Слепов Н.Н. Современные технологии Цифровых оптоволоконных сетей связи (ATM, PDH, SDH, SONET и WDM)

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 1

Основы технологии передачи цифровых сигналов

Для приема выбран вариант байт-интерливинга, где в используемых обозначениях: 1/a, -

1/d, …,4/a .-. 4/d – цифры 1, 2, 3, 4 соответствуют номерам каналов, а индексы: a, b, c, d – номерам

байт. Стрелкой указано направление потока бит.

1.3.4. Волновое мультиплексирование

Наряду с временным мультиплексированием, широко используемым в цифровых системах связи,

в оптических системах связи в последнее время стал использоваться метод мультиплексирования

с разделением по длине волны, часто называемым также волновым мультиплексирование. Этот

метод в настоящее время получил широкое распространение в оптических системах передачи в

связи с распространением технологии WDM (см. п. 11.1).

Суть метода волнового мультиплексирования заключается в объединении нескольких оп-

тических несущих λ

(на передающей стороне) и передаче полученного сигнала ∑ λ

по одному

волокну с последующим выделением (демультиплексированием) отдельных несущих, например,

путём их фильтрации с помощью фильтров Ф

, на приёмной стороне.

Волновое мультиплексирование играет ту же роль, что и мультиплексирование с час-

тотным разделением МЧР (FDM) для аналоговых систем передачи данных. По этой причине

системы с WDM часто называют системами оптического мультиплексирования с частотным

разделением ОМЧР (OFDM). Однако по сути своей эти технологии (FDM и OFDM) существенно

отличаются друг от друга. Их отличие состоит не только в использовании оптического (OFDM)

или электрического (FDM) сигнала. При FDM используется механизм AM модуляции с ОБП и

выбранной системой несущих и поднесущих, модулирующий сигнал которых одинаков по струк-

туре, так как представлен набором стандартных голосовых каналов. При OFDM механизм моду-

ляции необходимый в FDM для сдвига каналов, вообще не используется, а несущие генерируются

отдельными источниками (лазерами), сигналы которых просто объединяются мультиплексором в

единый многочастотный сигнал.

Каждая составляющая (несущая) такого многочастотного сигнала принципиально может

передавать поток цифровых сигналов, сформированный по законам различных сетевых техноло-

гий. Например, одна несущая формально может передавать трафик ATM или гигабитного

Ethernet, другая SDH, третья PDH и т.д. Единственное, что нужно для этого, модулировать несу-

щие цифровым сигналом в соответствии с передаваемым трафиком и иметь интерфейс для сиг-

налов данной сетевой технологии.

Глава 1

Основы технологии передачи цифровых сигналов

1.4. Кодирование цифровых данных в ИКМ системах

1.4.1. Практические методы формирования цифровой последовательности

Рассмотрим простой пример дискретизации в системе ИКМ с n-канальным мультиплексирова-

нием, внутриканальной синхронизацией (осуществляемой путём вставки синхрогруппы из k бит

после m фреймов) и симметрично линейного квантования с числом уровней l. Для примера выбе-

рем n=4, k=4, m=2, l=8. Условимся, что мгновенное значение сигнала изменяется в интервале (-

4,+4). Пример иллюстрируется рис 1-7.

Для компактности все процессы дискретизации, квантования, кодификации, мультиплек-

сирования и синхронизации (выравнивания) показаны на одном рисунке.

ИКМ система последовательно выполняет следующие стандартные функции:

- дискретизации сигнала в каждом из четырех каналов (к1 - к4) с частотой f

(конкретное значе-

ние не играет роли) в последовательные нормированные моменты времени 0 (к1), 1 (к2), 2 (к3), 3

(к4), 4 (к1) и т.д. При отсутствии выравнивания выборки берутся периодически с периодом

дискретизации 4 единицы, например, для к1 - в моменты; 0, 4, 8, 12, …, для к2; 1, 5, 9, 13, … и

т.д., что соответствует фрейму, состоящему из 4 тайм-слотов;

