Hierarchia interfejsów opisanych w standardzie G.703 pozwala na transmisję kanałów po 64 kb/s każdy. Podstawowy kanał 64 kb/s pozwala na przesłanie jednej nieskompresowanej rozmowy telefonicznej. Oczywiście może też służyć do przesyłania jakichkolwiek innych informacji.
Interfejsy G.703 występują w oferowanych przez nas routerach i konwerterach.
Mówiąc o G.703 należy również wspomnieć o G.704 i G.706. Standard G.703 opisuje parametry elektryczne interfejsów (poziomy napięć, kształt impulsu, kodowanie linii, itp.). Standard G.704 opisuje podział strumienia danych na tzw. szczeliny czasowe - podkanały 64 kb/s. G.706 opisuje zasady synchronizacji dwóch urządzeń oraz sposób obliczania i przesyłania sumy kontrolnej CRC4.
Przepustowości
Standardy G.703/G.704 definiują następujące strumienie danych:
- 64 kb/s
- 1544 kb/s (24 kanały 64 kb/s, stosowany w USA, oznaczany jako T1)
- 2048 kb/s (30 kanałów 64 kb/s, stosowany w Europie, oznaczany jako E1)
- 6312 kb/s (4 połączone strumienie 1544 kb/s, T2)
- 8448 kb/s (4 połączone strumienie 2048 kb/s, E2)
- 32 064 kb/s (5 strumieni 6312 kb/s, stosowany w Japonii)
- 34 368 kb/s (4 strumienie 8448 kb/s, E3)
- 44 736 kb/s (7 strumieni 6312 kb/s, T3)
- 97 728 kb/s (3 strumienie 32 064 kb/s)
- 139 264 kb/s (4 strumienie 34 368 kb/s, E4)
Suma kanałów składowych jest mniejsza od przepustowości całego kanału (np. 4 * 2048 kb/s = 8192 kb/s, a nie 8448 kb/s) - reszta przepustowości jest wykorzystywana do synchronizacji oraz przesyłania alarmów i sum kontrolnych
Rys. 1 Hierarchia PDH
Powyżej widać zależności pomiędzy poszczególnymi strumieniami. Rysunek uwzględnia także wyższe przepustowości opisane w innych standardach.
Hierarchia nosi nazwę PDH - Plesiochronous Digital Hierarchy (plezjochroniczna hierarchia cyfrowa). Termin "plezjochroniczna" znaczy "prawie synchroniczna". "Prawie", ponieważ nie ma idealnej synchronizacji sygnału zegarowego pomiędzy wszystkimi urządzeniami biorącymi udział w transmisji - przez co może się zdarzyć, że poszczególne odcinki toru różnią się nieznacznie przepustowościami. Przyjęta technika multipleksowania uzupełnia informację w przeplocie bitowym o dodatkowe pozycje zwane bitami uzupełnienia. Bity te są usuwane z sygnału w procesie demultipleksacji.
Kodowanie danych
Podstawowym sposobem kodowania danych jest kod AMI (Alternate Mark Inversion). Zero jest kodowane jako zero, a jedynka jako impuls +1 lub -1 trwający 50% bitu i zero trwające drugie 50%.
Aby nie wprowadzać składowej stałej jedynki są kodowane naprzemiennie jako +1 i jako -1. Pogwałcenie tej reguły (wysłanie +1 po +1 lub -1 po -1) służy do wprowadzenia dodatkowego kodowania opisanego poniżej.
Dzięki specyficznemu kodowaniu jedynek do takiego sygnału łatwo jest dostroić zegar odbiornika. Niestety jeśli wysyłany ciąg zawiera same zera, to nie pojawiają się w nim żadne impulsy umożliwiające synchronizację. Dlatego wprowadzono dodatkowe sposoby kodowania odpowiednio modyfikujące ciągi samych zer:
- B3ZS (HDB2 - High Density Bipolar 2) - każdy blok 3 zer jest zamieniany na 00V lub B0V, gdzie 'B' oznacza impuls zgodny z kodowaniem AMI (tak jakby w tym miejscu była jedynka), a 'V' - pogwałcenie reguły AMI. Wybór pomiędzy 00V a B0V jest dokonywany w taki sposób, żeby ilość impulsów B pomiędzy kolejnymi impulsami V była nieparzysta. Innymi słowy mówiąc następujące po sobie impulsy V muszą mieć odwrotną polaryzację, żeby nie wprowadzać do sygnału składowej stałej.
