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数字通信基本原理与设备 2.1抽样脉冲编码原理（PCM) 现代通信技术主要以数字通信技术为主，通过“0”和“1”z组合的二进制码组传递信息，而现实中声音和图像主要以模拟信号形式存在。因此，在将信源通过数字通信系统传递，必须经过模数转换（A/D转换）。即首先将模拟信号离散化，对模拟信号按一定的时间间隔进行抽样；然后再将无限个可能的抽样值变成有限个可能取值，称之为量化；最后对量化后的抽样值用二进制（或多进制）码元进行编码，就可得到所需要的数字信号。所谓编码就是用一组符号（码组）取代或表示另外一组符号（码组或数字）的过程。这种将模拟信号经过抽样、量化、编码三个处理步骤变成数字信号的A/D转换方式称为脉冲编码调制(PCM,Pulse Code Modulation）。 PCM过程可分为抽样、量化和编码等三步，第一步是对模拟信号进行信号抽样。所谓抽样就是不断地以固定的时间间隔采集模拟信号当时的瞬时值。
假设一个模拟信号f(t)通过一个开关，则开关的输出与开关的状态有关。当开关处于闭合状态，开关的输出就是输入，即y(t)=f(t)；若开关处在断开位置，输出y(t)就为零。 抽样结果可以有无穷个可能的取值。为了把无穷个可能取值变成有限个，必须对k(t)的取值进行量化。量化是在纵向坐标Y轴离散化的过程，经过量化k(t)的取值为有限个样本值。
经过量化后的=k(t)已经变成数字信号，但还不是实际应用中的二进制数字信号。因此，对m(t)用二进制码元进行编码就从而完成了A/D转换，实现了脉冲编码调制。
2.2时分复用（TDMA）原理 通常一路模拟话音信号的的频率范围为300Hz~3400Hz。为了提高话音通信质量，一般设置其频率上限为fH=4000Hz。若对话音信号进行PCM，为了确保最高点和最低点抽样值，则根据奈奎斯特抽样定理，取抽样频率fs≧8000kHz，所对应的抽样间隔Ts=1/fs=125μs。如果每个样点的持续时间为25μs，则样值信号的相邻两个样点之间就有100μs的空闲时间。若一个信道只传输一路这样的PCM信号，则每一秒就有0.8秒被白白浪费掉了，如果进行长途传输，其信道利用率之低，传输成本之高是人们难以容忍的。为此，提出了时分复用的概念。 所谓时分复用就是对欲传输的多路信号分配以固定的传输时隙（时间），以统一的时间间隔依次循环进行断续传输。
假设收、发信端各有3人要通过一个实信道（一条电缆）同时打电话，我们把他们分成甲、乙、丙三对，并配以固定的传输时隙以一定的顺序分别传输他们的信号，比如第一时刻开关拨在甲位传输甲对通话者的信号，第二时刻开关拨在乙位传输乙对通话者的信号，第三时刻开关拨在丙位传输丙对通话者的信号，第四时刻又循环到传送甲对信号，周而复始，直到通话完毕。 时分复用的特点是，各路信号在频谱上是互相重叠的，但在传输时彼此独立，任一时刻，信道上只有一路信号在传输。在上述通信过程的描述中，需要注意两个问题，一是传输时间间隔必须满足抽样定理，即各路样值信号分别传输一次的时间T≤125μs，但每一路信号传输时所占用的时间（时隙）没有限制，显然，一路信号占用的时间越少，则可复用的信号路数就越多。第二个问题就是收信端和发信端的转换开关必须同步动作，否则信号传输就会发生混乱。这里需要引入“帧”的概念。 所谓“帧”就是传输一段具有固定数据格式数据所占用的时间。这里面包含两个意思，第一，“帧”是一段时间（不同应用或不同场合的帧其时间长短是不同的），每一帧中的数据格式是一样的；第二，“帧”是一种数据格式，一般来说同一种应用每一帧的时间长度和数据格式是一样的，但每一帧的数据内容可以不同。因此，在讲到帧时，要么是强调传输时间的长短，要么是强调数据格式的结构。比如，上面讲的话音信号复用时，每一个传输循环必须小于等于125μs，如果我们取最大值的话，则一个循环就是125μs。从传输时间上看，这125μs就是3路话音信号TDM的一个帧，或者说，一个帧是125μs。而数据格式就是各路信号在一个帧中的安排方式（结构）。上例中，如果把125μs四等分，前三个等分按甲、乙、丙的顺序分别传输3路话音信号，第四个等分传输一路控制信号，每个样值用8位二进制码编码，那么这种数据安排方式就是数据格式或帧结构。
