Multiplexación de señales digitales para comunicaciones digitales
Sistemas digitales cuasisincrónicos en Europa y China:
Nota: tomando como ejemplo el grupo primario y el grupo secundario, la tasa del grupo secundario aquí no es 4 veces mayor del grupo primario porque PDH utiliza multiplexación asíncrona. Debilidades de PDH:
(1) Multiplexación PCM
La multiplexación PCM consiste en codificar y multiplexar directamente señales multiplexadas. Es decir, se muestrean múltiples canales de señales de voz analógicas por separado según un período de 125 μs y luego se combinan y codifican uniformemente para formar múltiples canales de señales digitales. (La formación de grupos primarios pertenece a la multiplexación PCM)
(2) Multiplexación digital
La multiplexación digital es la superposición de varios grupos de orden inferior en intervalos de tiempo para formar grupos de orden superior . Es decir, la formación de grupos de orden superior adopta el método de multiplexación digital. Por ejemplo, cuatro grupos primarios forman un grupo secundario, y cuatro grupos primarios se pueden multiplexar en un grupo secundario superponiéndolos en un intervalo de tiempo.
(1) Multiplexación bit a bit
La multiplexación bit a bit significa que un bit de cada grupo de bajo orden (también llamado rama) se multiplexa cada vez para formar un bit de alto orden. grupo de orden. Tomando como ejemplo 4 grupos primarios que forman un grupo secundario, primero tome el código de un dígito del primer grupo primario y luego tome el código de un dígito del segundo grupo primario. Después de tomar el código de un dígito de los cuatro primarios. grupos, luego, a su vez, obtenga el segundo dígito de cada grupo primario.
(2) Multiplexación palabra por palabra
La multiplexación palabra por palabra significa multiplexar una palabra de código de cada grupo de orden inferior (rama) cada vez para formar una de orden superior. grupo. La multiplexación palabra por palabra puede garantizar la finalización de una palabra de código, y el procesamiento y la conmutación de señales modernos se realizan en bytes, por lo que SDH utiliza multiplexación palabra por palabra (8 bits), mientras que el PDH tradicional utiliza principalmente Bit por palabra. multiplexación de bits.
Los principales problemas que resuelve la multiplexación digital son la sincronización y la multiplexación. La sincronización significa que las velocidades de bits de varios grupos de orden inferior que se multiplexan son las mismas. Si no están sincronizados, los números multiplexados se superpondrán y desalinearán entre los elementos del código.
Los métodos de multiplexación digital se dividen en multiplexación síncrona y multiplexación asíncrona.
La multiplexación síncrona utiliza el mismo reloj principal altamente estable para controlar varios grupos de orden inferior que se multiplexan, de modo que las velocidades de bits (denominadas velocidades de código) de estos grupos de orden inferior se unifiquen en el reloj principal. frecuencia (para que se puedan sincronizar varios sistemas de grupos de orden inferior), se pueden multiplexar directamente. La multiplexación síncrona genera una secuencia de señal digital bajo control de reloj y el valor de velocidad de la señal digital es el mismo que la frecuencia del reloj. Aunque la multiplexación síncrona no requiere un ajuste de la tasa de código, sí requiere una conversión de la tasa de código.
(1) Conversión de tasa de código
Tomando como ejemplo la multiplexación de cuatro grupos primarios en grupos secundarios, la conversión de tasa de código deja espacios para insertar códigos adicionales en cada grupo primario (. Inserte códigos adicionales durante la multiplexación) y aumente la velocidad del código de 2048 kbit/s a 2112 kbit/s. El motivo de la conversión de velocidad de código es que, aunque los relojes de cada rama multiplexada son suministrados por la misma fuente de reloj, lo que puede garantizar que sus velocidades de bits sean iguales, es necesario insertar una cierta cantidad de cuadros para satisfacer las necesidades de derivación. en el extremo receptor, y para que el multiplexor y la derivación funcionen correctamente, también es necesario agregar el código de alarma del extremo opuesto, la detección de la estación vecina y las prácticas de servicio y otros códigos oficiales (los elementos del código insertados anteriormente son colectivos). denominados códigos adicionales). Por lo tanto, la multiplexación síncrona requiere una conversión de la tasa de código.
(2) Proceso de conversión de velocidad de código
Antes de la conversión de velocidad de código, la velocidad de los cuatro grupos principales es 2048 kbit/s, es decir, hay un bit en 125 μs En este momento, hay un bit dentro de 125 μs, por lo que cada grupo primario necesita insertar 8 bits dentro de 125 μs, es decir, un promedio de 1. Es necesario insertar un bit de código en cada posición del código. La velocidad del código final se ajusta una vez. La velocidad del grupo es 2112 kbit/s.
La multiplexación asíncrona significa que cada grupo de orden inferior utiliza su propio reloj. Dado que las frecuencias de reloj de cada grupo de orden inferior no son necesariamente iguales, las velocidades de bits de cada grupo de orden inferior no son exactamente las mismas. (Esto es asíncrono), por lo que primero es necesario ajustar la velocidad del código para sincronizar cada grupo de orden inferior y luego volver a conectarlo. Por lo tanto, aunque la multiplexación asíncrona no requiere conversión de la tasa de código, sí requiere un ajuste de la tasa de código. PDH utiliza principalmente multiplexación asíncrona, porque una vez que falla el reloj maestro, el sistema de comunicación relacionado se interrumpirá por completo, por lo que el método de multiplexación síncrona se limita a áreas locales.
(1) Método de ajuste de la velocidad del código
Suponiendo que las velocidades del código de los cuatro grupos principales están a izquierda y derecha, las velocidades del código de estos cuatro grupos principales se sincronizan insertando ciertos elementos de código. Ajústelos a 2112 kbit/s y luego realice la multiplexación bit a bit para formar un grupo secundario. El ajuste de la tasa de código se divide en:
(3) La diferencia entre el ajuste de la tasa de código de la multiplexación asíncrona y la conversión de la tasa de código de la multiplexación síncrona
(1) La tasa de bits de el grupo secundario
El número de elementos de código dentro de 125 μs del grupo secundario es:
El número de símbolos dentro de 125 μs del grupo primario es de 256 bits, de los cuales 32 se insertan durante el proceso de multiplexación asíncrona Número de códigos.
Velocidad de bits:
?
(2) Ajuste de velocidad del código
Cuatro veces a la vez tiempo Para el grupo, después de insertar símbolos durante el proceso de ajuste de la tasa de código, la tasa de código es Después del ajuste de la tasa de código, se multiplexa en un grupo secundario y la tasa de código es.
(3) Composición del sistema de multiplexación digital
El sistema de multiplexación asíncrona digital consta principalmente de dos partes:
Cuatro grupos primarios forman un grupo secundario. Por ejemplo, en el extremo transmisor, hay 4 grupos primarios con velocidades de código que varían desde aproximadamente 2048 kbit/s. Las velocidades se ajustan por separado. Después de insertar símbolos, se ajustan a 2112 kbit/s y luego se multiplexan para formar un grupo secundario. En el extremo receptor, se realiza una pulsación para obtener 4 grupos primarios con una velocidad de código de 2112 kbit/s, y luego se restablece la velocidad de código (en correspondencia con el ajuste de la velocidad de código, los elementos de código insertados se eliminan, es decir, "de- inserción"), y finalmente obtenemos Hay 4 grupos principales con velocidades de código que van desde aproximadamente 2048 kbit/s. Debido a que el sistema de comunicación digital es una comunicación múltiplex por división de tiempo, el procesamiento y transmisión de cada señal se lleva a cabo dentro de un tiempo estricto, por lo que el trabajo del sistema de multiplexación digital también debe realizarse bajo el control de pulsos de sincronización, por lo que El diagrama de bloques de multiplexación digital Hay sistemas de temporización tanto en el extremo emisor como en el receptor. La sincronización en la figura se refiere a la sincronización de tiempo tanto del extremo emisor como del receptor.
El período de trama del grupo secundario es de 100,38 μs y la longitud de trama es de 848 bits. Entre ellos, hay al menos 4 × 205 = códigos de información de 820 bits (los elementos de código antes de los cuatro grupos principales se ajustan a la velocidad del código) y hay como máximo códigos de inserción de 28 bits.
Después de un ajuste de velocidad de código de grupo, hay 212 elementos de código en 100,38 μs:
* 205~206 códigos de información.
* Hay de 6 a 7 códigos de inserción, entre los cuales hay de 0 a 1 códigos de inserción para el ajuste de la velocidad del código (máximo 1) y hay 3 códigos de indicador de inserción.
