Временное разделение каналов

В цифровых системах связи для передачи нескольких цифровых сигналов по одной линии связи, также, как и в аналоговых системах, применяется мультиплексирование, но используется несколько иной метод, называемый мультиплексированием с временным разделением каналов (см. рисунок 6.1). В англоязычной литературе эквивалентный термин — Time Division Multiplexing (TDM).

Схематично эта процедура выглядит так: на вход мультиплексора подается n двоичных последовательностей, мультиплексор поочередно отбирает из этих входных каналов заданную последовательность бит, составляя из них выходную последовательность. Непрерывную последовательность бит в выходном потоке, принадлежащую определенному входному каналу, называют канальным интервалом (КИ) или тайм-слотом. На практике наиболее употребительными являются схемы мультиплексирования с байт-интерливингом, когда КИ состоит из 8 бит, либо с бит-интерливингом, когда на выход последовательно коммутируется по одному биту из каждого канала.

Рисунок 6.1 - Схема мультиплексирования с ВРК

Для того, чтобы демультиплексировать полученную последовательность, на принимающем конце линии связи тактовой синхронизации недостаточно, так как в получаемом потоке бит необходимо еще привязаться к началу первого КИ. С этой целью при формировании уплотненного потока в него с определенной периодичностью вставляют фиксированную битовую последовательность, которая вместе с группой канальных интервалов, следующих за ней и содержащих равное количество интервалов из каждого входного потока, образует кадр или фрейм (цикл)

Выделяя эту битовую последовательность, принимающая аппаратура может привязаться к началу каждого кадра в последовательности бит. Такой вид синхронизации называют кадровой или цикловой синхронизацией. Часто в цифровых системах несколько кадров объединяют в структуру, называемую сверхкадром (или сверхциклом). Для правильного приема таких структур, кроме тактовой и кадровой синхронизаций, необходима еще и сверхкадровая синхронизация [4]. Первая система передачи голоса, использующая ИКМ и мультиплексирование с ВРК, была установлена в 1957 году компанией Bell System. В одном канале было объединено 24 цифровых потока по 64 кбит/сек, что с учетом бита для кадровой синхронизации и частоте следования кадров 8 кГц дало цифровой поток со скоростью 24х64 + 8=1544 кбит/сек, который в дальнейшем был стандартизирован и теперь известен как канал DS1 (Digital Signal level one) или Т1. В Европе в качестве стандартной была принята иная схема объединения каналов DS0 в первичный цифровой канал (Е1). Канал Е1 объединяет 32 канала DS0, один из которых используется для кадровой синхронизации, другой для передачи сигнализации. Кадр этого потока состоит из 32 ВИ по 8 бит каждый. Частота следования кадров 8 кГц, что дает скорость потока 32х8х8=2048 кбит/сек. Кадры потока Е1 объединяются в сверхкадр. Количество кадров в сверхкадре зависит от типа используемой в потоке Е1 сигнализации. Под сигнализацией, здесь понимается информация, необходимая сетевым элементам, для выполнения их функций, например, установка и отбой телефонных соединений.

Цикл сигнала Е1 состоит из30 временных интервалов, соответствующих каналам64 кбит/с, (так называемых канальных интервалов, или КИ) и двух добавочных вспомогательных канальных интервалов, содержащих сигналы синхронизации и телефонную сигнализацию(канальные интервалы0 и16). Цикл содержит256 бит и повторяется каждые125 мкс(соответственно, частота следования циклов равна8 кГц). Таким образом, время передачи каждого канала равно125 мкс/8 =3,906 мкс. Нулевой канальный интервал попеременно содержит или не содержит сигнал цикловой синхронизации(ЦС). Соответственно, он обозначается, как FAS (с ЦС) или NFAS (без ЦС). Сигнал2 Мбит/с можно считать простейшим протоколом цифрового сигнала. NFAS передаётся во всех нечётных, а FAS во всех чётных циклах.

В качестве сигнала цикловой синхронизации используется семиразрядная кодовая комбинация 0011011, являясь в этом случае как бы“флагом”, обозначающим начало пакета цифровой информации длиной32 х8 бит. Для того чтобы оборудование демультиплексирования группового сигнала вошло в режим цикловой синхронизации, то есть правильно идентифицировало появление ЦС в составе группового сигнала и обеспечило бы распознавание и разделение каналов на приёме, необходимо, чтобы сигнал цикловой синхронизации был им принят4 раза подряд с интервалом в250 мкс.

NFAS выполняет функции передачи так называемых битовS, которые

последовательно структурируются в качестве минипротокола, обеспечивающего дополнительный мониторинг ошибок и позволяющего передавать дополнительную служебную информацию по групповому тракту. Кроме того, третий и четвёртый биты NFAS предназначены для передачи сигналов аварии оконечного мультиплексорного оборудования. Таким образом, можно организовать надёжную обратную связь между передатчиком и приёмником информации, служащую для обнаружения их неисправностей. В сигнале, не содержащем цикловую синхронизацию, бит А= 1 означает полную аварию, а бит S = 0- неполную аварию.

16-ый канальный интервал(КИ) служит для передачи сигналов управления и взаимодействия коммутационного оборудования(СУВ) при работе в сети. В каждом цикле в16-ом КИ передаются СУВ, соответствующие двум абонентским каналам(1 и16, 2 и17, 3 и18, и т.д.). Поэтому для передачи всех СУВ, соответствующих30 информационным каналам, необходимо использовать15 циклов. В свою очередь, для того, чтобы обеспечить необходимое распознавание СУВ различных каналов, нужно соответствующим образом промаркировать указанные15 циклов, для чего в состав группового сигнала перед циклом, содержащим в16-ом КИ СУВ1-ого и16-ого каналов, включается цикл, содержащий в16-ом КИ сигнал сверхцикловой синхронизации(СЦС).

Указанные16 циклов образуют сверхцикл, содержащий 4096 бит информации. Длительность сверхцикла соответственно составит2 мс, а частота следования0,5 кГц.

Цикл, не содержащий сигнала цикловой синхронизации, используют также для передачи элементарной информации, могущей выполнять функции«посредника», в частности на сетевых стыках. Другими словами, он обеспечивает передачу информации о неисправностях на стороне абонента или оператора сети при помощи так называемых Sa битов. Таким образом, он помогает выяснить, кто отвечает за поиск неисправности или кто несет материальную ответственность в случае ее появления.

Если для мониторинга системы передачи использовать NFAS, то биты отSa5 доSa8 используются в составе сверхцикла для передачи короткого4-битового сигнала контроля первичных мультиплексоров. Биты Sa могут применяться для передачи команд от АТС до сетевых абонентских стыков. Их можно также использовать для передачи сигналов аварии от первичных мультиплексоров до коммутационного узла в случае полного выхода изстроя оборудования(например, пропадания электропитания). Скорость передачи битSa равна4 кбит/с. Другой функциейNFAS является организация аварийной сигнализации.