Интерфейс g 703 тактовая синхронизация. Использование цифровых потоков плезиохронной иерархии для передачи данных. Физические характеристики и типы цифровых интерфейсов T1, E1

Первые цифровые сети были разработаны для того, чтобы обеспечить передачу телефонного трафика по высокоскоростным магистральным каналам. Преимущества передачи голосового трафика в цифровом виде оцифрованный сигнал одинаково хорошо распространяется на любые, сколь угодно большие расстояния. Для передачи по цифровым сетям аналоговый сигнал последовательно преобразуется сначала в информационный код, а затем, в линейный код.

Информационное кодирование

Мгновенному значению амплитуды аналогового входного сигнала ставится в соответствие одна из 256 возможных кодировок. Таким образом, оцифрованный голосовой сигнал передается в виде 8-ми разрядного кода с частотой повторения 8 кГц. Шум квантования представляет собой изменяющуюся в времени разницу между исходным и оцифрованным сигналом.

N кв (t) = S (t) - S кв (t)

Для того, чтобы ослабить влияние этого шума на слабые аналоговые сигналы преобразование сигнала в код выполняют по нелинейному закону: меньшим значениям входного сигнала ставится в соответствие большее изменение выходного кода, и наоборот. Компрессор устанавливается на стороне передатчика и экспандер — на стороне приемника.

Методы линейного кодирования

Тип линейного кода обеспечивает формирование требуемого спектра передаваемого сигнала, а также условий по обеспечению синхронизации внутренних генераторов тактовой частоты приемника и передатчика.

Кодирование AMI

Двоичный нуль передается нулевым напряжением двоичная единица - чередованием положительного и отрицательного напряжения. У сигнала практически отсутствует постоянная составляющая. Однако, при передаче последовательности двоичных нулей кодированный AMI сигнал не изменяется во времени. Использование алгоритма AMI не позволяет решить проблему синхронизации.

Кодирование B8ZS

Подавление 8-ми последовательных двоичных нулей — Binary 8 Zeros Suppression Специально сформированная последовательность полжительных и отрицательных импульсов образ нарушает правило чередования полярности bipolar violation (BPV) , и следовательно, может быть распознан на приемном конце и заменен на 8 нулей.

Кодирование HDB3

Для линейного кодирования в европейских цифровых каналах используется метод HDB3 (High Density Bipolar 3, биполярное кодирование с высокой плотностью), комбинация из четырёх последовательных нулей во входном сигнале заменяется группой B00V, где B — компенсирующий бит, а V — бит, который нарушает правило чередования фазы. вставляемые биты поддерживают баланс импульсов положительной и отрицательной полярности.

«Физические и электрические характеристики иерархических цифровых интерфейсов»

Цифровой интерфейс G.703.1

Codirectional interface — сонаправленый вариант построения 64 Кбит/сек интерфейса потоки данных и синхронизирующие последовательности, которые формируются объектами информационного взаимодействия, направлены в одну сторону. Centralized clock interface - интерфейс 64 Кбит/сек с внешней синхронизацией, синхронизирующие последовательности для них формируются специальным внешним устройством — тактовым генератором. Contra directional — противонаправленный вариант построения интерфейса 64 Кбит/сек. Cинхронизирующие последовательности формируются только одним из объектов информационного взаимодействия.

Плезиохронная цифровая иерархия

«Плезио» означает «почти» передачу данных в данном случае нельзя назвать ни синхронной, ни асинхронной, поскольку синхронизация приемника и передатчика производится только в отдельные моменты времени.

Скорости и типы линейного кодирования уровней 1, 2, 3

В скобках — номер соответствующего пункта рекомендации G.703

F = n * 64 Кбит/сек, где n = 2…31 для Е1 и n = 2…23 для Т1.

Среда передачи

Для некоторых из иерархии скоростей передачи данных (в частности, для скоростей Е1 и Т1) могут использоваться два типа физической среды — витая пара или коаксиальный кабель. Интерфейсы G.703, которые используют коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом в качестве физической среды передачи, называются небалансированными (unbalanced) . Интерфейсы G.703, которые используют витую пару проводов с волновым сопротивлением 120(100) Ом в качестве физической среды передачи, называются сбалансированными (balanced) .

