T1 e1 t3 e3 что это?

Плезиохронная цифровая иерархия и поток E1

Приветствую вас, друзья!

В ходе изучения Цифровых систем передачи, а так же по рекомендации наставника, дабы лучше разобраться в изучаемом материале и разложить всё по полочкам, я постараюсь объяснить этот материал Вам, если это у меня получится, то можно считать, что я его усвоил хорошо. Надеюсь Вам будет интересно.
В статье расскажу кратко о ЦСП и особенностях их построения, ПЦИ(PDH) и более подробно о потоке Е1 и его структуре.

Цифровые системы передачи

Особенности построения цифровых систем передачи

Ни для кого не будет новостью, что основной тенденцией развития телекоммуникаций во всем мире является цифровизация сетей связи, предусматривающая построение сети на базе цифровых методов передачи и коммутации. Это объясняется следующими существенными преимуществами цифровых методов передачи перед аналоговыми:
Высокая помехоустойчивость.

  • Слабая зависимость качества передачи от длины линии связи.
  • Стабильность параметров каналов ЦСП.
  • Эффективность использования пропускной способности каналов для передачи дискретных сигналов.
  • Возможность построения цифровой сети связи.
  • Высокие технико-экономические показатели.

Требования к ЦСП определены в рекомендациях ITU-T серии G, так же в этой рекомендации представлено два типа иерархий ЦСП: плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ) и синхронная цифровая иерархия (СЦИ). Первичным сигналом для всех типов ЦСП является цифровой поток со скоростью передачи 64 Кбит/с, называемый основном цифровом каналом (ОЦК)[зарубежные источники: Basic Digital Circuit(BDC)], на Хабре уже рассказывалось о том как происходит оцифровка каналов ТЧ в этой статье. Для объединения сигналов ОЦК в групповые высокоскоростные цифровые сигналы используется принцип временного разделения каналов (ВРК)[зарубежные источники: Time Division Multiply Access (TDMA), или Time Division Multiplexing (TDM)].

Плезиохронная цифровая иерархия

Появившаяся исторически первой плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ) [зарубежные источники: Plesiochronous Digital Hierarchy(PDH)] имеет европейскую, северо-американскую и японскую разновидности.

Уровень иерархии Европа Северная Америка Япония
Скорость Мбит/с Коэфф. Мультиплекс. Скорость Мбит/с Коэфф. Мультиплекс. Скорость Мбит/с Коэфф. Мультиплекс.
0 0,064 0,064 0,064
1 2,048 30 1,554 24 1,554 24
2 8,448 4 6,312 4 6,312 4
3 34,368 4 44,736 7 32,064 5
4 139,264 4 97,728 3

Для цифровых потоков ПЦИ применяют соответствующие обозначения, для северо-американской — T, японской — J(DS), европейской — E. Цифровые потоки первого уровня обозначаются соответственно Т1, E1, J1 второго Т2, Е2, J2 и т.д…
К использованию на сетях связи РФ принята европейская ПЦИ.
На сети связи РФ эксплуатируются ЦСП ПЦИ отечественного и зарубежного производства. Отечественные системы носят название ЦСП с ИКМ (цифровые системы передачи с импульсно-кодовой модуляцией). Вместо уровня иерархии в обозначении системы указывается число информационных ОЦК данной системы. Так, ЦСП первого уровня иерархии обозначается ИКМ-30, второго — ИКМ-120 и т.д.

Основные принципы синхронизации

В плезиохронных, «как бы синхронных», ЦСП используется принцип ВРК, поэтому правильное восстановление исходных сигналов на приеме возможно только при синхронной и синфазной работе генераторного борудования на передающей и приемной станциях. Для нормальной работы плезиохронных ЦСП должны быть обеспечены следующие виды синхронизации:
Тактовая синхронизация обеспечивает равенство скоростей обработки цифровых сигналов в линейных и станционных регенераторах, кодеках и других устройствах ЦСП, осуществляющих обработку сигнала с тактовой частотой Fт.
Существует несколько вариантов тактовой синхронизации:

  1. Сонаправленный интерфейс: по отдельным линиям ведётся дополнительная передача тактовых сигналов;
  2. Противонаправленный интерфейс: один блок (контролирующий) задает другому (подчиненному) рабочую тактовую частоту;
  3. Интерфейс с централизованным задатчиком (задающим генератором): задающий генератор выполняет тактирование всех узлов оборудования.

Цикловая синхронизация обеспечивает правильное разделение и декодирование кодовых групп цифрового сигнала и распределение декодированных отсчетов по соответствующим каналам в приемной части аппаратуры;
Цикловая синхронизация осуществляется следующим образом. На передающей станции в состав группового цифрового сигнала в начале цикла вводится цифровой синхросигнал (СС). На приемной станции устанавливается приемник синхросигнала (ПСС), который выделяет цикловой синхросигнал из группового цифрового сигнала и тем самым определяет начало цикла передачи.

Поток Е1

Структура потока Е1.

