Цифровые иерархии скоростей. Схемы PDH. Многократные цифровые системы передачи. Особенности PDH. Параметры электрических интерфейсов PDH. Форматы потоков E1, E2, E3 и E4.

Если в качестве входного используется сигнал основного цифрового канала DS0 (ОЦК) со скоростью передачи 64 кбит/с, то с помощью одного мультиплексора типа n:1 можно теоретически формировать потоки со скоростью n x 64 кбит/с. Если считать этот мультиплексор первым в схеме каскадного соединения из нескольких мультиплексоров второго, третьего и т. д. уровней типа n₁:1, n₂:1,…,n_m:1..., то можно сформировать различные иерархические наборы цифровых скоростей передачи или цифровые иерархии, позволяющие довести этот процесс мультиплексирования или уплотнения каналов до необходимого уровня, дающего требуемое число каналов DS0 на выходе, выбирая различные коэффициенты кратности n₁, n₂, n₃,…,n_m.

Плезиохронная цифровая иерархия ПЦИ (PDH). PDH — это принцип построения цифровых систем передачи, которые используют групповой мультиплексированный ИКМ-сигнал, состоящий из цифровых n-канальных потоков и требующий синхронизации скоростей цифровых потоков на входе оборудования группообразования. Под термином «плезиохронные» понимается то, что скорости входных n-канальных групп немного отличаются друг от друга вследствие допустимой нестабильности задающего генератора каналообразующего оборудования этих потоков. Поэтому прежде чем приступить к объединению этих потоков в групповой поток, их нужно привести к одной скорости передачи путем добавления специальных синхронизирующих битов выравнивания скоростей. Биты выравнивания должны распознаваться на приемной стороне, когда происходит разделение (демультиплексирование) потоков из группового и выделение первоначального сигнала. Такой групповой сигнал, состоящий из нескольких элементарных плезиохронных n-канальных групп, называется плезиохронной цифровой иерархией ПЦИ (PDH). Основой PDH стали системы с временным разделением каналов (ВРК) и ИКМ-кодированием. Базовой скоростью или нулевым уровнем в иерархии является скорость 64 кбит/с, под которой понимается один стандартный телефонный канал.

Следующей ступенькой в плезиохронных иерархиях являются первичные цифровые системы передачи.

В каждом устройстве есть свой тактовый генератор, который работает с небольшими отличиями от других. В паре приемопередатчиков ведущий узел задает свою синхронизацию (Sync 1-2), а ведомый подстраивается под него. Единая синхронизация для большой сети отсутствует. Поэтому плезиохронная в данном случае означает "почти" синхронная. Это удобно для строительства отдельных каналов, но вызывает лишние сложности при создании глобальных сетей. Схема мультиплексирования в системе плезиохронной цифровой иерархии:

Обычно ЦСП образует лишь один групповой тракт наивысшего порядка, который совпадает с линейным трактом (точнее, имеет с ним одни и те же стыковые точки).

Однако имеются ЦСП, которые образуют в своем составе несколько групповых трактов наивысшего порядка. Такие ЦСП называются многократными. Оборудование окончания линейного тракта многократных ЦСП имеют несколько одинаковых входов и выходов. Они представляют собой стандартные стыковые точки цифровых групповых трактов данного уровня иерархии. Линейный сигнал многократных ЦСП образуется путем объединения тем или иным способом нескольких стандартных цифровых групповых сигналов, поступающих на входы оборудования линейного тракта.

ЦСП типа ИКМ-30*6 (2*6):

 

