Цифровой иерархии

ОБЪЕДИНЕНИЕ ЦИФРОВЫХ ПОТОКОВ В ПЛЕЗИОХРОННОЙ

Плезиохронная цифровая иерархия включает в себя три стандарта скоростей, сложившихся к началу 80-х годов прошлого века.

Первый стандарт, называемый североамериканским (принятый в США и Канаде), где скорость первичного цифрового потока ПЦК (или DS1 – Digital Signal of level 1) была выбрана равной 1544 кбит/с, соответствующая 24 DS0 (ОЦК).

Второй стандарт, принятый в Японии, использует ту же скорость первичного цифрового потока, что и североамериканский стандарт, т. е. DS1.

В третьем стандарте, принятом в Европе и Южной Америке, скорость первичного цифрового потока (ПЦК) была выбрана равной 2048 кбит/с, соответствующая 32 ОЦК. Фактически используется 30 ОЦК плюс два служебных канала (СУВ и цикловой синхронизации) со скоростью передачи 64 кбит/с.

Первый стандарт ПЦИ включает в себя следующую последовательность скоростей: 1544 (или DS1) – 6312 (или DS2) – 44736 (или DS3) – 274176 (или DS4) кбит/с (округленно: 1,5 – 6 – 45 – 274 Мбит/с). Такая последовательность соответствует ряду коэффициентов мультиплексирования: n = 24 для формирования сигнала DS1 из 24 сигналов DS0, m = 4 для формирования сигнала DS2 из 4 сигналов DS1, l=7 для формирования сигнала DS3 из 7 сигналов DS2 и k = 6 для формирования сигнала DS4 из 6 сигналов DS3. Данный стандарт ПЦИ позволяет организовать 24, 96, 672 и 4032 канала DS0 (или ОЦК). Цифровые сигналы уровней DS1 – DS2 – DS3 – DS4 обычно называют первичным цифровым каналом (потоком) – ПЦК(П), вторичным цифровым каналом (потоком) – ВЦК(П), третичным цифровым каналом (потоком) – ТЦК(П) и четверичным цифровым каналом (потоком) – ЧЦК(П) соответственно.

Второй стандарт ПЦИ, порожденный скоростью 1544 кбит/с, давал последовательность 1544 (или DS1) – 6312 (или DS2) – 32064 (или DSJ3) – 97728 (или DSJ4) кбит/с (ряд приближенных величин составляет 1,5 – 6 – 32 – 98 Мбит/с). Коэффициенты мультиплексирования для данного стандарта соответственно равны n = 24, m = 4, l = 5, k = 3. Указанная иерархия позволяет организовать 24, 96, 480 и 1440 каналов DS0 (или ОЦК). Здесь сигналы DSJ3 и DSJ4 называются цифровыми каналами (или потоками) 3-го и 4-го уровней Японской ПЦИ.

Третий стандарт ПЦИ, основанный на скорости 2048 кбит/с, порождает последовательность 2048 (или Е1: первичный цифровой канал (поток) – 8448 кбит/с (или Е2: вторичный цифровой канал (поток) – 34368 кбит/с (или Е3: третичный цифровой канал-поток) – 139264 кбит/с (или Е4: четверичный цифрой канал (поток) – 564992 кбит/с (или Е5: пятиричный цифровой канал (поток) кбит/с или приближенно 2 – 8 – 34 – 140 – 565 Мбит/с, что соответствует коэффициентам мультиплексирования равным n = m = l = k = 4. Этот стандарт называется европейским и позволяет передавать соответственно 30, 120, 480, 1920 и 7680 ОЦК, что обычно ассоциируется с названием цифровых систем передачи типа ИКМ-30 (или поток Е1), ИКМ-120 (поток Е2), ИКМ-480 (поток Е3) и ИКМ-1920 (поток Е4). Схема мультиплексирования цифровых потоков ПЦИ различных стандартов представлена на рис.3.

кбит/с

1,544 Мбит/с

6,312 Мбит/с

32.064 Мбит/с

97.728 Мбит/с

DS1 DS2 DSJ3 DSJ4

1,544 Мбит/с

6,312 Мбит/с

44.736 Мбит/с

274.176 Мбит/с

DS1 DS2 DS3 х4 DS4 DS4

2,048 Мбит/с

8,448 Мбит/с

34,368 Мбит/с

139,26 Мбит/с

Е1 Е2 Е3 Е4

Рис. 3. Схема мультиплексирования (¾) и кросс-мультиплексирования (---) в северо- американском (САС), японском (ЯС) и европейском (ЕС) стандартах ПЦИ

Параллельное развитие трех различных стандартов ПЦИ сдерживало развитие глобальных телекоммуникационных сетей и поэтому Международным Союзом Электросвязи по телекоммуникациям (МСЭ-Т) были сделаны шаги по их унификации и возможному объединению.