Различают 3 типа потока Е1:

  • Неструктурированный (нет разделения на канальные интервалы КИ [зарубежные источники: Time Slot], логическая структура не выделяется; поток данных со скоростью 2048Kбит/с); используется при передаче данных;
  • Поток с цикловой структурой (выделяются канальные интервалы, но сигналы управления и взаимодействия (СУВ) не передаются) – ИКМ-31;
  • Поток со сверхцикловой структурой (выделяют и цикловую, и сверхцикловую структуру) – ИКМ-30.

Рассмотрим структуру кадра передачи ЦСП ИКМ-30.

Структура потока Е1 определена в рекомендации ITU-T G.704. Данный поток называется первичным цифровым потоком и организуется объединением 30-ти информационных ОЦК.
Линейный сигнал системы построен на основе сверхциклов, циклов, канальных и тактовых интервалов, как это показано на рисунке выше (обозначение 0/1 соответствует передаче в данном тактовом интервале случайного сигнала). Сверхцикл передачи (СЦ) соответствует минимальному интервалу времени, за который передаётся один отсчёт каждого из 60 сигнальных каналов (СК) и каналов передачи аварийной сигнализации (потери сверхцикловой или цикловой синхронизации). Длительность СЦ Тсц=2мс. Сверхцикл состоит из 16 циклов передачи (с Ц0 по Ц15). Длительность цикла Тц=125мкс и соответствует интервалу дискретизации канала ТЧ с частотой 8 кГц. Каждый цикл подразделяется на 32 канальных интервала(таймслота) длительностью Тки=3,906 мкс. Канальные интервалы КИ1-КИ15, КИ17-КИ31 отведены под передачу информационных сигналов. КИ0 и КИ16 — под передачу служебной информации. Каждый канальный интервал состоит из восьми интервалов разрядов (Р1-Р8) длительностью по Тр=488нс. Половина разрядного интервала может быть занята прямоугольным импульсом длительностью Ти=244нс при передаче в данном разряде единицы (при передаче нуля импульс в разрядном интервале отсутствует). Интервалы КИ0 в четных циклах предназначаются для передачи циклового синхросигнала (ЦСС), имеющего вид 0011011 и занимающего интервалы Р2 — Р8. В интервале Р1 всех циклов передается информация постоянно действующего канала передачи данных (ДИ). В нечетных циклах интервалы P3 и Р6 КИ0 используются для передачи информации о потере цикловой синхронизации (Авар. ЦС — LOF) и снижении остаточного затухания каналов до значения, при котором в них может возникнуть самовозбуждение (Ост. зат). Интервалы Р4, Р5, Р7 и Р8 являются свободными, их занимают единичными сигналами для улучшения работы выделителей тактовой частоты. В интервале КИ16 нулевого цикла (Ц0) передается сверхцикловой синхросигнал вида 0000 (Р1 — Р4), а также сигнал о потере сверхцикловой синхронизации (Р6 — Авар. СЦС — LOM). Остальные три разрядных интервала свободны. В канальном интервале КИ16 остальных циклов (Ц1 — Ц15) передаются сигналы служебных каналов СК1 и СК2, причем в Ц1 передаются СК для 1-го и 16-го каналов ТЧ, в Ц2 — для 2-го и 17-го и т.д. Интервалы Р3, Р4, Р6 и Р7 свободны. С точки зрения передачи телефонного канала: телефонный канал является 8-ми битным отсчётом. Полезная нагрузка – разговор двух абонентов. Кроме того передаётся служебная информация (набор номера, отбой и т.п.) – сигналы управления и взаимодействия (СУВ). Для передачи таких сигналов достаточно повторения их 1 раз в 15 циклов, при этом каждый СУВ будет занимать 4 бита (СУВ для какого-то конкретного канала). Для этих целей был выбран 16-й канальный интервал. В один канал помещаются СУВ для двух телефонных каналов. Т.к. всего 30 каналов, за один разговор используется два канала, то цикл нужно повторить 15 раз, следовательно, с Ц1 по Ц15 передаём всю информацию о СУВ. Таким образом, необходимо определить номер цикла. Для этих целей нулевой цикл содержит сверхцикловой СС («0000» в 1-х четырёх байтах –MFAS). В 6-м бите передаётся потеря сверхцикла (LOM).
Мне приходилось сталкиваться с людьми которые пытаясь объяснить структуру потока Е1 предстовляли его в качестве трубы, куда запиханы 32 трубы меньшего размера(32 таймслота), это довольно наглядно, но абсолютно не правильно т.к. в ПЦИ передача данных осуществляется последовательно, побитно, а не параллельно.

Контроль ошибок передачи

Для контроля ошибок передачи используется первый бит нулевого канального интервала.


Содержимое первого бита КИ0 в различных подциклах.

По полиному x4+x+1 определяется наличие ошибки. Биты С1, С2, С3, С4 – это остаток от деления подцикла (8-ми циклов) на полином x4+x+1. При этом результат вставляют в следующий подцикл. Принимаем значение 1-го подцикла, сравниваем со 2 – м. При несовпадении выдаётся сообщение об ошибке. Биты Е1 и Е2 предназначены для передачи сообщений об ошибке на сторону передатчика по первому и по второму циклу (Е1 – для первого, Е2 – для второго). Для корректной обработки в чётных циклах (кроме 14 и 16) вводится сверхцикловой синхросигнал (001011) для контроля ошибок.

