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第17页
数字系列---异步数字系列PDH
复接及其实现方法
输入
…A1A2...
输出
复 …B1B2...
…A1B1C1D1A2B2C2D2...
…C1C2...
用 …D1D2...
A1：比特、字节、帧
第18页
数字系列---异步数字系列PDH
复接及其实现方法
A1
A2
B1
B2
C1
C2
D1
D2
A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2
第13页
3.5 2.5 1.5
0.5 -0.5 -1.5 -2.5 -3.5
X(t) 4 3 2 1
0 -1 -2 -3 -4
3.5
111
2.5
110
1.5
101
0.5
100
-0.5 011
t
-1.5 010
-2.5 001
-3.5 000
样值 量化值 PCM码组
1.5 3.7 1.8 -1.6 -3.2 -3.8 1.5 3.5 1.5 -1.5 -3.5 -3.5
VC-4
VC-4-Xc
复用段 再生段
物理层
第35页
低阶 通道层
高阶
段层 传输
媒质层
STM-1 段开销字节安排
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0 *× *×
2 B1 △ △ E1 △
F1 × ×
3 D1 △ △ D2 △
D3
4
AU PTR
5 B2 B2 B2 K1
K2
6 D4
SDH的优点
SDH统一了世界上的三种数字体系。 具有标准的光接口。 同步复用（一步复用）,上、下支路方便。 用于网络运行、管理、维护的开销丰富。 组网灵活。 网络具有自愈性。 完全兼容PDH，兼顾未来的发展。
第28页
SDH的基本概念
NNI
NNI
NNI
NNI
SM
TR
SM
TR
有线/无 线系统
传输方向
9 9×N
261 × N 270 × N
段 活 由 ••管负在•段 •进 •地••由此S再 复 M信 净R上其T传开 再 。 行理荷接方SMS生用息负至传O送销生组O-指的收。段段下输1净荷H所段合SH帧的速开 针第端开透O由可负中或开附顺率H销 销明A1正9分加销在荷包序为是个行URM地确R解的进：、再区含指S字SP通S行地O的字2O2STO生域通7节过7，HTRH地节分0H0M段是道列每负直×是在负和方，解9共到帧个责接帧 开×一S复责才主2整。8T结再管4入结 销×用种能要管个M3构8生理0段，构 （接帧供0指-个理中0段由N传开入网0也P中字示再为=，若帧送O销节或络1可存符保只干生完5H内组M终运5在放毕证，能个）成.段5S的结行。2信终各。在再O用。。0。、准每H传M息管生端种来秒管组确b送净理段设i信传指理t时成/位负单组送s备息按和示。荷置元成8由维0接容信正组的0，左护0入量息常到复A帧以使U。的右。灵净用便G用、因。
PDH的特点
❖ 由PCM发展而来，主要为话音设计，不具备宽带及信息 多样化服务能力。
❖ 点对点的连接，缺乏网络拓扑的灵活性 ❖ 逐级复用/分用，上下电路困难，设备复杂而不灵活。 ❖ 网管能力差。 ❖ PDH系统先有设备后有国际国际标准，既成事实的两大 体系三种标准造成不同设备之间的接口困难。 ❖ PDH体制只定义了标准的电接口无标准的光接口，使得 PDH光传输系统的兼容性差。
第8页
传输的发展 ※模拟（FDM）→数字（TDM） ※电通信→光通信 ※有线/无线结合→有线(光纤)为主 ※PDH→SDH→DWDM→全光网
PDH：Plesiochronous Digital Hierarchy SDH：Synchronous Digital Hierarchy
DWDM:Dense Wavelength Division Multiplexing
日本:1.5M--6.3M--32M--100M
E系列 T系列
第21页
二、SDH基础知识
1、SDH概念及特点 2、 SDH的速率及帧结构 3、 SDH的同步复用映射结构 4、 SDH的网元类型 5、 SDH的组网方式 6、 SDH的保护方式 7、 SDH的光接口
第22页
1、SDH概念及特点
第23页
传输系统
通信信号学院通信系 沈瑞琴
第1页
内容提要
一、传输概述 二、SDH基础知识 三、 SDH主要性能指标 四、SDH同步网 五、时间同步系统
