Co ban ve E1

BỘ TƯ LỆNH THÔNG TIN LIÊN LẠC TRUNG TÂM KỸ THUẬT THÔNG TIN CÔNG NGHỆ CAO

Tháng 5 - 2003

Cơ bản về luồng 2 Mbit/s

CƠ BẢN VỀ LUỒNG 2 Mbit/s

MỤC LỤC

Trang

1. Các hệ thống thông tin PCM 6

2. Tín hiệu PCM 6

3. Báo hiệu 12

4. Mã phát hiện sai 14

5. Báo cảnh 18

6. Mã đường dây 19

7. Khuyến nghị G.703 của ITU-T 22

8. Jitter 23

9. Các chế độ làm việc của luồng E1 23

10. Phụ lục 14

11. Các câu hỏi thường gặp về G.703 27

12. Chữ tắt 29

13. Các khuyến nghị chính về E1 của ITU-T 30

Tài liệu tham khảo chính 31

Giới thiệu10-3-1876: “ Mr Watson, come here. I want you!”

Đây là câu nói đầu tiên của Alexander Graham Bell khi sử dụng chiếc máy điện thoại tự sáng chế của ông. Vào cuối năm ấy, cuộc liên lạc điện thoại đường dài hai chiều đầu tiên đã được thực hiện. Năm sau đó, 1877, bắt đầu xuất hiện máy điện thoại cho thuê.

Hệ thống điện thoại đã hình thành và phát triển nhanh chóng. Ngày nay, thông tin điện thoại vẫn là một thành phần chủ yếu trong lưu lượng viễn thông.

Mục tiêu của các hệ thống thông tin là truyền ngày càng nhiều thông tin hơn trên một đường dây duy nhất. Điều đó bao gồm việc ghép nhiều nguồn tin lại với nhau, truyền chúng cùng nhau, rồi sau đó tại đầu thu chúng được tách ra để phân phối đến các nơi nhận tin riêng rẽ.

Một trong các phương pháp ghép các nguồn tin là ghép theo tần số (FDM). Theo phương pháp này, một tập các kênh thoại được điều chế với các sóng mang khác nhau để đưa các tín hiệu đó vào các dải tần khác nhau. Trong các hệ thống analog (tương tự), các kênh được phân chia theo tần số.

Do nhu cầu ngày càng cao về tốc độ cũng như chất lượng truyền dẫn, trong khi yêu cầu chi phí ngày càng thấp, hệ thống FDM được thay thế bằng một hệ thống mới. Vào những năm 1960, các hệ thống digital (số) xuất hiện. Từ đó, các kênh thoại được phân chia theo thời gian bằng phương pháp điều chế mã xung (PCM).

Vào cuối những năm 1980, xuất hiện hệ thống Phân cấp số đồng bộ (SDH). Hệ thống này tạo ra các mạng có thể dễ dàng đáp ứng được nhu cầu ngày các tăng của các dịch vụ và ứng dụng cần băng thông lớn.

Mục đích của cuốn sách nhỏ này là cung cấp các thông tin cơ bản về luồng 2 Mbit/s (E1), một thành phần thường gặp nhất trong các quá trình khai thác, xử lý bảo đảm TTLL. Cho dù hệ thống truyền dẫn là PDH hay SDH, E1 cũng là thành phần tế bào để tạo nên các hệ thống thông tin số hiện đại.

Trung tâm KTTT công nghệ cao Cơ bản về luồng 2Mbit/s

1. CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN PCM

Phân cấp số cận đồng bộ (PDH) có hai tiêu chuẩn thông tin chính, đó là hệ thống T1 có tốc độ 1.544 kbit/s theo khuyến nghị của Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa kỳ (ANSI), và hệ thống E1 có tốc độ 2.048 kbit/s theo khuyến nghị của Liên minh viễn thông quốc tế ITU-T.

Hệ thống T1 được sử dụng chủ yếu ở Mỹ, Canada và Nhật. Châu Âu và một số nước khác sử dụng hệ thống E1.

Bảng 1. Các đặc trưng của hệ thống thông tin E1 và T1

Các đặc tính chung E1 và T1a Tần số lấy mẫu 8 kHzb Số mẫu cho một tín hiệu thoại 8000/sc Khoảng thời gian một khung PCM 1/b = 1/8000/s = 125 sd Số bit ứng với một từ mã 8e Tốc độ bit của kênh thoại b x d = 8000/s x 8 bit = 64 kbit/s

Các đặc tính khác nhau E1 T1f Mã hoá/giải mã Luật A Luật

Số đoạn trên đặc tuyến nén 13 15g Số khe thời gian trong một khung PCM 32 24h Số bit trong một khung PCM

(* đặc tả một bit bổ sung) d x g = 8 x 32 = 256 bit

d x g +1* = 8 x 24 +1* = 193 bit

i Khoảng thời gian của một khe thời gian 8 bit

(c x d)/h= (125 s x 8)/256 3,9 s

(c x d)/h= (125 s x 8)/193 5,2 s

k Tốc độ bit của tín hiệu ghép kênh theo thời gian

b x h8000/s x 256 bit2.048 kbit/s

b x h8000/s x 193 bit1.544 kbit/s

Các đặc tính cụ thể và các đặc tuyến của hệ thống E1 sẽ được trình bày ở các phần sau.

2. TÍN HIỆU PCM

Để thực hiện điều chế mã xung (PCM) cho một tín hiệu analog, người ta thực hiện theo 3 bước sau:

1. Trước hết, tín hiệu analog (tín hiệu thoại) từ máy điện thoại được chuyển thành tín hiệu Điều biên xung (PAM) thông qua quá trình lấy mẫu (samling).

2. Sau khi lấy mẫu tín hiệu analog để được tín hiệu PAM, tín hiệu PAM sẽ được lượng tử hoá theo mức (quantisation).

3. Mã hoá tín hiệu đã được lượng tử hoá để chuyển tín hiệu PAM đã lượng tử thành tín hiệu số PCM (encoding).

Thực tế trong các thiết bị, quá trình lượng tử hoá và mã hoá diễn ra đồng thời.

2-1. Lấy mẫu (Sampling)

Lấy mẫu là việc đo định kỳ các giá trị của tín hiệu analog.

7


Theo lý thuyết lấy mẫu Shannon, một tín hiệu sau khi đã lấy mẫu sẽ chứa đầy đủ các thông tin nếu như tần số lấy mẫu không lớn hơn hai lần tần số lớn nhất của tín hiệu được lấy mẫu.

Do tín hiệu analog trong thông tin thoại bị hạn chế trong dải tần từ 300Hz đến 3.400Hz, nên tần số lấy mẫu có hiệu quả sẽ là 8.000Hz, tức là các mẫu cách nhau 125s (Hình 1).

Hình 1. Miền tần số và thời gian của các tín hiệu analog và PAM

2-2. Lượng tử và mã hoá (Quantisation and Encoding)

Trong hệ thống E1, các tín hiệu PAM được lượng tử theo đặc tuyến nén 13 đoạn, gọi là luật A, tuân theo biểu thức sau:

y = (1 + lnAx) / (1 + lnA)

Trong đó:x = điện áp vào bộ nény = điện áp ra bộ nén.A = 87,6

Đặc tuyến này được tạo bởi 7 đoạn khác nhau trên mỗi hai nửa toạ độ dương và âm, với hai đoạn gần gốc toạ độ (điểm 0) tạo nên một đường thẳng duy nhất. Mỗi đoạn được chia thành các bước tuyến tính, với đoạn gần gốc toạ độ có 32 bước, trong khi các đoạn còn lại chỉ có 16 bước.

Cách thực hiện lượng tử như trên tạo thành một đặc tuyến lượng tử phi tuyến, nhằm làm tăng tỷ số tín hiệu đối với tạp âm lượng tử (tỷ số S/Q).

Do hầu hết thông tin trong giọng nói người có biên độ nhỏ nên để giảm tạp âm lượng tử đối với biên độ nhỏ, người ta đã chọn đoạn gần toạ độ 0 sẽ bao trùm 1/64 biên độ tín hiệu vào và được chia thành 32 bước. Trong khi, phần nửa trên cùng của dải động tín hiệu vào sẽ được trùm bởi đoạn 16 bước cuối cùng của đặc tuyến (Hình 2).

