9. Физический уровень и канальный уровень тракта Е1
презентация к уроку на тему

Слайд 1

Волоконно-оптических линий связи ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРВИЧНОГО ЦИФРОВОГО ТРАКТА Е1

Слайд 2

Познакомится со студентами. Сформировать представление о волоконно-оптических линий связи. Развить интерес к изучению предмета. Расширить кругозор студента. Цели урока:

Слайд 3

Физический уровень тракта Е1 Канальный уровень тракта Е1 Задача урока:

Слайд 4

Стандартами МСЭ-Т физического уровня являются Рекомендации G .703 (Физические/Электрические характеристики интерфейсов цифровой иерархии) и G .823 (Управление джиттером и вандером на цифровых сетях, основанных на иерархии 2048 Кбит/с). Физический уровень тракта Е1

Слайд 5

В соответствии с Рекомендацией G .703 основными характеристиками интерфейса являются: Скорость передачи - 2048 кБит/с±50рр m , где lppm ( parts per million ) = 10 -6 ). Для скорости 2048 Кбит/с 50 ppm = 50 × 2,048 Гц = 102,4 Гц. Таким образом, допускается отклонение частоты: 2048 Кбит/с ± 102,4 Гц.

Слайд 6

Рисунок 3.7 - Линейное кодирование: а - кодом AMI ; б - кодом НОВ Эксплуатационные измерения систем передачи тракта Е1 могут быть рассмотрены в соответствии с ЭМВОС (Эталонной Моделью Взаимодействия Открытых Систем).

Слайд 7

Используемый код - АМ I или HDB 3 ( G .703). Код AMI ( Alternate Mark Inversion Code ) определен Рекомендацией G .701 H предусматривает инверсию каждой следующей единицы (рисунок 3.7, а). Он не нашел широкого применения, гак как длинные последовательности нулей или единиц приводят к потере синхронизации. Код HDB 3 ( High Density Bipolar of order 3) является модернизацией кода AMI и предусматривает замену четырех последовательных нулей на комбинацию 000 V или B 00 V , где V представляет собой двухимпульсную вставку «плюс импульс-минус импульс» (рисунок 3.7, б).

Слайд 8

Выбор между 000 V или B 00 V зависит от того, какую полярность имеет последний инвертированный бит и каково число бит в последней вставке. Если количество бит четное вставляется 000 V , причем импульс V имеет ту же полярность, что и предшествовавший импульс.

Слайд 9

Если количество бит нечетное - используется вставка B 00 V , полярность импульса В противоположна полярности предыдущего импульса, а полярность V совпадает с полярностью В. На приемном конце оборудование осуществляет замену двухимпульсных вставок, восстанавливая последовательность нулей. Этот код обеспечивает большую плотность импульсов и обеспечивает лучшие параметры синхронизации.

Слайд 10

Электрические параметры интерфейса и форма сигнала. Нормы на электрические параметры интерфейса приведены в табл. 3.1. Рекомендация G .703 рассматривает два стандарта: для симметричного (120 Ом) и несимметричного (75 Ом) интерфейса. На территории России стандартом является симметричный интерфейс.

Слайд 11

Измерения частоты линейного сигнала и его уровня производятся по схеме, приведенной на рисунке 3.2, б. Анализатор включается высокоомно, без нарушения связи. Как показано на рисунке, анализатор позволяет фиксировать частоту линейного сигнала. Измерение уровня сигнала производится по схеме, приведенной на рисунок 3.2, а, причем уровень может оцениваться как в В, так и в дБм.