- квантования выборок сигнала каждого канала, т.е. отображение непрерывного множества зна-

чений амплитуд выборок а из интервала (-4,+4) на дискретное множество из 8 уровней кванто-

вания, либо 0, 1, …, 7 - одностороннее (несимметричное) отображение (однополярный сигнал),

либо, например, -3, -2, …, +4 - двустороннее (симметричное с точностью до уровня) отображе-

ние (двухполярный сигнал);

- двоичного кодирования, или кодификации (см. термин в 1.6) квантованных значений. При схе-

ме кодирования: знак-номер уровня и 8 уровнях квантования достаточно 4 бита на выборку: 1

знаковый бит и 3 бита на формирование двоичного номера уровня (23=8). Используем простой

алгоритм отображения множеств, или алгоритм кодификации: если n-1 < a < n, то a = n для

всех a. Следовательно, если a = 3.55, а значит 3 < a < 4, то a = 4, а если а = -0,78, а значит -1 < a

< 0, то а = 0. В результате требований симметричности квантования, получаем поток бит, пока-

занный на рис. 1-7, где -3 ~ 1011, …, 0 ~ 0000, …, +4 ~ 0100;

- мультиплексирования каналов по схеме: объединение 4 каналов на входе в один канал выходе -

4:1 – т.е. с чередованием выборок отдельных каналов для создания потока бит выходного кана-

ла. Без учета синхронизации процесс мультиплексирования создает регулярный поток

Глава 1

Основы технологии передачи цифровых сигналов

фреймов, состоящих из четырех выборок. Его регулярность нарушается необходимостью син-

хронизации (выравнивания), которая при внутриканальной синхронизации сводится и вставке

синхрогруппы после m фреймов – этот процесс называется синхронизацией (выравниванием)

фрейма. Для выравнивания по нашей схеме необходимо сформировать мультифрейм - струк-

туру состоящую из двух фреймов, что еще больше осложняет процесс мультиплексирования;

- синхронизации фрейма (а точнее мультифрейма) - эта функция осуществляется путем форми-

рования и вставки легко идентифицируемой синхрогруппы “1111” (не используемой в процессе

кодификации) после двух регулярных фреймов, для чего выделяется один дополнительный

тайм-слот. В результате на приемной стороне происходит синхронизация приемника с передат-

чиком, а повторяющаяся структура - результирующий мультифрейм - принимает вид: 8 вы-

борок + синхрогруппа = 9 тайм-слотов. Можно ввести также понятие результирующий фрейм -

формальный параметр, равный 9/2=4,5, показывающий, что период повторения регулярного

фрейма изменился с 4 до 4,5 тайм-слотов.

Из этого ясно, что мультиплексирование осуществляется “регулярно в среднем”, с перио-

дом повторения 4,5 слота, формируя за цикл один результирующий фрейм. Физически же инфор-

мационные выборки формируются нерегулярно. Например, выборки в к1, берутся теперь в мо-

менты времени 0,4,9, 13, 18, 22, 27, и т.д.

Общий вид четырех входных сигналов, с выборками, взятыми последовательно в момен-

ты времени 0, 1, 2, 3, и т.д., и их квантованные значения, полученные в результате кодификации, с

учетом выравнивания, показаны на рис 1-7. Сформированный таким образом поток бит, приведен

в нижней части рисунка.

На приемной стороне происходит демультиплексирование указанной последовательности

так, что в канал к1 попадут только квантованные кодифицированные выборки, взятые в моменты;

0, 4, 9, 13, 18, 22, … . Из них затем (если нужно) и будут восстановлены с помощью фильтрации

фильтрами нижних частот (ФНЧ) исходные аналоговые сигналы.

1.4.2. Методы двоичного кодирования и ошибки квантования

Для цифровых систем, как и для аналоговых, существуют шумы канала связи и шумы,

возникающие в процессе преобразования сигнала, а значит и к ним применимы такие понятия,

как отношение сигнал/шум и динамический диапазон.

