6.1 Иерархия цифровых систем передачи на основе импульсно-кодовой модуляции
Цифровые системы передачи, используемые на телекоммуникационных сетях, строятся на основе определенной иерархии, которая должна удовлетворять следующим основным требованиям:
- передача по каналам и трактам ЦСП всех видов аналоговых, дискретных и цифровых сигналов;
- соответствующая кратность скоростей обработки и передачи сигналов на различных ступенях иерархии;
- возможность достаточно простого объединения, разделения, выделения и транзита передаваемых цифровых потоков;
- параметры ЦСП должны выбираться с учетом характеристик существующих и перспективных направляющих систем;
- возможность взаимодействия ЦСП с аналоговыми системами передачи и различными системами коммутации;
- при передаче сигналов типовых сообщений пропускная способность ЦСП должна использоваться наилучшим образом.
Формирование иерархии ЦСП осуществляется на основе объединения цифровых потоков низкого порядка, называемых компонентными, в единый цифровой, который называется групповым или агрегатным.
При формировании группового цифрового сигнала-потока возможны следующие способы объединения цифровых потоков:
А) посимвольное (рис. 8, а)
Б) поканальное (рис. 8, б). В обоих случаях объединяются четыре потока.
При посимвольном объединении импульсы цифровых сигналов объединяемых цифровых потоков укорачиваются и распределяются во времени так, чтобы в освободившихся интервалах могли разместиться объединяемые импульсы других потоков. При поканальном объединении цифровых потоков сужаются и распределяются во времени ^интервалы, отводимые для кодовых групп. Синхросигнал необходим для правильного распределения цифровых потоков на приемном конце.
Возможно объединение цифровых потоков по циклам, которое аналогично поканальному объединению, только обрабатывается (сжимается) во времени и передается полностью цикл одного цифрового потока, а потом следующих. Наиболее простым и широко применяемым способом является способ посимвольного объединения.
6.2 Объединение цифровых потоков в плезиохронной цифровой иерархии
Плезиохронная цифровая иерархия включает в себя три стандарта скоростей, сложившихся к началу 80-х годов. Первый стандарт, называемый североамериканским (принятый в США и Канаде), где скорость первичного цифрового потока ПЦК (или DS1 - Digital Signal of level 1) была выбрана равной 1544 кбит/с, соответствующая 24 DSO (ОЦК). Второй стандарт, принятый в Японии, использует ту же скорость первичного цифрового потока, что и североамериканский стандарт, т.е. DS1. В третьем стандарте, принятом в Европе и Южной Америке, скорость первичного цифрового потока - ПЦК была выбрана равной скорости 2048 кбит/с. Такая скорость соответствует 32 ОЦК. Фактически используются 30 ОЦК плюс два канала синхронизации и управления со скоростью передачи 64 кбит/с.
Первый стандарт ПЦИ включает в себя следующую иерархическую последовательность скоростей 1544 (или DS1) - €312 (или DS2) - 44 736 (или DS3) - 274 176 (или DS4) кбит/с (округленно: 1,5 - 6 - 45 - 274 Мбит/с). Такая последовательность соответствует ряду коэффициентов мультиплексирования: п = 24 для формирования сигнала DS1 из 24 сигналов DSO, m = 4 для формирования сигнала DS2 из 4 сигналов DS1, I = 7 для формирования сигнала DS3 из 7 сигналов DS2 и k = 6 для формирования сигнала DS4 из 6 сигналов'ОЗЗ. Данный стандарт ПЦИ позволяет организовать 24, 96, 672 и 4032 канала DSO (или ОЦК).
Цифровые сигналы уровней DS1 - DS2 - DS3 - DS4 обычно называют первичным цифровым каналом (потоком) - ПЦК (П), вторичным цифровым каналом (потоком) - ВЦК (П), третичным цифровым каналом (потоком) - ТЦК (П) и четверичным цифровым каналом (потоком) - ЧЦК (П) соответственно.
Второй стандарт ПЦИ, порожденный скоростью 1544 кбит/с, давал последовательность 1544 (или DS1) - 6312 (или DS2) - 32 064 (или DSJ3) - 97728 (или DSJ4) кбит/с (ряд приближенных величин составляет 1,5-6-32-98 Мбит/с). Коэффициенты мультиплексирования для данного стандарта, соответственно, равны п = 24, m = 4, I = 5, k = 3. Указанная иерархия позволяет организовать 24, 96, 480 и 1440 каналов DSO (или ОЦК). Здесь сигналы DSJ3 и DSJ4 называются цифровыми каналами (или потоками) 3-го и 4-го уровней японской ПЦИ.
Третий стандарт ПЦИ, основанный на скорости 2048 кбит/с, порождает последовательность 2048 (или Е1: первичный цифровой канал-поток) - 8448 (или Е2: вторичный цифровой канал-поток) - 34 368 (или ЕЗ: третичный цифровой канал-поток) - 139 264 (или Е4: четверичный цифрой канал поток) - 564992 (или Е5: пятиричный цифровой канал-поток) кбит/с или приближенно 2 - 8 - 34 - 140 -565 Мбит/с, что соответствует коэффициентам мультиплексирования, равным п = 30, m = I = k = 4. Указанный стандарт позволяет передавать, соответственно, 30, 120, 480, 1920 и 7680 ОЦК, что обычно ассоциируется в названии цифровых систем передачи ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480 и ИКМ-1920,
Схема мультиплексирования цифровых потоков ПЦИ различных стандартов представлена на рис. 10.
Параллельное развитие трех различных стандартов ПЦИ сдерживало развитие глобальных телекоммуникационных сетей в мире и поэтому Международным союзом электросвязи по телекоммуникациям (МСЭ-Т) были сделаны шаги по их унификации и возможному объединению.
В результате был разработан стандарт согласно которому:
во-первых, были стандартизованы три первых уровня первого стандарта ПЦИ (DS1-DS2-DS3), четыре уровня второго стандарта (DS1-DS2-DSJ3-DSJ4) и четыре уровня третьего стандарта ПЦИ (Е1-Е2-ЕЗ-Е4) в качестве основных при построении цифровых систем передачи на основе ИКМ и временного разделения каналов и указаны схемы кросс-мультплексирования стандартов, например, из третьего стандарта в первый (с первого на второй уровень) и обратно (с третьего на четвертый уровень), что и показано на рис. 10 (коэффициенты мультиплексирования показаны на линиях связи блоков), представляющих скорости передачи);
во вторых, была сохранена ветвь 32 064...97 728 кбит/с (округленно 32...98 Мбит/с) во втором стандарте, т.е. уровни DSJ3 и DSJ4, параллельные уровням DS3 в первом стандарте и Е4 в третьем стандарте. Уровень DSJ3 фактически соответствует уровню ЕЗ, что облегчает кросс-мультиплексирование со второго уровня на третий.