的规定从低速到高速分级进行的。 一次群（基群）、二次群、三次群…… 现在使用的两类准同步数字复接系列：P76表3.1.1 北美、日本：以1544kbit/s为基群（24路PCM语音信号时分 复用，构成一次群 ） 8000*8*24=1536k 四个一次群合并为一个二次群，…… 欧洲、我国：以2048kbit/s为基群（30路PCM语音信号时分 复用，构成一次群 ） 8000*8*30=1920k 四个一次群合并为一个二次群，四个二次群合 并为一个三次群，四个三次群合并为一个四次群 ……
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准同步信号的复接： 参与复接的各支路码流时钟的标称值相同，而码流时钟 实际值是在一定的容差范围内变化。 同步复接与异步复接的区别： 同步复接只需要相位的调整（甚至不需任何调整） 异步复接需要对各个支路进行频率、相位的调整
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3.1.1数字信号的复接方式 3.1.1数字信号的复接方式
1、按位复接 每次复接一比特，顺次取第一路的第一个比特、第二路的第 一个比特……第一路的第二比特……P77图3.1.2 若四路信号复接，复接后每位码的宽度只有原来的1/4 在复接中需要用缓冲存储器，以便在其他路信号复接期间 将本路到来的信号储存起来
串无头无尾的码元序列，无法分辨出哪八位码是一个抽样值所编的码字和每一
个八位码字是哪一路话音信号——（采用帧同步方法）。为了建立帧同步，需 要一种特征信号，在每一帧(或几帧)的固定位置插入具有特定码型的帧同步码
MUX—2M继电保护信号数字复接接口装置技术说明书
空号串时要引入传号交替反转规则的破坏点。 4) 二进制信号中的四个空号串按下列规则编码：
a) 如果HDB3 信号的前一个传号的极性与其前一个破坏点的极性相反而本身又不是 破坏点，则四个空号串的第一个空号应编为空号；如果HDB3 信号的前一个传号的 极性与其前一个破坏点的极性相同或者本身就是破坏点，则四个空号串的第一个 空号编为传号，即非破坏点（即B＋、或B－）。
图 4 面板布置图
装置为 19 吋的 1U 标准机箱，可安装在通信机房的 19 吋机架上。该装置的结构及安装尺 寸见图 5。
5 订货须知
1. 本装置只能提供 75 欧姆同轴连接方式，若要采用 120 欧姆双绞线连接方式，可选用
原型号 MUX-2048 继电保护数字复接接口装置，须在订货合同上注明，按特殊工程处 理。
FC/PC 型 9/125μm 单模光纤 1.3μm -10dbm -35dbm ≤50km
2．3 通用电气技术数据
直流电源输入： 直流电源输入范围： 直流功耗： 报警接点容量： 正常工作温度： 极限工作温度： 机箱尺寸： 重量：
-48VDC(OV 接地) -34VDC～-64VDC 10W 5A，30VDC 0℃～40℃ -10℃～50℃ 482.6mm(19″)×44.4mm(1U)(H)×229mm(D) 2KG
2. 本装置在发货时一般不提供同轴电缆及同轴连接器（头），这部分工作由用户在现场
自己制作。
3. 若用户需要提供同轴连接器（头）时，请在合同上注明。若需要提供同轴电缆时，
请注明电缆长度（单方向，电缆另一端的同轴连接器不提供）。同时须在合同上注明。
5
MUX-2M 继电保护信号数字复接接口
光纤发
光纤收
发信
目录
a) 如果HDB3 信号的前一个传号的极性与其前一个破坏点的极性相反而本身又不是 破坏点，则四个空号串的第一个空号应编为空号；如果HDB3 信号的前一个传号的 极性与其前一个破坏点的极性相同或者本身就是破坏点，则四个空号串的第一个 空号编为传号，即非破坏点（即B＋、或B－）。
图 4 面板布置图
装置为 19 吋的 1U 标准机箱，可安装在通信机房的 19 吋机架上。该装置的结构及安装尺 寸见图 5。
5 订货须知
1. 本装置只能提供 75 欧姆同轴连接方式，若要采用 120 欧姆双绞线连接方式，可选用
原型号 MUX-2048 继电保护数字复接接口装置，须在订货合同上注明，按特殊工程处 理。
FC/PC 型 9/125μm 单模光纤 1.3μm -10dbm -35dbm ≤50km
2．3 通用电气技术数据
直流电源输入： 直流电源输入范围： 直流功耗： 报警接点容量： 正常工作温度： 极限工作温度： 机箱尺寸： 重量：
-48VDC(OV 接地) -34VDC～-64VDC 10W 5A，30VDC 0℃～40℃ -10℃～50℃ 482.6mm(19″)×44.4mm(1U)(H)×229mm(D) 2KG
2. 本装置在发货时一般不提供同轴电缆及同轴连接器（头），这部分工作由用户在现场
自己制作。
3. 若用户需要提供同轴连接器（头）时，请在合同上注明。若需要提供同轴电缆时，
请注明电缆长度（单方向，电缆另一端的同轴连接器不提供）。同时须在合同上注明。
5
