复用技术课件.ppt

Chapter 8复用技术复用技术1复用技术复用技术多个信息源共享一个公共信道复用类型FDM (频分复用)TDM (时分复用)WDM (波分复用)CDMA(码分复用)2复用类型复用类型3复用技术复用技术在数据通信中，复用技术的使用极大地提高了信道的传输效率，取得了广泛地应用多路复用技术就是在发送端将多路信号进行组合（如广电前端使用的混合器），然后在一条专用的物理信道上实现传输，接收端再将复合信号分离出来即多个信息源共享一个公共信道4两个或多个使用不同载波频率的信号可以在单一介质上同时传输而互不干扰FDM复用复用时域时域5频分复用频分复用FDMFDM就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带（或称子信道），每一个子信道传输一路信号频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰（条件之一）6FDM复用复用频域频域7FDM解复用解复用时域时域8FDM解复用解复用频域频域910频分复用应用举例频分复用应用举例传统的频分复用典型的应用莫过于广电HFC网络电视信号的传输了，不管是模拟电视信号还是数字电视信号都是如此，因为对于数字电视信号而言，尽管在每一个频道（8MHz）以内是时分复用传输的，但各个频道之间仍然是以频分复用的方式传输的。

11举例举例12时分复用时分复用TDM时分复用就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片（简称时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输13TDM14TDM特点特点时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好且固定不变，所以有时也叫同步时分复用其优点是时隙分配固定，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1516TDM原理原理17字符交织字符交织18应用应用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地应用：如SDH，ATM，IP和HFC网络中CM与CMTS的通信都是利用了时分复用的技术19R.111建议的建议的TDM系统系统20统计时分多路复用（统计时分多路复用（STDM）21TDM与与STDM22时分复用应用时分复用应用系统用户本地系统（local）主干系统（backbone）数字主干线路T1E1SONET/SDH23统计时分多路复用实例统计时分多路复用实例24业务框图业务框图数字线路具有更高的速度、更好的质量，更好的抗噪性能25模拟交换业务模拟交换业务最常见的拨号业务：双绞线连接用户的听筒和网络；这种连接被称为本地环，进入的网络称为公用交换网：PSTN26模拟租用业务模拟租用业务提供了一个租用永久性连接到另一个用户的整条线路；这条线路是专用的；不需要拨号27模拟业务体系模拟业务体系28交换交换/56业务业务双方都必须是该业务的用户；用户不再需要调制解调器而是需要数据服务单元DSU设备，带有拨号面板安需分配带宽；用户可使用多条线路获得更宽的带宽29数字数据业务数字数据业务最大速率也是56kbps，但是用户有5种速率选择：2.4，4.8，9.6，19.2，56kbps，一旦选定，就遵守该速率30数字信号业务体系（数字信号业务体系（DS）31D S - 1帧帧它包含1 9 3个比特，共分成2 4个八比特的时隙（每个信道一个）。

剩下的一个比特位称为分帧比特（ Framing Bit），它用来实现同步32T-T-标准标准标准标准北美、日本E-E-标准标准标准标准欧洲、中国、南美用数字信号传输语音和数据的时分复用标准数字载波标准数字载波标准33DS业务和业务和T线路速率线路速率DS-1、DS-4等都是业务名字；为了实现这些业务，公司采用了T线路（T1到T4）；这些线路的容量完全与DS1到DS4业务的数据速率相等34T- 1线路线路一帧为193比特，分成24个8比特时间片，每一帧再加上一个附加同步比特（2481193）设T1线路每秒传输8000帧，数据速率是1.544Mbps35T- 1线路系统线路系统36E线路速率线路速率E LineRate (Mbps)VoiceChannelsE-1E-1 2.048 2.048 30 30E-2E-2 8.448 8.448 120 120E-3E-3 34.368 34.368 480 480E-4E-4139.264139.2641920192037数字传输系统的高次群数字传输系统的高次群38ADSL非对称数字用户环路非对称数字用户环路AsymmetricalDigitalSubscriberLoop它是运行在原有普通线上的一种新的高速、宽带技术。

所谓非对称主要体现在上行速率(最大为1.5Mbps)和下行速率(1.5Mbps9Mbps)的非对称性上其传输距离最长可以达到6kmADSL的缺点是非常复杂且功耗很大（大约每条线路需要5W） 39ADSL调制解调器调制解调器安装ADSL时，只需在原有的线上加载一个复用设备，用户不必再增加一条线，因此，不收取费，但因ADSL占用PSTN线路资源和宽带网络资源，所以需要缴纳ADSL月租费40ADSL频带频带41ADSL速率速率8M信号载波在下行方向(局到终端)最多使用223个以4kHz间隔分隔的载波，在上行(终端到局)方向最多使用32个ANSI标准规定每条4KHz的信道速率为60Kbps,即每波特最多可承载15bit信号ADSL逻辑上的最高传输速度为载波223个15bit4000次，达到约13Mbit/秒 实际上,根据ADSL规格G.992.1，ADSL调制解调器能够传输的最大速率为8Mbit 42ADSL下传速率：下传速率：距离距离 (feet)速率速率 (Mbps) 9000 to 12000 to 16000 to = 180001.544一定距离内标准的下传速率：一定距离内标准的下传速率：43ADSL调制技术调制技术ADSL有CAP和DMT两种标准，CAP由AT&TParadyne设计，而DMT由Amati通信公司发明，其区别在于发送数据的方式。

