Войти
E-carrier является членом серии операторские системы, разработанные для цифровой передачи множества одновременных телефонных звонков с помощью мультиплексирования с временным разделением. Европейская конференция администраций почты и электросвязи (CEPT) первоначально стандартизировала систему E-carrier, которая пересмотрела и улучшила более раннюю американскую технологию T-carrier, и теперь это было принято Международным союзом электросвязи Сектором стандартизации электросвязи (ITU-T). Он получил широкое распространение почти во всех странах, кроме США, Канады и Японии. По мере перехода телекоммуникационных сетей на все протоколы IP вместо развертывания электронных операторов связи постепенно приходит Ethernet.
Канал E1 работает по двум отдельным наборам проводов s, обычно неэкранированная витая пара (симметричный кабель) или с использованием коаксиального кабеля (несимметричный кабель). Номинальный пиковый сигнал 3 в кодируется импульсами с использованием метода, исключающего длительные периоды без изменения полярности. Скорость передачи данных по линии составляет 2,048 Мбит / с (полный дуплекс, т.е. 2,048 Мбит / с в нисходящем направлении и 2,048 Мбит / с в восходящем направлении), которая разделена на 32 временных интервала, каждый из которых выделяется 8 бит по очереди. Таким образом, каждый временной интервал отправляет и принимает 8-битную PCM выборку, обычно закодированную в соответствии с алгоритмом A-law, 8000 раз в секунду (8 × 8000 × 32 = 2048000). Это идеально подходит для голосовых телефонных звонков, когда голос дискретизируется на этой скорости передачи данных и восстанавливается на другом конце. Временные интервалы пронумерованы от 0 до 31.
Кадр E1 определяет циклический набор из 32 временных интервалов по 8 бит. Временной интервал 0 предназначен для управления передачей, а временной интервал 16 - для сигнализации; остальные были первоначально назначены для передачи голоса / данных.
Основные характеристики кадра 2 Мбит / с описаны ниже.
Один временной интервал (TS0) зарезервирован для целей кадрирования и поочередно передает фиксированный шаблон. Это позволяет приемнику фиксировать начало каждого кадра и согласовывать каждый канал по очереди. Стандарты позволяют выполнять полную проверку циклическим избыточным кодом для всех битов, передаваемых в каждом кадре, чтобы определить, теряет ли схема биты (информацию), но это не всегда используется. Сигнал тревоги также может передаваться с использованием временного интервала TS0. Наконец, некоторые биты зарезервированы для использования на национальном уровне.
Один временной интервал (TS16) часто резервируется для целей сигнализации, для управления установкой и отключением вызова в соответствии с одним из нескольких стандартных телекоммуникационных протоколов. Сюда входит связанная с каналом сигнализация (CAS), где набор битов используется для воспроизведения размыкания и замыкания цепи (как если бы вы снимали трубку и пульсирующие цифры на поворотном телефоне) или с помощью тональной сигнализации. который передается в самих речевых цепях. Более поздние системы используют общий канал сигнализации (CCS), такой как Система сигнализации 7 (SS7), где для целей сигнализации не зарезервирован конкретный временной интервал, а протокол сигнализации передается на свободно выбранном наборе временных интервалов или на другом физическом канале.
При использовании кадров E1 для передачи данных некоторые системы используют эти временные интервалы несколько иначе, либо a) TS0: кадрирование, TS1 -TS32: трафик данных Это называется Channelized E1, и используется там, где требуется кадрирование, он позволяет идентифицировать и извлекать любой из 32 временных интервалов.
б) TS0 -TS32: трафик данных. Часто называемый ClearChannel E1 или Unchannelized, он используется там, где не требуется кадрирование, не требуется извлечение временных интервалов и требуется полная пропускная способность (2 Мбит / с).
В канале E1 обмен данными состоит из отправки последовательных кадров от передатчика к приемнику. Приемник должен получать индикацию, показывающую, когда начинается первый интервал каждого кадра, чтобы, поскольку он знает, какому каналу соответствует информация в каждом временном интервале, он мог правильно демультиплексировать. Таким образом, байты, полученные в каждом слоте, назначаются правильному каналу. Затем устанавливается процесс синхронизации, известный как выравнивание кадров.
