La trama e la multitrama

La trama e la multitrama
Versione provvisoria in fase di aggiornamento.
1. Formazione della trama.
La codifica del segnale fonico fornisce 8 bit (1 byte) per campione alla frequenza fc = 8 Khz e
quindi una capacità di informazione di 64 Kbit /s.
L’intervallo di tempo Tc = 125 µs rappresenta il ciclo completo del sistema, nel senso che in
tale tempo devono esere effettuate tutte le operazioni di codifica dei messaggi da multiplare.
L’insieme dei segnali contenuti nell’intervallo di tempo di 125 µs viene denominato “trama” del
sistema.
Il CEPT suddivide la trama in 32 IT (intervalli di tempo di canale) di 3,9 µs.
Si utilizzano 30 canali per la fonia + due canali di servizio.
Pertanto la trama contiene 32 x 8 = 256 bit, e il tempo di bit risulta essere
Tb = Tc / 256 = IT / 8 = 488 ns.
La capacità informativa dell’intero sistema (multiplo PCM primario) risulta quindi:
64 x 32 = 2.048 Kbit / s.
Gli intervalli di tempo di canale (IT) sono così indicati:
IT0 , IT1 , IT2 , .... , IT31 .
IT0 e IT16 sono i canali di servizio. Ecco dunque come risulta la trama:
IT
0
CH1 CH2 CH3
IT1 IT2 IT3
(Vedi figura)
La multiplazione TDM può essere schematizzata con 2 commutatori rotanti in trasmissione e
ricezione. Perchè il sistema funzioni correttamente è necessario che vi sia sincronismo (= stessa
velocità) e allineamento (= stessa posizione iniziale) tra i due commutatori.
La prima condizione (sincronismo) viene ottenuta estraendo il clock in ricezione dal segnale
PCM in arrivo. La seconda condizione (allineamento) viene ottenuta inviando un ben preciso e
riconoscibile messaggio di 8 bit in corrispondenza di IT0 .
PCM_4.doc
pag. 1
2. Allineamento di trama.
L’allineamento di trama viene ottenuto tramite l’immissione, in trasmissione nel segnale PCM,
di opportuni caratteri di riconoscimento e prevedendo appositi circuiti in ricezione capaci di
riconoscere i caratteri di allineamento e mantenere l’allineamento tra il terminale trasmittente e
quello ricevente.
Per quanto riguarda la lunghezza e la distribuzione dei caratteri di allineamento di trama, si
hanno sostanzialmente due possibilità:
1. metodo ad una cifra di allineamento per ogni trama o a retroazione, utilizzato nel
sistema americano (Bell) e nei primi sistemi italiani (Telettra);
2. metodo ad una intera ripartizione di trama esclusivamente riservata all’allineamento, o
ad azione diretta, utilizzato in ambito CEPT e nei multiplatori numerici; questo offre
alcuni vantaggi rispetto al metodo precedente.
Il sistema a retroazione trasmette un solo carattere per trama; deve essere riconosciuto dal
ricevitore e deve essere confermato ad ogni trama; il mancato riconoscimento di tale carattere
provoca nella temporizzazione di ricezione uno slittamento di un tempo di bit (retroazione sulla
temporizzazione) fino a che non è stato di nuovo riconosciuto il carattere di allineamento.
Il sistema ad azione diretta trasmette invece all’inizio di ciascuna trama una configurazione di
codice, composta di tanti caratteri quanti sono quelli utilizzati da ciascun canale fonico, che
non possa essere incontrata altrove nel treno di impulsi relativo ad una intera trama, se non con
una probabilità estremamente bassa.
Il circuito di ricezione, una volta riconosciuto questo codice, dà inizio alla operazione di
conteggio per la produzione degli impulsi di temporizzazione guidando così gli impulsi in
arrivo dalla linea alla loro giusta destinazione.