第2页
一、传输概述
第3页
通信网宏观构成
通信网
通道层 媒质层
传送网
核接 心入 网网
业务网
PSTN PSDN ISDN CATV
第4页
支撑网 管理网 信令网 同步网
第24页
PDH中分插支路信号的过程
光信号
140/34Mbit/s
34/140Mbit/s
数
光 /
解 复 34/8Mbit/s
字 8/34Mbit/s
复
配
电 /
电用解
线
复用 光
复
架
用解
复用
8/2Mbit/s 复 用
2/8Mbit/s 用
2Mbit/s
第25页
光信号
SDH的基本概念
同步数字体系
SDH Synchronous Digital Hierarchy 表示一整套可以进行同步数字传输、 复用和交叉连接的标准化数字传送结构 等级，用于在物理传输网上传送经适配 的净负荷。
第9页
模拟通信
电话网 用于任意两部电话设备之间
交换传递模拟话音。 模拟传输线路
1937年，FDM模拟频分复用技 术；同轴电缆造价高，主要用 于长途干线。
第10页
频分复用
第11页
数字系列---异步数字系列PDH
数字传输线路
TDM时分复用技术，使传输容量提高几十倍
（1）将每路模拟话路进行PCM脉冲编码调制,形
接。
第20页
数字系列---异步数字系列PDH
欧洲体制（2M体系）
E1：
2048Kbit/s
E2： 4*E1 8448Kbit/s
E3： 4*E2 34368Kbit/s
E4： 4*E3 139264Kbit/s
欧洲:2M--8M--34M--140M
北美体制（1.5M体系）
北美:1.5M--6.3M--45M
第19页
数字系列---异步数字系列PDH
日本系列
400Mb/s
×4
100Mb/s
×3
32Mb/s
×5
6.3Mb/s
×4
1.5Mb/s
北美系列
274Mb/s
×6
45Mb/s
×7
6.3Mb/s
×4
1.5Mb/s
欧洲系列
565Mb/s
×4
140Mb/s
×4
34Mb/s
×4
8Mb/s
×4
2 Mb/s
二次群以 上的高次 群是以比 特为单位 进行几个 支路信息 的异步比 特交错复
备用 使用者通路
MS DCC MS公务联络 MS的APS通路
AIS—告警指示信号；APS—自动保护切换；DCC—数据通信通路；RDI—远端 缺陷指示；REI—远端误块指示；RFI—远端失效指示；TCM—串联连接监视
等级
STM-1
速率（Mbit/s） 155.520
（155M）
STM-4
622.080
（622M）
STM-16 STM-64
2488.320 9953.280
（2.5G）
（10G）
第32页
STM-N帧结构
1帧 9×270×N字节
1 RSO 3 RSHOH
4 AU PTR
5
MMSSOOHH
STM-N信息净负荷 （含少量POH）
低
信
PCM 解
通 x`(t)
Baidu Nhomakorabea
道
码
滤
波
图5-1-1 PCM单向通信过程
抽样——将模拟信号在时间上离散（PAM)。 量化——对抽样后的信号在幅度上离散。 编码——将量化后的信号用二进制数代替(PCM)。 解码——将PCM信号还原为重建的PAM信号。 低通——在重建的PAM信号中取出低频模拟信号
。 PAM——脉冲幅度调制
第26页
ITU-T有关SDH建议文件的分类关系
SDH总概念
G.707，G.780，G.ssi，G.832
物理层传输
网络结构
G.803(G.805，F.750-3)
G.957，G.958 同步与定时
G.681 G.691，G.692 G.652--G.655
G.810 --G.813 G.synce
M0
维护和性能监控 OOF和LOF OOF和LOF RS-TIM BIP-8，RS误码性能监测
BIP-1(24)，MS误码性能监测
MS-AIS(111)，MS-RDI(110) MS-REI MS-REI，仅STM-64及256用
公务和保护
其他
OOF：帧失步 LOF：帧丢失
RS DCC RS公务联络
通信网结构
路由器/交换机
电话 交换
移动 交换
复 用 设
传 输 终
备
端
传输线路 传输系统
路由器/交换机
传
复
输
用
电话
终
设
交换
端
备
移动 交换
第5页
通信网结构
配线架
传输设备
622Mb/s 光纤线
622Mb/s
