Teleinformatyka
Download
1 / 42

Teleinformatyka - PowerPoint PPT Presentation


  • 103 Views
  • Uploaded on

Teleinformatyka. Systemy plezjochroniczne. wykład 9. Zwielokrotnianie (multipleksowanie) w systemach analogowych i cyfrowych.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Teleinformatyka' - binah


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Teleinformatyka

Teleinformatyka

Systemy plezjochroniczne

wykład 9


Zwielokrotnianie (multipleksowanie) w systemach analogowych i cyfrowych

Systemy analogowe dla zwiększenia liczby kanałów wykorzystywały zwielokrotnienie częstotliwościowe, które wymagało rozszerzenia pasma kanału transmisyjnego - polegało ono na układaniu kolejnych kanałów kolejno na wyższej częstotliwości w odstępie szerokości kanału telefonicznego (równolegle).

Każdy kanał miał dostęp do swojej częstotliwości

Inna możliwość w tych systemach nie była możliwa, gdyż sygnał analogowy ograniczony w jakimś paśmie wysyła niepoliczalną liczbę informacji o tym paśmie

Nie da się jej wysyłać w odstępach czasu (szeregowo) - to powodowałoby utratę danych.


Systemy cyfrowe przesyłają ograniczoną liczbę danych

  • przyspieszanie sygnału przed zwielokrotnieniem

  • wysłanie w tej samej jednostce czasowej większej liczby danych uporządkowanych w szczeliny czasowe

  • TDM – Time Division Multiplexing


Daje to możliwość stosowania zwielokrotnienia z podziałem czasu w sposób nieograniczony, zwiększając przepustowość teoretycznie niemal w nieskończoność

Teoretycznie urządzenia teletransmisyjne mają ograniczoną szybkość, ale nie można skracać im czasu trwania szczelin w nieskończoność, gdyż w którymś momencie przestaną zauważać wszystkie informacje (rola światłowodów)

Dodatkowo występuje jeszcze ograniczenie wynikające z możliwościsynchronizacyjnych urządzeń nadawczych i odbiorczych


Metody zwielokrotniania podziałem czasu w sposób - multipleksowania

  • FDM – podział częstotliwości

  • TDM – podział czasu

  • WDM – podział długości fali

  • DWDM – gęsty podział długości fali


Podział systemów z TDM podziałem czasu w sposób

W systemach teletransmisyjnych rozróżnia się dwa rodzaje zwielokrotnienia z podziałem czasu:

  • zwielokrotnienie z przeplataniem bitów (bit po bicie) - np. systemy PDH(plezjochronous digital hierarchy)..

    • wersja międzynarodowa sieć E (E1, E2 itd.)

    • USA sieć T (T1, T2 itd.)

    • plezjo=prawie

  • zwielokrotnienie z przeplataniem bajtów (bajt po bajcie) - np. systemy SDH(synchronous digital hierarchy)


Systemy PDH – plezjochroniczne podziałem czasu w sposób („prawie” synchroniczne)

Lata 70-te – cyfrowe systemy teletransmisyjne oparte na modulacji kodowo - impulsowej PCM (Pulse Code Modulation), która przekształca sygnał analogowy na sygnał binarny.

Sygnał telefoniczny o paśmie 4 kHz przekształcony do cyfrowego o przepływności 64 Kb/s - sygnałDS0

Łącząc wiele kanałów PCM w jeden ciąg binarny o dużej przepływności za pomocą TDM (sekwencyjne przeplatanie bajtowe), dla 30 kanałów 64 kb/s można uzyskać np. kanał o przepływności 2048 kb/s.

... czyli najpierw budowany jest kanał 2 Mb metodą bajt po bajcie

..wyżej już bit po bicie..

jak samochody wjeżdżające z wielu ulic w jedną o tej samej szerokości co dojazdowe – muszą jechać szybciej z przeplataniem


E podziałem czasu w sposób

Hierarchia plezjochroniczna - PDH

T

USA

Europa


sygnały DS podziałem czasu w sposób 0

sygnał DS1

T1

1

64 kb/s

2

...

24

23

2

1

3

MUX

...

32

31

2

1

4

multiplexer

2Mb/s

E1

24 lub 30

kierunek przesyłu

TDM – time division multiplexing


SYSTEM PDH - E1 - międzynarodowy podziałem czasu w sposób

Budowa strumienia 2 Mb/s (221) b/s = 213 .23 .23= 8000.8b.32

  • Informacje są przekazywane w postaci 8-bitowych pakietów informacji (256 stanów),

  • Próbkowanie odbywa się z częstotliwością 8kHz, czyli co 125 s,

  • Ramka ma budowę 32 kanałową według zasady bajt po bajcie (30 kanałów użytecznych) - z dodanym bajtem wzoru fazowania ramki (FAW) i bajtemsygnalizacji dla szczelin czasowych.

