Лабораторная работа № 3 Изучение структуры цифрового потока е1
Цель работы – получение практических навыков измерений параметров цифрового потока уровня Е1, знакомство с особенностями структуры потока.
1. Основные понятия
Уровень Е1 относится к плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ, английская аббревиатура PDH – Plesiohronous Digital Hierarchy) и формирует с помощью цифровых сумматоров 30-канальный групповой поток. Реализация потока основана на методе временного разделения каналов. Структурная схема потока Е1 приведена на рис. 11.
Поток Е1 является основным каналом, используемым в сетях телефонии, передачи данных и ISDN. Он является базовым элементом в интерфейсе первичного уровня PRI (Primary Rate Interface). Он используется для организации межстанционной связи или для подключения абонентской системы большой производительности (например, учрежденческая АТС). Протоколы физического уровня для PRI определены в Рекомендациях I.431 G.703 ITU-T (International Telecommunication Union – Telecommunication, отечественное обозначение – МСЭ-Т – Международный союз электросвязи (Секция Телекоммуникаций)). PRI имеет конфигурацию «от точки к точке». PRI можно представить в виде структуры 30В+D (Европейский стандарт Е1). Скорость передачи на PRI по каждому из 30 информационных В-каналов и сигнальному D-каналу составляет 64 кбит/с. В целом тридцать два временных интервала со скоростью передачи данных 64 кбит/с в каждом объединяются в один цикл [5]. Как видно из рис. 11, Е1 имеет свои особенности: наличие цикловой синхронизации (КИ0), сверхцикловой синхронизации и канала сигнализации (КИ16). Остальные уровни PDH имеют только цикловую структуру.
Структура потока Е1 включает три уровня эталонной модели OSI: физический, канальный и сетевой. Физический уровень отвечает за электрические параметры Е1, его интерфейс; канальный уровень реализует процедуры мультиплексирования и демультиплексирования основных цифровых каналов (ОЦК, 64 кбит/с), цикловую и сверхцикловую структуру Е1, контроль ошибок и т.д. Сетевой уровень описывает процедуру управления каналом Е1, осуществляет контроль параметров ошибок на сетевом уровне.
В линии связи присутствуют согласующие трансформаторы, усилители, которые искажают форму сигнала. Первичные и вторичные параметры линии связи также искажают импульсы, что выражается в затягивании
фронтов и спадов формы импульсов (рис. 12). Все это может привести к появлению межсимвольных помех, увеличению коэффициента ошибок и потере информации [6].
Рис. 12. Искажения импульсов в линии связи
Поэтому для передачи цифровой информации используются линейные коды, повышающие помехоустойчивость системы передачи. Одним из распространенных линейных кодов является код HDB3 (High Density Bipolar сode of order 3). Он рекомендуется документами ITU-T в качестве кода передачи для PRI со скоростью цифрового потока 2.048 Мбит/с. Отечественное название этого кода – код с высокой плотностью единиц (КВП-3). Особенностью кода является наличие защитного интервала. Использование защитного интервала в линейном коде позволяет значительно уменьшить появления межсимвольных помех и повысить помехоустойчивость системы передачи.
Известно, что энергетический спектр двоичного цифрового сигнала имеет в наличии непрерывные и дискретные составляющие. На рис. 13б показана форма спектра двоичного сигнала. Основная энергия передаваемого сигнала (примерно 95 %) содержится в первом лепестке, ширина которого зависит от длительности импульса τ двоичного цифрового сигнала.
Рис. 13. Осциллограмма двоичного цифрового сигнала (а) и его спектр (б)
Как видно из рисунка 13, с уменьшением длительности импульса увеличивается частота передаваемого сигнала. В связи с этим увеличивается затухание сигнала в линии связи, что ограничивает дальность передачи. Следовательно, спектр потока Е1 зависит от длительности импульса, которая, согласно структурной схеме рис. 11, определяется следующим образом. Вся информация размещена в одном цикле (Тц=125 мкс, это время определяется теоремой Котельникова). Так как в потоке Е1 передается 32 канальных интервала, то время, выделяемое на передачу одного канального интервала τки = Тц /32 = 125 мкс/32 = 3,91 мкс. Канальный интервал состоит из 8 разрядов, поэтому время, выделяемое на передачу одного разряда τр = τки/8 = 3,91 мкс/8 ≈ 488 нс. Так как для передачи потока Е1 используется линейный код HDB-3, содержащий защитный интервал, то реальная длительность импульса равна 244 нс и, следовательно, интересующая нас ширина спектра потока Е1 примерно равна 4 МГц.