622Mb/s
ODF
STM-4
TM
光纤环路
622Mb/s DXC
业务节点 设备
配线架
电
N*2Mb/s 话
D5
D6
7 D7
D8
D9
8 D10
D11
D12
9 S1
M1 E2 × ×
第36页
再生段和复用段开销
开销名称
A1
A2
再 J0 生 B1 段 Z0 RS D1-D3
内部运行 帧定位 帧定位 再生段踪迹
E1
F1
B2
D4-D12
复 E2
用 K1K2(b1-b5)
段 K2(b6-b8)
MS S1
同步状态
M1
汇聚层
以大站、调度所为中 心，提供本局内大站 之间、及业务汇聚至 调度所
接入层
通过接入层连接两车 站之间的中继站、基 站等区间光接入点。
• 从高到低依次为 骨干层、汇聚层 和接入层 。
• 骨干层通常采用 网孔型结构。
• 汇聚层的网络结 构一般为环型。
• 接入层的网络结 构一般也为环型 ，并辅以少量线 型网结构。
(G.622，G.663，
G.671)
保护与互通
G.841 G.842
性能与测量
G.825，G.826 O.172，O.181 M.2101.1 M.2110
G.861，(G.703)
M.2120
F.751
设备
G.783，G.813，G.784，G.785，J.132
第27页
管理
G.784，G.831 G.774 G.774.1--G.774.9 G.773 (G.851--G.854) (M.3010，M.3100) (Q.811，Q.812)
DXC/E A
有线/无 线系统
SM
SM
TR
TR
TR SM
SM：同步复用设备
TR：支路 NNI：网络节点接口
TR SM
DXC：数字交叉连接设备 EA：外部接入设备
第29页
SDH中分插支路信号的过程
SDH群路信号 155M 622M 2.5G
网管 公务 告警 电源
ADM
SDH群路信号 155M 622M 2.5G
（分8个量化级）
101 111 101 量化带来了误差
010 000 000 思考：抽样间隔和量化级数取值对恢复信号的影响。
第14页
PCM参数
• 抽样速率：抽样定理 8kHz • 量化：非均匀量化 A率13折线（中国、欧洲）
μ率15折线（美国、日本） • 编码：折叠二进制码 8位 速率：8×8000=64kbit/s
第33页
开销的分类
开销
再生段开销（RSOH） 段开销（SOH）
复用段开销（MSOH） 高阶通道开销（HP POH） 通道开销（POH） 低阶通道开销（LP POH）
第34页
SDH传送网的分层模型(ITU)
非 SDH 客户 ( 电路层 )
VC-11 VC-12 VC-2 VC-2-nc VC-3
VC-3
第15页
Ｅ1--PCM30/32路基群帧结构
第16页
数字系列---异步数字系列PDH
数字系列的产生 局间交换机实现高速传输方法： （1）几千个2M并行传输，每个信道采 用一对双绞线； （2）将若干个2M信道复用成高速信道： 即高次群复用，形成一套完整的数字 比特复接系列。
显然后者造价低，通信质量和可靠 性得到提高。
成64Kb/s数字信号
（2）为提高容量，用时间复用的方法,每个
64Kb/s信道以字节为单位进行交错复接。
欧洲2M：
PCM30/32 30*64Kb/s话路+2*信息控制信道
北美1.5M：
PCM24
24* 64Kb/s话路+1bit
第12页
脉冲编码调制PCM
x(t) 抽 PAM 量
样
化
编 PCM 码
155Mb/s 交 DDF 155Mb/s 换
机
STM-4 155Mb/s 转换电路
ADM
ATM 交 换 机
配线架
电话用户线
MDF
宽带业务线
DDF
155Mb/s 分支电路
第6页
传输网分层结构
省际干线网 省内干线网 本地中继网 末端接入网
第7页
我国铁路传输网分层结构
骨干层
连通铁道部和各铁路 局，为各路局互通和 信息传送提供服务。
PDH支路信号：2M、34M、140M SDH支路信号：155M、622M
第30页
2、SDH的速率及帧结构
第31页
SDH的速率等级
SDH具有一套标准化的信息结构等级，称为 同步传送模块STM-1、STM-4和STM-16，并 具有块状帧结构。
STM:Synchronous Transport Module
数字系列---异步数字系列PDH
复接及其实现方法
输入
…A1A2...
输出
复 …B1B2...
…A1B1C1D1A2B2C2D2...
…C1C2...
用 …D1D2...
A1：比特、字节、帧
第18页
数字系列---异步数字系列PDH
复接及其实现方法
A1
A2
B1
B2
C1
C2
D1
D2
A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2
第13页
3.5 2.5 1.5
0.5 -0.5 -1.5 -2.5 -3.5
X(t) 4 3 2 1
0 -1 -2 -3 -4
3.5
111
2.5
110
1.5
101
0.5
100
-0.5 011
t
-1.5 010
-2.5 001
-3.5 000
样值 量化值 PCM码组
1.5 3.7 1.8 -1.6 -3.2 -3.8 1.5 3.5 1.5 -1.5 -3.5 -3.5
VC-4
VC-4-Xc
复用段 再生段
物理层
第35页
低阶 通道层
高阶
段层 传输
媒质层
STM-1 段开销字节安排
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0 *× *×
2 B1 △ △ E1 △
F1 × ×
3 D1 △ △ D2 △
D3
4
AU PTR
5 B2 B2 B2 K1
K2
6 D4
SDH的优点
SDH统一了世界上的三种数字体系。 具有标准的光接口。 同步复用（一步复用）,上、下支路方便。 用于网络运行、管理、维护的开销丰富。 组网灵活。 网络具有自愈性。 完全兼容PDH，兼顾未来的发展。
第28页
SDH的基本概念
NNI
NNI
NNI
NNI
SM
TR
SM
TR
有线/无 线系统
传输方向
9 9×N
261 × N 270 × N
段 活 由 ••管负在•段 •进 •地••由此S再 复 M信 净R上其T传开 再 。 行理荷接方SMS生用息负至传O送销生组O-指的收。段段下输1净荷H所段合SH帧的速开 针第端开透O由可负中或开附顺率H销 销明A1正9分加销在荷包序为是个行URM地确R解的进：、再区含指S字SP通S行地O的字2O2STO生域通7节过7，HTRH地节分0H0M段是道列每负直×是在负和方，解9共到帧个责接帧 开×一S复责才主2整。8T结再管4入结 销×用种能要管个M3构8生理0段，构 （接帧供0指-个理中0段由N传开入网0也P中字示再为=，若帧送O销节或络1可存符保只干生完5H内组M终运5在放毕证，能个）成.段5S的结行。2信终各。在再O用。。0。、准每H传M息管生端种来秒管组确b送净理段设i信传指理t时成/位负单组送s备息按和示。荷置元成8由维0接容信正组的0，左护0入量息常到复A帧以使U。的右。灵净用便G用、因。
PDH的特点
❖ 由PCM发展而来，主要为话音设计，不具备宽带及信息 多样化服务能力。
❖ 点对点的连接，缺乏网络拓扑的灵活性 ❖ 逐级复用/分用，上下电路困难，设备复杂而不灵活。 ❖ 网管能力差。 ❖ PDH系统先有设备后有国际国际标准，既成事实的两大 体系三种标准造成不同设备之间的接口困难。 ❖ PDH体制只定义了标准的电接口无标准的光接口，使得 PDH光传输系统的兼容性差。
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传输的发展 ※模拟（FDM）→数字（TDM） ※电通信→光通信 ※有线/无线结合→有线(光纤)为主 ※PDH→SDH→DWDM→全光网
PDH：Plesiochronous Digital Hierarchy SDH：Synchronous Digital Hierarchy
DWDM:Dense Wavelength Division Multiplexing
日本:1.5M--6.3M--32M--100M
E系列 T系列
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二、SDH基础知识
1、SDH概念及特点 2、 SDH的速率及帧结构 3、 SDH的同步复用映射结构 4、 SDH的网元类型 5、 SDH的组网方式 6、 SDH的保护方式 7、 SDH的光接口
第22页
1、SDH概念及特点
第23页
传输系统
通信信号学院通信系 沈瑞琴
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内容提要
一、传输概述 二、SDH基础知识 三、 SDH主要性能指标 四、SDH同步网 五、时间同步系统
第2页
一、传输概述
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通信网宏观构成
通信网
通道层 媒质层
传送网
核接 心入 网网
业务网
PSTN PSDN ISDN CATV
第4页
支撑网 管理网 信令网 同步网
第24页
PDH中分插支路信号的过程
光信号
140/34Mbit/s
34/140Mbit/s
数
光 /
解 复 34/8Mbit/s
字 8/34Mbit/s
复
配
电 /
电用解
线
复用 光
复
架
用解
复用
8/2Mbit/s 复 用
2/8Mbit/s 用
2Mbit/s
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光信号
SDH的基本概念
同步数字体系
SDH Synchronous Digital Hierarchy 表示一整套可以进行同步数字传输、 复用和交叉连接的标准化数字传送结构 等级，用于在物理传输网上传送经适配 的净负荷。
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模拟通信
电话网 用于任意两部电话设备之间
交换传递模拟话音。 模拟传输线路
1937年，FDM模拟频分复用技 术；同轴电缆造价高，主要用 于长途干线。
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频分复用
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数字系列---异步数字系列PDH
数字传输线路
TDM时分复用技术，使传输容量提高几十倍
（1）将每路模拟话路进行PCM脉冲编码调制,形
接。
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数字系列---异步数字系列PDH
欧洲体制（2M体系）
E1：
2048Kbit/s
E2： 4*E1 8448Kbit/s
E3： 4*E2 34368Kbit/s
E4： 4*E3 139264Kbit/s
欧洲:2M--8M--34M--140M
北美体制（1.5M体系）
北美:1.5M--6.3M--45M
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数字系列---异步数字系列PDH
日本系列
400Mb/s
×4
100Mb/s
×3
32Mb/s
×5
6.3Mb/s
×4
1.5Mb/s
北美系列
274Mb/s
×6
45Mb/s
×7
6.3Mb/s
×4
1.5Mb/s
欧洲系列
565Mb/s
×4
140Mb/s
×4
34Mb/s
×4
8Mb/s
×4
2 Mb/s
二次群以 上的高次 群是以比 特为单位 进行几个 支路信息 的异步比 特交错复
备用 使用者通路
MS DCC MS公务联络 MS的APS通路
AIS—告警指示信号；APS—自动保护切换；DCC—数据通信通路；RDI—远端 缺陷指示；REI—远端误块指示；RFI—远端失效指示；TCM—串联连接监视
等级
STM-1
速率（Mbit/s） 155.520
（155M）
STM-4
622.080
（622M）
STM-16 STM-64
2488.320 9953.280
（2.5G）
（10G）
第32页
STM-N帧结构
1帧 9×270×N字节
1 RSO 3 RSHOH
4 AU PTR
5
MMSSOOHH
STM-N信息净负荷 （含少量POH）
低
信
PCM 解
通 x`(t)
Baidu Nhomakorabea
道
码
滤
波
图5-1-1 PCM单向通信过程
抽样——将模拟信号在时间上离散（PAM)。 量化——对抽样后的信号在幅度上离散。 编码——将量化后的信号用二进制数代替(PCM)。 解码——将PCM信号还原为重建的PAM信号。 低通——在重建的PAM信号中取出低频模拟信号
。 PAM——脉冲幅度调制
第26页
ITU-T有关SDH建议文件的分类关系
SDH总概念
G.707，G.780，G.ssi，G.832
物理层传输
网络结构
G.803(G.805，F.750-3)
G.957，G.958 同步与定时
G.681 G.691，G.692 G.652--G.655
G.810 --G.813 G.synce
M0
维护和性能监控 OOF和LOF OOF和LOF RS-TIM BIP-8，RS误码性能监测
BIP-1(24)，MS误码性能监测
MS-AIS(111)，MS-RDI(110) MS-REI MS-REI，仅STM-64及256用
公务和保护
其他
OOF：帧失步 LOF：帧丢失
RS DCC RS公务联络
通信网结构
路由器/交换机
电话 交换
移动 交换
复 用 设
传 输 终
备
端
传输线路 传输系统
路由器/交换机
传
复
输
用
电话
终
设
交换
端
备
移动 交换
第5页
通信网结构
配线架
传输设备
622Mb/s 光纤线
622Mb/s
622Mb/s
ODF
STM-4
TM
光纤环路
622Mb/s DXC