В кабелях связи с металлическими проводниками затухание передаваемых сигналов растет с частотой. По этой причине при прочих равных условиях увеличение скорости передачи, как правило, влечет за собой сокращение длины регенерационного участка. Номиналы скоростей передачи групповых сигналов жестко определены в рамках цифровой иерархии, в то время как номиналы скоростей передачи линейных сигналов никакими нормативными документами не регламентируются. Кроме того, при реконструкции существующих линий металлического кабеля и оснащения их ЦСП требуется соблюдать кратность длин вновь образуемых регенерационных участков по отношению к старым (усилительным или регенерационным). В этих условиях может оказаться, что необходимая длина регенерационного участка для некоторой иерархической скорости передачи реализуется с неоправданно большим запасом, а для следующей – оказывается нереализуемой вообще. Следовательно, в однократных ЦСП, где скорость передачи информационного (двоичного) сигнала в линии обязательно равна иерархической, переход к следующему разрешенному значению скорости передачи (т. е. увеличение в четыре раза) приводит к сокращению длины участка в два раза. В многократных системах допустимый шаг изменения скорости двоичного сигнала в линейном тракте более мелкий, и скорость передачи линейного сигнала может быть оптимизирована для того или иного конкретного случая. Итак, первой причиной использования многократных ЦСП является возможность реализации оптимальной скорости передачи информации в линейном тракте. В ряде случаев применение многократного принципа построения ЦСП позволяет упростить оконечное оборудование. В многократных ЦСП благодаря исключению стыковых устройств высшего порядка и совмещению функций мультиплексора и формирователя линейного сигнала водном устройстве существенно упрощается оконечное оборудование. Структура цикла передачи E1:В структуре фрейма различают два формата: основной и дополнительный. В дополнительном формате может использоваться внешняя сигнализация, поэтому в качестве информационных используется 31 тайм-слот. Для передачи сигнализации в фрейме E1 предусмотрены два типа сигнализации:· CAS – поканально-связанная сигнализация, при которой для целей сигнализации служат 16 битов каждого фрейма (основной формат);· CCS – сигнализация в общем канале, при которой для целей сигнализации может использоваться или внешний канал, или любой (кроме T0) незанятый канал.16 бит тайм-слотов T0 и T16 недостаточно для решения всех задач синхронизации, управления и сигнализации для 30 каналов. Поэтому для решения этих задач объединяют 16 фреймов, организуя новую структуру – мультифрейм. Мультифрейм состоит из двух субмультифреймов по 8 фреймов каждый. Остальные 7 битов тайм-слотов FAS используются для передачи сигнала синхронизации фрейма FAS – 0011011. Нечетные фреймы называются фреймами, не содержащими сигналы синхронизации – NFAS. Но вторые биты тайм-слотов T0 используются в схеме синхронизации фрейма и всегда равны 1. В тайм-слотах T0 нечетных фреймов содержатся RAI - биты индикации аварийного состояния на удаленном конце систем PDH. В тайм-слотах T0 двух последних нечетных фреймов содержатся E – биты сигнализации об ошибке принятой последовательности субмультифрейма SMF. Остальные биты фреймов NFAS могут использоваться для сигнализации в системах передачи сообщений, для управления в рамках национальных систем PDH, для передачи статуса синхронизации в системах PDH-SDH. Структура фреймов E2: В качестве трибов (мультиплексируемых компонентных сигналов) используются четыре потока E1. При этом применяется схема бит-интерливинга, поэтому роль тайм-слота играет не байт как при формировании E1, а бит. При этом длина одного фрейма равна 4*212 = 848 бит. В отличие от E1, в E2 не предусмотрено формирование субмультифреймов и мультифреймов. В структуру фрейма входят 4 набора бит, содержащих управляющее и информационное поля. В первом наборе содержатся 10-битный сигнал синхронизации фрема 1111010000, бит сигнализации аварийного состояния на удаленном конце. Управляющие поля остальных наборов содержат по четыре бита управления выравниванием. Эти биты позволяют обеспечить при положительном выравнивании скоростей осуществить стаффинг – сдвиг одного трибного потока бит на один бит вперед по отношению к другим трибным потокам. Информационное поле наборов представлено повторяющимися в результате мультиплексирования 4-битными блоками. Описанная структура используется в подавляющем большинстве систем PDH. Длина одного фрейма 1056 бит. Формируются 132 канала 64 кбит/c и 16 фреймовый мультифрейм. Структура фрейма различна в зависимости от того, применяется сигнализация CAS или CCS. Структура фреймов E3 и E4: Структура фрейма E3 регламентирована стандартом G.751 и при условии положительного выравнивания и бит-интерливинга абсолютно аналогична структуре фрейма E2, основанной на стандарте G.742. Она отличается только общей длиной фрейма, равной 4*384=1536 бит. При этом допускается выравнивание скоростей одного триба в пределах до (1/1536)*34368=22,375 кбит/с. Структура фрейма E3 с байт-интерливингом не предусмотрена.Структура фрейма E4 регламентирована тем же стандартом G.751. Общая длина фрейма при этом 6*488=2928 бит. При этом допускается выравнивание скоростей одного триба в пределах до (1/2928)*139264=47,563 кбит/с. Байт-интерливинг не предусмотрен.