Чтобы реализовать систему выравнивания кадра, чтобы получатель кадра мог определить, где он начинается, существует так называемый сигнал выравнивания кадра (FAS). В системе кадров 2 Мбит / с FAS представляет собой комбинацию семи фиксированных битов («0011011»), передаваемых в первом временном интервале в кадре (нулевой временной интервал или TS0). Для поддержания механизма выравнивания FAS не нужно передавать в каждом кадре. Вместо этого этот сигнал может быть отправлен в альтернативных кадрах (в первом, третьем, пятом и т. Д.). В этом случае TS0 используется в качестве слота синхронизации. Таким образом, TS0 остальных кадров доступен для других функций, таких как передача аварийных сигналов.
В TS0 кадров с FAS первый бит предназначен для переноса контрольной суммы циклического избыточного кода (CRC). Он сообщает нам, есть ли одна или несколько битовых ошибок в конкретной группе данных, полученных в предыдущем блоке из восьми кадров, известном как субмультикадр.
Цель этой системы - избежать потери синхронизации из-за случайного появления последовательности «0011011» во временном интервале, отличном от TS0 кадра. с ФАС. Для реализации кода CRC при передаче кадров 2 Мбит / с создается мультикадр CRC-4, состоящий из 16 кадров. Затем они группируются в два блока по восемь кадров, называемых субмультикадрами, по которым контрольная сумма CRC или слово из четырех битов (CRC-4) помещается в позиции Ci (биты # 1, кадры с FAS) следующего субмультикадра.
На принимающей стороне CRC каждого субмультикадра вычисляется локально и сравнивается со значением CRC, полученным в следующем субмультикадре. Если они не совпадают, определяется, что в блоке обнаружены одна или несколько битовых ошибок, и на передатчик отправляется аварийный сигнал, указывающий, что блок, полученный на дальнем конце, содержит ошибки.
Принимающая сторона должна знать, какой бит является первым битом слова CRC-4 (C1). По этой причине необходимо слово выравнивания мультикадра CRC-4. Очевидно, получателю нужно сообщить, где начинается мультикадр (синхронизация). Слово выравнивания мультикадра CRC-4 - это установленная комбинация «001011», которая вводится в первые биты кадров, не содержащих сигнал FAS.
Метод CRC-4 в основном используется для защиты связи от неправильного слова выравнивания кадра, а также для обеспечения определенной степени контроля частоты ошибок по битам (BER), когда она имеет низкие значения (около 10). Этот метод не подходит для случаев, когда BER составляет около 10 (где каждый блок содержит как минимум один бит с ошибками).
Еще одно преимущество использования CRC заключается в том, что проверяются все переданные биты, в отличие от тех систем, которые проверяют только семь битов (те из FAS, которые являются единственными известными заранее) из каждых 51 бита ( между одной ФАС и другой). Однако код CRC-4 не является полностью безошибочным, поскольку существует вероятность около ⁄ 16 того, что ошибка может произойти и не будет обнаружена; то есть 6,25% блоков могут содержать ошибки, которые не обнаруживаются кодом.
Целью мониторинга ошибок является постоянная проверка качества передачи без нарушения информационного трафика и, если это качество не соответствует требуемому стандарту, принятие необходимых мер для его улучшения. Телефонный трафик является двухсторонним, что означает, что информация передается в обоих направлениях между сторонами связи. Это, в свою очередь, означает, что необходимо учитывать два канала со скоростью 2 Мбит / с и два направления для передачи.
Слово выравнивания мультикадра CRC-4 занимает только шесть из первых восьми битов TS0 без FAS. В каждом втором блоке или субмультикадре есть два бита, задача которых - указывать ошибки блока на дальнем конце связи. Механизм следующий: оба бита (называемые E-битами) имеют значение «1» по умолчанию. Когда дальний конец связи принимает кадр 2 Мбит / с и обнаруживает ошибочный блок, он помещает «0» в бит E, который соответствует блоку в кадре, отправляемом по обратному пути к передатчику. Таким образом, ближний конец связи информируется об обнаружении ошибочного блока, и оба конца имеют одинаковую информацию: один из процедуры CRC-4, а другой из битов E. Если мы пронумеруем кадры в мультикадре от 0 до 15, бит E кадра 13 будет относиться к субмультикадру I (блок I), полученному на дальнем конце, а бит E кадра 15 относится к субмультикадру II (блок II).
