4.1 Технология мультиплексирования PDH Цифровое мультиплексирование данных, представленных циклическими последовательностями, и получившее название плезиохронной цифровой иерархии, является международным стандартом цифровой передачи. Эта передача представлена исторически сложившимися иерархиями PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) (таблица 4.1): европейской, североамериканской и японской. В рекомендациях ITU-T G.702 определены иерархические уровни и источники цифровых данных. На рисунке 4.2 приведен пример для Европейской стандартизации PDH. Соответствующие иерархическим уровням циклы цифровых данных приведены на рисунке 4.3 Рисунок 4.1 Основные технологии мультиплексирования для сети доступа Таблица 4.1 Плезиохронные цифровые иерархии Уровень Европейская Североамериканская Японская Обозн. Скорость передачи, кбит/с Число ОЦК Обозн. Скорость передачи, кбит/с Число ОЦК Скорость передачи, кбит/с 0 Е0 64 1 DS0 64 1 64 1 Е1 2048 30 DS1 1544 24 1544 2 Е2 8448 120 DS2 6312 96 6312 3 ЕЗ 34 368 480 DS3 44 736 672 32064 4 Е4 139 264 1920 DS4 – 4032 97 728 Рисунок 4.2 Иерархические уровни PDH и источники цифровых сигналов (по рекомендации G.702) Рисунок 4.3 Циклы данных в PDH а) Цикл передачи первичного цифрового потока; б) Цикл передачи вторичного цифрового потока; в) Цикл передачи третичного цифрового потока; г) Цикл передачи четверичного цифрового потока Цикл передачи первичного цифрового потока Е1 образован 32 канальными интервалами общей длительностью цикла 125 мкс. Каждому канальному интервалу (ОЦК) соответствует скорость передачи 64 кбит/с (8 бит повторяются 8000 раз в секунду). Общий скоростной режим Е1 = 32?64 кбит/с = 2048 кбит/с. Подряд следующие 16 циклов Е1 образуют сверхцикл, длительность которого Тсц = 2 мс. В сверхцикле реализованы: передача сигнала сверхцикла в канальном интервале КИ16 (комбинация 0000); передача сигналов управления и взаимодействия (СУВ) для информационных каналов (КИ1-15, КИ17-31); контроль ошибок по алгоритму CRC-4, т.е. методом подсчета контрольной суммы в 16-ти последовательных циклах. Кроме того, КИ16 может быть использован для передачи информационных данных и для передачи сигнальных данных, как общий канал сигнализации. Циклы передачи Е2, Е3 и Е4 формируются посредством плезиохронного побитового объединения циклов нижнего иерархического уровня (рисунок 4.4). Принцип плезиохронного мультиплексирования состоит в следующем: объединяемые цифровые данные, имеющие различные тактовые интервалы (в известных нормативных пределах), должны быть синхронизированы, т.е. согласованы по фазе и частоте тактов; для синхронизации объединяемых данных должен быть применен буфер памяти; скорость и фаза записи данных в параллельные буферы может различаться, но скорость считывания этих данных из буферов одинакова; Рисунок 4.4 Иерархическая схема мультиплексирования PDH Рисунок 4.5 Пример схемы плезиохронного мультиплексора Е2 с положительным согласованием скорости в процессе записи данных в буфер и считывании могут образоваться в случайные моменты времени состояния неопределенности: период записи Tзап > периода считывания Tcч, в этом случае буфер может дважды считаться, т.е. произойдет ложная двоичная единица; период записи Tзап < периода считывания Tcч, в этом случае буфер может оказаться на момент считывания «пустым», т.е. произойдет ложная двоичная единица.   Для устранения указанных неопределенностей используется метод стаффинга, сущность которого поясняется с помощью рисунков 4.5, 4.6. Положительное согласование скорости в буферных устройствах предполагает заведомо более высокую скорость считывания двоичных данных из буферов, чем скорости записи, которые зависят от стабильности источников тактовых частот формирователей цифровых данных. Для цифровых данных Е1 отклонение скорости допустимо в пределах: , 2048 кбит/с ± 102,4 бит/с. Это соответствует нормативу рекомендации G.703. Такты считывания для Е2 поступают со скоростью 2052 кбит/с, что гарантирует только положительное согласование. При этом через определенное время будет проявляться ситуация неопределенности, когда одни и те же данные будут считываться дважды (рисунок 4.6). Ситуация неопределенности должна контролироваться временным детектором, измеряющим разность фаз записи и считывания ??. Образование неопределенности приведет к формированию вставки (бит S рисунок 4.6), которая выравнивает скорость и не допускает ложное считывание. При этом в структуру цикла Е2 помещается команда согласования скорости (КСС). Принцип формирования КСС и ее содержание изображены на рисунке 4.7. Т.