Tài liệu Hằng Phương pháp ghép kênh PCM Phương pháp ghép kênh theo thời gian TDMA phương pháp sử dụng nhiều hệ thống thông tin số nay, đặc biệt hệ thống điện thoại số Trong điện thoại số, kênh thoại có tốc độ truyền 64kbit/s mã hóa theo luật A µ tuân theo số giao diện chuẩn (xem 3.4.3, 4.5.1) Một số kênh thoại số lại ghép kênh TDMA thành đường PCM tốc độ bản, kênh ghép tốc độ cao bội số nguyên lần kênh thoại Theo chuẩn Bắc Mỹ Nhật Bản,kênh PCM có tốc độ truyền 1,5 Mbit/s cho 24 kênh thoại.Mặt khác kênh PCM châu Âu lại có tốc độ truyền 2,048 Mbit/s cho 32 kênh 64 kbit/s Sau xét đường PCM có theo chuẩn châu Âu Kênh có tên đường E1 Hiinhf 7.5 thể cấu trúc ghép kênh từ luồng PCM lên luồng tốc độ cao Hình 7.6 Cấu trúc khung đường PCM 2Mbit/s Đường E1 có số đặc điểm sau: - Mã đường truyền sử dụng chuẩn E1 mã HDB3 - Nguyên lý ghép kênh tạo khung: Để thiết bị đầu cuối nhận kênh E1 đồng bộ, nhận dạng khe thời gian tách kênh 64kbit/s để truyền thêm thông tin báo hiệu điều khiển, đường E1 phải có cấu trúc khung (frame) đa khung (multi- frame) Để tạo khung đa khung,E1 sử dụng tín hiệu liên kết khung FAS (Frame Alignment Signal) tín hiệu liên kết đa khung MFAS (Multi- Frame Alignment Signal) Trong đó: o Mỗi khung E1 gồm 32 khe thời gian tương ứng với 125 ms, khe có độ rộng bit,trong có 30 khe thời gian dùng để truyền tín hiệu thoại đánh số từ kênh đến kênh 30 hai khe thời gian để mang tín hiệu điều khiển (Hình 76) o Khe thời gian từ 1-15 tương ứng với kênh thoại 1-15, khe thời gian 17-31 tương ứng với kênh thoại 16-30 o Khe thời gian sử dụng để truyền FAS Hình 7.7 minh họa cấu trúc khe thời gian số (TS0) Khe thời gian gồm có bit E phát lỗi thông tin liên kết khung FAS 0011011 FAS có chức đồng khung o Đa khung lập từ 16 khung tương ứng với độ dài 2s(Hình 78) Khe thời gian thứ 16 (TS16) khung dùng để truyền tín hiệu báo hiệu CAS (Channel Associated Signaling) MFAS.Cụ thể khe thời gian thứ 16 (TS16) khung sử dụng để truyền tín hiệu liên kết đa khung MFAS Ở X bit dự trữ,Y bit cảnh báo từ xa,nó có giá trị “1” đồng đa khung Mặt khác khe thời gian thứ 16 khung từ 1-15 sử dụng để truyền tín hiệu báo hiệu CAS, khe thời gian truyền tín hiệu báo hiệu cho kênh thoại,mỗi kênh sử dụng bit báo hiệu (A/B/C/D bit).Hình 78 minh họa cấu trúc đa khung Kỹ thuật truyền dẫn số (MTA) 3.3 Ghép kênh sơ cấp 3.3.1 Khái quát Ghép kênh sơ cấp việc ghép luồng số khác thành luồng số cấp theo khuyến nghị G.702 CCITT, tốc độ luồng số cấp 1,544 Mb/s tiêu chuẩn Mỹ- Nhật 2,048 Mb/s tiêu chuẩn Châu Âu Luồng số bậc hệ Mỹ (DS-1:Digital Signal-level 1) hình thành từ 24 kênh thoại (24 luồng 64 kb/s), hai tín hiệu nhóm FDM 12 kênh có băng tần 60:108 kHz hay tín hiệu hội nghị truyền hình (video conference) Với hệ Châu Âu, luồng số cấp (H1: Hierarchy hay E1: European – level 1) hình thành từ 30 kênh thoại (30 luồng 64 kb/s), tín hiệu hội nghị truyền hình hay tín hiệu siêu nhóm FDM 60 kênh có băng tần từ 312 đến 