1、1,PCM基础知识,2,PCM原理,PCM就是脉冲编码调制（Pulse Code Modulation）通过脉冲编码调制的方式把模拟电话进行数字化，仍然是目前世界各国主要采用的一种方式。数字通信的实现，带来了很多的好处抗干扰能力强可采用再生中继实现高质量的远距离通信“数字化”是建立综合业务数字网（ISDN）的必要条件数字信号易于加密适于集成化,3,模拟/数字（A/D）,8 kHz,64 kb/s,模数转换,300-3400Hz,4,抽样定理：如果模拟信号的最高频率为F，若以2F的抽样频率对其抽样，则抽样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。要转换的模拟数据主要是电话语音信号语音信号要在数
2、字线路上传输，必须将语音信号转换成数字信号。这需要经过三个步骤：抽样：按一定间隔对语音信号进行抽样量化：对每个样本舍入到量化级别上编码：对每个舍入后的样本进行编码编码后的信号称为PCM信号（脉码调制, Pulse Coded Modulation）,模数转换,5,PCM转换过程举例,抽样,量化,编码,6,PCM三部曲,对模拟电话信号进行抽样，这是将连续信号在时间上离散化的过程。,抽样（Sampling）,量化（Quantization）,编码（Encode）,将已在时间上离散化了的信号进行量化，这是将时间上离散化的信号在幅度上也离散化的过程。,将时间上和幅度上都已离散化了的信号进行编码成为数字
3、形式，这是完成数字化的最后过程。,7,PCM三部曲-抽样（Sampling）,抽样：按一定间隔对模拟信号进行抽样抽样定理（奈奎斯特定理）：如果模拟信号的最高频率为F，若以大于等于2F的抽样频率Fs对其抽样，则抽样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。模拟话音信号的最高频率为3400Hz，抽样频率Fs实际上采用8000Hz。模拟信号抽样完成后，得到的是在时间上离散化了的脉冲振幅调制（PAM）信号。,抽样（Sampling）,8,量化：对每个样本舍入到量化级别上,均匀量化与非均匀量化,量化（Quantization）,PCM三部曲-量化（Quantization ）,9,PCM三部曲-量化（
4、Quantization ）,量化：导致失真,量化（Quantization）,10,非均匀量化,它的基本思想是在均匀量化前先对信号经过一次处理，对大信号进行压缩而对小信号进行较大的放大。即采用压缩的量化特性来改善小信号的信噪比。对小信号采用小的量化间隔，对大信号采用大的量化间隔，这样可以用较少的位数编码。对大信号来说，虽然绝对量化误差较大，但是因为：（1）大信号出现的机会不多，（2）信噪比（相对误差）与小信号是一致的，所以对总的话音质量影响不大。非均匀量化也是一种压缩。,量化（Quantization）,11,律压扩,律(-Law)压扩(G.711)主要用在北美和日本等地区的数字电话通信中。
5、它的提出早于A律,x为输入信号，规格化为1= x =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。现在多采用 =255。,量化（Quantization）,12,A律压扩,0 = |x| = 1/A,1/A = |x| = 1,A律(A-Law)压扩(G.711)主要用在欧洲和中国大陆等地区的数字电话通信中,在8位码中，通常采用 A = 87.6对于采样频率为8kHz，样本精度为13位、14位或者16位的输入信号，使用律压扩编码或者使用A律压扩编码，经过PCM编码器之后每个样本的精度为8位，输出的数据率为64kb/s。这个数据就是CCITT推荐的G.71
6、1标准。,量化（Quantization）,13,PCM三部曲-编码（Encode）,编码：对每个舍入后的样本进行编码一般在PCM中采用二元码，在二元码中，用n个比特，总共组成2的n次方个量化级数N。n并不是越大越好。需要根据通信质量要求适当选取目前国际上通用的是8位码。则量化级数N=256在PCM系统中常用的码型有自然二进码、折叠二进码和循环二进码。目前我们使用的PCM设备都是采用折叠二进码。完成编码过程后，模拟信号已转换成了数字信号，进而可以将此数字信号变换成适于信道传输的波形传到对方。对方收到信号后，再通过反变换重新得到原来的模拟信号，实现了整个通信过程。,编码（Encode）,14,P
