Плезиохронная цифровая иерархия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Плезиохронная цифровая иерархия

Содержание

1. Плезиохронная цифровая иерархия

2. Плезиохронная иерархия цифровых систем передачи (PDH) в РФ

3. Принцип формирования групповых сигналов PDH

Литература

1. Плезиохронная цифровая иерархия

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).

Основные принципы

В технологии PDH в качестве входного используется сигнал основного цифрового канала (ОЦК), а на выходе формируется поток данных со скоростями n Ч 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 (11/88).

В отличие от более поздней SDH, 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 прочая неполезная нагрузка, то процесс терминирования потоков низкого уровня превращается в весьма сложную процедуру, требующую сложных аппаратных решений.

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.

В настоящее время происходит переоснащение первичных сетей связи, связанное, прежде всего, с увеличением темпов строительства волоконно-оптических линий связи, обладающих рядом преимуществ перед линиями, построенными на традиционных кабелях с медными жилами. Новые высокоскоростные технологии постепенно завоевывают телекоммуникационное пространство. Однако для больших многоуровневых и протяженных сетей связи новые технологии еще довольно продолжительное время будут не только существовать, но и взаимодействовать в рамках единой сети с оборудованием, установленным и освоенным ранее. Такой сетью является сеть связи железнодорожного транспорта, где аналоговое оборудование, физические цепи соседствуют с цифровыми системами передачи информации, которые, в свою очередь, также развиваются очень интенсивно.

Казалось бы, совсем недавно, около 10 лет назад, на сети МПС появились первые цифровые линии связи со скоростями передачи 2048 и 8448 кбит/с, а сегодня вдоль железнодорожных магистралей работают системы со скоростями 622 Мбит/с, проектируются со скоростями 2,5 и даже 10 Гбит/с. Все уже привыкли к термину синхронная цифровая иерархия (СЦИ). При этом считается, что традиционная иерархия, которую стали называть плезиохронной (ПЦИ), обладает существенными недостатками и неперспективна. Рассмотрим еще раз эти две иерархии, чтобы определить возможное место каждой из них на сети связи МПС.

Итак, исторически, первой появилась плезиохронная иерархия, которая была единственной с начала 60-х до конца 80-х гг. Поэтому не было необходимости в термине ПЦИ.

Первой системой передачи информации с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), выпущенной предприятием фирмы Белл в 1961 г., была двадцатичетырех-канальная система со скоростью передачи цифрового сигнала в линии 144 кбит/с. Она послужила основой для североамериканского стандарта ПЦИ, который получил признание МККТТ и используется по настоящее время. Однако для Европейского региона МККТТ принял другой стандарт иерархии, который основывается на первичной цифровой системе передачи (ЦСП) типа ИКМ-ЗО со скоростью передачи цифрового сигнала 2048 кбит/с. Первые разработки ЦСП в нашей стране - аппаратура ИКМ-12, ИКМ-24 - не соответствовали этим требованиям, поэтому в дальнейшем был организован выпуск аппаратуры, соответствующей стандартному ряду ИКМ-ЗО, 120, 480, 1920.

Первичная ЦСП ИКМ-ЗО используется на телефонных сетях в основном для организации соединительных линий между автоматическими телефонными станциями (АТС), а также как каналообразующая аппаратура для аналого-цифрового преобразования в системах передачи более высоких ступеней иерархии. Основные ее параметры, установленные в соответствии с рекомендациями Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ), таковы: количество телефонных каналов - 30 при 32 канальных интервалах, частота дискретизации - 8 кГц, количество разрядов кодека - 8, скорость передачи 32х 8х 8 - 2048 кбит/с. Два дополнительных канальных интервала предусмотрены для передачи синхросигналов и других служебных сигналов, например, сигналов управления и взаимодействия между АТС или данных при организации общего канала сигнализации (ОКС). Современная терминология, применяемая в цифровой технике телекоммуникаций, все дальше отходит от традиционного названия ИКМ-ЗО. Все чаще используется понятие первичный мультиплексор или аппаратура цифрового каналообразования (АЦК), так как назначением первого этапа иерархического преобразования сигналов является мультиплексирование различных сигналов, поступающих на вход мультиплексора в первичный цифровой тракт ПЦТ 2048 кбит/с на передаче, демультиплексирование и обратное преобразование на приеме. При этом объединяемые сигналы могут быть как аналоговые, так и цифровые. В качестве метода аналого-цифрового преобразования может использоваться не только импульсно-кодовая модуляция. плезиохронный модуляция сигнал телефонный

Если раньше можно было с определенностью считать, что вторичная ЦСП ИКМ-120 предназначена для организации 120 каналов тональной частоты, то, учитывая предыдущее замечание, а также то, что ПЦТ может быть целиком использован как широкополосный канал передачи данных, т. е. как первичный цифровой канал ПЦК, правильным будет утверждение, что оборудование второй ступени ПЦИ предназначено для объединения четырех первичных цифровых каналов ПЦК или трактов ПЦТ с пропускной способностью 2048 кбит/с в один групповой вторичный тракт ВЦТ с пропускной способностью 8448 кбит/с. Основным оборудованием ИКМ-120 является оборудование вторичного временного группообразования ВВГ, в котором, как и на последующих ступенях ПЦИ, используется посимвольный метод объединения цифровых сигналов.