Физический уровень модель OSI в ПЦИ

Физический уровень включает в себя описание электрических параметров интерфейсов и параметров сигналов передачи, включая структуру линейного кода. Эти параметры описаны в Рекомендации ITU-T G.703.
Для ПЦИ определены следующие физические интерфейсы:

  1. Е0 – симметричная пара (120 Ом);
  2. Е1 – коаксиальный кабель (75 Ом) или симметричная пара (120 Ом);
  3. E2, Е3, E4 – коаксиальный кабель (75 Ом).

Для потоков определено использование следующих линейных кодов:

  1. Е0 – AMI;
  2. E1, E2, Е3 – HDB3;
  3. Е4 – CMI.
Читайте также  Прадо или хайлендер что выбрать?

Для каждого потока определена маска допустимых пределов формы импульса в линии. На рисунке изображена маска для потока Е1.


Маска импульса физического интерфейса потока 2048 Кбит/с.

На этом я считаю можно остановиться. Всем спасибо за внимание, надеюсь Вам было интересно. Подписывайтесь, ставьте лайки. В статье я попытался изложить как можно больше информации в как можно более простом виде(не знаю удалось ли мне) не ныряя слишком глубоко в подробности структур ЦСП и в частности потока Е1.
Если статья понравится то в дальнейшем могу попробывать написать такую же про синхронную цифровую иерархию (СЦИ) [зарубежные источники: Synchronous Digital Hierarchy(SDH)] и синхронный транспортный модуль (СТМ) [зарубежные источники: Synchronous Transport Module(STM)] — STM-1.

PDH — Плезиохронная цифровая иерархия

Технология PDH была разработана в конце 60-х годов компанией AT&T для решения проблемы связи крупных коммутаторов телефонных сетей между собой. Линии связи FDM, применяемые ранее для решения этой задачи, исчерпали свои возможности в плане организации высокоскоростной многоканальной связи по одному кабелю. В технологии FDM для одновременной передачи данных 12 абонентских каналов использовалась витая пара, а для повышения скорости связи приходилось прокладывать кабели с большим количеством пар проводов или более дорогие коаксиальные кабели. Об оптических кабелях на данный момент речи и не шло.

  1. 1. Иерархия скоростей PDH
  2. 2. Формирование кадра
  3. 3. Бит-стаффинг
  4. 4. Физический уровень
  5. 5. Синхронизация сетей PDH
  6. 6. Недостатки

Иерархия скоростей PDH

Начало технологии PDH было положено разработкой мультиплексора Т1, который позволял в цифровом виде мультиплексировать, передавать и коммутировать (на постоянной основе) голосовой трафик 24 абонентов. Так как абоненты по-прежнему пользовались обычными телефонными аппаратами, то есть передача голоса шла в аналоговой форме, то мультиплексоры Т1 сами осуществляли оцифровку голоса с частотой 8000 Гц и кодирование голоса методом импульсно-кодовой модуляции. В результате каждый абонентский канал образовывал цифровой поток данных 64 Кбит/с, а мультиплексор Т1 обеспечивал передачу 1,544 Мбит/с.

Каналы Т1 сами по себе были негибки и слишком медленны для передачи больших объемов информации, поэтому была реализована идея мультиплексирования большого числа каналов T1 на основе иерархии скоростей.

  • Канал Т1 – 1,544 Мбит/с
  • Канал Т2 – 6,312 Мбит/с (Образован объединением 4-х каналов Т1)
  • Канал Т3 – 44,736 Мбит/с (7 каналов Т2)
  • Канал Т4 – 274 Мбит/с (6 каналов Т3)

Технология систем Т-каналов была стандартизована Американским национальным институтом стандартов (ANSI), а позже — международной организацией ITU-T, с тем отличием, что европейский вариант иерархии скоростей имел обозначение E-каналов, а также E1 канал включал в себя не 24 элементарных голосовых канала, а 30 каналов. Таким образом начальная скорость передачи данных была на 1,544 Мбит/с, а 2,048 Мбит/с.

Иерархия скоростей PDH

Формирование кадра

При организации потока данных T1, кадр состоит из 24 байт, каждый из которых относится к своему канал, а также присутствует бит синхронизации.

Американский вариант кадра PDH
1 – 24 – байты информации каждого из 24 абонентов
С – бит синхронизации

24 х 64 = 1,536 Мбит/с – пользовательская информация + 8 Кбит/с (биты синхронизации)
В итоге получаем: 1,544 Мбит/с

Байт пользовательской информации состоит из 7 бит, использующихся для реальной передачи голосового трафика, а восьмой бит применяется для служебной информации, что в телефонии называется сигнальным протоколом. Следовательно скорость пользовательских данных равна 56 Кбит/с. Техника применения восьмого бита для служебных целей получила название «кражи» бита.

При передаче компьютерных данных канал Т-1 предоставляет для пользовательских данных только 23 канала, а 24-й канал отводится для служебных целей, в основном — для восстановления искаженных кадров. Компьютерные данные передаются со скоростью 64 Кбит/с, так как восьмой бит не «крадется». При одновременной передаче как голосовых, так и компьютерных данных используются все 24 канала, причем и компьютерные, и голосовые данные передаются со скоростью 56 Кбит/с.

