通信概论讲义-第四章(85)

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1、第四章信号的数字化处理技术n模拟信号的数字化n多路复用技术n数字复接技术n同步技术n同步数字系列1模拟信号的数字化nA/D变换(模拟/数字变换)nD/A变换(数字/模拟变换)2A/D变换n模拟信号的数字化过程包括n抽样：在时间上将模拟信号离散化；n量化：在幅度上将模拟信号离散化；n编码：将抽样、量化后的信号转换为数字编码脉冲。3抽样过程n抽样：在时间上将模拟信号离散化。n奈奎斯特抽样定律：抽样频率fs要大于等于被抽样信号最高频率fm的二倍，即fs2fm，则抽样后的样值序列可以不失真地还原成原来的信号。4量化过程n抽样把模拟信号变成了时间上离散的脉冲信号，但脉冲的幅度仍然是连续的，还必须进行离散

2、化处理，才能最终用离散的数值来表示。这就要对幅值进行舍零取整的处理，这个过程称为量化。n量化：在幅度上将模拟信号离散化；实际信号可以看成是量化输出信号与量化误差之和，因此只用量化输出信号来代替原信号就会有失真。5编码过程n编码：将抽样、量化后的信号转换为数字编码脉冲。n抽样、量化后的信号还不是数字信号，需要把它转换成数字编码脉冲，这一过程称为编码。n最简单的编码方式是二进制编码。具体说来，就是用n比特二进制码来表示已经量化了的抽样值，每个二进制数对应一个量化值，然后把它们排列，得到由二值脉冲组成的数字信息流。6编码0011011000110110011100101100100110010010

3、t0xa(t)抽样n0量化nx(n)7D/A变换n与A/D变换过程相反n首先经过解码过程，所收到的信息重新组成原来的样值，最后再恢复成原来的模拟信号。8A-D 和D-A 转换抽样抽样量化量化编码编码解码解码解量化解量化解抽样解抽样模拟模拟模拟模拟模拟模拟数字数字数字数字数字数字A/D调制调制解调解调D/A9多路复用技术n基本概念n频分复用n时分复用n码分复用n波分复用10多路复用技术概述(1)n背景n传输介质带宽是固定的；n用户终端对介质带宽的需求是变化的。n两种情况n物理介质带宽大于用户需求（传输介质资源浪费）n物理介质带宽小于用户需求（无法正常通信）11多路复用技术概述(2)n问题的提出n

4、如何高效率地利用宽带介质？n如何在低速物理介质上传输高速信号？12多路复用技术概述(3)n解决方案：采用复用技术；n多路复用的定义：为提高信道利用率，使多个信号在同一信道传输而不互相干扰。132024/9/17多路复用技术概述(4)n基本模型n基本过程n复用：复用器n传输：n个独立的信道n解复用：分用器MUXDEMUX1条物理条物理链路，路，n个个逻辑信道信道n个个输入入n个个输出出复用模型14多路复用技术概述(5)n复用技术的特点n提高资源利用率n对管理与控制系统的要求更高n多个信号之间仍可能存在干扰15频分复用FDM（1）n适用情况n传输介质的有效带宽超出了被传输信号所要求的带宽。n思路n

5、多路信号占据不同的频带，信号同时被运载；n将每个信号调制到不同的载波频率上。16n利用调制手段和滤波技术使多路信号以频率分割的方式同时在同一条线路上互不干扰地传输。User 1User 2User 3Frequency频分复用（FDM）（3）17频分复用n利用调制手段和滤波技术使多路信号以频率分割的方利用调制手段和滤波技术使多路信号以频率分割的方式同时在同一条线路上互不干扰地传输。式同时在同一条线路上互不干扰地传输。CH2CH1CH3原带宽原带宽CH1CH2CH3移频后带宽移频后带宽MUXCH1 CH2 CH3带宽复用信号带宽复用信号f复用器复用器18频分复用FDM（2）n具体方法n信道的带宽