ANSI标准T1.413是基于DMT的，DMT已经成为国际标准,而CAP则大有没落之势44CAP无载波振幅无载波振幅/相位相位CarrierlessAmplitude/PhaseModulationCAP是AT&TParadyne的专有调制方式，与QAM相似的调制技术数据被调制到单一载体信道，然后沿线发送信号在发送前被压缩，在接收端重组45DMT离散多音调制技术离散多音调制技术DiscreteMulti-Tone将数据分成多个子载体信道，测试每个信道的质量，然后赋予其一定的比特数DMT用离散快速傅立叶变换创建这些信道46DMT离散多音调制技术离散多音调制技术47ADSL调制技术调制技术48VDSLVDSL（VeryhighdatarateDigitalSubscribeLine，甚高数据速率数字环线）是DSL家族中速率最高的接入方式其下行速率见附表下行速率下行速率Mbps距离距离m12.9613.8150025.9227.6100051.8455.230049同轴电缆的带宽同轴电缆的带宽上行链路使用QPSK调制技术，理论速率12Mbps下行链路使用QAM调制技术，理论速率30Mbps50有线电视有线电视51Cable MODEM52HFC网络网络53原原理理：整个波长频带被划分为若干个波长范围，每个用户占用一个波长范围来进行传输。

在光通信领域，人们习惯按波长而不是按频率来命名因此，所谓的波分复用（WDM，）其本质上也是频分复用而已由于WDM系统技术的经济性与有效性，使之成为当前光纤通信网络扩容的主要手段波分复用波分复用54棱镜作为波分复用与多路分解棱镜作为波分复用与多路分解可以用不同波长分离和综合不同电信业务55波分复用波分复用WDM是在1根光纤上承载多个波长（信道）系统，将1根光纤转换为多条“虚拟”纤，当然每条虚拟纤独立工作在不同波长上，这样极大地提高了光纤的传输容量通常有3种复用方式，即1310nm和1550nm波长的波分复用、稀疏波分复用CWDM、密集波分复用DWDM 56波分复用波分复用WDM波分复用（WDM）一根光纤上复用两路光载波信号，在20世纪70年代初时仅用两个波长1310nm和1550nm波长的波分复用；利用WDM技术实现单纤双窗口传输57稀疏波分复用稀疏波分复用CWDMCWDM使用12001700nm的宽窗口，稀疏波分复用（大波长间隔）器相邻信道的间距一般20nm，它的波长数目一般为4波或8波，最多16波当复用的信道数为16或者更少时，由于CWDM系统采用的DFB激光器不需要冷却，在成本、功耗要求和设备尺寸方面，CWDM系统比DWDM系统更有优势。

它适合在地理范围不是特别大、数据业务发展不是非常快的城市使用58DWDM密集波分复用（DWDM）一根光纤上可以承载8160个波长间隔一般1.6 nm，主要应用于长距离传输系统一根光缆尽可能多放光纤（例如100根以上），每根光纤再使用密集波分复用技术例如100根速率为2.5Gb/s的光纤，采用16倍的密集波分复用，得到的总速率达到40Gb/s59DWDM在所有的DWDM系统中都需要色散补偿技术（克服多波长系统中的非线性失真四波混频现象）在16波DWDM系统中，一般采用常规色散补偿光纤来进行补偿，而在40波DWDM系统中，必须采用色散斜率补偿光纤补偿目前，采用DWDM技术，单根光纤可以传输的数据流量高达40Gbit/s，60波分复用波分复用实际的光载波间隔为0.8或1.6nm；一段距离后需要对衰减的光信号放大；采用EDFA：掺铒光纤放大器（120km）；若采用光电中继器，需要每隔35km就要放大；61波分复用技术发展波分复用技术发展北电公司宣布于2000年起开发有160个波长波道数的波分复用系统每个波道传输10Gbps其中一根光纤传输信息容量为1.6Tbpsf=v/62我国基础传输网的发展历程我国基础传输网的发展历程63SONET/SDH同步网络同步网络SONET：同步光纤网络（美国ANSI制定）SDH：同步数字结构（欧洲ITU-T制定）设计目标：线路互连，定义通用的信令标准统一数字信道（如T1和E1不兼容）定义多路数字信道复用方式，达到Gbps可以运行、管理和维护64术语术语同步传输信号STSSONET定义的信令的层次结构；每一个STS层次（STS-1到STS-192）都支持一个特定的数据速率；光纤载体OC描述了支持每一层信令所需要链路的概念规范和物理规范；这些规范实际上是留给生产厂商的65STSOCRate (Mbps)SPE (Mbps)User (Mbps)STS-1STS-1OC-151.8450.1249.536STS-3STS-3OC-3155.52150.336148.608STS-9STS-9OC-9466.56451.008445.824STS-12STS-12OC-12622.08601.344594.432STS-18STS-18OC-18933.12902.016891.648STS-24STS-24OC-241244.161202.6881188.864STS-36STS-36OC-361866.231804.0321783.296STS-48STS-48OC-482488.322405.3762377.728STS-192STS-192OC-1929953.289621.6049510.912SONET rates66SDH和和SONET的位速率对比的位速率对比北美标准ITU-T符号电信号符号电信号符号光信号符号光信号符号数据数率数据数率(Mb/s)电信号符号电信号符号STS-1OC-151.84-STS-3OC-3155.52STM-1STS-12OC-12622.08STM-。