SYGNALIZACJA – seria komunikatów – kontrola wywołań (łączenie i rozłączanie), usługi dodatkowe, rozliczanie opłat


Ramka 1 wieloramki strumienia 2 Mb/s podziałem czasu w sposób

kanał 1

kanał 2

kanał 16

kanał 30

sygnalizacja

słowo serwisowe lub wzór synchronizacji ramki – CRC4

kanał 1

kanał 16

W ramce 2 kanał 2

W ramce 2 kanał 17

itd.


Ramka strumienia 2 Mb/s – element wieloramki MF16 podziałem czasu w sposób

30 kanałów użytkowych

sygnalizacja ! czasem zwykły kanał

wszystko zależy do technologii

bajt 0 (szczelina 0) 8 bitów


bajt 0 podziałem czasu w sposób "Szczelina" zerowa zawiera wzór synchronizacji całej ramki lub słowo serwisowe.

Identyfikacja ramki nieparzystej – przeciwny do sygnału wyrównania

Ramki nieparzyste

wzorzec synchr.- bity wyrównania między końcami obwodu

Ramki parzyste

normalnie 0

1 gdy alarm żółty

słowo serwisowe - zarezerwowane dla aplikacji krajowych

Si – można wykorzystać do CRC – cyclic redundancy check – (np. CRC-4), jeśli bez CRC to ustawiany 1 jeśli przekracza granicę państwa


bajt 16 podziałem czasu w sposób – sygnalizacja (szczelina 16)...

W strumieniu 2 Mbit/s są 32 szczeliny (ramka – 32 bajty).

Użytkowe szczeliny wymagają sygnalizacji kanałowej. W tym celu zajęta jest szczelina 16 w każdej ramce.

Do dyspozycji użytkowników pozostaje 30 kanałów użytecznych z sygnalizacją. – czyli 30 x 64 Kb/s = ok 2 Mb/s

Wieloramka – wiele kolejnych ramek (grupa)

Sygnalizacja (szczelina 16) niesie ze sobą wzór fazowaniawieloramki (informacja, który bajt należy do którego kanału)

Szczeliny 16 w ramce 1 niosą informację kolejno:4 bity dla kanału 1 i 4 bity dla kanału 17,

Szczeliny 16 w ramce 2 kolejno:4 bity dla kanału 2 i 4 bity dla kanału 18, itd.

Schemat taki powtarza się w grupie od ramki 1 do 16, po czym od nowa od ramki 17 do 32, itd.

Ramki 1 do 16 noszą nazwę multiramki MF16


.. a następnie na wyższych poziomach hierarchii odbywa się zwielokrotnienie plezjochroniczne przeplatanie bitów z dopełnianiem w przypadku niewielkiej różnicy częstotliwości)

  • Wprowadzono kolejne poziomy zwielokrotnienia:

  • 8.5 Mbit/s, (223= 221 *4)

  • 34 Mbit/s, (225= 223 *4)

  • 140 Mbit/s, najczęstszy system (227= 225 *4)

  • 565 Mbit/s. (światłowody - długość fali 1550 nm)


Każdy się wyższy poziom składa się z czterech sygnałów niższego poziomu uzupełnionych o informacje sterujące = plezjochroniczna (prawie synchroniczna) hierarchia cyfrowa PDH.

Zwielokrotniane są kanały 2 Mbit/s generowane przez różne urządzenia.

Ich podstawy czasowe (zegary) różnią się nieznacznie miedzy sobą. Dla zapewnienia stałej przepływności sygnału, tzw. "przeplot" bitowy musi być uzupełniony przez dodanie pustych bitów = bity dopełnienia. Bity te są usuwane z sygnału zbiorczego podczas procesu demultipleksacji.

Ten sam problem pojawia się na każdym poziomie zwielokrotnienia i za każdym razem wprowadza się bity uzupełniające.

Do transmisji PDH mogą być wykorzystywane także światłowody jedno- i wielomodowe.


..czyli wyżej już skomplikowane ramki – ale się dopełnianie!!!