Với 128 bước cho mỗi nửa dương và âm của biên độ tín hiệu như trên sẽ tạo thành 256 bước, do đó cần có 8 bit để mã hoá (28). Bit có trọng số lớn nhất gọi là bit ký hiệu và

8

T1 T2 T3

T5 T6 T7 T8 T9T4 T10t

Tín hiệu analog

T1 T2 T3

T5 T6 T7 T8 T9T4 T10t

Tín hiệu PAM


có giá trị là 1 nếu biên độ là dương. 3 bit tiếp theo sử dụng cho các đoạn, còn 4 bit cuối cùng biểu diễn cho 16 bước trong mỗi đoạn.

Điều đó cho thấy tỷ số S/Q cải thiện trực tiếp trên đoạn tuyến tính đầu tiên của đặc tuyến nén, sau đó trải đều ở giá trị 37 đến 38 dB đến các giá trị còn lại của dải động. Trên thực tế với cách lượng tử hoá như vậy, ta sẽ có tỷ số S/Q không đổi trên dải biên độ bình thường của tín hiệu thoại từ giá trị xung quanh 33 dBm0 cho đến –5 dBm0, làm cho tín hiệu thoại sẽ trung thực hơn khi truyền theo phương pháp này (Hình 3).

Hình 2. Đặc tuyến nén 13 đoạn theo Khuyến nghị G.711 của ITU-T

Hình 3. Đặc tuyến tỷ số tín hiệu/tạp âm lượngtử (S/Q)

9

Các mức lượng tử

Các

đoạ

n

Biên độ

Ký hiệu

Các đoạn từ1 đến 7

Các bước từ1 đến 16

Các đoạn của đặc tuyến nén

Giới hạn dải động

16 bước nénMức vào

a - Tín hiệub - Tạp âm

Tín hiệu


2-3. Tạo khung PCM

2-3-1. Nguyên lý ghép kênh

Nguồn tin sau khi đã được lấy mẫu, lượng tử hoá và mã hoá sẽ là các từ mã 8 bit cách nhau 125 s (tức là có tần số 8 kHz) ứng với mỗi kênh thoại số 64 kb/s sẽ được truyền đi. Để sử dụng hiệu quả đường truyền, các tín hiệu này của các kênh được ghép với nhau theo thời gian, theo đó các từ mã được truyền xen kẽ trong một khung điều chế mã xung PCM, tức là tại một thời điểm chỉ có một kênh được truyền đi. Hình 4 biểu diễn nguyên lý cơ bản ghép kênh theo thời gian cho 4 kênh số từ S1 đến S4.

Hình 4. Nguyên lý ghép kênh theo thời gian

2-3-2. Khung sơ cấp

Khung sơ cấp có 32 từ mã 8 bit (gọi là 32 khe thời gian) và được đánh số từ 0 đến 31. Một khung PCM31 sẽ có 31 khe thời gian để truyền lưu lượng và một khe thời gian dùng để đồng bộ. Khi luồng 2 Mb/s không truyền thoại, sẽ không cần phải định vị từng khe thời gian cũng như không cần truyền tín hiệu báo hiệu, nên khe 1 đến 31 có thể dùng để truyền số liệu với tốc độ 2.048 kb/s – 64 kb/s (khe số 0) = 1.984 kb/s (tuy nhiên, luồng Fractional E1 không sử dụng với loại luồng PCM31 này vì cần phải xác định chính xác các khe thời gian).

Trong hệ thống PCM30, khung gồm 30 khe thời gian để truyền lưu lượng và 2 khe thời gian (2 từ mã) dùng cho mục đích đồng bộ và báo hiệu. Trường hợp này luồng 2M thường dùng để truyền thoại (G.704).

10

Đường truyền

Khung

Ghép kênh(Multiplexing)

Phân kênh(Demultiplexing)

1 khe thời gian

Số hiệu khung

Số hiệu tín hiệu

Từ mã 8 bit

0 Các khe thời gian 1 đến 31

Các kênh từ 1 đến 31

32 khe thời gian

Đồng bộ khung


Đồng bộ khung

Các phía phát và thu được đồng bộ với khung PCM bằng Tín hiệu đồng bộ khung FAS (Frame Alignment Signal), FAS được phát trong khe thời gian 0 ở mỗi khung chẵn. Tín hiệu Không chứa đồng bộ khung NFAS (Not Frame Alignment Signal) được phát trong khe thời gian 0 của các khung lẻ.

Hình 5. Các tín hiệu FAS và NFAS

Tín hiệu đồng bộ khung (FAS)

Bit số 1 2 3 4 5 6 7 8

Giá trị nhị phân Si(C) 0 0 1 1 0 1 1

- bit 1: Si dự trữ sử dụng quốc tế, trong PCM30 hoặc PCM31 hoặc

C được sử dụng để truyền mã phát hiện sai CRC trong PCM30C hoặc PCM31C

- bit 2-8: FAS

Đầu thu của hệ thống PCM sẽ dựa vào việc thu các tín hiệu đồng bộ khung FAS để xác định chính xác các khe thời gian (vị trí các kênh) nhằm phân phối tín hiệu đúng cho từng kênh.

Tín hiệu FAS được phát trong khe thời gian 0 của mỗi khung PCM chẵn, tức là các khung PCM thứ 2, 4, 6... Nó luôn luôn là một từ mã 7 bit có dạng nhị phân là 001101 bắt đầu từ bit thứ 2.

11

0 Các khe 1-31

Các kênh 1-31

32 khe thời gian

Đồng bộ khung

16 Các khe 17-32

Các kênh 17-32

Báo hiệu

Sa8

FAS trong các khung chẵn

NFAS trong các khung lẻ

Sa7Sa6Sa5Sa4A1X

1101100X

8 bit

Khe 1-15 Khe 17-31160

Tín hiệu đồng bộ khung FAS

Tín hiệu không chứa đồng bộ khung NFAS


Bit 1 trong khe thời gian 0 gọi là bit Si được dùng để dự trữ cho sử dụng quốc tế, nó luôn là 1 trừ khi hệ thống sử dụng mã phát hiện sai CRC. CRC là kết quả độ dư của phép chia khi so sánh giữa tín hiệu thu được ở đầu thu với tín hiệu đã phát đi ở đầu phát khi dùng bit này.

Tín hiệu không chứa đồng bộ khung (NFAS)

NFAS được sử dụng để mang thông tin về trạng thái của đường truyền và để cung cấp các tín hiệu điều khiển cho các bộ ghép kênh ở khung sơ cấp.

Bit số 1 2 3 4 5 6 7 8

Giá trị nhị phân Si(M) 1 A Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 Sa8

- bit 1: Si dự trữ sử dụng quốc tế, trong PCM30 hoặc PCM31 hoặc

M được sử dụng để truyền tín hiệu đồng bộ đa khung CRC trong PCM30C hoặc PCM31C;

- bit 2: đặt về 1 để đề phòng lẫn với FAS như đã trình bày ở trên (bit 2 của FAS luôn là mức 0).

- bit 3: dùng để chỉ thị báo cảnh từ xa.

- bit 4 đến bit 8: Sa4 đến Sa8 là các bit dự phòng bổ sung, có thể sử dụng như sau:

Các bit Sa

Các khuyến nghị của ITU-T cho phép các bit Sa4 đến Sa8 được sử dụng trong các ứng dụng điểm - điểm (ví dụ cho thiết bị biến đổi mã transcoder) trong phạm vi quốc gia. Khi các bit này không sử dụng và trên các tuyến cắt qua một biên giới quốc tế, chúng được đặt về 1.

Bit Sa4 có thể được sử dụng như một số liệu ở dạng bản tin cho công tác khai thác, bảo quản và giám sát hiệu năng. Kênh này xuất phát ở điểm tại đó khung được phát đi và kết cuối ở nơi khung bị phân chia.

2-3-3. Đồng bộ khung

PCMX30 = Bộ ghép kênh sơ cấp cho 30 kênh thoại/số liệuLTE = Thiết bị đường dây.LR = Bộ lặp đường dây.