о. в цикле Е2 передаются четыре независимые друг от друга команды согласования скоростей, представленные тремя битами. Истинность команды определяется по двум или трем одинаковым битам. Распределение команд по циклу и использование выбора 2 из 3 применены для повышения помехоустойчивости передачи КСС. В приемной части системы передачи с Е2 процедура демультиплексирования происходит с обнаружением и устранением вставок в каждом из четырех потоков данных Е1. Для этого восстанавливается тактовая частота каждого Е1, которая применяется для работы фазового детектора демультиплексированного Е1. КСС и разность фаз служат вычислению вставки S и ее устранению. Рисунок 4.7 Команды согласования скоростей FA, Frame Alignment signal – сигнал синхронизации; ЕМ, Error Monitoring – контроль ошибок по алгоритму BIP-8; TR, Trail Trace – маршрут передачи – идентификатор точек доступа; MA, Maintance and Adaption byte – байт обслуживания и адаптации; NR, Network Operator byte – байт оператора сети; GC, General purpose communications channel – служебный канал (речевой) связи; Р1, Р2, Automatic Protection Switching – автоматическое защитное переключение Рисунок 4.8 Структуры циклов PDH по рекомендации G.832 для скоростей передачи 34 368 кбит/с и 139 264 кбит/с Алгоритмы формирования циклов Е3, Е4 аналогичны рассмотренному. Очевидны недостатки мультиплексирования PDH: сложность и иерархичность схем согласования скоростей; сложность доступа к отдельным цифровым потокам данных; протяженное во времени иерархическое восстановление синхронизма в случае его нарушения; почти полное отсутствие в циклах PDH позиций для служебных информаций (управления, контроля, служебной связи). Частично компенсировать недостатки PDH (по рекомендации G.702) удалось с принятием рекомендации G.832. Согласно рекомендации G.832 структуры циклов PDH представлены в одинаковом интервале времени 125 мкс для скоростей передачи 34 368 кбит/с и 139 264 кбит/с (рисунки 4.8 и 4.9). Циклы имеют достаточное количество служебных байт. Циклы могут быть использованы для загрузки данных с побайтовой структурой (циклы Е1, ячейки АТМ, транспортные группы SDH и т.д.). В циклах PDH G.832 необходимо отметить байт МА, который должен переносить ряд важнейших сведений (рисунок 4.9). Рисунок 4.9 Спецификация байта MA Рисунок 4.10 Архитектура гибкого мультиплексора Основным современным видом аппаратурной реализации в технологии мультиплексирования PDH является гибкий мультиплексор. Гибкий мультиплексор PDH это стандартное решение проблемы доступа согласно рекомендации ITU-T G.797. Архитектура гибкого мультиплексора основана на системе шин (рисунок 4.10), т.е. в своей сущности это специализированная вычислительная система, обрабатывающая сигналы потребителя услуг связи с целью передачи этих сигналов. В указанной архитектуре ведущая роль отведена центральному процессору, который управляет всеми процедурами формирования циклических сигналов и их распаковкой. Первым широко признанным методом гибкого доступа стал метод набора подходящих интерфейсов для пользовательских окончаний в плезиохронных гибких мультиплексорах, выполняемых в соответствии с рекомендациями ITU-T G.797. На рисунке 4.11 представлена структура такого доступа. Выбираемыми составляющими этой структуры доступа при проектировании могут быть: плезиохронные физические стыки со 100% дублированием (радиочастотные, атмосферные лазерные, проводные электрические, проводные оптические); компонентные физические стыки (для 2-х или 4-х проводной аналоговой телефонии, цифровой телефонии, ISDN, передачи данных, Ethernet и т.