Bildung von Digitalsignalen höherer Bitraten durch Multiplexverfahren

Transkript

1 Bildung von Digitalsignalen höherer Bitraten durch Multiplexverfahren In der Praxis reicht die Übertragungs-Kapazität der PCM-30-Systeme - d.h. 30 Nutzkanäle - allenfalls für die unterste Netzebene, also die Ortsverbindungsleitungen, die OVSt n miteinander verbinden. Je höher die Netzebene, desto mehr Verkehr müssen die hier eingesetzten Übertragungssysteme führen können. Statt nun für eine Übertragungsstrecke sehr viele PCM-30-Systeme einzusetzen, wählt man stattdessen ein PCM-System mit höherer Übertragungs-Kapazität, z.b. ein PCM-480-System. Ein PCM-480-System hat 480 Nutzkanäle und ist wirtschaftlicher als sechzehn PCM-30-Systeme. Mehrere PCM-Systeme der Ordnung n (PCM 30 = 1. Ordnung) können zu einem PCM-System der nächst höheren Ordnung zusammengefaßt ( gemultiplext ) werden. Hierzu hat CCITT (heute ITU-T) in der Empfehlung G.702 die nachfolgend beschriebenen PCM-Hierarchie-Stufen festgelegt.

2 Multiplexen von vier PCM-30-Systemen in ein PCM-120-System

3 Anzahl der Nutzkanäle und Bitraten der Gesamtsysteme von PCM-Systemen der plesiochronen digitalen Hierarchie Bei den PCM-Systemen 1 kommen zum Einsatz: PCM 30 für 30 Nutzkanäle 2, Bitrate Gesamtsystem = 2 Mbit/s 3 PCM für 120 Nutzkanäle 2, Bitrate Gesamtsystem = 8 Mbit/s 3 PCM 480 für 480 Nutzkanäle 2, Bitrate Gesamtsystem = 34 Mbit/s 3 PCM 1920 für Nutzkanäle 2, Bitrate Gesamtsystem = 140 Mbit/s 3 PCM 7680 für Nutzkanäle 2, Bitrate Gesamtsystem = 565 Mbit/s 3 1 gilt für PDH (plesiochrone digitale Hierarchie) 2 à 64 kbit/s Bitrate 3 umgangssprachlich! Exakt: 2,048, 8,448, 34,368, 139,264 und 564,992 Mbit/s 4 in Deutschland nicht eingesetzt

4 Plesiochrone digitale Multiplex-Hierarchie

5 Gegenüberstellung der verschiedenen PDH-Multiplex-Hierarchien

6 Probleme beim Multiplexen plesiochroner Signale Digitalsignale, die aus unterschiedlichen Quellen mit individuellen Taktgeneratoren stammen, sind zueinander nicht synchron - auch wenn ihre Nennbitrate übereinstimmt -, sondern nur fast synchron, also plesiochron. Auch der Takt der Multiplexeinrichtung, der die Durchschaltung der Eingangskanäle auf den gemeinsamen Ausgang bewirkt, kann in bestimmten Toleranzen vom Nennwert abweichen. Wenn derartige plesiochrone Signale ohne besondere Maßnahmen gemultiplext werden, kann es zu Informationsverfälschungen kommen!!! Das nachfolgende Bild veranschaulicht daß Bits doppelt übertragen werden können, wenn die Abfragetaktfrequenz f T größer ist als die Eingangsbitrate f A bzw. daß Bits verloren gehen können, wenn die Abfragetaktfrequenz f T kleiner ist als die Eingangsbitrate f B. Eine derartige Einfügung oder Auslassung von Bits in einem Digitalsignal nennt man Bitslip.

7 Multiplexverfahren für plesiochrone Signale ohne besondere Maßnahmen mit der Folge von Bitslips

8 Die Wirkung von Bitslips und Konsequenzen Bei Digitalsignalen mit einer Rahmenstruktur bedeutet ein Bitslip, daß das Rahmenkennungswort um ein Bit verschoben wird, da die Rahmenlänge um ein Bit verlängert oder verkürzt ist. Der Empfänger verliert durch Bitslip seinen Rahmensynchronismus und muß eine Neusynchronisierung veranlassen. Dies ist für ein Übertragungssystem viel schwerwiegender, als wenn einzelne Bits auf der Übertragungsstrecke verfälscht werden - also ihren Binärwert von 1 in 0 oder umgekehrt verändern. Um plesiochrone Signale ohne Informationsverlust multiplexen zu können, bedient man sich daher eines Multiplexverfahrens, das die Eingangssignale zunächst auf eine andere Bitrate im Multiplexgerät anpaßt, ehe sie gemultiplext und übertragen werden. Dies ist ein Multiplexverfahren mit Taktanpassung und Stopftechnik.

9 Multiplexverfahren mit Taktanpassung und Stopftechnik Das Prinzip dieses Verfahrens beruht darauf, daß man in dem Multiplexsignal eine höhere Übertragungskapazität bereitstellt, als für die Übertragung von n Digitalsignalen benötigt wird. Auf diese Weise kann man an bestimmten Stellen im Rahmen wahlweise Informationsbits der Untersysteme oder sogenannte Leerbits oder Stopfbits übertragen. Stopfbits besitzen keinen Informationsinhalt! Sie werden vom Empfänger aus dem weitergehenden Bitstrom wieder entfernt. In das Multiplexsignal werden mehrere Blöcke von Zusatzbits eingefügt, die gleichmäßig über den Rahmen verteilt sind. Man unterscheidet drei Arten der Stopftechniken : 1) die Positiv-Stopftechnik, 2) die Negativ-Stopftechnik und 3) die Positiv-Null-Negativ-Stopftechnik.

10 Prinzipieller Aufbau von Rahmenstrukturen für die Stopftechnik

11 Die Positiv-Stopftechnik An den im Bild mit St + bezeichneten Bitstellen der Informationsbits werden im Bedarfsfall die Bits des Eingangssignals, die auf der Sendeseite zweimal abgefragt werden 1, als Stopfbit gekennzeichnet. Vom Empfänger werden diese Bits aus dem gemultiplexten Signal wieder entfernt. Ob die Bitstelle St + ein Informationsbit oder ein Stopfbit enthält, wird dem Empfänger über bestimmte Stopfkennungsbits mitgeteilt, die in den Zusatzblöcken Z enthalten sind. 1 siehe Bild Multiplexverfahren für plesiochrone Signale ohne besondere Maßnahmen mit der Folge von Bitslips

12 Die Negativ-Stopftechnik Im Bedarfsfall werden an den im Bild mit St - bezeichneten Bitstellen der Zusatzbits die Bits des Eingangssignals übertragen, die ansonsten auf der Sendeseite verlorengehen würden 1, weil der normale Multiplexkanal dafür keine Übertragungskapazität frei hat. Der Empfänger muß dieses Informationsbit aus dem Zusatzkanal wieder an die richtige Stelle in den Bitstrom des gedemultiplexten Signals einfügen. Ob die Bitstelle St - ein Informationsbit oder ein Stopfbit enthält, wird dem Empfänger wieder über bestimmte Stopfkennungsbits mitgeteilt, die in den Zusatzblöcken Z enthalten sind. 1 siehe Bild Multiplexverfahren für plesiochrone Signale ohne besondere Maßnahmen mit der Folge von Bitslips

13 Die Positiv-Null-Negativ- Stopftechnik Entspricht die Übertragungskapazität in dem Multiplexsignal für jeden Kanal genau der Nennbitrate, dann ist die Stopfbitrate je nach den gerade vorhandenen tatsächlichen Toleranzabweichungen für das Multiplexsignal positiv, null oder negativ. Das bedeutet, es muß bedarfsweise positiv, negativ oder gar nicht gestopft werden. In diesem Fall spricht man von der Positiv-Null-Negativ-Stopftechnik. Auch hier muß dem Empfänger für jeden einzelnen Kanal in jedem Rahmen über die Stopfkennungsbits in den Zusatzblöcken Z mitgeteilt werden, ob die Bitstellen St + und St - ein Informationsbit oder ein Stopfbit enthalten.

14 Rahmenaufbau des Multiplexsystems von 2 Mbit/s auf 8 Mbit/s

15 Rahmenaufbau der Multiplexsysteme der 2. bis 5. Hierarchiestufe

16 Beispiel für eine Verbindung mit Digitalsignal-Übertragung KZU = Kennzeichenumsetzer für Signalisierung ZWR... = Zwischenregenerator für... Mbit/s LWL = Lichtwellenleiter KX = Koaxialkabel... Vt = Verteiler für... Mbit/s, d.h. Schaltpunkt, an dem Abschnitte von... Mbit/s zusammengeschaltet werden LE... = Leitungsendgerät für Anfang und Ende einer DSGL... DS... = Digitalsignal (DS) mit einer Bitrate von... Mbit/s (z.b. DS34 = 34-Mbit/s-Signal) DSE... = DS-Einfügungs- und Abzweiggerät (z.b. DSE64K/2 zweigt 64 kbit/s von 2 Mbit/s ab / fügt ein) DSMXn/m = DS-Multiplexgerät von n auf m Mbit/s (z.b. DSMX8/34 = DS-MUX von 8 Mbit/s auf 34 Mbit/s) DSV... = DS-Verbindung für... kbit/s- bzw. Mbit/s-Signale (z.b. DSV34 = DS-Verbindung für 34 Mbits = 480 Kanäle) DSGL... = DS-Grundleitung für... Mbit/s (z.b. DSGL34KX = DS-Grltg. für 34 Mbit/s auf KX) DRGL... = DS-Richtfunk-Grundleitung für... Mbit/s (z.b. DRGL34 = DS-Richtfunk-Grltg. für 34 Mbit/s)