Каналы T1/E1

Выделенные каналы T1/E1 стали в последние годы очень популярны в качестве средства для подключения корпоративных сетей и серверов к сети Internet. Это объясняется высокими скоростями данных каналов: 1,544 Мбит/с в канале Т1 и 2,048 Мбит/с – для Е1.

Линии Т1 — это дуплексные цифровые каналы, которые были первоначально разработаны для передачи вызовов между телефонными станциями. Физически связь осуществляется по двум парам телефонного витого провода (одна пара– в одну сторону, вторая – в обратную).

AMI

В канале применяется биполярное кодирование (bipolar encoding). Этот метод имеет и другое название – альтернативное инвертирование логических единиц — Alternate Mark Inversion (AMI). Отсутствие напряжения в линии соответствует нулю, а для представления единиц используются по очереди положительные и отрицательные импульсы. Пример такого кодирования в сравнении со стандартным представлением (в виде кода NRZ) приведен на рисунке 5.1.

Рис.5.1.

Синхронизация.

Длинная последовательность логических нулей может привести к потере синхронизации у приемника. Для борьбы с этим применяется метод биполярной замены 8 нулей – Bipolar 8 Zero Substitution (B8ZS).

Каждая обнаруженная передатчиком группа из 8 нулей заменяется им на некоторое «бессмысленное слово». При приеме из канала выполняется обратное преобразование. Для выделения этой заменяющей комбинации (как признак для начала ее распознавания) используется последовательная передача без инвертирования двух положительных единиц (что недопустимо в обычной последовательности кода AMI). На рисунке 5.2 представлен пример такой заменяющей комбинации.

Рис.5.2.

Кадровая синхронизация.

Канал Е1 состоит из 24 отдельных каналов по 64 Кбит/с в каждом. Применяется разбиение передаваемой информации на кадры. Наибольшее распространение получили методы D4 и ESF (кроме того в линиях Е3 часто используется алгоритм M13).

Алгоритм D4.

Кадр содержит 1 бит синхронизации и 24 байта данных (см. рис.5.3). Таким образом общая длина кадра составляет 193 бита.

Группа из 12 кадров снабжается специальной 12-битовой маской (см. рис.5.3.), которую называют сигналом выравнивания кадра (frame alignment signal). Группа из 12 кадров называется суперкадром.

Рис.5.3.

Алгоритм ESF.

Алгоритм формирования суперкадров ESF (Extended SuperFrame) отличается тем, что размер суперкадра был увеличен с 12 до 24 кадров. В таком суперкадре из 24 служебных бит только 6 используются для целей синхронизации. Из оставшихся 18 бит — 6 служат для коррекции ошибок и 12 – для текущего контроля за состоянием линии.

Алгоритм М13.

Предназначен для каналов T3 (44,476 Мбит/с). Кадр содержит 4760 бит. Из них 56 бит используются для выравнивания кадра (кадровой синхронизации), коррекции ошибок и отслеживания состояния линии.

Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ).

Каналы Т1 первоначально предназначались для передачи телефонных разговоров, но по цифровой линии.

По обычному телефону сигнал передается как аналоговый в диапазоне частот от 300 до 3400 гц. Для перевода аналогового сигнала в цифровую форму применяется импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) — Pulse Code Modulation (PCM). Для этой цели вводится блок АЦП, который переводит амплитуду аналогового сигнала в цифровой отсчет из 8 бит. Частота снятия таких отсчетов была выбрана с учетом теоремы Найквиста (Nyquist). В соответствии с этой теоремой для адекватного преобразования сигнала из аналоговой формы в цифровую частота дискретизации должна в 2 раза превышать частоту дискретизируемого сигнала. Применительно к телефонным каналам была выбрана частота 8000 опросов в секунду. Таким образом цифровая линия должна обладать пропускной способностью 8 х 8000 = 64 Кбит/с.

Мультиплексирование.

В линии Т1 собираются вместе 24 таких цифровых каналов по 64 Кбит/с. В итоге общая пропускная способность составляет 1,544 Мбит/с. Для объединения применяется временное мультиплексирование каналов — Time Division Multiplexing (TDM). Вся доступная полоса частот делится на элементарные временные интервалы по 125 мкс. Устройство монополизирует всю полосу частот на период такого элементарного интервала.

Благодаря мультиплексированию по линии Т1 можно передавать одновременно звуковые сигналы, цифровые данные и видеосигналы. В случае необходимости вся доступная пропускная способность 1,544 Мбит/с может быть монополизирована одним потоком данных.

Структура системы.

На рисунке 5.4 показана возможная структура оконечного устройства для работы по линии Т1. Здесь CSU (Channel Service Unit) – модуль обслуживания канала, а DSU (Digital Service Unit) – это модуль обслуживания данных.

Рис.5.4.

Дробные линии Т1.

Пользователь может арендовать только часть канала Т1. При этом ему предоставляется возможность оплатить любое количество (от 1 до 24) каналов DS0 (Digital Sygnal 0) по 64 Кбит/с.

Номенклатура каналов Т1.

ANSI (American National Standards Institute) разработал следующую классификацию:

Название	Пропускная способность	Количество каналов речи (по 64 Кбит/с)
DS0	64 Кбит/с
DS1 (T1)	1,544 Мбит/с
DS2	6,312 Мбит/с
DS3 (T3)	44,735 Мбит/с
DS4	274,176 Мбит/с

 

Каналы E1.

В Европе ITU (International Telecommunication Union) – Международный союз по электросвязи – предложил несколько другую классификацию таких цифровых каналов. Основой является канал E1, содержащий 30 каналов DS0 (по 64 Кбит/с) и дополнительно 1 канал для синхронизации и 1 канал для передачи служебной информации. Пропускная способность канала Е1 составляет 2,048 Мбит/с.

Среда передачи.

Для организации каналов типа Т1 могут использоваться различные среды. Например:

· две пары витых проводников — позволяют организовать канал Т1;

· в коаксиальном кабеле могут быть организованы 4 канала Т1;

· сверхвысокочастотный кабель позволяет разместить 8 линий Т1;

· оптоволоконный кабель может содержать до 24 линий Т1.

Стандарт SONET.

Для более высоких скоростей передачи используют линии по стандарту ANSI, получившему название SONET (Synchronous Optical Network). Это оптоволоконные линии со скоростями в диапазоне от 51,84 Мбит/с до 2,48 Гбит/с (содержит 32256 каналов DS0).

Версия ITU для таких высокоскоростных линий известна под названием SDH (Synchronous Digital Hierarchy). Здесь в качестве стандартной используется скорость 155,52 Мбит/с.