Первичный цифровой канал Е1

Мультиплексирование с временным разделением каналов

Основной цифровой канал

ЦИФРОВЫЕ ИЕРАРХИИ В СЕТЯХ СВЯЗИ

Тенденция последних лет в развитии систем связи состоит в переходе на цифровые системы связи.. Появление цифровых каналов исторически было связано не с передачей данных, а с внедрением систем цифровой телефонии, с желанием устранить недостатки, присущие каналам тональной частоты, которые повсеместно использовались в системах телефонной связи. Поэтому структура и характеристики цифровых каналов тесно связаны с технологиями передачи голоса.

В первых системах телефонной связи для организации каждого канала использовались отдельные линии связи. Позднее появились технологии уплотнения (мультиплексирования), позволяющие передавать по одной линии несколько телефонных каналов.

Внедрение систем цифровой телефонии вызвало необходимость представления аналогового сигнала в цифровой форме. Для этого используется импульсно-кодовая модуляция, получившая в англоязычной литературе название PCM - Puls Code Modulation (см.п.3.3). При аналого-цифровом преобразовании стандартного телефонного сигнала, спектр которого ограничен частотой в 3,4 кГц, частота дискретизации равна 8 кГц, а численное значение преобразованного сигнала представляют в виде 8-бит двоичного кода. Поэтому для передачи стандартного ТЧ-сигнала организуется цифровой канал со скоростью обмена данными 8 кГц х 8 бит = 64 Кбит/с. Этот канал называется основным цифровым каналом или DS0 (Digital Signal level zero).

В цифровой связи для передачи нескольких цифровых потоков по одной линии связи используется метод, называемый мультиплексированием с временным разделением каналов. В англоязычной литературе эквивалентный термин - Time Division Multiplexing (TDM). Процедура TDM выглядит так: из входных цифровых потоков мультиплексор поочередно отбирает определенную последовательность бит, добавляет служебную информацию и формирует выходную последовательность. Непрерывную последовательность бит в выходном потоке, принадлежащую определенному входному каналу, называют канальным интервалом, или тайм-слотом. На практике наиболее употребительными являются схемы мультиплексирования с байт-интерливингом (чередованием), когда канальный интервал состоит из 8 бит, либо с бит-чередованием, когда на выход последовательно коммутируется по одному биту из каждого канала. Одной только тактовой синхронизации недостаточно для демультиплексирования битовой последовательности, так как в получаемом потоке бит необходимо еще привязаться к началу первого канального интервала на принимающем конце линии. С этой целью при формировании уплотненного потока в него с определенной периодичностью вставляют фиксированную битовую последовательность, которая вместе с группой канальных интервалов, следующих за ней и содержащих равное количество интервалов из каждого входного потока, образует кадр или фрейм (цикл).

С помощью этой битовой последовательности, выделяя ее как маркер, принимающая аппаратура может привязаться к началу каждого кадра в цифровом потоке. Этот вид синхронизации называют кадровой или цикловой синхронизацией. В цифровых системах несколько кадров объединяют в структуру, называемую сверхкадром (или сверхциклом, по-английски super-frame). Для правильного приема таких структур, кроме тактовой и кадровой синхронизаций, необходима еще и сверхкадровая синхронизация.

Первую систему передачи голоса, использующую ИКМ и мультиплексирование с временным разделением каналов, установила в 1957 г. компания Bell System. В одном канале объединялось 24 цифровых потока по 64 Кбит/с, что с учетом бита кадровой синхронизации и частоты следования кадров 8 кГц давало цифровой поток 24х64+8=1544 Кбит/с. В дальнейшем технология Bell System была стандартизована и теперь известна как канал DS1 (Digital Signal level one) или Т1.

В Европе (в том числе и в России) в качестве стандартной была принята иная схема объединения каналов DS0, отличная от DS1, известная как первичный цифровой канал Е1. Этот стандарт в последнее время широко используется для подключения к сетям операторов связи корпоративных телефонных систем и систем передачи данных.

Канал Е1 объединяет 32 канала DS0, из которых один DS0 используется для кадровой синхронизации, другой - для сигнализации. Кадр этого потока состоит из 32 канальных интервалов по 8 бит каждый. Частота следования кадров 8 кГц, что дает скорость потока 32х8х8=2048 Кбит/с. Кадры потока Е1 объединяются в сверхкадр. Количество кадров в сверхкадре зависит от типа сигнализации, используемой в Е1. Под сигнализацией понимают информацию, необходимую коммуникационным устройствам для выполнения их функций, например установление и разрыв телефонных соединений.

Обычно применяются два типа сигнализации: CAS (Channel Associated Signalling) и CCS (Common Channel Signalling).

В первом случае сверхкадр состоит из 16 кадров (с 0 по 15) и передается 2 мс. Тайм-слот 0 (TS0) содержит биты покадровой синхронизации и другую служебную информацию. Тайм-слот 16 (TS16) начиная с первого кадра используется для передачи сигнализации, связанной с каждым из каналов (отсюда название Channel Associated Signalling). Остальные тайм-слоты передают собственно информацию. Тайм-слоты с 1 по 15 соответствуют каналам с 1 по 15, а таймслоты с 17 по 31 – каналам с 16 по 30. Распределение сигнализации TS16 по каналам происходит следующим образом: старшие 4 бита TS16 кадра 1 в сверхкадре соответствуют сигнализации первого канала, младшие 4 бита - сигнализации 16-го канала; старшие 4 бита TS16 кадра 2 соответствуют сигнализации второго канала, младшие - сигнализации 17-го канала и т. д. В нулевом кадре тайм-слот 16 используется для организации сверхкадровой синхронизации.

В случае общеканальной (ССS) сигнализации сверхкадр состоит из двух кадров. Тайм-слот 0 служит для организации кадровой синхронизации, как и в CAS, а тайм-слот 16 образует общий для всего потока канал сигнализации. В случае передачи через Е1 только данных, когда сигнальная информация передается в заголовках пакетов данных и отдельный тайм-слот для этого не нужен, TS16 можно задействовать для передачи данных и он будет соответствовать каналу 31.

Дата добавления: 2014-01-11