Warum vier Nullen Impulse enthalten können
Polarität wechseln
Reguläre Einsimpulse wechseln sich in ihrer Polarität ab.
Ersetzen
Die Anzahl der regulären Einsimpulse seit dem letzten V-Impuls bestimmt das Ersatzmuster.
Decodieren
Ein gültiges Ersatzmuster wird wieder in vier Nullbits umgesetzt.
Checkliste für die Prüfung am Testaufbau
Verwenden Sie ein bekanntes Bitmuster und erfassen Sie Leitungscodefehler getrennt von Bitfehlern in den Nutzdaten.
Betrachten Sie den elektrischen E1-Anschluss eines optischen Endgeräts am Messplatz. Am Eingang liegt eine Folge binärer Bits an, doch auf einem Oszilloskop können positive Impulse, negative Impulse und Intervalle ohne Impuls zu sehen sein. Ein Impuls kann sogar dort auftreten, wo die Eingangsfolge vier aufeinanderfolgende Nullen enthält. Warum deutet der Empfänger ihn nicht als Einsbit? Beide Enden verwenden dieselbe Ersetzungsregel. Bei der Decodierung des Leitungssignals berücksichtigt der Empfänger die Polarität der Impulse und ihren Zusammenhang.
Am elektrischen Anschluss beginnen
Für das steckbare optische PDH-Endgerät von Feichang mit 16 E1-Schnittstellen und vier Fast-Ethernet-Schnittstellen ist für die E1-Anschlüsse HDB3 angegeben, mit unsymmetrischen Schnittstellen von 75 Ohm und symmetrischen Schnittstellen von 120 Ohm. Dieser Leitfaden behandelt die Codierung an der kupferbasierten E1-Schnittstelle. Nach dem Empfang eines elektrischen E1-Signals kann das Endgerät den Takt und die Bits zurückgewinnen und sie anschließend per Multiplexverfahren über seine optische Verbindung übertragen. Das optische Gerät bestimmt das Format dieser Verbindung. Die Angabe HDB3 am elektrischen Anschluss bedeutet nicht, dass die Glasfaser entsprechende positive und negative Spannungsimpulse überträgt.
E1 hat eine Nennbitrate von 2.048 Mbit/s, sodass jedes Bitintervall etwa 488 ns dauert. Für jedes Intervall muss der Sender entscheiden, ob er einen positiven, einen negativen oder keinen Impuls sendet. Der Empfänger muss diese Zustände unterscheiden und zum richtigen Zeitpunkt abtasten. Aus der Nennbitrate ergibt sich für ihn die ungefähre Dauer eines Bitintervalls. Im Betrieb führt die Empfangsschaltung den Takt anhand von Signalwechseln auf der Leitung nach, damit der Abtastzeitpunkt nicht vom vorgesehenen Entscheidungszeitpunkt abweicht.
Für eine schematische Darstellung lässt sich die Signalform auf die Symbole Plus, Null und Minus reduzieren. Ein realer E1-Impuls hat eine spezifizierte Form, Amplitude und Breite. Er füllt nicht unbedingt das gesamte Bitintervall aus. Die Diagramme zeigen die Lage jedes Impulses in seinem Bitintervall. Verwenden Sie bei der elektrischen Abnahmeprüfung die richtige Schnittstelle, den vorgesehenen Messpunkt und die passende Impulsmaske, statt die Messkurve mit einer schematischen Stufenkurve zu vergleichen.
Warum ein bloßer Polaritätswechsel nicht ausreicht
Ausgangspunkt ist Alternate Mark Inversion (AMI). Eine Eins erzeugt einen Impuls, eine Null lässt ihr Bitintervall leer. Jeder reguläre Einsimpuls hat die entgegengesetzte Polarität zum vorherigen Impuls ungleich null. War der vorherige Einsimpuls positiv, ist der nächste negativ, unabhängig davon, wie viele Nullen dazwischenliegen. Der Wechsel verringert die Tendenz zu einem anhaltenden Ungleichgewicht zwischen den Polaritäten. Außerdem liefert er dem Empfänger einen weiteren Anhaltspunkt: Haben zwei aufeinanderfolgende Impulse ungleich null dasselbe Vorzeichen, ist zu prüfen, ob sie den Codierregeln entsprechen.