MUX-2M 继电保护信号数字复接接口
光纤发
光纤收
发信
目录
数字复接技术-SDH部分
5. 使用者通路字节F1 保留为使用者专用，主要为特定维护目的而提供临时的数
据/语声通路链接。
6. 比特间插奇偶检验8位码（BIP-8）：B1
用作再生段误码监视，使用偶校验的比特间插奇偶校验码。 BIP-8码对扰码后的上一个STM-N帧的所有比特进行计算， 结果置于扰码前的本帧的B1字节位置。
8比特监视码的产生过程如下： › 首先，将STM帧结构中所有被校验的部分按8比特为一组，分为一
D10
D11
D12
S1
M1 E2 × ×
注：×为国内使用保留的字节；*为不扰码字节；Δ为与传输 媒质有关的字节 ；空白字节是保留给将来的国际标准使用的。
例：以STM-1内的K1字节为例，由于其处于第5行、第4复列， 间插层数为1层，因此其矢量坐标为S（5，4，1），行列坐 标为
－－－（5，4）。
MST指复用段终端，完成复用段的功能，相应设备有光缆线路 终端、高阶复用器、宽带交叉连接器等。
RST指再生段终端，产生和终结再生段开销。
通道终端
（线路终端） （复用/解复用）
（线路终端） （复用/解复用）
通道终端
交换 系统
适匹 系统
交叉 连接 系统
光纤 线路 系统
光纤
再
光纤
生
器
光纤 线路 系统
交叉 连接 系统
8. 自动保护倒换（APS）通路字节：K1，K2（b1~b5）
用于传送自动保护倒换（APS）协议。专用于保护目的嵌入 信令通路，响应时间较快。
9. 复用段远端失效指示（MS-RDI）字节：K2（b6~b8）
用于向发送端回送一个指示信号，表示收信端检测到来话 方向故障或正接收复用段告警指示信号（MS-AIS）。MSRDI用解扰后K2字节的b6、b7和b8为“110”来表示。
据/语声通路链接。
6. 比特间插奇偶检验8位码（BIP-8）：B1
用作再生段误码监视，使用偶校验的比特间插奇偶校验码。 BIP-8码对扰码后的上一个STM-N帧的所有比特进行计算， 结果置于扰码前的本帧的B1字节位置。
8比特监视码的产生过程如下： › 首先，将STM帧结构中所有被校验的部分按8比特为一组，分为一
D10
D11
D12
S1
M1 E2 × ×
注：×为国内使用保留的字节；*为不扰码字节；Δ为与传输 媒质有关的字节 ；空白字节是保留给将来的国际标准使用的。
例：以STM-1内的K1字节为例，由于其处于第5行、第4复列， 间插层数为1层，因此其矢量坐标为S（5，4，1），行列坐 标为
－－－（5，4）。
MST指复用段终端，完成复用段的功能，相应设备有光缆线路 终端、高阶复用器、宽带交叉连接器等。
RST指再生段终端，产生和终结再生段开销。
通道终端
（线路终端） （复用/解复用）
（线路终端） （复用/解复用）
通道终端
交换 系统
适匹 系统
交叉 连接 系统
光纤 线路 系统
光纤
再
光纤
生
器
光纤 线路 系统
交叉 连接 系统
8. 自动保护倒换（APS）通路字节：K1，K2（b1~b5）
用于传送自动保护倒换（APS）协议。专用于保护目的嵌入 信令通路，响应时间较快。
9. 复用段远端失效指示（MS-RDI）字节：K2（b6~b8）
用于向发送端回送一个指示信号，表示收信端检测到来话 方向故障或正接收复用段告警指示信号（MS-AIS）。MSRDI用解扰后K2字节的b6、b7和b8为“110”来表示。
数字复接
系统组成
数字复接系统的框图如图6-5所示。
图6-5
数字复接系统是由数字复接器和数字分接器两部分组成。数字复接器是把两个或两个以上的低次群信号按时 分复用方式合并成一个高次群数字信号的设备，它由发定时、码速调整和复接三个基本单元组成，数字分接器是 把已经合成的高次群数字信号分解为原来的低次群数字信号的设备，它由收定时、同步、分接和码速恢复四个单 元组成。
分类
异步复接
同步复接
准同步复接
指被复接的各个输入支路的时钟都是出自同一个时钟源，即各支路的时钟频率完全相等的复接方式。复接时 由于各个支路信号并非来自同一地方，各支路信号到达复接设备的传输距离不同，因此到达复接设备时各支路信 号的相位不能保持相同，在复接时应先进行相位调整。例如PCM30/32路基群就是采用这种复接方式。
数字复接技术起先是在PCM系统中提出的。为了提PCM系统的通信容量，一种方法是直接对更多路的语音信号 进行时分复用。例如在PCM30/32路系统中，每个时隙占的时间为3. 9μs.如果我们把每个时隙缩短，显然在每一 帧中就能容纳下更多个话路。这种方法从原理上讲是可行的，但是一味地缩短时隙，势必会对语音信号的抽样、 量化及编码的速度提出极高的要求，实现起来是比较困难的，另一种方法就是将几个经复用后的信号（例如四个 PCM30/32路系统)再次进行时分复用，合并成一个更多路的高速数字信号流.使用这种方法提高了传输速率，但对 于每一个低次群而言，其抽样、量化及编码的速度并没有提高，实现起来较容易，因而得到了广泛使用，显然的， 这第二种方法就是数字复接.
