3.3 数据信号的数字传输
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第三章 第三节 数据信号的数字 传输
• 一、数字数据传输的特点和意义 • 二、数字数据传输的基本原理 • 三、数字数据的时分复用（TDM） • 四、数字数据网（DDN） • 五、数字数据传输系统 • 六、数字数据网同步 • 七、数字交叉连接系统（DACS） • 八、数据用户接入DDN
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• （l） R·111建议，游标法
• 这一建议是针对：①电报、②非等时信号码 型以及速率独立的TDM系统的。速率适配采
用游标方式。
• （2）R．101建议，止码元调整法
• 即P11起止式传输。这一建议是针对①电报和
②非等时数据传输应用比特交织码速相关的
TDM系统的。利用调整止码元个数的办法使
异步起止信号变为等时数字信号，如图3-3-12
• （1）DDN一般用于向用户提供专用的数字数 据信道。提供200bit/s～2Mbit/s速率任选的半 固定连接的数字数据信道。所谓半固定连接 是指所提供的信道属非交换型信道，但在传 输速率、到达地点与路由选择上并非完全不 可改变的。
• （2）或提供将用户接入公用数据交换网的接 入信道，
• （3）也可为公用数据交换网提供交换节点间 的数据传输信道。
• （2）虚拟信道接入器仅把字符时隙分配 给那些正在工作的信道，
• （3）然后，把虚拟信道数据组合成帧， 送到集会信道。接收端的分路过程和发 端相反。
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6．图3-3-16中的压缩编码是：
• （1）将异步数据信号的每一字符的起、止码 元去掉，只保留信息码元。接收端收到信息 码元后，再加上起、止码元，这样就压缩了 集合信道中的数据量。例如，国际电报2号码， 每一字符为7.5bit，去掉2．5个起、止bit后， 其传输效率可提高33％。
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第三章 第三节 数据信号的数字 传输
• 在数字信道中传输数据信号称为数据信 号的数字传输，简称数字数据传输。
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一、 数字数据传输的特点和意义
• 1．优越性：
• （1）DCE只需是一种功能较简单的、称为数 据服务单元（DSU）或数据终接单元（DTU） 的基带传输装置（也可称作基带Modem），或 者直接就是一个复用器及相应的接口单元。
所示。
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（三）X．50，X．5l建议
• 1．属于字符交织的字符交织的两个 CCITT建议。
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2．X.50建议
• （1）是同步数据网间国际接口64kbit／s 的复用方案。它的集合速率是64kbit／s， 其中16kbit／s。用于帧同步和业务信息， 余下48kbit／s用于传输数据信息。
接设备（DCE）和用户数据终端设备（DTE） 等构成，其主要功能是业务的接入和接出；
• （2）上层网：主要由数字交叉连接系统及其 相应的智能网管控制器组成，其主要功能是 建立业务之间的逻辑路由。
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（三）DDN网路配置
•1．我国在各城市的数字数据网一般采用分层结构， 如图3-3-22所示。 •2．DDN具有的优点是； •（1）便于规划和扩容； •（2）集中式网路管理、调度和监控，提高网路的 可控性和可靠性；
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• （2）X．50的特点是采用8比特包封组为 单位的交织复用方法，包封组的结构如 图3-3-13所示。每一个包封组中，第一位 （F）用于帧同步，第2至第7位为用户数 据信息，第8位（S）为传输联终信号的 状态位，即64kbit／s的6/8（48kbit／s）， 用于数据信息传输。图中还画出了帧长 为80个时隙，每时隙交织安排一个包封， 帧长为640比特，所以80个包封相互交织 在64kbit／s的数字信道上传输。
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• （4）使用灵活方便，只需通过计算机设 置就能实现通信，修改容易，不必再敷 设线路；
• （5）可通过分组网与其他计算机通信网 络相连，成为广域网和电子信箱（EDI） 的末端网；
• （6）具有网络管理系统及路由选择。
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五、数字数据传输系统
• （2）有的STDM还采用数据压缩技术，进一 步提高传输效率。例如采用游程编码，其方 法是：在字符码集中出现频度高的字符用短 码字传送，出现频度低的字符用长码字传送。 这些新码字常用霍夫曼编码算法产生。接收 端则依同一算法，将新码字还原成原来的字 符码集。——传北京邮真电大和学 网多络学媒院 罗体老师技编 术常用。
• （l）代码变换方式 • 代码变换方式还可以分为取样法、游标法、
定标法和双模法。
• ①取样法：由PCM系统给出重复取样脉冲， 对来自DTE的数据信号进行取样，取样输出 即为对应于原始数据信号的二元脉冲序列， 如图3-3-1所示。