Bei einer langen Nullfolge liefert AMI keine neuen Signalwechsel für die Taktrückgewinnung. Enthalten die Daten viele aufeinanderfolgende Nullen, läuft der Bittakt des Senders weiter, während die Leitung impulsfrei bleibt. Der Empfänger kann die Grenzen der einzelnen Bitintervalle aus diesem Abschnitt allein nur schwer bestimmen. HDB3 ersetzt jede Gruppe aus vier aufeinanderfolgenden Nullen durch ein vorgegebenes Muster mit Impulsen. Das Ersatzmuster belegt weiterhin vier Bitintervalle. Die Leitungsbitrate bleibt daher unverändert, und in die Nutzdaten wird keine zusätzliche Bitposition eingefügt.
V ist der Verletzungsimpuls. Er wiederholt die Polarität des vorherigen Impulses ungleich null und verletzt damit die normale Wechselregel. B ist ein Ausgleichsimpuls, der dem normalen Polaritätswechsel folgt. Erkennt der Empfänger V, prüft er die vorausgehenden Bitintervalle, um festzustellen, ob das Ersatzmuster 000V oder B00V lautet. Ein gleichpoliger Impuls allein beweist nicht, dass der Sender absichtlich eine Nullfolge codiert hat.
Die beiden Ersatzmuster für vier Nullen im Detail
Der Sender zählt die regulären Datenimpulse ungleich null seit dem letzten V-Impuls. Ist die Anzahl ungerade, verwendet er 000V. War der vorherige Impuls ungleich null positiv, lauten die vier Bitintervalle: null, null, null, positiv. Der letzte Impuls wiederholt das vorherige positive Vorzeichen und ist daher ein V-Impuls. War beispielsweise der letzte V-Impuls negativ und folgte ihm nur ein regulärer positiver Impuls, so sorgt dieser positive V-Impuls dafür, dass die beiden Verletzungsimpulse entgegengesetzte Polaritäten haben.
Ist die Anzahl gerade, verwendet der Sender B00V. Angenommen, der vorherige V-Impuls war positiv und bis zum Eintreffen der nächsten vier Nullen ist ihm kein regulärer Impuls gefolgt. Null ist gerade. Der Sender beginnt die Gruppe mit einem negativen B-Impuls, dessen Polarität der des vorausgehenden positiven Impulses entgegengesetzt ist, lässt zwei Bitintervalle leer und schließt mit einem negativen V-Impuls ab. Die Gruppe lautet somit: negativ, null, null, negativ. Der letzte negative Impuls wiederholt die Polarität von B und verletzt damit die Wechselregel. Dieser V-Impuls ist negativ, der vorausgehende V-Impuls war dagegen positiv.
Gezählt werden die regulären Impulse seit der letzten Verletzung, nicht sämtliche bisher gesendeten Impulse. Es genügt auch nicht zu wissen, dass der vorausgehende Impuls ungleich null positiv war. Der letzte Impuls vor dem Ersatzmuster kann in beiden Beispielen positiv sein, doch je nachdem, ob die Anzahl der regulären Impulse seit dem letzten V gerade oder ungerade ist, ergibt sich ein anderes Muster aus vier Bitintervallen. Der Codierer benötigt sowohl die Polarität als auch den Zustand seit der letzten Ersetzung.
Bits zurückgewinnen und auf der richtigen Ebene prüfen
Der Empfänger entscheidet zunächst zum geeigneten Abtastzeitpunkt, ob jedes Bitintervall einen positiven, einen negativen oder keinen Impuls enthält. Anschließend prüft er die Beziehungen zwischen den Impulsen anhand der HDB3-Regeln. Reguläre Datenimpulse mit wechselnder Polarität entsprechen Einsen. Erkennt der Decoder eine Verletzung, betrachtet er die vier betreffenden Bitintervalle. Bei einem gültigen Ersatzmuster stellt er alle vier Nullen wieder her, auch an der Position eines etwaigen B-Impulses. Das Oszilloskop kann daher Impulse anzeigen, während ein Bitfehlertester ausschließlich Nullen decodiert. Für diese Entscheidung benötigt der Decoder ausreichend Kontext. Die Hardwareimplementierung bestimmt, wie dieser Kontext gespeichert wird und welche Verarbeitungsverzögerung entsteht.