7、CM转换过程举例,15,话音信道带宽2倍话音最大频率)量化级数：256级 (用8位二进制码表示)数据率：8000次/s*8bit = 64Kbit/s每路PCM信号的速率 = 64Kbit/s,模拟话音,抽样频率,PCM 信号,抽样,量化和编码,数字化声音,f4kHz,fs=8kHz,PCM各项指标,16,E1速率 = (32x8bit)/125us = 2.048 Mb/s,E1帧格式,17,T1速率 = (193bit)/125us = 1.544 Mb/s,T1帧格式,18,E1帧格式,19,复帧包括16帧(2ms), 编号0-15TS0偶数帧: Y0011011-FAW TS0奇数帧:
8、 Y1A1XXXXX(A1:帧定位丢失指示)0帧TS16: 0000XA2XX (0000:复帧定位信号, A2:复帧定位丢失指示)(Y:国际应用, X:没用)1-15帧TS16: 30个信道信令,E1帧格式,20,PCM与时分多路复用（TDM）,21,PCM基础-多路复接技术,22,DS0,E1 T1, DS1,E2 DS2,E3 DS3,E4,欧洲 美国 (ANSI),PCM基础-复接体系,23,140M LTU,140 34,8 2,34 8,14034,348,82,34 Mb/s,8 Mb/s,2 Mb/s,2 Mb/s,PCM分插复用,140M LTU,24,抗噪声（干扰）能力强可
9、以控制差错，提高了传输质量便于用计算机进行处理易于加密、保密性强可以传输语音、数据、影像，通用、灵活计算机通信仅在不得已的情况下，才会采用模拟通信，如通过电话线拨号上网,数字通信的优点,25,PCM设备系统组成及常用接口介绍,26,接口模块： FXS FXO E&M V.24 V.35 G.703,PCM设备原理框图,E1接口模块,时钟模块,网元控制模块,网管,交叉矩阵,27,FXS 用户接口模块,FXS用户线接口单元主要实现如下功能：音频接口的二/四线转换收发电平软件调整铃流控制摘机检测PCM编解码过压过流保护,28,FXS 技术指标,铃流电压铃流频率最大环路电阻电平特性线路阻抗 收发电平频
10、率响应空闲噪声串话失真,29,FXO 交换机接口模块,FXO交换机接口单元主要实现如下功能：音频接口的二/四线转换收发电平软件调整铃流检测环路开合控制PCM编解码过压过流保护用户线测试开关,30,FXO 接口技术指标,铃流识别电压铃流频率最大环路电阻电平特性线路阻抗 收发电平频率响应空闲噪声串话失真,31,E&M 接口模块,E&M接口单元部分电路主要实现如下功能：音频接口的二/四线转换二线、四线传输方式控制收发电平软件调整E、M线信令的发送和接收PCM编解码,32,E&M 接口技术指标,最大环路电阻电平特性线路阻抗 收发电平频率响应空闲噪声串话失真,33,V.24/V.28 低速数据接口,V.
11、24 数据接口单元完成数据格式转换 符合ITU -T建议V.24 用于支持DTE和DTE， DTE和DCE， DCE和DCE之间的数据通信。,34,G.703 中速数据接口,提供ITU-T 64kbit/s G.703建议接口模块同向和反向两种接口,35,V.35 数据接口,提供ITU-T V.35建议的数据接口64kbits /s或 NX64kbits/s速率,36,V.35 数据接口,提供ITU-T V.35建议的数据接口64kbits /s或 NX64kbits/s速率,37,SAGEM FMX12 设备介绍,38,设备结构,SAGEM - FMX灵活的数字交叉连接设备FMX4 : 小容
12、量FMX12 :大容量,FMX4,FMX12,39,FMX12: 1 电源板： 48 V，可插两块配成 1+1备份 2 GIE 板：配置管理板，只插一块 3 COB 板： 交叉同步板，可插两块配成 1+1备份 12接口板： 12 槽位FMX4:1 电源板： 48 V、 110/220 V只插一块2 GIE 板： 配置管理板，只插一块 3 COB 板： 交叉同步板，只插一块 4 接口板： 4槽位,设备结构,40,设备功能,、数字交叉连接复用、2Mbit/s通道迂回、数字接口、模拟接口,41,设备功能,作为通信网络接入设备，PCM必须具备灵活的软件操作功能，这只要体现在交叉连接性能上。为了满足组网
13、的需求，SAGEM公司推出最新一代灵活的FMX系列数字交叉复用设备。交叉功能由先进的高集成芯片完成，用户只需登陆一端设备即可完成各站的时隙交叉配置，打破传统PCM人工交叉的作法。,数字交叉连接复用,42,中心站: 时隙交叉连接:从 2 Mbit/s 数据流中提取nx64kbit/s时隙 进行交叉以满足不同方向的业务需,设备功能,数字交叉连接复用,43,设备功能,边缘站: 把丰富多样的用户接口信号汇集至 2 Mbit/s 数据流。,数字交叉连接复用,44,设备功能,2Mbit/s通道迂回,提供两条备份链路 发送端主备同时工作，接收端根据链路性能提取质量优良的通道当主通道终断或信号恶劣时，业务无损