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• ②游标法：是将数据信号的“1”、“0”的变 化时刻点用3比特来编码。如图3-3-2所示。
• （ 2 ） 每 个 PCM 数 字 活 路 的 数 据 传 输 速 率 为 64kbit/s。
• （3）由于接入再生中继器，使信道中引入的
噪声和信号失真不会累积→传输的可靠性↑。
通常，数字通信系统的平均误码率一般不大干
10－6。
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• 2．其它作用：
• （l ）为用户建立自己的专用数据网创造 条件。
• 1．比特交织复用又称按位复用。在高速数 据集合帧里，每一个时隙只传送一个低速 信道的比特数据或传送1比特帧同步信息， 如图3-3-6所示。
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• 2．字符交织复用又称按字复用。在高速数据 信号集合帧里，每送完一个低速信道的一个字 将再送下一个低速信道的字符，如图3-3-7所 示。
• （2）为分组交换公用数据网（PSPDN）
提供用户与网络连接用的接入信道或 PSPDN交换节点间所需的数据传输信道。
• 3．要实现数字数据传输至少要解决；
•
（1）数据信号接入数字信道的方式：
可以采用同步和异步的接入方式；
•
（2）需要解决使全网时钟系统保持
同步的问题。
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（二）速率适配
• 1．速率适配：又称速度适配，类似于数 字通信时分复用的码速调整，它是把输 入时分复用器的不等时的数据信号变为 等时的（具有统一脉冲长度）数字信号， 如图3-3-9所示。
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2．速率适配的方法，就是上 一节所讨论的方法。
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四、教字数据网（DDN）
• （一）概述 • 1．定义：DDN是利用数字信道传输数据
信号的数据传输网。是以满足开放系统 互连（OSI）数据通信环境为基本需要， 采用数字交叉连接技术和数字传输系统， 以提供高速数据传输业务的数字数据网。
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2．用途
二、数字数据传输的基本原理
• （一）同步传输 • DTE发出的数据信号和待接入的PCM信
道的定时是相互同步的，即DTE发出的 数据信号在速率和时间上都受到PCM信 道的时钟控制。
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（二）异步传输
• 1．如果DTE的数据信号时钟与PCM信道时钟 是非同步的，称为异步传输。异步数据传输 方式又分为代码变换和脉冲塞入方式两类。
• 7．图3-3-17给出字符交织STDM的帧结 构。
• （1）SOH为标题，表示一帧中开始传送 控制信息。
• （2）SEQ 为发送帧的序列号和正确接收 对方发来的最后一帧的序列号，
• （3）MAP为虚拟信道控制信息，包括本 帧中虚拟信道的地址号码和每一信道所 发送的字符数。
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• 3．STDM系统中，集合信道的传输速率 可以大于各低速数据信道速率之和。
• 4．STDM可以分为：字符交织型和比特 交织型两种。
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5．图3-3-16为字符交织STDM 原理图。
• （1）来自低速信道的数据，经压缩编码 后送到数据缓存器。
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• 3．DDN一般不包括交换功能，只能采用 （数字）交叉连接与复用装置。如果引 入交换功能，就构成数字数据交换网。
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（二）DDN的结构——一般分 为单层网和分层网。
• 1．单层网：如图3-3-20所示，节点间实际是 网状网。
• 2．分层网——把DDN分为两层。 • （1）下层网：主要是由复用器、数据电路终
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• （一）本地传输系统
• 定义：指从终端用户至DDN的本地局之 间的传输系统，即通常所称的用户线传 输系统。——目前已发展成“本地网”。
• ③定标法：对输入数据信号的状态（“1” 或“0”）和变化点进行代码变换，并在某 固定时隙传输代码，如图3-3-3所示。
• ④双模法：用2比特代码表示数据信号 变化点的时间位置，如图3-3-4所示。
• （2）脉冲塞入方式：是利用脉冲塞入使 具有异步关系的数据信号与PCM信号之 间进行同步传输。这种方式类似于PCM 系统中由一次群构成二次群的复用方式， 如图3-3-5所示。
•（3）采用数字交叉连接系统，提高网路的灵活性； •（4）提供高精度时钟源以及时钟分配网； •（5）减少不必要的路由迂回，降低建设和运行费 用。
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3．DDN主要由四个部分组成：
• （l）本地传输系统，即通常所称的用户 线传输系统（数字用户环路）；
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• 另外，一帧中的80个F比特，用1＋ x4＋x7生成多项式来产生同步码型。