В результате был разработан стандарт, согласно которому:

1) стандартизованы три первых уровня первого стандарта ПЦИ (DS1-DS2-DS3), четыре уровня второго стандарта (DS1-DS2-DSJ3-DSJ4) и четыре уровня третьего стандарта ПЦИ (Е1-Е2-Е3-Е-4) в качестве основных при построении цифровых систем передачи на основе ИКМ и временного разделения каналов;

2) рекомендованы схемы кросс-мультплексирования стандартов, например, из третьего стандарта в первый (с первого на второй уровень) и обратно (с третьего на четвертый уровень), что и показано на рис. 3.3 (коэффициенты мультиплексирования показаны на линиях связи блоков, представляющих скорости передачи);

3) сохранена ветвь 32064…97728 кбит/с (округленно 32…98 Мбит/с) во втором стандарте, т.е. уровни DSJ3 и DSJ4, параллельные уровням DS3 в первом стандарте и Е4 в третьем стандарте.

Уровень DSJ3 фактически соответствует уровню Е3, что облегчает кросс-мультиплексирование со второго уровня на третий.

Для ОЦК утвержден (стандарт МККТТ) сигнал ОБС (относительный биимпульсный сигнал).

Алгоритм его формирования:

1. Двоичные символы информации передаются «биимпульсами»;

2. При передаче «1» полярность биимпульса относительно предыдущего не меняется;

3. При передаче «0» полярность биимпульса относительно предыдущего меняется;

4. При передаче «Октетного» импульса нарушается биимпульсность, т.е. на втором полутактовом интервале повторяется полярность первого полутактового интервала.

Т.о. из ОБС легко выделяются информационные, тактовые синхроимпульсы и октетные синхроимпульсы, необходимые для работы любого цифрового оконечного терминала.

Поскольку основу ПЦИ составляют первичные потоки Е1 и DS1, рассмотрим их временную структуру или временной спектр.

ПОСТРОЕНИЕ ЦИКЛА ПЕРВИЧНОГО ЦИФРОВОГО ПОТОКА Е1

Первичный цифровой поток построен на основе сверхциклов, циклов, канальных интервалов (КИ) и тактовых интервалов (ТИ). Канальный интервал - время, в течение которого передается один закодированный отсчет, тактовый интервал - время, в течение которого передается один разряд (символ) кода – «нуль» и «единица» (обозначение 0/1 соответствует передаче в данном тактовом интервале случайного сигнала), как показано на рис.4. Сверхцикл передачи (СЦ) соответствует минимальному интервалу времени, за который передается один отсчет каждого из сигнальных (СК) и каналов передачи аварийной сигнализации (потеря сверхцикловой или цикловой синхронизации). Совокупность 32 канальных интервалов образует цикл передачи Ц, длительность которого Т_ц равна 125 мкс и соответствует периоду дискретизации Т _д.. 16 циклов первичного цифрового потока (с Ц_о по Ц₁₅), в течение которых передаются сигналы управления и взаимодействия (СУВ) тридцати телефонных каналов, составляют сверх цикл СЦ, длительность которого Т_сц = 2 мс.

Каждый цикл, как отмечено выше, подразделяется на 32 канальных интервала длительностью Т_ки = 3,906 мкс. Из них 30 интервалов (КИ₁ – КИ₁₅ и КИ₁₇ – КИ₃₁)отводятся для передачи сигналов по основному цифровому каналу (ОЦК). Каждый КИ состоит из восьми разрядных интервалов – РИ – 1, 2, 3, …, 7, 8, длительность которых Т_р = 488 нс. Половина разрядного интервала может быть занята передачей «единицы» - прямоугольного импульса длительностью Т_и = 244 нс. При передаче «нуля» импульс в разрядном интервале отсутствует. Интервалы КИ_о в четных циклах предназначаются для передачи циклового синхросигнала – ЦСС, имеющего вид 0011011 и занимающего разрядные интервалы 2 – 8. В 1-ом разрядном интервале Х всех циклов передается информация постоянно действующего канала передачи дискретной информации (ПДИ). В нечетных циклах 3-й (А) и 6-й (З) разрядные интервалы используются для передачи информации о потере цикловой синхронизации (Авария ЦС) и контроля снижения остаточного затухания каналов (Ост. затухание) до значения, при котором в них может возникнуть самовозбуждение. Разрядные интервалы 4, 5, 7 и 8 являются свободными (х), их занимают единичными сигналами для улучшения работы выделителей тактовой частоты.

