2.9.1. Физические и электрические характеристики интерфейса G.703

2.9.2. Реализация интерфейса G.703

2.9.3. Подключение сети с интерфейсом G.703 к аппаратуре пользователя

Использование современных систем телекоммуникаций возможно только при наличии соответствующих стандартных интерфейсов в терминальных устройствах (устройствах приема и передачи сигналов). Ряд таких интерфейсов хорошо известны ввиду их универсальности, например, RS-232 (или V.24), другие - менее известны в силу своей ориентации на определенные технологии телекоммуникаций, например, V.35, G.703. Если назначение и схема разводки сигналов одних интерфейсов, например, V.24, V.35, приводится практически во всех специализированных справочниках и приложениях к каталогам телекоммуникационного оборудования, то информацию о других, например, об интерфейсе G.703, приходится черпать из описания регламентирующих их стандартов.

В связи с широким распространением технологий цифровой передачи данных, например таких как PDH и SDH, пользователи каналов 64 кбит/с и 2 Мбит/с столкнулись с необходимостью обеспечить стыковку уже имеющейся терминальной аппаратуры с новым для них интерфейсом G.703, применяемым в этих технологиях. Информацию об этом интерфейсе можно почерпнуть, в основном, из довольно объемного описания рекомендации ITU-T Rec. G.703 [14J. Большинству пользователей для понимания того, что это за интерфейс и в каких случаях его нужно использовать, такого исчерпывающего описания, необходимого, как правило, разработчикам аппаратной реализации самого интерфейса, не нужно. Поэтому ниже дано краткое описание особенностей самого интерфейса и его использование.

Интерфейс G.703 не новичок в мире телекоммуникаций. Он был впервые описан в упомянутой рекомендации G.703 ("Физические и электрические характеристики иерархических цифровых интерфейсов") еще в 1972 году, однако окончательно сформировался в редакциях этого стандарта 1984 и 1988 годов и был дополнен в 1991 году. Переиздан в "Белой книге" стандартов ITU-T 1993 года как рекомендация 1991 года.

Формально стандарт G.703 в редакции 1991 года основан на трех стандартах ITU-T:

- G.702 - "Скорости передачи цифровой иерархии" ([13], редакции 1984, 88, 90 гг.);

- G.704 - "Структура синхронных фреймов, основанных на первичном и вторичном иерархических уровнях" ([15], редакции 1984, 88, 90 гг.);

- I.430 - "Пользовательский интерфейс сети ISDN, использующий основную скорость - 1-ый уровень спецификации (Протокол сигнализации D-канала)" (1988 год, рекомендация переиздана в 1993 году).

Однако фактически интерфейс обслуживает сети с иерархией как PDH, так и SDH (заметим, что скорость передачи 155.520 Мбит/с была внесена только в редакцию стандарта 1991 года), хотя исходно разрабатывался как основной интерфейс, используемый системами с импульсно-кодовой модуляцией.

2.9.1. Физические и электрические характеристики интерфейса G.703

Физические и электрические характеристики данного интерфейса регламентированы стандартом ITU-Т G.703 для обеспечения возможности соединения различных элементов цифровых сетей с целью формирования международных линий связи или соединений.

В соответствии с этим описаны характеристики интерфейсов для скоростей передачи данных, соответствующих скорости основного цифрового канала (ОЦК) передачи данных 64 кбит/с, а также скоростям, порождаемым цифровыми PDH иерархиями: американской - 1544, 6312, 32064, 44736 кбит/с, европейской - 2048, 8448, 34368, 139264 кбит/с, а также частично японской, первые два уровня скоростей передачи которой совпадают с американской (таб. 1-2), третий - не используется, а четвертый - соответствует скорости 97728 кбит/с. Дополнительно (в п. 12) описаны характеристики электрического интерфейса для скорости, соответствующей первому уровню SDH иерархии, 155.52 Мбит/с (оптический интерфейс для скоростей всех уровней SDH иерархии описан в стандарте ITU-T G.957 [24]).

Для сигналов со скоростями n х 64 кбит/с (n = 2,3, ... ,31), проходящими через оборудование, специфицированное для первичного уровня 2048 кбит/с, характеристики интерфейса те же, что и для 2048 кбит/с. Если же оборудование специфицировано для 1544 кбит/с, то характеристики интерфейса для таких сигналов (но с п = 2,3, ... ,23) те же, что и для 1544 кбит/с.

