Стандарт E1 (PCM-30): архитектура, иерархия и отличия от американских систем

Введение в европейский стандарт E1. В отличие от североамериканского стандарта DS-1, в оборудовании мультиплексирования, используемом в европейских странах, применяется принципиально иной формат передачи данных. Этот формат, установленный Европейской конференцией почтовых и телекоммуникационных ведомств (CEPT), известен как PCM-30 или стандарт Е1. Он определяет структуру цифрового потока, основанную на 256-битовых фреймах, которые передаются с строго фиксированной периодичностью. Каждый такой фрейм содержит 32 временных слота, или кодовых групп, что схематически изображено на рис. 6.27б. Данная архитектура является фундаментом для построения всей иерархии цифровых сетей в Европе и многих других регионах мира.

Структура фрейма и назначение временных слотов. Архитектура фрейма стандарта E1 (PCM-30) отличается четким разделением функций между временными слотами. Первый слот (с номером 0) выполняет критически важную роль цикловой синхронизации, позволяя оборудованию точно определять границы фрейма. За ним следуют 15 каналов для передачи данных пользователя, после чего расположен временной слот 16, предназначенный исключительно для передачи сигнальной информации. Завершают фрейм еще 15 каналов данных, что в сумме дает 30 полезных голосовых каналов. Поскольку один канал (слот 16) выделен под сигнализацию, в каждом фрейме передается 8 сигнальных битов, управляющих соединением.

Скорость передачи и основа иерархии мультиплексирования. Частота дискретизации сигнала в стандарте E1 составляет 8 кГц, что определяет временной интервал для передачи одного фрейма равный 125 микросекундам. Передача 256 бит за этот промежуток времени формирует результирующую скорость цифрового потока, которая равна 2,048 Мбит/с. Европейская система мультиплексирования построена по принципу объединения четырех потоков одного уровня в один поток более высокого уровня. Таким образом, четыре потока уровня Е1 мультиплексируются в один поток Е2, а четыре потока Е2 формируют поток Е3, и так далее. Детальное описание этой иерархии, включая скорости передачи, представлено в Таблице 6.3.

Таблица 6.3. Европейские системы мультиплексирования

Проблема синхронизации и метод выравнивания. Особенностью европейской системы является тот факт, что исходные цифровые потоки не синхронизированы между собой на этапе мультиплексирования. Это придает особое значение процессам синхронизации внутри мультиплексоров. Для компенсации расхождений в тактовых частотах используется процедура, известная как «выравнивание» или «бит-стаффинг». Ее суть заключается во вставке дополнительных выравнивающих битов для заполнения временных промежутков, возникающих в ситуациях, когда данные от входящего потока временно недоступны из-за отсутствия синхронизации.

Структура фрейма в системе E2. Рассмотрим для примера структуру фрейма в системе мультиплексной передачи Е2. Временной промежуток одного фрейма здесь составляет 100,38 мкс, и каждый фрейм содержит 848 битов. Основу составляют 820 бит логического информационного блока, которые перемежаются со вспомогательными битами при уплотнении каналов. Из этих вспомогательных битов четыре могут выполнять роль либо битов информационного блока, либо выравнивающих битов. Также в структуре присутствует 12 выравнивающих управляющих битов, которые используются для передачи сигналов в случае применения процедуры выравнивания, 10 бит выравнивания фрейма и 2 бита для контроля соединения.

Сравнение с североамериканской системой и проблемы взаимодействия. Крайне важно учитывать, что европейская система цифровой иерархии фундаментально не совпадает с системой, принятой в США. Различия проявляются как в количестве каналов на первичном уровне (E1 с 30 каналами против DS-1 с 24 каналами), так и в скоростях передачи данных на всех последующих уровнях мультиплексирования. Эта фундаментальная несовместимость приводит к возникновению сложных проблем взаимодействия при организации международной связи. Прямое соединение сетей возможно только на уровне индивидуального голосового канала, в то время как стыковка на более высоких уровнях иерархии требует использования сложного преобразующего оборудования.

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.