Специфическими для цифровых

систем являются шумы квантования. На

рис. 1-8, например, показана разность меж-

ду идеальным и реальным преобразован-

ным сигналами - искажение, квалифициро-

ванное как шум, возникающий при линей-

ном квантовании. Неприятной особенно-

стью является то, что амплитуда искаже-

ний не зависит от амплитуды сигнала,

ухудшая условия передачи сигналов низко-

го уровня. Ясно, что для уменьшения ис-

кажений нужно увеличивать число уровней

квантования, но в отличие от звуковых Hi-

Fi систем, где могут использоваться 16,20

и 24 бита на выборку, в цифровых систе-

мах связи выше 8 бит на выборку практи-

чески не используют, чтобы не увеличи-

вать максимально необходимую скорость

передачи.

Для улучшения ситуации исполь-

зуют методы нелинейного двоичного ко-

дирования при квантовании (нелинейной

кодификации).

Глава 1

Основы технологии передачи цифровых сигналов

Они идейно основаны на методах компандерного расширения динамического диапазона

при передаче по каналу связи с ограниченным динамическим диапазоном, используемых в анало-

говых системах (например, в системах магнитной записи). В них на входе системы сигнал сжима-

ется с помощью компрессора до уровня, приемлемого для передачи по каналу связи, а на выходе

из канала связи сигнал с помощью эспандера (осуществляющего расширение или обратное пре-

образование) восстанавливается (см. рис. 1-9).

Для реализации такой схемы нелинейной кодификации, достаточно выбрать требуемую

степень компрессии и закон нелинейного преобразования, а затем решить проблему аппроксима-

ции функции, соответствующей выбранному закону преобразования.

Для нелинейных (прямого и обратного) преобразований входа/выхода идеально подходит

пара ехр(х) - ln(х). Ее и аппроксимируют затем по методу близкому к линейной неравномерной

адаптивной аппроксимации, оптимально выбирая число и наклон прямолинейных аппроксими-

рующих сегментов. В результате получают некий закон, который, будучи стандартизован, ис-

пользуется в коммерческих системах. Используются два таких закона для симметричного входно-

го сигнала: А-закон (параметр А) и µ-закон (параметр µ), ниже х - вход, у – выход:

А-закон: y=sgn(x)[z/(1+lnA)], где z=А /x/ для 0≤x≤1/A или z=1+lnA /x/ для (1/A) ≤/x/≤1;

µ-закон: y=sgn(x)[ln(l+ µ |x| )/ln(1+ µ)].

А-закон (А=87.6) используется в европейских системах ИКМ и дает минимальный шаг

квантования 2/4096, µ-закон используется в американских системах ИКМ (D1 с µ=100 и D2 с

µ=255), давая минимальный шаг квантования 2/8159 (см. ITU-T Rec. G.7I1 [30]). Указанный под-

ход позволяет добиваться отношения сигнал/шум (С/Ш) 30 дБ в динамическом диапазоне 48 дБ,

что соответствует эквивалентной схеме кодирования с 13 битами на выборку.

1.4.3. Параметры стандартных ИКМ систем

Существует несколько реализаций ИКМ снегом, признанных в качестве стандартных:

- T1 (AT&T, США, I962), позднее названная Bell D1 - 24-канальная система с выходным потоком

Т1 = 1544 кбит/с;

- D2 (Bell, США) - 24-канальная система, описана в ITU-T Rec. G.733 [31];

- U.K. (Великобритания) – 24-канальная система с выходным потоком 1536 кбит/с;

- СЕРТ (Европа) - 30-канальная система с выходным потоком E1 = 2048 кбит/с, описана в ITU-T

Rec. G.732 [32].

Параметры этих систем сведены в табл. 1-1.

Указанные в таблице параметры практически не требуют дополнительных объяснений.

Укажем только их некоторые особенности.