Стандарт не регламентирует характеристики интерфейсов для сигналов не относящихся к указанным категориям.

Основными характеристиками интерфейса являются:

• тип организации взаимодействия аппаратуры интерфейса три типа, см. ниже;

• скорость передачи данных и частота синхронизирующего сигнала указана выше;

• тип кода или алгоритм его формирования зависит от скорости, см. ниже;

• форма (маска) импульса и соответствующее поле допуска зависит от скорости, см. G.703;

• тип используемой пары для каждого направления передачи коаксиальная/симметричная;

• нагрузочный импеданс:

- для коаксиального кабеля 75 ом (активный);

- для симметричной пары 100-120 ом (активный);

• номинальное пиковое напряжение импульса 1.0 В (нормируемое), 1 - 3 В (фактическое);

• пиковое напряжение при отсутствии импульса 0 ± 0.1 В (нормируемое), 0.1 - 1 В (фактическое);

• номинальная ширина импульса зависит от скорости, см. ниже

• отношение амплитуд положительного и отрицательного импульсов 0.95 - 1.05;

• отношение ширины положительного и отрицательного импульсов 0.95 - 1.05;

• максимальное дрожание фазы на выходном порту соответствует ITU-T G.823.

Как видно из этого перечня, ряд характеристик зависят от скорости передачи, а тип кода, как указано в стандарте, зависит еще и от типа организации взаимодействия аппаратуры интерфейса. Рассмотрим более подробно некоторые из этих характеристик.

Тип организации взаимодействия аппаратуры интерфейса

Эта характеристика регламентирована для скорости 64 кбит/с, при которой через интерфейс передаются три типа сигналов: информационный сигнал 64 кбит/с, и два синхронизирующих, или тактовых сигнала, 64 кГц и 8 кГц.

Стандартом предусмотрено три типа организации взаимодействия терминальной (управляющей-управляемой или приемной-передающей) аппаратуры между двумя терминальными устройствами: сонаправленный (СНИ), разнонаправленный (РНИ), с центральным тактовым генератором (ЦГИ).

Сонаправленный тип интерфейса (codirectional interface) - тип, при котором как информационный, так и тактовый (синхронизирующий) сигналы направлены в одну сторону: терминалы равноправны и симметричны: оба указанных сигнала передаются от каждого терминала к каждому (рис. 2-50).

Разнонаправленный тип интерфейса (contradirectional interface) - тип, при котором терминалы неравноправны и делятся на управляющий и управляемый; здесь тактовые сигналы направлены только от управляющего терминала к управляемому, а информационный сигнал как и раньше симметричен и может передаваться от каждого терминала к каждому (рис.2-51).

Интерфейс с центральным тактовым генератором (centralized clock interface) - тип, при котором тактовые сигналы направлены от центрального тактового генератора к обоим терминалам, а информационный сигнал как и раньше симметричен и может передаваться от каждого терминала к каждому (рис.2-52).

Скорость передачи данных и частота синхронизирующего сигнала

Скорости передачи данных, указанные в стандарте, в основном соотвествуют иерархии PDH. Тактовый (синхронизирующий) сигнал, использумый для синхронизации, может передаваться от отдельного источника, либо формироваться из передаваемого информационного сигнала. Частота тактового сигнала может в таких случаях совпадать или не совпадать с приведенной выше скоростью передачи данных и, в последнем случае, она* может быть в 2, 4, 8 раз меньше в зависимости от применяемого метода кодирования данных. Например, для скорости 64 кбит/с номинальной является тактовая частота 64 кГц, но может использоваться и частота 8 кГц (октетная синхронизация).

Тип кода или алгоритм его формирования

Тип кода зависит не только от скорости передачи данных, но и от типа организации аппаратуры интерфейса, например, для скорости 64 кбит/с. Если код не стандартизован, то описание алгоритма его формирования дается в самом стандарте, как например, для скорости 64 кбит/с при использовании сонаправленного интерфейса. Если же код стандартизован, как например, AMI, то указывается его название или дается краткое описание его особенностей.

Форма импульса и соответствующее поле допуска (маска импульса)

Форма импульса и соответствующее поле допуска (маска импульса) приведены в стандарте отдельно для каждой скорости передачи и типа организации взаимодействия аппаратуры интерфейса для скорости 64 кбит/с. Маска одиночного импульса для скорости 64 кбит/с и сонаправленного интерфейса, приведена на рис.2-53 [14] лишь для иллюстрации, так как маски представляют интерес только для разработчиков подобных интерфейсов.

Тип используемой пары и нагрузочный импеданс

Как указано, могут использоваться либо коаксиальный кабель, либо симметричная пара, либо то и другое {таб.2-5, позиция "импеданс"). Тестируемый нагрузочный импеданс при использовании симметричной пары зависит от используемой скорости передачи и варьируется в пределах 100-120 ом.

Максимальные напряжения импульса и уровень сигнала в паузе

Эти параметры зависят от ряда факторов, в том числе от скорости передачи и относительного уровня шума, которые могут быть указаны специально. Порядок значений возможных при этом уровней сигналов и шума можно оценить по рис.2-53.

Ширина импульса

В стандарте указаны либо две ширины, соответствующие ширине импульса данных и ширине тактового импульса, либо указана ширина кодированных импульсов, либо только номинальная ширина импульса данных (см. пояснения к таб. 2-5).

Остальные характеристики ясны из комментариев, указанных выше.

2.9.2. Реализация интерфейса G.703

Скорости передачи данных и соответствующие им типы кода, тип используемой пары и нагрузочный импеданс, номинальное напряжение импульса (амплитуда сигнала), напряжение при отсутствии импульса (амплитуда паузы) и номинальная ширина импульса приведены в таб. 2-5.

Из этой таблицы ясно, что полная реализация интерфейса G.703 для всех возможных скоростей и типов организации взаимодействия аппаратуры - дело весьма трудоемкое, поэтому производители ограничиваются реализацией указанного стандарта для конкретно используемой скорости передачи, например, для скорости 2048 кбит/с в случае SDH канала 2 Мбит/с. Для скорости 64 кбит/с производители в большинстве случаев указывают и тип организации взаимодействия аппаратуры интерфейса, например, сонаправленный. Для сигналов со скоростями передачи nх64 кбит/с, характерных для систем ISDN и передаваемых через мультиплексирующее оборудование иерархий, порожденных первичными скоростями 1544 и 2048 кбит/с, интерфейс, как отмечалось выше, должен иметь те же физические и электрические характеристики, что и соответствующий интерфейс 1544 кбит/с (для n=2, ... ,23) или интерфейс 2048 кбит/с (для n=2, ... ,31).

В заключение дадим некоторые пояснения к таблице 2-5 (в соответствии со ссылочными номерами, указанными для определенных параметров):

1 - цифровой двухчастотный двоичный код, преобразуемый в двухполярный трехуровневый код путем последовательного изменения полярности каждого двоичного блока с отменой изменения на каждом восьмом блоке (октетное кодирование - пятишаговая процедура кодирования описана в стандарте G.703 [14]);

2 - большее значение соответствует ширине двойного импульса (логическая "1"), меньшее - ширине одинарного импульса (логический "О");

3 - большее значение рекомендуется использовать в случае повышенного уровня шума;

4 - большее значение соответствует ширине импульса данных, меньшее - ширине тактового импульса;

5 - код B8ZS рекомендуется применять при использовании коаксиального кабеля, код B6ZS - при использовании симметричной пары;

6 - большее значение соответствует допуску на область после среза импульса, меньшее - на область перед фронтом импульса;

7 - приблизительное значение, соответствующее области после среза импульса на 1Т от центра (допуск задается экспоненциальными кривыми);

8 - большее значение соответствует использованию симметричной пары, меньшее - коаксиальному кабелю;

9 - используется симметричное поле допуска.

Заметим так же, что ширина импульсов приведена в мкс для скорости 64 кбит/с и в не для остальных скоростей.

Пользователь должен так же иметь ввиду, что указанные типы кода относятся только к интерфейсу, а не к линии в целом. Для электрических линий связи эти коды могут совпадать, для оптических -коды, как правило, не несовпадают в силу невозможности непосредственного использования биполярных кодов в оптическом кабеле. Например, при использовании кода HDB3 в оптических линиях связи в качестве интерфейсного могут использоваться также коды CMI, MCMI или код типа nBmB.

2.9.3. Подключение сети с интерфейсом G.703 к аппаратуре пользователя

Схема подключения сети, рассчитанной на использование интерфейса G.703, к аппаратуре пользователя зависит от наличия у пользователя входа с интерфейсом G.703, типа используемой среды распространения (электрический или оптический кабель) и от кабеля - его импеданса (75 или 100-120 ом) и типа (коаксиальный кабель или симметричная пара проводов).

Эта схема наиболее проста, если используется электрический кабель, а пользователь имеет вход с интерфейсом G.703. Тогда подключение осуществляется либо коаксиальным кабелем с разъемом RG-59 (импеданс 75 ом), либо симметричной парой проводов (импеданс 100-120 ом) на коммутационную панель "под винт" - без специального разъема, либо с помощью разъемов DB-15, RJ-11, RJ-48X. Как видно из таб. 2-5 симметричная пара используется только для частот не выше 6312 кбит/с. Если импеданс кабеля (пары проводов) пользователя не согласуется с импедансом линии, используется согласующий трансформатор (например, 120-симметричная пара/75-коаксиальный кабель).

Если в качестве среды распространения используется оптический кабель, то оптический сигнал преобразуется в электрический на входе аппаратуры пользователя и наоборот - на выходе аппаратуры пользователя. Преобразование осуществляется с помощью специального опто-электронного/электронно-оптического преобразователя - оптического модема (например, типа FLC - компании ADC Telecommunications). При этом на оптических входах/выходах используются специальные оптические разъемы (соединители) различного типа, например, SC, SMA, ST.

Если же аппаратура пользователя не имеет входа с интерфейсом G.703, а имеет входы с другими интерфейсами, то пользователь должен быть достаточно внимательным к указанной в документации конкретной спецификации интерфейса (если она есть), чтобы избежать проблем совместимости терминальной аппаратуры. В этом случае нужно использовать специальные конвертеры интерфейсов, которые позволяют состыковывать, например, локальные сети (LAN) с интерфейсами V.24, V.35, Х.21 с глобальными сетями (WAN) с интерфейсами G.703.

Такие конвертеры производят ряд компаний. Наиболее известной из них на нашем рынке является компания RAD Data Communications. Ограничимся, для примера, рассмотрением ее конвертеров, чтобы показать возможности преобразования интерфейсов [59]. Из набора производимых этой компанией конвертеров интерфейсов в таб.2-6 представлены те, что имеют G.703 на одной из сторон: стороне DСЕ (выходы WAN - верхние входы таб.2-6) или DTE (входы LAN - левые боковые входы таб.2-6). Ясно, что при использовании таких конвертеров для соединения с аппаратурой пользователя применяются соответствующие разъемы.

В заключение дадим некоторые пояснения к таб.2-6:

1 - большинство конвертеров, указанных в таблице, являются не только конвертерами интерфейсов, но и конвертерами скоростей, согласующими скорости на входе со скоростями, требуемыми на выходе. Здесь вход соответствует стороне DTE, а выход - DСЕ;

2 - для конвертера FCD-20, осуществляющего "обратное" конвертирование интерфейса G.703 в V.35 или в Х.21, суммарный поток входных каналов пх64 на стороне G.703 не должен превышать 512 кбит/с. Такое конвертирование может потребоваться для стыковки мультиплексоров, имеющих выход G.703, с аппаратурой спутниковой связи, имеющей, например, только интерфейсы V.35 или Х.21.

Подводя итог сказанному о технологии SDH, можно констатировать, что в системах, использующих SDH устраняются практически все недостатки PDH. Системы SDH позволяют:

- использовать в качестве входных каналов практически все {кроме DS0) основные каналы доступа, используемые в PDH;

- определять положение любого стандартного канала доступа, инкапсулированного в соответствующий виртуальный контейнер, транспортируемый модулем STM-1, а также осуществлять его ввод/вывод в/из транспортного потока модулей STM-N без необходимости его сборки/разборки, в отличие от того, как это делалось в PDH;

- использовать эффективную систему маршрутизации, позволяющую автоматически управлять движением контейнеров между пунктами назначения;

- повысить надежность передачи не только за счет использования оптических линий передачи, но и путем создания резервного канала, с автоматическим переключением на него при выходе из строя основного канала или путем обхода поврежденного узла сети;

- организовать в структуре фрейма внутренние служебный каналы с развитой системой сигнализации.