Исследование оборудования для передачи потока Е1

1. Лабораторная работа 1……………………………………………………2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                    Лабораторная работа №1

Тема работы: Исследование оборудования для передачи потока Е1

Цель  работы: Исследовать методы кодирования, применяемые при передачи потока Е1.

Материалы и оборудование: ИКМ 6А и блок питания к нему, тестер потока Е1 Беркут, осциллограф DPO 2024

 

Е1 — это цифровой поток передачи данных, соответствующий первичному уровню европейского стандарта иерархии PDH. В отличие от американской T1, E1 имеет 30 B-каналов каждый по 64 кбит/сек для голоса или данных и 2 канала для сигнализации (30B+D+H) — один для синхронизации оконечного оборудования — содержит кодовые синхрослова и биты сигнализации, другой для передачи данных об устанавливаемых соединениях. Общая пропускная способность E1 = 2,048 Мбит/с = 2048 Кбит/c = 2048000 бит/с.

Для многих сигнализаций это так, но с появлением сигнализации SS7 ситуация несколько изменилась. Фиксированным для передачи служебной информации остался только тайм-слот 0. Т.е. в потоке E1 сигнализации нет фиксированного места для слота управления сигнализацией, этот слот может вообще отсутствовать в конкретном потоке или наоборот, в одном потоке могут быть только служебные тайм-слоты.

Это стало возможно потому, что в стандарте ITU-T G.703. тайм-слот 16 не зарезервирован под служебную  информацию, а только рекомендован.

 

 

 

 

                                Технические характеристики

Технические характеристики интерфейса E1 соответствуют стандарту ITU-T G.703.

Основные рабочие характеристики интерфейса:

• Номинальная битовая скорость 2048 кбит/c
• Схема кодирования HDB3 (двуполярная высокоплотная схема)
• Отдельные линии приема и передачи:
• По одному коаксиальному кабелю на прием и передачу (сопротивление = 75 Ом)
• По одной симметричной витой паре на прием и передачу (сопротивление = 120 Ом)

 

Структура потока E1

Линии E1 работают с номинальной  скоростью 2048 кбит/с. Передаваемые по линии E1 данные организованы в кадры (frame). Формат кадра E1 показан на рис 1. Использование именно 16 тайм-слотов не обязательно, но рекомендовано для некоторых типов сигнализаций.

 

 
Рис 1 Формат кадра Е1

 

Формат кадров E1

Каждый кадр E1 содержит 256 бит, разделенных на 32 временных интервала (тайм-слота) по восемь бит в каждом и содержащих передаваемые данные. Скорость передачи составляет 8 000 кадров в секунду и, следовательно, для каждого канала данных (тайм-слота) обеспечивается полоса 64 кбит/с. Число доступных пользователю тайм-слотов составляет от 0 до 31, в зависимости от сигнализации, чаще всего 30 (временной интервал 0 зарезервирован для служебной информации, временной интервал 16 рекомендован, но не обязателен для служебной информации). Соответственно для передачи данных, голоса, могут использоваться слоты с 1 по 31.

 

Зарезервированный тайм-слот 0 используется для решения двух основных задач:

Передача вспомогательной  информации (housekeeping).

В каждом кадре без FAS (нечетные кадры) нулевой тайм-слот содержит вспомогательную информацию, включающую:

• Бит 1 называется international (I) и служит главным образом для обнаружения ошибок с использованием функции CRC-4.
• Бит 2 всегда имеет значение 1 — этот факт используется алгоритмами выравнивания кадров.
• Бит 3 используется для индикации удаленной тревоги (remote alarm indication или RAI) и сообщает оборудованию на другом конце канала, что в локальном оборудовании потеряно выравнивание кадров или отсутствует входной сигнал.
• Остальные биты, обозначаемые Sa4 — Sa8, предназначены для использования в отдельных странах. Эти биты доступны для пользователей на основе соглашения о значении битов. Оборудование с агентами SNMP может использовать биты Sa4 -Sa8 для управления в пределах основной полосы (in-band). Общая полоса, выделяемая для этих битов (включая Sa4), составляет 4 кбит/с.

Мультикадры

Для расширения объёма полезной информации без расширения полосы кадры организуются в более крупные структуры, называемые мультикадрами (multiframes).

В общем случае используются мультикадры двух типов:

• 256N содержит 2 кадра (один чётный и один нёчетный). Мультикадры 256N используются в основном там, где пользователям доступен тайм-слот 16. В этом режиме максимальное число временных интервалов для передачи полезной информации составляет 31 (максимальная полезная полоса — 1984 кбит/с). Для систем, использующих сигнализацию CCS (общая сигнализация или common-channel signaling), в тайм-слоте 16 часто передается информация CCS.
• 256S содержит 16 кадров. Мультикадры 256S используются в основном там, где тайм-слот 16 служит для сквозной передачи сигналов с использованием CAS (внутриканальная сигнализация или Channel Associated Signaling). CAS обычно используется на соединениях, служащих для передачи голосовых каналов. В этом режиме максимальное число доступных тайм-слотов составляет 30 (максимальная скорость — 1920 кбит/с).

Мультикадры 256S требуют  использования специальных последовательностей  выравнивания (Multiframe Alignment Sequence или MAS), передаваемых в тайм-слоте 16 (см. рисунок), вместе с битом Y, который сообщает о потере выравнивания мультикадров. Как показано на рисунке, для каждого канала доступны четыре сигнальных бита (A, B, C и D), что обеспечивает возможность сквозной передачи четырёх состояний сигнала. Каждый кадр мультикадра передает сигнальную информацию двух каналов.

 

 

E1 с использованием CRC-4

Когда режим CRC-4 включён, кадры произвольным образом группируются по 16 (эти группы называются мультикадрами CRC-4 и никак не связаны с 16-кадровыми  мультикадрами 256S, описанными выше). Мультикадр CRC-4 всегда начинается с кадра, содержащего сигнал выравнивания кадров (FAS). Структура мультикадра CRC-4 идентифицируется шестибитовым сигналом выравнивания мультикадра CRC-4 (multiframe alignment signal), который мультиплексируется в бит 1 нулевого тайм-слота каждого нечетного (1, 3, 5 и т. д.) кадра в мультикадре (до 11 кадров мультикадра CRC-4). Каждый мультикадр CRC-4 делится на две части (submultiframe) по восемь кадров (2048 битов) в каждой.

Детектирование ошибок осуществляется за счет вычисления четырёхбитовой контрольной суммы каждого блока  в 2048 битов (submultiframe). Четыре бита контрольной  суммы данной части мультикадра  побитно мультиплексируются в бит 1 нулевого тайм-слота каждого четного кадра следующей части (submultiframe).

На приемной стороне  контрольная сумма рассчитывается заново для каждой части мультикадра  и полученное значение сравнивается с переданной контрольной суммой (она содержится в следующей части мультикадра). Результат передается в двух битах, мультиплексируемых в бит 1 нулевого тайм-слота кадров 13 и 15 мультикадра CRC-4. Число ошибок суммируется и используется для подготовки статистики передачи.

 

Сигнал линии E1

Базовый сигнал линии E1 кодируется с использованием модуляции HDB3 (High-Density Bipolar order 3 encoding). Формат модуляции HDB3 является развитием метода AMI (Alternate Mark Inversion или поочередное инвертирование).

В формате AMI «единицы»  передаются как положительные или отрицательные импульсы, а «нули» — как нулевое напряжение. Формат AMI не может передавать длинные последовательности нулей, поскольку такие последовательности не позволяют передать сигналы синхронизации.

Правила модуляции HDB3 снимают  ограничение на длину максимальной последовательности нулей (протяженность трех импульсов). В более длинные последовательности на передающей стороне вставляются ненулевые импульсы. Чтобы обеспечить на приемной стороне детектирование и удаление лишних импульсов для восстановления исходного сигнала используются специальные нарушения биполярности (bipolar violations) в последовательности данных. Приемная сторона определяет такие нарушения и воспринимает их как часть строки «нулей», удаляя лишнее из сигнала.

Нарушения биполярности, которые не являются частью строки подавления нулей HDB3, рассматриваются как ошибки в линии и считаются отдельно для получения информации о качестве связи в тех случаях, когда функция CRC-4 не используется.

 

Условия тревоги E1

Чрезмерная частота  ошибок. Частота возникновения ошибок определяется по сигналам выравнивания кадров. При числе ошибок более 10−3, которое сохраняется от 4 до 5 секунд, подается сигнал тревоги, снимаемый после удержания числа ошибок не более 10−4 в течение 4 — 5 секунд.

Потеря выравнивания кадров (или потеря синхронизации). Этот сигнал подается при наличии слишком большого числа ошибок в сигнале FAS (например, 3 или 4 ошибки FAS в последних 5 кадрах). Сигнал потери выравнивания сбрасывается при отсутствии ошибок FAS в двух последовательных кадрах. Сигнал потери выравнивания передается путем установки бита A (см. рисунок).

Потеря выравнивания мультикадра (используется для мультикадров 256S). Этот сигнал передается при обнаружении  слишком большого числа ошибок в  сигнале MAS. Сигнал передается за счет установки бита Y (см. рисунок). Сигнал тревоги (AIS). Сигнал AIS (Alarm Indication Signal) представляет собой некадрированный сигнал «все единицы», используемый для поддержки синхронизации при потере входного сигнала (например, условие тревоги в оборудовании, поддерживающем сигнал в линии). Отметим, что оборудование, получившее сигнал AIS, теряет синхронизацию кадров.

Поток E1 позволяет передавать услугу "определитель номера" на цифровые АТС клиента

 

HDB3

 

Формат линейного кодирования HDB3 был специально разработан для решения проблем синхронизации, возникающих в случае использования AMI. В формате HDB3 за последовательностью из четырех последовательных нулей следует двухимпульсная вставка "плюс импульс-минус импульс". Оборудование на удаленном конце принимает поток Е1 и заменяет двухимпульсные вставки на последовательность нулей, восстанавливая исходную последовательность данных. Таким образом, код HDB3 обеспечивает большую плотность импульсов в потоке, что дает лучшие параметры синхронизации по принимаемому сигналу. На рис. в качестве примера приведено кодирование по HDB3 последовательности 1000 0000.

Существуют определенные правила таких вставок. Тип вставки  определяется полярностью последнего инвертированного бита и количеством  битов последовательности предыдущей вставки. Если это количество четное, вставляется 000V; при этом полярность V такая же, как и непосредственно предшествовавшего импульса. Если количество битов нечетно, то вставка имеет вид B00V, где полярность В - противоположная предыдущему импульсу, а полярность V такая же, как и В. На рис. 3. представлен алгоритм вставки импульса в последовательность 0 кода HDB3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ход работы.

Была собрана установка  из ИКМ 6А и блока питания к  нему, тестера потока Е1 Беркут, осциллографа DPO 2024.

Сигнал подавался Беркутом, поток Е1 снимался осциллографом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выводы

В результате работы были рассмотрены принципы работы кода HDB3, рассмотрены преимущества и недостатки методов кодирования дискретных сообщений.