6、被分成若干相互不重叠的频段（即信道），相邻信道之间设置防护频带；n每路信号经过调制后搬移到适当的频带上；n各路调制后的信号同时被传输；n接收端采用适当的带通滤波器将多路信号分开；n解调，恢复原始基带信号。19频分复用FDM（4）n缺点：很难进行动态分配频率；n适用环境：模拟链路环境、粗粒度的复用（划分上下行频带）；n典型实例n有线电视（CATV）n无线电广播n模拟移动通信n非对称数字用户线路（ADSL）20频分复用FDM（5）n举例一：有线电视(CATV)n一路电视信号传输带宽为6MHz;n多路电视信号可以在CATV电缆上被频分复用；n接收端采用适当的带通滤波器将多路信号分开。21FDM系统发

7、送器副副载波波f1副副载波波f2副副载波波fn m1(t)m2(t)mn(t)s1(t)s2(t)sn(t)发送器送器fcmb(t)s(t)复合基复合基带信号信号FDM信号信号22解解调器器f1解解调器器f2解解调器器fn m1(t)m2(t)mn(t)s1(t)s2(t)sn(t)接收器接收器mb(t)s(t)带通通滤波器波器f1带通通滤波器波器f2带通通滤波器波器fn 复合基复合基带信号信号FDM信号信号FDM系统接收器系统接收器23举例举例2：ADSL接入接入SPLITTER24举例举例2：ADSL接入接入n在家庭用户一侧，POTS分线器(POTS Splitter)用于电话和计算机信号

8、的合成/分离，POTS是Plain Old Telephone Service的缩写；ADSL Modem用于计算机信号与模拟信号之间的调制/解调。NSP(网络服务提供商)一侧的核心部分是DSLAM(数字用户线接入复用设备)，它实现网络交换机/电话交换机与多条ADSL线路之间的互连，逻辑上由多个POTS分线器和ADSL Modem组成。25时分复用n时分复用原理n利用各信号在时间上的不相互重叠达到在同一信道上传输多路信号；n将整个信道传输信息的时间划分为若干时间片（时隙），不同时隙分给不同的用户；n每路用户在自己的时隙内独占信道进行数据传输。26时分复用n时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好

9、且固定不变，所以有时也叫同步时分复用。A2A1A3原始信号D2D1D3数字化信号MUX复用后的数据流复用后的数据流时隙号隙号1231D3D2D1时间片片12时间片片2D1时隙隙D2复用器复用器272024/9/1728时分复用n优点n时隙分配固定，便于调节控制，适于数字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据传输时，它所对应的信道会出现空闲，而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会降低线路的利用率。较高的同步系统n适用环境n时分复用技术与频分复用技术一样，有着非常广泛的应用，电话就是其中最经典的例子，此外时分复用技术在广电也同样取得了广泛的应用，如SDH，ATM，IP网络通信都是利用了时分复

10、用的技术。 时分复用n同步时分复用TDM：每路数据总是使用每个时间片的固定时隙，所以这种时分复用也称为同步时分复用。n用于电路交换（PSTN）；n位置化信道：依据数字信号在时间轴上的位置区别各路信号；n统计时分复用STDM：TDM的缺点是某用户无数据发送，其他用户也不能占用该时隙，将会造成带宽浪费。n改进：用户不固定占用某个时隙，有空时隙就将数据放入；n用于分组交换和ATM交换；n标志化信道：每个分组前附加标志码，标示输出端。各个分组使用不同的时隙。29ABCD待待发数据数据t1 t2 t3A1B1C1D1C2D2A2B2时间片片1时间片片2同步同步TDM带宽浪费A1B1B2时间片片1时间片片

11、2统计TDM可用带宽C2时分复用302024/9/1731时分复用例时分复用例n时分复用的典型例子：PCM信号的传输把多个话路的PCM话音数据用TDM的方法装成帧(帧中还包括了帧同步信息和信令信息)每帧在一个时间片内发送每个时隙承载一路PCM信号。对话带的信号进行抽样模拟信号的抽样值模拟信号的抽样值125 s(1/8000 sec)m m模拟信号模拟信号300 - 3400Hz8000 次次/秒秒32抽样值的时分复用过程Ch 1Ch 2Ch 3Ch 44One sample fromchannel 4Analogue Signals321Ch 3030432130125 s(1/8000 se