Nel sistema di allineamento ad azione diretta il circuito di allineamento non fa altro che
confrontare se, nel tempo assegnato, viene ricevuta la configurazione giusta, nel qual caso non
interviene a turbare il funzionamento del complesso. Nel caso però che la sequenzadi
allineamento non venga ricevuta, il circuito si predispone in allarme ed aspetta di ritrovare la
sequenza giusta dopo di chè il circuito manda un comando al generatore degli impulsi di
temporizzazione imponendo di ricominciare a contaredall’inizio, qualunque sia la posizione dei
contatori in quel particolare istante. in questo modo all’arrivo della configurazione di
allineamento, che costituisce l’inizio di ciascuna trama, il temporizzatore vienecostretto a
generare l’impulso di campionamento del primo canale, cioè l’apparecchiatura riprende
istantaneamente l’allineamento.
Come si vede un sistema di allineamento di questo genere ha il vantaggio di una azione
sincronizzante molto veloce, in quanto l’allineamento avviene ad ogni trama e, nel caso di
perdita di allineamento, viene recuperato in un tempo di 125 µs.
Il sistema di allineamento a retroazione che invece permette di utilizzare un solo bit per ogni
trama, ha l’inconveniente di possedere un tempo di recupero dell’allineamento relativamente
elevato.
PCM_4.doc
pag. 2
3. Segnalazione e multitrama.
Da scrivere
4. costituzione della trama USA
messaggi di allineamento di multitrama.
Da scrivere
5. Multiplazione numerica.
Principi generali sulla multiplazione numerica.
Fintanto che il mezzo trasmissivo era costituito da cavi in rame, il costo elevato dei rigeneratori
intermedi ed il passo di ripetizione relativamente limitato che si doveva adottare hanno reso
poco convenienti i sistemi numerici per quanto riguarda i sistemi di linea.
L’impiego delle fibre ottiche ha radicalmente modificato questa situazione.
Nelle trasmissioni digitali il costo della linea a canale può essere ridotto se si pensa di effettuare
trasmissioni con potenzialità e quindi con frequenza di cifra sempre più elevata man mano che il
collegamento aumenta di lunghezza.
Per poter passare dalla potenzialità relativamente limitata dei sistemi PCM a 30 canali ad una
più elevata adatta ad un migliore sfruttamento dei mezzi di trasmissione a banda larga (cavi
coassiali, ponti radio, fibre ottiche) si ricorre all’operazione di Multiplazione ad alta capacità.
Si parla invece di multiplazione a bassa capacità nel caso di multiplazione TDM-PCM adottata
nei sistemi PCM con codificatore sngolo di canale e delle multiplazioni adottate nelle Reti Dati
completamente numeriche in cui, partendo dalle velocità telegrafiche si raggiungono le velocità
tipiche della TD e da queste, mediante SMUX, si ottengono segnali a 64 Kb/s che, mediante
MUX-D raggiungono i 2 Mb/s.
Pertanto viene adottato come elemento di separazione fra multiplazione ad alta e bassa capacità
il segnale a 2 Mb/s e ciò anche in virtù delle differenti tecniche adottate per multiplare, come si
vedrà in seguito.
La multiplazione numerica si ottiene multiplando in un unico gruppo di potenzialità elevata i
segnali numerici di potenzialità inferiore.
Si definisce tributario il segnale numerico a bassa o media capacità che deve venire multiplato,
si definisce multiplo il segnale numerico fornito dalla multiplazione di N tributari.
La soluzione più ovvia e più economica per realizzare la multiplazione numerica è la tecnica a
divisione di tempo (TDM), ma in casi particolari si può pensare di utilizare la tecnica a
divisione di frequenza (per lo sfruttamento di portanti a larghissima banda come le fibre
ottiche).
Multiplazione numerica TDM.
PCM_4.doc
pag. 3
La multiplazione numerica TDM si ottiene interallacciando fra di loro segnali numerici diversi
utilizzando la tecnica adivisione di tempo e pervenendo quindi ad una frequenza finale di cifra
maggiore di quella diciascun segnalemultiplato. Se si hanno ad esempio N segnali con
frequenza dicifra f1 la multiplazione in un unico segnale numerico con il sistema TDM produce
una frequenza di cifra finale pari o superiore a Nf1 .
Da un punto divista funzionale la multiplazione numericaTDM può essere ottenuta con tre
diverse modalità:
- multiplazione bit per bit,
quando l’interallacciamento avviene multiplando nell’ordine un bit del primo segnale, uno del
secondo, uno del terzo e così via. E’ la più flessibile e la più economicadal puntodivista
dell’apparecchiatura terminale. Inoltre prescinde dalla organizzazione di trama da multiplare e
quindi è perfettamente trasparente a priori a qualsiasi tipo di segnale.
Richiede sempre l’aggiuntadi bit ridondanti per l’allineamento dell’apparato di ricezione che
deve interpretare il segnale multiplo in arrivo. Viene impiegata nella multiplazione ad alta
capacità.
-Multiplazione parola per parola,
viene utilizzata per applicazioni particolari, nella multiplazione ad alta capacità, permettendo un
certo risparmio dibanda ma richiede un costo maggiore delle apparecchiature terminali. Questo
metodo è invece ampiamente impiegato nella multiplazione abassa capacità.
- Multiplazione trama per trama o multitrama per multitrama; comporta le stesse
considerazioni viste per il metodo precedente.
Per la multiplazione ad alta capacità, dove è importante poter prescindere dalla organizzazione
di trama dei tributari ed ottenere una trasparenza a priori di qualsiasi tipo di segnali, è
conveniente utilizzare una multipazione bit per bit.
Per la multipalzione a bassa capacità si rende invece necessaria una multiplazione parola per
parola, infatti:
- per i sistemi PCM la struttura di trama normalizzata prevede una struttura ad ottetti, e ciò
rende necessario multiplare con la tecnica TDM-PCM e quindi parola per parola;
- per i segnali multipli a 64Kb/s pr trasmissione Dati si è utilizzata una strutturadi trama
normalizzata dove i bit dei tributari vengono inseriti già «imbustati» fra due bit di servizio con
un formatodi tipo 6 (dati) + 2 (servizi). Ciò implica quindi una multiplazione parola per parola.
Multiplatori a bassa capacità.
La multiplazione è del tipo parola per parola e sincrona.
Appartengono alla famiglia dei multiplatori a bassa capacità quei sistemi PCM, oggi di possibile
impiego grazie alle integrazioni su larga scala offerte dalla tecnologia,che effettuano la
conversione A/D e D/A canale per canale e che quindi, nella parte centralizzata, costituiscono a
tutti gli effetti un multiplatoresincrono parola per parola. Questa possibilità tecnologica ha però
anche una grande importanza sul piano della struttura della rete trasmissiva e sul suo utilizzo.
Infatti, grazie alla multiplazione parola per parola ed al formato 6+2=8 bit della rete CDN è
possibile sostituire un qualsiasi canale fonico con un segnale dati a 64 Kb/s.
Dal punto divista costruttivo viene data la possibilità al gestore della rete di utilizzare alcune
unità del complesso Multiplex TDM-PCM sia come fonia che come dati a 64 Kb/s sotto forma
di segnale ad interfaccia normalizzata DM0.
Si possono così realizzare sistemi a 30 canali sia per la fonia che per i dati, dotati della normale
struttura di trama normalizzata (G.732).
Se l’intervallo IT16 non è impiegato per la segnalazione (in quanto il sistema, ad esempio, non
interfaccia una centrale di commutazione ma è dedicato solo acircuiti diretti di fonia e dati)
PCM_4.doc
pag. 4
allora è possibile utilizzare anche questo per un segnale a 64 Kb/s. Se tutti i 31 canali possibili
sono utilizzati per dati a &$ Kb/s si è indiretamente realizzato un Multiplex Dati
I Multiplex TDM-PCM (per fonia) e i Multiplex Dati per Reti Numeriche hanno in comune
questi due principi: la multiplazione parola per parola e la sincronizzazione del canale a 64
Kb/s.
6. Multiplex di ordine superiore Europei e Usa e Giappone.
Da scrivere
7. Tecniche sincrone e asincrone.
Da scrivere
PCM_4.doc
pag. 5