Hình 6. Hệ thống truyền dẫn 2.048 kb/s

Trong sơ đồ Hình 6 ở trên:

Bộ ghép kênh PCM ở đầu cuối B sẽ được đồng bộ với luồng bit từ bộ ghép kênh PCM A truyền sang khi thoản mãn những điều kiện sau:

1. Tín hiệu đồng bộ khung FAS đúng, Si 0 0 1 1 0 1 1 nhận được ở khe thời gian 0.

2. Bit 2 trong khe thời gian 0 của khung tiếp theo (NFAS) phải là 1, tức là phải nhận được từ mã Si 1 A Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 Sa8 trong khe thời gian 0 của khung lẻ.

12

PCMX30 LTE LTE PCMX30

A LR B

1

30 30

1


3. Nhận được từ mã Si 0 0 1 1 0 1 1 trong khe thời gian 0 của khung tiếp theo.

Ghi nhớ: Bộ ghép kênh được gọi là đồng bộ chỉ khi tất cả 3 điều kiện trên được thoả mãn.

Việc đồng bộ là để kiểm tra xem các bit thu có ánh xạ đúng vào các kênh hay không. Không nên nhầm cơ chế đồng bộ này với đồng bộ xung nhịp vì đây là hai hoạt động khác nhau, không phụ thuộc nhau, Việc khôi phục xung nhịp đạt được dựa trên hình dạng tín hiệu.

3. BÁO HIỆU

Trong các hệ thống PCM30 và PCM30C, khe thời gian thứ 16 được dùng cho báo hiệu kênh kết hợp (CAS). Các thông tin cần thiết để chuyển mạch và định tuyến cho toàn bộ 30 kênh thoại (các mã báo hiệu và mã trạng thái) sẽ được chèn vào và phát đi trên khe thời gian này.

Việc chuyển đổi báo hiệu giữa các bộ ghép kênh trong kênh hướng thuận và ngược thông qua các tín hiệu xung gồm 4 bit (a, b, c và d) bằng bộ ghép kênh báo hiệu từ các tín hiệu gốc trong tổng đài. Một ví dụ về phương pháp báo hiệu là báo hiệu E&M (Exchange and Multiplex) như biểu diễn trên Hình 7.

Hình 7. Báo hiệu E & M

3-1. Báo hiệu E&M

Theo phương pháp này, các khối rơ le (relay unit) được sử dụng để phối hợp các tín hiệu đến từ tổng đài với thiết bị E&M. Khi bộ ghép E&M (E&M Mux) phát hiện thấy tín hiệu báo hiệu, nó chuyển đổi chúng thành các tín hiệu 4 bit (a, b, c, d) rồi truyền sang thiết bị ghép kênh PCM (Mux) để chèn vào khe thời gian thứ 16 của khung PCM sơ cấp.

13

RelayUnit

RelayUnit

E&M MUX MUXa, b, c, d

Tổng đài tương tự Hệ thống truyền dẫn PCM

E&M MUXMUX

Tổng đài tương tự

Báo hiệu hướng thuận

Báo hiệu hướng ngược


Hình 8. Báo hiệu kênh kết hợp

3-2. Báo hiệu kênh kết hợp

Việc chuyển đổi báo hiệu cho hướng thuận và hướng ngược được hoàn tất bằng cách sử dụng các bit trong đó chỉ thay đổi trạng thái chậm. Do đó, nó có thể truyền các bit báo hiệu tương đối tĩnh này ở tốc độ 2 kb/s cho mỗi thuê bao.

Kết quả là dung lượng 64 kb/s của khe thời gian 16 được phân phối cho 30 kênh thuê bao và 2 kênh phụ (cho đồng bộ và báo hiệu). Một báo hiệu đa khung được tạo nên trong đó chứa 16 khung PCM thông thường.

Mỗi khe báo hiệu của đa khung có khả năng truyền 4 kb/s (64 kb/s chia cho 16 khung). Từng khe thời gian này lại được chia nhỏ cho 2 kênh thuê bao, trong đó tốc độ của mỗi kênh là 2 kb/s.

64 kb/s: 16 khe thời gian cho báo hiệu = 4 kb/s cho mỗi khe thời gian

Khe thời gian báo hiệu 4 kb/s

Thuê bao thứ n Thuê bao thứ n+15 2 kb/s 2 kb/s

3-3. Báo hiệu đa khung

Hình 9. Báo hiệu đa khung

Bốn bit đầu tiên trong khe thứ 16 của khung thứ nhất (khung 0) của báo hiệu đa khung được dùng để truyền tín hiệu đồng bộ đa khung (MFAS) = 0 0 0 0. Bốn bit tiếp theo là tín hiệu không có đồng bộ đa khung (NMFAS) – X Y X X. Cấu trúc báo hiệu đa khung được biểu diễn trên Bảng 2 như sau:

Bảng 2. Gán các bit trong khe thứ 16 của báo hiệu đa khung trong báo hiệu kênh kết hợp

Số khungCác bit trong khe thời gian thứ 16

a b c d a b c d0 0 0 0 0 X Y X X1 Kênh thoại 1 Kênh thoại 162 Kênh thoại 2 Kênh thoại 17

14

Các khe thời gian 8 bit của khung PCM 2.048 kb/s

Khung 0 Khung 8 Khung 15

Báo hiệu đa khung, 2ms

Các khe báo hiệu

Tín hiệu đồng bộ đa

khung

Tín hiệu không có đồng bộ đa khung

Khe 8 Khe 24 Khe 15 Khe 31

Từ mã báo hiệu Từ mã báo hiệu

a, b, c, d các bit báo hiệu trong từ mã báo hiệu


Số khungCác bit trong khe thời gian thứ 16

a b c d a b c d3 Kênh thoại 3 Kênh thoại 184 Kênh thoại 4 Kênh thoại 195 Kênh thoại 5 Kênh thoại 206 Kênh thoại 6 Kênh thoại 217 Kênh thoại 7 Kênh thoại 228 Kênh thoại 8 Kênh thoại 239 Kênh thoại 9 Kênh thoại 2410 Kênh thoại 10 Kênh thoại 2511 Kênh thoại 11 Kênh thoại 2612 Kênh thoại 12 Kênh thoại 2713 Kênh thoại 13 Kênh thoại 2814 Kênh thoại 14 Kênh thoại 2915 Kênh thoại 15 Kênh thoại 30

0 0 0 0 = Tín hiệu đồng bộ đa khungX = bit dự phòng, bình thường nhận giá trị 1; Y = bit báo cảnh đa khung từ xa.

Xung quay số

Vì chỉ có khe thứ 16 là dùng cho báo hiệu CAS và 16 khung PCM được kết hợp với nhau để tạo thành báo hiệu đa khung, điều đó cho thấy đa khung này sẽ chiếm một khoảng thời gian là 16 x 125 s = 2 ms. Điều đó có nghĩa là thông tin báo hiệu cho toàn bộ 30 thuê bao được truyền theo một chu kỳ 2 ms và thông tin báo hiệu cho mỗi thuê bao sẽ được cập nhật sau mỗi 2 ms. Khoảng thời gian này đủ để cập nhật thông tin báo hiệu vì các xung báo hiệu ngắn nhất là xung quay số có chiều dài với tỷ số giữa khoảng dừng và xung là 40 và 60 ms, tức là dài hơn so với khoảng lấy mẫu 2 ms.

Hình 10. Cập nhật thông tin báo hiệu sau mỗi khoảng 2 ms

4. MÃ PHÁT HIỆN SAI (CRC)

Trong các mạng số tích hợp đa dịch vụ ISDN, các thuê bao được cung cấp các kênh 64 kb/s trong suốt để truyền thoại và số liệu. Sự trong suốt, về bản chất, có nghĩa là tín hiệu nhị phân của các thuê bao được truyền trên toàn bộ tuyến mà không có sự biến đổi số/tương tự nào, với trình tự các bit hoàn toàn được giữ nguyên.

Có sự nguy hiểm khi truyền thông tin số liệu kiểu này, khi đó thuê bao có thể vô tình hay hữu ý truyền mẫu nhị phân 10011011, đây chính là từ mã của tín hiệu đồng bộ

15

Xung quay số

Khoảng lấy mẫu 2 ms0 01 01 10 0


khung FAS1. Điều này dẫn đến bộ ghép kênh PCM sẽ đồng bộ lại theo FAS thực tế này và làm cho toàn bộ các kênh PCM sẽ bị phân kênh nhầm.