12、c)m m33抽样值的量化过程Samples+5+4+3+2+1+0-0-1-2-3-4-5-2+127-127+434抽样编码成八比特的过程Level +91Sample represented by 1 1 0 1 1 0 1 1+91Sign Bit(+ve)7 bit coderepresenting 9135编码过程量化和编码量化和编码1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 8 bits代表信道代表信道2的一个的一个抽样值抽样值43218 bits代表信道代表信道1的一个的一个抽样值抽样值8 bits代表信道代表

13、信道3的一个的一个抽样值抽样值362Mbit/s PCM 的帧(G.704)Frame Alignment时隙时隙16Signalling话音的抽样值话音的抽样值 信道信道 1-151帧帧 = 125 us(256 bits)Frame Alignment时隙时隙1 - 15时隙时隙 0话音的抽样值话音的抽样值 信道信道 16 - 30时隙时隙 0时隙时隙17 - 31(8 bits)(8 bits)(8 bits)37E1-帧格式n一路数字话音信号为一路数字话音信号为64Kb/ s，一帧含有一帧含有30路话音信号；路话音信号；nE1线路也可以用于计算机通信。线路也可以用于计算机通信。0121

14、631时间片时间片时间片时间片125 us = 32 125 us = 32 时隙时隙时隙时隙 = 2.048 Mbps= 2.048 Mbps帧同步帧同步信令信令30 路话音数据路话音数据(PCM数据数据) + 2 路控制路控制用户话路用户话路用户话路用户话路38欧洲/中国、美国/日本的制式欧洲欧洲日、美日、美2.048Mbit/s1.544Mbit/sT1 / DS1E1A-律律m m-律律30 个信道个信道24 个信道个信道392024/9/17402024/9/1741码分复用n码分多址接入（CDMACode Division Multiplexing Access）是与频分复用（FD

15、M）和时分复用（TDM）极不相同的另一类多路信号共享信道的复用技术。n频分复用以及波分复用（WDM）的各路信号在频域上是各自分离的，在时域上则是重叠的，因此它们是靠不同的频率来区分各路信号的；n时分复用正好相反，各路信号在在频域上则可能是重叠的，在时域上则是分离的且交织轮转的，因此它是靠不同的时隙来区分各路信号的；n码分复用允许多路信号在信道的整个频带上同时进行传输，各路信号在时域上和频域上都是重叠的，那么，它是靠什么来区分各路信号的呢？码分复用nCDMA的多路同时传输利用编码原理进行区分；n各路信号采用经过特殊挑选的不同码型，通过对不同的码型识别来消除各路信号间的干扰。42码分复用解释码分复

16、用解释 CDMA酒会你听到什么你听到什么.如果你只懂中文如果你只懂中文?如果你只懂俄语如果你只懂俄语?如果你只懂英语如果你只懂英语?“码码”的使用可使的使用可使cdma系统的用户系统的用户/信道之间保持正交信道之间保持正交;每一用户数据流均有一个唯一的正交扩频码每一用户数据流均有一个唯一的正交扩频码。43码分复用n调制和解调码分多址系统为每个用户分配了各自特定的地址码，利用公共信道来传输信息。CDMA系统的地址码相互具有准正交性，以区别地址，而在频率、时间和空间上都可能重叠。系统的接收端必须有完全一致的本地地址码，用来对接收的信号进行相关检测。其他使用不同码型的信号因为和接收机本地产生的码型不

17、同而不能被解调。44码分复用p每一个用户有自己的地址码，这个地址码用于区别每一个用户，地址码彼此之间是互相独立的，也就是互相不影响的，但是由于技术等种种原因，我们采用的地址码不可能做到完全正交，即完全独立，相互不影响，所以称为准正交，由于有地址码区分用户，所以我们对频率、时间和空间没有限制，在这些方面他们可以重叠。45码分复用n适用环境：频率资源有限的环境；n典型实例WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA 46码分复用pCdma的出现和发展：第二次世界大战第二次世界大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA技术，其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰，在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信，后