552 kHz (hình thành hai luồng cấp 1) Ghép kênh sơ cấp từ kênh thoại 64kb/s thực theo phương thức ghép đồng hệ thống theo tiêu chuẩn Châu Âu, Mỹ hay Nhật Bản.Việc trì đồng phân phối thu phát với nhánh bảo đảm nhờ thực trình điều chế mã xung nhánh ghép/tách kênh khối,sử dụng chung nguồn tín hiệu nhịp từ đồng hồ mô tả hình 3.3 Hình 3.3 mô tả kết cấu thiết bị ghép kênh PCM sơ cấp điển hình, áp dụng cho hệ thống hệ Châu Âu, Mỹ, Nhật Bản Các mạch hai dây tín hiệu âm tần (VF:Voice Frequency) từ tổng đâì điện thoại nối tới mạch sai động,thực chuyển 2-4 dây.Trên tuyến phát, mạch lọc thông thấp thực hạn chế băng tần tín hiệu thoại đến 3400 Hz Tín hiệu thoaijn hạn băng đưa tới mạch lấy mẫu tạo chuỗi xung PAM sau đưa vào PAM BUS, theo khe thời gian khác có chuỗi xung PAM kênh truyền Trong khe thời gian,các chuỗi xung PAM kênh khác mã hóa Bộ mã hóa, kết lối mạch mã hóa có chuỗi bít PCM N kênh truyền tiếp tuyến ghép PCM gọi PCM BUS tới ghép tín hiệu đồng bọ khung, tín hiệu đồng khung, tín hiệu báo hiệu tín hiệu nghiệp vụ, Tại khe thời gian dành cho tín hiệu đồng khung báo hiệu, ,các tín hiệu báo hiệu tổng hợp đồng khung, ghép vào Ở tuyến thu, chuỗi tín hiệu PCM tổng cộng đưa vào mạch tách tín hiệu đồng khung báo hiệu Tổng hợp đồng khung giám sát trường hợp có đồng khung tín hiệu báo cảnh đồng khung phát phía đối phương khe thời gian dành cho tín hiệu báo hiệu, đồng khung, kênh nghiệp vụ báo cảnh Tín hiệu báo hiệu đưa phía tổng đài qua mạch sai động Phần chuỗi bit PCM N kênh thoại đưa vào mạch giải mã, thực giải mã khe thời gian tương ứng kênh Tín hiệu lối mạch giải mã khe thời gian tương ứng kênh Tín hiệu lối mạch giải mã đưa khe thời gian tương ứng kênh tới giải mã điều chế PAM (PAM DEM: PAM Demodulator) hình thành chuỗi PAM kênh Tín hiệu thoại kênh khôi phục nhờ lọc thông thấp,sau đưa qua mạch sai động phía tổng đài điện thoại Chuỗi bit tổng cộng từ đường dây tới đưa vào mạch đồng hồ thu nhằm thực trình trì đồng nhịp Thông tin định thời tách từ chuỗi bit tổng cộng nguyên tắc hai loại mạch khác nhau: hay có vòng hồi tiếp (feedforward hay feedback) Loại thứ gồm mạch thụ động đơn giản mạch có hệ số phẩm chất cao,bộ lọc mạch tạo dao động thường sử dụng trạm chuyển tiếp trung gian Loại thứ hai thông thường thực nhờ vòng khóa pha (PLL: Phase- Locked Loop) Mặc dù sơ đồ hình 3.3 tiêu biểu hệ thống ghép kênh sơ cấp hẹ Châu Âu,hệ Mỹ hay Nhật Bản,việc thực cụ thể lại khác biệt số kênh ghép lẫn cấu trúc khung tín hiệu hệ khác Đối với tiêu chuẩn Mỹ Nhật Bản, số kênh thoại PCM ghép thành luồng sơ cấp 24 (N=24) Trong đó, số kênh thoại PCM ghép sơ cấp theo tiêu chuẩn Châu Âu lại 30 3.3.2 ghép kênh PCM sơ cấp hệ Mỹ-Nhật Ghép kênh sơ cấp từ 24 kênh hệ Mỹ- Nhật có hai loại : đa khung 12 đa khung 24, quy định khuyến nghị G.733,G.704 CCITT 3.3.2.1 Ghép 24 kênh thoại,đa khung 12 Cấu trúc khung đa khung 12 tín hiệu số cấp hệ Mỹ- Nhật mô tả hình 3.4 Một khung tín hiệu có độ dài 125 µs, bao gồm 