В Европейском варианте отсутствует механизм «кражи» бита.

Европейский вариант кадра PDH
Вместо этого для служебных целей используются нулевой и 16-й канальные интервалы
0 – используется для целей синхронизации приемника и передатчика
16 – используется для служебной информации

Бит-стаффинг

При мультиплексировании нескольких пользовательских потоков в мультиплексорах PDH применяется техника, называемая бит-стаффингом. К этой технике прибегают, когда скорость пользовательского потока оказывается несколько меньше, чем скорость объединенного потока. В результате мультиплексор PDH периодически сталкивается с ситуацией, когда ему «не хватает» бита для представления в объединенном потоке того или иного пользовательского потока. В этом случае мультиплексор просто вставляет в объединенный поток бит-вставку и отмечает этот факт в служебных битах объединенного кадра. Отсутствие полной синхронности потоков данных при объединении низкоскоростных каналов в высокоскоростные и дало название технологии PDH («плезиохронный» означает «почти синхронный»).

Физический уровень

Физический уровень технологии PDH поддерживает различные виды кабелей: витую пару, коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель. Основным вариантом абонентского доступа к каналам Т-1/Е-1 является кабель из двух витых пар с разъемами RJ-45. Две пары требуются для организации дуплексного режима передачи данных со скоростью 1,544/2,048 Мбит/с. Коаксиальный кабель благодаря своей широкой полосе пропускания поддерживает один канал Т-2/Е-2 или 4 канала Т-1/Е-1. Для работы каналов Т-З/Е-З обычно используется либо коаксиальный кабель, либо волоконно-оптический кабель, либо каналы СВЧ.

Синхронизация сетей PDH


Синхронизация сетей PDH

В случае небольшой сети PDH, например сети города, синхронизация всех устройств сети из одной точки представляется достаточно простым делом. Однако для более крупных сетей, например сетей масштаба страны, которые состоят из некоторого количества региональных сетей, синхронизация всех устройств сети представляет собой проблему. Общий подход к решению этой проблемы описан в стандарте ITU-T G.810. Он заключается в организации в сети иерархии эталонных источников синхросигналов, а также системы распределения синхросигналов по всем узлам сети.

Каждая крупная сеть должна иметь, по крайней мере, один первичный эталонный генератор (ПЭГ) синхросигналов. Это очень точный источник синхросигналов, способный вырабатывать синхросигналы с относительной точностью частоты не хуже 10-11 (такую точность требуют стандарты ITU-T G.811 и ANSI Т1.101). На практике в качестве ПЭГ используют либо автономные атомные (водородные или цезиевые) часы, либо часы, синхронизирующиеся от спутниковых систем точного мирового времени, таких как GPS или ГЛОНАСС. Обычно точность ПЭГ достигает 10-13 . Стандартным синхросигналом является сигнал тактовой частоты уровня DS1, то есть частоты 2048 кГц для международного варианта стандартов PDH и 1544 кГц для американского варианта этих стандартов.

Вторичные задающие генераторы синхронизируются от Первичных эталонных генераторов и передают синхросигнал в нижележащие по иерархии источники синхросигналов.

Недостатки

В американском и международном европейском вариантах систем PDH присутствуют сходные недостатки, заключающиеся в сложности мультиплексирования и демультиплексирования потоков данных, а также операций ввода-вывода данных из каналов связи. А применение бит-стаффинга приводит к необходимости полного демультиплексирования кадров объединённого канала передачи данных. При этом выстраивается большая гирлянда мультиплексоров-демультиплексоров, которые значительно увеличивают стоимость строительства и эксплуатации линии связи, построенной на системе PDH.


Мультиплексирование-демультиплексирование канала PDH

Также в сетях PDH не предусмотрено средств обеспечения администрирования сети и её отказоустойчивости. Также на сегодняшний день данная технология обладает крайне низкой скоростью передачи данных.

Следовательно данная технология является вымирающей и изучается в качестве исторической технологии, заложившей начало развития синхронных сетей передачи данных.

Разница между E1 и T1

E1 против T1 E1 и T1 — стандарты операторов цифровой связи, первоначально разработанные на разных континентах для одновременной передачи голосовых разговоров с использованием мультиплексирования с вр

Содержание:

E1 против T1

E1 и T1 — стандарты операторов цифровой связи, первоначально разработанные на разных континентах для одновременной передачи голосовых разговоров с использованием мультиплексирования с временным разделением. Оба стандарта используют тракты передачи и приема отдельно для достижения полнодуплексной связи. E1 — это европейская иерархия, которая до 1988 года называлась CEPT30 + 2 (Европейская конференция почтовых и телекоммуникационных администраций), тогда как T1 используется как стандарт в Северной Америке. Структура и рамки носителей E1 и T1 имеют существенные отличия.

Что такое Е1?