Биты, которые находятся в позиции 2 TS0 в кадре, который не содержит FAS, называются контрольными битами и устанавливаются в «1», чтобы избежать моделирования Сигнал FAS.
Биты TS0, которые не содержат FAS в позициях 3–8, составляют так называемый сигнал без выравнивания кадра или NFAS. Этот сигнал отправляется чередующимися кадрами (кадр 1, кадр 3, кадр 5 и т. Д.). Первый бит NFAS (бит 3 TS0) используется, чтобы указать, что на дальнем конце связи возникла тревога. При нормальной работе он установлен на «0», а значение «1» указывает на аварийный сигнал.
Биты в позициях 4–8 - это запасные биты, и они не имеют единственного применения, но могут использоваться разными способами, по решению оператора связи. В соответствии с ITU-T Rec. G.704, эти биты могут использоваться в конкретных приложениях «точка-точка» или для установления канала передачи данных на основе сообщений для управления операциями, обслуживания или мониторинга качества передачи и т. Д. Если эти запасные биты в NFAS не используются, они должны быть установлены в «1» в международных каналах.
Метод, используемый для передачи аварийного сигнала, использует тот факт, что в телефонных системах передача всегда двухсторонняя). Устройства мультиплексирования / демультиплексирования (известные как устройства мультиплексирования) устанавливаются на обоих концах связи для передачи и приема кадров. Тревога должна быть отправлена на передатчик, когда устройство обнаруживает либо сбой питания, либо отказ кодера / декодера в его мультиплексоре; или любое из следующего в его демультиплексоре: потеря сигнала (LOS), потеря синхронизации кадра (LOF) или BER больше 10.
Индикация удаленного аварийного сигнала (RAI) отправляется в NFAS возвращаемых кадров с битом 3, установленным в "1". Затем передатчик определяет, насколько серьезна тревога, и продолжает генерировать серию операций в зависимости от типа обнаруженной тревоги.
Помимо передачи информации, созданной пользователями телефонной сети, также необходимо передавать информацию сигнализации. Под сигнализацией понимаются протоколы, которые должны быть установлены между биржами, чтобы пользователи могли обмениваться информацией между ними.
Существуют сигналы, указывающие, когда абонент снял трубку, когда он или она может начать набирать номер и когда другой абонент звонит, а также сигналы, позволяющие поддерживать связь, и скоро. В системе E1 PCM сигнальная информация может быть передана двумя разными способами: методом сигнализации общего канала (CCS) и методом сигнализации по ассоциированному каналу (CAS). В обоих случаях временной интервал TS16 основного кадра 2 Мбит / с используется для передачи информации сигнализации.
Для сигнализации CCS сообщения размером в несколько байтов передаются через канал 64 кбит / с, обеспечиваемый TS16 кадра, причем эти сообщения обеспечивают сигнализацию для всех каналов кадра. Каждое сообщение содержит информацию, определяющую сигнальный канал. Цепи сигнализации обращаются к каналу 64 кбит / с TS16, и они также являются общими для всех сигнализируемых каналов. Существуют различные системы CCS, составляющие сложные протоколы. В следующем разделе в качестве примера будет рассмотрена сигнализация, связанная с каналом.
На основе сигнала E1 ITU определил иерархию плезиохронных сигналов, которая позволяет передавать сигналы со скоростью до 140 Мбит / с. В этом разделе описываются характеристики этой иерархии и механизм работы с колебаниями номинальных значений этих ставок, которые возникают как следствие допусков системы.
Как и в случае с уровнем 1 плезиохронной цифровой иерархии (2 Мбит / с), более высокие уровни мультиплексирования выполняются побитно (в отличие от мультиплексирования 64 кбит / с каналов в сигнале 2 Мбит / с, который является побайтовым), что делает невозможным идентификацию кадров более низкого уровня внутри кадра более высокого уровня. Восстановление подчиненных кадров требует полного демультиплексирования сигнала.