Структура синхронных кадров, которые используются на первом и втором уровне скоростей передачи данных

Информационный поток образуют кадры (frames) и мультикадры (multi frames). Кадр образуют 8-ми битовые канальные интервалы и управляющие символы. Каждый канальный интервал обеспечивает передачу оцифрованного голоса или данных со скоростью 8 бит * 8 кГц = 64 Кбит/сек.

Кадр — битовая последовательность фиксированной длины, которая состоит из нескольких канальных интервалов (тайм слотов ) и управляющих символов и передается с частотой 8 КГц.

Мультикадр — битовая последовательность фиксированной длины, состоящая из нескольких кадров которые передаются с частотой 8 КГц.

Кадр потока Т1 состоит из 24 канальных интервалов и одного управляющего символа, что составляет 24*8+1 = 193 бита * 8000 Гц = 1544 Кбит/сек. Кадр потока Е1 может состоять из 30 информационных и двух управляющих канальных интервалов, что составляет 32 * 8 = 256 бит * 8000 Гц = 2048 Кбит/сек.

Структура кадров Т1

Номер 1 соответствует управляющему биту кадра, который имеет название «F-бит», и используется для разделения кадров, динамического определения производительности и обслуживания канала передачи данных. Существует два варианта организации мультикадров в потоке Т1 12-ти кадровый и 24-х кадровый. Поле управляющего символа используется для организации служебного информационного канала передачи данных со скоростью 8 Кбит/сек.

Структура 24-х кадрового мультикадра

Канал с пропускной способностью 4 Кбит/сек используется для передачи диагностической последовательности DL (diagnostic link), два канала по 2 Кбит/сек используются для передачи сигнала обрамления мультикадра FAS (frame alignment signal) (001011) и 6-ти разрядной контрольной суммы CRC . Сигнал FAS используется для обеспечения мультикадровой синхронизации приемника и передатчика. Для передачи сигнальной информации используются биты №8 всех тайм слотов каждого шестого кадра мультикадра (6,12,18,24).

Структура 12-ти кадрового мультикадра

Технологический канал используется для передачи двух последовательностей FAS (010101) и S-бит. Последовательность S имеет две функции: она может использоваться для разделения мультикадров или для передачи информации об аварии на удаленном абоненте.

Структура кадров Т2

Биты кадра Т2 нумеруются от 1 до 789. Частота повторения кадров Т2 составляет 8000 Гц. В состав кадр потока Т2 входят четыре потока Т1 + 5 управляющих битов и два управляющих канала 8 Кбит/сек для передачи сигнальной информации 789 = (24 * 4 = 96) * 8 + 16 + 5.

Структура кадров Е1

Биты TS0 используются для передачи управляющих последовательностей. Биты TS16 используются для передачи битов канальной сигнализации(ABCD). В четных кадрах значение первого бита TS0 используется для передачи CRC-4 субмультикадра. Остальные 7 бит этого тайм слота используются для передачи последовательности обрамления кадра (0011011).Первый бит TS0 нечетных кадров используется для передачи сигнала обрамления мультикадра (001011) и сигналов Е нарушения контрольной суммы. Третий используется для передачи сигнала «удаленная тревога».

В тайм слотах TS16 передаются биты сигнализации ABCD для каналов с 1 по 15 и с 17 по 31.

Структура кадров Е2

Размер кадра Е2 составляет 1056 бит, 132 байта, которые пронумерованы от 0 до 131. В тайм слотах 5-32, 34-65, 71-98, 100-131 передаются данные 120 телефонных каналов с 1 по 120. Для обеспечения передачи битов сигнализации и управляющих последовательностей 16 кадров Е2 объединяются в мультикадр. Схема формирования последовательностей сигнализации в мультикадре Е2 такая же, как и в мультикадре Е1. Различие заключается лишь в том, что для передачи сигнализации используется не один тайм слот, а четыре.

Для передачи бит сигнализации используются четыре тайм слота TS67—S70

Использование цифровых потоков плезиохронной иерархии для передачи данных

Цифровые структуры PDH были разработаны для обеспечения передачи оцифрованного телефонного сигнала При передаче данных передача бит канальной сигнализации ABCD не требуется, однако, когда в одном потоке передаются данные и оцифрованные телефонные каналы, необходимость передачи бит сигнализации может привести к уменьшению пропускной способности каналов передачт данных.

Дробные (fractional) скорости передачи данных

Рекомендации G.703 и G.704 предусматривают возможность использования дробных (fractional) скоростей V = n * 64 Кбит/сек, где n=1,24 (T1) или 1,32 (Е1) которые обозначаются FT1 или FE1. В том случае, когда поле тайм слотов дробного потока Е1 перекрывает TS16, слот данных совпадающий по времени с TS16 и все последующие тайм слоты перемещаются на одну позицию вправо.