Слайд 12

Параметр интерфейса Значения параметров Тип пары в каждом направлении Одна коаксиальная пара Одна симметричная пара Импеданс, Ом 75 120 Номинальное пиковое напряжение импульса, В 2,37 3 Пиковое напряжение при отсутствии импульса, В 0±0,237 0±0,3 Номинальная ширина импульса, нс 244 244 Отношение амплитуд положительного и отрицательного импульсов в середине импульсного интервала 0,95±1,05 0,95±1,05 Отношение ширины положительного и отрицательного импульсов в середине импульсного интервала 0,95±1,05 0,95±1,05 Максимальный джиттер на выходе Рекомендация G .823 Рекомендация G .823 Таблица 3.1 - Нормы на электрические параметры интерфейса G .703

Слайд 13

Анализ формы импульса (рис. 3.8) позволяет оценить степень искажений импульса в процессе распространения цифрового сигнала по тракту. Рисунок 3.8 - Шаблон импульса Е1

Слайд 14

Кроме указанных параметров на физическом уровне тракта Е1 измеряется время задержки линейного сигнала RTD ( Round Trip Delay ). Это измерение является актуальным для трактов, имеющих значительные задержки времени распространения сигналов, например, спутниковых. Схема проведения измерений приведена на рисунке 3.9.

Слайд 15

Рисунок 3.9 - Схема измерения RTD

Слайд 16

Измерения параметра RTD производятся способом «по шлейфу» и в качестве измерительного сигнала используется псевдослучайная последовательность (ПСП). Измерения производятся с пошаговой установкой различных шлейфов. Например, как видно из схемы, вначале можно установить шлейф на выходе линейного оборудования системы передачи СП и измерить RTD 1 = 2Т 1 + T 3 , затем установить шлейф на выходе регенератора и измерить RTD 2 = 2Т 1 + 2Т 2 + T 3 . Считая, что T 3 является незначительной величиной, можно определить параметры T 1 и Т 2 .

Слайд 17

Структура цикла и сверхцикла. Цифровой поток, передаваемый по сети, имеет стандартную логическую структуру - цикл ( frame ). Такая структура обеспечивает процедуры мультиплексирования и демультиплексирования, а также передачу служебной информации (управляющей, встроенной диагностики). Канальный уровень тракта Е1

Слайд 18

Поток El по своей структуре может быть: неструктурированным, с цикловой структурой, с цикловой и сверхцикловой структурой. Неструктурированный поток не разделен на канальные интервалы (обычно это каналы 64 Кбит/с). Поток с цикловой структурой разделен на 32 канальных интервала от 0 до 31. Структура цикла определена Рекомендацией G .704 и приведена на рисунке 3.10.

Слайд 19

Рисунок 3.10 - Структура цикла Е1

Слайд 20

Как видно из рисунка, цикл имеет длину 256 бит, каждый канальный интервал КИ имеет 8 бит, скорость с которой передается каждый бит, составляет 8000 Гц. Таким образом, скорость в каждом канальном интервале КИ составляет 8 бит × 8000 Гц = 64 000 Гц.

Слайд 21

Сигнал FAS ( Frame Alignment Signal ) является сигналом цикловой синхронизации и передается в нулевом канальном интервале КИ0 нечетных по порядку следования циклов, т.е. циклов с номерами 0, 2, 4, ... Сигнал NFAS передается в КИ0 четных циклов - 1, 3, 5, ... Распределение бит с 1 по 8 в цикле приведено в таблице 3.2.

Слайд 22

Номер бита Фрейм с FAS Фрейм без FAS Примечание 1 S i S i S i – биты, зарезервированные под задачи международного использования 2 0 1 - 3 0 A Биты индикации аварии на удаленном конце. В случае аварии А=1, при отсутствии аварии А=0 4 5 6 7 8 1 1 0 1 1 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8 Биты S 4 – S 8 предназначены под задачи национального использования Таблица 3.2 - Распределение бит 1-8 цикла E 1

Слайд 23

Поток с цикловой и сверхцикловой структурой представляет собой объединение 16 циклов, пронумерованных от 0 до 15, в один сверхцикл ( Multi frame ), как показано на рисунке 3.11. Рисунок 3.11 - Структура сверхцикла Е1

Слайд 24

Сверхцикл делится на два подсверхцикла ( SMF - Sub Multi - frame ) по 8 циклов каждый, обозначаемые SMFI и SMFII . SMF является блоком размером 2048 бит (8 строк по 256 бит). Значения бит 1-8 сверхцикла показаны в таблице 3.3.