18、来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。1995年，第一个CDMA商用系统（被称为IS-95A）被美国高通公司运行之后，CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验，从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。47码分复用p正交码：如果两个码组之间的相关系数都为零，则这两个码组两两正交。p(x,y)=(A-D)/(A+D)A-x和y中对应码元相同的个数；D-x和y中对应码元不同的个数。p(x,y)为零则为正交。如小于零则为超正交。482024/9/1749波分复用nWDM又叫波分复用技术，是新一代的超高速的光缆技术，所谓波分复用技术，就是在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，让数据传

19、输速度和容量获得倍增；n充分利用单模光纤的低损耗区的巨大带宽资源，采用合波器，在发送端将不同规定波长的光载波进行合并，然后传人单模光纤。n在接收部分将再由分波器将不同波长的光载波分开的复用方式，由于不同波长的载波是相互独立的，所以双向传输问题，迎刃而解。2024/9/1750WDM技术nWDM技术是在一根光纤上承载多个波长（信道）系统，将一根光纤转换为多条虚拟纤，每条虚拟纤独立工作在不同波长上。每个信道运行速度高达2.510Gbps。nWDM技术作为一种系统概念，可以追溯到1970年初，在当时仅用两个波长，在1300nm窗口一个波长、在1500nm窗口一个波长，利用WDM技术实现单纤全双工传输

20、。初期的WDM网络主要致力于点对点系统的研究。2024/9/1751波分多路复用基本原理波分多路复用基本原理 波分多路复用原理示意波分多路复用原理示意图2024/9/1752同步技术及分类n定义：同步是指收发双方在时间上步调一致，故也称为定时。n通信系统的同步包括：载波同步、位（码元）同步、群（帧）同步及网同步。n为什么需要上述各种同步?2024/9/1753载波同步n定义：指在解调时，接收端需要提供一个与接收信号中的调制载波同频同相的相干载波。n频率相同，振动方向相同，相位差恒定的两列波叫相干波。2024/9/1754载波同步n接收设备中需要有载波同步电路，以提供相干解调所需要的相干载波；相

21、干载波必须与接收信号的载波严格地同频同相.2024/9/1755载波同步n实现载波同步的方法有两类：1、直接提取法：发送端不专门向接收端传输载波信息，接收端直接从收到的已调信号中提取载波信息。直接提取法适用于抑制载波的双边带调幅系统、残留边带调幅系统和二相多相调相系统。2、插入导频法：发送端在发送信息的同时还发送载波或与其有关的导频信号。插入导频法又有频域插入法和时域插入法。56载波同步n抑制载波的双边带信号，单边带信号，2PSK，2ASK等信号中都不含载波分量。为了在接收端能够获得载波，在发送端有时插入导频载波。n抑制载波的双边带信号的导频插入导频57相乘调制带通相加90相移输出插入导频法发

22、端方框图相乘器带通低通90相移输出插入导频法收端方框图 窄带 滤波58调制信号f(t),无直流分量,载波插入导频输出信号为n接收端相乘器的输出低通滤波取出2024/9/1759位同步n定义：指在接收端的基带信号中提取位定时信息的过程；n常用方法n直接法n原理：接收端直接从接收到的码流中提取时钟信号，作为接收的时钟基准；n特点：不占用额外信道资源。60n滤波法若收到的数字信息为单极性不归零矩形脉冲序列，则它的功率谱密度不含频率等于fs的位同步信息，若通过过零检测，取边沿脉冲，则该脉冲序列频谱含有位同步信息，用窄带滤波器取出，即可得位同步信号。61S(t) 1 1 0 1 0 0 1 1 1tff

23、s2fs2fstf62过零检测窄带滤波脉冲形成单极性不归零码滤波法提取位同步信号63数字锁相环法鉴相器AB&m振荡源清零控制器超前脉冲滞后脉冲接收码元位同步脉冲输出常开（扣除门）常闭（附加门）abFFmF64m-1 m 1 2 3 m-1 ma路b路周期T=1/Fc位同步m 1 2 3 m-1 md 超前扣除e分频器输出相位推后1/m周期（360/m）m 1 2 4 m 1 2附加f 滞后相位提前1/m周期g分频器输出位同步脉冲的相位调整2024/9/1765帧同步n定义：指在位同步基础上，接收设备的帧定时与接收到的信号中的帧定时处于同步状态。n常用方法n连贯式插入法: 又称集中插入法, 是指

24、在每一信息帧的开头集中插入作为帧同步码组的特殊码组，该码组应在信息码中很少出现，即使偶尔出现，也不可能依照帧的规律周期出现。A律PCM基群采用集中插入法。n间隔式插入法: 是将n比特帧同步码分散地插入到n帧内，每帧插入1比持，律PCM基群及增量调制（M）系统采用分散插入式同步法。66连贯式插入法在每群的开头集中插入群同步码组的方法n群同步码应有特性能很快地识别检出，位置准确假同步和漏同步的概率越小越好n群同步码应有尖锐的自相关函数n巴克码是一种常用的群同步码巴克码是一种非周期序列，一个n位的巴克码为x1， x2， x3，xn x1的取值为167j = 0j = 1j = 2，3，7 R(j)分

25、别为-1,0,-1,0,-1,0当j为负值时的自相关函数值,与正值对称,自相关函数在j = 0 时出现尖锐单峰。687R（j）-1-7 -5 -3 -1 1 3 5 7j69判决 相 加 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1输入码元移位方向7位巴克码识别器“1”存入移存器1端 +10端-1“0”存入移存器1端 -10端+170当7位巴克码全部进入7级移位寄存器, 7个移位寄存器都输出+1, 相加后得最大输出+7, 若判决器的判决门限电平定为6,在巴克码的最后一位 “0” 进入识别器时,识别器输出一群同步脉冲表示一群的开头。2024/9/1771帧同步nA律：n欧洲通常采用的压

26、扩标准。在非线性量化中，采样输入信号幅度和量化输出数据之间定义了两种对应关系：律压扩算法和A律压扩算法。G.711标准建议的A律压扩主要用在中国大陆和欧洲等地区的数字电话通信中，其特性可表示为：y=Ax/(1+lnA)，(0x1/A)；y=1+ln(Ax) / (1+lnA)，(1/Ax1)；小信号时为线性特性，大信号时近似为对数特性。这种压扩特性常把压缩、量化和编码合为一体。A律可用13段折线逼近（相当于A=87.6），便于用数字电路实现。2024/9/1772帧同步n律：G.711标准建议的律压扩主要用在北美和日本等地区的数字电话通信中，按下面的式子（归一化）确定量化输入和输出的关系：y=

27、ln(1+ux)/(ln(1+u)，：x为输入信号幅度，规格化成-1 x 1; sgn(x)为x的极性，x0时为-1，否则为1；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100 500，现在多取=255。由于律压扩的输入和输出关系是对数关系，所以这种编码又称为对数PCM。具体计算时，用255，可以把对数曲线变成8条折线以简化计算过程。2024/9/1773帧同步n增量调制：对模拟信号采样，并用每个样值与它的预测值的差值对周期脉冲序列进行调制，简称M或DM。已调脉冲序列以脉冲的有、无来表征差值的正负号，也就是差值只编成一位二进制码。电路简单，而脉码调制编码器需要较多逻辑电路数据

28、率低于40千比特/秒时，话音质量比脉码调制的好，增量调制一般采用的数据率为32千比特/秒或16千比特/秒；抗信道误码性能好，能工作于误码率为10-3的信道，而脉码调制要求信道误码率低于10-510-6。因此,增量调制适用于军事通信、散射通信和农村电话网等中等质量的通信系统。增量调制技术还可应用于图像信号的数字化处理。2024/9/1774网同步n为保证通信网中的所有设备协调一致的工作，必须由统一的工作时钟来控制。同步网根据通信网设备工作的需要，提供准确统一的时钟参考信号，保证通信网同步工作。n定义：指通信网络中各个单元使用共同的基准时钟频率，实现各网络设备之间的时钟同步。2024/9/1775

29、n准同步网: 由具有相同标称频率的不同基准时钟相互比对的同步网称为准同步网；（国际网）n同步网: 由单一基准时钟控制的同步网称为全同步网。（国内网）n主从控制法: 设置一个高稳定的主时钟,其他各网元的时钟频率和相位同步于主时钟的频率和相位；n互控制法:各网元设有独立的时钟。同步网分类2024/9/1776n同步网的基本功能：准确地将同步信息从基准时钟向同步网内的各下级或同级节点传递，通过主从同步方式使各从节点的时钟与基准时钟同步。n国内同步网的同步方式主要有三种：n全同步网n准同步网n混合网同步网2024/9/1777n同步网由各节点时钟和传递同步信息的同步链路构成。同步网的功能是准确地将同步