Системы типа Bell D1 (как модификация системы Т1) до сих пор существуют в северной

Америке в силу большой распространенности в прошлом. Эти 4-х проводные системы использу-

ются и для передачи цифровых данных со скоростью 56 кбит/с по основному цифровому каналу

Глава 1

Основы технологии передачи цифровых сигналов

(ОЦК), начало такого сервиса было положено компанией AT&T (видимо не раньше 1973

г., после внедрения тарифа “267”), предложившей услуги Dataphone Digital Service [1].

Система Bell D2 в отличие от D1 более продвинута: использует 8 бит на выборку в пятер-

ках (1-5 и 7-11) фреймов и 7 бит в 6-ом и 12-ом фреймах, редуцируя закон кодификации при пере-

ходе с 8- на 7-битное квантование (позволяет передавать данные со скоростью 64 кбит/с по ОЦК),

Система использует выравнивание мультифреймов (состоящих из 12 фреймов) и допускает сигна-

лизацию по общему каналу. В силу широкого распространения в северной Америке, Японии и

юго-восточной Азии, система была стандартизована комитетом CCITT [31].

Английская система, как и D1, использует 7-битное кодирование, но выравнивание осу-

ществляет по мультифрейму, состоящему из 4 фреймов, что позволяет обойтись без 193-го бита

(отсюда скорость 1536 кбит/с). Система использует европейский закон кодификации (с 1968 г.),

что важно для целей совместимости, и позволяет передавать данные со скоростью 56 кбит/с по

ОЦК. Практически вытесняется системой СЕРТ.

1.4.4. Система СЕРТ. Форматы фрейма и мультифрейма

Система СЕРТ начала развиваться с начала 70-х годов. Она целиком базировалась на двоичных, а

не на двоично-десятичных эквивалентах (как три предыдущие). В результате была выбрана 8-

битная схема кодификации и 32 (а не 24) канала для первичного уровня мультиплексирования.

Один из каналов (тайм-слот 0) целиком используется для синхронизации (выравнивания

фреймов) и передачи системного статуса, второй (тайм-слот 16) - для организации канала сигна-

лизации - 64 кбит/с. Число фреймов в мультифрейме также кратно 2 и зависит от типа сигнализа-

ции. При внутриканальной сигнализации используется 16 фреймов на мультифрейм, при исполь-

зовании общего канала сигнализации - 2 фрейма на мультифрейм. Схема выравнивания проста и

кратна 2: 8 бит на фрейм при выравнивании фрейма и 8 бит на 16 фреймов для выравнивания

мультифрейма.

Система СЕРТ фактически стала доминирующей не только в Европе, но и в мире (более

подробно рассмотрена в рамках технологии РОН, разд. 1.5).

Глава 1

Основы технологии передачи цифровых сигналов

1.4.5. Практические методы линейного кодирования потока данных в канале

Сформированная в результате мультиплексирования и выравнивания цифровая двоично-

кодированная ИКМ последовательность подается в канал связи, на входе которого, Как правило,

используется устройство сопряжения с каналом, или интерфейсный блок, и собственно передат-

чик.

Учитывая, что канал, как среда передачи, может быть электрическим, оптическим или ра-

диоканалом, полученную последовательность приходится еще, по крайней мере, дважды переко-

дировать для оптимизация ее прохождения через интерфейс (интерфейсное кодирование) и ли-

нию связи (линейное кодирование). Два других вида кодирования помехоустойчивое кодирова-

ние для обнаружения и исправления ошибок, возникающих в процессе передачи, а также шифро-

вание данных, передаваемых такой последовательностью, здесь не рассматриваются.

Поток бит, полученный в результате квантования и двоичного кодирования (кодифика-

ции), оптимален только с точки зрения уменьшения ошибок квантования, но непригоден для пе-

редачи по каналу связи по ряду причин, основные из которых следующие:

• выходной цифровой поток имеет широкий спектр, что затрудняет его передачу по ка-

налу связи с ограниченной полосой пропускания и осложняет процесс регенерации сигнала син-

хронизации, передаваемого в канале, особенно в случае восстановления потерянного синхрониз-

ма;

• спектр сигнала имеет значительную долю низкочастотных составляющих, которые

могут интерферировать с составляющими передаваемого низкочастотного сигнала;

• спектр содержит большую постоянную составляющую, усложняющую фильтрацию

напряжения сети питания.

