Цифровые системы передачи плезиохронной цифровой иерархии
Структура первичной сети предопределяет объединение и разделение потоков передаваемой информации, поэтому используемые на ней системы передачи строятся по иерархическому принципу. Применительно к цифровым системам этот принцип заключается в том, что число каналов ЦСП, соответствующее данной ступени иерархии, больше числа каналов ЦСП предыдущей ступени в целое число раз. Цифровая система передачи, соответствующая первой ступени иерархии, называется первичной; в этой ЦСП осуществляется прямое преобразование относительно небольшого числа первичных сигналов в первичный цифровой поток. Системы передачи второй ступени иерархии объединяют определенное число первичных потоков во вторичный цифровой поток и т.д. В рекомендациях ITU-T представлено два типа иерархий ЦСП: плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ) и синхронная цифровая иерархия (СЦИ). Первичным сигналом для всех типов ЦСП является цифровой поток со скоростью передачи 64 Кбит/с, называемый основным цифровым каналом (ОЦК). Для объединения сигналов ОЦК в групповые высокоскоростные цифровые сигналы используется рассмотренный ранее принцип временного разделения каналов. Появившаяся исторически первой плезиохронная цифровая иерархия имеет европейскую, североамериканскую и японскую разновидности.
Таб. 1.5. Уровни иерархии.
| Уровень иерархии | Европа | Северная Америка | Япония | |||
| Скорость Мбит\с | Коэф. мультиплекс | Скорость Мбит\с | Коэф. мультиплекс | Скорость Мбит\с | Коэф. мультиплекс | |
| 0 | 0,064 | - | 0,064 | - | 0,064 | - |
| 1 | 1,544 | 30 | 1,544 | 24 | 1,544 | 24 |
| 2 | 8,448 | 4 | 6,312 | 4 | 6,312 | 4 |
| 3 | 34,368 | 4 | 44,736 | 7 | 32,064 | 5 |
| 4 | 139,264 | 4 | - | - | 97,728 | 3 |
Для цифровых потоков ПЦИ применяют соответствующие обозначения. Для североамериканской и японской ПЦИ применяется обозначение T (иногда DS), для европейской ПЦИ – Е. Цифровые потоки первого уровня обозначаются соответственно Т1 и E1, второго – Т2 и Е2 и т.д. В рекомендации ITU-T G.703 от 2001 г. была введена следующая система обозначений потоков ПЦИ:
|
|
|
Таб. 1.6. Обозначение потоков
| Скорость Мбит\с | Поток | |
| 0,064 | Е0 | |
| 1,544 | Е11 | |
| 2,048 | Е12 | |
| 6,312 | Е21 | |
| 8,448 | Е22 | |
| 32,064 | - | |
| 34,368 | Е31 | |
| 44,736 | Е32 | |
| 139,264 | Е4 | |
К использованию на сетях связи РФ принята европейская ПЦИ. Далее будут рассмотрены основные принципы европейской ПЦИ. Скорости цифровых потоков одной и той же ступени ПЦИ, но образуемых ЦСП, распо-ложенными на различных станциях сети, могут несколько отличаться друг от друга в пределах допустимой нестабильности частот задающих генераторов. Именно поэтому рассматриваемая иерархия ЦСП называется плезиохронной. Наличие нестабильности задающих генераторов требует принятия специаль-ных мер при объединении потоков в поток более высокой ступени иерархии, что заметно усложняет эксплуатацию первичной сети связи в целом и снижает ее качественные показатели. Очевидно, что оконечные станции должны иметь только половину показанного оборудования. При выделении низкоскоростного потока на промежуточной станции последняя должна иметь все оборудование. ОЛТ 140 140 34 34 8 8 2 34 Мбит/с 8 Мбит/с 2 Мбит/с 8 34 2 8 ОЛТ 140 34 140 ОЛТ – оборудование линейного тракта выделение/вставка 2 Мбит/с Рис. 2.8. Схема объединения цифровых потоков ПЦИ на сети связи РФ эксплуатируются ЦСП ПЦИ отечественного и зарубежного производства. Отечественные системы носят название ЦСП с ИКМ (цифровые системы передачи с импульсно-кодовой модуляцией). Вместо уровня иерархии в обозначении системы указывается число информационных ОЦК данной системы. Так, ЦСП первого уровня иерархии обозначается ИКМ-30, второго – ИКМ-120 и т.д.
