14. Стыки цифровых каналов. Типы, основные параметры.

НЕКОТОРЫЕ ТЕРМИНЫ

· цифровой канал передачи - комплекс технических средств и среды передачи, обеспечивающий передачу цифрового сигнала электросвязи со скоростью передачи, характерной для данного канала передачи;

· цифровой тракт - комплекс технических средств, предназначенный для передачи цифровых сигналов электросвязи нормализованного числа цифровых каналов со скоростью передачи, характерной для данного тракта передачи;

· цифровой сигнал электросвязи - сигнал электросвязи, у которого каждый из представляющих параметров (изменения которых отображают изменения передаваемого сообщения) описывается функцией дискретного времени и конечным множеством возможных значений;

· цифровой интерфейс, или стык, - точка соединения двух приборов, в которой данные передаются от одного прибора к другому. Чтобы обеспечить быстрое и надежное соединение без подстройки параметров, оба прибора должны соответствовать единым требованиям к точке стыка.

Важным условием взаимодействия оборудования систем передачи ПЦИ (PDH) различных уровней и оборудования ПЦИ и СЦИ (SDH) единой цифровой сети является соответствие параметров аппаратуры определенным требованиям:

· параметров цифровых стыков;

· алгоритмы формирования цифрового сигнала;

· коэффициент ошибок принимаемого сигнала.

Стыки цифровых каналов передачи и групповых трактов предназначены для соединения указанных каналов и трактов при организации транзитов (образовании составных каналов передачи из простых), переключений (организации обходных путей, замене неисправных каналов и групповых трактов на резервные), а также для подключений на их окончаниях источников и приемников сигналов аппаратуры первичной сети ЕАСС (для трактов), аппаратуры вторичных сетей ЕАСС (единая автоматизированная сеть связи) и аппаратуры потребителей (для каналов).

Типовым цифровым каналам передачи и групповым трактам должны соответствовать следующие стыки:

· стык ОЦК;

· первичный стык;

· вторичный стык;

· третичный стык;

· четверичный стык.

На стыках ОЦК осуществляют обмен тремя видами синфазных сигналов: информационными сигналами (ИС), тактовыми сигналами (ТС) и октетными сигналами (ОС) в соответствующих сочетаниях для конкретных схем включения.

На первой ступени европейской иерархии формируется первичный поток со скоростью 2048 кбит/с путем объединения 30 основных цифровых каналов со скоростью передачи в каждом ОЦК 64 кбит/с. Следует обратить внимание, что 2048 = 64 ∙ 32, т. е. первичный поток содержит 32 канала со скоростью передачи в каждом 64 кбит/с. При этом, 30 каналов предназначены для передачи информационных сигналов, а 2 оставшихся – для передачи служебных сигналов.

Вторая ступень европейской иерархии предусматривает объединение четырех первичных потоков и, таким образом, формирование вторичного цифрового потока со скоростью 8448 кбит/с. Скорость агрегатного сигнала превышает суммарную скорость компонентных потоков (8448 > 4∙2048), что связано с необходимостью передавать помимо полезной еще и служебную информацию.

Третичный поток организуется путем объединения четырех вторичных цифровых потоков со скоростью 8448 кбит/с и имеет скорость 34368 кбит/с. Формирование данного потока может быть выполнено с помощью третичной ЦСП ИКМ-480, которая предназначена для работы на зоновых и магистральных сетях по кабелю МКТ-4, волоконнооптическим, радиорелейным или спутниковым линиям и обеспечивает организацию 480 каналов ТЧ.

На последней четвертой ступени европейской иерархии объединяются 4 третичных потока со скоростью 34368 кбит/с, и формируется четверичный поток, скорость которого 139264 кбит/с.

ТИПЫ СТЫКОВ ОЦК

Согласно Рекомендации МСЭ G. 703 через стык 64 кбит/с, а применительно к данной задаче, между источником сигнала и ЦСП могут передаваться три сигнала: информационный 64 кбит/с, а также сигналы тактовой и октетной синхронизации 64 кГц и 8 кГц соответственно. При этом первые два являются обязательными, а наличие третьего зависит от структуры передаваемого сигнала. В зависимости от способа передачи сигнала тактовой синхронизации различают три схемы организации стыка ОЦК: сонаправленный стык, противонаправленный стык и стык с центральным генератором.

Сонаправленный стык предусматривает передачу информационного сигнала и сигнала синхронизации в одном и том же направлении, в связи с чем для каждого направления передачи выделяется одна симметричная пара, что является достоинством данной схемы.

Работа противонаправленного стыка базируется на принципе «ведущий – ведомый», т. е. сигнал синхронизации поступает от управляющего («ведущего») оборудования к подчиненному («ведомому»), а поэтому необходимо использовать две симметричные пары проводов в каждом направлении: одну для передачи информационного сигнала, другую для передачи составного сигнала синхронизации (64 и 8 кГц). Это обстоятельство является существенным недостатком данного стыка.

Схема организации стыка с центральным генератором (рис. 6.26, в) имеет много общего со схемой противонаправленного стыка, а именно, по-прежнему применяется принцип «ведущий – ведомый». В качестве «ведущего» используется центральный задающий генератор, а источник сигнала и оконечная станция ЦСП работают в режиме подчиненного оборудования. При этом количество пар проводов такое же, как в предыдущем случае.

В соответствии с Рекомендацией G. 703, при использовании сонаправленного стыка алгоритм формирования сигнала строится следующим образом (рис. 6.27):

· тактовый интервал сигнала 64 кбит/с делится на четыре равных подинтервала;

· двоичная единица кодируется в виде блока из следующих четырех битов – 1100;

· двоичный нуль кодируется в виде блока из следующих четырех битов – 1010;

· двоичный сигнал преобразуется в трехуровневый сигнал путем изменения полярности последовательных блоков;

· производится нарушение чередования полярности блоков за счет каждого восьмого блока

Данный алгоритм преобразования кода дает возможность получить на каждом тактовом интервале переходы 1→ 0 и 0 → 1 что позволяет обеспечить устойчивую работу системы тактовой синхронизации (64 кГц), а нарушение чередования полярности в каждом восьмом блоке решает проблему синхронизации по октетам (8 кГц). Однако, как нетрудно видеть, преобразование кода приводит к увеличению тактовой частоты в 4 раза, что является серьезным недостатком сонаправленного стыка, так как может вызвать недопустимые линейные искажения и сделать невозможной передачу сигнала с требуемой вероятностью ошибки.

Принципы построения противонаправленного стыка и стыка с центральным генератором, как было сказано выше, совпадают. Более того, для данных стыков применяется один и тот же алгоритм формирования сигналов. А именно, для сигнала данных применяется биполярный код с чередованием полярности импульсов ЧПИ (AMI), при использовании которого каждый последующий импульс исходной двоичной последовательности преобразуется в импульс, имеющий полярность противоположную полярности предыдущего импульса. Нули при этом передаются без изменений. Составной хронирующий сигнал, включающий в себя сигналы тактовой (64 кГц) и октетной (8 кГц) синхронизации, формируется с использованием биполярного кода ЧПИ, но с нарушением чередования полярности для каждого восьмого импульса. Как следует из алгоритма формирования сигналов, тактовая частота при выполнении преобразования кода не изменяется, что является достоинством противонаправленного стыка по сравнению с сонаправленным. В приемном оборудовании ЦСП осуществляется обратное преобразование кода, и полученный исходный информационный сигнал вводится синхронно в групповой цифровой поток. Однако так как в общем случае источник сигнала и оконечная станция ЦСП удалены друг от друга, то из-за временно́й задержки, вносимой линией, возникает некоторое расхождение между временны́ми положениями импульсов информационного сигнала и временны́ми позициями в групповом цифровом потоке, отведенными под передачу данного сигнала. Для устранения этого расхождения поступающий информационный сигнал в оконечной аппаратуре ЦСП пропускают через устройство буферной памяти, которая вносит соответствующую задержку ∆t и тем самым компенсирует имеющийся временно́й сдвиг.

НЕКОТОРЫЕ ПАРАМЕТРЫ

· Номинальная скорость передачи символов

· Номинальная форма импульсов - прямоугольная.

· Измерительное нагрузочное сопротивление.

· Номинальная амплитуда импульса любой полярности на нагрузочном сопротивлении

· Максимальное пиковое напряжение в отсутствии импульса

· Выходное сопротивление.

· Номинальная длительность одиночного импульса, номинальная длительность сдвоенного импульса.

· Отношение амплитуд импульсов разной полярности в середине импульса (по длительности).

· Отношение длительности импульсов разной полярности на уровне половины номинальной амплитуды.

15. Требования к сигналам на стыках ЦСП. Стандартные коды стыков (AMI, HDB3, CMI).

ТРЕБОВАНИЯ

· энергетический спектр сигнала должен быть как можно уже, в нем должна отсутствовать постоянная составляющая и должны быть ослаблены низкочастотная и высокочастотная составляющие. Последнее позволит ограничить полосу частот сигнала на входе регенератора и тем самым уменьшить мощность помех;

· должна быть обеспечена высокая и почти постоянная плотность токовых импульсов. Это даст возможность обеспечить устойчивую работу системы тактовой синхронизации;

· должна быть обеспечена возможность контроля достоверности передачи в процессе эксплуатации без перерывов связи;

· уменьшение при необходимости тактовой частоты передаваемого сигнала по сравнению с исходным двоичным сигналом.

А вот с хера ли, об этом история умалчивает.

КОДЫ

В существующих цифровых системах передачи, работающих по кабелям с медными жилами, применяют биполярные коды, которые предполагают использование для передачи сигнала импульсов как положительной, так и отрицательной полярности (чередование полярности импульсов ЧПИ), что позволяет устранить постоянную составляющую, а кроме того, в зависимости от алгоритма кодирования, ликвидировать длинные последовательности 0 и 1. Наиболее распространенными являются коды с основанием, равным трем, т. е. содержащие три разрешенных состояния: +1, 0 и –1. Такие коды, в зависимости от алгоритма кодирования, называют троичными или квазитроичными.

AMI

AMI (Alternate Mark Inversion), называемый также кодом с чередованием полярности импульсов ЧПИ. В соответствии с алгоритмом кодирования нули передаются без изменений (0→0), а логическая 1 преобразуется в +1 или –1 с использованием принципа чередования полярности, т. е. каждый последующий импульс исходной двоичной последовательности преобразуется в импульс, полярность которого противоположна полярности предыдущего импульса.

Поскольку в данном случае два разрешенных состояния (+1 и –1) используются для передачи одного и того же значения (1), т. е. AMI представляет собой код класса 1B1T, то тактовая частота в результате преобразования кода не изменяется, а поэтому AMI называют квазитроичным кодом.

Нетрудно видеть, что использование кода AMI позволяет устранить постоянную составляющую в спектре сигнала, а кроме того, ликвидировать длинные последовательности единиц. Помимо этого, появляется возможность контроля линейного тракта в процессе эксплуатации по нарушению чередования полярности импульсов (два последовательно однополярных импульсов - ошибка). Однако применение кода AMI не решает проблему увеличения плотности единиц, поскольку в результате кодирования в сигнале сохраняется такое число последовательных нулей, как и в двоичном сигнале. Данное обстоятельство является основным недостатком кода AMI. Следует также заметить, что в спектре сигнала с ЧПИ отсутствует тактовая частота, а максимум энергии приходится на ее субгармоники. Поэтому при выделении тактовой частоты в ВТЧ сигнал сначала подвергается нелинейному преобразованию с помощью выпрямителя, а затем уже из выпрямленного сигнала выделяется тактовое колебание. Согласно международным стандартам код AMI рекомендован к использованию лишь на первых ступенях PDH при передаче сигналов со скоростями 64 кбит/с и 1544 кбит/с.

HDB3

Наиболее распространенным является код HDB-3, который также называют модернизированным ЧПИ (МЧПИ). В соответствии с алгоритмом кодирования, нули в общем случае передаются без изменений (0→0), а единицы преобразуются в +1 или –1 с использованием принципа ЧПИ. Помимо этого, комбинации из четырех нулей заменяются на комбинации вида B00V и 000V, где B – импульс (+1 или –1), полярность которого противоположна полярности предыдущего импульса, а V – импульс (+1 или –1), имеющий ту же полярность, что и предыдущий импульс. Так, в комбинации B00V импульс V будет иметь ту же полярность, что и B. Выбор одной из этих комбинаций осуществляется по следующему правилу: после каждой замены, т. е. после каждого импульса V, начинается подсчет единиц в сигнале, и если к моменту следующей замены поступило нечетное число единиц, то для замены выбирается комбинация 000V, а если четное – B00V. Таким образом, между двумя соседними V должно быть нечетное число единиц. Нетрудно видеть, что подобные замены нарушают чередование полярности импульсов (этот признак используется для обнаружения замен при декодировании на приемной стороне). Это обстоятельство может привести к нарушению баланса между +1 и –1 и к появлению в спектре сигнала постоянной составляющей. Использование для замены двух данных комбинаций в соответствии с указанным правилом выбора позволяет обеспечить баланс между +1 и –1 и тем самым не допустить появление постоянной составляющей.

Как и в случае применения кода AMI, в спектре сигнала, преобразованного в соответствии с алгоритмом кода HDB-3, отсутствуют постоянная составляющая и тактовая частота, а максимум энергии приходится на полутактовую частоту (ωт 2).

Согласно международным стандартам, код HDB-3 рекомендован к использованию в первичной, вторичной и третичной ЦСП европейской иерархии , т. е. при передаче сигналов со скоростями 2048 кбит/с, 8448 кбит/с и 34368 кбит/с.

CMI

(СМI – Coded Mark Inversion). В CMI, согласно алгоритму кодирования, нули передаются биимпульсным сигналом, т. е. нулю соответствует пара символов –1, +1 (либо пара 0, 1 в случае использования однополярных импульсов, например, при передаче по волоконно-оптическим линиям связи). Единицы в коде CMI преобразуются в импульсы без возврата к нулю (NRZ) с полярностью, противоположной полярности импульса, который соответствовал предыдущей единице. Иными словами, логическая 1 преобразуется в +1 или –1 с использованием принципа чередования полярности (при использовании однополярных импульсов единица передается как 0 или 1 также с применением принципа чередования).

Основной недостатк кода CMI: его чувствительность к ошибкам больше (на 3 дБ), чем абсолютного биимпульсного сигнала.