В интервале КИ₁₆ нулевого цикла (Ц_о) передается сигнал сверхцикловой синхронизации вида 0000 (1 – 4 разрядные интервалы), а также сигнал о потере сверхцикловой синхронизации (6-й разрядный интервал - У – Авария СЦС). Остальные три разрядных интервала свободны (х). В канальном интервале КИ₁₆ остальных циклов (Ц₁ – Ц₁₅) передаются сигналы управления и взаимодействия (СУВ) приборами АТС, причем в Ц₁ – Ц₁₅ на позициях 1-го и 2-го разрядных интервалов передаются сигналы 1 – 15 каналов тональной частоты, на позициях 5-го и 6-го интервалов передаются сигналы для 17– 31 каналов и т. д. Разрядные интервалы 3, 4, 7 и 8 свободны, но они могут быть использованы для организации сервисных каналов различного назначения.

СЦ

СЦ

СЦ

СЦ

СЦ

СЦ

СЦ

Ц_о

Ц₁

Ц₂

Ц₂

Ц₁₄

Ц₁₅

Т_сц = 2 мс

Первичный цифровой поток

Сверхцикл передачи

КИ_о

КИ₁

КИ₁₅

КИ₁₆

КИ₁₇

КИ₃₀

КИ₃₁

Т_ц =125 мкс

Цикл передачи

Т_ки =3,906 мкс

Разрядные интервалы РИ 1 2 3 4 5 6 7 8   В четных циклах Х ЦСС   0 0 1 1 0 1 1   В нечетных циклах Х 1 А х х З х х

Разрядные интервалы РИ 1 2 3 4 5 6 7 8   В цикле 0 СЦСС   0 0 0 0 1 У 0 1   В циклах 1, 2, 3,…,15 С1 С2 0 1 С1 С2 0 1

  Сигналы СУВ для 1 – 15 каналов

Сигналы СУВ для 16 – 30 каналов

Разрядные интервалы РИ 1 2 3 4 5 6 7 8  

Т_и =244 нс

Т_р =488 нс

Рис 4. Структура цикла и сверхцикла первичного цифрового потока Е1

В цикле размещается 32х8=256 символов или N_б =32 байта. Скорость цифрового потока, в самом общем случае, может быть рассчитана по формуле

, Мбит/с.

Для потока Е1 имеем скорость равна

С_Е1 = = 064×32 = 2,048 Мбит/с.

ПОСТРОЕНИЕ ЦИКЛА ПЕРВИЧНОГО ЦИФРОВОГО ПОТОКА DS1

Структура первичного цифрового потока DS1 представлена на рис.5.

Цикл содержит 24 восьмиразрядных канальных интервала КИ и один дополнительный символ в конце каждого цикла. Это символ, принимая поочередно в последовательных циклах значения 1010101 …, образует распределенный цикловой синхросигнал (ЦСС). Из сказанного следует, что в цикле размещается 24х8 +1 = 193 символа или 24,125 байта с общей длительностью Т_ц = 125 мкс. Для потока DS1 скорость передачи равна

С_DS1 = = 064×24,125 = 1,544 Мбит/с.

Канальные интервалы

КИ₂₂

КИ₂₃

КИ₂₄

КИ₁

КИ₂

КИ₃

КИ₂₂

КИ₂₃

КИ₂₄

Цикл Т_ц = 125 мкс

КИ₁

КИ₂

КИ₃

Цикл Т_ц = 125 мкс

Канальные интервалы

Канальный интервал Т_ки = 5,21 мкс

Символ СУВ

Символ 0 для цикловой синхронизации

Символ СУВ

7 символов для кодирования речевых сигналов сигналов

Рис.5.. Структура цикла первичного цифрового потока DS1  

Первый разряд каждого из 24 КИ используется для образования каналов передачи сигналов управления и взаимодействия; причем для создания двух сигнальных каналов, предназначенных для обслуживания одного телефонного канала, упомянутый разряд переносит информацию, например, первого сигнального канала в четных циклах, а второго сигнального канала – в нечетных циклах. В дальнейшем будет рассматриваться объединение цифровых потоков для европейского стандарта ПЦИ.

Разработал: доцент И.Герасимов

Дата добавления: 2014-01-15