Để tránh sai sót trên cho hệ thống, Khuyến nghị G.704 của ITU-T đã quy định sử dụng mã phát hiện sai CRC-4 để kiểm tra cho các hệ thống 2.048 kb/s. Hệ thống PCM có sử dụng mã CRC-4 gọi là PCM30C và PCM31C.

Hình 11. Ví dụ về đồng bộ sai do nhầm tín hiệu đồng bộ khung FAS

4-1. Phương pháp CRC-4

Đầu phát của bộ ghép kênh PCM tạo ra một khối kiểm tra CRC (khối n) từ 8 khung PCM liên tiếp. Khối này có 2.048 bit (8 x 256 bit). Khối kiểm tra được nhân với x4 rồi sau đó được chia cho đa thức sinh x4 + x + 1.

Ví dụ về tính CRC-4:

Khối số liệu n Số nhân x4 Đa thức sinh x4 + x + 1

1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 11 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 phần dư

Phần dư của phép chia còn được gọi là ký hiệu hệ thống (system signature), có 4 bit. Bốn bit này sẽ được ghi vào bit thứ nhất trong các tín hiệu đồng bộ khung của khối số liệu liền kề sau đó (n+1), gọi là các bit C1, C2, C3 và C4.

1 Xem phần đồng bộ khung

16

Khung n Khung n+1 Khung n+2

Khung n+1Khung n

Mất đ.bộ

Tín hiệu thuê bao ISDN 10011011

Đồng bộ sai tại điểm này trong khung

Mất đ.bộ

FAS nhầm

Đồng bộ sai tại điểm này trong khung

Tín hiệu TS31


Hình 12. Sơ đồ khối CRC-4

Sau đó, khối số liệu n được phát sang đầu thu và cũng được nhân và chia với x4 và đa thức sinh như bên phát để có phần dư 4 bit.

Khi khối số liệu n+1 được phát đến, phần dư từ khối số liệu bị chia n phía phát cũng được truyền đến đầu thu. Tại đó nó được so sánh với phần dư từ khối số liệu n ở đầu thu. Nếu hai phần dư này giống nhau thì có nghĩa là không có lỗi trong quá trình truyền dẫn. Nếu hai phần dư này khác nhau thì có nghĩa là chất lượng tín hiệu bị suy giảm và đã có một hoặc nhiều bit bị lỗi trong quá trình truyền dẫn.

17

Khối số liệu n

Khối số liệu * x4

Đa thức sinh

C1

C2

C3

C4

C1

C2

C3

C4

Khối số liệu n+1

C1

C2

C3

C4


Khối số liệu n


Đa thức sinh

C1

C2

C3

C4

So sánhphần dư

Phần dư Phần dư


Đa thức sinh

C1

C2

C3

C4

C1

C2

C3

C4


C1

C2

C3

C4



Đa thức sinh

C1

C2

C3

C4

So sánhphần dư

Phần dưPhần dư


4-2. CRC đa khung

Hình 13. CRC-4 đa khung

Truyền số dư cần có một dung lượng trong đó nhận được bằng cách sử dụng bit kiểm tra trong FAS (bit đầu tiên) của từng khung chẵn. Để định vị 4 bit kiểm tra C 1, C2, C3

và C4 của số dư, người ta thực hiện CRC cho đa khung.

CRC-4 đa khung gồm16 khung PCM giống như báo hiệu đa khung, và do vậy cũng có chu kỳ là 2 ms. Đa khung này được chia thành 2 đa khung nhỏ I và II (sub-multiframe), mỗi đa khung nhỏ có 8 khung. Một tín hiệu CRC đồng bộ đa khung (CRC MFAS) được dùng để đồng bộ đầu thu với đa khung này.

CRC MFAS là một tín hiệu 6 bit có dạng 001011, được ghép xen bit vào bit đầu tiên của các khung lẻ NFAS, tức là các khung 1, 3, 5, 7, 9 và 11 trong đa khung. Riêng các bit đầu tiên của các khung lẻ còn lại 13 và 15, gọi là các bit chỉ thị lỗi E, dùng để chỉ thị các khối số liệu bị lỗi bit cho đầu phát. Nếu như bit E trong khung 13 có giá trị 0 có nghĩa là đã có lỗi CRC trong số liệu của đa khung nhỏ I; nếu như như bit E trong khung 15 có giá trị 0 thì có nghĩa là đã có lỗi CRC trong số liệu của đa khung nhỏ II. Các lỗi bit E này còn được gọi là các lỗi CRC từ xa.

Vì từng đa khung nhỏ có 8 khung PCM thông thường, do đó nó sẽ có chu kỳ là 8 x 125 s = 1 ms, tức là hệ thống sẽ thực hiện so sánh 1000 CRC trong một giây. So với sự giám sát của FAS thực hiện trong các hệ thống không có CRC thì hệ thống có CRC có ưu điểm về phát hiện lỗi lớn hơn nhiều, vì toàn bộ các số liệu truyền đều được kiểm tra.

Hệ thống không có CRC chỉ giám sát một phần nhỏ tín hiệu, đó là 7 bit cho mỗi 505 bit. Tuy nhiên, phương pháp CRC lại không như vậy, nó phát hiện tất cả các lỗi có thể.

18

1 khung = 32 x 8 bit = 256 bit trong 125 s

FAS = tín hiệu đồng bộ khung 0011011NFAS = tín hiệu mất đồng bộ khungC1 đến C4 = mã phát hiện sai CRC 4 bitE = các bit chỉ thị lỗi CRC-4A = chỉ thị báo cảnh từ xaSa4 đến Sa8 = các bit dự phòng


Khi có nhiều lỗi trong một khối CRC có thể vẫn dẫn đến số dư đúng, cho dù trong cả khối đó vẫn có lỗi. Vì số dư CRC là một từ 4 bit nên xác suất phát hiện lỗi không đúng sẽ chiếm 1/16 hay 6,25% cho dù số dư vẫn đúng của khối dữ liệu có lỗi. Nói cách khác, khi có lỗi xác suất phát hiện chắc chắn sẽ chỉ chiếm 93,75%.

Trong thông tin số liệu, thủ tục thông thường sửa lỗi là phát lại khối lỗi bị sai. Tuy nhiên thủ tục này không áp dụng được trong truyền dẫn PCM do số liệu không được nhớ lại ở bất kỳ điểm nào.

Phương pháp CRC không thể xác định chính xác từng lỗi vì nó không thể nói có bao nhiêu lỗi làm cho phần dư bị sai trong phép kiểm tra tổng (check sum). Tuy nhiên, phương pháp này cũng đủ hiệu quả để đảm bảo chất lượng truyền dẫn vì nó giám sát liên tục dữ liệu truyền.

4-3. Đồng bộ khung (với CRC-4)

Hệ thống truyền dẫn sử dụng CRC-4 thực hiện 1000 phép so sánh CRC trong một giây. Nếu số lượng so sánh thấy sai vượt quá ngưỡng 914 trong tổng số 1000 phép so sánh trên (tức là tỷ lệ sai chiếm 91,4%) thì hệ thống sẽ mất đồng bộ. Việc tái đồng bộ sẽ được thực hiện theo các điều kiện sau:

1. Đồng bộ của hệ thống PCM thông thường:

a) Nhận được tín hiệu đồng bộ khung đúng

b) Bit thứ hai trong NFAS phải là 1.

c) FAS của khung tiếp theo cũng phải đúng

2. Đồng bộ đa khung CRC:

Bit ở vị trí 1 của NFAS trong các khung của đa khung CRC được kiểm tra theo tín hiệu đồng bộ khung CRC là 001011

Việc đồng bộ đa khung CRC sẽ đạt được khi thu được ít nhất 2 CRC MFAS đúng trong mỗi khoảng 8 ms (4 CRC đa khung nhỏ). Giữa hai CRC MFAS đúng này phải là 2 ms hay bội số ms của nó.

Chỉ khi thoả mãn điều kiện 1 và 2 ở trên thì hệ thống mới coi như được đồng bộ và mới tính toán CRC.

5. BÁO CẢNH

5-1. Báo cảnh từ xa

Các bộ ghép kênh được kết nối với nhau sao cho truyền tín hiệu PCM được thực hiện theo cả hai hướng, theo đó các tín hiệu cảnh báo cũng được truyền theo cả hai hướng.