Слайд 25

С В Е Р Х Ц И К Л Подсверхцикл Цикл Биты 1-8 в нулевом канальном интервале нулевого цикла 1 2 3 4 5 6 7 8 SMFI 0 1 2 3 4 5 6 7 С 1 0 С 2 0 С 3 0 С 4 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 А 0 А 0 А 0 А 1 S 4 1 S 4 1 S 4 1 S 4 1 S 5 1 S 5 1 S 5 1 S 5 0 S 6 0 S 6 0 S 6 0 S 6 1 S 7 1 S 7 1 S 7 1 S 7 1 S 8 1 S 8 1 S 8 1 S 8 SMFII 0 1 2 3 4 5 6 7 С 1 1 С 2 1 С 3 Е С 4 Е 0 1 0 1 0 1 0 1 0 А 0 А 0 А 0 А 1 S 4 1 S 4 1 S 4 1 S 4 1 S 5 1 S 5 1 S 5 1 S 5 0 S 6 0 S 6 0 S 6 0 S 6 1 S 7 1 S 7 1 S 7 1 S 7 1 S 8 1 S 8 1 S 8 1 S 8 Таблица 3.3 - Значения бит 1-8 сверхцикла

Слайд 26

В структуре сверхцикла сигнал FAS каждого цикла теряет свою значимость, так как необходимо иметь информацию о сверхцикле MFAS ( Multi Frame Alignment Signal ) в целом. Такая информация содержится в шестнадцатом канальном интервале нулевого цикла. Сигнал MFAS имеет вид 0000 XYXX .

Слайд 27

Во фреймах, не содержащих сигнал FAS , бит 1 в нулевом канальном интервале используется для передачи сигнала сверхцикловой структуры (001011) и двух бит индикации ошибки Е.

Слайд 28

При объединении циклов в один сверхцикл, появляется возможность встроенной диагностики при использовании циклического кода с избыточностью ( CRC -4 - Cyclic Redundancy Check ), который формирует четыре бита C 1 С 2 С 3 С 4 . Эти биты располагаются на месте бита 1 ( S i ) в циклах, содержащих сигнал FAS . Процедура CRC -4 представляет собой простой математический расчет, заключающийся в следующем:

Слайд 29

- биты CRC -4 в SMF заменяются двоичными нулями; - поток бит SMF преобразуется в полином D ( x ): где а i = 0 или 1, степень х определяется позицией бита внутри SMF ; - SMF умножается на x 4 , затем делится по модулю 2 на образующий полином вида: G ( x ) = Х 4 + х +1: - результат деления запоминается и затем вставляется на соответствующие места бит С 1 С 2 С 3 С 4 следующего SMF . На этапе кодирования :

Слайд 30

- в принятом SMF биты С 1 С 2 С 3 С 4 заменяются двоичными нулями. - SMF проходит обработку, аналогичную описанной выше. - остаток от деления, полученный декодером, сравнивается с остатком, принимаемым в следующем подсверхцикле SMF . На этапе декодирования :

Слайд 31

Если оба остатка от деления совпадают, то принимается решение, что ошибки в подсверхцикле отсутствуют. Если остатки не совпадают, то регистрируется наличие ошибки в подсверхцикле. Об этом оповещается противоположная сторона, путем установки одного бита Е в значение равное 1 для каждого ошибочного подсверхцикла.

Слайд 32

Значения битов Е всегда учитываются, даже если подсверхцикл SMF , который их содержит, является ошибочным, так как маловероятно, что биты Е сами будут искажены. Задержка между определением ошибочного подсверхцикла и установкой бита Е, указывающего на наличие ошибки, должна быть менее 1 секунды.