Более высокие иерархические уровни (8,448, 34,368 и 139,264 кбит / с и т. Д.; для простоты называемые 8, 34 и 140 Мбит / с) получаются путем мультиплексирования четырех кадров нижнего уровня в кадре. чья номинальная скорость передачи более чем в четыре раза превышает скорость нижнего уровня (см. таблицу 3), чтобы оставить место для допустимых изменений скорости (биты согласования), а также соответствующие биты FAS, аварийного сигнала и резервные биты.
Структура кадра 8 Мбит / с определена в Рекомендации МСЭ-Т G. G.742. Кадр разделен на четыре группы длиной 212 бит в каждой:
| Группа | биты | |||
|---|---|---|---|---|
| I | FAS 1111010000 (10 бит) | A | S | 200 подчиненных битов |
| II | J1 | J2 | J3 | J4 | 208 вспомогательных битов | ||
| III | J1 | J2 | J3 | J4 | 208 вспомогательных битов | ||
| IV | J1 | J2 | J3 | J4 | R1 | R2 | R3 | R4 | 204 вспомогательных бита | |
Структура этого кадра описана в Рекомендации МСЭ-Т G. G.751 (см. Рисунок 20). Как и в предыдущем случае, кадр разделен на четыре группы длиной 384 бита каждая:
| Группа | Биты | |||
|---|---|---|---|---|
| I | FAS 1111010000 (10 бит) | A | S | 372 подчиненных бита |
| II | J1 | J2 | J3 | J4 | 380 Второстепенные биты | ||
| III | J1 | J2 | J3 | J4 | 380 Второстепенные биты | ||
| IV | J1 | J2 | J3 | J4 | R1 | R2 | R3 | R4 | 376 дополнительных битов | |
Структура этого кадра описана в Рекомендации МСЭ-Т G. G.751 (см. Рисунок 20). В этом случае кадр делится на шесть групп, каждая из которых имеет длину 488 бит:
| Группа | биты | |||
|---|---|---|---|---|
| I | FAS 111110100000 (12 бит) | A | 3 бита S | 472 вспомогательных бита |
| II | J1 | J2 | J3 | J4 | 484 подчиненных бита | ||
| III | J1 | J2 | J3 | J4 | 484 подчиненных бита | ||
| IV | J1 | J2 | J3 | J4 | 484 подчиненных бита | ||
| V | J1 | J2 | J3 | J4 | 484 подчиненных бита | ||
| VI | J1 | J2 | J3 | J4 | R1 | R2 | R3 | R4 | 480 дополнительных битов | |
| Уровень | Стандарт | Скорость | Размер | Кадр / сек | Код | Амплитуда | Затухание |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| E1 | G.704/732 | 2,048 Мбит / с ± 50 ppm | 256 бит | 8000 | HDB3 | 2,37–3,00 В | 6 дБ |
| E2 | G.742 | 8,448 Мбит / с ± 30 ppm | 848 бит | 9 962,2 | HDB3 | 2,37 В | 6 дБ |
| E3 | G.751 | 34,368 Мбит / с ± 20 ppm | 1536 бит | 22,375.0 | HDB3 | 1,00 В | 12 дБ |
| E4 | G.751 | 139,264 Мбит / с ± 15 ppm | 2928 бит | 47 562,8 | CMI | 1,00 В | 12 дБ |
В любой из групп, содержащих FAS в кадрах 8, 34 и 140 Мбит / с, также можно найти биты аварийных сигналов и резервные биты. Они известны как служебные биты. A-биты (аварийный сигнал) передают аварийную индикацию на удаленное мультиплексирующее устройство, когда в ближнем конце обнаруживаются определенные условия отказа. Резервные биты предназначены для использования на национальном уровне и должны быть установлены на «1» в цифровых трактах, пересекающих международные границы.
Что касается синхронизации, мультиплексирование плезиохронных сигналов не является полностью беспроблемным, особенно когда речь идет о демультиплексировании цепей. В мультиплексоре ИКМ с 30 + 2 каналами выборка тактовой частоты выходного сигнала (1/32) отправляется на кодеры, так что входные каналы синхронизируются с выходным кадром. Однако мультиплексоры более высокого уровня получают кадры от мультиплексоров более низкого уровня с часами, значение которых колеблется около номинального значения частоты в определенных пределах допуска.
Пределы устанавливаются рекомендациями ITU-T для каждого иерархического уровня. Сформированные таким образом сигналы почти синхронны, за исключением различий в допустимых пределах допуска, и по этой причине они называются плезиохронными.