系统
在时分制的PCM通信系统中，为了扩大传输容量，提高传输效率，必须提高传输速率。也就是说想办法把较 低传输速率的数据码流变换成高速码流。数字复接终端就是这种把低速率码流变换成高速率码流的设备。数字复 接系统由数字复接器和数字分接器两部分构成。把两个或两个以上的支路数字信号按时分复用方式合并成单一的 合路数字信号的过程称为数字复接，把完成数字复接功能的设备称为数字复接器。在接收端把一路复合数字信号 分离成各支路信号的过程称为数字分接，把完成这种数字分接功能的设备称为数字分接器。数字复接器和数字分 接器和传输信道共同构成了数字复接系统。
3-5数字复接汇总
知识点数字复接
一、教学目标：
理解数字复接的概念及复接方式。
二、教学重点、难点：
重点掌握数字复接方式。
三、教学过程设计：
1.知识点说明
将两路或两路以上的低速数字信号合并成一路高速数字信号的过程称为数字复接。
数字复接方式有按位复接、按字节复接和按路复接三种。
2.知识点内容
1）将两路或两路以上的低速数字信号合并成一路高速数字信号的过程称为数字复接。
2）数字复接方式有按位复接、按字节复接和按路复接三种。
3）按位复接依次接通多路信号的每一位比特，按字节复接依次接通多路信号的每一个字节，按路复接依次接通多路信号的每一路信号。
3.知识点讲解
1）结合多路复用技术概念讲解数字复接概念。
2）结合实际车流讲解数字复接方式。
四、课后作业或思考题：
1、将多个低速数字码流合并成一个高速的数字码流的技术是_____________技术。
2、（多项选择）数字复接的方式有（）
A、按字节复接
B、按业务复接
C、按功能复接
D、按位复接
E、按路复接
五、本节小结：
将两路或两路以上的低速数字信号合并成一路高速数字信号的过程称为数字复接。
数字复接方式有按位复接、按字节复接和按路复接三种。
数字复接技术实验报告
一、实验目的1. 了解数字复接技术的基本原理和实现方法；2. 掌握数字复接设备的使用方法；3. 熟悉数字复接实验系统的搭建和操作；4. 培养实验操作能力和团队协作精神。
二、实验原理数字复接技术是一种将多个低速数字信号合并成一个高速数字信号，并通过高速信道传输的技术。
在接收端，再将高速数字信号分解成原来的低速数字信号。
数字复接技术分为两种：同步复接和非同步复接。
本实验采用同步复接技术。
同步复接技术的基本原理是：在发送端，将多个低速数字信号按照一定的时序关系进行合并，形成高速数字信号；在接收端，将高速数字信号按照相同的时序关系进行分解，恢复出原来的低速数字信号。
三、实验设备与材料1. 数字复接实验系统；2. 实验台；3. 信号发生器；4. 信号分析仪；5. 数字复接器；6. 数字分接器；7. 电缆线。
四、实验步骤1. 搭建实验系统：将数字复接实验系统、信号发生器、信号分析仪、数字复接器、数字分接器和电缆线连接好。
2. 设置信号参数：根据实验要求，设置信号发生器的输出信号参数，如频率、幅度、码速率等。
3. 发送端操作：（1）将信号发生器的输出信号连接到数字复接器的输入端；（2）设置数字复接器的复接方式，如2:1复接、4:1复接等；（3）启动数字复接器，观察信号分析仪的显示，确保信号正常复接。
4. 传输过程：将数字复接器输出的高速数字信号传输到接收端。
5. 接收端操作：（1）将数字复接器输出的高速数字信号连接到数字分接器的输入端；（2）设置数字分接器的分接方式，与发送端的复接方式相对应；（3）启动数字分接器，观察信号分析仪的显示，确保信号正常分接。
6. 数据分析：对实验数据进行整理和分析，包括复接效率、误码率等指标。
五、实验结果与分析1. 实验结果：（1）复接效率：实验中采用2:1复接方式，复接效率为50%；（2）误码率：实验中误码率为0，表明信号传输质量良好。
2. 分析：（1）复接效率：复接效率与复接方式有关，本实验采用2:1复接方式，效率较高；（2）误码率：实验中误码率为0，说明数字复接技术在实验条件下具有较高的可靠性。
数字复接码速调整
A/D 抽样量化编码D/A变换 4.1 模拟信号的数字化通常所说的模拟信号数字化是指将模拟的话音信号数字化、将数字化的话音信号进行传输和交换的技术。
这一过程涉及数字通信系统中的两个基本组成部分：一个是发送端的信源编码器，它将信源的模拟信号变换为数字信号，即完成模拟/数字（A/D）变换；另一个是接收端的译码器，它将数字信号恢复成模拟信号，即完成数字/模拟（D/A）变换，将模拟信号发送给信宿。
4.1.1 A/D变换模拟信号的数字化过程主要包括三个步骤：抽样、量化和编码。
抽样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。
量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量的有一定间隔的离散值。
编码则是按照一定的规律，把量化后的值用二进制数字表示，然后转换成二进制或多进制的数字信号流。
这样得到的数字信号可以通过光纤、微波干线、卫星信道等数字线路传输。
上述数字化的过程有时也被称为脉冲编码调制。
1．抽样要使话音信号数字化并实现时分多路复用，首先要在时间上对话音信号进行离散化处理，这一过程即是抽样。
话音通信中的抽样就是每隔一定的时间间隔T，抽取话音信号的一个瞬时幅度值（抽样值），抽样后所得出的一系列在时间上离散的抽样值称为样值序列，如下图所示。
抽样后的样值序列在时间上是离散的，可进行时分多路复用处理，也可将各个抽样值经过量化、编码后变换成二进制数字信号。
抽样过程如图4-1所示。