30、信息从基准时钟传给同步网的各节点，从而调节网中各时钟以建立并保持信号同步，满足通信网传递业务信息所需的传输性能要求。n在采用等级主从方式的同步网中，应当根据网中时钟所处的地位，并按照时钟的性能来划分同步等级。同步网的等级结构同步网的等级结构n第一级：是基准时钟，由三个铯原子钟组成，是数字网中精度最高的时钟，也是其它全部时钟唯一的基准；n第二级：是有保持功能的高稳定度的晶体时钟，分为A类和B类。n第三级：是有保持功能的高稳定度的晶体时钟，设置在汇接局和端局，其频率偏移可低于二级时钟，通过同步链路与第二级时钟或同级时钟同步。n第四级：是一般晶体时钟，设置在远端模块、数字终端设备和数字用户交换设备（

31、PABX），并通过同步链路与第三级时钟同步。78同步网的等级结构n铯原子钟:利用铯原子内部的电子在两个能级间跳跃时辐射出来的电磁波作为标准，去控制校准电子振荡器，进而控制钟的走动。这种钟的稳定程度很高，目前，最好的铯原子钟达到500万年才相差1 秒。现在国际上，普遍采用铯原子钟的跃迁频率作为时间频率的标准，广泛使用在天文、大地测量和国防建设等各个领域中。792024/9/1780n多基准钟、分区等级的主从同步网；n主要特点n国家数字同步网在北京、武汉各设置了一个铯原子钟组以作为高精度的基准时钟源，称为PRC;n各省中心和自治区首府以上城市都设置可以接收全球定位系统（GPS）信号和PRC信号的地

32、区基准时钟，称为LPR。LPR作为省、自治区内的二级基准时钟源;nGPS信号正常时，各省中心的二级时钟以GPS信号为主构成LPR，作为省内同步区的基准时钟源;nGPS信号故障或质量下降时，各省的LPR则转为经地面数字电路跟踪北京或武汉的PRC，实现全网同步。我国同步网结构2024/9/1781nGPS全球定位系统（Global Positioning System - GPS ）是美国从上世纪70 年代开始研制，历时20 年，耗资200亿美元，于1994 年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统，是由24颗人造卫星和地面站组成的全球无线导航与定位系

33、统。nGPS系统包括三大部分：n空间部分：GPS卫星；n地面控制部分：地面监控系统；n用户设备部分：GPS信号接收机。nGPS卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解析精度，通过GPS信号接收机可以输出地面任何地点的位置信息。GPS全球定位系统2024/9/1782n北斗七星：指在北方天空排列成斗形（或杓形）的七颗亮星。七颗星的名称是：天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光。排列如斗杓，故称“北斗”。根据北斗星便能找到北极星，故又称“指极星”。北斗卫星系统2024/9/1783p北斗卫星导航系统-全球第四大卫星导航系统中国的北斗导航系统和美国GPS

34、、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球四大卫星导航系统。目前，联合国已将这4个系统一起确认为全球卫星导航系统核心供应商。p北斗导航系统可以笼统的分为一代和二代。一代共三颗卫星，它由两颗工作星和一颗备份星组成。2003年5月25日，我国在西昌卫星发射中心将第三颗“北斗一号”导航定位卫星送上太空，标志着我国拥有了自己的第一代完善的卫星导航定位系统。前两颗卫星分别于2000年10月31日和12月21日发射。北斗卫星导航定位系统是第一代全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统。北斗卫星系统2024/9/1784p北斗二代：到目前为止北斗共发射9棵北斗导航卫星，共要发射35颗卫星。有5颗静止轨道