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3．X．51建议
• （1）也是同步数据网间国际接口上的复 用方案。
• （2）采用10比特包封，其结构如图3-314所示。
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• 4．由于PCM数字通信系统以8比特 为传输单位，采用8包封格式形成的 复用帧易于与PCM数字通信系统协 调。所以，实际上多数采用8比特包 封格式。
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（四）统计时分复用（STDM）
• 1．时分复用TDM中，每个低速数据信道 固定分配到高速集合信道的一个时隙，集 合信道的传输速率等于各低速数据信道速 率之和。
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• 2．统计时分复用STDM，又称智能时分 复用ITDM，它是针对一般TDM的缺点， 采用动态地分配集合信道的时隙，只给 那些确实要传送数据的终端分配一个时 隙，使它们建立数据链路。因此，只有 正在工作的用户终端才能分到集合信道 的时隙。各路输入数据信息并不占用固 定的时隙，使时隙得到充分利用，从而 提高传输效率。——把不固定的时隙所 构成的信道，称为虚拟信道。
• （2）复用器MUX及（数字）交叉连接 系统DACS；
• （3）局间传输及同步时钟供给系统； • （4）网路管理系统NMS。
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（四）DDN的特点：
• （1）由通信部门建设，用于营业，用户终 端相对固定； • （2）采用数字传输方式，通信速率高，传 输容量大，误码率低，安全可靠，和计算机 网络的连接较为简单； • （3）能利用已建的市内电话数字通信网， 因而建设成本低；
• 8．比特交织STDM： • （1）在比特交织STDM中，比特时隙只
分配给那些正在工作的用户。 • （2）基本原理如图3-3-18所示。为了与
R．1O1时分复用器联合使用，结合一个 虚拟信道接入器构成统计时分复用。对 于数据量多，使用较颇繁的用户给予固 定 的 时 隙 。 这 样 ， R．105 建 议 的 STDM， 本质上是TDM与STDM混合的系统。
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三、数字数据的时分复用 （TDM）
• 1．时分复用：是将低速数据流合并成高 速数据流的常用方法。
• 2 ． TDM 可 以 分 为 两 种 ： 字 符 交 织 的 TDM和比特交织的TDM。
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（一）比特交织和字符交（TDM）
• 一、数字数据传输的特点和意义 • 二、数字数据传输的基本原理 • 三、数字数据的时分复用（TDM） • 四、数字数据网（DDN） • 五、数字数据传输系统 • 六、数字数据网同步 • 七、数字交叉连接系统（DACS） • 八、数据用户接入DDN
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• （l） R·111建议，游标法
• 这一建议是针对：①电报、②非等时信号码 型以及速率独立的TDM系统的。速率适配采
用游标方式。
• （2）R．101建议，止码元调整法
• 即P11起止式传输。这一建议是针对①电报和
②非等时数据传输应用比特交织码速相关的
TDM系统的。利用调整止码元个数的办法使
异步起止信号变为等时数字信号，如图3-3-12
• （1）DDN一般用于向用户提供专用的数字数 据信道。提供200bit/s～2Mbit/s速率任选的半 固定连接的数字数据信道。所谓半固定连接 是指所提供的信道属非交换型信道，但在传 输速率、到达地点与路由选择上并非完全不 可改变的。
• （2）或提供将用户接入公用数据交换网的接 入信道，
• （3）也可为公用数据交换网提供交换节点间 的数据传输信道。
• （2）虚拟信道接入器仅把字符时隙分配 给那些正在工作的信道，
• （3）然后，把虚拟信道数据组合成帧， 送到集会信道。接收端的分路过程和发 端相反。
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6．图3-3-16中的压缩编码是：
• （1）将异步数据信号的每一字符的起、止码 元去掉，只保留信息码元。接收端收到信息 码元后，再加上起、止码元，这样就压缩了 集合信道中的数据量。例如，国际电报2号码， 每一字符为7.5bit，去掉2．5个起、止bit后， 其传输效率可提高33％。
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第三章 第三节 数据信号的数字 传输
• 在数字信道中传输数据信号称为数据信 号的数字传输，简称数字数据传输。
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一、 数字数据传输的特点和意义
• 1．优越性：
• （1）DCE只需是一种功能较简单的、称为数 据服务单元（DSU）或数据终接单元（DTU） 的基带传输装置（也可称作基带Modem），或 者直接就是一个复用器及相应的接口单元。
所示。
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（三）X．50，X．5l建议
• 1．属于字符交织的字符交织的两个 CCITT建议。