Слайд 33

Процедура CRC -4, являясь удобным методом контроля ошибок в процессе мониторинга, не отменяет необходимости проведения измерений BER , так как ошибка, обнаруженная с помощью CRC -4 необязательно соответствует одной битовой ошибке. Несколько битовых ошибок в подсверхцикле могут дать одну ошибку CRC -4 для блока.

Слайд 34

Измерения параметров канального уровня потока Е1 . Измерения канального уровня систем передачи являются наиболее важными для их эксплуатации, поэтому именно к ним относится большинство стандартов на нормы каналов и трактов систем передачи.

Слайд 35

Измерения канального уровня можно разделить на несколько групп: анализа кодовых ошибок; цикловой и сверхцикловой структуры; измерения битовых и блоковых ошибок; параметров аналоговых сигналов, передаваемых в потоке Е1.

Слайд 36

Анализ цикловой и сверхцикловой структуры. Причинами возникновения сбоев в цикловой и сверхцикловой структурах могут быть: - битовые ошибки, находящиеся в канальных интервалах КИ0 и КИ16; - неисправная работа каналообразующего оборудования; - некорректное формирование последовательностей FAS и MFAS .

Слайд 37

Наличие единичных битовых ошибок в КИ0 и КИ16 компенсируется алгоритмами поддержания цикловой и сверхцикловой синхронизации. Вероятность появления битовых ошибок в КИ0 и КИ16 в нескольких последовательных циклах невелика и может иметь место, если параметр ошибки приближается к величине BER = 10 -3 , что свидетельствует о времени неготовности UAS тракта.

Слайд 38

Неисправная работа каналообразующего оборудования приведет к появлению сигналов: LOS (Loss of Signal) — потеря сигнала , LOF ( Loss of Frame ) — потеря цикловой синхронизации, AIS ( Alarm Indication Signal ) — сигнал индикации неисправности.

Слайд 39

Правила генерации сигналов дефектов LOS и AIS определяются Рекомендацией G .775 и рассмотрены в гл. 2. Измерения, связанные с цикловой и сверхцикловой структурой включают анализ сигналов FAS , MFAS и анализ ошибок по CRC -4, которые определяются Рекомендацией G .706. В большинстве приборов генерация ошибки FAS и MFAS производится при обнаружении ошибки в структуре этого сигнала без уточнения характера нарушения.

Слайд 40

К сигналам о неисправности цикловой и сверхцикловой структуры относятся: LOF ( Loss of Frame ) — потеря цикловой синхронизации. CAS-LOM (Channel Associated Signalling — Loss of Multi Frame) — потеря сверхцикловой синхронизации . CRC-LOM (Cyclic Redundancy Check — Loss of Multi Frame) — потеря сверхцикла CRC. MAIS (Multi Frame Alarm Indication Signal) — сигнал индикации неисправности в сверхцикле . MRAI ( Multi Frame Remote Alarm Indication ) — сигнал индикации неисправности в сверхцикле на удаленном конце.

Слайд 41

Указанные сигналы несут полезную информацию о нарушениях цикловой и сверхцикловой структуры. Они используются в системе самодиагностики управления, а также могут генерироваться анализаторами потока EI . Параметр LOF регистрируется в следующих случаях: подряд принимаются 3 некорректных сигнала FAS и 3 сигнала NFAS , в которых бит 2 равен 0.

Слайд 42

Сигнал FAS будет считаться восстановленным, если: в первом принимаемом цикле приходит корректный сигнал FAS , во втором цикле на месте второго бита в КИ0 находится 1, а в третьем — присутствует корректный сигнал FAS .

Слайд 43

Для того, чтобы избежать возможности регистрации сигнала FAS в тех циклах, где он не должен находиться, применяется следующая процедура. Если сигнал FAS определен в цикле N , то должна быть выполнена проверка двух условий: сигнал FAS отсутствует в следующем ( N + 1) цикле и присутствует в цикле ( N + 2). Несоблюдение одного или обоих этих требований может быть причиной новой проверки, инициированной в цикле ( N + 2).

Слайд 44

Сигнал CAS - LOM генерируется в случае приема двух последовательных MFAS с ошибкой. Сигнал CRC - LOM является сигналом о неисправности и генерируется в случае приема трех последовательных циклов с некорректным сигналом FAS или NFAS , a также, если обнаружены более чем 915 ошибок CRC в секунду. Сигнал MAIS генерируется в случае приема двух последовательных сверхциклов с количеством нулей менее 4-х. Сигнал MRAI генерируется в случае, если бит 6 в составе MFAS равен единице в двух последовательных сверхциклах.

Слайд 45

Измерение битовых и блоковых ошибок. Нормы на параметры битовых и блоковых ошибок приведены в гл. 1, где рассмотрены основные положения Рекомендаций G .821, G .826 для долговременного нормирования, и гл. 2, где рассмотрены положения Рекомендаций М.2100/М.2101.1 для проведения экспресс-измерений.

Слайд 46

Приказ № 92 Министерства связи РФ обобщил все три указанных документа и в настоящее время является единственным документом для паспортизации каналов и трактов первичной сети Министерства связи России. Этот приказ охватывает весь диапазон скоростей иерархии PDH . Все нормы разбиты на две группы: долговременные и оперативные, как показано на рисунке 3.12. Долговременные нормы, в свою очередь, рассмотрены для каналов ОЦК (в соответствии с Рекомендацией G .821) и для сетевых трактов (Рекомендация G .826). Оперативные нормы соответствуют Рекомендации М.2100.

Слайд 47

Рисунок 3.12 - Группы параметров трактов

Слайд 48

В приказе помимо норм приведены методики расчета параметров каналов и трактов, исходя из особенностей структуры первичной сети Министерства связи России, т.е. деления ее на магистральную, внутризоновую, местную и абонентскую сети с соответствующими этому делению коэффициентами, учитывающими протяженность трактов. Кроме норм на параметры ошибки, в документе нашли отражения нормы на фазовое дрожание в соответствии с Рекомендациями O .171, G .823, G .825.

Слайд 49

Измерение параметров аналоговых сигналов. Эти измерения характерны только для систем передачи Е1, так как только в них осуществляется преобразование аналогового сигнала в цифровой. При эксплуатации тракта Е1 возникает задача оценки качества передачи по аналоговому каналу.

Слайд 50

Проведение измерений по всему перечню параметров, предусмотренных Приказом № 43 МС России от 15.04.96 «Нормы на электрические параметры каналов тональной частоты магистральной и внутризоновых первичных сетей» не оправдано на цифровой сети, поэтому производится только оценка аналоговой части тракта.

Слайд 51

При проведении измерений источником сигнала является генератор синусоидального сигнала, а приемником - анализатор потока, который восстанавливает из цифровой последовательности аналоговый сигнал и проводит анализ его параметров (см. рис. 3.3, а). Измерениям подлежат следующие параметры: частота сигнала, уровень тестового сигнала, уровень шума, соотношение сигнал/шум.

Слайд 52

Измерение последних двух параметров реализовано не во всех современных анализаторах потока. Возможен и другой способ измерений: анализатор потока создает цифровой эквивалент синусоидального сигнала и вводит его в заданный канальный интервал внутри потока Е1 (рис. 3.3, б).

Слайд 53

Анализатор позволяет регистрировать: измеренное положительное пиковое значение амплитуды синусоидального сигнала в восьмиразрядном коде, смещение синусоидального сигнала относительно нулевого значения, измеренное отрицательное пиковое значение амплитуды синусоидального сигнала в восьмиразрядном коде.

Слайд 54

ВОСП - Волоконно-оптическая система передачи. МСЭ-Т - Международным союзом электросвязи по группе телекоммуникаций. PDH - Plesiochronous Digital Hierarchy - Плезиохронная цифровая иерархия. SDH - Synchronous Digital Hierarchy - Синхронная цифровая иерархия. Список сокращений

Слайд 55

http://nsportal.ru/manar . Список литературы