Modulacja impulsowo kodowa PCM

U k ła d

p r ó b k u j ą c y

K w a n ty -

z e r

1
2

...

2 5 6

K o d e r

1 1

3 0 0 H z - 3 4 0 0 H z

6 4 k b /s

A l e c R e e v e s - 1 9 3 7 r z a p r o p o n o w a n i e m o d u l a c j i k o d o w o i m p u l s o w e j

Ograniczenia plezjochronicznej hierarchii cyfrowej.

Historia SDH

Próbkowanie, kwantowanie i kodowanie

Próbkowanie

: przekształcenie ciągłego przebiegu

modulującego (sygnału ciągłego) i zamiast niego
otrzymanie sygnału nieciągłego, złożonego z
dostatecznie krótkich odcinków danego sygnału
ciągłego, przedzielonych przerwami.

Jeżeli fg oznacza górną częstotliwość graniczną
próbkowania sygnału analogowego, to okres
próbkowania nie może być większy (w celu
poprawnego późniejszego odtworzenia sygnału
analogowego) od:

Tp ≤1/2*fg gdzie Tp – odstęp
próbkowania

Przykład:
W telefonii fg=3400Hz stad Tp ≤1/2*3400 = 147s

W praktyce stosuje się Tp = 125 s (fg’=4000Hz)

Próbkowanie, kwantowanie i kodowanie



Zaletą próbkowania jest możliwość wykorzystania

przerw pomiędzy kolejnymi próbkami do
jednoczesnego przesłania próbek innych sygnałów.



Aby tą zaletę wykorzystać (tzn. wielokrotnie

wykorzystać tory telekomunikacyjne) konieczny jest
PROCES PRZEŁĄCZANIA SYGNAŁÓW, które są
kolejnymi próbkami pochodzącymi od innych
sygnałów.



Odstęp pomiędzy kolejnymi próbkami (różnych

sygnałów musi być odpowiednio mniejszy)
Przykład
Dla 32 sygnałów telefonicznych (PCM30/32) musi on
wynosić:

 = 125/32 s =

3.9 s

Kwantowanie

: przekształcenie ciągłego sygnału

ciągłego, że zamiast niego otrzymujemy sygnał
nieciągły (schodkowy) tj. przyjmujący w
poszczególnych przedziałach czasu określone wartości
stałe, wybrane spośród skończonej ich liczby wg.
Odpowiedniego kryterium wyboru.

1 0

1 2

1 4

1 6

g + 1

Próbkowanie, kwantowanie i kodowanie

Kryterium może być warunek, by różnica między wybraną
wartością stałą a wartością chwilową sygnału nigdzie nie
była większa od połowy różnicy dwóch kolejnych wartości
stałych.



Poziomy kwantowania – zbiór k możliwych wartości
stałych



Skok – kwantowania – różnica dwóch sąsiednich
poziomów



Sygnał skawantowany – sygnał któremu przypisano
wartości poziomów kwantowania w urządzeniu
kwantującym



Próg decyzji – wartość sygnału ciągłego po
przekroczeniu której następuje przypisanie sygnału
skwantowanego

Próbkowanie, kwantowanie i kodowanie

Kodowanie

: to taki proces, który ma za zadanie

przekształcić skwantowane próbki (a zatem próbki o
różnych wysokościach) na serię impulsów o zawsze tej
samej, możliwie dużej wysokości, np. o wysokości
równej równej najwyższemu poziomowi kwantowania.
Każdej próbce można np.. Przyporządkować numer
poziomu kwantowania, a nowy sygnał stanowi zatem
ciąg takich informacji

Filtrowanie

: Zwykle jest to usuwanie składowych o

większych częstotliwościach, jakie występują w widmie
przebiegów nieciągłych, np. w widmie ciągu próbek.
Do tego celu służą filtry dolno i górno-przepustowe
L,C.

Wzór Shanonna:

Informacja może być przesyłana

kanałem o ograniczonym pasmie, w którym występuje
biały szum gaussowski, z dowolnie bliskim zeru
prawdopodobieństwem błędu, jeżeli prędkość
transmisji nie przekracza przepustowości kanału C.

C =
Wlog

(1+P

)

gdzie P

– moc sygnału do

mocy szumu

Przykład.