理论和实践证明，只要抽样脉冲的间隔满足：（fm是话音信号的最高频率）则抽样后的样值序列可以不失真地还原成原来的话音信号。
图4-1 模拟信号的抽样过程例如，一路电话信号的频带为300～3400Hz，fm=3400Hz，则抽样频率f s≥2×3400=6800Hz。
如按6800Hz的抽样频率对300～3400Hz的电话信号抽样，则抽样后的样值序列可不失真地还原成原来的话音信号，话音信号的抽样频率通常取fs=8000Hz。
数字复接技术
图3-9 复用映射结构
3 同步数字系列SDH
图3-24 低阶通道开销结构图
这两个字节提供通道单元间的公务通信(与净负荷)。
① V5：通道状态和信号标记字节。 由抽样理论可知，抽样的一个重要作用，是将时间上连续的信号变成时间上离散的信号，其在信道上占用时间是有限的，为多路信号
沿同一信道传输提供了条件。
图3-13 AU-4信息结构
2)34Mbit/s复用进STM-N信号。
3.3.3 SDH的复用结构和步骤
图3-14 TU-3的帧结构
3.3.3 SDH的复用结构和步骤
图3-15 TUG-3的帧结构
3.3.3 SDH的复用结构和步骤
图3-16 C-4信号结构
3)2Mbit/s复用进STM-N信号。
3.3.3 SDH的复用结构和步骤
图3-17 C-12复帧结构和字节安排
3.3.3 SDH的复用结构和步骤
图3-18 TUG-3的 信息结构
3.3.3 SDH的复用结构和步骤
图3-19 VC-4中TUG-3、TUG-2、TU-12的排列结构
3.3.4 开销和指针
(1)段开销 STM-N帧的段开销位于帧结构的1～9行、1～9N列(第4 行为AU-PTR除外)。
2)由于低速信号分/插到高速信号要通过层层的复用和解复用过程
3.2.3 PDH传输体制的缺陷
，这样就会使信号在复用和解复用过程中产生的损伤加大，使传输 性能劣化，在大容量传输时，此种缺点是不能容忍的。
3.3 同步数字系列SDH
•SDH传输体制是由PDH传输体制进化而来的，因此它具有PDH体 制所无可比拟的优点，它是不同PDH体制的全新的一代传输体制， 与PDH相比在技术体制上进行了根本的变革。2
第6节课 多路复用与数字复接技术
第6节课 多路复用和数字复接技术
一个基群(Basic Group)由12路电话复用 组成， 其频谱配置如图 1 - 3(c)所示。每 路电话占4kHz带宽，采用单边带下边带 调制(LSB)，12路电话共48kHz带宽，频 带范围为 60～108 kHz。或采用单边带上 边带调制(USB)，频带范围为148 ～196 kHz。
式中，Ts 为每路信号的抽样时间间隔，满足奈奎斯特间隔。
然后对PAM波形进行编码，得到TDM-PCM信号。TDM-PCM 信号脉冲宽度为
Ta Ts Tb n 3n
(2-2)
式中，n为PCM中编码位数。
在接收端，输入的TDM-PCM信号经过译码器输出 TDM-PAM波形，与发送端抽样开关相同步的接收抽样开关 对输入的TDM-PAM波形同步抽样并正确分路。于是，三路 信号得到分离，各分离后的PAM信号通过低通滤波器， 从而 恢复出发送的三路基带信号。
时，若将TS16所包含的总比特率集中起来使用，则称为共路
信令传送；若将TS16按规定的时间顺序分配给各个话路，直
接传送各话路所需的信令，则称为随路信令传送。 当采用共路信令传送方式时，必须将16个帧构成一个更 大的帧，称为复帧。复帧的重复频率为500Hz，周期为2ms， 复帧中各帧顺次编号为F0，F1， …， F15。
一个基本超群(Basic Supergroup)由5个基群复用组成，共 60路电话，其频谱配置如图1 - 3(d)所示。5个基群采用单边带 下边带合成，频率范围为312～552kHz，共240kHz带宽。 或 采用单边带上边带合成，频率范围为60～300kHz。 一个基本主群(Basic Mastergroup)由10个超群复用组成， 共600路电话。主群频率配置方式共有两种标准：L600和 U600 ， 其 频 谱 配 置 如 图 1-4 所 示 。 L600 的 频 率 范 围 为 60~2788kHz，U600的频率范围为564~3084kHz。
SDH数字复接技术
SDH具有高效的纠错和 保护机制，提高了信号 传输的可靠性。
SDH是国际标准化的传 输技术，具有良好的互 通性和互操作性。
工作原理
帧结构
SDH采用矩形帧结构，由多个容器（C）组成，每个容器中包含若干个字节的数据。
复接过程
低速信号首先经过码速调整，适应SDH的帧速率，然后按照一定的顺序和规则排列到容器 中。多个容器再按照一定的顺序组成更大的结构单元，最终形成一个完整的SDH帧。
H技术可以支持多种业务，如语音、 数据、图像等，使得电信网络能够更 好地满足用户多样化的需求。
大容量传输
通过SDH复接技术，可以将多个低速 信号复接到高速信号中，实现大容量 数据的传输，提高了电信网络的传输 效率。
广播电视网络中的应用
节目信号传输
SDH技术可以用于传输广播电视节目的信号，确保节目信号的稳定 和高质量传输。
输标02入题
低阶复用包括基本单元的复用，如2Mbit/s、 34Mbit/s、140Mbit/s等速率的数字信号的复用。
01
03
SDH帧结构由段开销、通道开销和净荷三部分组成， 其中段开销包括再生段开销和复用段开销，通道开销
包括容器通道开销和虚容器通道开销。
04
高阶复用包括高阶通道的复用，如VC-3、VC-4等速 率的数字信号的复用。
03 SDH数字复接的关键技术
定时同步技术
1 2
定时同步的概念