Третичные ЦСП рассчитаны на объединение сигналов четырех вторичных систем и, в случае использования стандартного ИКМ-преобразования, на первой ступени иерархии могут обеспечить передачу до 480 телефонных каналов. Пропускная способность третичного тракта ТЦТ 34 368 кбит/с, который формируется в оборудовании третичного временного группообразования (ТВГ).

Четверичные ЦСП, объединяющие сигналы четырех третичных систем, позволяют организовать 1920 телефонных каналов. В четверичном цифровом тракте, формируемом в ЧВГ, с пропускной способностью 139 264 кбит/с можно обеспечить высококачественную передачу телевизионных сигналов и сигналов других широкополосных систем.

Представляет интерес сравнение действующих в настоящее время уровней плезиохронных цифровых иерархий в Европе и Северной Америке (табл. 1).

Дальнейшим объединением цифровых потоков четырех систем передачи можно получить более мощные пятеричные, шестеричные цифровые системы передачи. Пятеричные системы со скоростью передачи 565 Мбит/с использовались на ряде магистральных волоконно-оптических линий связи за рубежом. Однако они не нашли широкого применения, так как не выдержали конкуренции с новыми принципами организации цифровых систем передачи информации - синхронной цифровой иерархии.

Потребности существенного увеличения объемов, надежности и экономичности передачи цифровой информации предопределили дальнейшие поиски в области разработки ЦСП. Семейство оборудования, разработанное на принципах синхронной цифровой иерархии, явилось качественно новым этапом развития техники систем передачи.

Таблица 1

2. Плезиохронная иерархия цифровых систем передачи (PDH) в РФ

плезиохронный модуляция сигнал телефонный

Опыт разработки и внедрения в производство и эксплуатацию цифровых систем передачи, накопленный в процессе создания цифровых сетей, показал, что постоянно растущие объёмы передаваемой информации, расширение номенклатуры услуг и ряд других факторов ставят задачи непрерывного увеличения пропускной способности и обеспечения совместной работы в рамках сети ряда ЦСП с различными скоростями передачи. Для местных, внутризоновых, магистральных сетей, сетей доступа, ТфОП и корпоративных сетей различного назначения требуются ЦСП с пропускной способностью, лежащей в пределах от нескольких каналов ТЧ или ПДИ до нескольких сотен, а зачастую и тысяч каналов. Кроме того, надо учитывать, что на указанных сетях работают ЦСП, не связанные единой системой синхронизации, оборудованные различными сервисными подсистемами и имеющие генераторное оборудование, допускающее определённый разброс номиналов тактовых частот. Все указанные факторы усложняют задачу организации объединения и разделения цифровых потоков. Система, объединяющая такие ЦСП, получила название плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ или PDH), то есть иерархии, использующей метод асинхронного объединения и разделения сигналов ЦСП, имеющих типовые номиналы скоростей передачи, но не охваченных единой системой синхронизации.

В настоящее время в мире существует три разновидности PDH: европейская, американская и японская. Далее в данном разделе будет рассматриваться европейский вариант иерархии ЦСП, принятый в Российской Федерации.

Плезиохронная иерархия ЦСП, стандартизованная в России, странах Европы и ряде других государств, базируется на первичной цифровой системе передачи ИКМ-30, а также на ЦЭАТС, формирующих потоки Е 1 для уплотнения соединительных линий. Пропускная способность ЦСП каждой последующей ступени иерархии возрастает в 4 раза по сравнению с предыдущей ступенью.

Характерной особенностью ВСС РФ является широкое использование так называемых субпервичных ЦСП, то есть ЦСП, не входящих в стандартизованные МСЭ-Т иерархии. Как правило, субпервичные ЦСП имеют пропускную способность ниже, чем у первичных, и используются, в основном, на сетях сельской и пригородной связи, а также на корпоративных сетях, не требующих высокой пропускной способности.

В качестве носителей информации в упомянутых выше ЦСП используются металлические кабели различных типов, волоконно-оптические кабели, радиорелейные и спутниковые системы, каналы фиксированного и мобильного радиодоступа.