|
|
|
Цикловая синхронизация обеспечивает правильное разделение и деко- дирование кодовых групп цифрового сигнала и распределение декодирован-ных отсчетов по соответствующим каналам в приемной части аппаратуры. Цикловая синхронизация осуществляется следующим образом. На пере- дающей станции в состав группового цифрового сигнала в начале цикла вво-дится цифровой синхросигнал (СС). На приемной станции устанавливается приемник синхросигнала (ПрСС), который выделяет цикловой синхросигнал из группового цифрового сигнала и тем самым определяет начало цикла передачи. Цикловой синхросигнал должен обладать определенными отличительными признаками, в качестве которых используется заранее определенная и неизменная структура синхросигнала (например 0011011 в ЦСП ИКМ-30). К системе цикловой синхронизации предъявляются следующие требования:
|
|
|
• время вхождения в синхронизм при первоначальном включении аппаратуры и время восстановления синхронизма при его нарушении должно быть минимально возможным;
• приемник синхросигнала должен обладать высокой помехоустойчивостью, т.е. иметь защиту от установления ложного синхронизма и от ложного выхода из синхронизма;
• число символов синхросигнала и частота повторения должны быть минимально возможными.
Эти требования носят противоречивый характер, поэтому приходится принимать компромиссные решения. Время восстановления синхронизма должно быть минимальным (обычно не более нескольких миллисекунд), т.к. помимо того, что сбой синхронизма приводит к потере связи, т.е. к ухудшению качества передачи, возможны нарушения работы служебных каналов, что может, например, привести к разъединению абонентов. Сокращение времени восстановления синхронизма, в частности, может быть достигнуто за счет увеличения числа символов синхросигнала и частоты его повторения, но это неизбежно приведет либо к сокращению ин- формационной части цикла передачи, либо к увеличению скорости передачи цифрового группового сигнала. Чаще всего используется многоразрядный синхросигнал, все символы которого передаются в виде единой синхрогруппы (сосредоточенный синхросигнал). Кодовая группа синхросигнала должна отличаться от других кодовых групп цифрового потока. Наиболее удачные кодовые группы для синхросигнала удаётся получить на основе понятия критических точек. Критическая точка – это точки повторяемости одинаковых чередований логического «0» и «1». На- пример, если кодовая группа имеет d символов, то:
|
|
|
• группа 0111 14243...1011...1 d имеет одну критическую точку – это последняя «1» перед новым «0»;
• группа 123 d 111...1 имеет d критических точек;
• группа 0101…01 имеет d/2 критических точек;
• группа 0011011 имеет одну критическую точку.
Если во всём цикле примерно <500 тактовых интервалов (позиций), то выгоднее применять коды СС с малым количеством критических точек. При большом количестве позиций в цикле выгоднее использовать кодовую группу синхросигнала с большим числом критических точек (вплоть до d штук). При этом поиск синхросигнала ведётся от цикла к циклу, поэтому при потере синхросигнала их ищут в течение нескольких циклов (от 1 до 100 в зависимости от кода синхросигнала и количества позиций в цикле). За это время может неправильно считываться информация.
Когда речь идет о помехоустойчивости приемника синхросигнала, имеется в виду защита как от установления ложного синхронизма, так и от ложного выхода из состояния синхронизма. Это обеспечивает наибольшее среднее время между сбоями синхронизации и может быть достигнуто за счет принятия того или иного решения после анализа ситуации в течение некоторого периода времени, и, следовательно, приведет к возрастанию времени восстановления синхронизма. Рассмотрим принципы работы ПСС со скользящим поиском, который выполняет следующие основные функции: установление синхронизма после включения системы в работу; контроль за синхронным состоянием системы в процессе работы; обнаружение сбоя синхронизма; восстановление состояния синхронизма после каждого сбоя.
Опознаватель содержит регистр сдвига, число разрядов в котором совпадает с числом символов в синхросигнале, и схему совпадения, сравнивающую биты синхросигнала СС с выходными данными регистра. Как только в регистре сдвига, на вход которого поступает групповой цифровой сигнал, оказывается записанной кодовая комбинация, совпадающая по структуре с принятой структурой синхросигнала, на выходе опознавателя появляется импульс (метка СС). Анализатор с помощью контрольного сигнала (временная позиция СС ГО), поступающего от ГОпр, проверяет соответствие момента появления импульса на выходе опознавателя ожидаемому моменту появления синхросигнала, т.е. осуществляется проверка по периоду следования и времени появления синхросигнала. Появление импульса на выходе схемы запрета означает отсутствие синхросигнала (сигнала с выхода схемы совпадения) в момент поступления контрольного импульса от ГОпр, а появление импульса на выходе схемы И1 означает совпадение по времени синхросигнала и контрольного сигнала от ГОпр. Решающее устройство оценивает выходные сигналы анализатора по определенному критерию, принимает решение о наличии или отсутствии синхронизма и управляет работой ГОпр в процессе вхождения в синхронизм. Решающее устройство содержит накопитель по выходу из синхронизма и накопитель по входу в синхронизм, представляющие собой двоичные счетчики со сбросом (счетчик по входу в синхронизм n1 и счетчик выхода из синхронизма n2). Накопитель по входу в синхронизм, вход которого соединен с выходом схемы И1, обеспечивает защиту ПрСС от ложного вхождения в синхронизм в режиме поиска синхросигнала, когда на вход опознавателя поступают случайные комбинации цифрового группового сигнала, совпадающие по структуре с синхросигналом. Обычно емкость накопителя по входу в синхронизм n1 составляет 2–3 разряда. Накопитель по выходу из синхронизма, вход которого соединен с выходом схемы запрета анализатора, обеспечивает защиту от ложного выхода из состояния синхронизма, когда из-за ошибок в линейном тракте или по другим причинам происходит кратковременное изменение структуры синхросигнала. Обычно емкость накопителя по выходу из синхронизма n2 составляет 4–6 разрядов. Рассмотрим работу приемника синхросигнала. Если система находится в режиме синхронизма, то накопитель по входу в синхронизм будет заполнен, поскольку на выходе схемы И1 регулярно появляются импульсы, подтвер- ждающие совпадение моментов поступления импульсов с выхода опознавателя и контрольных импульсов от ГОпр. Накопитель по выходу из синхронизма опустошается. Импульсы на выходе опознавателя, соответствующие случайным комбинациям со структурой, аналогичной структуре синхросигнала, не влияют на работу ПрСС, т.к. не совпадают по времени с контрольными импульсами от ГОпр. Если, например, в результате ошибок в одном из циклов будет искажен синхросигнал, на выходе опознавателя в нужный момент импульс не появится, в результате чего с выхода схемы запрета в накопитель по выходу из синхронизма поступит импульс. Однако схема остается в прежнем состоянии, поддерживая ранее установленное состояние синхронизма. Только в том случае, если будут искажены n2 синхросигналов подряд, т.е. когда полностью заполнится накопитель по выходу из синхронизма, будет принято решение о выходе системы из состояния синхронизма. При этом если накопитель по входу в синхронизм будет заполнен раньше накопителя по выходу из синхронизма, то последний будет сбрасываться в исходное нулевое положение. Таким образом, обеспечивается защита от ложного выхода из синхронизма при кратковременных искажениях синхросигнала. При длительном нарушении синхронизма накопитель по выходу из синхронизма оказывается заполненным и принимается решение о действительном выходе системы из состояния синхронизма. Начинается поиск нового состояния синхронизма. В этом случае первый же импульс от опознавателя через открытый элемент И2 переводит ГОпр и накопитель по входу в синхронизм в исходное нулевое состояние, а накопитель по выходу из синхронизма – в состояние, соответствующее (n2 – 1)-му импульсу, т.