Для выполнения побитового TDM каждый мультиплексор PDH более высокого порядка имеет эластичную память на каждом из своих входов, в которой поступающие биты от каждой сигнальной линии более низкого уровня или данник написаны. Поскольку вспомогательные сигналы имеют разные скорости, они асинхронны по отношению друг к другу. Чтобы предотвратить переполнение емкости эластичной памяти, мультиплексор считывает входящие биты с максимальной скоростью, разрешенной в пределах диапазона допусков.
Когда скорость входящего потока в любой из подчиненных линий ниже этой скорости чтения, мультиплексор не может прочитать какие-либо биты из эластичной памяти, и поэтому он использует бит заполнения или бит согласования (так называемая возможность согласования) в выходном совокупном сигнале. Его задача - адаптировать сигнал, поступающий в мультиплексор, к скорости, с которой этот сигнал передается в пределах выходного кадра (его максимальное значение тактовой частоты). Этот тип оправдания называется положительным обоснованием. Биты согласования вместе с другими служебными битами увеличивают скорость вывода, чем общее количество входных сигналов.
Задача битов возможности согласования (R-биты) должна быть доступна в качестве дополнительных битов, которые можно использовать, когда скорость входящих потоковых потоков выше номинальной значение (в пределах, установленных ITU-T) на сумму, которая делает это необходимым. В этом случае бит возможности больше не просто вставка, а вместо этого становится информационным битом.
Для того, чтобы устройство, которое принимает мультиплексированный сигнал, могло определить, содержит ли бит возможности согласования полезную информацию (то есть информацию от трибутария), в кадр включаются биты управления согласованием (J-биты). Каждая группа управляющих битов относится к одному из компонентов кадра. Все они будут установлены в «0», если связанный бит возможности несет полезную информацию; в противном случае они будут установлены в «1».
Несколько битов используются вместо одного, чтобы обеспечить защиту от возможных ошибок при передаче. При проверке полученных контрольных битов, если они не все имеют одинаковое значение, решается, что они были отправлены с большинством значений (например, "1", если единиц больше, чем нулей; предполагается, что есть была ошибка в битах, которые находятся в 0).
Можно видеть, что существует разброс управляющих битов, относящихся к компоненту, из-за чего они находятся в отдельных группах. Распределение J-битов (контрольных битов) снижает вероятность возникновения в них ошибок и принятия неправильного решения относительно того, использовались ли они в качестве полезных битов данных. Если принято неправильное решение, в выходных данных есть не только ошибка, но и проскальзывание одного бита; то есть потеря или повторение одного бита информации.
A-бит FAS в кадрах 8, 34 и 140 Мбит / с позволяет мультиплексорам, которые соответствуют этим иерархиям, передавать индикаторы аварийных сигналов на дальний конец заканчивается, когда мультиплексор обнаруживает состояние тревоги.
Кроме того, мультиплексоры 140 Мбит / с также передают аварийную сигнализацию, когда сталкиваются с потерей кадровой синхронизации сигналов 34 Мбит / с, полученных внутри сигналов 140 Мбит / с, а также в NFAS. сигнала 34 Мбит / с, который потерял свое выравнивание (бит 11 группы I меняется с «0» на «1») в обратном канале.
PDH на основе скорости сигнала E0 разработан таким образом, чтобы каждый более высокий уровень может мультиплексировать набор сигналов более низкого уровня. Framed E1 предназначен для передачи 30 или 31 канала данных E0 плюс 1 или 2 специальных канала, все остальные уровни предназначены для передачи 4 сигналов с уровня ниже. Из-за необходимости в служебных битах и битах согласования для учета разницы в скоростях между участками сети каждый последующий уровень имеет пропускную способность, большую, чем можно было бы ожидать от простого умножения скорости сигнала нижнего уровня (так, например, E2 составляет 8,448 Мбит / с). с, а не 8,192 Мбит / с, как можно было бы ожидать при умножении скорости E1 на 4).
Обратите внимание, поскольку используется битовое чередование, очень сложно демультиплексировать подчиненные компоненты низкого уровня напрямую, требуя от оборудования индивидуального демультиплексирования каждого отдельного уровня до необходимого.
