Чем отличается поток е1 от ethernet

Обновлено: 02.07.2024

E1 является одним из группы стандартов для ц ифровой передачи множества одновременных телефонных звонков с мультиплексированием с разделением по времени (TDM). Данный стандарт был разработан в те времена, когда для нужд телефонии еще не использовались сети с пакетной передачей данных и Ethernet. E1 стал продолжением идей, заложенных в стандарт передачи данных Т1 еще в 1961 году. При разработке данного стандарта основное внимание уделялось обеспечению высокой пропускной способности канала и снижения стоимости телефонной инфраструктуры.

Описание протокола

Линии E1 используются для подключения между АТС, а также для их соединения с маршрутизаторами и коммутаторами. Они предлагаются телефонными компаниями / поставщиками услуг в качестве выделенных двухточечных коммутируемых линий для таких услуг, как:

частная глобальная сеть (WAN);
общедоступная коммутируемая передача данных;
голосовая связь;
доступ в Интернет;
видеоконференция.

Линии E1 могут соединять оборудование в сети общего пользования, в частной сети клиента или соединять оборудование общего пользования и клиента.

Интерфейс E1 принадлежат физическому уровню (уровню 1) в эталонной модели OSI, таким образом, технологии более высокого уровня, такие как ISDN, ATM, Frame Relay, TCP / IP и VoIP, могут переноситься по E1.

Сетевая модель с использованием интерфейсов E1

Интерфейс E1 содержит 32 канала для обмена данными из которых 0 и 16 каналы используются для сигнализации, остальные 30 для передачи непосредственно голоса. Скорость передачи данных по каждому каналу может достигать 64 Кбит/с, таким образом суммарная пропускная способность интерфейса достигает 2048 Кбит/с. В качестве носителя для данных по интерфейсу E1 может быть использовано оптическое волокно, витая пара или коаксиальный кабель. Несколько каналов E1 могут быть мультиплексированы в потоки с более высокой скоростью. Например, четыре потока E1 2048 Кбит/с могут быть мультиплексированы в один поток 8448 Кбит/с (E2) посредством мультиплексирования второго порядка. Этот метод может быть повторен для получения сигнала третьего порядка 34368 Кбит/с (E3), сигнала четвертого порядка (139264 кбит/с) и так далее.

Мультиплексы более высокого порядка должны быть в состоянии учесть небольшие расхождения по частоте между их входными потоками (притоками). Они делают это, работая немного быстрее, чем необходимо, и добавляя дополнительные биты (вставку битов), чтобы учесть различия во входных притоках. Эта структура, подобная пирамиде, называется Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH). Термин «плезиохронный» означает «почти синхронный». Высокоскоростные сети SONET (синхронная оптическая сеть) и SDH (синхронная цифровая иерархия) предоставляют сигналы и средства для синхронизации отдельных сетевых узлов и оконечное оборудование, в отличие от асинхронной структуры PDH.

Таблица параметров мультиплексирования каналов E1

Структура кадров потока E1

Для правильного считывания битового потока цифровое оборудование должно быть способно синхронизировать свою схему приемника с каждым входящим битом. Синхронизирующий сигнал используется для ускорения приема и передачи битов данных. Такты приема могут быть получены из формы импульса входящих битов. Такое извлечение тактовых импульсов возможно, потому что импульсы занимают около 50% рабочего цикла, то есть пиковая амплитуда передается в течение 50% времени. Правильная амплитуда и временные характеристики формы импульса передатчика важны для способности приемника правильно извлекать такты приемы.

Вместо того, чтобы извлекать тактовые импульсы из данных, тактовый сигнал может быть непосредственно предоставлен из сети на отдельной линии. Поскольку это решение требует отдельной линии, оно дороже и редко используется в системах E1. Синхронизация передачи может быть сгенерирована внутренне (режим внутренних тактовых импульсов), получена из принятых данных (также известных как восстановленный тактовый режим, тактовая петля или сетевая синхронизация) или получена из внешнего источника тактовых импульсов (внешний тактовый режим).

