3.6 Протокол G.703

Семенов Ю.А. (ИТЭФ-МФТИ)
Yu. Semenov (ITEP-MIPT)

(ITU-T Recommendation G.703.Physical/Electrical Characteristics of Hierarchical Digital Interfaces. 1972 last amended in 1991).

Интерфейс G.703 (ITU-T Recommendation G.703.Physical/Electrical Characteristics of Hierarchical Digital Interfaces. 1972 last amended in 1991) был разработан в 1972 году и базируется на стандартах G.702, G.704 и I.430 и обслуживает сети с иерархией PDH и SDH. Первоначально он разрабатывался для систем с импульсно-кодовой модуляцией. G.703 может работать на скоростях передачи данных 64 Кбит/с, 1544, 6312, 32064 и 44736 Кбит/с (PDH, американская версия), 2048, 8448, 34368, 139264 Кбит/с (европейская версия). Предусматривается работа и при 155,52 Мбит/с. В качестве физического канала передачи может использоваться скрученная пара (Z=100-120 Ом) или коаксиальный кабель (75 Ом), амплитуда импульса 1-3В.

При скорости 64 Кбит/с через интерфейс передается три типа сигналов: информационный (64 Кбит/с) и два синхронизирующих тактовых 64 Кбит/с и 8 Кбит/с. Стандарт предусматривает 3 вида взаимодействия терминального оборудования: однонаправленный (codirectional; рис. 3.6.1), разнонаправленный (рис. 3.6.2) и с центральным тактовым генератором (рис. 3.6.3).

Рис. 3.6.1. Однонаправленная передача информации и тактовых сигналов

Рис. 3.6.2. Разнонаправленная передача информации и тактового сигнала для 64 Кбит/с

Рис. 3.6.3. Интерфейс с центральным тактовым генератором для 64 кбит/с

Частота синхронизирующих сигналов может быть меньше скорости передачи данных в 2, 4 и 8 раз. Тип кода зависит от скорости передачи и типа аппаратного интерфейса. Характеристики основных разновидностей интерфейса G.703 приведены в таблице 3.6.1.

Кодировка относится лишь к случаю проводных каналов.

Источник

Цифровые сети. Рекомендации G.703, G.704

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.

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.

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.

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

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.

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.

Рекомендация G.703 устанавливает номиналы скоростей передачи данных и для каждой из этих скоростей иерархии устанавливает требования к электрическим параметрам сигналов.

«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.

В скобках — номер соответствующего пункта рекомендации G.703

Рекомендация G.703 также определяет дробные (fractional) скорости передачи данных вида:

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

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).

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.

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 слотовкаждого 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.

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.

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.

Источник

G703 интерфейс что такое

Рекомендация МСЭ-Т G.703 [1] 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 [2] и соответствующем разделе книги [3]. 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 [4].

В разделе 1 (скорость 64 кбит/с) определены три типа интерфейсов: сонаправленный, противонаправленный и с центральным генератором. Они различаются по способу передачи сигнала синхронизации [2, 3].

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” [3, с. 24] — лишена смысла, поскольку функциональные характеристики, в том числе и служебная информация (“заголовки”), имеются в других рекомендациях (в частности, G.704 [5] для 1-го и 2-го уровней PDH).

Далее, никаких общих характеристик для разных интерфейсов в этом документе нет. Основными характеристиками каждого отдельного интерфейса являются:

· скорость передачи и ее максимально допустимое отклонение,

· 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 [2, 3], 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 [6]. 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 [6], 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.

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.

Об авторе
Нетес Виктор Александрович, д-р техн. наук, главный специалист Научно-технического центра “КОМСЕТ”.
Телефон: (095) 727-0112
E-mail: netes@komset.ru