д.); мультиплексирование канальных интервалов; мультиплексирование цифровых потоков (Е2 = 4xЕ1, ЕЗ = 4xЕ2, Е4 = 4xЕЗ); дистанционное управление через канал управления всеми функциями гибкого мультиплексора; формирование выделенных линий. На рисунке 4.12 показано функциональное представление гибкого мультиплексора и размещение соответствующих эталонных точек, которые можно классифицировать как интерфейсы. Плезиохронный физический стык (ПФС) относится к агрегатному стыку, представляющему собой окончание соответствующей системы передачи (ИКМ-30, ИКМ-480 с оптическим или электрическим окончанием и регенерацией сигнала на приеме). Он также выделяет хронирующий сигнал из принятого линейного сигнала, когда это необходимо. Компонентный физический стык (КФС) относится к компонентному или пользовательскому окончанию канала. Он также выделяет хронирующий сигнал из принимаемого сигнала и работает на сигналах управления/сигнализации. Окончание плезиохронного тракта высшего порядка (ОПТ ВП) завершает логические сигналы агрегатного стыка 8,448, 34,368 и 139,264 Мбит/с. В окончании генерируется и восстанавливается соответствующий цикл, обнаруживается состояние сигнала (авария в цикле, пропадание сигнала, контроль ошибок передачи). Рис 4.11 Функциональная схема системы гибкого доступа Рисунок 4.12 Общая функциональная блок-схема гибкого мультиплексора Автоматическое переключение на резерв (АКР) используется в том случае, когда для цифрового тракта требуется схема переключения на резерв типа 1+1. Эта функция может выполняться под управлением или автоматически. Плезиохронный мультиплексор высшею порядка (ИМ ВП) выполняет функции мультиплексирования/демультиплексирования сигналов но схеме (рисунок 4.4). Окончание плезиохронного тракта низшего порядка (ОПТ НП) завершает логические сигналы 2048 кбит/с на агрегатной стороне аппаратуры. Соответствующие функции относятся к генерации и восстановлению цикла и обнаружению состояний аварии или повреждения (контроля ошибок). Функция кроссового соединения (ФКС) позволяет осуществить преобразование сигналов 64 кбит/с или n?64 кбит/с от компонентной стороны в соответствующий логический сигнал 2048 кбит/с с цикловой структурой, приведенной на рисунке 3.4. Адаптация компонентного сигнала (АКС) изменяет компонентный сигнал, когда необходимо иметь возможность обрабатывать его в формате цикла 2048 кбит/с. Окончание компонентною сигнала (ОКС) генерирует или завершает информацию и любой сигнал сигнализации и управления. Хронирующий физический стык мультиплексора (ХФСМ) электрически завершает (или генерирует) внешний синхросигнал. Хронирующий источник мультиплексора (ХИМ) обеспечивает все внутренние хронирующие сигналы, необходимые для гибкого мультиплексора. Функция управления аппаратурой (ФУА) позволяет местному пользователю или сети управления выполнить все функции управления аппаратурой. Она подключается к каждому функциональному блоку гибкого мультиплексора. Функции передачи сообщений (ФПС) формируют или завершают встроенный операционный канал или каналы управления, который может транслировать на битах нулевого канального интервала и на других позициях команды управления. Этот блок может взаимодействовать с местным пользователем через стыки F или Р (F – компьютерный интерфейс, например, RS-232; Р – ручной терминал). Специальная функция (СФ) включает режимы: точка – много точек; перекодирование ИКМ – AДИKM; конференц-связь; циркулярная связь и т.д. Кроссовое соединение сигнализации по выделенным каналам (КСС ВК) в 16 канальном интервале для битов а, Ь, с, d в соответствующие КИ 64 кбит/с. Назначение эталонных точек схемы гибкого мультиплексора: А – линейные сигналы согласно рекомендации G.703; В – логический сигнал высокого порядка (8,448, 34,368, 139,264 Мбит/с); С, D – логический сигнал высокого порядка с цикловой структурой G.704, G.751; Е – многосервисный логический сигнал 2048 кбит/с; F – односервисный логический сигнал 2048 кбит/с; G, Н – логический сигнал 2048 кбит/с с цикловой структурой G.704; J – доступ к специальным функциям; К – доступ к необязательному кроссовому соединению; L – сигнал 64 кбит/с или n?64 кбит/с; М – логический и/или электрический сигнал, подлежащий передаче; О – компонентный линейный сигнал; V – информация обслуживания для внешнего управления; Si – управляющие точки; Т0 – внутренний хронирующий сигнал; Т1 – сигнал синхронизации,, выделенный из агрегатного сигнала 2,048 Мбит/с; Т2 – сигнал синхронизации, выделенный из компонентного сигнала 2,048 Мбит/с; ТЗ, Т4 – внешний синхросигнал 2,048 МГц; U1, U3 – канал управления 4 кбит/с; U2 – канал управления 64 кбит/с; F, Р – стыки управления (F по рекомендации М.3010, Р – нет стандарта). Исполнение гибкого мультиплексора как сетевого элемента может представлять собой: терминальный мультиплексор; мультиплексор ввода/вывода (промежуточный); кроссовый коммутатор и коммутатор телефонных каналов.

назад | оглавление | вперёд