Интеграция дробных потоков, мультиплексоры доступа

Интеграция дробных потоков FT или FE производится по принципу временного мультиплексирования (time division multiplexing — TDM). Устройства, которые выполняют функцию объединения дробных потоков, называются мультиплексорами доступа. Процедура, которую выполняет мультиплексор доступа называется «Вырвать и Вставить» (Drop and Insert). Использование мультиплексоров доступа является на сегодняшний день одним из самых дешевых способов интегрирования голоса и данных.Главный недостаток этого метода заключается в невысокой эффективности использования пропускной способности канала.

Коммутация плезиохронных потоков, кросс-коннект мультиплексоры

Важной особенностью кросс-коннект мультиплексоров является то, что одновременно с мультиплексированием информационных тайм слотов они также осуществляют коммутацию соответствующих им сигнальных последовательностей.

Физические характеристики и типы цифровых интерфейсов T1, E1

Передача данных производится по двум парам медных проводов (120 Ом) или по двум коаксиальным кабелям (75 Ом) с довольно высокой скоростью на достаточно большие (свыше 1 км) расстояния.

Полные интерфейсы предназначены для передачи данных с одной фиксированной скоростью (Т1 или Е1).

Дробные интерфейсы предназначены для передачи данных со скоростью, величина которой определяется и переопределяется при программной настойке интерфейса (FТ1 или FЕ1).

Cтруктурированные интерфейсы способны выполнять функцию мультиплексора доступа для входного потока и организовывать виртуальные логические интерфейсы, путем закрепления за ними групп тайм слотов входного потока (CE1 или CT1).

Элементарные интерфейсы предназначены для передачи данных со скоростью 64 Кбит/сек (G.703.1).

Преимущества и недостатки использования плезиохронных технологий передачи данных

Преимущества

Недостатки

Недостаточно удобная процедура интеграции/дезинтеграции потоков иерархии. Для выравнивания скоростей входящих потоков синтезирующие мультиплексоры последующих уровней используют процедуру вставки битов (bit-stuffing), биты потока Е1 не могут быть извлечены непосредственно из потока Е3. Сначала поток Е3 должен быть раскрыт на 4 потока Е2, и только после этого возможно извлечение из одного из этих потоков потока Е1.

В GPRS для пакетной передачи данных и сигнализации разработаны Gn, Gb, Gp и Gi интерфейсы, в которых на уровне соединений использована технология пакетной передачи (например, Frame Relay или АТМ). Интерфейсы Gs, Gr и Gc – чисто сигнальные и реализованы на базе ОКС 7 (рис. 1).

Рис. 1. Логическая структура сети GSM/GPRS

Gn интерфейс – это туннель (рис. 2). Подуровни IP, UDP/TCP и GTP относятся ко второму уровню (соединений). При туннельной передаче между SGSN и GGSN (в общем случае между двумя GSN) дейтаграммы (пакеты) помещают в контейнеры (инкапсулируют) и передают без каких-либо изменений. При этом дейтаграмма, сохраняя внутреннюю адресацию на сетевом уровне (по протоколам IP или X.25), которая обеспечивает доступ к абоненту, имеет внешние адреса по IP протоколу для обозначения конечных узлов GSN туннеля. Для каждого абонента образуют индивидуальный туннель, помечая его идентификатором IMSI или соответствующим кодом.

Рис. 2. Структура туннельного протокола

Между BSS и SGSN организован Gb интерфейс. В настоящее время в сетях GSM/UMTS функционирует интерфейс Iu(PS), который также является туннельным соединением.

Для передачи по радиоканалу (Um-интерфейсу) дейтаграммы разбивают на блоки, обрабатывая на RLC/MAC уровнях, где их фрагментируют и подвергают необходимой обработке. Эти два протокольных уровня действуют на соединении BSS - MS (рис. 3).