19

X 1 A Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 Sa8

MUX A MUX B

FAS

NFAS

NFAS

0: Bình thường


Hình 14. Thông báo báo cảnh

5-2. Chỉ thị báo cảnh từ xa (RAI)

NFAS được sử dụng để truyền thông tin dịch vụ. Bit thứ 3 (bit A) trong NFAS để chỉ thị báo cảnh từ xa:

Nếu bit 3 = 0 có nghĩa là hệ thống làm việc bình thường và không có báo cảnh;

Nếu bit 3 = 1 nghĩa là có một trong các trạng thái sau đã xảy ra:

- Hỏng nguồn;

- Hỏng codec;

- Không có tín hệu 2.048 kb/s vào;

- Không đồng bộ khung;

- Tỷ lệ lỗi bit của tín hiệu đồng bộ khung > 1 x 10-3.

Bộ ghép kênh ở đầu B (Hình 14) sẽ giám sát liên tục lỗi bit FAS vào. FAS được thu trong khe thời gian 0 của các khung xen kẽ nhau sau mỗi khoảng thời gian 250 s (hay 4000 lần/s). Nếu kết quả giám sát lỗi bit FAS 1 x 10-3 thì việc truyền dẫn là bình thường. NFAS sẽ truyền về phía đầu A có dạng Si 1 0 1 1 1 1 1.

Khi tỷ lệ lỗi bit FAS đạt mức lớn hơn 1 x 10-3, sự làm việc đúng của tuyến truyền dẫn sẽ không còn và bộ ghép kênh thu sẽ không thể đồng bộ được nữa. Điều này được chỉ thị bằng cách đặt bit A trong NFAS lên mức 1, tức là có báo cảnh, gọi là Chỉ thị báo cảnh từ xa (RAI). Khi này từ mã ở khe thời gian 0 của NFAS truyền về đầu A có dạng S i 1 1 1 1 1 1 1.

5-3. Tín hiệu chỉ thị báo cảnh (AIS)

Bộ ghép kênh đầu A sẽ ghi lại báo cảnh này, sau đó dừng phát thoại hoặc số liệu để thay vào đó là truyền một dãy bit 1 liên tục. Điều này làm cho bộ ghép kênh đầu B đưa ra báo cảnh AIS. Tín hiệu toàn 1 này nhằm duy trì cơ cấu khôi phục tín hiệu đồng hồ trên các trạm lặp sao cho việc tái đồng bộ có thể thực hiện càng nhanh càng tốt, khi tỷ lệ lỗi bit FAS được khôi phục về bằng hoặc nhỏ hơn 1 x 10-3.

ITU định nghĩa AIS là một khối 512 bit, trong đó phải có hơn 509 bit 1, tức là không quá 3 bit 0 trong 2 khung liên tiếp. Một tín hiệu có tất cả các bit ở trạng thái 1 (trừ FAS, 001101 = 3 bit 0) không phải là một AIS hợp lệ và cần được hiểu là mất đồng bộ khung.

5-4. Mất đồng bộ khung

Mất đồng bộ khung được đưa ra trong khung PCM30 (PCM31) nếu thu được 3 từ mã FAS sai liên tiếp, hoặc trong khung PCM30C (PCM31C) có nhiều hơn 914 lỗi CRC trong 1 s.

5-5. Mất đồng bộ đa khung

Nếu mất báo hiệu MFAS thì sẽ có báo cảnh mất đồng bộ đa khung.

5-6. Báo cảnh đa khung từ xa

Nếu có báo cảnh mất đồng bộ đa khung theo một hướng thì bit Y trong NMFAS (bit 2) trong hướng ngược lại sẽ chuyển lên mức 1 để phát báo cảnh đa khung từ xa.

20

1: Nếu FAS BER > 1 x 10-3


6. CÁC MÃ ĐƯỜNG DÂY

Mã đường dây nhằm làm cho tín hiệu ở đầu ra thiết bị phát phù hợp với các đặc tính của đường dây. Mã đường dây có hai chức năng chính:

Phải bảo đảm có đủ thông tin định thời trong tín hiệu thu.

Phải chống hiện tượng trôi (droop).

Các bộ lặp hoặc bộ phân kênh sẽ lấy mẫu tín hiệu đồng hồ từ tín hiệu thu rồi đánh giá tín hiệu này để kích thích đồng hồ tuỳ theo số lần chuyển đổi của tín hiệu vào.

“Droop” là một hiệu ứng có thể xảy ra khi truyền số liệu trên một mạch có phản ứng với thành phần một chiều 0. Các mức điện áp một chiều danh định có thể bị dịch lên hoặc dịch xuống do sự phóng nạp của điện dung đường truyền. “Droop” dẫn đến hiện tượng “trôi” các mức tín hiệu và gọi là trôi ranh giới.

Hình 15. Dạng sóng ‘droop’

Bất kỳ các dạng sóng 2 cực có giá trị trung bình 0 nào mà có xâu bit 0 hoặc 1 dài đều dẫn đến hiện tượng ‘droop’ ở mức điện áp truyền như đã chỉ ra trên Hình 15.

Các yêu cầu cơ bản khi xây dựng mã đường dây là:

Về phổ tần: đặc tính phổ của tín hiệu phải phù hợp với đặc tính của kênh truyền (như độ rộng băng tần, tạp âm...). Nhìn chung phổ của tín hiệu càng nhỏ càng tốt và nên tập trung ở phía tần số thấp của dải tần kênh, sao cho tiêu hao trong kênh ở mức tối thiểu, đồng thời không chứa thành phần một chiều và càng ít thành phần tần số thấp càng tốt, sao cho có thể sử dụng được biến áp trên đường truyền tín hiệu.

Về khôi phục xung nhịp: Các thông tin về thời gian phải đủ trong tín hiệu nhằm làm cho bộ lặp hoặc máy thu có thể dễ dàng tách ra xung đồng bộ. Điều này có thể dễ dàng đạt được bằng cách làm cho tín hiệu có nhiều chuyển đổi ở tần số nhịp.

Bảo đảm được tỉ số tín/tạp để giảm lỗi.

Có khả năng phát hiện lỗi.

Để xây dựng mã đường dây, người ta phải biến đổi tín hiệu nhị phân thành các loại tín hiệu khác theo nhiều quy luật khác nhau, ví dụ như mã AMI, HDBn, CMI, BnZS, ...

6-1. Mã AMI

21

Điện áp

t

Droop

0 1 1 0 1 10 1 0

V+

V-

Nhị phân

AMI(50% chu kỳ công tác)


Hình 16. Nguyên lý mã AMI

Mã đảo dấu luân phiên (AMI) là một loại mã đường dây có thể phòng chống được hiện tượng trôi. Với loại mã này, cực tính của tín hiệu luôn thay đổi sau mỗi xung 1 của tín hiệu truyền.

Nếu như tín hiệu nhị phân có một lượng đủ lớn các xung 1, khi đó máy thu sẽ dễ dàng khôi phục tín hiệu đồng hồ theo tốc độ số liệu. Nếu có một xâu đủ lớn các bit 0 thì máy thu không thể khôi phục đồng hồ và sẽ dẫn đến hiện tượng mất đồng bộ so với tín hiệu vào.

6-2. Mã HDB3

HDB là viết tắt của chữ “High Density Bipolar” – mã mật độ cao, là một trường hợp riêng của mã HDBn (n=3) và là một biến dạng của mã AMI nhằm khắc phục nhược điểm mất đồng bộ khi có dẫy số 0 quá dài (do khi đó không có sự chuyển đổi mức). Kết quả của việc tính toán các số liệu thống kê khi phân tích các dẫy bit nhị phân sau khi mã hoá của tất cả các dạng tín hiệu trong mạng số cho thấy n = 3 là thích hợp nhất cho mã phối ghép đường dây ở các tốc độ 2.048, 8.448 và 34.368 kb/s.

Trong HDB3, không cho phép truyền 4 số 0 liên tiếp, nếu truyền một dẫy 4 số 0 liên tiếp thì phải thay thế theo quy tắc sau:

Cực tính của xung đứng trước

Số xung (+,-) kể từ lần thay trướcLẻ Chẵn

- 000- +00++ 000+ -00-

Xung V Xung B Xung V

Hình 17. Luồng số liệu sau khi mã hoá HDB3

Nếu truyền một dãy 4 số 0 thì xung 0 cuối cùng được thay bằng xung V (Violation pulse) có cùng cực tính với bit trớc đó, gọi là xung vi phạm. Phía đầu thu, xung V này rất dễ nhận biết vì nó vi phạm quy luật đảo dấu luân phiên của mã AMI. Tuy nhiên, việc thêm vào xung V làm cho dãy xung xuất hiện thành phần một chiều (mã AMI không có thành phần một chiều) nên người ta phải bổ sung thêm một xung B (Balancing pulse) có cực tính ngược với bit trước đó thay vào xung 0 đầu tiên của dãy 4 xung 0 nhằm khắc phục nhược điểm trên, đồng thời cũng để tránh 2 xung V liên tiếp cùng dấu, xung B gọi là xung cân bằng.

22

1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1

t

V


Hai phương án 000V hay B00V được sử dụng sao cho cực của các xung V liên tiếp phải thay đổi. Các xung V có vai trò quan trọng trong việc tách xung đồng bộ ở đầu thu, thậm chí cả với xâu bit 0 dài nhằm đạt được yêu cầu kỹ thuật đã đề ra ở trên.

Mã HDB3 có phổ khá hẹp, tập trung và không có thành phần 1 chiều do đó có thể truyền trên các mạch cân bằng, các mạch ghép biến áp; đồng thời cho phép truyền một dãy 0 dài mà vẫn duy trì được đồng bộ nên được sử dụng khá rộng rãi và được lấy làm tiêu chuẩn trong các khuyến nghị của ITU-T cho 3 cấp truyền dẫn hệ châu Âu 2048, 8448 và 34368 kb/s.

Hình 18. Mã giao diện và mã đường dây sử dụng cho truyền dẫn 2.048 kb/s

7. KHUYẾN NGHỊ G.703 CỦA ITU-T

Hình 19. Mặt nạ xung tại giao diện 2.048 kb/s

Chất lượng của xung E1 là một yếu tố rất quan trọng để đảm bảo chất lượng luồng 2M.

Khuyến nghị G.703 của ITU-T xác định các giá trị cực đại và cực tiểu trong mặt nạ xung tại giao diện 2M (Hình 19). Một xung 2M được gọi là thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật phải nằm trọn trong mặt nạ này.

23

PCMX30

LTE

Mã đường dâyHDB3

Mã giao diệnHDB3

1

30

Ghi chú: V tương ứng với giá trị đỉnh danh định

Xung danh định

Jitter đỉnh-đỉnh

Tần số jitter

Giới hạn phía thấp của sai số tối đa jitter, khuyến nghị G.823 của ITU-T


Bảng 3 đưa ra các tham số của xung tại giao diện 2M. Do luồng 2M là luồng cơ sở để tạo nên các luồng số cấp cao trong phân cấp số PCM, nên các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu rất khắt khe để bảo đảm chất lượng kết nối liên mạng cũng như bảo đảm tương thích giữa các chuẩn khác nhau như G.703, G.704...

Tín hiệu tại đầu ra các thiết bị phần tử mạng như các bộ ghép kênh (mux), tổng đài số, các bộ lặp... phải thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật. Mạch vào của các phần tử mạng phải có khả năng bù được tiêu hao hoặc méo của đường truyền. Khi đó mới có thể xác định chính xác các xung 0 và 1, nói cách khác là mới có thể thoả mãn tỷ lệ lỗi bit. Thông thường ở lớp vật lý, các tham số để đánh giá chất lượng truyền dẫn là tốc độ bit, rung pha (jitter), trôi pha (wander), mức nhiễu, mã lỗi và méo dạng xung. Thiết bị đo chủ yếu trong vùng này là kiểm tra dạng xung của tín hiệu tuân theo khuyến nghị G.703 của ITU-T như đã chỉ ra trên Hình 19.

Bảng 3. Các tham số tại giao diện 2.048 kb/s

Dạng xung(hình chữ nhật danh định)

Tất cả các xung 1 của tín hiệu hợp lệ đều phải đúng với mặt nạ (xem hình 15/G.703) với bất kể tín hiệu nào. Giá trị V là tương ứng với giá trị đỉnh danh định

Số đôi cho mỗi hướng Một đôi cáp đồng trục Một đôi cáp xoắnTrở kháng tải đo 75 thuần trở 120 thuần trởĐiện áp đỉnh danh định của xung 1 2,37V 3VĐiện áp đỉnh danh định của xung 0 0 0,237V 0 0,3VĐộ rộng xung danh định 244nsTỉ lệ biên độ dương và âm tính ở điểm giữa của xung

0,95 đến 1,05

Tỉ lệ về độ rộng của xung dương và âm tính ở 1/2 biên độ danh định

0,95 đến 1,05

Độ trượt (jitter) đỉnh-đỉnh tối đa tại cổng ra Tuân theo phần 2 của khuyến nghị G.823

8. JITTER

Jitter gọi là độ trượt hay rung pha cao tần, ví dụ khi ghép các tín hiệu PDH vào các mạng SDH và cả khi phân kênh tín hiệu sau đó ở phần thu.

Có các loại jitter sau:

Jitter đầu ra/jitter trong Biên độ jitter có ở đầu ra ở từng phần tử mạng Sai số jitter Các phần tử mạng phải có khả năng chịu được một biên độ

jitter xác định tại đầu vào mà không xảy ra bất kỳ lỗi nào, xem phần bên phải Hình 19.

Chức năng chuyển jitter Hệ số này chỉ ra mức độ trong đó jitter được khuếch đại hoặc tiêu hao ở mỗi phần tử mạng.

9. CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LUỒNG E1

Có một số chế độ công tác của luồng E1 như sau:

Unframed (UNF): Là luồng bit có tốc độ 2.048kb/s. Không có bất kỳ kênh nào được phân cho bất kỳ nhóm bit nào; không sử dụng bất kỳ cơ cấu đồng bộ nào như đã trình bày ở trên. Chế độ này thường được sử dụng trên các thiết bị truyền dẫn, không dùng trên các thiết bị chuyển mạch.

Framed (FR): Toàn bộ 31 khe thời gian được dùng để truyền số liệu (1.984kb/s), việc đồng bộ khung được thực hiện ở khe thời gian 0, chỉ tổ chức khung mà không tổ chức đa khung.

24


Multiframe (MF): Là luồng bit số liệu có tốc độ 1.920kb/s (30TS), có tổ chức khung và đa khung, trong đó khe thời gian 16 (TS16) của khung 0 được dùng để đồng bộ cho các đa khung và các khe thời gian 16 còn lại để truyền báo hiệu kênh kết hợp CAS. Toàn bộ các kênh còn lại không thay đổi. Chế độ công tác này thường dùng cho luồng E1 của các tổng đài và không có giám sát lỗi.

MF + CRC: Như MF nhưng có giám sát lỗi CRC-4 thông qua các bit S i trong các FAS.

10. PHỤ LỤC

10-1. Các giao diện số liệu

Trong các mạng số liệu, các tín hiệu số được truyền ở tốc độ 64 kb/s. Các tín hiệu này có thể được ghép với nhau để thành luồng số 2.048 kb/s. Thiết bị ghép kênh được sử dụng cho mục đích này. Có thể ghép kênh theo thời gian lên đến 30 kênh số 64 kb/s để thành luồng 2.048 kb/s ở đầu phát bằng thiết bị ghép kênh (gọi là mux), và luồng số này được đưa vào bộ phân kênh (gọi là demux) ở đầu thu để tách các kênh ra riêng rẽ.

Giao diện được sử dụng giữa thiết bị đầu cuối số liệu (DTE) và thiết bị thông tin số liệu (DCE) phụ thuộc vào phương pháp đồng bộ giữa tín hiệu 64 kb/s với luồng 2.048 kb/s. Nếu DTE và thiết bị mux được đồng bộ từ một nguồn đồng hồ ngoài, nó cần sử dụng giao tiếp gọi là giao tiếp đồng hướng (co-directional interface). Thuật toán đồng bộ đạt được bằng cách truyền tín hiệu số liệu và tín hiệu định thời kết hợp từ thiết bị đầu cuối đến bộ ghép kênh.

10-1-1. Giao tiếp đồng hướng (co-directional interface)

Thuật ngữ “Giao tiếp đồng hướng” dùng để mô tả thông tin và tín hiệu định thời kết hợp được truyền theo cùng một hướng.

Khái quát:

Tốc độ bit danh định: 64 kb/s.Sai số tối đa của các tín hiệu truyền qua giao tiếp: 100 ppm.

Hình 20. Giao tiếp đồng hướng

Các quy luật chuyển đổi mã:

25

Thiết bị Thiết bị

Tín hiệu thông tin Tín hiệu định thời


Hình 21. Các quy luật chuyển đổi mã

Hình 22. Ví dụ về giao tiếp đồng hướng

Các tín hiệu định thời 64kHz và 8kHz được truyền cùng hướng với tín hiệu thông tin.

Mỗi hướng sử dụng một đôi dây cân bằng, nên sử dụng biến áp.

Tín hiệu kết hợp có tốc độ truyền 256k baud và chứa các tín hiệu xen như sau:

Tín hiệu số liệu 64 kbit/s

Tín hiệu đồng hồ 64 kbit/s (tín hiệu định thời phần tử)

Tín hiệu đồng hồ 8 kbit/s (tín hiệu định thời byte)

10-1-2. Giao tiếp ngược hướng (contradirectional interface)

Thuật ngữ giao tiếp ngược hướng được sử dụng để mô tả một giao tiếp trong đó các tín hiệu định thời liên kết với cả hai hướng truyền dẫn là đều hướng về thiết bị cấp thấp.

26

Số bit

Số liệu 64 kb/sBước 1-3

Bước 4

Bước 5

Định thời octa

Xung vi phạm Xung vi phạm

Bước 1: khoảng thời gian một bit 64 kb/s được chia thành 4 khoảng đơn vị.

Bước 2: bit 1 nhị phân được mã hoá thành một khối 4 bit sau: 1100

Bước 3: bít 0 nhị phân được mã hoá thành một khối 4 bit sau: 1010

Bước 4: tín hiệu nhị phân được chuyển thành tín hiệu 3 mức bằng cách thay đổi cực tính sau mỗi khối.

Bước 5: Việc đảo cực tính của mỗi khối bị vi phạm ở khối thứ 8. Khối vi phạm đặc trừng bằng bit cuối cùng trong một octet.

Nguồn số liệu

Đíchsố liệu

DSMX 64kb/2M

256k baud

256k baud

Kết nối cân bằng

Tín hiệu kết hợp 256k baud

DSMX 64k/2M = Bộ ghép kênh số 64kb/s – 2Mb/s

Thiết bị cấp thấp

Thiết bị điều khiển

Tín hiệu thông tin Tín hiệu định thời


Hình 23. Giao tiếp ngược hướng

Khái quát:

Tốc độ bit: 64 kb/s.

Sai số tối đa của các tín hiệu truyền qua giao tiếp: 100 ppm

Giao tiếp này cần có hai đôi dây cân bằng cho mỗi hướng truyền, một đôi mang tín hiệu số liệu, còn đôi kia mang tín hiệu định thời kết hợp (64kHz và 8kHz).

Nên sử dụng biến áp.

Các quy luật chuyển đổi mã:

Hình 24. Các quy luật chuyển đổi mã

Các tín hiệu số liệu là mã AMI có chu kỳ công tác là 100%. Các tín hiệu định thời kết hợp mang tín hiệu 64kHz về thông tin định thời (bit) phần tử sử dụng mã AMI có chu kỳ công tác 50%. Thông tin định thời byte 8kHz được mang bằng các vi phạm quy luật mã.

Hình 25. Ví dụ về giao tiếp ngược hướng

Khi sử dụng giao tiếp ngược hướng, các kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối cho các tín hiệu số liệu 64 kb/s có thể không sử dụng đồng bộ ngoài. Các bộ ghép kênh hoạt động bằng đồng hồ nội của nó. Đồng hồ 64kHz được lấy từ tín hiệu này được thiết bị ghép kênh sử dụng để nhận số liệu từ thiết bị đầu cuối.

10-2. Phân cấp số cận đồng bộ (PDH)

Các kênh thoại được ghép lại thành một tín hiệu tổ hợp để tăng hiệu quả của hệ thống viễn thông. Các tín hiệu truyền được ghép theo các tầng và có thể được chuyển mạch và định hướng lại ở một tầng bất kỳ trong quá trình ghép kênh, tức là ở cấp bất kỳ trong phân cấp ghép kênh. Thực tế này được thực hiện trong cấu trúc phân cấp dựa trên hệ thống PCM30.

27

Số bit

Số liệu

Định thời

Vi phạm

Điểm đầu octa Điểm đầu octa

Vi phạm


Hình 26. Cấu trúc phân cấp và phương tiện truyền dẫn của các hệ thống thông tin số

10-3. Phân cấp số đồng bộ (SDH)

Hệ thống SDH được giới thiệu vào đầu những năm 1980 nhằm khắc phục các nhược điểm cố hữu của PDH. SDH mang lại cho các nhà cung cấp mạng các ưu điểm sau:

Tốc độ truyền dẫn cao: tốc độ truyền dẫn trong các hệ thống SDH hiện đại có thể đạt đến 10Gb/s. Do đó, SDH hầu như thích hợp cho các hệ thống đường trục mà các mạng viễn thông hiện nay thường gọi là các siêu xa lộ.

Chức năng xen/rẽ đơn giản: so với hệ thống PDH, hệ thống SDH thực hiện rất dễ dàng trong việc xen các luồng cấp thấp vào luồng cấp cao hay rẽ các luồng cấp thấp từ luồng cấp cao.

Độ sẵn sàng và sự phù hợp dung lượng cao: với SDH, các nhà cung cấp mạng có thể đáp ứng dễ dàng và nhanh chóng các yêu cầu của khách hàng. Ví dụ, các đường cho thuê chỉ mất một vài phút.

Độ tin cậy: các mạng SDH hiện đại gồm một loạt các cơ cấu sửa chữa và dự phòng tự động để đối phó với các hư hỏng của hệ thống.

Nền tảng tương lai cho các dịch vụ mới: SDH là nền tảng lý thưởng cho một phạm vi rộng các dịch vụ, từ POST, ISDN và thông tin di động đến thông tin số liệu (LAN, WAN...) và nó thể xử lý các dịch vụ mới nhất như video theo nhu cầu và quảng bá video số thông qua ATM mà các dịch vụ này ngày càng phổ biến.

Khả năng kết nối: SDH dễ dàng thiết lập các gateway giữa các nhà cung cấp mạng khác nhau và các hệ thống SONET. Các giao tiếp SDH được chuẩn hoá toàn cầu nên có khả năng kết nối các phần tử mạng từ các nhà chế tạo khác nhau trong mạng.

11. MỘT SỐ CÂU HỎI THƯỜNG GẶP VỀ G.703

Hỏi: G.703 và E1 có gì khác nhau?

Trả lời: Câu hỏi này cũng giống như câu hỏi IEEE 802.3 có giống Ethernet không? Thuật ngữ đầu là tên gọi về kỹ thuật, là khuyến nghị của ITU-T về đặc tính của giao diện điện/vật lý của luồng số PCM tốc độ 2.048kb/s. Còn E1 chỉ là tên gọi thông thường của

28


luồng số 2.048kb/s. Hai tên gọi, G.703 và E1, đều để chỉ một bản chất vật lý của luồng số PCM tốc độ 2.048kb/s. Cũng giống như 802.3, khuyến nghị G.703 là một chuẩn đặc tả các đặc tính kỹ thuật điện và vật lý của giao diện số. Trong chuẩn G.703, nó nêu ra phương pháp tiêu chuẩn để mã hoá xung nhịp và số liệu vào một tín hiệu duy nhất. Các nguyên lý trong G.703 có thể áp dụng cho các giao diện có tốc độ số liệu từ 64kb/s đến 2.048kb/s.

Hỏi: Trong thị trường viễn thông, ai là người cung cấp dịch vụ G.703 và làm thế nào sử dụng nó?

Trả lời: Nhà cung cấp dịch vụ đường dài sẽ cung cấp dịch vụ G.703 từ đầu cuối đến đầu cuối cho bạn với chế độ “unframe” (hoặc unstructured). Điều đó có nghĩa là bạn phải cung cấp tín hiệu định thời cho nó (dịch vụ “framed” được gọi là G.704). Bạn có thể sử dụng luồng G.703 để kết nối các thiết bị thông tin số liệu (như các bộ cầu - bridge, các bộ định tuyến - router và các bộ ghép kênh - multiplexer) có tốc độ 2.048kb/s.