14、伤切换到备通道 减少传统调换电路的时间,45,数字接口,设备功能,2 Mbit/s 板 (A2S)：提供4个标准的G.703 E1接口与PDH、SDH2Mbit/s传输接口相连，整机可处理26个2M口。任意两个接口间可进行单个或多个（高速）时隙交叉V.24/V.28 板：提供4 个标准的V.28、 DCE 接口， 同步速率达64 kbit/s, 异步速率达38400 bit/s，兼容RS232-CV.24/V.11 板：提供3个标准的X.24, V.11, V.35 DCE接口。符合建议： V.11, V.24, V.35, X.24 (X.21)速率:48, 56, n x 64 kbit/
15、s (1 n 31),46,设备功能,数字接口,2线 2B1Q 板：提供2或4个2线2B1Q U 型口，符合G.960 、G.961 及ETSI定于的标准： DE/TM 3004 DTR/TM 3002 作为ISDN 用户线路延伸 (NT1),NTUs 3 XJ64 板：提供3个复合G.703, G. 823 的同向 J64 接口、带 64 kbit/s 信令，连接数据适配器ADPCM 板： ADPCM 编码速率: 32 kbit/s (4 bits /Ts) 或16 kbit/s(2 bits /Ts)。符合G.711 A law or m law, G.726标准,47,设备功能,模拟接口
16、,用户板（带检测）：提供6个2 线电话接口，带宽为300-3400 Hz 符合标准：G.711 (A law), G.552。可配成热线电话或用户延伸。交换板（ 带检测）：提供6个或12个2 线交换接口，复合标准G.711 (A law), G.552与用户板一起配置成用户延伸2/4线EM板：提供6个2 线或4线音频接口带宽为300-3400 Hz每一路提供2组E/M信令,符合标准： G.711 (A law),G.712, G.713, G.714, G.715可接Modems, PABX, 数据适配器,信令适配器, 数字租用线路,48,网络管理,FMX 可通过 SNMP协议进行 中心监控管
17、理 通过 V.11 接口与SAGEM 其它设备一起管理,代理主机,FMX,V.11 管理,FOT,49,NTU,V.11,FMX,NTU,FMX,FMX,V.35,FMX,V.11,FMX,FMX,V.35,SAGEM - FMX :例子,租用通道,根据业务需求， FMX可提供各种不同类型的接口和适当的速率以连接 NTUs, modems, DCEs等设备,50,SAGEM - FMX : 应用,中心节点,至商业网的租用线路（）,51,每台设备之间用铜线相连 线路数量繁多 要求的MODEM也就非常多 接口不稳定、不可靠,SAGEM - FMX : 应用,远端节点,远端节点,中心节点,至商业网的
18、租用线路（）,52,SAGEM - FMX : 应用,远端节点,远端节点,中心节点,线路数量如果互连的公司很多，线路的数量还是非常多,至商业网的租用线路（）,53,中心网络建议用SDH光纤骨干网,时隙交叉、复用,公司1,公司 2,公司 3,SAGEM - FMX : 应用,公司,公司 2,公司 3,SAGEM - FMX12,至商业网的租用线路（）,WAN,54,SAGEM - FMX : 应用,租用线路提供点对点的透明通道、丰富的接口。,Telephon,PBX,X.25FRATMswitch,PC,Telephon,PBX,X.25FRATMswitch,PC,WAN,55,SAGEM -
19、 FMX : 网管,FMX 可通过 SNMP协议进行 中心监控管理 通过 V.11 接口与SAGEM 其它设备一起管理,FOT,FOT,SNMP 管理,V.11 管理,V.11 管理,FOT,FOT,56,SAGEM - FMX :网管,FMX的管理与监控： 设备、电路板、时间参数的配置 显示故障、告警及性能 维护操作，如自环、日记。,57,SAGEM - FMX : 网管,为了不浪费带宽, FMX 监控信息通过 0 TS bits来传输。,IONOS ANM: SNMP 基于 Windows NT PC平台,58,接口板,2 Mbit/s 板 (A2S)接口类型:HDB3接口数量:4速率:2