Kanał telefoniczny o szerokości pasma

f=3100Hz P

=30d

C = 3100log

(1+1000) 31000

bitów/sek

Etapy przetwarzania sygnału w PCM

1. Filtracja wstępna sygnału analogowego:

ograniczenie widma sygnału użytecznego;

- usunięcie elementów związanych ze zniekształceniami wprowadzanymi

przez przetworniki analogowe (np. mikrofon)

2. Próbkowanie:

- pobranie w równych odstępach czasu (określonych twierdzeniem Shannona) próbek
sygnału reprezentowanych przez ciąg jednakowo od siebie odległych impulsów
(prostokątnych), o wysokościach (amplitudach) odpowiadających wartościom chwilowym
przetwarzanego sygnału – w dziedzinie częstotliwości uzyskujemy powielenie pasma
częst. sygnału wokół każdej wielokrotności częstotliwości próbkowania;

3. Kwantowanie

podzielenie nieskończonego zbioru wartości sygnału na podzbiory (

przedziały kwantow

.);

- przyporządkowanie każdemu podzbiorowi (przedziałowi kwantowania) jednego elementu
ze skończonego zbioru (tzw.

poziomu kwantowania

)

4. Kodowanie

przyporządkowanie chwilowym (dyskretnym po skwantowaniu) wartościom

przetwarzanego sygnału skończonej liczby binarnych kombinacji cyfrowych
(tzw

słów kodowych

)

5. Kodowanie liniowe

przekształcenie binarnych słów kodowych (0,1) w postać (sygnał) dogodną do transmisji

przez fizyczne medium transmisyjne.

Zasada zwielokrotniania TDM

Zasada zwielokrotniania TDM (przeplot bajtowy)

1
a

2
a

3
a

4
a

2
b

1
c

2
c

3
c

4
c

3
d



125 s

   

125 4 31 5 s

S y g n a ł z b i o r c z y o

p r z e p ły w n o ś c i 2 5 6 k b / s

2 a

2 b

2 c

2 d

3 a

3 b

3 c

3 d

4 a

4 b

4 c

4 d

1 a

1 b

1 c

1 d

K o n w e r s j a

A /C

K a n a ł 1

K a n a ł 2

K a n a ł 3

K a n a ł 4

6 4 k b / s

Z w i e lo k r o t n i e n i e 4 : 1

P r z e p l o t b a j t ó w

10. ELEMENTY TEORII

INFORMACJI

Zasada zwielokrotniania TDM (przeplot bitowy)

S z y b k i k a n a ł
p r z y c h o d z ą c y
2 M b /s

M a ło b it ó w d o p e łn ia j ą c y c h

P r z e p l o t

b i t ó w

W o ln y k a n a ł
p r z y c h o d z ą c y
2 M b /s

D u ż o b i t ó w d o p e łn i a j ą c y c h

A d a p t a c j a

p r z e p ły w n o ś c i

b i n a r n e j

A d a p t a c j a

p r z e p ły w n o ś c i

b i n a r n e j

1 2

1 1

1 0

Z e g a r g ł ó w n y

Hierarchia teletransmisyjnych systemów cyfrowych w

Europie - wg CCITT

Struktura ramki PCM 30/32

Łańcuch Telekomunikacyjny i Informacyjny

Sygnał “ciągły” o ograniczonym paśmie i skończonej

energii,

nie zawierający składowych widma o częstotliwości

powyżej pewnej

wartości granicznej

, jest jednoznacznie opisany

(a więc może zostać dokładnie odtworzony) za pomocą

próbek wziętych

w punktach odległych o jednakowy przedział czasu, równy

1/2f

Twierdzenie Shannona-Kotielnikowa o próbkowaniu

Twierdzenie Shannona-Kotielnikowa jest fundamentalnym twierdzeniem
z punktu widzenia szeroko rozumianej „cyfryzacji” sygnałów analogowych

Widmo sygnału mowy -

300 Hz -- 3400 Hz - (3100 Hz)

Z twierdzenia S-K sygnał powinien być próbkowany z f = 6800 Hz

Zgodnie z ITU-T sygnał jest próbkowany z

f = 8000 Hz

Błąd kwantowania (kwantyzacji)

- różnica pomiędzy rzeczywistą wartością chwilową sygnału, a przypisaną jej wartością
skwantowaną.

Szum kwantowania (kwantyzacji)

- przebieg błędu kwantowania w czasie.