В идеале данные и тактовые импульсы должны поступать через правильные интервалы времени и с точной номинальной частотой. На практике встречаются частотные и временные отклонения. Такие отклонения могут вызвать проблемы синхронизации тактов и привести к ошибкам, особенно когда потоки E1 мультиплексируются в более высокие скорости. Таким образом, эти отклонения должны быть ограничены на выходе оборудования. С другой стороны, оборудование должно иметь возможность принимать данные и правильно работать при наличии частоты сигнала и временных отклонений, которые могут существовать в сети.

Максимальное отклонение частоты, установленное стандартами, составляет 50 ppm (частей на миллион) для E1 и 32 ppm для T1. Синхронизация или фазовое отклонение сигнала называется джиттером. Очень медленный джиттер с частотой ниже 10 Гц называется блужданием. Джиттер может быть вызван импульсными помехами, перекрестными помехами, искажениями, дрейфом осциллятора из-за теплового шума, флуктуациями задержки, разностью тактовых импульсов и модуляцией из-за мультиплексирования и отображения.

Диаграмма сигнала потока E1

Амплитуда джиттера выражается в единичных интервалах (UI), где 1 UI соответствует отклонению фазы на один бит. Стандарты устанавливают максимальные пределы для выходного джиттера для всех возможных источников тактового сигнала в диапазоне входного джиттера и сигналов смещения частоты. Также оборудование должно иметь возможность принимать данные без ошибок и аварийных сигналов, в то время как джиттер применяется к его входу.

Линейные сигналы

Биты данных передаются на линию в виде импульсов, представляющих «1», и пробелов (без импульсов), представляющих «0».

Номинальное импульсное (маркировочное) напряжение «1» составляет 2,37 В и сопротивление 75 Ом.

Для решения этой проблемы импульсы вставляются в каждую последовательность из 4 непрерывных нулей. Такой «искусственный» импульс имеет полярность, противоположную той, которая требуется правилом AMI.

Это приводит к строковому коду с максимум тремя последовательными нулями, за которыми следует импульс биполярного нарушения. Такой линейный код называется HDB3 (биполярный с высокой плотностью) и используется в E1.

Стандарты ограничивают форму импульса с помощью маски, которая состоит из максимального и минимального напряжения в зависимости от временных ограничений. Для интерфейса E1 соотношение амплитуд и ширин между положительными и отрицательными импульсами ограничено от 0,95 до 1,05, пространственное пиковое напряжение ограничено +/- 0,3 В для 120 и +/- 0,237 для 75 Ом.

Импульсы ослабляются и распространяются во временной области, когда они движутся по линии.

Мультикадровая структура

В дополнение к описанной выше структуре кадра, структура мультикадра CRC-4 рекомендуется в качестве опции МСЭ-T G.704 и является обязательной для оконечного (пользовательского) оборудования в соответствии с европейскими стандартами TBR 13, TBR 4 и австралийскими стандартами TS016.

Схема прямой распиновки витой пары для подключения интерфейсов E1

Схема кросс-распиновки витой пары для подключения интерфейсов E1

Сигнализация

В системах E1 PCM и ISDN PRI временной интервал 16 кадров обычно используется для передачи информации сигнализации, такой как состояние линии и оповещение о вызове (вызов начат, вызов завершен, запрос на обслуживание), адресация (пункт назначения и маршрутизация), идентификация вызывающей стороны.

В режиме CAS (Channel Associated Signaling) мультикадр (MF) состоит из 16 последовательных кадров. Первый кадр MF идентифицируется шаблоном «0000» в первых четырех битах временного интервала 16. Шестой бит временного интервала 16 в первом кадре используется для индикации тревоги (тревога дальнего мультикадра). Этот бит устанавливается в 1, если приемник не обнаруживает правильную структуру мультикадра CAS. В каждом из оставшихся 15 кадров MF временной интервал 16 делится на два 4-битных слова (называемых битами abcd или битами CAS). Данные сигнализации, связанные с 30 каналами полезной нагрузки, передаются в этих битах, называемых словами abcd. Канал 1 и связанная с каналом 2 сигнализация передаются в первом и втором abcd словах второго кадра, канал 3 и канал 4 сигнализации передаются в третьем кадре и так далее.

В прошлом биты CAS использовались для передачи набранного номера. Этот метод привел к медленному установлению соединения.

