Преимущества цифровых методов передачи перед аналоговыми. Проектирование блока "Формирователь CRC-4". Параметры канального уровня потока E1, его цикловая и сверхцикловая структура. Процедура контроля ошибок передачи. Структурная схема мультиплексора Е1.
Аннотация к работе
В большинстве развитых стран мира принят курс на цифровизацию сетей связи, предусматривающий построение сетей на базе цифровых методов передачи и коммутации. Для того чтобы в этих условиях обеспечить заданные характеристики каналов и трактов, гарантирующие высокое качество передачи информации, принципы проектирования цифровых и аналоговых систем передачи должны быть совместимы. формирователь мультиплексор передача цифровая Канал Е1 - первичный канал иерархии PDH - является основным каналом, используемым во вторичных сетях телефонии, передачи данных и ISDN. Такое отличие канала Е1 обусловлено его функцией в современной первичной сети - канал Е1 обычно является "пограничным" каналом между первичной и вторичными сетями. Канальный уровень описывает процедуры мультиплексирования и демультиплексирования каналов более низкого уровня иерархии (ОЦК 64 кбит/с и каналов ТЧ) в поток Е1, цикловую и сверхцикловую структуру потока Е1, встроенные процедуры контроля ошибок и т.д.Процедура использует сверхцикловую структуру 16 циклов, как показано на рис.1.2 и механизм расчета параметров ошибки по контрольному избыточному коду CRC-4 (полином Х4 Х 1). Принцип CRC-4 базируется на простом математическом расчете, производимом в каждом сверхцикле данных. Во-первых, каждая ошибка CRC-4 не обязательно связана с ошибкой одного бита информации. Несколько битовых ошибок в одном сверхцикле дадут только одну ошибку CRC-4 для блока. Во-вторых, несколько битовых ошибок могут компенсировать друг друга в смысле значения суммы CRC-4, CRC-4 является удобным методом контроля ошибок в процессе сервисного мониторинга при работающем канапе, когда практически невозможно измерить реальные параметры ошибок по битам, поскольку невозможно добиться синхронизации тестовой последовательности.Схемы кодирующих и декодирующих устройств для этих кодов чрезвычайно просты и строятся на основе обычных регистров сдвига. Название кодов произошло от их свойства, заключающегося в том, что каждая кодовая комбинация может быть получена путем циклической перестановки символов комбинации, принадлежащей к этому же коду. Это значит, что если, например, комбинация a0 a1 a2. an-1 является разрешенной комбинацией циклического кода, то комбинация an-1 a0 a1 a2 …an-2 также принадлежит этому коду. При этом сложение двоичных многочленов сводится к сложению по модулю два коэффициентов при равных степенях переменной x; умножение производится по обычному правилу перемножения степенных функций, однако полученные при этом коэффициенты при равных степенях переменной x складываются по модулю два; деление осуществляется по правилам деления степенных функций, при этом операции вычитания заменяются операциями суммирования по модулю два. Можно показать, что кодовые комбинации, получаемые из некоторой комбинации V1 (x) циклическим сдвигом, удовлетворяют условиям, предъявляемым к совокупности исходных комбинаций.В результате деления получим частное q (х) = 110101011 и остаток r=01110 (напомним, что деление начинается со старших разрядов). Деление многочлена на многочлен заключается в последовательном сложении по модулю 2 делителя со старшими степенями делимого, затем со старшими степенями получившегося остатка до тех пор, пока степень остатка не станет меньше степени делителя (сложение по модулю 2 совпадает с вычитанием). Как только первый разряд этой последовательности появляется на выходе, происходит суммирование по модулю 2 делителя и первых разрядов делимого, а в элементах памяти записывается остаток. В течение первых (n - m) тактов символы заполняют линию задержки ЛЗ и запоминающие элементы, затем в течение последующих (m 1) тактов происходит деление (при этом ключ кл. k1 замкнут, а кл. k2 разомкнут) и на выход регистра поступают все m информационных разрядов. После этого кл. k2 замыкается, а кл. k1 размыкается, и на выход регистра поступает остаток r (x), а ЛЗ и элементы памяти заполняются (n - m) разрядами следующей комбинация и весь цикл повторяется.В виду того, что диаграммы представляют ожидаемые результаты, следует, что каждая схема в частности, а значит и блок в целом, работают верно.