定时同步技术是SDH数字复接技术的核心，它确 保了各支路信号在复接后的同步性。
定时源的选择
选择合适的定时源是实现定时同步的关键，通常 选择高稳定度的原子钟或GPS作为参考时钟。
3
同步原理
通过比较参考时钟与本地时钟的偏差，自动调整 本地时钟的频率和相位，使其与参考时钟保持一 致。
通信网-第二章(SDH数字复接技术)
• 6.最后在N个AUG基础上加上段开销 （SOH）便形成STM_N帧结构，即 • N ×AUG+SOH→ STM_N
从以上的复接过程来看，SDH的形成包含映 射（ C→ VC）、定位校准（ VC→ TU及 VC→ AU ）和同步复用N ×AU→ AUG）三 个过程。
6.2.4 SDH的复用结构和步骤
1. 140Mbit/s复用进STM-N信号
1）首先将140Mbit/s的PDH信号经过码速调整（比特塞入
法）适配进C4，C4是用来装载140Mbit/s的PDH信号的标 准信息结构。
参与SDH复用的各种速率的业务信号都应首先通过码速调 整适配技术装进一个与信号速率级别相对应的标准容器： 2Mbit/s ——C12、 34Mbit/s—— C3 、140Mbit/s ——C4。
段开销（SOH）：为保证信息净负荷正常， 灵活传送所必需的附加字节，是供OAM 使用字节。
• 净负荷（payload）:存放各种信息负荷的地方， 其中含有少量的通道开销（POH），用于监视， 管理和控制通道性能。
–管理单元指针（AU-PTR）：指示信息 净负荷的第一个字节在STM-N帧中的准 确位置，以便在接收端正确地分解。
分）用于网络的OAM。
• （3） SDH网有一套特殊的复用结构，
允许现存准同步数字体系、同步数字 体系和B-ISDN的信号都能纳入其帧结
构中传输，即具有兼容性和广泛的适 应性。
• （4) SDH网大量采用软件进行网络配 置和控制，增加新功能和新特性非常 方便，适合将来不断发展的需要。 （5） SDH网有标准的光接口， 即允许不同厂家的设备在光路上互通。
• SDH的帧结构必须适应同步数字复用、交 叉连接和交换的功能，同时也希望支路信 号在一帧中均匀分布、有规律，以便接入 和取出。ITU-T最终采纳了一种以字节为 单位的矩形块状（或称页状）帧结构
通信原理第五章数字复接与SDH
在规定的时间一次复接，四个支路轮流复接。这种方
法有利于数字电话交换，但要求有较大的存储容量。
第 5章
数字复接与SDH
•
(3) 接帧复接。就是复接器每次复接一个支路的
一帧信号，依次复接各支路的信号，这种复接称为按
帧复接。这种方法的优点是复接时不破坏原来的帧结 构，有利于交换，但需要更大的存储容量，目前极少
的处理时间更短。 要在如此短暂的时间内完成大路数
信号的PCM复用， 尤其是要完成对数压扩PCM编码， 对电路及元器件的精度要求就很高， 在技术上实现起
来也比较困难。
第 5章
数字复接与SDH
•
因此， 对于一定路数的信号（比如电话）， 直 接采用时分复用FDM是可行的， 但对于大路数的信号 而言， PCM复用在理论上是可行的， 而实际上难以实 现。 那么我们自然就会提出一个问题， 如何实现大路
次群（N=3）。也有采用N~（N+2）方式复接，比如
由二次群直接复接为四次群（N=2）。
第 5章
数字复接与SDH
•
采用2Mb/s基群数字速率系列和复接等级具有如 下一些好处： (1) 复接性能好，对传输数字信号结构没有任何限 制，即比特独立性较好；
(2)信令通道容量大；
(3)同步电路搜捕性能较好（同步码集中插入）； (4) 复接方式灵活，可采用 N~ （ N+1 ）和 N~ （ N+2 ） 两种方式复接； (5)2Mb/s系列的帧结构与数字交换用的帧结构是统
第 5章
数字复接与SDH
• 后， kb/s
比如对30路电话进行PCM复用（采用8位编码） 8000×8×32＝2048 ， 即形成速率2048 kb/s的数字流（比特流）。
数字复接技术
数字复接与同步技术
1.1 数字信号的复接
数字复接实质上就是对数字信号的时分多路复用。对于 数字复接设备，处理前和处理后的信号都是数字的，数字复 接系统组成原理如图6.7所示。数字复接系统由数字复接器和 数字分接器组成，数字复接器的功能是把若干个支路的低次 群数字信号按时分复用的方式合并为一个高次群数字信号， 它是由定时、码速调整和复接单元等组成。数字分接器的功 能是把已合路的高次群数字信号分解成原来低次群数字信号， 它是由同步、定时、分接和码速恢复等单元组成。
数字复接与同步技术
图6.8 复接示意图
1．按位复接（又称比特单位复接） 每次复接时取一位码，各支路轮流被复接。 特点：按位复接设备简单，只需容量很小的缓存器， 较易实现，是目前应用得最多的复接方式。
数字复接与同步技术
2．按字复接 每次复接取一个支路的8位码，各个支路轮流被复接。 特点：保持了单路码字的完整性，有利于多路合成处理， 将会有更多的应用。 3．按帧复接 对各个复接支路每次复接一帧。 特点：该方式不破坏原支路的帧结构，有利于交换，但 要求有大容量的存储器，设备较复杂。但随着微电子技术的 发展，其应用将越来越广泛。
数字复接与同步技术
根据不同传输介质的传输能力和电路情况，在数字通信 中将数字流比特率划分为不同等级，其计量基本单元为一路 PCM信号的比特率8 000（Hz）×8（bit）＝64 kbit/s（零次 群）。两类PCM复用系列对应的数字速率系列和数字复接等 级如图6.11所示。
图6.11 两种系列的复接等级及其数字速率图
（3）帧同步部分：它的作用是保证收、发两端保持帧同 步，使分接端能正确分接。