24 khe thời gian,mỗi khe chứa bit mã PCM luật µ theo khuyến nghị G.711 CCITT Tổng số bit mã PCM 24×8=192 khung Các bít mã chiếm vị trí từ bít thứ đến bít thứ 193 khung,vị trí bít thứ khung tạo thành khe riêng cho từ mã đồng khụng Tốc độ luồng số cấp hệ Mỹ-Nhật 193 bít/ 125 µs= 1,544 Mb/s Từ mã đồng hình thành chu kỳ định lặp lại hình thành cấu trúc đa khung tín hiệu Do có cấu trúc đa khung Nảy sinh vấn đề đồng đa khung Khi đồng khung đồng đa khung Đồng khung đồng khung tín hiệu cấp chia sẻ bít thứ khung tổ chức sau Từ mã đồng khung 101010 đặt bít thứ khung lẻ, từ mã đồng đa khung chiếm bít thứ khung chẵn có dạng 00111S, ssos đồng khung bít S có giá trị Bít S nhận giá trị cần báo cảnh đồng khung đầu xa Ngoài bít thuộc kênh lưu lượng (traffic channel) kênh liên lạc thoại, thông tin báo hiệu tổng đài phải truyền Truyền dẫn tín hiệu báo hiệu chia làm hai loại: a, báo hiệu kênh chung,trong báo hiệu 23 kênh lưu lượng lại truyền kênh báo hiệu chung, tốc độ 64kb/s, lấy trọn khe thời gian; b báo hiệu kênh kết hợp,trong bít thứ khung thứ 12 tách khỏi luồng số liệu lưu lượng để hình thành kênh báo hiệu cho kênh lưu lượng tương ứng.Tốc độ kênh báo hiệu 2b/1,5ms=1,3(3) kb/s Để bù bít lấy cho kênh báo hiệu, trị số đầu giải mã cần dịch chuyển quy định khuyến nghị G.733 CCITT 3.3.3.2 Ghép 24 kênh thoại,đa khung 24 Khác biệt hệ thống đa khung 24 hệ thống đa khung 12 cấu trúc khung Cấu trúc khung tín hiệu số cấp đa khung 24 sau (khuyến nghị G.704 CCITT): + số bít khung 193 bít, bao gồm 24 khe × bits= 192 bít 24 kênh thoại lưu lượng bít dành cho đồng khung, mã kiểm tra độ dư chu trình (CRC: Cycle Redundancy Check) đường số liệu kb/s/ + chu kỳ tối đa kênh logic 24 khung,hình thành cấu trúc đa khung 24 với độ dài đa khung ms + từ mã đồng đa khung 001011,chiếm bít thứ khung thứ 4, 8, 12, 16, 20 24 + bít thứ khung 2, 6, 10, 14, 18 22 tạo thành kênh logic có tốc độ bit/3ms= 2kb/s dùng cho đồng khung có áp dụng mã kiểm tra độ dư chu trình CRC-6 nhằm tránh việc giả tạo tín hiệu đồng khung tăng khả giám sát chất lượng lỗi tuyến truyền Một đồng khung đa khung,mặc dầu xảy tình trạng tạo giả tổ hợp đồng khung song nhờ kiểm tra độ dư chu trình mã CRC-6 tình trạng đồng khung giả phát Tỷ lệ lỗi phát nhờ kiểm tra độ dư chu trình phần phản ánh chất lượng truyền dẫn Trong nhiều trường hợp, tỷ lệ lỗi luồng bít tổng cộng thị từ việc giám sát lỗi mã CRC với kênh logic + bít thứ khung lẻ sử dụng để hình thành kênh số liệu với tốc độ 12 bít/3ms= kbs Các thông báo cảnh cáo đồng khung truyền đầu xa kênh số liệu + bít thứ khung 6,12, 18 24 tách riêng cho mục đích tạo kênh báo hiệu,hoặc kênh báo hiệu với tốc độ bít/3ms =1,3(3) kb/s,hoặc hai kênh báo hiệu với tốc độ bít/3ms= 666,6(6) b/s,hoặ bốn kênh báo hiệu với tốc độ 333,3(3) b/s.Các loại kênh báo hiệu nói theo phương thức báo hiệu kênh kết hợp Kênh báo hiệu kênh chụng 64kb/s tạo hẳn khe thời gian riêng phục vụ chung cho 23 kênh lưu lượng lại 3.3.3 Ghép kênh PCM sơ cấp hệ Châu Âu Ghép kênh PCM sơ cấp hệ Châu Âu qui định khuyến nghị G.732 G.704 CCITT Mỗi khung tín hiệu PCM sơ cấp có độ dài 125 µs phù hợp với tiêu chuẩn điều chế mã xung PCM luật A theo khuyến nghị G.711 CCITT, gồm 32 khe thời gian đánh số từ khe thứ đến khe thứ 31 Mỗi khe thời gian gồm bít hình thành kênh vật lý tốc độ 64kb/s Tốc độ luồng số cấp hệ Châu Âu (luồng E1) 32 × 64kb/s= 2,048 Mb/s.Cấu trúc đa khụng gồm 16 khung,đánh số khung từ đến 15,gọi tắt đa khung 16 Độ dài đa khung 16 × 125 µs= 2ms Các khe thời gian 16 sử dụng cho mục đích đồng khung đa khung, báo hiệu, báo cảnh hay kênh nghiệp vụ liên trạm.30 khe thời gian lại dành cho 30 kênh lưu lượng 3.3.3.1 Khe thời gian thứ Các khung chẵn: Khe thời gian khung chẵn (kể khung 0) sử dụng cho đồng khung Bít không thuộc tổ hợp đồng khung, sử dụng cho mạch quốc tế có giá trị logic mạch quốc gia nội hạt bít 2:8 dành cho đồng khung,áp dụng CRC nhằm tránh đồng khung giả nhằm mục đích giám sát chất lượng lỗi truyền dẫn Các khung lẻ: Bít củ khe thời gian khung lẻ dành cho kiểm tra độ dư chu trình sử dụng cho mạch quốc tế Khi không sử dụng, bít có giá trị logic Bít khe khung lẻ có giá trị đồng khung sử dụng bít 3: bình thường bít 0, đồng khung bít có giá trị logic Các bít 4:8 sử dụng tạo kênh logic nghiệp vụ cho mục đích quốc gia,với mạch quốc tế bít Kênh logic có tốc độ bít × 8/2ms =20 kb/s 3.3.3.2 Khe thời gian thứ 16 Trong trường hợp báo hiệu kênh chung,khe 16 khung sử dụng làm kênh báo hiệu có tốc độ 64 kb/s Đối với hệ thống báo hiệu kênh kết hợp,khe 16 sử dụng sau: Khe 16 khung 0: Khe thời gian 16 khung (8 bít) sử dụng để phép tổ hợp đồng toàn đa khụng tín hiệu thị đồng đa khụng Tổ hợp đồng đa khung hệ thống 0000, thành cụm vào bit đến bit khe không bố trí rải toàn đa khung hệ Mỹ - Nhật Các bít 5, có mức logic Chỉ thị đồng đa khung thể bít 6: đồng đa khung đồng đa khung Đồng đa khung xem tổ hợp đa khung liên tiếp bị sai lỗi tất bít 5:8 khe Khả xảy đồng đa khung giả giảm nhờ kiểm tra kết hợp hai điều kiện nói Việc bố trí tổ hợp đồng đa khung thành cụm cho phép rút ngắn thời gian kiểm tra đưa báo cảnh đồng đa khung so với việc bố trí rải toàn đa khung hệ Mỹ- Nhật Khe 16 khung khác 0: Khe thời gian 16 khung khác sử dụng để hình thành hai kênh báo hiệu kênh kết hợp,tốc độ kênh 30kb/s GHÉP KÊNH NHÓM SƠ CẤP Trong hệ thống sử dụng phương pháp ghép kênh hoá phân chia thời gian, liên lạc lỗi thực bit, khung kênh ghép kênh đồng hoá kiểu nơi phát nơi thu Ghép kênh trình chuyển đổi số tín hiệu số thành tín hiệu số tốc độ cao Hiện có số phương pháp kết hợp dựa theo xen kẽ nhóm, từ bit Trong nhóm sơ cấp PCM, người ta sử dụng phương pháp xen từ để đơn giản thiết lập mã hoá chung cho nhiều đường gọi Ngược lại nhóm cấp cao nói chung người ta sử dụng phương pháp xen bit đòi hỏi nhớ cỡ nhỏ Ngoài ghép kênh tín hiệu, người ta bổ sung thêm kiểu tín hiệu điều khiển khác xung đồng khung để thiết lập khung đồng hoá; xung đồng khung xen vào theo kiểu phân bố sử dụng Bắc Mỹ kiểu tập trung sử dụng châu Âu Sự ghép kênh sơ cấp giải kênh thiết bị đầu PCM có khả nǎng ghép kênh đồng 24 kênh (kiểu Bắc Mỹ) 30 kênh (kiểu Châu Âu) tín hiệu âm Hiện nay, phương pháp ghép kênh tín hiệu PAM PCM khác sử dụng với PCM-24B, D4 Mỹ DE-4 Canađa ghép kênh tín hiệu PAM, tín hiệu tương tự sau chuyển đổi chúng thành tín hiệu PCM CODEC chung, CODEC đơn tuyến biến kênh thành tín hiệu PCM để ghép kênh số CODEC đơn tuyến trở thành thương mại hoá phát triển thành công công nghệ xử lý tín hiệu số bán dẫn LSI Nó nâng cấp để có chức nǎng kiểm soát đặc tính kết việc truyền tin qua việc sử dụng lọc lai ghép - 2w/4w chương trình với chức nǎng CODEC Hiện sử dụng rộng rãi hệ thống chuyển mạch số hệ thống truyền dẫn Hình 3.27 Các phương pháp ghép kênh thiết bị đầu cuối PCM Các nước tiên tiến Mỹ Nhật sử dụng kiểu PCM24 kênh theo G733 khuyến nghị ITU-T, phần lớn nước châu Âu sử dụng kiểu PCM30 kênh Mỗi khung kiểu Bắc Mỹ 125 ms; bit ‘S’, nghĩa bit đồng khung bổ sung vào 192 bit (24 kênh x bit) âm ghép kênh để cấu hình với 193 bit Một đa khung ghép kênh hình thành gồm 12 khung thuộc kiểu Các đa khung ghép kênh hình thành để phát cách hiệu tín hiệu có tốc độ khác tín hiệu tiếng nói 24 x 64 Kbps, báo hiệu 24 x 1,33 Kbps, ‘S’ bit Kbps Trong kiểu châu Âu, cần phải có 256 bit cho khung nên phải sử dụng 16 khung để tạo đa khung Khe thời gian khung sử dụng để đồng khung khe thời gian thứ 17 (kênh số 16) sử dụng để đồng đa khung báo hiệu Vì vậy, có 30 khe thời gian sử dụng cho tiếng nói Hình 3.28 Cấu hình khung nhóm sơ cấp theo kiểu Bắc Mỹ Loại Đặc tính Đặc tính đường gọi Đặc tính tín hiệu Tốc độ truyền Số bít khung Số khung ghép kênh (chu kì) Đồng khung Số khe thời gian khung Tần số mẫu (chu kì) Số bit mã hóa Quy luật nén giãn Số bit để báo hiệu Báo hiệu kênh kết hợp Báo hiệu kênh chung Đặc tính tín hiệu Mã đường Giá trị suy hao cáp cho phép Kiểu Bắc Mỹ 1,544 Mb/s 24×8+1=193 12 (1,5ms) Kiểu Châu Âu 2,048 Mb/.s 32×8=256 16 (2,0ms) Kiểu điều phối 24/24 Kiều tập trung 32/30 KHz (125 ms) 75/6 Luật U (=255) 15 đoạn 1,333 Kb/s Phương pháp khe (bit số khung thứ khung thứ 12) Cần sử dụng kênh riêng biệt Kb/s không hợp lý AMI B8ZS KHz (125 ms) Luật A=87,6 13 đoạn Kb/s Phương pháp khe (kênh thứ 16) 7-35 dB 8-42 dB Sử dụng kênh 16 (64 Kbps) HDB3 ... châu Âu Sự ghép kênh sơ cấp giải kênh thiết bị đầu PCM có khả nǎng ghép kênh đồng 24 kênh (kiểu Bắc Mỹ) 30 kênh (kiểu Châu Âu) tín hiệu âm Hiện nay, phương pháp ghép kênh tín hiệu PAM PCM khác... thành hai kênh báo hiệu kênh kết hợp,tốc độ kênh 30kb/s GHÉP KÊNH NHÓM SƠ CẤP Trong hệ thống sử dụng phương pháp ghép kênh hoá phân chia thời gian, liên lạc lỗi thực bit, khung kênh ghép kênh đồng... theo phương thức báo hiệu kênh kết hợp Kênh báo hiệu kênh chụng 64kb/s tạo hẳn khe thời gian riêng phục vụ chung cho 23 kênh lưu lượng lại 3.3.3 Ghép kênh PCM sơ cấp hệ Châu Âu Ghép kênh PCM sơ