1PCM

根底知識2PCM原理PCM就是脈沖編碼調制〔PulseCodeModulation〕通過脈沖編碼調制的方式把模擬進行數字化，仍然是目前世界各國主要采用的一種方式。數字通信的實現，帶來了很多的好處抗干擾能力強可采用再生中繼實現高質量的遠距離通信“數字化”是建立綜合業務數字網〔ISDN〕的必要條件數字信號易于加密適于集成化3模擬/數字〔A/D〕8kHz64kb/s模數轉換300-3400Hz4抽樣定理：如果模擬信號的最高頻率為F，假設以2F的抽樣頻率對其抽樣，那么抽樣得到的離散信號序列就能完整地恢復出原始信號。要轉換的模擬數據主要是語音信號語音信號要在數字線路上傳輸，必須將語音信號轉換成數字信號。這需要經過三個步驟：抽樣：按一定間隔對語音信號進行抽樣量化：對每個樣本舍入到量化級別上編碼：對每個舍入后的樣本進行編碼編碼后的信號稱為PCM信號〔脈碼調制,PulseCodedModulation〕模數轉換5

語音信號011100011011001100

PCM輸出343314011100011011001100

PCM脈沖（有量化誤差）3.23.92.83.41.24.2

PAM脈沖PCM轉換過程舉例抽樣量化編碼6PCM三部曲對模擬信號進行抽樣，這是將連續信號在時間上離散化的過程。抽樣〔Sampling〕量化〔Quantization〕編碼〔Encode〕將已在時間上離散化了的信號進行量化，這是將時間上離散化的信號在幅度上也離散化的過程。將時間上和幅度上都已離散化了的信號進行編碼成為數字形式，這是完成數字化的最后過程。7PCM三部曲--抽樣〔Sampling〕抽樣：按一定間隔對模擬信號進行抽樣抽樣定理〔奈奎斯特定理〕：如果模擬信號的最高頻率為F，假設以大于等于2F的抽樣頻率Fs對其抽樣，那么抽樣得到的離散信號序列就能完整地恢復出原始信號。模擬話音信號的最高頻率為3400Hz，抽樣頻率Fs實際上采用8000Hz。模擬信號抽樣完成后，得到的是在時間上離散化了的脈沖振幅調制〔PAM〕信號。抽樣〔Sampling〕8量化：對每個樣本舍入到量化級別上均勻量化與非均勻量化量化〔Quantization〕PCM三部曲--量化〔Quantization〕9PCM三部曲--量化〔Quantization〕量化：導致失真量化〔Quantization〕10非均勻量化它的根本思想是在均勻量化前先對信號經過一次處理，對大信號進行壓縮而對小信號進行較大的放大。即采用壓縮的量化特性來改善小信號的信噪比。對小信號采用小的量化間隔，對大信號采用大的量化間隔，這樣可以用較少的位數編碼。對大信號來說，雖然絕對量化誤差較大，但是因為：〔1〕大信號出現的時機不多，〔2〕信噪比〔相對誤差〕與小信號是一致的，所以對總的話音質量影響不大。非均勻量化也是一種壓縮。量化〔Quantization〕11μ律壓擴μ律(μ-Law)壓擴(G.711)主要用在北美和日本等地區的數字通信中。它的提出早于A律x為輸入信號，規格化為－1<=x<=1μ為確定壓縮量的參數，它反映最大量化間隔和最小量化間隔之比，取100<=μ<=500。現在多采用μ=255。量化〔Quantization〕12A律壓擴0<=|x|<=1/A1/A<=|x|<=1A律(A-Law)壓擴(G.711)主要用在歐洲和中國大陸等地區的數字通信中在8位碼中，通常采用A=87.6對于采樣頻率為8kHz，樣本精度為13位、14位或者16位的輸入信號，使用μ律壓擴編碼或者使用A律壓擴編碼，經過PCM編碼器之后每個樣本的精度為8位，輸出的數據率為64kb/s。這個數據就是CCITT推薦的G.711標準。量化〔Quantization〕13PCM三部曲--編碼〔Encode〕編碼：對每個舍入后的樣本進行編碼一般在PCM中采用二元碼，在二元碼中，用n個比特，總共組成2的n次方個量化級數N。n并不是越大越好。需要根據通信質量要求適中選取目前國際上通用的是8位碼。那么量化級數N=256在PCM系統中常用的碼型有自然二進碼、折疊二進碼和循環二進碼。目前我們使用的PCM設備都是采用折疊二進碼。完成編碼過程后，模擬信號已轉換成了數字信號，進而可以將此數字信號變換成適于信道傳輸的波形傳到對方。對方收到信號后，再通過反變換重新得到原來的模擬信號，實現了整個通信過程。編碼〔Encode〕14PCM轉換過程舉例15話音信道帶寬<4kHz抽樣頻率：8kHz(>2倍話音最大頻率)量化級數：256級(用8位二進制碼表示)數據率：8000次/s*8bit=64Kbit/s每路PCM信號的速率=64Kbit/s模擬話音抽樣頻率PCM信號抽樣量化和編碼

數字化聲音f<4kHzfs=8kHzPCM各項指標160121631時間片125us=32時隙=2.048Mbps幀同步信令30路話音數據(PCM數據)+2路控制用戶話路用戶話路E1速率=(32x8bit)/125us=2.048Mb/sE1幀格式17T1速率=(193bit)/125us=1.544Mb/sT1幀格式18E1幀格式19復幀包括16幀(2ms),編號0-15TS0偶數幀:Y0011011--FAW

TS0奇數幀:Y1A1XXXXX(A1:幀定位喪失指示)0幀TS16:0000XA2XX(0000:復幀定位信號,A2:復幀定位喪失指示)(Y:國際應用,X:沒用)1-15幀TS16:30個信道信令E1幀格式20PCM與時分多路復用〔TDM〕21PCM根底--多路復接技術22DS0E1T1,DS1E2DS2E3DS3E4歐洲美國

(ANSI)PCM根底--復接體系23140MLTU1403482348140343488234Mb/s8Mb/s2Mb/s2Mb/sPCM分插復用140MLTU24抗噪聲〔干擾〕能力強可以控制過失，提高了傳輸質量便于用計算機進行處理易于加密、保密性強可以傳輸語音、數據、影像，通用、靈活計算機通信僅在不得已的情況下，才會采用模擬通信，如通過線撥號上網數字通信的優點25

PCM設備系統組成及常用接口介紹26接口模塊：

FXSFXOE&MV.24V.35G.703

PCM設備原理框圖E1接口模塊時鐘模塊網元控制模塊網管交叉矩陣27FXS用戶接口模塊FXS用戶線接口單元主要實現如下功能：音頻接口的二/四線轉換收發電平軟件調整鈴流控制摘機檢測PCM編解碼過壓過流保護28FXS技術指標鈴流電壓 鈴流頻率最大環路電阻 電平特性線路阻抗

收發電平頻率響應空閑噪聲串話失真29FXO交換機接口模塊FXO交換機接口單元主要實現如下功能：音頻接口的二/四線轉換收發電平軟件調整鈴流檢測環路開合控制PCM編解碼過壓過流保護用戶線測試開關30FXO接口技術指標鈴流識別電壓 鈴流頻率最大環路電阻 電平特性線路阻抗

收發電平頻率響應空閑噪聲串話失真31E&M接口模塊E&M接口單元局部電路主要實現如下功能：音頻接口的二/四線轉換二線、四線傳輸方式控制收發電平軟件調整E、M線信令的發送和接收PCM編解碼32E&M接口技術指標最大環路電阻 電平特性線路阻抗

收發電平頻率響應空閑噪聲串話失真33V.24/V.28低速數據接口

V.24數據接口單元完成數據格式轉換

符合ITU-T建議V.24

用于支持DTE和DTE，DTE和DCE，

DCE和DCE之間的數據通信。34G.703中速數據接口

提供ITU-T64kbit/sG.703建議接口模塊同向和反向兩種接口

35V.35數據接口提供ITU-TV.35建議的數據接口64kbits/s或NX64kbits/s速率36V.35數據接口提供ITU-TV.35建議的數據接口64kbits/s或NX64kbits/s速率37SAGEM–FMX12

設備介紹38設備結構SAGEM-FMX靈活的數字交叉連接設備FMX4:小容量FMX12:大容量FMX4FMX1239FMX12:1電源板：－48V，可插兩塊配成1+1備份2GIE板：配置管理板，只插一塊3COB板：交叉同步板，可插兩塊配成1+1備份

12接口板：12槽位FMX4:1電源板：－48V、110/220V只插一塊

2GIE板：配置管理板，只插一塊3COB板：交叉同步板，只插一塊4接口板：4槽位設備結構40設備功能１ 、數字交叉連接／復用２、2Mbit/s通道迂回３、數字接口４、模擬接口41設備功能作為通信網絡接入設備，PCM必須具備靈活的軟件操作功能，這只要表達在交叉連接性能上。為了滿足組網的需求，SAGEM公司推出最新一代靈活的FMX系列數字交叉復用設備。交叉功能由先進的高集成芯片完成，用戶只需登陸一端設備即可完成各站的時隙交叉配置，打破傳統PCM人工交叉的作法。數字交叉連接／復用42FMXFMXFMXFMXFMX

中心站:時隙交叉連接:從2Mbit/s數據流中提取nx64kbit/s時隙

進行交叉以滿足不同方向的業務需

設備功能數字交叉連接／復用43設備功能NTUModemDCEBMXBMX邊緣站:把豐富多樣的用戶接口信號聚集至2Mbit/s數據流。

數字交叉連接／復用44設備功能2Mbit/s通道迂回

提供兩條備份鏈路發送端主備同時工作，接收端根據鏈路性能提取質量優良的通道當主通道終斷或信號惡劣時，業務無損傷切換到備通道

減少傳統調換電路的時間45數字接口設備功能2Mbit/s板(A2S)：提供4個標準的G.703E1接口與PDH、SDH 2Mbit/s傳輸接口相連，整機可處理26個2M口。任意 兩個接口間可進行單個或多個〔高速〕時隙交叉V.24/V.28板：提供4個標準的V.28、DCE接口，同步速率 達64kbit/s,異步速率達38400bit/s，兼容RS232-C

V.24/V.11板：提供3個標準的X.24,V.11,V.35DCE接口。 符合建議：V.11,V.24,V.35,X.24(X.21) 速率: 48,56,nx64kbit/s(1<n<31) 46設備功能數字接口2線2B1Q板：提供2或4個2線2B1QU型口，符合G.960、G.961 及ETSI定于的標準：

DE/TM3004DTR/TM3002

作為ISDN用戶線路延伸

(NT1),NTUs

3XJ64板：提供3個復合G.703,G.823的同向J64

接口、帶 64kbit/s信令，連接數據適配器ADPCM板：

ADPCM編碼速率:32kbit/s(4bits/Ts)或16kbit/s (2bits/Ts)。符合G.711Alawormlaw,G.726標準47設備功能模擬接口用戶板〔帶檢測〕：提供6個2線接口，帶寬為300-3400Hz 符合標準：G.711(Alaw),G.552。可配成熱線或用戶 延伸。交換板〔帶檢測〕：提供6個或12個2線交換接口，復合標準 G.711(Alaw),G.552與用戶板一起配置成用戶延伸2/4線EM板：提供6個2線或4線音頻接口帶寬為300-3400Hz 每一路提供2組E/M信令,符合標準：G.711(Alaw),G.712, G.713,G.714,G.715可接Modems,PABX,數據適配器, 信令適配器,數字租用線路48網絡管理

FMX可通過

SNMP協議進行中心監控管理

通過V.11接口與SAGEM其它設備一起管理代理主機FMXV.11管理FOT49NTUV.11FMXNTUFMXFMXV.35FMXV.11FMXFMXV.35SAGEM-FMX:例子租用通道根據業務需求，FMX可提供各種不同類型的接口和適當的速率以連接

NTUs,modems,DCEs等設備50SAGEM-FMX:應用遠端節點遠端節點中心節點至商業網的租用線路〔１〕51

每臺設備之間用銅線相連

線路數量繁多

要求的MODEM也就非常多

接口不穩定、不可靠!SAGEM-FMX:應用遠端節點遠端節點中心節點至商業網的租用線路〔２〕52SAGEM-FMX:應用遠端節點遠端節點中心節點M

U

XM

U

XM

U

X

線路數量

如果互連的公司很多，線路的數量還是非常多!至商業網的租用線路〔３〕53中心網絡建議用SDH光纖骨干網時隙交叉、復用公司1公司2公司3SAGEM-FMX:應用公司１公司2公司3SAGEM-FMX12至商業網的租用線路〔４〕WAN54SAGEM-FMX:應用租用線路提供點對點的透明通道、豐富的接口。TelephonPBXX.25FRATMswitchPCTelephonPBXX.25FRATMswitchPCWAN55SAGEM-FMX:網管

FMX可通過

SNMP協議進行中心監控管理

通過V.11接口與SAGEM其它設備一起管理FOTFOTSNMP管理V.11管理V.11管理FOTFOT56SAGEM-FMX:網管

FMX的管理與監控：

設備、電路板、時間參數的配置

顯示故障、告警及性能

維護操作，如自環、日記。57SAGEM-FMX:網管為了不浪費帶寬,FMX監控信息通過0TSbits來傳輸。X.25from1to18FMXFMXfront-endFMXFMXFMXFMXfrom1to18FMX至多63臺FMXoveramaximumof10levels

IONOSANM:SNMP基于WindowsNTPC平臺58接口板2Mbit/s板(A2S)接口類型: HDB3接口數量: 4速率: 2048kbit/s±50.10-6

端口阻抗: 75or120W特性: G.703,G.704,G.706,G732,G.736, G.823,I.431應用類型: PABXs,PCM,高速終端,30B+DISDN基群接入, 數字租用線路,2Mbit/s通道保護預算故障率: 1255.10-9/h+-592Mbit/s板(A2S)(3)提供多鏈路接口一般路由器接口特性是G.703/G.704

同一2Mbit/s通道可提供幾條邏輯鏈路(由相鄰時隙組成)

如果連接路由器的復用設備不提供多鏈路功能，那么本地路由器通過 一個G.703端口就不能與多端路由器相連

也就是說，路由器的V.11接口可歸約為:多達30接口

〔64kbit/s,一個G.703端口〕602Mbit/s板(A2S)(3)RouterG.703FMXFMXFMXRouterRouterV.11G.703Redlink:256kbit/s(4TS)Greenlink:512kbit/s(8TS)多鏈路接口應用舉例61接口板3XJ64板接口類型: J64帶64kbit/s信令接口容量: ３速率: 64kbit/s端口阻抗: 120W特性: G.703,G.823同向典型應用: 數據適配器預計故障率: 589.10-9/h+-62接口板

2/4線EM板接口類型: 2/4線音頻帶E/M信令接口數量: 6速率: 300-3400Hz端口阻抗: 600W特性: 每一路提供２組E/M,G.711(Alaw), G.712,G.713,G.714,G.715典型應用: Modems,PABX,數據適配器,

信令適配器,數字租用線路預計故障率: 965.10-9/h63接口板V.24/V.28板接口類型: V.24/V.28接口數量: 4速率: 1200bit/s同步速率達64kbit/s, 50bit/s異步速率達38400bit/s特性: V.24,V.28,V.110DCE接口典型應用: PCs,modems,低速終端預計故障率: 607.10-9/h64接口板V.24/V.11(V.10)板接口類型: X.24,V.11,V.35接口容量: 3速率: 48,56,nx64kbit/s(1<n<31)特性: DCE接口，符合建議：

V.11,V.24,V.35,X.24(X.21)典型應用: 高速終端,

路由器預計故障率: 455.10-9/h65接口板基帶發收信板接口類型: 基帶接口容量: 1線路速率: 72,144,288kbit/s可用速率: 64,1