Читаем Компьютерные сети. 5-е издание полностью

Широко используются две версии квантизации: ц-закон (ц-law), используемый в Северной Америке и Японии, и A-закон (A-law), используемый в Европе и остальной части мира. Обе версии определены в стандарте ITU G.711. Представьте, что динамический диапазон сигнала (или отношение между самыми большими и самыми маленькими значениями) сжимается прежде, чем сигнал будет (равномерно) квантоваться, и затем расширяется, когда аналоговый сигнал воссоздается. По этой причине данный способ называют компандированием (companding). Также возможно сжать отсчеты после того, как они оцифрованы, так чтобы они потребовали намного меньше, чем 64 Кбит/с. Однако мы оставим эту тему до того момента, когда будем исследовать аудиоприложения, такие как IP-телефония.

Мультиплексирование с разделением времени

Мультиплексирование с разделением времени, основанное на импульсно-кодовой модуляции, используется, чтобы передать несколько голосовых вызовов по магистралям, посылая выборку из каждого звонка каждые 125 мкс. Когда цифровая передача стала реальностью, ITU (CCITT) был неспособен достигнуть соглашения по международному стандарту для импульсно-кодовой модуляции. В результате в разных странах используется множество несовместимых схем.

Методом, используемым в Северной Америке и Японии, является канал T1, формат кадра которого изображен на рис. 2.33. (Технически говоря, формат называется DS1, а канал называется T1, но мы не будем делать здесь это тонкое различие, следуя широко распространенной промышленной традиции.) Линия T1 состоит из 24 голосовых каналов, мультиплексированных вместе. Каждый из этих 24 каналов, в свою очередь, вставляет в выходной поток 8 бит.

Рис. 2.33. Канал T1 (1,544 Мбит/с)

Кадр состоит из 24 х 8 = 192 бита плюс один дополнительный бит в целях управления, итого 193 бита каждые 125 мкс. В результате это дает огромную суммарную скорость передачи данных в 1,544 Мбит/с. 193-й бит используется для синхронизации кадров и сигналов. В одном варианте 193-й бит используется после группы из 24 кадров и называется расширенный суперфрейм. Шесть битов, в 4-й, 8-й, 12-й, 16-й, 20-й и 24-й позиции, взятые из образца 001011 . . . Обычно приемник постоянно проверяет этот образец, чтобы убедиться, не потерял ли он синхронизацию. Если это вдруг происходит, то приемник сканирует принятые данные, отыскивая кадровый бит и с его помощью восстанавливая синхронизацию. Еще 6 битов используются для того, чтобы послать код проверки ошибок, чтобы помочь приемнику подтвердить, что он синхронизирован. Если он теряет синхронизацию, приемник может просмотреть на образец и подтвердить код проверки ошибок, чтобы повторно синхронизироваться. Оставшиеся 12 бит используются для получения информации для управления и поддержки сети, такой как выполнение сообщений от удаленного конца.

У формата T1 есть несколько разновидностей. Более ранние версии послали сигнальную информацию в полосе, то есть в том же самом канале, что и данные, используя некоторые из битов данных. Эта схема — одна из форм сигнализации, ассоциированной с каналом, потому что у каждого канала есть свой собственный сигнальный подканал. В одном из способов младший значащий бит из 8-битового образца на каждом канале используется в каждом шестом кадре. Этот вариант красочно называется сигнализация с ограблением бита. Идея состоит в том, что несколько украденных битов не будут иметь значения для голосовых вызовов. Никто не услышит различия.

Для данных, однако, ситуация другая. Отправка неправильных битов, по меньшей мере, бесполезна. Если используются более старые версии T1, только 7 из 8 битов, или 56 Кбит/с, могут использоваться в каждом из этих 24 каналов. Вместо этого более новые версии T1 обеспечивают чистые каналы, в которых все биты могут использоваться, чтобы послать данные. Чистые каналы — то, что хотят фирмы, которые арендуют линию T1, когда они посылают данные через телефонную сеть вместо голосовых отсчетов. Сигнализация для любых голосовых вызовов тогда обработана вне полосы, то есть в отдельном от данных канале. Часто сигнализация сделана с общим сигнализирующим каналом, в котором есть совместно используемый сигнальный канал. Один из 24 каналов может использоваться с этой целью.

Вне Северной Америки и Японии вместо T1 используется 2048 Мбит/с канал E1. У этого канала есть 32 8-битовых образца данных, упакованные в основные 125 мкс кадры. Тридцать из каналов используются для информации и до двух используются для сигнализации. Каждая группа из четырех кадров обеспечивает 64 сигнальных бита, половина которых используются для того, чтобы сигнализировать (или связаны с каналом, или общий канал), и половина используются для синхронизации кадра или зарезервированы для каждой страны для использования по желанию.