2.3 PCM30/32路系统帧结构 2.3.1 PCM基群帧结构 话音信号根据CCITT建议采用8KHz抽样，抽样周期为125s，在125s时间内各路抽样值所编成的PCM信码顺序传送一次，这些PCM信息码所对应的各个数字时隙有次序的组合称为一帧，显然，PCM帧周期就是125s。 在帧中除了要传送各路PCM信码以外，还要传送帧同步码以及信令码。一帧码流中含有帧同步码、复帧同步码、各路信息码、信令码以及告警码等。 对于多路数字电话系统，国际上已建议的有两种标准化制式，即PCM 30/32路(A律压扩特性)制式和PCM 24路(μ律压扩特性)制式，并规定国际通信时，以A律压扩特性为准(即以30/32路制式为准)，凡是两种制式的转换， 其设备接口均由采用μ律特性的国家负责解决。因此，我国规定采用PCM 30/32路制式，其帧和复帧结构所示：
在PCM 30/32路的制式中，一个复帧由16帧组成；一帧由32个时隙组成；一个时隙为8位码组。时隙l～15，17～3l共30个时隙用来作话路，传送话音信号，时隙0(TS0)是“帧定位码组”，时隙16(TS16) 用于传送各话路的标志信号码。从时间上讲，由于抽样重复频率为8000Hz（周期为125μs），这也就是PCM 30/32的帧周期。一复帧由16个帧组成，这样复帧周期为2ms。一帧内要时分复用32 路，则每路占用的时隙为125/32=3.9μs；每时隙包含8位码组，每位码元占3.9μs/8=0.488μs。 从传码率上讲，也就是每秒钟能传送8000帧，而每帧包含32×8＝256bit，因此，总码率为256比特/帧×8000帧/秒＝2048kb/s。对于每个话路来说，每秒钟要传输8000个时隙，每个时隙为8bit，所以可得每个话路数字化后信息传输速率为8×8000＝64kb/s。 从时隙比特分配上讲，在话路比特中，第l比特为极性码，第2～4比特为段落码，第5～8比特为段内码。对于TS0和TS16时隙比特分配将分别予以介绍。 TS0时隙比特分配，为了使收发两端严格同步，每帧都要传送一组特定标志的帧同步码组或监视码组。帧同步码组为“0011011”，占用偶帧TS0的第2～8码位，该时隙码元丢失将造成设备“帧失步”告警。在奇帧中，第l比特供国际通信用，不使用时发送“1”码。第2位为奇偶校验码，校验正常时填入“1”,校验出错时填入“0”，设备产生误码告警。第3位为指示对端告警用，对端正常时送“0”码，对端告警时送“1”码。为避免奇TS0的第2～8码位出现假同步码组，第2位码规定为监视码，固定为“1”，第4～8位码为国内通信用，目前暂定为“1”。 TS16时隙用于传送各话路的标志信号码，标志信号按复帧传输，即每隔2ms传输一次，一个复帧有16个帧，即有16个“TS16时隙”(8位码组)。除了F0之外，其余Fl～F15用来传送30个话路的标志信号。每帧8位码组可以传送2个话路的标志信号，每路标志信号占4个比特，以a、b、c、d表示。TS16时隙的F0为复帧定位码组，其中第一至第四位是复帧定位码组本身，编码为“0000”，第六位用于复帧失步告警指示，失步为“l”；同步为“0”，该时隙码组若全部丢失，将造成设备“复帧失步告警”。其余3比特为备用比特，如不用则为“l”。需要说明的是标志信号码a、b、c、d不能为全“0”，否则就会和复帧定位码组混淆了。 时隙l～15，17～3l共30个时隙用来作话路，传送话音信号。当信号内容全部丢失时，为了防止长时间信号无脉冲导致设备下游接收无法同步，发送设备会自动为下游接收设备的全部时隙填入“1”信号，下游接收设备收到全“1”信号时产生设备全“1”告警。 2.3.2 PCM的高次群 目前我国和欧洲等国采用PCM系统，以2048kb/s传输30/32路话音、同步和状态信息作为一次群。