В ходе изучения Цифровых систем передачи, а так же по рекомендации наставника, дабы лучше разобраться в изучаемом материале и разложить всё по полочкам, я постараюсь объяснить этот материал Вам, если это у меня получится, то можно считать, что я его усвоил хорошо. Надеюсь Вам будет интересно.
В статье расскажу кратко о ЦСП и особенностях их построения, ПЦИ(PDH) и более подробно о потоке Е1 и его структуре.

Цифровые системы передачи

Особенности построения цифровых систем передачи

Ни для кого не будет новостью, что основной тенденцией развития телекоммуникаций во всем мире является цифровизация сетей связи, предусматривающая построение сети на базе цифровых методов передачи и коммутации. Это объясняется следующими существенными преимуществами цифровых методов передачи перед аналоговыми:
Высокая помехоустойчивость.

Слабая зависимость качества передачи от длины линии связи.
Стабильность параметров каналов ЦСП.
Эффективность использования пропускной способности каналов для передачи дискретных сигналов.
Возможность построения цифровой сети связи.
Высокие технико-экономические показатели.

Требования к ЦСП определены в рекомендациях ITU-T серии G, так же в этой рекомендации представлено два типа иерархий ЦСП: плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ) и синхронная цифровая иерархия (СЦИ). Первичным сигналом для всех типов ЦСП является цифровой поток со скоростью передачи 64 Кбит/с, называемый основном цифровом каналом (ОЦК)[зарубежные источники: Basic Digital Circuit(BDC)], на Хабре уже рассказывалось о том как происходит оцифровка каналов ТЧ в этой статье. Для объединения сигналов ОЦК в групповые высокоскоростные цифровые сигналы используется принцип временного разделения каналов (ВРК)[зарубежные источники: Time Division Multiply Access (TDMA), или Time Division Multiplexing (TDM)].

Плезиохронная цифровая иерархия

Появившаяся исторически первой плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ) [зарубежные источники: Plesiochronous Digital Hierarchy(PDH)] имеет европейскую, северо-американскую и японскую разновидности.

Уровень иерархии	Европа	Северная Америка	Япония
	Скорость Мбит/с	Коэфф. Мультиплекс.	Скорость Мбит/с	Коэфф. Мультиплекс.	Скорость Мбит/с	Коэфф. Мультиплекс.
0	0,064	-	0,064	-	0,064	-
1	2,048	30	1,554	24	1,554	24
2	8,448	4	6,312	4	6,312	4
3	34,368	4	44,736	7	32,064	5
4	139,264	4	-	-	97,728	3

Для цифровых потоков ПЦИ применяют соответствующие обозначения, для северо-американской — T, японской — J(DS), европейской — E. Цифровые потоки первого уровня обозначаются соответственно Т1, E1, J1 второго Т2, Е2, J2 и т.д…
К использованию на сетях связи РФ принята европейская ПЦИ.
На сети связи РФ эксплуатируются ЦСП ПЦИ отечественного и зарубежного производства. Отечественные системы носят название ЦСП с ИКМ (цифровые системы передачи с импульсно-кодовой модуляцией). Вместо уровня иерархии в обозначении системы указывается число информационных ОЦК данной системы. Так, ЦСП первого уровня иерархии обозначается ИКМ-30, второго — ИКМ-120 и т.д.

Основные принципы синхронизации

Сонаправленный интерфейс: по отдельным линиям ведётся дополнительная передача тактовых сигналов;
Противонаправленный интерфейс: один блок (контролирующий) задает другому (подчиненному) рабочую тактовую частоту;
Интерфейс с централизованным задатчиком (задающим генератором): задающий генератор выполняет тактирование всех узлов оборудования.

Поток Е1

Структура потока Е1.

Неструктурированный (нет разделения на канальные интервалы КИ [зарубежные источники: Time Slot], логическая структура не выделяется; поток данных со скоростью 2048Kбит/с); используется при передаче данных;
Поток с цикловой структурой (выделяются канальные интервалы, но сигналы управления и взаимодействия (СУВ) не передаются) – ИКМ-31;
Поток со сверхцикловой структурой (выделяют и цикловую, и сверхцикловую структуру) – ИКМ-30.

Контроль ошибок передачи

Для контроля ошибок передачи используется первый бит нулевого канального интервала.

Содержимое первого бита КИ0 в различных подциклах.

Физический уровень модель OSI в ПЦИ

Е0 – симметричная пара (120 Ом);
Е1 – коаксиальный кабель (75 Ом) или симметричная пара (120 Ом);
E2, Е3, E4 – коаксиальный кабель (75 Ом).

Е0 – AMI;
E1, E2, Е3 – HDB3;
Е4 – CMI.

Маска импульса физического интерфейса потока 2048 Кбит/с.

На этом я считаю можно остановиться. Всем спасибо за внимание, надеюсь Вам было интересно. ~~Подписывайтесь, ставьте лайки.~~ В статье я попытался изложить как можно больше информации в как можно более простом виде(не знаю удалось ли мне) не ныряя слишком глубоко в подробности структур ЦСП и в частности потока Е1.
Если статья понравится то в дальнейшем могу попробывать написать такую же про синхронную цифровую иерархию (СЦИ) [зарубежные источники: Synchronous Digital Hierarchy(SDH)] и синхронный транспортный модуль (СТМ) [зарубежные источники: Synchronous Transport Module(STM)] — STM-1.

В современных условиях стала явной тенденция к увеличению IP-трафика в сетях операторов. В связи с этим, операторы с ранее развитой структурой сетей PDH/SDH стараются снизить эксплуатационные издержки, но в тоже время предложить полный перечень высокоскоростных услуг.

При наличии свободных каналов E1/E3/STM-1 и STM-4 операторы фактически могут решать любые задачи связанные с предоставлением широкого спектра современных услуг. Более того преимущество получают операторы с развитой структурой сетей PDH/SDH, так как основная задача, которую им необходимо решить, это выбрать оборудование для последней мили, которое позволит реализовать все необходимые сервисы на основе уже имеющейся транспортной сети.

Рассмотрим решения основных задач с применением конверторов российской компании QTECH.

В наше время корпоративные пользователи стремятся построить собственную сеть либо получить гарантированную услугу от одного оператора. Если офисы находятся в одном городе, то можно рассматривать оба варианта, но, если офисы находятся в разных городах, то оптимальным решением становится аренда каналов у межрегиональных операторов.

Предположим, стоит задача объединить два офиса в разных городах с использованием каналов nxE1. Задачу можно решить с помощью двух инверсных мультиплексоров QFC-P8S1AR-A или пары модульных вариантов QFC-P8M1DR-A. Использование пары модульных или сочетания QFC-P8S1AR-A и QFC-P8M1DR-A инверсных мультиплексоров позволяет строить управляемые из системы управления конфигурации.

Использование восьми каналов E1 позволяет получить скорость Ethernet близкую к 16 Мбит/сек. Это позволит организовать подключение удаленного офиса к центральной УПАТС так и к серверам, на которых установлены корпоративные базы данных.

Плюсом подобного решение является защита передаваемой информации. Достигается это за счет изоляции Ethernet трафика от глобальной сети.

География компаний может быть достаточно широкой, представительства могут быть удалены на тысячи километров либо они могут быть представлены большим количеством. Это правило также касается и государственных структур, в которых идет интенсивный обмен данными. В этом случае задача может решаться с помощью конверторов QFC-P1M1DR-A, QFC-P4M1DR-A, и при необходимости организации более широких по полосе пропускания каналов - QFC-P8M1DR-A, устанавливаемых в шасси QBM-PR16A на центральном узле либо в центральном офисе и аналогичных конверторах, устанавливаемых в удаленных офисах.

Использование данной схемы позволяет организовывать каналы Ethernet со скоростью близкой к 2, 8 и 16 Мбит/сек. Это позволяет решать поставленные задачи, легко выбирая необходимую скорость, в зависимости от потребностей в каждом из офисов.

В свою очередь, шасси QBM-PR16A позволит решать и другие задачи. Например, подключение к сети оператора либо подключение удаленных офисов по оптоволокну, дальнейшее подключение новых офисов и т.д. (с использованием других модулей производства компании)

Вышеуказанная задача имеет еще одно решение с использованием агрегатора QFC-P16S8AR-A, а также конверторов QFC-P1M1DR-A, и инверсных мультиплексоров QFC-P4S1AR-A, QFC-P8S1AR-A.

В данном случае QFC-P16S8AR-A используется в качестве узлового оборудования в топологии точка-многоточка и занимает 1U.

Подобная задача может решаться с подключением через каналы E3. В этом случае потребуется использование конверторов QFC-PE3M1DR.

Столь широкий набор оборудования позволяет решать любые задачи по объединению удаленных филиалов либо учреждений. Например, использование шасси QBM-PR16A позволит использовать каналы E1 и E3 в зависимости от потребностей, т.е. оптимизировать эксплуатационные издержки и получить необходимые сервисы на требуемых скоростях.

Использование конверторов QTECH открывает широкие возможности по интернетизации сельских школ, поселков и т.д. Предположим, что существует сеть PDH, с помощью которой подключаются удаленные сельские УПАТС и в этой сети существуют свободные каналы E1. В этом случае мы можем реализовать следующую схему.

Реализация данной схемы позволяет в кротчайшие сроки и с минимальными затратами организовать подключение к сети Интернет удаленных объектов используя часть потоков E1 для организации телефонии, а оставшуюся часть потоков для Ethernet. В качестве решения последней мили выступают IP DSLAM и ADSL-модемы.

Вышеуказанная схема имеет еще одно решение с использованием агрегатора QFC-PS1GAP2R1-A, который подключается к транспортной сети SDH с помощью интерфейса STM-1 (channelized STM-1) . В качестве оконечных устройств выступают конверторы интерфейсов и инверсные мультиплексоры на 4 и 8 потоков Е1, подключаемые по стандартным потокам E1.

В условиях активного перехода к сетям Metro Ethernet и при наличии развитых сетей SDH, часто возникают задачи по объединению пакетных сетей. Самая распространенная задача это получение внешнего канала для городской либо районной сети.

Данную задачу можно решить с помощью конверторов QFC-PS1ARS4-GE, которые позволяют организовать передачу Fast либо Gigabit Ethernet в каналах STM-1 либо STM-4.

Если в сети несколько сегментов и для каждого можно организовать точку входа в сеть SDH, то конверторы позволяют реализовать топологию точка-многоточка.

NStor | ООО "Нстор" | Комплексные поставки и интеграция интеллектуального оборудования для бизнеса, предприятий, образования, торговли: по обработке, хранению, передаче и презентации данных, автоматизации торговли и производства.

Данная информация не является публичной офертой, определяемой положениями статей 435,437 Гражданского Кодекса РФ

Что такое поток Е1?

Это прежде всего стандарт передачи цифровой информации, представляющий собой многоканальную систему из тридцати двух отдельных каналов. Тридцать для непосредственной передачи, а оставшиеся два - в качестве вспомогательных (служебных), обеспечивающих синхронизацию между отправляющей и принимающей стороной. Каждый из тридцати двух потоков передачи данных имеет пропускную способность в шестьдесят четыре килобайта в секунду, что, путем нехитрых вычислений, в сумме нам дает две тысячи сорок восемь килобайт в секунду, что равно двум мегабайтам. Поток типа Е1 можно передать при помощи оптоволоконной или же медной линии при помощи модема.

Способ передачи информации

Цифровой поток Е1 своей пропускной способностью обязан прежде всего тому, что информация, передаваемая им, распределяется на кадры, в свою очередь, кадры разделяются на тридцать два интервала (тайм-слота), в каждом из которых по 8 бит. Количество слотов может меняться от одного до тридцати одного, в зависимости от типа потока. Зачастую используют тридцать интервалов, оставляя нулевой и тридцать второй в качестве вспомогательных.

Мультикадры

Для того чтобы расширить объем полезной информации, не расширяя при этом полосу, используются группы кадров, называемые мультикадрами. Преимущественно они бывают двух видов:

256N – В котором используются пары из одного четного и одного нечетного кадра. Используется он в том случае, если пользователю доступен шестнадцатый тайм-слот. В таком случае для передачи полезной информации используется тридцать один временной интервал. (Тысяча девятьсот восемьдесят четыре килобайта в секунду).
256S – В котором по шестнадцать кадров и сам шестнадцатый тайм-слот служит для передачи сквозной информации. Такие мультикадры используются для передачи голосовой информации. В таком режиме максимальное количество используемых тайм-слотов будет равняться тридцати. (Тысяча девятьсот двадцать килобайт в секунду).

Базовый сигнал потока

Базовый сигнал Е1 - это, прежде всего, цифровой сигнал, а значит, передается он посредством двоичного кода, то есть нулей и единиц. В Е1 сигнал кодируется при помощи особой модуляции под названием HDB3, который, в свою очередь, является усовершенствованной версией метода AMI. В AMI нули кода передавались как нулевое напряжение, а единицы - как положительный или отрицательный импульс. С этим методом кодирования была связана одна значительная проблема. Он не мог передавать длительную последовательность нулевого импульса, так как невозможно было передавать сигнал синхронизации. B HDB3 ограничение снято, так как в любую последовательность, которая длиннее четырех нулей, автоматически будет подставлен ненулевой сигнал, который на принимающей стороне будет отфильтрован через так называемое «Нарушение биполярности», воспринимающее нарушение последовательности как часть строки нулей и удаляет ненужный сигнал, восстанавливая исходный код.

Где используется Е1 поток?

Как стало понятно из всего вышесказанного, это крайне удобный способ многоканальной передачи информации со стабильной пропускной способностью. Это и определило дальнейшее направление в использовании этой системы. Подключение потока Е1 более уместно в крупных компаниях, которые остро нуждаются во внутренней многоканальной телефонной или интернет системе. Ведь при помощи всего одного физического потока можно обеспечить тридцать высококачественных голосовых/интернет каналов.

Также не стоит забывать, что поток Е1 передает информацию порционно. Это означает, что собрать «мозаику» из частей сигнала можно только при помощи особого шифровального алгоритма. Это можно сыграть вам на руку, так как для каждого отдельного физического кабеля можно настроить свой личный алгоритм, что позволит минимизировать шанс утечки информации при вторжении в сеть извне.

Чаще всего Е1 поток используют в крупных и не очень компаниях, деятельность которых тесно связана с телефонной связью. Это могут быть Call-центры, диспетчерские, горячие линии связи, а также некоторые простые конторы. Е1 – вещь универсальная, так что использовать его можно практически везде.

Проводятся технические работы по обновлению компонентов блога. Возможно некорректное отображение некоторых элементов. Приносим свои извинения за временные неудобства. Мы стараемся сделать блог лучше =)

воскресенье, июня 10, 2018

Что такое цифровой поток E1?

Всем привет. Сегодня мы продолжим цикл статей про мультиплексирование и разберемся с тем, что такое цифровой поток E 1, как он формируется и какую структуру он имеет.

В двух прошлых статьях мы с Вами обсуждали, что такое мультиплексирование (мультиплексор) и что такое ОЦК. И в этих статьях мы говорили о том, что мультиплексор занимается объединением сигналов более низкого уровня иерархии в сигналы более высокого уровня иерархии. Так вот, ОЦК - это у нас сигнал, если так можно выразиться, самого низкого уровня иерархии. Взяв определенное количество таких ОЦК и объединив их, при помощи мультиплексора, мы сможем получить структуру более высокого уровня иерархии. В том случае если с помощью специализированного мультиплексора мы объединим 32 ОЦК, то получим на выходе, в качестве структуры более высокого уровня иерархии, цифровой поток E 1. А мультиплексор, выполнивший такое объединение, будет называться первичным мультиплексором.

Каналы потока E 1, так же называют канальными интервалами или просто КИ. КИ1-15 и КИ17-31 используются для передачи данных и голоса. В них могут быть упакованы каналы ТЧ, каналы передачи данных технологии Ethernet , абонентские входящие и исходящие телефонные комплекты ( FXS , FXO ). КИ0 и КИ 16 используются в служебных целях.

Обратите внимание, что в цифровом потоке E 1 каналы разделяются по времени. И передаются в порядке их нумерации. Весь цикл передачи 32 КИ занимает 125 мкс. То есть сначала передается порция информация из КИ 1, потом из КИ2. КИ31, затем процесс повторяется. Об этом мы подробнее поговорим в следующих статьях о PDH .

Читайте также: