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       拼命爭(zhēng)取成功，但不要期望一定會(huì)成功。—法拉第（M.Farady）

        同步數(shù)字制式（SDH）光纖傳輸系統(tǒng)可以說(shuō)是電時(shí)分復(fù)用的一種最典型應(yīng)用。

一、時(shí)分復(fù)用工作原理

       時(shí)分復(fù)用是采用交錯(cuò)排列多路低速模擬或數(shù)字信道到一個(gè)高速信道上傳輸?shù)募夹g(shù)。

       時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的輸入可以是模擬信號(hào)，也可以是數(shù)字信號(hào)。目前時(shí)分復(fù)用通信方式的輸入信號(hào)多為數(shù)字比特流，所以，本書只討論數(shù)字信號(hào)時(shí)分復(fù)用。

       如果輸入的是模擬信號(hào)，則需將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，其轉(zhuǎn)變的原理是，利用脈沖編碼調(diào)制方法，將語(yǔ)音模擬信號(hào)取樣、量化和編碼，使之轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)TDM傳輸，要把傳輸時(shí)間按幀劃分，每幀125μs，幀又分為若干個(gè)時(shí)隙，在每個(gè)時(shí)隙內(nèi)傳輸一路信號(hào)的1個(gè)字節(jié)（8bit），當(dāng)每路信號(hào)都傳輸完1個(gè)字節(jié)后就構(gòu)成1幀，然后再?gòu)念^開始傳輸每一路的另1個(gè)字節(jié)，以便構(gòu)成另1幀。也就是說(shuō)，它將若干個(gè)原始的脈沖調(diào)制信號(hào)在時(shí)間上進(jìn)行交錯(cuò)排列，從而形成一個(gè)復(fù)合脈沖串，如圖9.3.1b所示，該脈沖串經(jīng)光纖信道傳輸后到達(dá)接收端。在接收端，采用一個(gè)與發(fā)送端同步的類似于旋轉(zhuǎn)式開關(guān)的器件，完成TDM多路脈沖流的分離。

       圖9.3.1a為32路數(shù)字信道（E1）時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的原理圖。首先，同步或異步數(shù)字比特流送入輸入緩存器，在這里被接收并存儲(chǔ)。然后一個(gè)類似于旋轉(zhuǎn)式開關(guān)的器件以8000轉(zhuǎn)/秒（即fs=8kHz/s）的速率輪流地讀取N個(gè)輸入數(shù)字信道緩存器中的1字節(jié)數(shù)據(jù)，其目的是實(shí)現(xiàn)每路數(shù)據(jù)流與復(fù)用器取樣速率的同步和定時(shí)。同時(shí)，幀緩存器按順序記錄并存儲(chǔ)每路輸入緩存器數(shù)據(jù)字節(jié)通過(guò)的時(shí)間，從而構(gòu)成數(shù)據(jù)幀。N個(gè)信道復(fù)用后的幀結(jié)構(gòu)如圖9.3.1b所示。

圖9.3.1數(shù)字輸入時(shí)分復(fù)用原理圖

a）32路數(shù)字信道（E1）時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)原理圖b）N個(gè)信道復(fù)用后的幀結(jié)構(gòu)

       語(yǔ)音信號(hào)的頻帶為300~3400Hz，取上限頻率為4000Hz，按取樣定理，取樣頻率為fs=2×4kHz=8kHz（即每秒取樣8000次）。取樣時(shí)間間隔T=1/fs=1s/8000=125μs，即幀長(zhǎng)為125μs。在125μs時(shí)間間隔內(nèi)要傳輸8個(gè)二進(jìn)制代碼（比特），每個(gè)代碼所占時(shí)間為Tb=125/8（μs），所以每路數(shù)字電話的傳輸速率為B=1/Tb=8×106/125=64（kbit/s）（或者8bit/每次取樣×8000次/每秒取樣）。按照國(guó)際電聯(lián)的建議，把1幀分為32個(gè)時(shí)隙，其中30個(gè)時(shí)隙用于傳輸30路PCM電話，另外2個(gè)時(shí)隙分別用于幀同步和信令/復(fù)幀同步，則傳輸速率為64kbit/s×32=2048kbit/s（也就是8bit/每個(gè)取樣值×32個(gè)取樣值/每次×8000次/每秒）。這一速率就是我國(guó)PCM通信制式的基礎(chǔ)速率。

       當(dāng)每個(gè)信道的數(shù)據(jù)（通常是一個(gè)8bit字節(jié)）依次插入幀時(shí)隙時(shí)，由于信道速率較低，而復(fù)用器取樣速率較高，有可能出現(xiàn)沒有數(shù)據(jù)字節(jié)來(lái)填充幀時(shí)隙的情況，此時(shí)可用一些空隙字節(jié)來(lái)填充，在接收端把它們提取出來(lái)丟棄。在幀一級(jí)，也要插入一些定時(shí)和開銷比特，其目的是使解復(fù)用器與復(fù)用器同步。為了檢測(cè)誤碼并滿足監(jiān)控系統(tǒng)的需要，也插入另外一些比特。這些填充比特、同步比特、誤碼檢測(cè)和開銷比特在圖9.3.1中用幀開銷（FOH）時(shí)隙表示。

        為了在光纖中傳輸，要對(duì)已形成的串聯(lián)比特流編碼（見9.1.2節(jié)）。在接收端，接收轉(zhuǎn)換開關(guān)要與發(fā)送轉(zhuǎn)換開關(guān)幀同步，恢復(fù)定時(shí)信號(hào)，解碼并轉(zhuǎn)換成雙極非歸零脈沖波形。該信號(hào)被送入接收緩沖器，同時(shí)也檢出控制和誤碼信號(hào)。然后把存儲(chǔ)的幀信號(hào)依次地從接收緩沖器取出，每路字節(jié)信號(hào)分配到各自的輸出緩沖器和解同步器。輸出緩沖器存儲(chǔ)信道字節(jié)并以適當(dāng)?shù)男诺浪俾室来翁峁┡c輸入比特流速率相同的輸出信號(hào)，從而完成時(shí)分解復(fù)用的功能。

二、SDH幀結(jié)構(gòu)和傳輸速率

        在SDH傳輸網(wǎng)中，信息采用標(biāo)準(zhǔn)化的模塊結(jié)構(gòu)，即同步傳送模塊STM-N（N=1、4、16、64和256），其中N=1是基本的標(biāo)準(zhǔn)模塊。

        SDH幀結(jié)構(gòu)是塊狀幀，如圖9.3.2所示，它由橫向270×N列和縱向9行字節(jié)（1字節(jié)為8比特）組成，因而全幀由2430個(gè)字節(jié)，相當(dāng)于19440個(gè)比特組成，幀重復(fù)周期仍為125μs。字節(jié)傳輸由左到右按行進(jìn)行，首先由圖中左上角第1個(gè)字節(jié)開始，從左到右，由上而下按順序傳送，直至整個(gè)9×270×N字節(jié)都傳送完為止，然后再轉(zhuǎn)入下一幀，如此一幀一幀地傳送，每秒共8000幀。因此對(duì)于STM-1而言（N=1），每秒傳送速率為（8比特/字節(jié)×9×270字節(jié)）/幀×8000幀/秒=155.52Mbit/s；對(duì)于STM-4而言（N=4），每秒傳送速率為8×9×270×4×8000=622.08（Mbit/s）；對(duì)于STM-16而言（N=16），每秒傳送速率為8×9×270×16×8000=2480.32Mbit/s。