Лекция 10 - Ставропольский государственный аграрный

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Экономический факультет
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
________________________
«___»_____________201_ г.
ЛЕКЦИЯ №10
по дисциплине «Теория информационных процессов и
систем»
Плезиохронная цифровая иерархия
для студентов
«Информационные системы и
230400.62
направления
технологии»
шифр
Наименование направления
(специальности)
Рассмотрено УМК
" " ___________ 201_ года
протокол N ______________
Ставрополь – 201_ г.
1
Цель лекции
Дать систематизированные основы научных знаний по указанной теме
занятия.
1.
2.
Учебные вопросы:
Основные принципы PDH
Структура потока Е1.
Время- 2 часа
1. Основные принципы PDH
Плезиохронная цифровая иерархия (PDH, Plesiochronous Digital
Hierarchy) — цифровой метод передачи данных и голоса, основанный на
временном разделении канала и технологии представления сигнала с
помощью импульсно-кодовой модуляции (ИКМ).
В технологии PDH в качестве входного используется сигнал основного
цифрового канала (ОЦК), а на выходе формируется поток данных со
скоростями n × 64 кбит/с. К группе ОЦК, несущих полезную нагрузку,
добавляются служебные группы бит, необходимые для осуществления
процедур синхронизации и фазирования, сигнализации, контроля ошибок
(CRC), в результате чего группа приобретает форму цикла.
В начале 80-х годов было разработано 3 таких системы (в Европе,
Северной Америке и Японии). Несмотря на одинаковые принципы, в
системах использовались различные коэффициенты мультиплексирования на
разных уровнях иерархий. Описание стыков этих интерфейсов и уровней
мультиплексирования дано в рекомендации G.703. Потока E5 не существует
согласно рекомендации G.702.
Таблица 1. Обозначения трех систем иерархии
Обозначения
Уровень
Японский
цифровой
Американский
Европейский
стандарт
(DSx)
иерархии
стандарт (Tx)
стандарт (Ex)
Jx
1, первичный
T1
DS1, J1
E1
2, вторичный
T2
DS2, J2
E2
3, третичный
T3
DS3, J3
E3
4, четвертичный
T4
DS4, J4
E4
5, пятеричный
не используется
DS5, J5
2
Таблица 2. Скорости передачи, соответствующие различным системам
цифровой иерархии
Уровень
цифровой
иерархии
1, первичный
2, вторичный
3, третичный
4, четвертичный
5, пятеричный
Скорости передачи, соответствующие различным
системам цифровой иерархии, кбит/с
Японский
Американский
Европейский
стандарт (DSx)
стандарт (Tx)
стандарт (Ex)
Jx
1544
1544
2048
8448 (4x2048 +
6312
6312
256)
34368 (4x8448 +
44736
32064
576)
139264 (4x34368 +
274176
97728
1792)
не используется
397200
не используется
Таблица 3. Количество каналов цифровых иерархий
Уровень
цифровой
иерархии
1, первичный
2, вторичный
3, третичный
4, четвертичный
5, пятеричный
Количество каналов по 64 кбит/с
Японский
Американский
Европейский
стандарт (DSx)
стандарт (Tx)
стандарт (Ex)
Jx
24
24
32
96
96
120
672
480
480
4032
1440
1920
не
используется
Для PDH характерно поэтапное мультиплексирование потоков, так как
потоки более высокого уровня собираются методом чередования бит. То
есть, например, чтобы вставить первичный поток в третичный, необходимо
сначала демультиплексировать третичный до вторичных, затем вторичный до
первичных, и только после этого будет возможность произвести сборку
потоков заново. Если учесть, что при сборке потоков более высокого уровня
добавляются дополнительные биты выравнивания скоростей, служебные
каналы связи и иная неполезная нагрузка, то процесс терминирования
потоков низкого уровня превращается в весьма сложную процедуру,
требующую сложных аппаратных решений.
3
Таким образом, к недостаткам PDH можно отнести: затрудненный
ввод-вывод цифровых потоков промежуточных функций, отсутствие средств
автоматического сетевого контроля и управления, а также наличие трех
различных иерархий. Данные недостатки привели к разработке в США
иерархии синхронной оптической сети SONET, а в Европе аналогичной
иерархии SDH, которые были предложены для использования на
автоматических линиях связи. Из-за неудачно выбранной скорости передачи
было принято решение отказаться от создания сети SONET и построить на её
основе сеть SONET/SDH.
2. Структура потока Е1.
Различают 3 типа потока Е1:

Неструктурированный (нет разделения на канальные
интервалы КИ, 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
4
ЦСП
ИКМ-30.
Рисунок 1. Структура 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
5
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).
6