3. Принцип формирования групповых сигналов PDH

Как уже упоминалось выше, групповые сигналы PDH формируются путём объединения сигналов ЦСП низшей ступени иерархии. При этом используется метод побитного объединения цифровых потоков. Компонентные сигналы формируются различными, зачастую территориально разнесёнными мультиплексорами, а также различным цифровым коммутационным оборудованием (ЦЭАТС). Возможный разброс номиналов тактовых частот источников компонентных сигналов равен +5·10-6 для ЦЭАТС, ИКМ-30 и ИКМ-120, +3·10-6 для ИКМ-480, +1,5·10-6 для ИКМ-1920. Кроме того, тактовая частота каждого источника неизбежно будет флюктуировать в результате воздействия внешних дестабилизирующих факторов. Поэтому, несмотря на то, что скорости передачи ЦСП жёстко стандартизованы, синхронное объединение цифровых потоков невозможно. Необходимо обеспечить уравнивание скоростей, или стаффинг, в противном случае возможно "набегание" одной импульсной последовательности на другую и потеря части информации. Процедура мультиплексирования состоит в записи компонентных сигналов в устройство оперативной памяти (буфер), которое производится на скорости данного компонентного потока, и последующего считывания информации с повышенной скоростью, что гарантирует своевременное опорожнение буфера. Недостаток битов (неполное заполнение буфера) компенсируется битами стаффинга. Помимо информационных потоков в групповой сигнал высшей ступени вводятся сигналы цикловой синхронизации, сигналы управления и индикаторы стаффинга, предназначенные для синхронизации процедуры демультиплексирования сигнала на противоположном конце цифрового тракта. Поэтому скорость передачи группового сигнала будет превышать величину скорости компонентного сигнала, просто умноженную на 4. Например, скорость передачи группового сигнала ИКМ-120 равна 2048 кбит/с · 4 + 256 кбит/с = 8448 кбит/с.

В отличие от временного спектра Е 1, цифровые потоки Е 2, Е 3, Е 4 не имеют сверхцикловой структуры. Начало цикла маркируется сигналом цикловой синхронизации, затем следует ряд групп информационных бит (подциклов), образованных путём побитного объединения сигналов низшего уровня иерархии. Группы разделяются битами стаффинга, которые служат для уравнивания скоростей компонентных потоков.

Поток Е 2 делится на циклы, каждый из которых состоит из 848 бит, разделённых на 4 группы по 212 бит в каждой. Первая группа начинается с цикловой комбинации 111010000, затем следуют биты индикации неисправности, биты передачи вспомогательной информации, информационные биты компонентных потоков. Вторая, третья и четвёртая группы начинаются четырьмя битами стаффинга, причём четвёртая содержит ещё 4 дополнительных бита стаффинга. Длительность цикла равна 100,38 мкс, частота следования циклов 9,962 кГц.

Поток Е 3 делится также на 4 группы по 384 бита в каждой. Цикловой синхросигнал, биты стаффинга и служебной информации по количеству и порядку размещения аналогичны потоку Е 2. Число бит в цикле равно 1536, длительность цикла 44,69 мкс, частота цикла 22,375 кГц.

Поток Е 4 делится на 6 групп по 488 бит. Цикловой синхросигнал, биты стаффинга и служебной информации по количеству и порядку размещения в каждой группе аналогичны потокам Е 2 и Е 3, за исключением 1-ой группы, содержащей 3 бита передачи вспомогательной информации. Число бит в цикле равно 2928, длительность цикла 21,02 мкс, частота цикла 47,564 кГц.

При демультиплексировании группового сигнала производится распознавание комбинации цикловой синхронизации, распределение бит сигнала по 4-м исходящим линиям, причём на каждой из них информационные и служебные биты записываются в буферное устройство памяти, откуда считываются уже со скоростью, определённой для компонентного цифрового потока. Так как число дополнительных битов стаффинга ограничено, то при превышении заданной величины девиации скорости или при нарушении правильной работы систем цикловой синхронизации неизбежны потери передаваемой информации. Подобный недостаток присущ практически всем ЦСП, входящим в плезиохронную цифровую иерархию.

Литература

1. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Пятибратов и др. - ФИС, 1998.

2. Средства связи для "последней мили". Денисьев и Мирошников, -Эко-Трендз, 1998.

3. Синхронные цифровые сети SDH. Н.Н. Слепов. - Эко-Трендз, 1998.

Интернет ресурсы:

4. http://ru.wikipedia.org/

5. http://do.gendocs.ru/

Размещено на Allbest.ru