35、卫星和30颗非静止轨道卫星组成，采用东方红3号卫星平台。30颗非静止轨道卫星又细分为27颗中轨道(MEO)卫星和3颗倾斜同步(IGSO)卫星组成，27颗MEO卫星平均分布在倾角55度的三个平面上，轨道高度21500公里。n北斗卫星导航定位系统将提供开放服务和授权服务。开放服务在服务区免费提供定位，测速和授时服务，定位精度为10米，授时精度为50纳秒，测速精度为0.2米/秒。授权服务将向授权用户提供更安全与更高精度的定位，测速，授时服务，外加继承自北斗试验系统的通信服务功能。北斗卫星系统2024/9/1785同步数字系列nSDH技术的产生nSDH技术的特点nSDH的帧结构nSDH的复用技术nSD

36、H的组网方式nSDH的应用现状2024/9/1786SDH技术的产生nPDH：准同步数字系列（PDH）的系统，是在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，所以叫做“准同步”。2024/9/1787SDH技术的产生nPDH存在的主要问题n传输标准不统一；n接口标准不规范；n准同步复用方式，复接过程复杂；n系统管理能力弱；n点对点传输连接, 设备利用率低。交换机之间的PDH传输565Mbit/s 光纤光纤交

37、换机交换机2Mbit/s8Mbit/s34Mbit/s140Mbit/s2-8复用复用8-34复用复用34-140复用复用140-565复用复用2Mbit/s8Mbit/s34Mbit/s140Mbit/s2-8复用复用8-34复用复用34-140复用复用140-565复用复用交换机交换机同一建筑物中的交换和复用同一建筑物中的交换和复用同一建筑物中的交换和复用同一建筑物中的交换和复用882024/9/1789SDH技术的产生nSDH的产生与发展n贝尔实验室提出了同步光网络的概念（SONET：Synchronous Optical Network）；n1988年ITU-T的SDH标准基本完成,

38、共31个标准：包括比特率、网络节点接口、复用结构、复用设备、网络管理、光接口、SDH信息模型、网络结构、抖动性能、误码性能等。2024/9/1790SDH技术的产生nSDH与SONET的异同n实质内容与主要规范基本相同;n不同点：n速率等级SDH有155/622/2488/9953Mbit/s、共4种速率等级，SONET有529953M bit/s 、共9种速率等级; n指针处理;n时钟规范;2024/9/1791SDH技术的产生nSDH的基本概念nSDH：是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级。nSDH网络：由一些基本网络单元（NE）组成，在传输媒质上（光纤

39、、微波等）进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的传送网络，具有全世界统一的网络节点接口（NNI）。2024/9/1792SDH技术的产生n分插复用：Add-Drop Multiplexer在电信网络的接点上，经常需要把部分信号流从节点上“分”出来，或把某些信号流“插”进网络传输系统。这种可以把信号分出来，插进去的设备叫做“分插复用器”，也可以叫做“上下复用器”。在现代光纤网络的节点上，可以把某个波长的光信号从传输系统中分出来，或是把某个波长的光信号插进该传输系统的节点进行传输，实现这种把光信号分出来和插进去功能的器件，就叫“光分插复用器”（OADM）。2024/9/1793SDH技术的特点n

40、SDH的特点n世界统一的数字传输体制；n系列标准规范；n网络管理能力强、接口规范；n新型的复用映射方式(同步复用)；n统一的网络单元；n光接口标准统一；n组网和自愈能力强；n兼容性好。2024/9/1794SDH的帧结构n对SDH帧结构的要求n对支路信号进行同步数字复用、交叉连接和交换；n支路信号在帧内的分布是均匀、规律的；n兼容1.5Mbit/s和2Mbit/s信号。2024/9/1795SDH的帧结构nSDH帧结构n物理结构n矩形块状帧结构n270N列、9行n以字节(8bit)为基础n逻辑结构n信息净负荷n段开销n管理单元指针2024/9/1796SDH的复用技术n基本原理n数字复用：采用

41、时分复用的形式将多路低速信号复用成高速信号，然后通过高速信道传输。2024/9/1797SDH的复用技术nSDH复用目的：将异步、不同速率、不同格式的支路复用在SDH帧内；n关键技术：净负荷指针技术.SDH复用器（实例）同步光纤信号同步光纤信号STM-1 (155.52Mbit/s) 光纤光纤/电缆电缆STM-4 (622.08Mbit/s) 光纤光纤STM-16 (2.48832Gbit/s) 光纤光纤STM-64 (9.95328Gbit/s) 光纤光纤140Mbit/s45Mbit/s34Mbit/s6Mbit/s2Mbit/s1.5Mbit/sTX光纤光纤 SDHMultiplexer

42、RX光纤光纤宽带宽带IP信号信号 (IP 和和ATM)(欧洲欧洲)(欧洲欧洲)(欧洲欧洲)(美国美国)(美国美国)(美国美国)982024/9/1799SDH的组网方式n终端复用器（TM）：是在目的地或源点采用的一种基本设备，具有复接、分接、发送和接收功能。TMSTM-mPDHSTM-n(mn)2024/9/17100SDH的组网方式n再生中继器（REG）：是在数字信号的传输过程中起放大整形作用的设备，用于信号的远距离传输。REGSTM-nSTM-n2024/9/17101SDH的组网方式n分插复用器（ADM）：是SDH中的一种基本设备，具有复接、分接、上电路、下电路、发送和接收功能。ADMS

43、TM-nSTM-nSTM-mPDH(mn)2024/9/17102SDH的组网方式n数字交叉连接设备（SDXC）：允许接入不同等级速率的数字信号,能对接入信号的全部或一部分进行交叉连接,也能从高阶信号中分出和插入低阶信号。SDXCSTM-nSTM-nSTM-nSTM-m/PDH(mn)2024/9/17103SDH的组网方式n基本拓扑类型n点对点拓扑：网络主要完成将信息从一个点传送到另一个点，中间不上下电路，适用于两点间有稳定、大业务量的场合。n总线拓扑：将点对点拓扑中的REG换成ADM就构成了总线拓扑。不仅适用于两点间有稳定、大业务量的场合，而且还适用沿途有频繁上下业务的场合。2024/9/

44、17104SDH的组网方式TMTMREGREGREGTMTMADMADMADM2024/9/17105SDH的组网方式n环拓扑：一串ADM首尾相接构成环拓扑，该网络结构可靠性高。n星型拓扑：该种网络可以将多个用户业务量集中起来进行传输，适用于用户接入网，也可用于中继网汇接局与端局的连接。2024/9/17106SDH的组网方式ADMADMADMADMTMTMTMTMSTM-N1062024/9/17107SDH的组网方式n网状网拓扑：任何两点之间有多条路可供选择，可靠性高，结构复杂，适用于业务量很大的地区。SDXCSDXCSDXCSDXCSDXC2024/9/17108SDH的组网方式nSDH

45、的网络自愈技术n自愈网概念n自愈网的恢复要求n自愈组网的例子n光纤单向通道倒换环nSDXC自愈网的原理与应用2024/9/17109SDH的组网方式n自愈组网方式的比较n环形自愈网：结构简单、易于控制、成本低，但可靠性低于网状自愈网;n网状自愈网：可靠性高;2024/9/17110SDH的组网方式nSDH的网同步n采用主从同步方式nSDH的网络管理n一般管理功能n故障管理n性能管理n配置管理n安全管理2024/9/17111SDH的应用现状n我国SDH传输网结构n我国在20世纪90年代前期即提出了建设采用SDH技术的骨干传输网，共分为一级干线网、二级干线网、中继网、用户网4个层次。目前，骨干传

46、输网SDH设备的物理传输层均采用密集波分复用(DWDM)设备，SDH在城域网的构造和大企业专网的建设巾也有着广泛的应用。2024/9/17112SDH的应用现状nSDH技术的发展n基于SDH的多业务传输节点(MSTP)已成为当前讨论和应用的重点，该技术将业务节点与传输节点设备合二为一既降低了设备成本，也降低了维护成本，同时加快了用户侧业务的提供，其应用方式可以根据运营商的网络规模和容量进行灵活选择。2024/9/17113SDH的应用现状nSDH技术未来发展趋势n未来在骨干传输网肯定采用DWDM技术，SDH仍然占有一席之地；nMSTP的应用；nSDH技术进入接入网。2024/9/17114n作业:1、什么是净负荷指针技术？举例说明。2、什么是律压扩算法和A律压扩算法，采用这两种算法解决什么问题？3、怎样理解“自愈组网方式”中的“自愈”？