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2．X.50建议
• （1）是同步数据网间国际接口64kbit／s 的复用方案。它的集合速率是64kbit／s， 其中16kbit／s。用于帧同步和业务信息， 余下48kbit／s用于传输数据信息。
接设备（DCE）和用户数据终端设备（DTE） 等构成，其主要功能是业务的接入和接出；
• （2）上层网：主要由数字交叉连接系统及其 相应的智能网管控制器组成，其主要功能是 建立业务之间的逻辑路由。
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（三）DDN网路配置
•1．我国在各城市的数字数据网一般采用分层结构， 如图3-3-22所示。 •2．DDN具有的优点是； •（1）便于规划和扩容； •（2）集中式网路管理、调度和监控，提高网路的 可控性和可靠性；
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• （2）X．50的特点是采用8比特包封组为 单位的交织复用方法，包封组的结构如 图3-3-13所示。每一个包封组中，第一位 （F）用于帧同步，第2至第7位为用户数 据信息，第8位（S）为传输联终信号的 状态位，即64kbit／s的6/8（48kbit／s）， 用于数据信息传输。图中还画出了帧长 为80个时隙，每时隙交织安排一个包封， 帧长为640比特，所以80个包封相互交织 在64kbit／s的数字信道上传输。
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• （4）使用灵活方便，只需通过计算机设 置就能实现通信，修改容易，不必再敷 设线路；
• （5）可通过分组网与其他计算机通信网 络相连，成为广域网和电子信箱（EDI） 的末端网；
• （6）具有网络管理系统及路由选择。
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五、数字数据传输系统
• （2）有的STDM还采用数据压缩技术，进一 步提高传输效率。例如采用游程编码，其方 法是：在字符码集中出现频度高的字符用短 码字传送，出现频度低的字符用长码字传送。 这些新码字常用霍夫曼编码算法产生。接收 端则依同一算法，将新码字还原成原来的字 符码集。——传北京邮真电大和学 网多络学媒院 罗体老师技编 术常用。
• （l）代码变换方式 • 代码变换方式还可以分为取样法、游标法、
定标法和双模法。
• ①取样法：由PCM系统给出重复取样脉冲， 对来自DTE的数据信号进行取样，取样输出 即为对应于原始数据信号的二元脉冲序列， 如图3-3-1所示。
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• ②游标法：是将数据信号的“1”、“0”的变 化时刻点用3比特来编码。如图3-3-2所示。
• （ 2 ） 每 个 PCM 数 字 活 路 的 数 据 传 输 速 率 为 64kbit/s。
• （3）由于接入再生中继器，使信道中引入的
噪声和信号失真不会累积→传输的可靠性↑。
通常，数字通信系统的平均误码率一般不大干
10－6。
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• 2．其它作用：
• （l ）为用户建立自己的专用数据网创造 条件。
• 1．比特交织复用又称按位复用。在高速数 据集合帧里，每一个时隙只传送一个低速 信道的比特数据或传送1比特帧同步信息， 如图3-3-6所示。
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• 2．字符交织复用又称按字复用。在高速数据 信号集合帧里，每送完一个低速信道的一个字 将再送下一个低速信道的字符，如图3-3-7所 示。
• （2）为分组交换公用数据网（PSPDN）
提供用户与网络连接用的接入信道或 PSPDN交换节点间所需的数据传输信道。
• 3．要实现数字数据传输至少要解决；
•
（1）数据信号接入数字信道的方式：
可以采用同步和异步的接入方式；
•
（2）需要解决使全网时钟系统保持
同步的问题。
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（二）速率适配
• 1．速率适配：又称速度适配，类似于数 字通信时分复用的码速调整，它是把输 入时分复用器的不等时的数据信号变为 等时的（具有统一脉冲长度）数字信号， 如图3-3-9所示。
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2．速率适配的方法，就是上 一节所讨论的方法。
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四、教字数据网（DDN）
• （一）概述 • 1．定义：DDN是利用数字信道传输数据
信号的数据传输网。是以满足开放系统 互连（OSI）数据通信环境为基本需要， 采用数字交叉连接技术和数字传输系统， 以提供高速数据传输业务的数字数据网。
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2．用途
二、数字数据传输的基本原理
• （一）同步传输 • DTE发出的数据信号和待接入的PCM信
道的定时是相互同步的，即DTE发出的 数据信号在速率和时间上都受到PCM信 道的时钟控制。
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（二）异步传输
• 1．如果DTE的数据信号时钟与PCM信道时钟 是非同步的，称为异步传输。异步数据传输 方式又分为代码变换和脉冲塞入方式两类。
