Die im Standard G.703 beschriebene Schnittstellenhierarchie ermöglicht die Übertragung einer Anzahl von 64-kbps-Kanälen. Ein 64-kbps-Basiskanal kann ein unkomprimiertes Telefongespräch übertragen und ebenso für andere digitale Informationen genutzt werden.
G.703-Schnittstellen sind in einigen unserer Produkte vorhanden, etwa in G.703-Routern und G.703-Konvertern.
Im Zusammenhang mit G.703 sind auch weitere Standards wie G.704 und G.706 zu nennen. Der Standard G.703 beschreibt nur die elektrischen Parameter der Schnittstellen (Spannungspegel, Impulsformen, Leitungscodierung usw.). G.704 beschreibt die Aufteilung des Datenstroms in sogenannte Zeitschlitze (Timeslots) - 64-kbps-Kanäle. G.706 legt die Regeln für die Synchronisation zwischen zwei Geräten sowie die Verfahren zur Berechnung und Übertragung der CRC4-Prüfsumme fest.
Datenraten
Die Standards G.703/G.704 definieren folgende Datenströme:
- 64 kbps
- 1544 kbps (24 Kanäle zu je 64 kbps, in den USA verwendet, T1 genannt)
- 2048 kbps (30 Kanäle zu je 64 kbps, in Europa verwendet, E1 genannt)
- 6312 kbps (4 zusammengefasste 1544-kbps-Ströme, T2)
- 8448 kbps (4 zusammengefasste 2048-kbps-Ströme, E2)
- 32 064 kbps (5 Ströme zu je 6312 kbps, in Japan verwendet)
- 34 368 kbps (4 Ströme zu je 8448 kbps, E3)
- 44 736 kbps (7 Ströme zu je 6312 kbps, T3)
- 97 728 kbps (3 Ströme zu je 32 064 kbps)
- 139 264 kbps (4 Ströme zu je 34 368 kbps, E4)
Die Summe der Teilkanäle ist kleiner als der Gesamtkanal (z. B. 4 * 2048 kbps = 8192 kbps, nicht 8448 kbps) - der restliche Teil des Stroms wird für die Synchronisation oder die Übertragung von Alarmen und Prüfsummen genutzt.
Abb. 1 PDH-Hierarchie
Die Abbildung oben zeigt die Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Strömen. Höhere Datenraten, die in anderen Standards beschrieben sind, wurden ebenfalls aufgenommen.
Der Begriff 'plesiochron' bedeutet 'fast synchron'. 'Fast', weil es keine ideale Taktsynchronisation aller Geräte gibt, sodass geringe Unterschiede zwischen den Frequenzen der aufeinanderfolgenden Verbindungen auftreten können. Die verwendeten Multiplexverfahren erlauben sogenanntes Bit-Stuffing - das Einfügen und Entfernen zusätzlicher Bits, die Bitratenunterschiede ausgleichen. Diese Bits werden beim Demultiplexen wieder entfernt.
Bitcodierung
Das grundlegende Codierungsverfahren ist AMI (Alternate Mark Inversion). Eine Null wird als Null codiert, eine Eins als +1- oder -1-Impuls, der 50% der Bitdauer anliegt, gefolgt von Null für die restlichen 50%.
Um das Entstehen eines Gleichspannungsanteils zu verhindern, werden Einsen abwechselnd codiert - zuerst als +1, dann als -1 und so weiter. Diese Regel kann gelegentlich verletzt werden (+1 nach +1 oder -1 nach -1 gesendet), um die unten beschriebenen weiteren Codierungen einzuführen.
Dank der Codierung der Einsen kann ein solches Signal zur Synchronisation des Empfängertakts genutzt werden. In einem Strom, der nur aus Nullen besteht, gibt es jedoch keine Impulse, die eine Synchronisation ermöglichen. Deshalb wurden neue Codierungsverfahren eingeführt, bei denen Nullfolgen entsprechend modifiziert werden:
- B3ZS (HDB2 - High Density Bipolar 2) - jede Folge von 3 Nullen wird durch 00V oder B0V ersetzt, wobei 'B' einen AMI-konformen Impuls bezeichnet (als stünde an dieser Stelle eine Eins) und 'V' die oben beschriebene Verletzung der AMI-Regel. Die Wahl zwischen 00V und B0V erfolgt so, dass zwischen aufeinanderfolgenden V-Impulsen eine ungerade Anzahl von B-Impulsen liegt. Mit anderen Worten: Aufeinanderfolgende V-Impulse müssen unterschiedliche Polarität haben, um einen Gleichspannungsanteil zu verhindern.
- HDB3 - ähnlich wie HDB2, jede Folge von 4 Nullen wird durch 000V oder B00V ersetzt.
- B6ZS - eine Folge von 6 Nullen wird durch 0VB0VB ersetzt
- B8ZS - eine Folge von 8 Nullen wird durch 000VB0VB ersetzt
Die HDB3-Codierung wird bei 2048 kbps, 8448 kbps und 34 368 kbps verwendet.
Abb. 2 HDB-Codierung
Framing
Das Framing-Verfahren ist für jede Datenrate unterschiedlich, deshalb konzentrieren wir uns auf das 2048-kbps-Framing - wie es in Tahoe-Geräten verwendet wird.
Ein Rahmen (Frame) besteht aus 256 Bits, nummeriert von 1 bis 256. Die Rahmen werden mit einer Frequenz von 8000 Hz gesendet, was eine Gesamtdatenrate von 2048000 Bit pro Sekunde ergibt. Jeweils 8 aufeinanderfolgende Bits eines Rahmens bilden einen sogenannten Zeitschlitz (Timeslot). Wenn jeder Zeitschlitz 8 Bits jedes Rahmens belegt und die Rahmen 8000-mal pro Sekunde gesendet werden, hat ein Zeitschlitz eine Datenrate von 64 kbps.
Die ersten 8 Bits (Zeitschlitz 0) dienen der Synchronisation. Diese Bits übernehmen in aufeinanderfolgenden Rahmen abwechselnd unterschiedliche Funktionen:
| Bit: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Rahmen mit FAS (Frame Alignment Signal) | Si | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| Rahmen ohne FAS | Si | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 |
Si - Bit für internationale Verwendung (z. B. CRC4-Prüfsumme)
A - Alarminformation
Sa4-Sa8 - Reservebits, können für andere Zwecke verwendet werden
Neben Zeitschlitz 0 für die Synchronisation wird Zeitschlitz 16 für die Signalisierung verwendet - z. B. zur Übertragung der Information über einen eingehenden Anruf in einem der Kanäle.
Die Signalisierung wird in 16 aufeinanderfolgenden Rahmen gesendet. Im ersten enthält der 16. Zeitschlitz nur Reservebits. In jedem der folgenden Rahmen stehen je 4 Bits für zwei Kanäle bereit (insgesamt 8 Bits - ein ganzer Zeitschlitz). So enthalten 15 Rahmen die Signalisierung für alle 30 freien Zeitschlitze (von 1 bis 15 und von 17 bis 31).
| Zeitschlitz 16 von Rahmen 0 | Zeitschlitz 16 von Rahmen 1 | Zeitschlitz 16 von Rahmen 2 | ... | Zeitschlitz 16 von Rahmen 15 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0000xyxx | abcd Kanal 1 | abcd Kanal 16 | abcd Kanal 2 | abcd Kanal 17 | ... | abcd Kanal 15 | abcd Kanal 30 |
- Die Kanalnummern bezeichnen Telefonkanäle. Die Kanäle 1 bis 30 sind den Zeitschlitzen 1 bis 15 bzw. 17 bis 31 zugeordnet.
- a, b, c und d bezeichnen 4 Signalisierungskanäle zu je 500 bps.
- x - unbenutzte Bits
- y - Alarminformation
CRC4
Das Si-Bit kann zur Übertragung der CRC4-Prüfsumme verwendet werden. Die Vier-Bit-Prüfsumme wird in den Si-Bits von acht aufeinanderfolgenden Rahmen übertragen. Sie wird aus den 2048 Datenbits berechnet, die in den 8 vorangegangenen Rahmen gesendet wurden. Eine solche Folge von acht Rahmen wird als Sub-Multiframe (SMF) bezeichnet. Jeder zweite SMF enthält zusätzliche Bits, mit denen während der Übertragung erkannte Fehler signalisiert werden. Eine Folge von zwei SMFs bildet einen vollständigen Multiframe.
| Sub- Multiframe | Rahmennummer | Rahmenbits | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |||
| M u l t i f r a m e | 1 | C1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | |
| 2 | 0 | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 | ||
| 3 | C2 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| I | 4 | 0 | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 | |
| 5 | C3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 6 | 1 | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 | ||
| 7 | C4 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 8 | 0 | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 | ||
| 9 | C1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 10 | 1 | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 | ||
| 11 | C2 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| II | 12 | 1 | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 | |
| 13 | C3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 14 | E | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 | ||
| 15 | C4 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 16 | E | 1 | A | Sa4 | Sa5 | Sa6 | Sa7 | Sa8 |
C1-C4 - Bits der CRC4-Prüfsumme
E - CRC4-Fehlersignalisierung
Sa4-Sa8 - unbenutzt
A - Alarminformation