Рис. 3. Интерфейс Um в GPRS

RLC/MAC (Radio Link Control / Medium Access Control) . RLC и МАС связаны между собой и необходимы для обеспечения высоконадежной передачи данных на радиоинтерфейсе. RLC уровень при передаче фрагментирует LLC-фреймы на RLC/MAC блоки, поступающие затем на MAC уровень. При приеме RLC воспроизводит LLC-фреймы из RLC/MAC блоков. RLC также выполняет функции мультиплексирования для того, чтобы более одной MS могли использовать один физический канал, а одна MS могла занять до 8 TS. При передаче с подтверждением RLC уровень осуществляет повторную передачу RLC/MAC блоков. MAC уровень управляет сигнальными процедурами через Um интерфейс, необходимыми для получения доступа к сети на радиоинтерфейсе (запрос и выделение радиоканала), включая постановку пакетов в очередь в соответствии с их приоритетом.

RCL/MAC уровень может работать как в режиме с подтверждением (Acknowledged operation), так и без подтверждения (Unacknowledged operation).

Для реализации однонаправленной передачи LLC-фреймов на PDCH организуют физическое соединение, называемое временным потоком блоков (Temporary Block Flow - TBF). Для TBF выделяют радиоресурс на одном или нескольких PDTCH. TBF создают только на время передачи данных.

Каждый RLC/MAC блок имеет информацию о том TBF, к которому он принадлежит. С этой целью TBF нумеруют: присваивают им идентификатор TFI (Temporary Flow Identifier). Возможны значения TFI от 0 до 31. TFI выделяет BSC и передает его MS в сообщении о выделении ресурса, предшествующем передаче информации. Этот идентификатор указывает на принадлежность RLC/MAC блока определенной MS.

Структуры RLC/MAC блоков для передачи каналов трафика (PDTCH) и каналов сигнализации (PACCH, PBCCH, PPCH, PAGCH, PNCH, PTCCH/D) различны. Различны также форматы RLC/МАС блоков для направлений вниз и вверх. RLC/MAC блоки для каналов трафика состоят из блока RLC данных (RLC data block) и так называемого MAC заголовка (MAC header) (рис.4). Блок RLC данных, в свою очередь, содержит RLC заголовок (RLC header) и RLC данные (RLC data unit). RLC/MAC блок для каналов сигнализации состоит из MAC заголовка и RLC/MAC сигнального блока (RLC/MAC control block). Последний, в свою очередь, при передаче информации вниз содержит сигнальный заголовок (Control header).

Рис. 4. Возможные структуры RLC / MAC блоков

MAC заголовок состоит из 8 бит и содержит несколько полей, различных для направлений вверх и вниз. В любом случае одно из полей указывает вид данного RLC/MAC блока. На линии вниз первые 3 бита MAC заголовка определяют флаг состояния канала вверх (Uplink State Flag - USF). Как было отмечено, USF указывает MS, может ли она использовать следующий блок мультикадра данного физического канала для передачи информации в направлении вверх.

RLC заголовок также содержит поля, различные для направлений вверх и вниз. Из информации, содержащейся в RLC заголовке, отметим идентификатор TFI и порядковый номер RLC/MAC блока (Block Sequence Number - BSN) в TBF. Для того, чтобы можно было запросить повторную передачу блоков, принятых с ошибками, используют нумерацию блоков.

Размер информационной части RLC/MAC блока может составлять 184, 271, 315 и 431 бит и зависит от используемой на физическом уровне одной из 4 схем канального кодирования. При передаче каналов сигнализации RLC/MAC блок имеет фиксированную длину - 184 бита. RLC/MAC блоки передают на физический уровень.

Об этапах развития мобильной связи и новых технологиях читайте в новой книге "Мобильная связь на пути к 6G ".

Основные принципы

В технологии ПЦИ в качестве входного используется сигнал основного цифрового канала (ОЦК), а на выходе формируется поток данных со скоростями n × 64 кбит/с. К группе ОЦК, несущих полезную нагрузку, добавляются служебные группы бит, необходимые для осуществления процедур синхронизации и фазирования, сигнализации, контроля ошибок (CRC), в результате чего группа приобретает форму цикла.

В начале 80-х годов было разработано 3 таких системы (в Европе, Северной Америке и Японии). Несмотря на одинаковые принципы, в системах использовались различные коэффициенты мультиплексирования на разных уровнях иерархий. Описание стыков этих интерфейсов и уровней мультиплексирования дано в рекомендации G.703 . Потока E5 не существует согласно рекомендации G.702 (11/88) .