Hỏi: Nếu thiết bị của khách hàng có tốc độ truyền nhỏ hơn 2.048kb/s, khách hàng phải thuê cả luồng 2.048kb/s hay chỉ cần thuê độ rộng băng nhỏ hơn theo nhu cầu?

Trả lời: Thông thường, với dịch vụ “unframed” thì câu trả lời là “không”. Điều này chỉ có thể được giải quyết khi luồng thuê sử dụng dịch vụ G.704, loại dịch vụ này có thể hỗ trợ các tốc độ từ 64kb/s trở lên. Các nhà cung cấp dịch vụ đường dài có thể có nhưng cũng có thể không có dịch vụ này. Tuy nhiên, có một số thiết bị của một số nhà cung cấp thứ ba có thể hỗ trợ để giải quyết kết nối giữa các thiết bị có tốc độ thấp hơn 2.048kb/s (như 256kb/s, 512kb/s, hay 1024kb/s...) vào luồng số 2.048kb/s theo chuẩn G.703.

Hỏi: Vì luồng số G.703 yêu cầu người sử dụng phải cung cấp tín hiệu định thời (chứ không phải do nhà cung cấp dịch vụ đường dàicung cấp). Vậy làm thế nào để thực hiện điều đó?

Trả lời: Trong hầu hết các trường hợp, thiết bị của người sử dụng ở một đầu đường dây sẽ được setup như một đồng hồ chủ (master), còn thiết bị ở đầu kia sẽ setup như một đồng hồ tớ (slave). Điều này đặc biệt quan trọng khi giao diện DTE là X21 (khi đó chỉ có một đồng hồ duy nhất), vì cả hai hướng của luồng G.703 tín hiệu phải sử dụng cùng một nguồn định thời.

Hỏi: Thiết bị DTE ở cả hai đầu cung cấp định thời như thế nào?

Trả lời: Thực tế, thường cấm sử dụng đồng hồ phát đi từ DTE. Do đó, tín hiệu đồng hồ phải được cung cấp bởi thiết bị đầu cuối G.703 (DCE) mà thiết bị đó nối đến.

Hỏi: Nếu khách hàng thuê một luồng G.703, thường sử dụng loại đường dây nào?

Trả lời: Tuỳ theo vị trí địa lý giữa khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ G.703 mà đường dây có thể là loại cân bằng (120 ohm) hoặc không cân bằng (75 ohm). Đường dây cân bằng có thể được kết cuối bằng đầu nối RJ-45 hoặc DB-15. Kết cuối đường dây không cân bằng sẽ là một đôi cáp đồng trục với đầu cắm BNC. Nói chung, kết cuối 75 ohm thường dùng ở Anh, Hà Lan. Ở các nơi khác lại thường dùng 120 ohm. Hiện nay, theo quy định mới của EEC, các thiết bị kết cuối luồng G.703 đều là 120 ohm cho dù ở bất cứ đâu. Trên thị trường có một số bộ chuyển đổi 120 ohm/75 ohm và ngược lại để giải quyết vấn đề kết nối luồng G.703.

Hỏi: Sự khác nhau giữa dịch vụ G.703 và G.704 là gì?

Trả lời: Dịch vụ G.704 (cùng với G.732) đặc tả một cấu trúc khung đặt lên tín hiệu G.703. Tín hiệu không cấu trúc G.703 có 32 khe thời gian 64kb/s (32 x 64kb/s = 2.048kb/s). Khe thời gian 0 (TS0) được dùng cho đồng bộ. Vì nhà cung cấp dịch vụ đường

29


dài không cung cấp tín hiệu định thời nên toàn bộ 32 khe thời gian (2.048kb/s) đều có thể dùng cho DTE để truyền số liệu. Tuy nhiên, G.704 lại là dịch vụ có cấu trúc, do nhà cung cấp dịch vụ đã lấy đi 64kb/s của TS0 để định thời nên chỉ còn 31 khe thời gian (1.984kb/s) dùng cho DTE để truyền số liệu khi cung cấp dịch vụ G.704 này.

Hỏi: Người sử dụng nên chọn dịch vụ nào, G.703 hay G.704?

Trả lời: Nhà cung cấp dịch vụ đường dài thường dành cho người sử dụng sự lựa chọn này tuỳ theo hạ tầng có thể cung cấp của họ. Nếu hạ tầng dựa trên các kết nối chéo, họ sẽ sử dụng dịch vụ G.704. Còn nếu hạ tầng dựa trên thiết bị ghép kênh thì sử dụng G.703.

12. CHỮ TẮT

A bit Remote (or distant) alarm indication Chỉ thị báo cảnh từ xaAIS Alarm Indication Signal Tín hiệu chỉ thị báo cảnhAMI Alternate Mark Inversion Đảo dấu luân phiênATM Asynchrous Transfer Mode Phương thức truyền không đồng bộCAS Channel Associated Signalling Báo hiệu kênh kết hợpCRC-4 Cyclic Redundancy Check for 2048kbit/s

systemsPhát hiện sai cho luồng 2M

E1 2048kbit/s PCM communication system mainly used in Europe

Luồng 2M sử dụng chủ yếu ở châu Âu

E&M Exchange and Multiplex signalling Báo hiệu giữa tổng đài và MuxFAS Frame Alignment Signal Tín hiệu đồng bộ khungG.703 ITU-T Rec For Physical/Electrical

Characteristics for Hierarchical Digital Interfaces

Khuyến nghị của ITU-T về đặc tính vật lý/điện cho các giao diện phân cấp số.

HDB3 High Density Bipolar code with a maximum of a 3 zeros

Mã mật độ cao có tối đa 3 bit 0

ISDN Intergrated Services Digital Network Mạng số tích hợp dịch vụITU-T International Telecommunication Union –

Telecommunication Standardisation SectionLiên minh viễn thông quốc tế – Phần tiêu chuẩn viễn thông.

MFAS Multiframe Alignment Signal Tín hiệu đồng bộ đa khungNFAS Not Frame Alignment Signal Tín hiệu mất đồng bộ khungNMFAS Not Multiframe Alignment Signal Tín hiệu mất đồng bộ đa khungPAM Pulse Amplitude Modulation Điều biên xungPCM Pulse Code Modulation Điều mã xungPCM30 30 channels with CAS signalling in timeslot

16 30 kênh với báo hiệu kênh kết hợp trong khe thời gian 16

PCM30C 30 channels with CAS signalling in timeslot 16 and CRC error checking

30 kênh với báo hiệu kênh kết hợp trong khe thời gian 16 và có phát hiện lỗi bằng CRC

PCM31 31 channels 31 kênhPCM31C 31 channels with CRC error checking 31 kênh có phát hiện lỗi bằng CRCPDH Plesiosynchronous Digital Hierarchy Phân cấp số cận đồng bộSDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộS/Q Signal-to-quantising noise Tỷ số tín hiệu / tạp âm lượng tửSONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộT1 1544kb/s PCM communication system mainly

used USA, Canada and JapanHệ thống thông tin PCM 1544kb/s chủ yếu sử dụng ở Mỹ, Canada và Nhật

Y bit Distant multiframe alarm bit Bit báo cảnh đa khung từ xa

30


13. CÁC KHUYẾN NGHỊ CHÍNH VỀ E1 CỦA ITU-T

G.703 Khuyến nghị của ITU-T về đặc tính vật lý/điện cho các giao diện phân cấp số.

G.704 Cấu trúc đồng bộ khung sử dụng ở các tốc độ 1544, 2048, 6312, 8488 và 44736 kbit/s

G.706 Thủ tục đồng bộ khung và phát hiện sai bằng CRC đối với cấu trúc khung cơ bản đã định nghĩa trong G.704

G.711 Điều chế mã xung (PCM) cho tín hiệu thoại

G.732 Các đặc tính của thiết bị ghép kênh PCM sơ cấp làm việc ở tốc độ 2.048 kb/s

31


TÀI LIỆU THAM KHẢO

E1 Pocket Guide to The World of E1. Publisher: Wavetek Wandel Goltermann. Feb 2000.Author: John Tibbs

32


Hà Nội tháng 5-2003

Nguyễn Quang Hưng

33

Documents

Co ban ve E1