Ramka E2 – ogółem 848 bitów

sygnał synchr.

krajowe

4 bity wyrównania (dopełnienia)

dane

alarm

Ramka E3 – ogółem 1536 bitów

Cj – kontrola wyrównania


ładunek – przeplatanie bitowe się

Cj1

Cj3

Cj2

trójka bitów dla każdego kanału informuje o tym, czy bit wyrównania jest bitem użytkownika czy tylko wypełnieniem (BEZUŻYTECZNY ale synchronizuje)

J


Optical Line Termination Unit się

Transmisja w systemach PDH


Telecom OLTU się

Private Branch Exchange (centala przedsiębiorstwa)

PMBX

PABX

manual - automatic


Aby w systemie np. PDH maksymalnie wykorzystać dostępną się przepustowość i przesłać maksymalnie dużo danych stosuje się różne metody kompresji danych.

W przypadku telefonii komórkowej stosuje się kompresję kanałów rozmównych - ma na celu wtłoczenie maksymalnie dużej liczby kanałów w jedną szczelinę o przepustowości 64Kb/s.

W przypadku gdy łączem telefonicznym chcemy przesłać dane cyfrowe, stosowana jest kompresja, aby uzyskać maksymalny transfer danych.


bit po bicie z dopełnianiem się

bajt po bajcie

podstawowy


E1 – jest właściwie synchroniczny ale plezjochroniczna jest struktura sieciowa – czyli wiele obwodów synchronicznych z różnymi zegarami!!!


CRC – jest struktura sieciowa – czyli wiele obwodów synchronicznych z różnymi zegarami!!!cyclic redundancy check CRC-4

Wieloramka MF16 podzielona na 2 części

1 do 8 - ramka podrzędna pierwsza (SUB-MULTIRAMKA)

9 do 16 - ramka podrzędna druga

SMF16 -1

SMF16 -2

pierwsze bajty (z 32 każdej ramki)

C-bit (parzyste) lub flaga błędu (nieparzyste)


W ramkach nieparzystych 1-szy bit jest struktura sieciowa – czyli wiele obwodów synchronicznych z różnymi zegarami!!!CRC (zatem 4 bity dla każdej wieloramki podrzędnej (1,3,5,7 oraz 9,11,13,15) – stąd CRC-4)

C-bit #1 do 4 – np. kontrola parzystości lub inna funkcja skrótu

W ramkach parzystych 1-szy bit może być flagą błędu

- co druga submultiramka

Error


CRC-4 jest struktura sieciowa – czyli wiele obwodów synchronicznych z różnymi zegarami!!!

Bit Si może być wykorzystywany do przesyłania sumy kontrolnej CRC-4.

4-bitowa suma kontrolna jest przesyłana w bitach Si w 4 nieparzystych ramkach (co drugiej) 8-mioramkowej SUB-MULTIRAMKI

Suma ta jest obliczana na podstawie 2048 bitów danych wysłanych w poprzednich 8 ramkach – czyli w SMF

Co druga SMF zawiera dodatkowo informacje o błędach wykrytych w czasie transmisji.

Dwie SMF tworzą pełną multiramkę (multiframe).

8*32*8


Kodowanie linii w E-1 jest struktura sieciowa – czyli wiele obwodów synchronicznych z różnymi zegarami!!!

przypomnienie: Manchester, AMI bipolarne bez i z naruszeniem bipolarności, B8ZS


Naruszenie bipolarności BPV – ogólnie niepożądane jest struktura sieciowa – czyli wiele obwodów synchronicznych z różnymi zegarami!!!

Kodowanie B8ZS

wprowadza naruszenie bipolarności celowo (aby nie było za wielu zer) – 2 kolejne impulsy tej samej polaryzacji

8 zer

1

0

0

0

0

0

0

0

0

same 0

lepsze wypełnienie dla synchronizacji

B8ZS

itd.

7-me 0

8-me 0

5-te 0

4-te 0

+ - - +nie wprowadza dod. składowej stałej


Kodowanie linii w E-1 jest struktura sieciowa – czyli wiele obwodów synchronicznych z różnymi zegarami!!!

Rzadko stosowane jest kodowanie AMI

Najczęściej stosuje się HDB3 – powstało wcześniej niż B8ZS (bipolar 8-zero substitution) – tak jest w Polsce

wcześniej HDB2==B3ZS

Zasada HDB3: każdy blok 4 zer jest zamieniany na 000V lub B00V,

'B' oznacza impuls zgodny z kodowaniem AMI (tak jakby w tym miejscu była jedynka), B – albo 1 albo -1

'V' - pogwałcenie reguły AMI – zakłócenie bipolarności – taka polaryzacja jak ostatni znany impuls

Wybór pomiędzy 000V a B00V jest dokonywany w taki sposób, żeby liczba impulsów pomiędzy kolejnymi impulsamiV była nieparzysta. Czyli - następujące po sobie impulsy V muszą mieć odwrotną polaryzację, żeby nie wprowadzać do sygnału składowej stałej.


sygnał jest struktura sieciowa – czyli wiele obwodów synchronicznych z różnymi zegarami!!!

AMI-bipolarne

HDB3

000V

B00V

B – bo nieparzysta

impulsy V

Kodowanie HDB3

przeciwna biegunowość


Sygnalizacja jest struktura sieciowa – czyli wiele obwodów synchronicznych z różnymi zegarami!!!

podział:

  • sygnalizacja linii – zarządzanie, nadzorowanie obwodu

  • sygnalizacja międzyrejestrowa – komunikaty ustanawiania i rozłączania wywołań (rejestry to punkty końcowe linii) – przekaz danych, przede wszystkim adresu, czyli numeru telefonu, ale także innych usług (naliczanie, przekierowanie, budzenie itp..)


USA – hierarchia T jest struktura sieciowa – czyli wiele obwodów synchronicznych z różnymi zegarami!!!

warto pobieżnie prześledzić z uwagi na historyczny rozwój technologii

T1

Początek lat 60-tych XX wieku – spółka AT&T

łącza międzybiurowe


T-1 jest struktura sieciowa – czyli wiele obwodów synchronicznych z różnymi zegarami!!! dół hierarchii

Specjalne łącze (synchroniczne) zapewniające transmisję w granicach ok. 1,5 Mbit/s – T1

Istnieją także odmiany zestawiające asynchronicznie T1

(ponieważ każde T-1 ma własny zegar)

Potem multipleksowanie do T-2 , a także T-3i T-4 która jest najszybsza.

Teoretycznie można nią przesyłać 274 Mbit/s – T4


System T-1 to system w istocie synchroniczny, wyższe T są plezjochroniczne

NADH – Północno Amerykańska Hierarcha Cyfrowa

Budowanie ramek bajt-po-bajcie z sygnałów DS0 (digital signal 0) - wysyłanych przez źródła z prędkością 64 kb/s

– cały świat ma to samo

  • system amerykański – 1962 r –sieci niewielkich firm – 24kanały (T-1)

  • system międzynarodowy – jak pamiętamy – 30+2 kanałów (E1)


Styk na linii klient - dostawca plezjochroniczne

  • - wtyczka modularna RJ-48 (8 szpilek) lub DB15

  • urządzenia kodowania linii – kod bipolarny lub bipolarny z zakłóceniem bipolarności

  • urządzenia diodowe realizujące kompansję (-Law 255),

  • dawniej -100 miało tylko 7 bitów, 8-my bit to była sygnalizacja stanu słuchawki, ale 56 kb/s to też wystarczająca jakość głosowa

  • urządzenia formatujące ramkę


sygnały DS plezjochroniczne0

64 kB/s

sygnał DS1

T1

1

clock

2

...

24

23

2

1

3

MUX

4

multiplexer

.....

24

kierunek przesyłu

TDM – time division multiplexing


Format ramek T1 (DS-1) plezjochroniczne

24 bajty + 1 bit kontrolny międzyramkowy typu F

Standardy tzw. banków kanałów

D1 - 1962

D2 - 1969

....

...

D5 - 1982


  • Jeśli plezjochroniczneciąg bitów – unikalny kod

  • Jeśli 1 bit – tzw. bit F - rozpoznawalny tylko po analizie wielu ramek – stosowany zwykle kod naprzemienności – 01010101

  • - oszczędny, ale grozi utratą wielu ramek, gdy tracimy wyrównanie – stan tzw. OOF, out of frame, czyli bajty poza ramką

  • w razie wystąpienia OOF, bank kanałów cofa określoną liczbę bitów w strumieniu i rozpoczyna kontrolę wzorca wyrównania wszystkich 193 bitów

  • = 24 kanały*8 bitów +1 bit F


Super-ramka plezjochroniczneSF

grupuje 12 ramek DS-1 (DS-1 to 24 bajty + bit F=193 bity)

Superramka złożona z 12 ramek

24-bajtowa ramka 6-ta

dowolny bajt ramki 6

24-bajtowa ramka 12-ta

dowolny bajt ramki 12

100011011100wzorzec wyrównania superramki SF – bity F

ramki nieparzyste FT 101010

sygnalizacja

ramki parzyste FS 001110


ad