Таким образом, к недостаткам ПЦИ можно отнести: затрудненный ввод-вывод цифровых потоков промежуточных функций, отсутствие средств автоматического сетевого контроля и управления, а также наличие трех различных иерархий. Данные недостатки привели к разработке в США иерархии синхронной оптической сети SONET , а в Европе аналогичной иерархии СЦИ, которые были предложены для использования на автоматических линиях связи. Из-за неудачно выбранной скорости передачи было принято решение отказаться от создания сети SONET и построить на её основе сеть SONET/SDH .

Структура потока E1 (2048 кбит/с)

Цикл потока Е1 состоит из 32 канальных интервалов, нумеруемых от 0 до 31. Тридцать канальных интервалов (1-15 и 17-31) используются для передачи трафика (например голоса), а два - нулевой и шестнадцатый - для передачи служебной информации, таких как синхронизации и сигнальные сообщения вызовов. Аппаратура уплотнения, объединяющая 30 ОЦК и получающая на выходе первичный цифровой поток E1, называется ИКМ-30.

G.703

Электрические характеристики стыков цифровых интерфейсов передачи голоса или данных через цифровые каналы типа , или DS-1 описываются рекомендацией-стандартом G.703 (ITU-T Recommendation G.703.Physical/Electrical Characteristics of Hierarchical Digital Interfaces. 1972 last amended in 1991).

В качестве физического канала передачи может использоваться симметричная витая пара (Z = 100-120 Ом) или коаксиальный кабель (R = 75 Ом), амплитуда импульса = 1-3 В.

Синхронизация сетей ПЦИ

В случае небольшой сети ПЦИ, например сети города, синхронизация всех устройств сети из одной точки представляется достаточно простым делом. Однако для более крупных сетей, например, сетей масштаба страны, которые состоят из некоторого количества региональных сетей, синхронизация всех устройств сети представляет собой проблему. Общий подход к решению этой проблемы описан в стандарте ITU-T G.810 (1988, 1996 годы) . Он заключается в организации в сети иерархии эталонных источников синхросигналов, а также системы распределения синхросигналов по всем узлам сети.

Организация распределения синхросигналов по узлам сети ПЦИ

Каждая крупная сеть должна иметь, по крайней мере, один первичный эталонный генератор (ПЭГ) синхросигналов (англ. Primary Reference Clock , PRC ). Это очень точный источник синхросигналов, способный вырабатывать синхросигналы с относительной точностью частоты не хуже 10 -11 (такую точность требуют стандарты ITU-T G.811 и ANSI Т1.101, в последнем для описания точности ПЭГ применяется название Stratum 1 ). На практике в качестве ПЭГ используют либо автономные атомные (водородные или цезиевые) часы, либо часы, синхронизирующиеся от спутниковых систем точного мирового времени, таких как GPS или ГЛОНАСС . Обычно точность ПЭГ достигает 10 -13 . Стандартным синхросигналом является сигнал тактовой частоты уровня DS1, то есть частоты 2048 кГц для международного варианта стандартов PDH и 1544 кГц для американского варианта этих стандартов. Синхросигналы от ПЭГ непосредственно поступают на специально отведенные для этой цели синхровходы магистральных устройств сети PDH. В том случае, если это составная сеть, то каждая крупная сеть, входящая в состав составной сети (например, региональная сеть, входящая в состав национальной сети), имеет свой ПЭГ. Для синхронизации немагистральных узлов используется вторичный задающий генератор (ВЗГ) синхросигналов, который в варианте ITU-T называют Secondary Reference Clock (SRC), а в варианте ANSI - генератор уровня Stratum 2 . ВЗГ работает в режиме принудительной синхронизации, являясь ведомым таймером в паре ПЭГ-ВЗГ. Обычно ВЗГ получает синхросигналы от некоторого ПЗГ через промежуточные магистральные узлы сети, при этом для передачи синхросигналов используются биты служебных байтов кадра, например нулевого байта кадра Е-1 в международном варианте PDH. Точность ВЗГ меньше, чем точность ПЭГ: ITU-T в стандарте G.812 определяет её как «не хуже 10 -9 », а точность генераторов Stratum 2 должна быть не «хуже 1,6 х 10 -8 ». Иерархия эталонных генераторов может быть продолжена, если это необходимо, при этом точность каждого более низкого уровня естественно понижается. Генераторы нижних уровней, начиная от ВЗГ, могут использовать для выработки своих синхросигналов несколько эталонных генераторов более высокого уровня, но при этом в каждый момент времени один из них должен быть основным, а остальные - резервными; такое построение системы синхронизации обеспечивает её отказоустойчивость. Однако в этом случае нужно приоритизировать сигналы генераторов более высоких уровней. Кроме того, при построении системы синхронизации нужно гарантировать отсутствие петель синхронизации.