• 7．图3-3-17给出字符交织STDM的帧结 构。
• （1）SOH为标题，表示一帧中开始传送 控制信息。
• （2）SEQ 为发送帧的序列号和正确接收 对方发来的最后一帧的序列号，
• （3）MAP为虚拟信道控制信息，包括本 帧中虚拟信道的地址号码和每一信道所 发送的字符数。
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• 3．STDM系统中，集合信道的传输速率 可以大于各低速数据信道速率之和。
• 4．STDM可以分为：字符交织型和比特 交织型两种。
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5．图3-3-16为字符交织STDM 原理图。
• （1）来自低速信道的数据，经压缩编码 后送到数据缓存器。
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• 3．DDN一般不包括交换功能，只能采用 （数字）交叉连接与复用装置。如果引 入交换功能，就构成数字数据交换网。
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（二）DDN的结构——一般分 为单层网和分层网。
• 1．单层网：如图3-3-20所示，节点间实际是 网状网。
• 2．分层网——把DDN分为两层。 • （1）下层网：主要是由复用器、数据电路终
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• （一）本地传输系统
• 定义：指从终端用户至DDN的本地局之 间的传输系统，即通常所称的用户线传 输系统。——目前已发展成“本地网”。
• ③定标法：对输入数据信号的状态（“1” 或“0”）和变化点进行代码变换，并在某 固定时隙传输代码，如图3-3-3所示。
• ④双模法：用2比特代码表示数据信号 变化点的时间位置，如图3-3-4所示。
• （2）脉冲塞入方式：是利用脉冲塞入使 具有异步关系的数据信号与PCM信号之 间进行同步传输。这种方式类似于PCM 系统中由一次群构成二次群的复用方式， 如图3-3-5所示。
•（3）采用数字交叉连接系统，提高网路的灵活性； •（4）提供高精度时钟源以及时钟分配网； •（5）减少不必要的路由迂回，降低建设和运行费 用。
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3．DDN主要由四个部分组成：
• （l）本地传输系统，即通常所称的用户 线传输系统（数字用户环路）；
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• 另外，一帧中的80个F比特，用1＋ x4＋x7生成多项式来产生同步码型。
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3．X．51建议
• （1）也是同步数据网间国际接口上的复 用方案。
• （2）采用10比特包封，其结构如图3-314所示。
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• 4．由于PCM数字通信系统以8比特 为传输单位，采用8包封格式形成的 复用帧易于与PCM数字通信系统协 调。所以，实际上多数采用8比特包 封格式。
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（四）统计时分复用（STDM）
• 1．时分复用TDM中，每个低速数据信道 固定分配到高速集合信道的一个时隙，集 合信道的传输速率等于各低速数据信道速 率之和。
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• 2．统计时分复用STDM，又称智能时分 复用ITDM，它是针对一般TDM的缺点， 采用动态地分配集合信道的时隙，只给 那些确实要传送数据的终端分配一个时 隙，使它们建立数据链路。因此，只有 正在工作的用户终端才能分到集合信道 的时隙。各路输入数据信息并不占用固 定的时隙，使时隙得到充分利用，从而 提高传输效率。——把不固定的时隙所 构成的信道，称为虚拟信道。
• （2）复用器MUX及（数字）交叉连接 系统DACS；
• （3）局间传输及同步时钟供给系统； • （4）网路管理系统NMS。
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（四）DDN的特点：
• （1）由通信部门建设，用于营业，用户终 端相对固定； • （2）采用数字传输方式，通信速率高，传 输容量大，误码率低，安全可靠，和计算机 网络的连接较为简单； • （3）能利用已建的市内电话数字通信网， 因而建设成本低；
• 8．比特交织STDM： • （1）在比特交织STDM中，比特时隙只
分配给那些正在工作的用户。 • （2）基本原理如图3-3-18所示。为了与
R．1O1时分复用器联合使用，结合一个 虚拟信道接入器构成统计时分复用。对 于数据量多，使用较颇繁的用户给予固 定 的 时 隙 。 这 样 ， R．105 建 议 的 STDM， 本质上是TDM与STDM混合的系统。
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三、数字数据的时分复用 （TDM）
• 1．时分复用：是将低速数据流合并成高 速数据流的常用方法。
• 2 ． TDM 可 以 分 为 两 种 ： 字 符 交 织 的 TDM和比特交织的TDM。
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