E1 состоит из 32 каналов, которые могут использоваться для одновременных голосовых вызовов, и каждый канал называется временным интервалом (TS). Согласно рекомендациям ITU-T, 2 временных интервала зарезервированы для сигнализации и синхронизации. Следовательно, E1 может одновременно выполнять 30 голосовых вызовов или передачу данных. Каждый временной интервал E1 имеет пропускную способность 64 Кбит / с, что обеспечивает общую скорость 2048 Кбит / с для несущей E1. Мультиплексирование с временным разделением используется для разделения каналов друг от друга. Обычно временные интервалы E1 предназначены для отправки речевых сигналов с импульсной кодовой модуляцией (ИКМ) с частотой дискретизации 8000 выборок в секунду. По этой причине каждый кадр E1 предназначен для отправки 1 выборки из каждого канала, а размер кадра E1 ограничен 125 мкс (1 с / 8000). Таким образом, в пределах этого интервала кадра 125 мкс должны быть отправлены 32 выборки, по 8 бит в каждой. Следовательно, общее количество битов, которые должны быть переданы в одном кадре, составляет 256 бит. В соответствии со стандартом E1 доступны два типа физических методов доставки, которые называются сбалансированной физической доставкой и несбалансированной физической доставкой. Сбалансированная физическая доставка — самый популярный метод, при котором для трактов передачи и приема используются 4 медных провода, сгруппированные в две пары.

Читайте также  Антифриз срок службы когда нужно заменить его?

Что такое Т1?

T1 — это североамериканский стандарт оператора цифровой связи, который состоит из 24 каналов с пропускной способностью 64 Кбит / с каждый. Первоначально каждый канал 64 Кбит / с предназначен для передачи речевых сигналов с импульсной кодовой модуляцией. Согласно североамериканскому стандарту PCM с µ-законом используется с несущей T1. Продолжительность временного кадра T1 определяется на основе частоты дискретизации PCM, потому что в течение одной секунды каждый канал кадра T1 должен передать 8000 отсчетов. Другими словами, 1 отсчет в пределах 125 мкСм (1 с / 8000 отсчетов). Согласно спецификации ANSI, каждый T1 состоит из 24 каналов, которые мультиплексируются во временные рамки 125 мкс. Помимо этих каналов, кадр T1 состоит из бита кадрирования, который обозначает конец кадра, также используется для сигнализации. В целом, кадр T1 состоит из 193 бит (24 выборки x 8 бит на выборку + 1 бит кадра), которые необходимо передать в пределах 125 мкс. Следовательно, скорость передачи данных несущей T1 составляет 1,544 Мбит / с (193 бит / 125 мкс). Физическая передача каналов T1 осуществляется с помощью 4 медных проводов, сгруппированных в две пары.

В чем разница между E1 и T1?

E1 и T1 — стандарты оператора цифровой связи; Другими словами, многоканальные системы электросвязи, которые мультиплексируются по времени на одну несущую для передачи и приема. Оба стандарта используют две пары проводов для трактов передачи и приема для обеспечения полнодуплексной связи. Первоначально оба метода были разработаны для одновременной передачи голосовых каналов по медным проводам, что снижает стоимость передачи.

— Скорость передачи данных E1 составляет 2048 кбит / с согласно рекомендациям ITU-T, а скорость передачи данных T1 составляет 1,544 Мбит / с согласно рекомендациям ANSI.

— E1 состоит из 32 одновременных каналов, а T1 состоит из 24 одновременных каналов со скоростью передачи данных 64 кбит / с в каждом канале.

— Поскольку обе системы изначально были предназначены для передачи голоса PCM, частота кадров обеих несущих рассчитана на 8000 кадров в секунду для поддержки частоты дискретизации PCM 8 кГц.

— Несмотря на то, что и E1, и T1 имеют одинаковый интервал кадра 125 мкс, E1 передает 256 бит, а T1 передает 193 бита за один и тот же период.

— В целом E1 использует европейский стандарт PCM, называемый A-law, в то время как T1 использует североамериканский стандарт PCM, известный как µ-Law, как метод модуляции голосового канала.

— Методы несущей E1 и T1 изначально разработаны для передачи и приема речевых сигналов с импульсной кодовой модуляцией, мультиплексированных во времени по медным проводам.

— Основное различие E1 и T1 — это количество каналов, которые могут передаваться одновременно по данной физической среде.

Интерфейс цифровой передачи данных E1

E1 является одним из группы стандартов для ц ифровой передачи множества одновременных телефонных звонков с мультиплексированием с разделением по времени (TDM). Данный стандарт был разработан в те времена, когда для нужд телефонии еще не использовались сети с пакетной передачей данных и Ethernet. E1 стал продолжением идей, заложенных в стандарт передачи данных Т1 еще в 1961 […]

E1 является одним из группы стандартов для ц ифровой передачи множества одновременных телефонных звонков с мультиплексированием с разделением по времени (TDM). Данный стандарт был разработан в те времена, когда для нужд телефонии еще не использовались сети с пакетной передачей данных и Ethernet. E1 стал продолжением идей, заложенных в стандарт передачи данных Т1 еще в 1961 году. При разработке данного стандарта основное внимание уделялось обеспечению высокой пропускной способности канала и снижения стоимости телефонной инфраструктуры.

Описание протокола

Линии E1 используются для подключения между АТС, а также для их соединения с маршрутизаторами и коммутаторами. Они предлагаются телефонными компаниями / поставщиками услуг в качестве выделенных двухточечных коммутируемых линий для таких услуг, как:

  • частная глобальная сеть (WAN);
  • общедоступная коммутируемая передача данных;
  • голосовая связь;
  • доступ в Интернет;
  • видеоконференция.

Линии E1 могут соединять оборудование в сети общего пользования, в частной сети клиента или соединять оборудование общего пользования и клиента.

Интерфейс E1 принадлежат физическому уровню (уровню 1) в эталонной модели OSI, таким образом, технологии более высокого уровня, такие как ISDN, ATM, Frame Relay, TCP / IP и VoIP, могут переноситься по E1.

Интерфейс E1 содержит 32 канала для обмена данными из которых 0 и 16 каналы используются для сигнализации, остальные 30 для передачи непосредственно голоса. Скорость передачи данных по каждому каналу может достигать 64 Кбит/с, таким образом суммарная пропускная способность интерфейса достигает 2048 Кбит/с. В качестве носителя для данных по интерфейсу E1 может быть использовано оптическое волокно, витая пара или коаксиальный кабель. Несколько каналов E1 могут быть мультиплексированы в потоки с более высокой скоростью. Например, четыре потока E1 2048 Кбит/с могут быть мультиплексированы в один поток 8448 Кбит/с (E2) посредством мультиплексирования второго порядка. Этот метод может быть повторен для получения сигнала третьего порядка 34368 Кбит/с (E3), сигнала четвертого порядка (139264 кбит/с) и так далее.

Мультиплексы более высокого порядка должны быть в состоянии учесть небольшие расхождения по частоте между их входными потоками (притоками). Они делают это, работая немного быстрее, чем необходимо, и добавляя дополнительные биты (вставку битов), чтобы учесть различия во входных притоках. Эта структура, подобная пирамиде, называется Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH). Термин «плезиохронный» означает «почти синхронный». Высокоскоростные сети SONET (синхронная оптическая сеть) и SDH (синхронная цифровая иерархия) предоставляют сигналы и средства для синхронизации отдельных сетевых узлов и оконечное оборудование, в отличие от асинхронной структуры PDH.

Также структуры SONET и SDH устраняют необходимость многоэтапного мультиплексирования / демультиплексирования и добавляют служебные данные служебной информации, необходимые для надежной связи с высокими скоростями. SONET и SDH похожи и тесно связаны. Стандарты SONET публикуются ANSI (Американский национальный институт стандартов). SDH — это международная версия стандартов, которая публикуется МСЭ (Международным союзом электросвязи).

Структура кадров потока E1

Для правильного считывания битового потока цифровое оборудование должно быть способно синхронизировать свою схему приемника с каждым входящим битом. Синхронизирующий сигнал используется для ускорения приема и передачи битов данных. Такты приема могут быть получены из формы импульса входящих битов. Такое извлечение тактовых импульсов возможно, потому что импульсы занимают около 50% рабочего цикла, то есть пиковая амплитуда передается в течение 50% времени. Правильная амплитуда и временные характеристики формы импульса передатчика важны для способности приемника правильно извлекать такты приемы.

Вместо того, чтобы извлекать тактовые импульсы из данных, тактовый сигнал может быть непосредственно предоставлен из сети на отдельной линии. Поскольку это решение требует отдельной линии, оно дороже и редко используется в системах E1. Синхронизация передачи может быть сгенерирована внутренне (режим внутренних тактовых импульсов), получена из принятых данных (также известных как восстановленный тактовый режим, тактовая петля или сетевая синхронизация) или получена из внешнего источника тактовых импульсов (внешний тактовый режим).

В идеале данные и тактовые импульсы должны поступать через правильные интервалы времени и с точной номинальной частотой. На практике встречаются частотные и временные отклонения. Такие отклонения могут вызвать проблемы синхронизации тактов и привести к ошибкам, особенно когда потоки E1 мультиплексируются в более высокие скорости. Таким образом, эти отклонения должны быть ограничены на выходе оборудования. С другой стороны, оборудование должно иметь возможность принимать данные и правильно работать при наличии частоты сигнала и временных отклонений, которые могут существовать в сети.

Максимальное отклонение частоты, установленное стандартами, составляет 50 ppm (частей на миллион) для E1 и 32 ppm для T1. Синхронизация или фазовое отклонение сигнала называется джиттером. Очень медленный джиттер с частотой ниже 10 Гц называется блужданием. Джиттер может быть вызван импульсными помехами, перекрестными помехами, искажениями, дрейфом осциллятора из-за теплового шума, флуктуациями задержки, разностью тактовых импульсов и модуляцией из-за мультиплексирования и отображения.

Амплитуда джиттера выражается в единичных интервалах (UI), где 1 UI соответствует отклонению фазы на один бит. Стандарты устанавливают максимальные пределы для выходного джиттера для всех возможных источников тактового сигнала в диапазоне входного джиттера и сигналов смещения частоты. Также оборудование должно иметь возможность принимать данные без ошибок и аварийных сигналов, в то время как джиттер применяется к его входу.

Линейные сигналы

Биты данных передаются на линию в виде импульсов, представляющих «1», и пробелов (без импульсов), представляющих «0».

Номинальное импульсное (маркировочное) напряжение «1» составляет 2,37 В и сопротивление 75 Ом.

Если бы импульсы имели только одну полярность — это привело бы к появлению постоянного тока в линии. Сигнал, имеющий компонент постоянного тока, не может быть передан, потому что повторители, расположенные вдоль линии для повторной передачи сигнала, имеют подачу питания постоянного тока, подаваемую по той же линии. Чтобы преодолеть эту проблему, полярность каждого импульса инвертируется относительно предыдущего импульса. Эта инверсия полярности называется кодированием сигнала (или линии) AMI (инверсия альтернативной метки). Такая биполярная картина также вдвое уменьшает основную частоту сигнала, что приводит к меньшему затуханию и групповой задержке. Однако кодирование сигнала AMI не решает другую проблему. Когда имеется длинная последовательность нулей, оборудование на другом конце линии не может синхронизироваться и считает, что связь потеряна.

Читайте также  Как сделать антикор своими руками?

Для решения этой проблемы импульсы вставляются в каждую последовательность из 4 непрерывных нулей. Такой «искусственный» импульс имеет полярность, противоположную той, которая требуется правилом AMI.

Это приводит к строковому коду с максимум тремя последовательными нулями, за которыми следует импульс биполярного нарушения. Такой линейный код называется HDB3 (биполярный с высокой плотностью) и используется в E1.

Стандарты ограничивают форму импульса с помощью маски, которая состоит из максимального и минимального напряжения в зависимости от временных ограничений. Для интерфейса E1 соотношение амплитуд и ширин между положительными и отрицательными импульсами ограничено от 0,95 до 1,05, пространственное пиковое напряжение ограничено +/- 0,3 В для 120 и +/- 0,237 для 75 Ом.

Импульсы ослабляются и распространяются во временной области, когда они движутся по линии.

Мультикадровая структура

В дополнение к описанной выше структуре кадра, структура мультикадра CRC-4 рекомендуется в качестве опции МСЭ-T G.704 и является обязательной для оконечного (пользовательского) оборудования в соответствии с европейскими стандартами TBR 13, TBR 4 и австралийскими стандартами TS016.

Каждый мультикадр (MF) состоит из 16 последовательных кадров, разделенных на два 8-кадровых субкадра (SMF1 и SMF2). Когда используется CRC, битовый шаблон выравнивания мультикадра «001011» (называемый MFAS — Сигнал выравнивания мультикадра) передается в первом бите временного интервала 0 в нечетных кадрах 1-11. Этот шаблон используется приемником для синхронизации в мультикадре структура.

CRC-4 (циклическая проверка избыточности) — это алгоритм, используемый для проверки ошибок. Передатчик выполняет вычисление определенного бита для каждой отправляемой им SMF-информации и помещает результат этого вычисления во временной интервал 0 следующей SMF-функции. Результат CRC-4 — это 4 бита, которые вставляются в первый бит TS0 4-х четных кадров SMF. Приемник выполняет те же вычисления CRC-4 и сравнивает результат с четырьмя битами CRC, которые он получил во временном интервале 0. Если биты не совпадают, приемник устанавливает сигнализацию E-bit (первый бит в TS0 в кадрах 13 и 15). установлено на 0) уведомление передатчика о возникновении ошибки.

Сигнализация

В системах E1 PCM и ISDN PRI временной интервал 16 кадров обычно используется для передачи информации сигнализации, такой как состояние линии и оповещение о вызове (вызов начат, вызов завершен, запрос на обслуживание), адресация (пункт назначения и маршрутизация), идентификация вызывающей стороны.

Существует два разных режима сигнализации в отношении использования структуры данных — CAS и CCS.

В режиме CAS (Channel Associated Signaling) мультикадр (MF) состоит из 16 последовательных кадров. Первый кадр MF идентифицируется шаблоном «0000» в первых четырех битах временного интервала 16. Шестой бит временного интервала 16 в первом кадре используется для индикации тревоги (тревога дальнего мультикадра). Этот бит устанавливается в 1, если приемник не обнаруживает правильную структуру мультикадра CAS. В каждом из оставшихся 15 кадров MF временной интервал 16 делится на два 4-битных слова (называемых битами abcd или битами CAS). Данные сигнализации, связанные с 30 каналами полезной нагрузки, передаются в этих битах, называемых словами abcd. Канал 1 и связанная с каналом 2 сигнализация передаются в первом и втором abcd словах второго кадра, канал 3 и канал 4 сигнализации передаются в третьем кадре и так далее.

В прошлом биты CAS использовались для передачи набранного номера. Этот метод привел к медленному установлению соединения.

Сегодня набранный номер (и другая информация о вызове) отправляется с использованием сигналов DTMF или MF, закодированных в вызывающем канале полезной нагрузки (внутриполосная сигнализация). Обычно используемая сигнализация E1 CAS — это MFC-R2 (Multi-Frequency Compelled R2), использующий биты ABCD для контрольной информации (при подключении / снятии трубки) и MF для сигнализации адресации регистра (номер вызываемой / вызывающей стороны, тип вызова и т. д.).

Oh, MSBRO !

Сетевые заметки системного администратора

Иерархии цифровых систем передачи

Структура первичной сети предопределяет объединение и разделение потоков передаваемой информации, поэтому используемые на ней системы передачи строятся по иерархическому принципу. Применительно к цифровым системам этот принцип заключается в том, что число каналов ЦСП, соответствующее данной ступени иерархии, больше числа каналов ЦСП предыдущей ступени в целое число раз.

В рекомендациях ITU-Т (МСЭ-Т) представлено два типа иерархий ЦСП: плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ) и синхронная цифровая иерархия (СЦИ). Первичным сигналом для всех типов ЦСП является цифровой поток со скоростью передачи 64 кбит/с, называемый основным цифровым каналом (ОЦК). Для объединения сигналов ОЦК в групповые высокоскоростные цифровые сигналы используется принцип временного разделения каналов.

PDH (Плезиохронная цифровая иерархия)

PDH (Plesiochronous digital hierarchy — Плезиохронная цифровая иерархия) -иерархия скоростей при объединении цифровых потоков.

Цифровые потоки — это последовательности 0 и 1, передаваемые по линиям связи. Нули и единицы могут нести в себе информацию любого рода (речь, данные, сообщения и т.д.). При этом скорости потоков будут отличаться в зависимости от характера передаваемых данных: для текста в большинстве случаев достаточно 50-100 бит/с, для компьютерных данных — как минимум 200 бит/с, для речи — 64 кбит/сек, а для видео хорошего качества может понадобиться более 100 Мбит/с

PDH чем-то похожа на «иерархию» календаря, где сутки объединяются в недели, недели — в месяцы, месяцы — в годы, годы — в столетия и т.д. В этой «календарной иерархии» за меньшую (самую короткую) единицу выбран день. А как же в PDH? Сразу встаёт вопрос выбора «элементарной» скорости передачи, на которой будет строиться вся иерархия. Такой единицей была выбрана скорость передачи в 64 кбит/сек.

Канал со скоростью 64К получил название основного цифрового канала. Возможности любой цифровой системы передачи оцениваются числом именно таких стандартных каналов.

Чем выше ступень иерархии, тем мощнее цифровой поток, т.е. тем выше его скорость. К системам передачи, стоящим в самом низу иерархической лестницы, относится цифровой поток E1 (30 стандартных каналов). У подобных систем передачи скорость цифрового потока относительно невысока (около 2 Мбит/с для E1), что ограничивает сферу их применения.

Стандарт Число каналов Число E1 Скорость передачи данных, кбит/с
E1 30 1 2048
E2 120 4 8448
E3 480 16 34368
E4 1920 64 139264

Принцип объединения потоков.

В системах передачи, начиная со второй ступени иерархии (E2, E3, E4 и выше),объединение потоков выполняется по принципу чередования битов.

Такое объединение называется мультиплексированием.

Понятно, что мультиплексирование становится возможным благодаря уменьшению длительности передаваемых импульсов, поэтому нельзя мультиплексировать сигнал «до бесконечности

При получении потока битов демультиплексор на приемной стороне должен «разобраться» в том, какой бит какому каналу принадлежит. И здесь ему помогают специальные биты синхронизации. С их помощью демультиплексор определяет начало новой группы и правильно разбирает приходящие биты по каналам.

SDH (Синхронная цифровая иерархия)

SDH (Synchronous Digital Hierarchy) является более современной, чем PDH.

Синхронные транспортные модули. Новая цифровая иерархия была задумана как «скоростная информационная автострада» для передачи цифровых потоков с разными скоростями. В рамках концепции SDH объединяются и разделяются потоки со скоростями155.520 Мбит/с и выше.

Для передачи цифрового потока в SDH генерируются синхронные транспортные модули.

Уровень иерархии Тип синхронного транспортного модуля Скорость передачи данных, Мбит/сек
1 STM-1 155.520
2 STM-4 622.080
3 STM-16 2488.320
4 STM-64 9953.280

Важной особенностью SDH является то, что в заголовках, помимо маршрутной информации, наличествуют данные, позволяющие обеспечить управление всей сетью в целом, обеспечивать дистанционные переключения в мультиплексорах, реализовывать эффективность эксплуатации сети и сохранять качество на должном уровне.

Появившаяся исторически первой плезиохронная цифровая иерархия имеет европейскую, североамериканскую и японскую разновидности (Табл. 6.1).

Уровень иерархии Европа Северная Америка Япония
Скорость Мбит/с Коэфф. мульти-плекс. Скорость Мбит/с К.мульти-плекс. Скорость Мбит/с К. мульти-плекс.
0,064 0,064 0,064
1 2,048 30 1,544 24 1,544 24
2 8,448 4 6,312 4 6,312 4
3 34,368 4 44,736 7 32,064 5
4 139,264 4 97,728 3

Для цифровых потоков ПЦИ применяют соответствующие обозначения. Для североамериканской и японской ПЦИ применяется обозначение T (иногда DS), для европейской ПЦИ — Е. Цифровые потоки первого уровня обозначаются соответственно Т-1 и E-1, второго Т-2 и Е-2 и т.д.

К использованию на сетях связи РФ принята европейская ПЦИ.

Нет похожих постов.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: