Retele digitale plesiocrone

1.Ierarhii digitale plesiocrone

Reteaua digitala plesiocrona este o retea de telecomunicatii destinata trasportului semnalului vocal. Este specializata in oferirea serviciului telefonic classic (POTS) si este referita adesea cu acronimul PSTN. Poate asigura in anumite limite (debite) si transportul datelor.

Transportul in reteaua digitala plesiocrona are la baza ierarhia digitala plesiocrona (PDH - Plesiochronous Digital Hierarchy). PDH utilizeaza semnale digitale obtinute prin multiplexarea in timp (TDM) a unor afluenti digitali. Cadrele TDM rezultate au o structura specificata. Durata unui cadru si debitul de transmisiune asigurat variaza in functie de nivelul ierarhic. Pe plan mondial sunt definite si opereaza ierarhii plesiocrone diferite (Europa, SUA, Japonia).

Elementul ce sta la baza tuturor ierarhiilor plesiocrone este multiplexorul primar. Exista 2 tipuri de multiplex primar (definite de CCITT) - European (E1) si nord american+japonez (DS1).

Sistemul multiplex primar European E1

• Frecventa de esantionare - 8KHz
• Tehnica de digitizare a vocii - MIC cu cuantizare neuniforma
• Nr. De biti / esantion - 8
• Durata unui cadru - 125 microsec=us
• Debitul binar al unui canal telephonic - 64Kbps
• Caracteristica de compandare - Legea A (A=87.6)
• Nr. de intervale de timp / cadru - 32
• Nr. cailor (canalelor) telefonice - 30
• Nr. de biti / cadru - 32*8 = 256
• Debitul binar total - 256*8 KHz = 2048 Mbps
• Sincronizarea cadrelor - cu secvente grupate (0011011) transmise in intervalul 0 al cadrelor impare

Structura cadrului primar E1

x - legatura interna sau CRC(4)

- legatura internationala sau sincro mc (la transmisii de date)

Daca semnalizarile nu se transmit in canal comun, ci cu 4 biti / cale, cele 15 cadre corespunzatoare semnalizarilor tuturor celor 30 de cai telefonice, impreuna cu cadrul 0, formeaza o structura numita multicadru de semnalizare (mc). Un mc contine 16 cadre E1.

Prin multiplexarea semnalelor E1 rezulta multiplexare de ordinul 2 (secundare) E2. La randul lor, acestea pot fi multiplexate si rezulta multiplexele tertiare E3, etc.

Pe intercomunicatii (legaturi intre centrale locale) si trunchiuri (legaturi la mare distanta, interurbane) se utilizeaza, in functie de trafic, sisteme multiplex de orice ordin. Ce multiplex de abonat se utilizeaza in general sisteme E1 sau cel mult E2?

2.Sisteme de legaturi digitale in PSTN

a)Legatura    digitala la 2048 Mbps (E1).

Multiplexele sunt primare. Orice MUX - E1 prezinta doua interfete: una spre echipamentul de comutatie si una spre linie.

Functional, un MUX - E1 contine:

- un echipament pentru adaptarea semnalizarilor (EAS),

- echipamentul de multiplexare / demultiplexare PCM (MUX - PCM)

- echipamentul de linie terminal (ELT).

EAS asigura transmisia bidirectionala a fluxului de semnalizare de 64 Kbps corespunzator celor 30 canale telefonice.

MUX - PCM are functii diferite pe partea de emisie (E), respectiv pe cea de receptie(R). Functia principala este cea de multiplexare (E) / demultiplexare (R) a afluentilor. Daca afluentii sunt analogici (MUX - E1 de abonat sau conectat la o centrala telefonica analogica), MUX - PCM realizeaza conversia A/D (E) si D/A (R) a fiecarui afluent.

Alte functii:

asigurarea parametrilor necesari punerii in linie a semnalului digital

constituirea cadrului multiplex E1, indeplinita de niste registre de asamblare (E) / dezasamblare (R)

genereaza ceasul de emisie cu o precizie de==50ns

asigura strategia de sincronizare la nivel de cadru

ELT contine (in sensul de receptie) regeneratorul final care va furniza semnalul digital regenerat precum si ceasul de receptie reconstituit din semnalul receptionat. Pentru asigurarea a cat mai multe tranzitii in semnalul de linie se poate utiliza codul ADI (Alternate Digit Inversion), care din 2 in 2 biti produce inversarea valorii bitului respectiv. Astfel sirurile lungi de 0 se transforma in 010101 . In afara de aceasta, ELT contine cateva functii primare de operare si transmisie pe cele 2 sensuri (lipsa semnal la emisie si rata de eroare la receptie); separa galvanic echipamentul de linie (prin trafic de linie) si asigura telealimentarea regeneratoarelor intermediare.

Concluzii:

- functii indeplinite de MUX - E1

-inserarea si extragerea semnalizarilor

-modularea si demodularea PCM

-multiplexarea si demultiplexarea afluentilor

-asamblarea / dezasamblarea cadrului multiplex

-asigurarea parametrilor electrici a semnalului pe interfata digitala

-asigurarea sincronizarii la nivel de cadru, a ceasului de emisie, a sincronizarii la    

nivel de bit

-asigurarea unor functii de monitorizare si intretinere

b)Legatura digitala la 8448Mbps (E2)

Multilpexele se noteaza cu MUX - E2. Functiile sunt similare celor indeplinite de MUX - E1.

Un MUX - E2 poate fi utilizat pentru multiplexarea a 120 canale telefonice (multiplex de abonat) sau pentru a multiplexa 4 afluenti primari din ierarhia PDH.

In general, afluentii unui multiplex digital pot fi izocroni (sunt generati de ceasuri provenind de la un GT mic) sau anizocroni (tactul pe care au fost emisi provine de la GT fizice diferite).

Afluentii E1 ce trebuie transmisi prin multiplexarea in timp pe linia digitala provin uzual din noduri diferite ale PSTN si deci sunt emisi pe ceasuri plesiocrone (a caror frecventa si faza difera). In plus, deoarece stabilitatea GT este limitata, debitul aluentilor variaza in timp. Pentru a compensa diferentele intre debitele afluentilor si varaitia acestora in timp, se utilizeaza biti de dopare Multiplexarea in timp a afluentilor anizocroni se numeste asincrona

Doparea

Reprezinta o tehnica prin care un semnal cu debit variabil poate fi adaptat la un semnal (cadru) cu debit fix.

Se noteaza cu P - biti de dopare pozitiva si N - bitii de dopare negativa. In functie de debitul afluentului, bitii P, respectiv N ce vor fi transmisi vor contine informatie utila sau vor fi vizi.

Doparea nula Daca afluentul opereaza la ceasul nominal, doparea este nula. Toti bitii P vor fi biti de informatie (I), iar toti bitii N vor fi vizi (V).

Dopare negativa Daca afluentul opereaza la un ceas mai mare decat ceasul nominal, doparea este negativa. Bitii P vor fi biti de informatie, iar bitii N vor fi biti de informatie, fara biti vizi.

Dopare pozitiva Daca afluentul opereaza la un ceas mai mic decat cel nominal. Toti bitii N vor fi vizi, iar P vor fi fie biti de informatie, fie biti vizi.

La receptie, DEMUX trebuie sa extraga din canalul temporal corespunzatir afluentului bitii de dopare vizi, transmitand in continuaredoar pe cei de informatie. Pentru ca DEMUX sa poata face distinctia intre bitii V care trebuie extrasi si bitii I care trebuie livrati pe iesire, tipul fiecarui bit (I / V) de dopare este specificat in cadrul multiplex. Procedura se numeste semnalizarea doparii. Pentru fiecare bit (P sau N) se va introduce in cadru minimum un bit de semnalizare (C) care ii va specifica tipul.

Memorii elastice

Pentru adaptarea debitelor variabile ale afluentilor la debitul fix al cadrului multiplex, bitii receptionati de la fiecare afluent se stocheaza intai intr-o memorie.

Fiecare memorie este inscrisa pe ceasul propriu afluentului (regeneret din fluxul digital) si este citita pe un ceas mic fix, dat de GT al MUX. O astfel de memorie memorie elastica. Gestionarea ei se realizeaza cu ajutorul a 2 pointeri: unul de intrare PI si unul de iesire PO. PI este comandat de ceasul afluentului si PO de cel al MUX (unic pentru toti afluentii).

PI

Daca debitul afluentului e mare (afluent rapid) memoria are tendinta sa se umple, PI apropiindu - se de PO.

Daca debitul afluentului e mic (afluent lent) memoria are tendinta sa se goleasca, PO apropiindu - se de cel de intrare, PI.

Cu ajutorul memoriilor elastice se realizeaza sincronizarea unor semnale plesiocrone. Memoria elastica absoarbe si variatiile de debit pe terman scurt.

Dezavantaj introduce intarzieri in linia digitala.

Dimensionarea memoriilor este un compromis intre capacitatea de absorbtie a variatiilor de debit (e cu atat mai mare cu cat memoria este mai mare) si intarzierea introdusa in retea (e cu atat mai mica cu cat memoria este mai mica).

Cadrul E2

Cadrul multiplex secundar din ierarhia plesiocrona (E2) se analizeaza prin multiplexarea in timp asincrona cu intretesere de biti si dopare pozitiva a 4 aflunti E1.

Ceasurile de inscriere in memorie - intre 2047,9 si 2048,1 Kbps.

Ceasul de citire din memorie este de 8448 / 4 = 2112 KHz.

Pointerul de iesire nu va extrage biti din memorie pe fiecare tact. Intr-un cadru exista 6 intervale de tact / afluent in care se transmit in linie biti suplimentari, timp in care in memorie se inscriu biti dar nu se citesc.

Un cadru E2 prevede un singur bit de dopare (P) / afluent.

Alte caracteristici:

-durata unui cadru ms.

-numarul total de biti / cadru 848 biti.

-sincronizarea la nivel de cadru: cu secventa SINC grupata cu lungime de 10b: 1111010000 situata la inceputul cadrului.