第一章 基础知识
1.1 通信网简介
1.1.1 通信网的分类
通信网的划分方法很多，根据不同的划分条件，同一个通信网可以有多种分类的划分。如按照所能实现的业务种类不同，通信网可以划分为电话通信网、计算机通信网、数据通信网、广播电视网以及综合业务数字网；按照网络所服务的范围不同，通信网可以划分为本地网、长途网及国际网；按照传输介质不同，通信网可以划分为微波通信网、光纤通信网及无线通信网等；按照拓扑结构形式不同，通信网可以划分为线形、环形、星形、网形和复合形五种基本结构形式。
1.1.2 通信网的基本要素
通信网的基本构成要素是终端设备、传输链路、转接交换设备及接入部分。
终端设备是通信网中的源点和终点，它除对应于信源和信宿之外，还包括一部分变换和反变换装置。不同终端设备可以承载不同的通信业务。如：电话机是承载电话业务的终端设备；数据终端是承载数据业务的终端设备。
传输链路是网络节点的连接媒介，是信息和信号的传输通路。它除对应于信道部分外，还包括一部分变换和反变换装置，如明线传输系统、载波传输系统、数字微波传输系统、光纤传输系统及卫星传输系统等，都可作为通信网传输链路的实现方式。
转接交换设备是现代通信网的核心。它的基本功能是完成接入交换节点链路的汇集、转接、接续和分配。常用交换方式包括电路交换方式、报文交换方式以及分组交换方式。
接入部分是业务节点接口和用户网络接口之间的传送实体，通过标准接口，将用户接入到业务节点。
1.1.3 通信网的发展方向
随着信息化进程的飞速发展，高度发达的信息社会要求通信网提供多种多样的信息服务。为适应这种形势，现代通信网正在加速采用以计算机为基础的各种智能终端技术和数据库技术，向着数字化、综合化、宽带化、智能化和个人化方向发展。
1.2 PCM30/32系统介绍
1.2.1 多路复用技术
多路复用技术，作为提高线路利用率的主要手段，目前主要包括频分复用（FDM）、时分复用（TDM）和码分复用（CDM）。
频分复用系统中每路终端信号占用不同的频率段，时分复用系统中每路终端信号占用不同的时间段，码分复用系统中每路终端信号使用不同的随机码序列。
1.2.2 语音信号的数字化
对于时间上连续的模拟语音信号，要实现时分复用，就要先将模拟信号转换为时间上离散的信号，即模拟信号数字化。PCM（Pulse Code Modulation——脉冲编码调制）就是一种常用的模拟信号数字化技术，其通信系统的简单方框图如图1-1所示。
图1-1 PCM系统的方框图
如图1-1所示，PCM通信系统由三部分组成：（1）发送端，包括低通滤波、抽样、量化和编码（即模数变换）；（2）信道部分，包括传输线路和再生中继；（3）接收端，包括信号再生和数模变换，而数模变换又包括解码和低通滤波。
PCM基本单元完成的信号处理过程如下：
1．抽样：所谓抽样就是每隔一定的时间间隔T，抽取模拟信号的一个瞬时浮动值（抽样值）。抽样后所得的一系列在时间上离散的抽样值称为抽样值序列。根据奈奎斯特抽样定理，只要抽样脉冲的时间间隔T≤1/2fm，即抽样频率fs≥2fm（fm是模拟信号的最高频率），则抽样后的样值序列可以不失真地还原成原来的模拟信号。
2．量化：量化是将幅度连续的抽样值，通过相应的办法变换为幅度离散的样值序列，这样就能用有限位的二进制数字来表示信号的幅度。
3．编码和解码：编码是将抽样并量化后的信号幅度值变换成一组二进制码元。解码是将一组二进制码元还原成相应信号幅度的量化值。
1.2.3 PCM30/32系统
在实现了模拟信号的PCM数字化后，可以进一步实现多路终端信号的时分复用。将信道按抽样周期T加以分割，得到的时间段称为帧，再将帧等分成N个小时间段，每个小时间段T/N称为时隙。在一帧内，为每一路终端信号分配一个时隙，多路终端信号交替传送，就实现了信道的PCM复用。
根据ITU-T建议，话音信号（300Hz~3400Hz）的抽样频率为8kHz，抽样值量化级数为256，抽样值编码位数为8，所以单路话音PCM信号的传输速率为8×8k=64kbit/s。
对于PCM基群（一次群），目前国际上有两种复用制式：30/32路帧结构和24路帧结构。我国采用的是30/32路帧结构，即每一帧占125µs，分为32个时隙，但只传送30路话音信息，一次复用后的基群复用速率为32×64kbit/s=2048kbit/s=2.048Mbit/s，也就是我们常说的E1，用它可组成高次群，也可独立使用，在市话电缆、长途电缆、数字微波、光纤等传输信道中传输。PCM30/32基群的具体参数和帧结构如下：
1．基本特性
时隙数/帧：32 话路数/帧：30 抽样频率：8kHz
编码位数：n=8 量化级数：M=2n=256 复用码流速率：8k×32×8=2048kbit/s
帧长：125µs 单路数码率：64kbit/s
2．帧与复帧结构
图1-2为PCM系统帧和复帧结构示意图，本图详细说明了PCM系统的帧和复帧结构以及PCM系统的时隙分配。
图1-2 PCM系统帧和复帧结构示意图
3．时隙分配
在30/32路帧结构中，抽样周期为1/8000=125µs，即125µs为一帧；一帧时分复用为32路，每路占用的时隙为125/32=3.9µs；一帧32个时隙，按顺序编号依次为TS0~TS31，时隙的使用分配为：
TS1~TS15，TS17~TS31为30个话路时隙；
TS0为帧同步码、监视码时隙；
TS16为信令（振铃、占线等各种标志信号）时隙。
4．话路比特安排
每个话路时隙内要将样值编为二元码，每个码元占3.9µs/8=488ns，称为1比特，编号为1~8。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。
5．TS0时隙的比特安排
为了使收发两端严格同步，每帧都要输送一组带有特定标志的帧同步码组或监视码组。偶数帧TS0为帧同步码组：×0011011，第1码位×为国际通信用，不使用时发送“1”码。奇数帧TS0的比特分配为：×1A111111，第3码位为失步告警用，以A1表示，同步时发送“0”码，失步时发送“1”码；为避免奇帧TS0的2~8位出现假同步码，第2位规定为监视码，固定为“1”；第4~8位定为国内通信用，目前暂定为“1”。
6．TS16时隙的比特安排
若将TS16的码位按时间顺序分配给各话路传送信令，需要16个帧组成一个复帧，分别用F0~F15表示，复帧频率为500Hz，周期为2ms。复帧中各子帧的TS16分配为：
F0帧：1~4码位传送复帧同步信号0000；第6码位传送复帧失步对局告警信号A2，同步为“0”，失步为“1”；5，7，8码位传送“1”码。
F1~F15帧：各帧的TS16前4比特传送CH1~CH15信令信号，后4比特传送CH16~CH30信令信号。
（未完待续）
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发表于 2005-8-16 17:31:00