План
Содержание
Введение
1. Структура систем передачи Е1
1.1 Канал Е1
Задание на проектирование: формирователь CRC-4
1.2 Канальный уровень E1
1.3 Цикловая и сверхцикловая структура E1
1.4 Процедура контроля ошибок передачи
2. Циклические коды
2.1 Общее представление циклических кодов
2.2 Кодирование циклических кодов
2.3 Структурная схема мультиплексора Е1
3. Разработка блока Формирователь CRC-4
Заключение
Литература
Введение
Средства общения между людьми (средства связи) непрерывно совершенствуются в соответствии с изменениями условий жизни, развитием культуры и техники. Сегодня средства связи стали неотъемлемой частью производственного процесса и нашего быта. Современные системы связи должны не только гарантировать быструю обработку и надежность передачи информации, но и обеспечивать выполнение этих условий наиболее экономичным способом.
В большинстве развитых стран мира принят курс на цифровизацию сетей связи, предусматривающий построение сетей на базе цифровых методов передачи и коммутации. Это объясняется следующими существенными преимуществами цифровых методов передачи перед аналоговыми: 1. высокая помехоустойчивость;
2. слабая зависимость качества передачи от длины линии связи;
3. стабильность параметров каналов ЦСП;
4. эффективность использования пропускной способности каналов для передачи дискретных сигналов;
5. возможность построения цифровой сети связи;
6. высокие технико-экономические показатели.
Отмеченные достоинства ЦСП в наибольшей степени проявляются в условиях цифровой сети связи. Такая сеть содержит только цифровые тракты, которые соединяются на сетевых узлах и заканчиваются цифровыми стыками с цифровыми системами коммутации и цифровыми абонентскими установками. Однако построение цифровой сети в масштабах нашей страны является весьма сложной задачей, решение которой потребует длительного времени и больших капиталовложений. В настоящее время внедрение ЦСП в существующую аналоговую сеть подготавливает базу для преобразования ее в будущем в цифровую.
Таким образом, предстоит длительный период сосуществования на сети аналоговой и цифровой техники связи, когда большое число соединений будет устанавливаться с использованием обоих видов техники. Для того чтобы в этих условиях обеспечить заданные характеристики каналов и трактов, гарантирующие высокое качество передачи информации, принципы проектирования цифровых и аналоговых систем передачи должны быть совместимы. формирователь мультиплексор передача цифровая
1. Структура систем передачи Е1
1.1 Канал Е1
Задание на проектирование: формирователь CRC-4
Канал Е1 - первичный канал иерархии PDH - является основным каналом, используемым во вторичных сетях телефонии, передачи данных и ISDN. По сравнению с остальными каналами иерархии PDH этот канал имеет несколько особенностей, а именно сверхцикловую структуру и канал сигнализации, используемый во вторичных сетях цифровой телефонии и ISDN. Остальные каналы иерархии PDH имеют только цикловую структуру. Такое отличие канала Е1 обусловлено его функцией в современной первичной сети - канал Е1 обычно является "пограничным" каналом между первичной и вторичными сетями.
Структура систем передачи Е1 включает три уровня эталонной модели OSI: физический, канальный и сетевой. Физический уровень описывает электрический интерфейс потока Е1, а также параметры сигнала Е1. Канальный уровень описывает процедуры мультиплексирования и демультиплексирования каналов более низкого уровня иерархии (ОЦК 64 кбит/с и каналов ТЧ) в поток Е1, цикловую и сверхцикловую структуру потока Е1, встроенные процедуры контроля ошибок и т.д. Сетевой уровень описывает процедуры управления каналами Е1 в первичной сети, а также контроль параметров ошибок на сетевом уровне. Этот уровень является относительно неполным и включает всего лишь несколько процедур. Основным же для рассмотрения систем передачи Е1 является структура канального уровня. Рассмотрим более подробно его структуру.
1.2 Канальный уровень E1
Параметры канального уровня потока E1 включают в себя цикловую и сверхцикловую структуру потока, описание процедур контроля ошибок по цикловому избыточному коду (CRC), а также описание процедур мультиплексирования и демультиплексирования каналов ТЧ в поток E1. Последние включают себя процедуры дискретизации, квантования и компандирования аналогового сигнала. Рассмотрим цикловую структуру потока E1 и встроенные процедуры контроля ошибок.
