Структура суперфрейма и расширенного суперфрейма (ESF) в системах передачи Т1

Введение в технологию Т1 и синхронизацию. Цифровая система передачи Т1 является фундаментальной технологией в телекоммуникациях, основанной на передаче данных структурированными блоками, известными как фреймы. Каждый фрейм стандарта Т1 состоит из 192 битов данных, представляющих 24 голосовых канала, и одного дополнительного бита синхронизации. Этот бит, имеющий порядковый номер 193, первоначально предназначен для ограничения и обозначения границ фрейма, также может быть использован для организации более крупных структур данных. Для повышения эффективности передачи и обеспечения дополнительных функций была разработана концепция «суперфрейма» или суперцикла, позволяющая объединять несколько фреймов в единую последовательность.

Формат суперфрейма D4 и его особенности. Наиболее распространенной реализацией этой концепции является формат D4, разработанный компанией АТ&T. Суперфрейм D4 состоит из 12 последовательных фреймов стандарта Т1, в которых бит цикловой организации (193-й бит) используется для передачи повторяющегося шаблона синхронизации. Этот шаблон, представляющий собой двенадцатибитовую последовательность 100011011100 в двоичном коде, позволяет приемному оборудованию, такому как совокупность устройств оборудования цифрового канала, осуществляющего сопряжение с голосовыми, точно идентифицировать начало суперфрейма и декодировать каждый из 288 каналов (24 канала * 12 фреймов). На рис. 6.27 и рис. 6.27а наглядно представлена структура формата D4, где видно изменение кадрирующего бита для обеспечения синхронизации.

Расширенный суперфрейм (ESF) и его преимущества. Эволюционным развитием формата D4 стал Расширенный суперфрейм (ESF), также введенный компанией АТ&T. Эта структура предоставляет значительные усовершенствования в области передачи сигналов, диагностики и контроля ошибок. Расширенный суперфрейм объединяет 24 фрейма стандарта Т1, что эквивалентно 576 каналам передачи данных. Как показано на рис. 6.27г, архитектура ESF является более сложной по сравнению с D4, поскольку 193-й бит в ней используется многофункционально. Он служит не только для синхронизации, но и для организации канала управления передачей данных, а также для реализации контроля ошибок с использованием метода избыточного циклического кадра (CRC).

Многофункциональность битов в структуре ESF. В структуре Расширенного суперфрейма 193-й бит выполняет три независимые функции, распределенные по разным фреймам. Во-первых, биты синхронизации фреймов вставляются в фреймы с номерами 4, 8, 12, 16, 20 и 24, формируя повторяющуюся комбинацию 001011. Во-вторых, биты контроля передачи данных занимают позиции в нечетных фреймах, образуя двенадцатибитовый подканал для служебной связи и диагностики. Для связи по этому каналу может применяться стандартный протокол, такой как HDLC (Высокоуровневый протокол управления каналом), разработанный Международной организацией по стандартизации (ISO).

Контроль ошибок с использованием CRC в ESF. Третьей критически важной функцией является контроль ошибок с применением избыточного циклического кадра (CRC). Этот метод значительно повышает надежность передачи по сравнению с ранними разработками, такими как совокупность устройств оборудования D-цифровых каналов, которые были подвержены проблемам неверного определения границ фреймов. Биты CRC размещаются во фреймах 2, 6, 10, 14, 18 и 22. Если приемное оборудование фиксирует несоответствие контрольной суммы, оно инициирует процедуру восстановления и повторной синхронизации комбинации символов, устанавливающих границы фреймов, что минимизирует потерю данных.

Эволюция стандартов: от Т4 к Т5. Принципы организации суперфреймов и повышения эффективности передачи нашли свое продолжение в более скоростных системах. Так, система связи стандарта Т4 была эволюционно преобразована в стандарт Т5, который удвоил производительность своей предшественницы. Скорость передачи данных в системе Т5 достигает 560,16 Мбит/с, что позволяет обслуживать до 8064 голосовых каналов одновременно. Это демонстрирует масштабируемость базовых принципов цифровой иерархии, заложенных в технологии Т1 и ее последующих усовершенствованных форматах.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Бигелоу С.Д., Карр Д.Д., Виндер С..

Источник: Энциклопедия телефонной электроники.

Данные публикации будут полезны студентам и специалистам в области телекоммуникаций и сетевых технологий, инженерам, изучающим принципы передачи данных, а также всем, кто интересуется историей и эволюцией модемной связи и базовыми сетевыми протоколами.