Dentro de 1 cuadro del grupo secundario, hay:
* 24~28 códigos de inserción (hasta 28)
* Códigos de inserción utilizados para la velocidad del código ajuste Hay 0 ~ 4 (máximo 4)
* Hay 12 códigos de logotipo insertados
* El número mínimo de códigos de información es 820
Entre ellos, El código del logotipo insertado se utiliza para notificar al extremo receptor si se ha insertado el bit 161, de modo que el extremo receptor pueda "cancelar la inserción". Y el código de indicador de inserción utiliza un código de indicador de inserción de tres dígitos para evitar decisiones erróneas en el extremo receptor causadas por errores de canal. El UIT-T estipula que la tasa de error de bits de los sistemas de transmisión digital debe ser inferior a 10 elevado a menos 6, es decir, solo se permite un bit incorrecto de cada millón de bits. Se seleccionan tres dígitos para insertar la bandera. código, "dos de tres":
Cuando se reciben más de dos códigos "1", se considera que hay inserción;
Cuando se reciben más de dos códigos "0" se reciben, se considera que no hay inserción.
De esta manera, se pueden prevenir con una alta probabilidad decisiones erróneas en el extremo receptor causadas por errores de canal.
Los cuatro grupos secundarios con una velocidad nominal de 8,448 Mbit/s (la velocidad instantánea puede ser diferente) ajustan la velocidad del código por separado, ajustan sus velocidades de manera uniforme a 8,592 Mbit/s y luego los multiplexan bit por mordió en el grupo Tres veces.
La estructura de trama de grupo tridimensional PCM se muestra en la figura:
Extensión:
La red SDH está compuesta por algunas unidades de red SDH (NE) Una red para transmisión de información síncrona, multiplexación, adición y conexión cruzada. La red SDH no contiene equipos de conmutación, es sólo el extremo de transmisión entre oficinas de conmutación. La red SDH se utilizó por primera vez para la transmisión entre convertidores y luego se utilizó en la red ATM (ATM es la abreviatura de Modo de transferencia asíncrono (ATM), una tecnología de conmutación y multiplexación de paquetes basada en celdas. Utiliza un método de transmisión orientado a la conexión. , los datos se dividen en celdas de longitud fija y se intercambian a través de conexiones virtuales. ATM integra conmutación, multiplexación y transmisión. Utiliza multiplexación por división de tiempo para multiplexar encabezados o encabezados para distinguir entre diferentes canales. Los enrutadores pueden utilizar la red SDH como red de datos para transmitir datagramas IP. El concepto de red SDH incluye los siguientes puntos clave:
Tenga en cuenta que el grupo de orden superior aquí es 4 veces el grupo inferior porque SDH utiliza multiplexación síncrona.
La tarea principal del multiplexor terminal es incorporar las señales tributarias de baja velocidad en la estructura del marco STM-1 y convertirlas eléctrica/ópticamente en señales de línea óptica STM-1. El proceso inverso es exactamente el mismo. opuesto.
La función del multiplexor de bifurcación es integrar multiplexación síncrona e ingeniería de interconexión digital. Tiene la capacidad de agregar y eliminar de manera flexible cualquier señal derivada y tiene una gran flexibilidad en el diseño de la red. ADM también tiene funciones de conversión óptica/eléctrica y eléctrica/óptica, porque ADM agrega e inserta en función de señales eléctricas, y las líneas cargan señales ópticas.
La función del repetidor regenerativo es convertir la señal de pulso óptico que sufre una gran atenuación y distorsión de dispersión después de la transmisión de fibra óptica a larga distancia en una señal eléctrica, luego amplifica, da forma, retemporiza y regenera. Luego, la fuente de luz modula la señal y la convierte en una señal de pulso de luz y se envía a la fibra óptica para una transmisión continua para extender la distancia de transmisión.
Los equipos de cross-connect digitales se utilizan para realizar conexiones cruzadas entre sucursales. Los equipos de conexión cruzada digital se utilizan en redes PDH y redes SDH. En la red PDH, las sucursales se refieren a subgrupos PCM, etc. En la red SDH, se refiere al módulo de transmisión síncrona STM, etc.
La estructura de trama de SDH está en estado de bloque, como se muestra en la siguiente figura.
La estructura de la trama SDH tiene un total de 9 filas y 270 × N columnas. Cada fila y columna de la estructura de la trama SDH corresponde a un byte N = 1, 4, 16, 64 transmisiones SDH. transmitido bit a bit en orden de arriba a abajo y de izquierda a derecha. El período de trama de SDH es de 125 μs, la longitud de la trama es de 9 × 270 × N × 8 bits y la velocidad es. Sus componentes principales son:
Por ejemplo, la capacidad (velocidad) de STM-16 AU-PTR es:
Entre ellos, 125 μs es el período de trama y AU-PTR está en STM-16 El número de bytes es 1 fila de 9 × N columnas de bytes, es decir, 1 × 9 × 16 bytes.