Ограничения технологии ПЦИ

Как американский, так и международный варианты технологии ПЦИ обладают недостатками, основным из которых является сложность и неэффективность операций мультиплексирования и демультиплексирования пользовательских данных. Применение техники бит-стаффинга для выравнивания скоростей потоков приводит к тому, что для извлечения пользовательских данных из объединенного канала необходимо полностью демультиплексировать кадры объединенного канала. Например, чтобы получить данные одного абонентского канала 64 Кбит/с из кадров канала Т-3, требуется произвести демультиплексирование этих кадров до уровня кадров Т-2, затем - до уровня кадров Т-1, а в конце концов демультиплексировать и сами кадры Т-1. Если сеть ПЦИ используется только в качестве транзитной магистрали между двумя крупными узлами, то операции мультиплексирования и демультиплексирования выполняются исключительно в конечных узлах, и проблем не возникает. Но если необходимо выделить один или несколько абонентских каналов в промежуточном узле сети ПЦИ, то эта задача простого решения не имеет. Как вариант предлагается установка двух мультиплексоров уровня ТЗ/ЕЗ и выше в каждом узле сети. Первый призван обеспечить полное демультиплексирование потока и отвод части низкоскоростных каналов абонентам, второй - опять собрать в выходной высокоскоростной поток оставшиеся каналы вместе с вновь вводимыми. При этом количество работающего оборудования удваивается.

В. А. Нетес

Рекомендация МСЭ-Т G.703 относится к числу наиболее известных и часто используемых, так как в ней даны определения интерфейсов для передачи сигналов, составляющих основу современных цифровых систем связи. Тем не менее в процессе экспертизы различных документов и при контактах со специалистами во время консультаций или обучения автору неоднократно приходилось сталкиваться с незнанием или некоторым недопониманием отдельных положений этой рекомендации. В какой-то мере к этому могли привести ошибки и неточности, имеющиеся в посвященной данной теме статье и соответствующем разделе книги . Поэтому стоит еще раз вернуться к этой теме и внести необходимые уточнения.

Р екомендация G.703 включает 12 разделов, в каждом из которых описан определенный интерфейс. В связи с этим любая ссылка на интерфейс G.703 без указания конкретного интерфейса лишена смысла. Следует обязательно привести скорость передачи или сослаться на соответствующий раздел документа - например, так: “Интерфейс G.703 со скоростью 2048 кбит/с”1 или, что то же самое, “Интерфейс G.703/6”.

В табл. 1 указано соответствие между разделами Рекомендации G.703 и иерархическими интерфейсами и выделены скорости передачи, используемые на сетях нашей страны. Скорости передачи для американской, европейской и японской плезиохронных цифровых иерархий (PDH) указаны в Рекомендации G.702 .

В разделе 1 (скорость 64 кбит/с) определены три типа интерфейсов: сонаправленный, противонаправленный и с центральным генератором. Они различаются по способу передачи сигнала синхронизации .

Помимо интерфейсов PDH, в этом документе описан и электрический интерфейс для 1-го уровня (STM-1) cинхронной цифровой иерархии (SDH), который используется для внутристанционных связей. Более высокие уровни SDH (STM-4, 16, 64) имеют только оптические интерфейсы.

Внимательный читатель заметит отсутствие в табл. 1 раздела 10, что не случайно, поскольку в нем дано определение интерфейса, который, строго говоря, не соответствует названию рекомендации (“Иерархические цифровые интерфейсы”). Этот раздел относится к сигналам, предназначенным не для передачи полезной информации, а исключительно для синхронизации. Однако в раздел 10 рекомендации включено определение специального синхронизационного интерфейса,

поскольку, во-первых, система синхронизации необходима для нормальной работы всех цифровых сетей связи, а во-вторых, для этого могут использоваться информационные сигналы со скоростями 2048 и 155 520 кбит/с, специфицированные в этом документе).

Характеристики интерфейсов

Прежде всего следует иметь в виду, что в Рекомендации G.703 даны только физические и электрические характеристики интерфейсов. Поэтому фраза: “Рекомендация G.703 вообще не предусматривает необходимые для нормальной маршрутизации заголовки” - лишена смысла, поскольку функциональные характеристики, в том числе и служебная информация (“заголовки”), имеются в других рекомендациях (в частности, G.704 для 1-го и 2-го уровней PDH).

· скорость передачи и ее максимально допустимое отклонение,

· используемый код,

· среда передачи (симметричная или коаксиальная пара) и значение характеристического сопротивления,

· форма и параметры сигнала (напряжение, длительность импульса и т. п.).

Для некоторых интерфейсов установлены дополнительные характеристики: максимальное фазовое дрожание (джиттер), уровень сигнала, затухание и др.

Не останавливаясь на всех важных для разработчиков аппаратуры параметрах (за ними следует обращаться непосредственно к тексту рекомендации), рассмотрим наиболее существенные из них.

Важным параметром, о котором ничего не сказано в , является максимально допустимое отклонение скорости передачи от номинальной. Его принято измерять в миллионных долях (английская аббревиатура - ppm - parts per million). Значения его для всех иерархических цифровых интерфейсов приведены в табл. 2. Относительные величины легко пересчитать в абсолютные. Например, для скорости 64 кбит/с величину абсолютного отклонения вычисляют следующим образом: 64 кбит/с 100 10–6 = 6,4 кбит/с.

Параметры импульсов (амплитуда, длительность, скорость нарастания) и допуски на них определяются графически в виде специальных масок, приведенных в рекомендации.

Номинальная форма импульса всех используемых в нашей стране иерархических цифровых интерфейсов прямоугольная.

Интерфейс синхронизации

Общие принципы построения системы тактовой сетевой синхронизации на цифровых сетях связи России изложены в РТМ . В этом документе учтены как требования соответствующих рекомендаций МСЭ-Т, так и особенности построения сетей связи в нашей стране. В том числе в нем упоминается сигнал синхронизации с частотой 2048 кГц, интерфейс которого описан в разделе 10 Рекомендации G.703. Этот сигнал применяют в случае необходимости внешней синхронизации аппаратуры, а конкретно - в приведенных ниже ситуациях:

· При использовании специальной аппаратуры синхронизации - первичных эталонных генераторов (ПЭГ) и ведомых задающих генераторов (ВЗГ). Каждое из этих устройств должно иметь не менее 16 выходов с интерфейсом G.703/10, а ВЗГ - еще и входы с этим же интерфейсом.

· При использовании систем SDH. Дело в том, что вследствие применения в этих системах механизма смещения указателей в компонентных сигналах возникает джиттер значительно большей величины, чем в системах PDH, содержащий к тому же трудно поддающиеся фильтрации интенсивные низкочастотные составляющие. По этой же причине сигнал 2048 кбит/с, прошедший через системы SDH, не рекомендуется использовать для синхронизации2. Кроме того, прошедший определенное число сетевых элементов SDH синхросигнал, выделяемый из линейного сигнала STM-N, должен подаваться на ВЗГ для фильтрации джиттера. Поэтому все оборудование SDH обязательно имеет выходы для выдачи синхросигнала другому оборудованию и входы для получения синхросигнала, например от ПЭГ или ВЗГ, с интерфейсом G.703/10.

· На узлах и станциях цифровой сети общего пользования для синхронизации аппаратуры в ведомственных и частных сетях.

· При использовании спутниковых линий связи для обеспечения точности установки их частоты не ниже 10–11.

Как и для интерфейса на скорости 2048 кбит/с, максимально допустимое отклонение частоты сигнала 2048 кГц равно 50 ррm, а осуществлять его передачу можно двумя способами: по симметричной или коаксиальной паре (с характеристическим сопротивлением 120 и 75 Ом соответственно). Согласно РТМ , предпочтение отдается первому варианту.

Сигналы с частотой 2048 кГц могут представлять собой последовательность прямоугольных (или близких к ним) импульсов с чередующейся полярностью, либо быть синусоидальными.

Литература

1. Recommendation G.703. Physical/electrical characteristics of hierarchical digital interfaces (Физические и электрические характеристики иерархических цифровых интерфейсов), 1991.
2. Слепов Н. Н. Интерфейс G.703 // Сети. 1995. № 8. С. 74-78.
3. Слепов Н. Н. Синхронные цифровые сети SDH. М.: Эко-Трендз, 1997.
4. Recommendation G.702. Digital hierarchy bit rates (Скорости передачи цифровой иерархии), 1988.
5. Recommendation G.704. Synchronous frame structures used at primary and secondary hierarchical levels (Структуры синхронных циклов, используемых на первом и втором уровнях иерархии), 1991.
6. Руководящий технический материал по построению тактовой сетевой синхронизации на цифровой сети связи РФ. М.: ЦНИИС, 1995.

В этой статье мы продолжаем наше знакомство со структурой и основными функциональными элементами пакетной сети оператора мобильной связи, которые мы начали в предыдущих двух статьях - GPRS изнутри. Часть 1 и GPRS изнутри. Часть 2 . В нашей сегодняшней заметке речь пойдет об основных интерфейсах сетевых элементов PS Core Network, а также стеках проколов, используемых на этих интерфейсах.

Intro

Стек протоколов Iu-PS интерфейса изображен на схеме ниже:

Gr interface

Gd interface

Более подробно услуга по отправке SMS через пакетную сеть (SMS over GPRS) рассмотрена в статье - Запасной путь для SMS . От себя могу добавить, что операторы очень не охотно идут на реализацию этого интерфейса и самой услуги по отправке сообщений через пакетную сеть.

Gf interface

Эффективность использования проверки IMEI кодов существенно повышается в случае использования центральной международной базы данных, либо же в стране должна существовать своя внутренняя база IMEI кодов, к которой будут подключены все мобильные операторы, что не всегда реализуется на практике. Поэтому многие операторы используют платформы EIR (к которым осуществляются запросы на проверку IMEI кодов) элементов в качестве платформ сопоставления пары значений IMSI /MSISDN и IMEI, т.е. в случае когда абонент меняет SIM карту или вставляет ее в другой аппарат - ему автоматически приходят «заботливые» и не разу не надоедливые настройки MMS/Internet/WAP/etc.

Gs interface

За дополнительной информацией по возможности совершать и принимать звонки во время активной GPRS/EDGE сессии, я отправляю читателей к статье GPRS не помеха для звонков .

Ge interface

Здесь я бы хотел сделать небольшое отступление и рассказать как происходит процесс взаиморасчетов абонента с оператором по использованию пакетных услуг. Для начала вспомним, что существуют два типа абонентов:

• Pre-paid - абоненты предоплаченного сервиса
• Post-paid - контрактные абоненты

Для post-paid абонентов, т.е. контрактных абонентов, сбор биллинг данных в основном осуществляется на самом SGSN’е (хотя есть системы биллинга, осуществляющие сбор данных и на GGSN’е), т.е. на SGSN по каждому абоненту генерируются т.н. CDR файлы, которые затем по tftp/ftp протоколу передаются на системы биллинга и по которым происходит расчет счетов абонентов, хотя для post-paid абонентов также существуют системы online биллинга, но они не получили особого распространения у операторов, по крайней мере такова информация для большинства операторов на Украине.

Таким образом, главное отличие этих двух типов абонентов в том, что для pre-paid производится т.н. online биллинг, а для post-paid – offline биллинг.

Ga interface

К слову, если сеть строиться на оборудовании одного вендора, т.е. SGSN/GGSN и CG поставляются одним вендором, то Ga интерфейс может быть использовать «на полную», при этом он будет основываться на собственных проприетарных разработках вендора, т.е. будет закрытым для самого оператора.

Gn, Gp interfaces

На интерфейсах используются две разновидности GTP протокола:

• GTP-U - для передачи пользовательских данных
• GTP-C - для передачи служебной информации*

* - например, при активировании PDP Context"а, SGSN передает запрос PDP Context Activation к GGSN"у с помощью как раз GTP-C протокола.

Gi interface

Небольшой помощник:

ATM - Asynchronous Transfer Mode
BSC - Base Station Controller
BSS - Base Station Subsystem
EIR - Equipment Identity Register
GGSN - Gateway GPRS Support Node
GPRS - General Packet Radio Service
GTP - GPRS Tunnelling Protocol
HLR - Home Location Register
IMEI - International Mobile Equipment Identity
IMSI - International Mobile Subscriber Identity
MS - Mobile Station
MSC - Mobile Switching Center
MSISDN - Mobile Subscriber Integrated Services Digital Network Number
MT - Mobile Terminal
PCM - Pulse-Code modulation
PDN - Packet Data Network
PDP - Packet Data Protocol
PDU - Packet Data Unit
PLMN - Public Land Mobile Network
PS - Packet Switched
RNC - Radio Network Controller
SGSN - Serving GPRS Support Node
UMTS - Universal Mobile Telecommunications System
VLR - Visitor Location Register