20、048 kbit/s 50. 10-6 端口阻抗:75 or 120 W特性:G.703, G.704, G.706, G732, G.736,G. 823, I.431应用类型:PABXs, PCM, 高速终端, 30B+D ISDN 基群接入,数字租用线路,2 Mbit/s 通道保护预算故障率:1255. 10-9/h,+-,59,2 Mbit/s 板 (A2S)(3),提供多链路接口 一般路由器接口特性是 G.703/G.704同一 2 Mbit/s 通道可提供几条逻辑链路 (由相邻时隙组成)如果连接路由器的复用设备不提供多链路功能，那么本地路由器通过一个G.703端口就不能与多端路由器
21、相连 也就是说，路由器的 V.11接口可归约为:多达30接口 （64kbit/s ,一个 G.703端口）,60,2 Mbit/s 板 (A2S) (3),Router,G.703,FMX,FMX,FMX,Router,Router,V.11,G.703,Red link: 256 kbit/s (4 TS)Green link: 512 kbit/s (8 TS),多链路接口应用举例,61,接口板,3 XJ64 板接口类型:J64 带 64 kbit/s 信令接口容量:速率: 64 kbit/s 端口阻抗:120 W特性:G.703, G. 823 同向 典型应用:数据适配器预计故障率:58
22、9. 10-9/h,+-,62,接口板,2/4线EM板接口类型:2/4线音频 带 E/M 信令接口数量:6速率:300-3400 Hz端口阻抗:600 W特性:每一路提供组E/M, G.711 (A law),G.712, G.713, G.714, G.715典型应用:Modems, PABX, 数据适配器,信令适配器, 数字租用线路预计故障率:965. 10-9/h,63,接口板,V.24/V.28 板接口类型:V.24/V.28接口数量:4速率:1200 bit/s 同步速率达64 kbit/s, 50 bit/s异步速率达38400 bit/s特性:V.24, V.28, V.110
23、DCE 接口典型应用:PCs, modems, 低速终端预计故障率:607. 10-9/h,64,接口板,V.24/V.11 (V.10) 板接口类型:X.24, V.11, V.35接口容量:3速率:48, 56, n x 64 kbit/s (1 n 31) 特性:DCE接口， 符合建议： V.11, V.24, V.35, X.24 (X.21)典型应用:高速终端, 路由器预计故障率:455. 10-9/h,65,接口板,基带发收信板接口类型:基带接口容量:1线路速率:72, 144, 288 kbit/s可用速率:64, 128 or 256 kbit/s 特性:Baseband (i
24、nterleaved bi-polar order 2)Typical applications:Remote of Telsat 2514 type modem, digital leased linesForecast failure rate:1326. 10-9/h,66,接口板,用户板（带检测）接口类型:2 线电话接口容量:6速率:300-3400 Hz 模拟信号端口阻抗:600 W or 复合呼叫:震铃 50 或 25 Hz信令编码:NEF 2 bits编码特性:G.711 (A law), G.552典型应用:热线电话，用户延伸预计故障率:3724. 10-9/h,67,接口板,
25、交换板（ 带12 kHz 检测）接口类型:2 线电话接口容量:6速率:300-3400 Hz 模拟信号端口阻抗:600 W or复合呼叫检测:震铃 50 或 25 Hz信令编码:NEF 2 bits编码特性:G.711 (A law), G.552典型应用:用户延伸预计故障率:1761. 10-9/h,68,接口板,交换板（ 带16 kHz检测） 接口类型:2 线电话接口容量:6速率:300-3400 Hz 模拟信号端口阻抗:600 W or复合呼叫检测:震铃 50 或 25 Hz信令编码:NEF 2 bits编码特性:G.711 (A law), G.552典型应用:用户延伸预计故障率:1761. 10-9/h,69,接口板,12X交换板 接口类型:2 线电话接口容量:速率:300-3400 Hz 模拟信号端口阻抗:600 W or复合呼叫检测:震铃 50 或 25 Hz信令编码:NEF 2 bits编码特性:G.711 (A law), G.552典型应用:用户延伸预计故障率:1761. 10-9/h,