Для оптимизации спектра сигнала, подаваемого в линию связи, используется так называе-

мое линейное кодирование. Оно должно обеспечить:

• минимальную спектральную плотность на нулевой частоте и ее ограничение на нижних

частотах;

• информацию о тактовой частоте передаваемого сигнала в виде дискретной составляю-

щей, легко выделяемой на фоне непрерывной части спектра;

• достаточно узкополосный непрерывный спектр для передачи сигнала через канал связи

без искажений;

• малую избыточность, для снижения относительной скорости передачи в канале связи;

• минимально возможные длины блоков повторяющихся символов (“1” или “0”) и диспа-

ритетность (неравенство числа “1” и “0” в кодовых комбинациях).

Для двоичного кодирования число уровней входного сигнала m = 2, а число уровней вы-

ходного сигнала n может быть 2 (двухуровневое кодирование) или 3 (трехуровневое кодирова-

ние). Двухуровневое кодирование может быть однополярным (+1, 0) и двухполярным, или сим-

метричным (+1, -1), а трехуровневое - однополярным (+2, +1,0) и двухполярным (+1, 0, -1).

Например, оптические линии связи требуют однополярных методов кодирования, тогда

как электрические линии связи могут использовать как однополярные, так и двухполярные мето-

ды кодирования.

В различных методах кодирования “1” может быть представлена положительным прямо-

угольным импульсом на полную или на половинную длину двоичного интервала, иди переходом

с “+1” на “0” или “-1” (ступенькой вниз) в центре интервала, а “0” - соответствующей длины от-

рицательным импульсом, или отсутствие импульса, или обратным переходом с “-1” или “0” на

“+1” (ступенькой вверх) в центре интервала.

Для ограничения длины блоков повторяющихся символов типа “11…11” или “00…00” ис-

пользуется инверсия (“обращение” или незапланированное (преднамеренное) изменение) поляр-

ности импульсов регулярной кодовой последовательности, обозначаемая ниже буквой “V”. На-

ряду с инверсией иногда используются вставки (дополнительные символы определенной поляр-

ности, обозначаемые ниже буквой В), позволяющие сохранить паритет кодовой комбинации.

Глава 1

Основы технологии передачи цифровых сигналов

Алгоритмы кодирования в большинстве случаев просты и могут быть описаны словесно

однако исчерпывающее описание дается направленным графом состояний, описывающим множе-

ство всех возможных состояний и переходов из одного в другое.

На рис 1-10 приведены некоторые линейные коды и использованы такие обозначения:

а) - исходная двоичная последовательность - взята из примера, приведенного на рис. 1-7;

б) - однополярный код без возвращения к нулю - NRZ;

в) - двухполярный NRZ или симметричный телеграфный код;

г) - двухполярный код с возвращением к нулю - RZ;

д) - код с поразрядно-чередующейся инверсией – ADI;

е) - код с чередующейся инверсией на “1” - AMI;

ж) - код с инверсией кодовых комбинаций - CMI;

з) - двухполярный двухуровневый код Миллера;

и) - биполярный код высокой плотности порядка 3 – HDB3;

к) - однополярный эквивалент кода HDB3 оптической линии связи.

Ниже приведены расшифровки сокращений и краткие определения алгоритмов формиро-

вания кодов, используемых в практике цифровой связи:

1b2b - широко используемый частный случай класса блочных кодов (см. ниже mbnb), в кото-

ром 1 бит исходной ИКМ последовательности длительностью Т кодируется комбинацией

из 2 бит длительностью Т/2 (относительная скорость передачи в канале связи при этом

возрастает в 2 раза). К этому классу (из приведенных нами) относятся коды CMI и Милле-

ра.

ADI - Alternate Digit Insertion code - двоичный код с инверсией полярности сигнала на каждом

втором двоичном разряде (не важно, какой он: “1” или “0”); в результате формируется

двухполярный двухуровневый код.

Глава 1

Основы технологии передачи цифровых сигналов

AMI - Alternate Mark Inversion code - двоичный код RZ с инверсией на каждой “1”, может быть

получен из кода ADI путем инверсии каждой четкой “1” в результате формируется двух-

полярный трехуровневый код.

B3ZS - Bipolar with 3 Zero Substitution code - биполярный код с подстановкой альтернативных

блоков вместо блоков из трех “0”, т.е. вместо блока “000” происходит подстановка блоков

“00V” или “В0V” для сохранения паритета - аналог кода HDB2 (см ниже).

B6ZS - Bipolar with 6 Zero Substitution code - биполярный код c подстановкой альтернативных

блоков вместо блоков из 6-ти “0”, т.е. вместо “000000” блоков “0VB0VB”.

B8ZS - Bipolar with 8 Zero Substitution code - биполярный код c подстановкой альтернативных

блоков вместо блоков из 8-ми “0”, т.е. вместо “00000000” - блоков “000VB0VB”.

СМI - Coded Mark Inversion code - двухуровневый без возвращения к нулю двоичный код класса

1b2b с инверсией полярности кодовой комбинации на полный интервал на каждой “1”

(т.е. каждой “1” ставится в соответствие либо комбинация “11” либо “00”) и изменением

полярности в середине каждого интервала “0” (т.е. каждому “0” ставится в соответствие

дипульс “01”).

HDB2 - High-Density Bipolar code of order 2 - двухполярный код высокой плотности порядка 2 -

код RZ с инверсией на “1” (аналогичен AMI), а котором каждый блок “000” заменяется на

блок “000” или “B0V”, где В - вставка импульса “1” выполняемая так, чтобы число В им-

пульсов между последовательными V импульсами было нечетным. В результате формиру-

ется трехуровневый код.

HDB3 - High-Density Bipolar code оf order 3 - двухполярный код высокой плотности порядка 3 -

код с инверсией на “1”, в котором каждый блок “0000” заменяется на блок “000V” или

“B00V”, где В - вставка импульса “1” выполняемая так, чтобы число В импульсов между

последовательными V импульсами было нечетным. В результате формируется трехуров-

невый код.

mbnb - общее обозначение класса блочных кодов - где m - длина (в битах) блоков, на которые

разбивается исходная ИКМ последовательность, а n - соответствующая им длина (в битах)

блоков, составленных из кодовых символов. Среди них достаточно широко используется

класс 1b2b (см. выше).

NRZ - Non Return to Zero code - основополагающий двухуровневый код без возвращения к нулю,

может быть как двухполярным, так и однополярным.

RZ - Return to Zero code - основополагающий трехуровневый код с возвращением к ну-

лю.

Miller code - двухполярный двухуровневый код Миллера класса 1b2b. имеющий множе-

ство состояний {00, 01, 10, 11}, переходы между которыми

описываются графом, приведенным на рис. 1-11. Например,

для приведенной на рис, 1-10 исходной последовательности

1101101000000 ... порождаемые графом кодовые комбинации

имеют вид: 11 10 00 01 10 00 01 11 ..., а сам процесс генерации

(перехода из состояния в состояние) имеет вид:

(1)→11(1)→10(0)→00(1)→01(1)→10(0)→00(1)→01(0)

→11 и т.д.

Рис 1-11. Граф формирования кода Миллера

Нужно заметить, что указанные коды могут быть использованы и как интерфейсные, и как

линейные коды. В электрических линиях связи интерфейсные и линейные коды могут совпадать,

в оптических, как правило, нет в силу невозможности непосредственного использования биполяр-

ных кодов для оптической несущей в волоконно-оптическом кабеле (ВОК). Например, при ис-

пользовании биполярного интерфейсного кода HDB3 в оптических линиях связи могут использо-

ваться коды CMI, MCMI (модифицированный CMI) или код типа mbnb, либо использоваться

его оптические аналоги, например, однополярный эквивалент кода HDB3 (см. 1-10,к). Более под-

робно о линейном кодировании в каналах связи см. например, в [33, глава 5].

Глава 1

Основы технологии передачи цифровых сигналов

1.5. Цифровые иерархии и технология PDH

Новые технологии телекоммуникаций стали развиваться в сетях связи, как известно, с переходом

от аналоговых к цифровым методам передачи данных, основанным на мультиплексировании с

временным разделением каналов и технологии представления сигнала с помощью ИКМ.

При использовании цифровых методов мультиплексор (типа n:1) формирует, как известно

из n входных цифровых последовательностей одну выходную, состоящую из повторяющихся

групп - по n одноименных блоков (состоящих из бит, байт или полей длиной в несколько байтов)

сформированных за n временных интервалов (именуемых “тайм-слотами”). Мультиплексор тео-

ретически должен при этом обеспечить скорость передачи данных порядка n х ν, где ν - скорость

передачи данных одного входного канала, предполагаемая одинаковой для всех каналов.

Если в качестве входного используется сигнал основного цифрового канала ОЦК (или

DS0), имеющего скорость передачи 64 кбит/с, то с помощью одного мультиплексора типа n:1

можно теоретически формировать цифровые потоки данных со скоростями n x 64 кбит/с. Так, для

системы Bell D2 мы бы имели повторяющуюся группу длиной 24x64 кбит/с = 1536 кбит/с, а для

СЕРТ-30x64 кбит/с = 1920 кбит/с. К этой повторяющейся группе добавляются группы бит, необ-

ходимых для осуществления синхронизации, сигнализации, контроля ошибок (CRC). В резуль-

тате чего группа приобретает структуру фрейма. В системе Bell D2 для этого добавляется 8

кбит/с, что превращает группу 24x64 кбит/с во фрейм T1 (1544 кбит/с). В системе СЕРТ добавля-

ются 2 тайм-слота по 64 кбит/с, что превращает группу 30x64 кбит/с во фрейм Е1 (2048 кбит/с).

Если считать этот уровень мультиплексирования первичным в схеме последовательного,

каскадного, мультиплексирования вторичного, третичного и т.д. уровней, использующих муль-

типлексоры типа m: 1, l:1, k:l ..., то можно сформировать различные иерархические наборы циф-

ровых скоростей передачи, или цифровые иерархии. Они позволяют довести процесс мультип-

лексирования, или уплотнения каналов, до необходимого уровня, дающего требуемое число кана-

лов ОЦК (или DS0) на выходе, путем выбора различных коэффициентов мультиплексирования n,

m, l, к, ... для последовательных каскадов схемы мультиплексирования.

1.5.1. Схемы плезиохронных цифровых иерархий - PDH

Три такие иерархии были разработаны в начале 80-х годов. Они получили общее название: плези-

охронные цифровые иерархии - ПЦИ (или PDH).

В первой из них, принятой в США и Канаде, в качестве скорости сигнала первичного

цифрового канала ПЦК (DS1), порожденного первым уровнем мультиплексирования, была при-

нята скорость T1=1544 кбит/с (т.е., коэффициент первичного мультиплексирования n = 24) и два-

дцать четыре ОЦК по 64 кбит/с можно было использовать для передачи голоса или данных.

Во второй, принятой в Японии; в качество скорости ПЦК использовалась та же скорость

1544 кбит/с.

В третьей, принятой в Европе и Южной Америке, в качестве скорости ПЦК была приня-

та скорость 2048 кбит/с (т.е. коэффициент первичного мультиплексирования n = 30) и тридцать

ОЦК по 64 кбит/с (основной формат) использовались для передачи голоса и данных. Два допол-

нительных тайм-слота (0 и 16), как указывалось выше, предназначались (в основном формате) для

организации каналов по 64 кбит/с для синхронизации (0 тайм-слот) и сигнализации или управле-

ния (16 тайм-слот).

В ряде случаев для передачи голоса и данных оказалось допустимым использовать и 16

тайм-слот (в качестве 31 канала), в этом случае можно говорить о другом (дополнительном) фор-

мате фрейма Е1, при котором для синхронизации и сигнализации используется только 1 канал (0

тайм-слот). Дополнительный формат, позволяя увеличить информационную емкость канала в це-

лом, может привести к нестыковке форматов фреймов (из-за использования различных методов

сигнализации) на разных участках сети и должен использоваться очень осторожно.

Глава 1

Основы технологии передачи цифровых сигналов

Первая иерархия

Она была порождена скоростью DS0, давала последовательность каналов вида: DS1 - DS2

- DS3 -DS4 или последовательность скоростей с номинальными значениями в виде ряда: 1544 -

6312- 44736 - 274176 кбит/c (как правило, цитируется ряд приближённых величин 1,5 - 6 - 45 - 274

Мбит/с). С учетом скорости DS0 (одинаковом для всех трех иерархий), указанный рад скоростей

соответствует ряду коэффициентов мультиплексирования n = 24, m = 4, l = 7, k = 6, Эта иерархия

позволяет передавать соответственно: 24, 96, 672 и 4032 канала DS0. Ее мы будем называть ниже

американской системой (АС) иерархии.

Здесь и ниже DS0 - DS4 - будут называться цифровыми каналами 0-го, 1-го, 2-го, 3-го и 4-

го уровней иерархии. В терминологии, используемой в связи, это соответственно: основной циф-

ровой канал (ОЦК), первичный цифровой канал (ПЦК), вторичный цифровой канал (ВЦК), тре-

тичный цифровой канал (ТЦК) и четверичный цифровой канал (ЧЦК).

Вторая иерархия

Она была порождена скоростью DS0, давала последовательность каналов вида: DSI - DS2

- DSJ3 -DSJ4 - DSJ5 или последовательность скоростей: 1544 - 6312 - 32064 - 97728 - 397200

кбит/с (ряд приближенных величин составляет 1,5 - 6 - 32 - 98 - 397 Мбит/с), что, с учетом скоро-

сти DS0, соответствует ряду коэффициентов мультиплексирования: n = 24, m = 4, l = 5, k = 3, i = 4.

Указанная иерархия позволяет передавать соответственно: 24, 96, 480, 1440 и 5760 каналов DS0.

Эту иерархию мы будем называть ниже японской системой (ЯС) иерархии.

Здесь DSJ3 - DSJ5 мы будем называть цифровыми каналами 3-5-го уровней Японской ие-

рархии PDH. Формально, по терминологии, используемой в связи эти каналы должны называться

третичными, четверичными и пятеричными каналами ЯС.

Третья иерархия

Она была порождена также скоростью DS0, давала последовательность каналов вида: E1 -

Е2 – Е3 - Е4 - Е5 или последовательность скоростей: 2048 - 8448 - 34368 - 139264 - 564992 - кбит/с

(ряд приближенных величин составляет 2 - 8 - 34 - 140 - 565 Мбит/с), что соответствует ряду ко-

эффициентов: n=30 (31), m=4, l=4, k=4, i=4, (т.е. после л коэффициент мультиплексирования в

этой иерархии выбирался постоянным и равным 4). Указанная иерархия позволяет передавать со-

ответственно 30, 120, 480, 1920 и 7680 каналов DS0, что отражается и в названии ИКМ Систем:

ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480 и т.д. Эту иерархию мы будем называть ниже европейской систе-

мой (ЕС) иерархии.

Указанные иерархии, известные больше под общим названием плезиохронные цифровые

иерархии, сведены в табл. 1-2 (затенены используемые, но не стандартизованные значения).

Параллельное развитие трех различных систем иерархии объективно мешало развитию

глобальных телекоммуникаций в мире в целом, поэтому комитетом по стандартизации ITU-Т, или

МСЭ-Т, были сделаны шаги по их унификаций и возможному объединению. В результате был

разработан стандарт [13], согласно которому: