tanenbaum_seti_all.pages (525408), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Оп изображен на рпс. 2.29. (Строго говоря, формат называется П51, а Т1 — зто название носителя, но мы не будем здесь проводить столь жесткого разграничения). Носитель Т1 состоит из 24 объединенных речевых каналов. Обычно аналоговые каналы оцифровываются поочередно путем подачи на вход кодека результирующего аналогового потока. Это оптимальнее применения 24 кодекоэ с объединением нх выходных цифРовых сигналов. Каждый из 24 каналов по очереди превращается кодеком в 8-битную последовательность, вставляемую в выходной поток данных. Семь битов являются информационными, а восьмой используется для контроля.
Таким образом, получается поток данных в 7 8000 = 56 000 бит/с плюс 1 8000 = 8000 бит/с поток сигнальной информации для каждого канала. Кадр состоит из 24 8 = 192 битов плюс еще один бит-ограничитель калра, итого 193 бита каждые 125 мкс. В результате это дает огромную суммарную скоРость передачи данных в 1,544 Мбит/с. 193-й бит используется для синхронизации кадров. Он представляет собой последовательность такого вида: 01010101.... Обычно приемник постоянно проверяет состояние этого бита, чтобы убедиться, Не потерял ли он синхронизацию.
Если это вдруг происходит, то приемник сканирует принятые данные, отыскивая кадровый бит и с его помощью восстанавливая синхронизацию. Аналоговые пользователи вообще не могут создавать битовые последовательности, поскольку они соответствуют синусоиде с частотой 176 Глава 2. Физический уровень 1000 Гц, которую невозможно отфильтровать. И,ифровые пользователи, разумется, могут это делать, но вероятность создания именно такой последовательности довольно мала.
Кроме того, когда систсма Т1 используется только для передачи цифровых данных, то информационнымн являготся только 23 канала. 24-й канал целиком выделяется под синхронизирующую последовательность, что позволяет намного быстрее восстановить синхронизацию. 7 битов данных Зг'~ Бит 1 использувтсл нас,счет Бит 8 — сигнальный д"" квдрг'ытй для каждого канала синхронизации Рис. 2.29.
Носитель 71 !1,844 йзбит/с) Когда СС!ТТ наконец достигло соглашения, было решено, что отводить 8000 бит/с на сигнальную информацию — это слишком много. В результате появился еще олин стандарт канала со скоростью 1,544 Мбит/с, в котором аналоговый сигнал представлялся не семью, а восемью битами, то есть 256 дискретными уровнями вместо 128. Таким образом, существуют два несовместимых между собой варианта.
В первом из них, ССВ (сопппоп спаппе! ьзйпа!!пй — сигнализация по общему каналу), дополнительный бит, добавляемый нс в начало 193-битового кадра, а в его конец, принимает последовательность значений 10101010... в нечетных кадрах, тогда как в четных используется для сигнальной информации, относящейся ко всем каналам. Во втором варианте, САВ (С!залпе! Аззос!агег! 5!8па!!гтй — сигнализация, ассоциированная с каналом), у каждого канала имеется свой сигнальный подканал, на который выделяется один бит из 8 в каждом шестом кадре. Таким образом, пять из шести отсчетов являются 8-битовымн, а каждый шестой отсчет содержит 7 бит данных.
Комитет ССПТ также принял рекоменлацию ца применение носителя Е1 с кодово-импульсной модуляцией со скоростью 2,048 Мбит/с. Этот носитель содержит 32 8-битовых отсчета, упаковываемых в основной калр — 125 мкс. 30 каналов используются для передачи данных, два являются сигнальными. Каждая группа из четырех кадров содержит 64 сигнальных бита, половина которых используется для сигнализации, ассоциированной с каналом, а другая половина используется для синхронизации кадров или резервируется для различных нужд в разных странах.
Стандарт 2,048 Мбит/с используется за пределами Северной Америки и Японии вместо Т1. Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 177 Сигнал изменился слишком быстро, и кодирующая система не успевает за ним Последоватепьныв отсчеты всеща различаются на з1 ф :н 15 к а к ~10 $ $ Г Вн 0 0 0 0 0 0 0 О 0 0 В Посылаемый поток бит Интервал дискретизации Рис. 2.30. дельта-модуляция При оцифровывании речевого сипгала было бы соблазнительно попытаться с помощью статистических методов уменьшить количество бит, необходимых лля передачи информации в каждом канале. Подобные присны применимы не только для речевых, по также и лля лгобых аналоговых сигналов. Нес этп методы сжатия основываются на том принципе, что сигнал менястся относительно медленно по сравнению с частотой дискретизации, поэтому большая часть информации в 7- или 8-разрядном числе является избыточной.
Один из методов сжатия, называющийся дифференциальной кодово-импульсной модуляцией, заклгочастся в выводе не амплитуды сигнала, а разности текущего и прелыдушего значений амплитуды. Поскольку скачки более чем на +16 уровней на шкале из 128 уровней маловероятны, то вместо 7 бпт может оказаться достаточно 5. Если же сигнал неожиданно совершит большой скачок, то кодируюшей системе понадобится несколько периодов дискретизации, чтобы догнать убежавший сигнал. При передаче речи такая ошибка, впрочем, вообще может быть проигнорирована. Один из вариантов метода сжатия требует, чтобы значение сигнала в каждом отсчете отличалось от прсдыдупгего на +1 или -1.
При этом можно передавать всего лигпь один бит, сообщающий, увеличился сигнал по отношению к предыдущему значению или уменьшился. Это называется дельта-модуляцией (рис. 2.30). Как и любой подобный метол сжатия, дсльта-модуляция прсдполагает, что сигнал изменяется довольно медленно, то есть значения сигналов в соседних отсчетах различаются ненамного, Если сигнал изменяется быстрее, чем позволяет метод, информация теряется. 178 Глава 2. Физический уровень Более сложным вариантом дифференциальной кодово-импульсной модуляции является предсказание следующего значения сигнала по нескольким предыдущим отсчетам.
При этом кодируется только разница между реальным и предсказанным сигналом. Приемник и передатчик должны использовать, конечно же, один и тот же алгоритм предсказания. Серия подобных методов называется кодированием с предсказанием. Они полезны тем, что позволяют уменьшить размер чисел, которые нужно кодировать, а следовательно, количество передаваемых бит. Носители Т1 могут объединяться для передачи по каналам более высокого уровня при помощи мультиплексирования с разделением времени. На рис. 2.31 показано, как это может быть сделано. Слева мы видим четыре канала Т1, объединяемых в один канал Т2. Мультиплексирование в канале Т2 и каналах более высоких порядков выполняется побитно, а не побайтно, причем 24 голосовых канала составляют один кадр Т1. Четыре потока Т1 по 1,544 Мбит/с образуют 6,176 Мбит/с, однако реально в канале Т2 используется скорость передачи, равная 6,312 Мбит/с.
Дополнительные биты используются для синхронизации кадров и восстановления в случае сбоя носителя. Т1 и Т3 активно используются рядовыми пользователями, тогда как Т2 и Т4 можно найти только внутри телефонной системы, поэтому они не столь известны. 4 Т1 нв входе 6 Т2 на входе 7 ТЗ на входе шпхз жз1 Г1 Г1 ~П ШППЗ Г давка ° П зп/пп П т/ппп ТГГПП/ ,/т 1,644 Мбит/с 44,736 Мбит/с 6,312 Мбит/с 274,176 Мбит/с Т1 Т4 тз Т2 Рис. 2.31. Мультиплексирование потоков Т1 на носителях высших порядков На следующем уровне семь каналов Т2 объединяются побитно в канал ТЗ. Затем шесть потоков Т3 формируют поток Т4. На каждом этапе добавляется небольшое количество избыточной информации для синхронизации кадров.
Между США н остальным миром нет почти никаких договоренностей по поводу основного носителя, а также о том, каким образом они должны мультиплексироваться в каналы более высоких уровней. Используемый в США способ объединения по 4, 7 и 6 каналов не побудил другие страны сделать то же самое, поэтому стандарт ССП"Г предписывает объединять каналы по четыре на каждом Уровне. Кроме того, различается и служебная информация. Стандарты СС1ТТ описывают иерархию для 32, 128, 512, 2048 и 8192 каналов, передаваемых на скоростях 2,048, 8,848, 34,304, 139,264 и 565,148 Мбит/с. 80й ЕТ/ВОН Когда оптоволоконная связь ~олько появилась, у каждой телефонной компании была своя собственная система мультиплексирования с разделением времени.
Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 179 После раздела в 1984 года корпорации АТ4 Т местным телефонным компаниям пришлось подключаться к разным междугородным линиям с различными оптическими системами ТРМ. Появилась очевидная потребность в стандартизации, В 1985 году исследовательское подразделение региональных телефонных компаний Ве!!соге начало разработку стандарта 50ХЕТ (5упсЬгопооз Орйса! Хе!- вот)г — синхронная оптическая сеть). Позднее к этой работе подключился комитет СС!ТТ, что привело к созданию в 1989 году стандарта 5ОХЕТ, а также набора параллельных рекомендаций СС1ТТ (О.707, 0708 и 0709). Рекомендации СС1ТТ, получившие название 5РН (5упсЬгопоцз Р!8!га! Н!егагсЬу — синхронная цифровая иерархия), отличаются от стандарта 5ОХЕТ небольшими деталями.
Практически все телефонные линии дальней связи в США и во многих других странах сегодня используют 5ОХЕТ на физическом уровне. Дополнительную информацию см. в книгах (Ве!!ашу, 2000; бога)з!гу, 2000; 5Ьерагг), 2001). При разработке системы 5ОХЕТ ставились четыре главные цели. Во-первых, 5ОХЕТ должен был обеспечивать объединение сетей, построенных на различных носителях. Для достижения этой цели потребовалось определить общий стандарт, описывающий длины волн, синхронизацию, структуру кадра и другие вопросы. Во-вторых, требовалось средство объединения цифровых систем США, Европы и Японии, построенных на 64-килобитных каналах с кодово-импульсной модуляцией, но использующих эти каналы различными (и не совместимыми друг с другом) способами. В-третьих, 5ОХЕТ должен был предоставить способ объединения нескольких цифровых каналов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