（4）业务码产生、插入和检出部分 ：用于业务联络和监 测，以保证发端插入调整码，接收端消插的正常进行。
准同步数字复接PDH
优点是设备简单，要求码速调整电路的 存储容量小，较易实现，（PDH）。
它的缺点是破坏了一个字节的完整性， 不利于以字节为单位的信号的处理和交换。
（2） 按字复接 按字复接是每次轮流复接每个支路的一 个码字，即8位码，形成高次群。
缺点是要求缓存器有较大的存储容量，优 点是保证了一个码字的完整性，有利于以字 节为单位的信号的处理和交换。 （SDH）
但复接后的数字码序列中还要插入帧同 步码、告警码等附加码元，
使得信号的数码率增加，所以在复接过 程中要进行码速变换。
在接收端要将经复接后的高次群信号进 行分接，取出附加码元，并恢复各低次群支 路信号的速率。
图4-6
码速变换示意图
图4-7
码速恢复示意图
2同步复接二次群帧结构
图4-8
（6＋2）包封组构成
A3 B1 B7 C5 A4 B2 B8 C6 A5 B3 C1 C7 A6 B4 C2 C8 S1 S2 S3 S4
图4-24
64kbit/s复用帧结构
图4-25
零次群复用方框图
4.4.2
PCM子群
子群速率的选择因素。
（1） 复接速率与其他等级相配合并有一定 的规则性。 （2） 与某些业务种类相匹配， （3） 与某些传输介质相匹配，
锁相环方框图
图4-18
抖动分量频谱示意图
4.3
PCM高次群
4.3.1
PCM三次群帧结构
PCM三次群复接速率为34.368 Mbit/s，有480个话路，它是由4个支路速 率为8.448±30×10-6Mbit/s的二次群分别 进行码速调整，
将其速率统一调整成8.592Mbit/s，然后 按位复接成三次群的。
第五章数字复接技术
（3）供标志信号用的复帧脉冲
5.3 PCM30/32路系统中的同步
❖ 通信系统中必须满足三个基本同步
（1）时钟同步（位同步/比特同步）： 建立系统同步的基础
要求收发端时钟频率一致
（2）帧同步（时隙同步）：
收发端时隙脉冲排列一致
（3）复帧同步：收发端复帧时序排列一致
1.帧同步系统的工作原理 常用的同步方法：
❖(3) 异步复接
被复接的各输入支路之间及与复接器的定 时信号之间均是异步的，其频率变化范围不 在允许的变化范围之内，也不满足复接条件， 必须进行码速调整方可进行复接。这种复接 方式称为异步复接。
由以上可见，异源和异步复接方式都必须 进行码速调整，满足复接条件后方可复接。
5.4.3复接方式及码速调整
A1：帧失步对告码 A = 0，同步（本地同步） （通告对方） A = 1，失步（本地失步）
n: 保留国内用。
4、TS16 ⑴ 第F0子帧中的TS16 0 0 0 0 × A2 × ×（固定为复帧同步码） ×：保留（备用）。
A2：复帧失步对告码 A2 = 1 失步 A2 = 0 同步
⑵ 第F1— F15子帧中的TS16
32路 时 隙， 256 bit,125s
帧结构
TS 0
1
2
3
45
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
偶帧 TS0
帧 同 步时 隙
话路 时隙
信 令 时隙
(CH1 ~ CH15)
×0 0 1 10 1 1
特点：复接后码流保留了完整的码字结构， 有利于合成和处理。这种方法有利于数字电 话交换，但要求有较大的存储容量。
5.3 PCM30/32路系统中的同步
❖ 通信系统中必须满足三个基本同步
（1）时钟同步（位同步/比特同步）： 建立系统同步的基础
要求收发端时钟频率一致
（2）帧同步（时隙同步）：
收发端时隙脉冲排列一致
（3）复帧同步：收发端复帧时序排列一致
1.帧同步系统的工作原理 常用的同步方法：
❖(3) 异步复接
被复接的各输入支路之间及与复接器的定 时信号之间均是异步的，其频率变化范围不 在允许的变化范围之内，也不满足复接条件， 必须进行码速调整方可进行复接。这种复接 方式称为异步复接。
由以上可见，异源和异步复接方式都必须 进行码速调整，满足复接条件后方可复接。
5.4.3复接方式及码速调整
A1：帧失步对告码 A = 0，同步（本地同步） （通告对方） A = 1，失步（本地失步）
n: 保留国内用。
4、TS16 ⑴ 第F0子帧中的TS16 0 0 0 0 × A2 × ×（固定为复帧同步码） ×：保留（备用）。
A2：复帧失步对告码 A2 = 1 失步 A2 = 0 同步
⑵ 第F1— F15子帧中的TS16
32路 时 隙， 256 bit,125s
帧结构
TS 0
1
2
3
45
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
偶帧 TS0
帧 同 步时 隙
话路 时隙
信 令 时隙
(CH1 ~ CH15)
×0 0 1 10 1 1
特点：复接后码流保留了完整的码字结构， 有利于合成和处理。这种方法有利于数字电 话交换，但要求有较大的存储容量。
PDH和SDH数字复接技术
3.若帧失步告警持续3毫秒，则进入帧丢失状 态，产生帧丢失告警，整个业务中断。
4.在帧丢失状态下若收端连续1毫秒以上又处 于定帧状态，那么设备回到正常状态。
扰码
扰码电路将信号数据流变换成伪随机序列，消除数 据流中的离散谱分量，使信号功率均匀分布在所 分配的带宽内。
STM-N信号在线路上传输要经过扰码，主要 是为了便于收端能提取线路定时信号，但
PDH的复接方式
• 1 按位复接 • 2 按路复接 • 3 按帧复接 • 在实践中进行多路复用的方法有同步复用
和异步复用。
同步复用和异步复用