为了能使如电视等宽带信号通过PCM系统传输，就要求有较高的码率。而上述的PCM基群(或称一次群)显然不能满足要求，因此，出现了PCM高次群系统。 在时分多路复用系统中，高次群是由若干个低次群通过数字复用设备汇总而成的。对于PCM 30/32路系统来说，其基群的速率为2048kb/s。其二次群则由4个基群汇总而成，速率为8448kb/s，话路数为4×30＝120话路。对于速率更高、路数更多的三次群以上的系统，目前在国际上尚无统一的建议标准。作为一个例子，下图介绍了欧洲地区采用的各个高次群的速率和话路数。我国邮电部也对PCM高次群作了规定，基本上和图中相似，区别只是我国只规定了一次群至四次群，没有规定五次群。
PCM系统所使用的传输介质和传输速率有关。基群PCM的传输介质一般采用市话对称电缆或同轴线传输，也可以在市郊长途电缆上传输。基群PCM可以传输电话、数据或1MHz可视电话信号等。二次群速率较高，需采用对称平衡电缆，低电容电缆或微型同轴电缆。二次群PCM可传送可视电话、会议电话或电视信号等。三次群以上的传输需要采用同轴电缆或毫米波波导等，它可传送彩色电视信号。 2.3.3 PCM基群设备（BX06型PCM设备） BX06综合业务接入设备具有丰富的模拟接口和多种数据接口（如摩尔斯电码、V.35 （NX64K）、G.703（同向64K）、10Base-T、RS232/485等）。灵活的信令设置功能使BX06通过2M与其它厂家PCM设备互通，亦能实现“哈里斯”、“爱立信”“飞利浦”交换机的单端接入。 BX06是讯风通信最为成熟的一款PCM产品，运行稳定。该设备采用纯硬件设计,无需网管软件（也可选用网管软件）即可正常运维，适合无人值守的恶劣环境及军队公安等特殊行业。 2.3.4 PCM高次群设备（PDH 光端机） PDH光端机主要用于近距离和小容量通信传输，通信容量分为8M、34M和140M型。PDH光端机一般以音频数量命名，如PDH-120系统表示8M光端机，BX-480系统表示34M光端机。也有以基群数命名的光端机，如TBC-6240 8E1系统。新型PDH传输系统一般还会混合100M以太网数据传输。我们以Optical Multiplexer PDH光端机为例，其余各类PDH光端机可以对照说明书参照此方法进行掌握。 Optical Multiplexer PDH光端是一款性能优越的小型PDH光传输设备，采用超大规模ASIC设计，以简洁的单板形式实现了4/8 路E1 和4 路100Mb/s以太网数据的混合复用及传输，同时提供1路公务电话和1路RS-232用户通道，设备具有完善的告警监控功能，集成度高、功耗低、工作稳定、使用方便。 （一）主要特点 （1）光线路速率为150Mb/s，常规传输距离不低于40Km； （2）支持1＋1光口自动保护倒换，支持ALS（Auto Laser Shutdown）激光自动关断功能； （3）提供4/8 路E1的透明传输，E1接口码型为HDB3码； （4）可提供1路100Mb/s的以太网通道，端口可工作于自协商模式； （5）具有完备的本端和对端告警功能，提供指示灯告警和声音告警； （6）可选远端设备断电检测（RPD）及串口网管功能； （7）支持E1支路远端环回功能，便于设备开通和管理； （8）可与集中型设备组成星型网； （9）提供1路波特率最高达115.2Kb/s的RS-232用户透明数据通道； （10）整机为单板设计，体积小巧，标准1U高度，功耗低。 （二）组网运用 （三）设备开设
设备前面板指示灯含义
前面板控制开关和接口说明
后面板接口说明
（四）设备维护 设备出现故障时，首先判断是设备本身故障还是线路故障。 判断方法：将设备光口自环，如果设备的故障依然存在，则基本可以确定为设备本身的故障，可以按照下表的检查方法判断和处理。（注意：设备光口自环时必须连接光衰减器，否则会造成设备光接收机损坏）
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