1.3 Цикловая и сверхцикловая структура E1
При передаче по первичной сети цифровой поток преобразуется в блоки стандартной логической структуры - циклы. Цикловая структура обеспечивает работу процедур мультиплексирования и демультиплексирования, передачу управляющей информации, а также встроенную диагностику по параметру ошибок в цифровой системе передачи.
Существуют три основных варианта цикловой структуры E1: неструктурированный поток, с цикловой структурой и с цикловой и сверхцикловой структурой.
Неструктурированный поток E1 используется в сетях передачи данных и не имеет цикловой структуры, т.е. разделения на каналы (обычно это мультиплексирование каналов ОЦК - 64 кбит/с).
Поток E1 с цикловой структурой предусматривает разделение на 32 канала ОЦК по 64 кбит/с в форме разделения на канальные интервалы (Time Slot - TS) от 0 до 31. Цикловая структура описана в G.704. Для каждого канального интервала в составе цикла отводится 8 битов, таким образом, длина цикла равна 256 битов, что при заданной скорости передачи E1 составляет 125 мкс (длительность одного цикла). Нулевой канальный интервал отводится под передачу сигнала цикловой синхронизации FAS (Frame Alignment Signal).
Структура цикла FAS представлена на рис.1. Различаются четные и нечетные циклы. В TS0 нечетных циклов передается сигнал FAS (на рис.1 - первая строчка), который включает в себя последовательность цикловой синхронизации 0011011 и один служебный бит, зарезервированный под задачи международного использования. В TS0 четных циклов передается сигнал NFAS, не содержащий кодовую последовательность цикловой синхронизации. В составе сигнала NFAS передается бит Si, зарезервированный под задачи международного использования, бит A, используемый для передачи сигналов о неисправностях, а также пять служебных битов Sn4, Sn5, Sn6, Sn7, Sn8, используемые для передачи сигналов сетевого управления первичной сети Е1, диагностики и дополнительных процедур контроля ошибок.
Рис. 1. Формат цикла FAS
В отечественной терминологии вариант потока E1 с цикловой структурой получил название ИКМ-31. Он используется в ряде систем передачи данных, а также в некоторых приложениях ОКС7, ISDN и B-ISDN.
В ряде случаев аппаратура передачи/приема E1 использует еще и шестнадцатый канальный интервал (TS-16) для передачи информации о сигнализации, связанной с разговорным каналом (сигнализации CAS). В этом случае поток E1 имеет дополнительно к цикловой структуре еще и сверхцикловую структуру (MFAS - Multi Frame Alignment Signal). В отечественной терминологии такой вариант цикловой структуры E1 получил название ИКМ-30. При этом 16 циклов объединяются в сверхцикл размером 4096 битов и длительностью 2 мс.
Когда идет передача/прием информации в виде сверхциклов MFAS, индивидуальная информация FAS каждого цикла теряет значимость. Необходимо рассматривать всю информацию FAS - 16 циклов. Первый цикл содержит информацию MFAS о сверхцикле в шестнадцатом канальном интервале, а остальные 15 интервалов используются для передачи сигнальной информации. Структура MFAS показана на рис.2.
Сигнал MFAS = 0000XYXX
X - запасные биты (1 обычно не используется)
Y - удаленная неисправность MFAS (равен 1 в случае, если потеряна сверхцикловая синхронизация)
Рис. 2. Формат сверхцикла MFAS
Вывод
В данном проекте был разработан блок формирователь CRC-4. В виду того, что диаграммы представляют ожидаемые результаты, следует, что каждая схема в частности, а значит и блок в целом, работают верно.
Данный блок имеет простую структуру, доступную для последующего изучения и модернизации.
Список литературы
1. И. И. Бобров - Импульсные и цифровые устройства 2008.
2. Е.Л. Кон, С.Н. Лицын, О.И. Шеховцов - Избыточное кодирование в системах телемеханики и передачи данных 2011.
3. И.Г. Бакланов - Технологии измерений первичной сети. Часть1. Системы E1, PDH, SDH 2008.