е. уменьшает его содержимое на 1. Если в следующем цикле моменты появления импульса на выходе опознавателя и импульса от ГОпр не совпадают (это означает, что синхрогруппа оказалась ложной), то вновь заполняется накопитель по выходу из синхронизма, открывается схема И2 и очередной импульс от опознавателя вновь устанавливает ГОпр и накопители в указанное ранее состояние. Таким образом, обеспечивается защита от ложного установления синхронизма. Этот процесс продолжается до тех пор, пока на выходе опознавателя не появляется импульс, соответствующий истинному синхросигналу. В этом случае через n1 циклов заполняется накопитель по входу в синхронизм, сбрасывается в нулевое состояние накопитель по входу в синхронизм, сбрасывается в нулевое состояние накопитель по выходу из синхронизма, схема И2 закрывается, т.е. устанавливается новое состояние синхронизма. Из анализа работы ПрСС следует, что процесс восстановления синхронизма содержит три последовательно выполняемых этапа: обнаружение выхода из синхронизма, поиск синхросигнала и подтверждение нового состояния синхронизма. Соответственно, время восстановления синхронизма tв = tн вых + tп + tн вх, где tн вых – время заполнения накопителя по выходу из синхронизма; tп – время поиска синхросигнала; tн вх – время заполнения накопителя по входу в синхронизм. Недостатки рассмотренного способа построения ПрСС заключаются в следующем. Во-первых, поиск синхросигнала начинается только после окончания процесса заполнения накопителя по выходу из синхронизма, т.е. через tн вых, что приводит к увеличению времени восстановления синхронизма tв. Во-вторых, емкости накопителей по входу в синхронизм и выводу из синхронизма (n1 и n2) фиксированы, что не позволяет добиваться оптимальных соотношений между временем восстановления синхронизма и помехоустойчивостью. Если вероятность ошибок в линейном тракте увеличивается (по сравнению с расчетной величиной), то время удержания состояния синхронизма оказывается меньше требуемого. Однако при уменьшении вероятности ошибки возникает запас по времени удержания синхронизма, что свидетельствует о необоснованном увеличении времени восстановления синхронизма. Первый недостаток может быть устранен, если процессы накопления по выходу из синхронизма и поиска синхросигнала осуществлять параллельно. Эта схема начинает работать при появлении первого же импульса на входе накопителя по выходу из синхронизма, т.е. не дожидаясь его заполнения, и осуществляет поиск нового состояния синхронизма. Генераторное оборудование будет сохранять предыдущее состояние до тех пор, пока не будет зафиксировано новое состояние синхронизма. Второй недостаток может быть устранен, если емкости накопителей (n1 и n2) сделать величинами переменными, зависящими от вероятности ошибок в линейном тракте. При понижении вероятности ошибок уменьшается емкость накопите-ля по выходу из синхронизма, а при увеличении вероятности ошибок уменьшается емкость накопителя по входу в синхронизм. Такие приемники синхросигнала называются адаптивными и широко применяются в высокоскоростных отечественных ЦСП. Работа системы сверхцикловой синхронизации, как и работа системы цикловой синхронизации, основана на передаче сверхциклового синхросигнала (СЦС) в одном из циклов сверхцикла (обычно в Ц0). Работа приемника сверхциклового синхросигнала практически не отличается от работы приемника циклового синхросигнала. При этом приемник сверхциклового синхросигнала работает в несколько облегченном режиме, т.к. установление сверхциклового синхронизма осуществляется после установления синхронизации по циклам, т.е. когда определены границы циклов. Сверхцикловая синхронизация обеспечивает на приеме правильное распределение сигналов управления и взаимодействия (СУВ) по соответствующим телефонным каналам. СУВ представляют собой набор сигналов, управляющих работой АТС (набор номера, ответ, отбой, разъединение и пр.) Работа системы сверхцикловой синхронизации, как и работа системы цикловой синхронизации, основана на передаче сверхциклового синхросигнала (СЦС) в одном из циклов сверхцикла. Работа приемника СЦС практически не отличается от работы приёмника циклового синхросигнала. При этом приёмник СЦС работает в несколько облегчённом режиме, т.к. установление сверхциклового синхронизма осуществляется после установления синхронизации по циклам, т.е. когда определены границы циклов. Нарушение хотя бы одного из видов синхронизации приводит к потере связи по всем каналам ЦСП.
Синхронная цифровая иерархия (Synchronous Digital Hierarchy – SDH) определена стандартами ITU-T G.702, G.707. Первичным цифровым потоком SDH является синхронный транспортный модуль STM-1 (Synchronous Transport Module). Скорость передачи STM-1 равна 155,52 Мбит/с. Дальнейшее увеличение скорости передачи достигается мультиплексирова-нием с коэффициентом 4. Образуются модули STM-N. В настоящее время стандартизированы модули с N=1,4,16,64. Для SDH характерны следующие особенности:
• Синхронность оборудования в сети, что позволило увеличить скорость передачи.
• Возможность функционирования в плезиохронном режиме. Фазовое соотношение регулируется положительным, нулевым или отрицательным побайтным выравниванием.
• Использование в качестве нагрузки существующих потоков PDH обеспечило совместимость со старыми системами передачи.
• Модульность структуры. Более высокие скорости передачи достигаются побайтным мультиплексированием нескольких STM1. Мульти-плексирование выполняется таким образом, что структура результирующего модуля STM-N практически идентична структуре STM-1. Скорости передачи SDH в целое число раз выше скорости передачи 155,52 Мбит/с, а именно: STM-4 – 622,08 Мбит/с, STM-16 – 2488,32 Мбит/с, STM-64 – 9953,28 Мбит/с.
• Фазовые соотношения между кадрами и пользовательской информацией фиксируются посредством указателей. Обработка указателей обеспечивает возможность доступа к любому сигналу в высокоскоростном потоке. Принцип действия механизма указателей два потока а и b объединяются в поток с. В результирующем потоке с положение нагрузки определяется с помощью указателя, в котором находится значение смещения нагрузки относительно синхросигнала.
Преимущества SDH заключаются в следующем:
• Впервые стандартизирована скорость передачи свыше 140 Мбит/с.
• Стандартизирован линейный оптический сигнал, что дает возможность совместимости оборудования различных производителей.
• Модульность структуры. Более высокие скорости передачи достигаются побайтным мультиплексированием нескольких STM-1. Скорости передачи SDH в целое число раз выше скорости передачи 155,52 Мбит/с.
• Доступ к отдельным каналам в групповом канале возможен с исполь- зованием указателей, что весьма удобно при необходимости частого ввода/вывода отдельных каналов.
• Большое число служебных позиций дает возможность управления се- тью, что особенно важно для применения управления с помощью TMN.
• Возможна передача всех сигналов PDH, определенных рекомендацией G.702 ITU-T.
• Возможна передача широкополосных сигналов, которые могут поя- виться в будущем.
• Возможно прямое преобразование электрических сигналов в оптические без применения сложного линейного кодирования. Производится проверка на четность для обнаружения ошибок на разных уровнях структур SDH.
• Не требуется специальное линейное оборудование. В оборудовании SDH оно объединено с мультиплексорами, что повышает его эффективность. Недостатки SDH по сравнению с PDH заключаются в следующем:
• Более сложная технология из-за необходимости фиксации фазовых со- отношений между нагрузкой и заголовком.
• Реализована возможность транспортирования только трех потоков со скоростью 34 Мбит/с в модуле STM-1, хотя его емкость достаточна для транспортирования четырех таких потоков.
• Побайтное выравнивание может приводить к большему джиттеру, чем побитное.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1070; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!