- HDB3 - podobny do HDB2, z tym że blok 4 zer jest zastępowany przez 000V lub B00V.
- B6ZS - blok 6 zer jest zastępowany przez 0VB0VB
- B8ZS - blok 8 zer jest zastępowany przez 000VB0VB
Najczęściej występujące kodowanie HDB3 jest używane przy przepustowościach 2048 kb/s, 8448 kb/s i 34 368 kb/s.
Rys. 2 Kodowanie HDB
Ramkowanie
Ponieważ przy każdej z przepustowości sposób ramkowania jest inny, dlatego skupimy się tylko na przepustowości 2048 kb/s wykorzystywanej w urządzeniach Tahoe.
Jedna tzw. ramka składa się z 256 bitów ponumerowanych od 1 do 256. Ramki są wysyłane z częstotliwością 8000 Hz, co daje łącznie 2048000 bitów na sekundę. Każde 8 kolejnych bitów tworzy tzw. szczelinę czasową (ang. timeslot). Jeśli z każdej ramki tylko 8 bitów należy do danej szczeliny, a ramki wysyłane są 8000 razy na sekundę, to jedna szczelina ma przepustowość 64 kb/s.
Pierwsze 8 bitów (szczelina 0) jest wykorzystywane do synchronizacji. W kolejnych ramkach te bity przyjmują na zmianę dwie różne funkcje:
| Bit: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ramka zawierająca FAS (Frame Alignment Signal) | Si | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| Ramka nie zawierająca FAS | Si | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 |
Si - bit do "międzynarodowego" użytku, m.in. do CRC4
A - informacja o alarmie
Sa4-Sa8 - dodatkowe bity, mogą być użyte do dowolnych celów
Oprócz szczeliny 0 wykorzystywanej do synchronizacji, szczelina 16 jest wykorzystywana do sygnalizacji - np. przesyłania informacji o nadchodzącej w wybranym kanale rozmowie telefonicznej.
Sygnalizacja jest przesyłana w 16 kolejnych ramkach. W pierwszej z nich, w szczelinie 16 znajdują się nieużywane bity. W każdej z następnych znajdują się po 4 bity sygnalizacji dla dwóch kanałów (łącznie 8 bitów - czyli cała szczelina). Zatem w 15 ramkach znajduje się sygnalizacja dla wszystkich 30 wolnych szczelin (od 1 do 15 i od 17 do 31).
| Szczelina 16 ramki 0 | Szczelina 16 ramki 1 | Szczelina 16 ramki 2 | ... | Szczelina 16 ramki 15 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0000xyxx | abcd kanał 1 | abcd kanał 16 | abcd kanał 2 | abcd kanał 17 | ... | abcd kanał 15 | abcd kanał 30 | |
- Numery kanałów oznaczają kanały telefoniczne. Szczelinom od 1 do 15 i od 17 do 31 odpowiadają kanały od 1 do 30.
- a, b, c i d oznaczają 4 kanały sygnalizacyjne o przepustowości 500 b/s każdy.
- x - bity nieużywane
- y - informacja o alarmie
CRC4
Bit Si może być wykorzystywany do przesyłania sumy kontrolnej CRC4. 4-bitowa suma jest przesyłana w bitach Si w ośmiu kolejnych ramkach. Suma ta jest obliczana na podstawie 2048 bitów danych wysłanych w poprzednich 8 ramkach. Takie osiem ramek jest nazywane sub-multiramką (SMF - sub-multiframe). Co druga SMF zawiera dodatkowo informacje o błędach wykrytych w czasie transmisji. Dwie SMF tworzą pełną multiramkę (multiframe).
| Sub- multiramka | Numer ramki | Bity ramki | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |||
| M u l t i r a m k a | 1 | C1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | |
| 2 | 0 | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 | ||
| 3 | C2 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| I | 4 | 0 | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 | |
| 5 | C3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 6 | 1 | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 | ||
| 7 | C4 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 8 | 0 | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 | ||
| 9 | C1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 10 | 1 | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 | ||
| 11 | C2 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| II | 12 | 1 | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 | |
| 13 | C3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 14 | E | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 | ||
| 15 | C4 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 16 | E | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 | ||
C1-C4 - bity sumy kontrolnej CRC4
E - informacja o błędzie CRC4
Sa4-Sa8 - niewykorzystywane
A - informacja o alarmie