Szum kwantyzacji (średnia moc szumu kwantyzacji) zależy tylko i wyłącznie od szerokości

przedziału kwantowania i jest proporcjonalny do tej szerokości ( N = Δ

/ 12)

Miara jakości przetwarzania sygnałów PCM stosunek S/N (

moc sygnału do mocy szumu kwantyzacji

)

Mowa --> S/N > 24,3 dB --> 99,7 % abonentów --> 2

(4096) przedziałów kwantowania --> 12 bitów

Dla 8-bitowych słów kodowych (256 przedziałów kwantowania):

- S/N dla małych poziomów sygnałów < < 25 dB --> należy zmniejszyć szerokości przedziałów kwantowania

- S/N dla dużych poziomów sygnałów > > 25 dB --> należy zwiększyć szerokości przedziałów kwantowania

K O M P R E S J A (

zgodnie z krzywą-charakterystyką kompresji

)

112

127

111

Segment 1

Segment 2

Segment 3

Segment 4

Segment 5

Segment 6

Segment 7

1024/2048

512/2048

256/2048

128/2048

64/2048

32/2048

16/2048

1/64

1/32

1/16 1/8

1/4

1/2

ła

Słowa kodowe

we max

Aproksymowana krzywa kompresji wg. prawa A

Zwielokrotnienie cyfrowe:

a) synchroniczne;
b) asynchroniczne (plezjochroniczne).

Przy

pracy synchronicznej

pracy synchronicznej zwielokrotnieniu podlegają sygnały cyfrowe będące w synchronicznej

zależności jeden od drugiego (istnieje jeden centralny zegar taktujący o bardzo dużej
dokładności dla całego systemu zwielokrotnienia).

Przy

pracy asynchronicznej

pracy asynchronicznej współpraca grupy wyższego rzędu z grupami niższych rzędów

odbywa się w sposób asynchroniczny, przy czym sygnały cyfrowe niższego rzędu
znajdują się plezjochronicznej relacji między sobą (sygnały mają jednakowe nominalne
przepływności binarne, natomiast ze względu na sterowanie z oddzielnych źródeł taktowania,
chwilowe wartości przepływności mogą być różne).

P D H

2 .0 4 8 + E 1

2 .0 4 8 + E 2

2 .0 4 8 + E 3

2 .0 4 8 + E 4

8 .4 4 8 M b it / s



W procesie próbkowania wykorzystuje się krótkie odcinki czasu trwania próbki ,
a pozostałe odcinki okresu (odstępu próbkowania ) T

są nie wykorzystywane. W związku z tym

odcinek czasu T

 można wykorzystać do przesyłania próbek z innych sygnałów.

Zauważmy:

1. Amplituda odtwarzanego sygnału jest proporcjonalna do czasu trwania próbki ;
2. Wierność odtwarzania nie zależy od czasu trwania próbki 

Zmniejszenie mocy sygnału DA w wyniku próbkowania wynosi:

Zmniejszenie mocy sygnału DA w wyniku próbkowania nie powinno być mniejsze niż 30 dB,
co w przypadku sygnałów próbkowanych z f = 8 kHz determinuje czas trwania próbki do ok. 4 ÷ μs

------ systemy 30 kanałowe

Zwielokrotnienie w dziedzinie czasu

Sygnał fazowania wieloramki

R15

R14

R15

16 17

X 0 0 1 1 0 1 1

0 0 0 0 X X X X

X 1 Y Z U V V V

a b c d a b c d

X 0 0 1 1 0 1 1

X 1 Y Z U V V V

a b c d a b c d

1 ramka -- 32 szczeliny kanałowe -- 125 µs

KT 30

KT 15

KT 29

KT 14

KT 17

KT 2

KT 1

KT 16

Sygnał fazowania ramki

B B B B B B B B

1 szczelina kanałowa -- 8 bitów -- 3,9 µs

1 bit -- 488 ns

PDH I rzędu - strumień 2 Mbit/s (

tzw. System PCM 30/32

)

PDH II rzędu - strumień 8 Mbit/s

RAMKA SYSTEMU 8 Mbit/s

212

4 5

212

4 5

10 11 12 13

212

4 5

Blok I

Blok II

Blok III

Blok IV

1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 A N

(200 bit)

(208 bit)

Ramka systemu 8 Mbit/s

FAS

- sygnał fazowania ramki;

A, N

- bity serwisowe;

- bity do transmisji strumieni 2 Mbit/s;

- bity informacji o dopełnieniu;

- bity dopełniające lub bity ze strumieni 2 Mbit/s

FAS

4 * 212 = 848 bitów

Przepływność bitowa:

8448 kbit/s +/- 3 x 10

Liczba bitów w ramce:

848;

Liczba bitów informacyjnych
(ze strumieni 2 Mbit/s) w ramce:820...824;

Długość ramki:

100.38 µs;

Nominalna częstotliwość
dopełnienia:

około 4.23 kbit/s

PDH III rzędu - strumień 34 Mbit/s

Ramka systemu 34 Mbit/s

FAS

- sygnał fazowania ramki;

A, N

- bity serwisowe;

- bity do transmisji strumieni 8 Mbit/s;

- bity informacji o dopełnieniu;

- bity dopełniające lub bity ze strumieni 8 Mbit/s

4 * 384 = 1536 bitów

384

4 5

384

4 5

10 11 12 13

384

4 5

Blok I

Blok II

Blok III

Blok IV

1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 A N

(372 bit)

(380 bit)

FAS

RAMKA SYSTEMU 34 Mbit/s

Przepływność bitowa:

34368 kbit/s +/- 2 x 10

-5

;

Liczba bitów w ramce:

1536;

Liczba bitów informacyjnych
(ze strumieni 8 Mbit/s) w ramce:1508...1512;

Długość ramki:

44.69 µs;

Nominalna częstotliwość
dopełnienia:

około 9.75 kbit/s

PDH IV rzędu - strumień 140 Mbit/s

RAMKA SYSTEMU 140 Mbit/s

(472 bit)

Ramka systemu 140 Mbit/s

FAS

- sygnał fazowania ramki;

A, N

- bity serwisowe;

Y1, Y2 - kanał transmisji danych o szybkości 10 kbit/s;
J

- bity do transmisji strumieni 8 Mbit/s;

- bity informacji o dopełnieniu;

- bity dopełniające lub bity ze strumieni 8 Mbit/s

6 * 488 = 2928 bitów

1213

488

384

4 5

Blok I

Blok II

Blok III

Blok V

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

(484 bit)

FAS

A N

X1 X2

488

(484 bit)

Blok IV

Blok VI

(484 bit)

Przepływność bitowa:

139264 kbit/s +/- 15 x 10

-6

;

Liczba bitów w ramce:

2928;

Liczba bitów informacyjnych
(ze strumieni 34 Mbit/s) w ramce:

2888...2892;

Długość ramki:

21.03 µs;

Nominalna częstotliwość
dopełnienia:

około 19.193 kbit/s

a b c d

/ 4

Przykład struktury ramki P

dla czterech sygnałów wejściowych I

, I

- elementy sygnału fazowania ramki,

a, b, c, d

- elementy sygnałów I

, I

;

, D

- elementy dopełniające po jednym dla każdego z sygnałów (a także elementy sygnałów
jesli nie ma potrzeby dopełniania);

, K

- kanał do przesyłania informacji o dopełnieniu dla sygnału I

;

, K

- kanał do przesyłania informacji o dopełnieniu dla sygnałów I

, I

Zasady tworzenia PDH wyższego rzędu

Struktury zwielokrotnienia

x 24

kbit/s

1544

kbit/s

x 4

6312
kbit/s

x 7

44736

kbit/s

x 6

274176

kbit/s

Hierarchia plezjochronicznych systemów teletransmisyjnych w

Ameryce Północnej

Hierarchia plezjochronicznych systemów teletransmisyjnych w

Europie

x 30

kbit/s

2048

kbit/s

x 4

8448

kbit/s

x 4

34368

kbit/s

x 4

kbit/s

564992

kbit/s

x 4

139264

Zwielokrotnienie sygnałów plezjochronicznych, wprowadzanie tych
sygnałów do modułu STM-1 i zwielokrotnienie modułów STM-1

Hierarchia teletransmisyjnych systemów cyfrowych w

Europie - wg CCITT

Hierarchia teletransmisyjnych systemów cyfrowych w

Europie - wg CCITT

Poziom

Mb/s Kan

Zalecenie

Sym

MUX 34/140

G. 751

poziom

139,264

34,368

8,448

2,048

1920

480

120

G. 954

G. 956

G. 954

G. 956

G. 954
G. 956

G. 954

G. 956

Coax

MUX 8/34

G. 751

MUX 2/8

G. 742

C e n t r a l a
c y f r o w a

Sym – kabel symetryczny

SW – kabel światłowodowy

R – łącze radiowe
Coax – kabel współosiowy

Odgałęzianie sygnałów w hierarchii plezjochronicznej

Odgałęzianie sygnałów w hierarchii PDH (Plezjochronous

Digital Hierarchy)

1 4 0

3 4

1 4 0

3 4

A B O N E N T

6 4 k b /s

Systemy PDH w Europie

zwielokrotnienie

Systemy PDH na świecie

Szybkość transmisji [kbit/s]

Odgałęzianie sygnałów PDH i SDH

K r o tn i c a

2 - 3 4

O L T U

3 4 - 1 4 0

8 - 3 4

2 - 8

3 4 - 1 4 0

8 - 3 4

2 - 8

O L T U

1 2

6 4

...

3 4 - 1 4 0

8 - 3 4

2 - 8

O L T U

1 4 0 M b /s g łó w n y

3 4 - 1 4 0

8 - 3 4

2 - 8

O L T U

3 4 - 1 4 0

8 - 3 4

2 - 8

O L T U

N a d z ó r r u c h u 1 4 0 M b /s

2 M b /s

O L T U

3 4 - 1 4 0

8 - 3 4

2 - 8

S ta c ja tr a n s f e r o w a

H i e r a r c h i a p l e z j o c h r o n ic z n a

H i e r a r c h i a s y n c h r o n ic z n a

S D H M u x

2 M b /s

S D H M u x

2 M b /s

S D H M u x

2 M b /s

S D H M u x

2 M b /s

1 5 5 M b /s

A l te r n a ty w n e łą c z e 1 5 5 M b /s

Z a r z ą d z a n ie r u c h e m 2 M b /s

Podstawowe ograniczenia systemów PDH

•Brak jednolitego, międzynarodowego standardu zwielokrotnienia strumieni cyfrowych,

•Brak możliwości transmisji sygnałów o przepływnościach niestandardowych dla danego poziomu
hierarchii zwielokrotnienia,

•Konieczność multipleksacji / demultipleksacji strumienia cyfrowego przy każdorazowym
transferowaniu lub wydzielaniu strumienia niższego rzędu (każdy węzeł sieci transmisyjnej),

•Duża różnorodność niestandardowego sprzętu, znaczna jego energochłonność
oraz niska niezawodność,

•Bardzo ograniczone możliwości rekonfiguracji sieci transmisyjnej,

•Brak organicznych dla systemu mechanizmów zautomatyzowanego zarządzania siecią,

•Brak jednolitego standardu definiującego styk optyczny,

•Wysokie koszty systemu.

Systemy PDH

Plesiochronous Digital Hierarchy

• Format ramki sygnału cyfrowego jest inny dla każdej

przepustowości, bity dopełnienia;

• zwielokrotnienie bitowe (zamiast bajtowego) –

konieczność demultipleksacji do poziomu 2 Mbit/s

przed wprowadzeniem do cyfrowych pól

komutacyjnych;

• dostęp do kanału cyfrowego o niższych

przepływnościach jest możliwy po demultipleksacji

wszystkich strumieni wyższych rzędów;

• brak standaryzacji systemów o przepływności

powyżej 140 Mbit/s,

• trzy różne standardy systemów PDH na świecie.

Ograniczenia plezjochronicznej hierarchii cyfrowej.

Historia SDH

Ograniczenia plezjochronicznej hierarchii cyfrowej.

Historia SDH

Mała elastyczność wydzielania kanałów
telekomunikacyjnych

Wprowadzanie bitów dopełnienia na każdym poziomie
zwielokrotnienia (np.. Nie jest możliwe dokładne
umiejscowienie ramki 2Mb/s w kanale 140Mb/s

Konieczność demultipleksacji i ponownej
multipleksacji aby wydzielić kanał 64kb/s)

W związku z dużą liczbą urządzeń zwielokratniających
są ograniczone możliwości sterowania siecią

Brak możliwości nadzoru jakości transmisji

Mała podatność systemu na realizacją nowoczesnych
usług



Prace nad nowym systemem rozpoczęto w

1989r

standaryzacji rozwiązań G.707, 708, 709



Nowy system transmisyjny miał być systemem

synchronicznym



Nowy system transm. musiał współpracować z

istniejącymi systemami PDH i innymi (LAN, MAN)



Zalecenie g.709 zawiera algorytmy wprowadzania do

ramki STM-1 dowolnych przepustowości 1.5 – 140Mb/s



Zdefiniowano podstawowe przepustowości: STM-1, STM-

4, STM-16 (155, 622Mb/s, 2.5Gb/s )

Modulacja impulsowo kodowa PCM

Główne cechy SDH (Synchronous Digital Hierarchy)



SDH definiuje pewną liczbę „kontenerów”
odpowiadających istniejącym przepływnościom
systemów PDH



Informacja przenoszona w sygnale plezjochronicznym
jest ładowana do odpowiedniego kontenera



Każdy kontener zawiera ponadto informację sterującą
zwaną „nagłówkiem toru”. Bajty nagłówka toru
umożliwiają operatorowi sieci śledzenie toru od
początku do końca



Kontener z nagłówkiem toru tworzą wspólnie „kontener
wirtualny” VC (Virtual Container)



W sieci synchronicznej wszystkie urządzenia są
synchronizowane w stosunku do centralnego zegara
sieciowego



Opóźnienia związane z właściwościami łącza
transmisyjnego mogą być różne. W rezultacie pozycja
kontenera w ramce STM-1 nie musi być stała.



Odchyłki są kompensowane przez przyporządkowanie
każdemu kontenerowi jago znacznika (wskazuje
początek kontenera w stosunku do ramki STM-1). W
zależności od przesunięcia pozycji VC w ramce, znacznik
może być zwiększany i zmniejszany

Cechy charakterystyczne systemu SDH

Główne cechy SDH (Synchronous Digital Hierarchy) cd..

System synchroniczny, synchronizowany zegarem pierwotnym
Posiada zaimplementowane mechanizmy bezpośredniego

dostępu do strumieni o niższych przepływnościach w
strumieniu zbiorczym (wskaźniki)

Umożliwia w pełni zautomatyzowane, centralne i/lub

rozproszone zarządzanie siecią

Bardzo duża elastyczność sieci, dzięki informacjom kontrolno

– sterującym

Wysoka efektywność wykorzystania zasobów sieciowych
Możliwość łatwej współpracy z systemami PDH (europejskimi,

amerykańskimi bądź japońskimi)

Uniwersalność struktury zwielokrotnienia pod względem

przepływności przenoszonych strumieni cyfrowych)

Znaczna niezawodność struktur sieciowych SDH
Wysoka jakość usług transmisyjnych
Obniżenie kosztów eksploatacyjnych sieci transmisyjnej
Standaryzowany styk optyczny do współpracy urządzeń

różnych producentów

Cechy transmisji SDH

Zalety transmisji SDH



Standaryzacja i uproszczenie sieci.



Pojedyncza krotnica synchroniczna spełnia funkcje całej
hierarchii urządza sieci plezjochronicznej, co prowadzi
do zmniejszenia liczby urządzeń w sieci



Żywotność.
- Możliwość realizacji nadzoru na całej długości
połączenia
- Zastosowanie samo-naprawiającej się architektury
umożliwiającej automatyczną rekonfigurację bez straty
połączeń.



Sterowanie programowe.
Utworzenie kanałów zarządzania sieciowego wewnątrz
ramki SDH oznacza możliwość sterowania
programowego siecią np. obsługa alarmów, nadzór nad
jakością transmisji, rekonfiguracja, zarządzanie
zasobami sieci, bezpieczeństwo, planowanie i
projektowanie sieci



Przepustowość na żądanie.
Dynamiczne przyporządkowanie żądanej przepustowości
połączeniu. Realizacja usług szybkiej komutacji
pakietów, przełączanie między sieciami LAN, telewizja
wysokiej rozdzielczości HDTV



Przyszła sieć szerokopasmowa B-ISDN

Porównanie hierarchii sieci SONET i SDH

SONET Przepływność binarna SDH

Mb/s
Poziom

STS-1

STS-3

STS-9

STS-12

STS-18

STS-24

STS-36

STS-48

Nazwa

OC-1

OC-3

OC-9

OC-12

OC-18

OC-24

OC-36
OC-48

51.840

155.520

466.560

622.080

933.120

1244.160

1866.240

2488.320

Poziom

Nazwa

STM-1

STM-4

STM-16

STS - Synchr. Transport Signal, OC - Optical Carrier, STM - Synchronous Transport Module

Podstawowe pojęcia i określenia

dotyczące systemów SDH (1)

• Sekcja - odcinek toru pomiędzy dwoma sąsiednimi

urządzeniami, w których przeprowadza się regenerację lub

zwielokrotnienie;

• Ścieżka - kanał wirtualny pomiędzy węzłem wejściowym a

wyjściowym, utworzony w celu transmisji kontenera

wirtualnego;

• Sygnały wejściowo/wyjściowe – sygnały transportowane za

pomocą sieci, np.: sygnały PDH z sieci MAN, ATM itp..

• Odwzorowanie (odwzorowanie odwrotne) - adaptacja

sygnału o pewnej przepływności do przepływności SDH;

powstają kontenery wypełnione bitami z sygnału wejściowego

oraz bity uzupełniające;

• Kontener - Ciąg ściśle określonej liczby bajtów pochodzących

z sygnału wejściowego oraz bajtów wypełnienia; czas

trwania kontenera - 125 µs (oznaczany jako C-m, C-n)

• Kontener wirtualny - kontener opatrzony nagłówkiem (ozn.

VC-m,m VC-n);

Podstawowe pojęcia i określenia

dotyczące systemów SDH (2)

• Jednostka składowa- pole użytkowe (kontenery wirtualne

niższego rzędu); zawiera kontener wirtualny oraz wskaźnik - TU-

• Jednostka administracyjna- struktura informacyjna

zawierająca kontener wirtualny wyższego rzędu i wskaźnika -

AU-n;

• grupa jednostek administracyjnych AUG
• Synchroniczny moduł transportowy- struktura informacyjna

złożona z nagłówka, pola wskaźnika i pola użytkowego - STM-N;

• Wskaźnik - adres pierwszego bajtu kontenera wirtualnego, bajty

dopełnienia, bajty sterowania procesem dopasowania;

• Zwielokrotnienie, Łączenie;
• Nagłówek sekcji- pole informacyjne w module transportowym,

dotyczące zarządzania, utrzymania zwielokrotnienia i regeneracji

- SOH;

• Nagłówek ścieżki- informacje dot. zarządzania i utrzymania

ścieżki wyższego lub niższego rzędu – POH

Wprowadzanie sygnałów plezjochronicznych o różnych

przepływnościach, do modułu transportowego STM-N

(wg CCITT)

Wprowadzanie sygnałów plezjochronicznych o różnych
przepływnościach, do modułu transportowego STM-N
(wg CCITT)

Struktura zwielokrotnienia SDH – ITU

(przyjęta w Polsce)

Struktura zwielokrotnienia SDH - ITU

Tworzenie grup AU-3/AUG

Struktura STM-1

Struktura synchronicznego modułu

transportowego STM-1

Objętości modułów transportowych

SDH

Struktura synchronicznego modułu transportowego

STM-1

Opis pól STM

 A1, A2

wzór ramkowania

(A1 - 1110110, A2 - 00101000)

 B1, B2, B3 bajty kontroli

parzystości (kod BIP-N)

 C1 określa numer STM-1 w ramce

STM-N

 C2 określa zawartość przestrzeni

ładunkowej VC - 4

 D1-D3

kanał

transmisji

danych do zarządzania siecią (192

kb/s)

 D4-D12 jak D1-D3 (576 kb/s)
 E1 kanał telefoniczny do łączności

służbowej (64 kbit/s) w sekcjach

międzyregeneratorowych

 E2

jak

sekcjach

międzykrotnicowych

 F1, F2

kanały użytkownika

 G1

status toru - sygnalizuje zwrotnie błąd BIP-8 (na podstawie bajtu

B3)

 H4

wskaźnik wieloramki dla sygnałów 2 Mb/s (określa jej początek)

 J1

adres węzła dostępu (weryfikuje ciągłość istnienia toru VC-n)

 K1, K2

kanał automatycznego przełączania na rezerwę

 K3, K4

jak K1, K2 na poziomie toru

 Z1, Z2, Z5

bajty rezerwowe

 S1

sposób synchronizacji

 M1

do zliczania błędów w poszczególnych sekcjach

Nagłówek sekcji SOH

(9kolumn x 9 bajtów = 81

bajtów)

• informacje niezbędne do odzyskania pierwotnej

postaci sygnału w elemencie odbiorczym

• informacje monitorowania jakości transmisji
• informacje i sygnały operatora
• informacje utrzymania ciągłości transmisji
• informacje i sygnały systemu zarządzania i

nadzoru oraz synchronizacji

• Informacje o położeniu sygnałów niższego rzędu

Nagłówek sekcji regeneracji RSOH

bajtów

• Fazowanie ramki
• Identyfikator dostępu do nagłówka sekcji regeneracji
• Kanały transmisyjne operatora
• Rodzaj medium transmisyjnego
• Łączność służbowa
• Kanał użytkownika (64 kbit/s) – cele utrzymaniowe
• Kanał transmisji danych – sieć zarządzania

Nagłówek sekcji zwielokrotnienia MSOH

45 bajtów

• Wykrywanie błędów transmisji
• Automatyczne przełączanie na rezerwę
• Kanał transmisji danych – sieć zarządzania
• Informacje o jakości zegara synchronizującego
• Informacja o błędach blokowych
• Łączność służbowa

Tworzenie modułu transportowego
STM-4

Proces ładowania i rozładowania kontenera VC-4 do

przestrzeni ładunkowej modułu STM-1

Proces ładowania i rozładowania kontenera VC-4 do
przestrzeni ładunkowej modułu STM-1

Zwielokrotnienie sygnałów STM-1

Zwielokrotnienie sygnałów STM-1 w STM-4

Zwielokrotnienie sygnałów STM-1

Konfiguracje krotnic SDH

Konfiguracja węzła
zbiorczego

Konfiguracja
pierścienia

Przełączanie skrośne strumieni

niższego rzędu

Struktura logiczna ramek PDH i SDH

Graficzna prezentacja zwielokrotnienia

SDH

Procedury odwzorowania

VC-12 - tryb asynchroniczny

Procedury odwzorowania VC-12 - tryb

bitowy

Procedury odwzorowania

VC-12 - tryb synchroniczny, bajtowy

CAS

Procedury odwzorowania

VC-12 - tryb synchroniczny, bajtowy

CSS

Procedury zwielokrotnienia TU-12/TUG-

Procedury zwielokrotnienia

TU-2/TUG-3

Procedury zwielokrotnienia

TUG-3/VC-4

Urządzenia SDH

• Krotnice

• regeneratory

• przełącznice cyfrowe

• krotnice transferowe ADM (Add Drop Multiplexer)

Zwielokrotnienie sygnałów STM-1

Interfejsy krotnicy synchronicznej

Synchroniczny

sygnał zbiorczy

Urządzenia SDH

- typowa konstrukcja modułowa

Rodzaje krotnic transferowych ADM (

Add

Drop Multiplexer

)

Zwielokrotnienie sygnałów STM-1

Konfiguracje krotnic SDH

Konfiguracja dwupunktowa

Konfiguracja z odgałęzianiem

kanałów

Zwielokrotnienie sygnałów STM-1

Krotnice PDH i SDH

Nie ma
krotnic
niższego
rzędu

Do krotnic
niższego
rzędu

Główny kierunek
wschodni

Przełączanie na
rezerwę system
1+1 lub droga
alternatywna

Rezerwowy kierunek
zachodni

Główny

Rezerwowy

Przełączanie na
rezerwę sygnału
zbiorczego
system 1+1

KROTNICA
PDH

KROTNICA
SDH

KROTNICA

SDH

Połączenie typu punkt-

punkt

Urządzenia dla sieci SDH

• Urządzenia współpracy systemów transmisyjnych PDH z modułem

transportowym STM- 1 (ISM- 2000, OLC- 2000)

• Urządzenia transmisyjne pracujące na poziomach STM- 1, STM- 4 i

STM- 16 (SLM- 2000)

• programowane przełącznice kanałów cyfrowych i kontenerów typu

DACS V, DACS VI oraz scentralizowany system nadzoru DACScan

Multiplekser liniowy SLM-2000

Przełącznica DACS V-

2000

Przełącznica DACS VI-2000

Typowe struktury sieci PDH i SDH

Ewolucja sieci SDH (1)

Ewolucja sieci SDH (2)

Ewolucja sieci SDH (3)

Ewolucja sieci SDH (4)

Ewolucja sieci SDH (5)

Sieci transportowe SDH

WDM - (Wavelenght Devision Multiplexing) -

zwielokrotnienie z podziałem długości fali optycznej

Połączenia punkt - punkt na poziomie STM-16

BA - optyczny wzmacniacz nadawczy, LA - optyczny wzmacniacz
liniowy,
PA- optyczny wzmacniacz odbiorczy, OMUX/ODMUX - optyczny
multiplekser/demultiplekser