业务节点 设备
配线架
电
N*2Mb/s 话
D5
D6
7 D7
D8
D9
8 D10
D11
D12
9 S1
M1 E2 × ×
第36页
再生段和复用段开销
开销名称
A1
A2
再 J0 生 B1 段 Z0 RS D1-D3
内部运行 帧定位 帧定位 再生段踪迹
E1
F1
B2
D4-D12
复 E2
用 K1K2(b1-b5)
段 K2(b6-b8)
MS S1
同步状态
M1
汇聚层
以大站、调度所为中 心，提供本局内大站 之间、及业务汇聚至 调度所
接入层
通过接入层连接两车 站之间的中继站、基 站等区间光接入点。
• 从高到低依次为 骨干层、汇聚层 和接入层 。
• 骨干层通常采用 网孔型结构。
• 汇聚层的网络结 构一般为环型。
• 接入层的网络结 构一般也为环型 ，并辅以少量线 型网结构。
(G.622，G.663，
G.671)
保护与互通
G.841 G.842
性能与测量
G.825，G.826 O.172，O.181 M.2101.1 M.2110
G.861，(G.703)
M.2120
F.751
设备
G.783，G.813，G.784，G.785，J.132
第27页
管理
G.784，G.831 G.774 G.774.1--G.774.9 G.773 (G.851--G.854) (M.3010，M.3100) (Q.811，Q.812)
DXC/E A
有线/无 线系统
SM
SM
TR
TR
TR SM
SM：同步复用设备
TR：支路 NNI：网络节点接口
TR SM
DXC：数字交叉连接设备 EA：外部接入设备
第29页
SDH中分插支路信号的过程
SDH群路信号 155M 622M 2.5G
网管 公务 告警 电源
ADM
SDH群路信号 155M 622M 2.5G
（分8个量化级）
101 111 101 量化带来了误差
010 000 000 思考：抽样间隔和量化级数取值对恢复信号的影响。
第14页
PCM参数
• 抽样速率：抽样定理 8kHz • 量化：非均匀量化 A率13折线（中国、欧洲）
μ率15折线（美国、日本） • 编码：折叠二进制码 8位 速率：8×8000=64kbit/s
第33页
开销的分类
开销
再生段开销（RSOH） 段开销（SOH）
复用段开销（MSOH） 高阶通道开销（HP POH） 通道开销（POH） 低阶通道开销（LP POH）
第34页
SDH传送网的分层模型(ITU)
非 SDH 客户 ( 电路层 )
VC-11 VC-12 VC-2 VC-2-nc VC-3
VC-3
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Ｅ1--PCM30/32路基群帧结构
第16页
数字系列---异步数字系列PDH
数字系列的产生 局间交换机实现高速传输方法： （1）几千个2M并行传输，每个信道采 用一对双绞线； （2）将若干个2M信道复用成高速信道： 即高次群复用，形成一套完整的数字 比特复接系列。
显然后者造价低，通信质量和可靠 性得到提高。
成64Kb/s数字信号
（2）为提高容量，用时间复用的方法,每个
64Kb/s信道以字节为单位进行交错复接。
欧洲2M：
PCM30/32 30*64Kb/s话路+2*信息控制信道
北美1.5M：
PCM24
24* 64Kb/s话路+1bit
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脉冲编码调制PCM
x(t) 抽 PAM 量
样
化
编 PCM 码
155Mb/s 交 DDF 155Mb/s 换
机
STM-4 155Mb/s 转换电路
ADM
ATM 交 换 机
配线架
电话用户线
MDF
宽带业务线
DDF
155Mb/s 分支电路
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传输网分层结构
省际干线网 省内干线网 本地中继网 末端接入网
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我国铁路传输网分层结构
骨干层
连通铁道部和各铁路 局，为各路局互通和 信息传送提供服务。
PDH支路信号：2M、34M、140M SDH支路信号：155M、622M
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2、SDH的速率及帧结构
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SDH的速率等级
SDH具有一套标准化的信息结构等级，称为 同步传送模块STM-1、STM-4和STM-16，并 具有块状帧结构。
STM:Synchronous Transport Module