• 如果被复用支路的时钟都是由同一个主振 荡源所提供的，这是的复用称做同步复用。
• 如果参与复用的各支路码流时钟不是出于 同一时钟源，这就是异步复用。
由于各支路的时钟不一定相等，尽管各支路 标称码率都是2.048Mbit/s,但各支路码流的 速率可能存在着微小差异。
能出现的最高速率还要高。
正码速调整过程及实现
• 正码速调整的复用过程是，每一个参与复 接的码流都要经过一个单独的码速调整装 置，把非同步的码流调整为同步码流，然 后进行复用；在接收端先实施同步分接， 得到同步分接码流，然后在经过码速恢复 装置把它恢复为原来的支路码流。
SDH体制的优势
• 1 接口方面：对网络节点接口进行了统一的 规范。
操作的危害 • 4 对维护管理人员的素质要求高
• SDH体制的固有缺陷我们从这四个角度考 虑，一个事物发展到今天，它有优势也有 缺陷，重点看我们怎么样发扬它的优势， 怎么样将该事物的缺陷降到最小，SDH正 是应用了它的优势，所以在当今网络中， SDH网络受到了广泛的欢迎。
• PDH是一种准同步传输体制 • ITU-T建议的PDH数字速率系列
第4讲 数字复接技术
给各支路进 行分接 用。 １ ４ 数 字 复 接 等 级 ．
将 几 个 （ ４个 ） Ｐ Ｍ 复 用 后 的 数 字 信 号 （ ４ 如 经 Ｃ 如
个 Ｐ Ｍ３ ／ ２系 统 ） 进 行 Ｔ Ｍ（ Ｃ ０３ 再 Ｏ 时分 复 用 方 式 ） 形 成 ，
更 多 路 的数 字 通 信 系统 。 虽 然 经 过 数 字 复 用 后 的 信 号
９ ．２ ７７８
Ｐ Ｍ ０ ３ Ｃ ３ ／ ２基 群 （ ） ２
２ ２ ４ ４×４ ６ ９ ＝９ ５×５ ８ ４０×３ ４０ ＝４ ０ ８ ．６
８０ ０×８×１０＝７６ ０ｋ ／ ， ０ ２ ８ ｂ ｓ 由于 每 帧 时 间
高 次群
低
次 群
为 １５ ｔ ， 个 路 时 隙 的 时 间 只 有 １ｔ 左 ２ ｓ每 ＊ ＊ ｓ
右 ， 样 每 个 抽 样 值 编 ８位 码 的 时 间 只 有 这
１ｔ 时 间 ， 编 码 速 度 非 常 高 ， 编码 电 路 及 元 器 件 的 ｓ ＊ 其 对
数 字 复 接 技 术 主 要 是 指 解 决 Ｐ Ｍ （ 冲 编 码 调 Ｃ 脉
制 ） 号 由低 次 群 到 高 次 群 合 成 的 技 术 。 信 在 频 分 制 载 波 系 统 中 ， 次 群 系 统 是 由若 干 个 低 高
次群信号通 过频 谱搬 移 叠加 而 成 。如 ６ ０路 载 波 是 由 ５个 １ ２路 载 波 经 过 频 谱 搬 移 叠 加 而 成 ； ８ ０路 载 波 是 １０ 由３ ０个 ６ ０路 载 波 经过 频 谱 搬 移 叠 加 而 成 。 在 时 分 制 通 信 系 统 中 ， 了 扩 大 传 输 容 量 和 提 高 为 传 输 效 率 ， 常 需 要 将 若 干 个 低 速 数 字 信 号 合 并 成 一 通 个 高 速 数 字 信 号 流 ， 便 在 高 速 宽 带 信 道 中传 输 。 以
将 几 个 （ ４个 ） Ｐ Ｍ 复 用 后 的 数 字 信 号 （ ４ 如 经 Ｃ 如
个 Ｐ Ｍ３ ／ ２系 统 ） 进 行 Ｔ Ｍ（ Ｃ ０３ 再 Ｏ 时分 复 用 方 式 ） 形 成 ，
更 多 路 的数 字 通 信 系统 。 虽 然 经 过 数 字 复 用 后 的 信 号
９ ．２ ７７８
Ｐ Ｍ ０ ３ Ｃ ３ ／ ２基 群 （ ） ２
２ ２ ４ ４×４ ６ ９ ＝９ ５×５ ８ ４０×３ ４０ ＝４ ０ ８ ．６
８０ ０×８×１０＝７６ ０ｋ ／ ， ０ ２ ８ ｂ ｓ 由于 每 帧 时 间
高 次群
低
次 群
为 １５ ｔ ， 个 路 时 隙 的 时 间 只 有 １ｔ 左 ２ ｓ每 ＊ ＊ ｓ
右 ， 样 每 个 抽 样 值 编 ８位 码 的 时 间 只 有 这
１ｔ 时 间 ， 编 码 速 度 非 常 高 ， 编码 电 路 及 元 器 件 的 ｓ ＊ 其 对
数 字 复 接 技 术 主 要 是 指 解 决 Ｐ Ｍ （ 冲 编 码 调 Ｃ 脉
制 ） 号 由低 次 群 到 高 次 群 合 成 的 技 术 。 信 在 频 分 制 载 波 系 统 中 ， 次 群 系 统 是 由若 干 个 低 高
次群信号通 过频 谱搬 移 叠加 而 成 。如 ６ ０路 载 波 是 由 ５个 １ ２路 载 波 经 过 频 谱 搬 移 叠 加 而 成 ； ８ ０路 载 波 是 １０ 由３ ０个 ６ ０路 载 波 经过 频 谱 搬 移 叠 加 而 成 。 在 时 分 制 通 信 系 统 中 ， 了 扩 大 传 输 容 量 和 提 高 为 传 输 效 率 ， 常 需 要 将 若 干 个 低 速 数 字 信 号 合 并 成 一 通 个 高 速 数 字 信 号 流 ， 便 在 高 速 宽 带 信 道 中传 输 。 以
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同步数字系列 通重信原庆理大学通信工程学院
速率等级 SDH传输系统 SDH的特点
同步数字系列 通重信原庆理大学通信工程学院
SDH系统具有将不同的传输设备和网络节 点连接在一起，构成统一的同步信息传输， 复用，分插和交叉连接的功能，有很强的灵 活性和适应性。
由终端复用器（TM）、分插复用器（ ADM）、数字交叉连接设备（DXC）等网 络结构单元以及连接它们的光纤物理链路构 成。
•支 •分接 路 器
码速调整 通重信原庆理大学通信工程学院
码速调整单元的功能是把各输入支路的数 字信号的频率和相位进行必要的调整，形 成与本机定时信号完全同步的数字信号。 由复接单元把它们合成群路信号
•同步复接和异步复接
同步复接和异步复接 通重信原庆理大学通信工程学院
在复接器输入端的各支路信号不一定与本机 定时信号同步
分接器
数字分接器把合路数字信号分解为原 始的各支路数字信号
数字复接器 通重信原庆理大学通信工程学院
数字复接器由定时、码速调整和复接单元 组成。分接器由同步、定时、分接和支路 码速恢复单元组成
•外时
钟
•定
时
•1 •2
•3 •4
•支 路
•码
•复
速
接
•调 整 •复接
器
•同 步
•合路
•码速调整
•定 时
•分 •恢 接复
数字复接原理 通重信原庆理大学通信工程学院
问题的提出 复接的基本思想 复用和复接
问题的提出 通重信原庆理大学通信工程学院
•除了电话信号，还
能传别的信号吗？
•64kkb/s
•数字电话信
•电话用户号 •发端
••信？道传•？输
•电话用户 •收端
•信道传输设备只传 一路电话信号？
•64kkb/s
问题的提出 通重信原庆理大学通信工程学院
• 64 • 1544 • 6312 • 44736
•
• 欧洲体制
• • 64
• 2048
• 8448
• 34368
• 139264
准同步数字序列 通重信原庆理大学通信工程学院
提出 速率等级 问题
问题 通重信原庆理大学通信工程学院
PDH主要适合于中、低速率点对点的传输 ，但难以适应对动态联网要求。 现有的PDH的缺点：
需要把低速的数字信号变换成高速数字信 号，以便合理采用大、中、小容量的传输信 道。
用各种等级的终端设备进行组合配置，把 若干低速的数码按一定格式合并成高速数码 流。
数字复接是依据时分复用基本原理完成数 码合并的一种技术。
数字复接原理 通重信原庆理大学通信工程学院
问题的提出 复用和复接 复接的基本思想
1988年，CCITT采纳了它的概念，进行了 一些修改和扩充，重新命名为同步数字系列 SDH，并制定了一系列的国际标准
是一种既适用于光纤，也适应于微波和卫 星传输的通用技术体制。
同步数字系列 通重信原庆理大学通信工程学院
速率等级 SDH传输系统 SDH的特点
速率等级 通重信原庆理大学通信工程学院
复用和复接 通重信原庆理大学通信工程学院
扩大数字通信容量有两种方法
数字复用，即基群编码方式，要求编码速率高 ，扩大的容量有限 数字复接技术，将几个（例如4个）经PCM复 用后的信号再进行时分复用，经过数字复用后 的数码率提高了，但对每一个基群的编码速度 则没有提高，实现起来比较容易，目前广泛采 用这种方法进行数字复用来提高通信容量。
•低 速信 号
•低 速信 号
N
•终端复用器（TM）：分接/复接和提供业务适配。
数字复接技术
主要内容 通重信原庆理大学通信工程学院
• 2.1 引 言 •2.2 模拟信号数字化的基本原理 •2.3 脉冲编码调制（PCM） •2.4 增量调制（ΔM）
•2.5 数字复接技术
2.5 数字复接技术 通重信原庆理大学通信工程学院
•1 • 数字复接原理 •2 •准同步数字系列 •3 •同步数字系列
准同步数字序列 通重信原庆理大学通信工程学院
提出 速率等级 问题
速率等级 通重信原庆理大学通信工程学院
•以1.5Mbps为基础的系 •以2Mbps为基础的系
•群 列列ຫໍສະໝຸດ 次•0次 群•1次 群
•2次 群
•3次 群
•4次 群
•日本体 制
• 64
• 1544
• 6312
• 32064
• 97728
•北美体制
若同步，称为同步复接； 不同步称为异步复接；若输入端的各支路信号 与本机定时信号标称速率相同，而实际有小的 容差，则称之为准同步复接。 实际主要采用的复接方式有两种体制：即准同 步数字系列（PDH）和同步数字（SDH）。
2.5 数字复接技术 通重信原庆理大学通信工程学院
•1 • 数字复接原理 •2 •准同步数字系列 •3 •同步数字系列
•拓扑结构
拓扑结构 通重信原庆理大学通信工程学院
•TM
•低 速信 号
•低 速信 号
•STM-
•STM-
•TM •STM- •ADMN
•DXC N
•ADM
•TM
•STM-
n •TM
•STM-
•STM-
•SnTM-
•ADNM
•DXNC
•ADNM
•TM
•STMn
•STM-
•STM-
N
•n< N
•STMn
数字复接原理 通重信原庆理大学通信工程学院
问题的提出 复用和复接 复接的基本思想
复接的基本思想 通重信原庆理大学通信工程学院
•出发点： • 多个信号在一个信道上传输
数字复接由数字复接终端完成
数字复接终端包括复接器和分接器
复接器和分接器
复接器和分接器 通重信原庆理大学通信工程学院
复接器
数字复接器把N个支路 按时分复用方 式合并成一个合路数字信号
标准不统一 没有标准光接口 复用结构复杂 缺乏网络管理功能
2.5 数字复接技术 通重信原庆理大学通信工程学院
•1 • 数字复接原理 •2 •准同步数字系列 •3 •同步数字系列
同步数字系列 通重信原庆理大学通信工程学院
为了满足现代信息网对传输网的新要求， 美国贝尔公司提出了一种能很好的将高速大 容量光纤传输技术和智能网技术相结合的新 体制，这就是同步光纤网（SONET）
准同步数字序列 通重信原庆理大学通信工程学院
提出 速率等级 问题
提出 通重信原庆理大学通信工程学院
准同步数字系列是为适应不同媒体传输能力 最早提出的一种复接技术。 它采用填充脉冲的方法将低速支路信息复接 为高速数码流。 由于历史的原因准同步数字系列分为了不同 的体制
PCM24（基于十五折线μ律） PCM30/32（基于十三折线A律）