Ein nicht erkannter Impuls oder eine Reflexion beziehungsweise Störung, die fälschlich als Impuls erkannt wird, kann diesen Zusammenhang stören. Unterscheiden Sie Verletzungen des Leitungscodes von Bitfehlern in den Nutzdaten. Bei Ersteren geht es darum, ob das empfangene Leitungssignal dem Code entspricht. Für Letztere müssen die decodierten Daten mit einem bekannten Prüfmuster verglichen werden. Ein gültiger, absichtlich gesetzter V-Impuls gehört zu HDB3. Eine Messung der Leitungsfehler sollte daher nicht jedes gültige Ersatzmuster als Fehler werten. Entnehmen Sie den Definitionen in der Dokumentation der Geräte und Messinstrumente, was die jeweiligen Zähler genau erfassen.
Ermitteln Sie am Messplatz mit einem geeigneten E1-Tester und einem kurzen Kabel Referenzwerte für eine Übertragungsrichtung. Schließen Sie statt des kurzen Kabels während eines genehmigten Wartungsfensters die tatsächliche Leitung an. Verwenden Sie ein bekanntes Prüfmuster und protokollieren Sie Leitungsfehler, Bitfehler, Synchronisationsstatus und Messzeiten gemeinsam. Funktioniert die Verbindung über das kurze Kabel und steigt die Fehlerzahl auf der tatsächlichen Leitung, prüfen Sie Abschluss, Steckverbinder und Dämpfung. Sind die Leitungsmessungen unauffällig, obwohl der Dienst nicht funktioniert, prüfen Sie die Rahmenbildung, die Zeitschlitzzuordnung und die Datenübertragung von Ende zu Ende. Jede Messung lässt sich einer bestimmten Ebene zuordnen. Weder eine Synchronisationsanzeige noch eine Signalform allein kann die Funktion des Dienstes bestätigen.
Den Ursprung jeder Messung dokumentieren
Zwei Beobachtungen lassen sich leicht verwechseln. Erstens bedeutet eine Null auf der Leitung, dass das Bitintervall keinen Impuls enthält. Die Grundlinie des Messgeräts kann je nach Kopplung, Rauschen und Position des Tastkopfs variieren. Entscheidend ist daher nicht, ob die Anzeige exakt null Volt zeigt. Zweitens liefert der zurückgewonnene Leitungstakt eine Referenz für die Abtastung. Er belegt weder, dass der E1-Rahmen korrekt erkannt wurde, noch, dass die Telefoniesignalisierung oder die Datenzuordnung funktioniert. Halten Sie fest, ob die jeweilige Messung am elektrischen Anschluss, am Decoderausgang oder am Dienstendpunkt erfolgte, damit eine andere Fachkraft sie nachvollziehen und wiederholen kann.
Notieren Sie für eine Offline-Übung den vorausgehenden Zustand und die Eingangsfolge. Geben Sie die Polarität des letzten V-Impulses an, listen Sie alle darauf folgenden regulären Impulse auf und markieren Sie anschließend die vier Nullen. Eine Messkurve, die mitten in der Folge beginnt, lässt den vorherigen Verlauf aus, der die Parität bestimmt. Aus vier sichtbaren Bitintervallen allein geht nicht hervor, welches Ersatzmuster der Codierer gewählt hat. Mit dem vollständigen Muster können Sie außerdem prüfen, ob aufeinanderfolgende V-Impulse ihre Polarität wechseln und ob der Decoder vier Nullen an den ursprünglichen vier Positionen wiederherstellt.
Quellen und Geltungsbereich
ITU-T G.703, Anhang A · Technische Daten des steckbaren PDH-Endgeräts 16E1 von Feichang (Chinesisch)
Übersetzt aus dem chinesischen Fachartikel: Chinesischen Originalartikel lesen.
Häufige Fragen
Warum erzeugen vier Nullen Impulse auf der Leitung?
HDB3 setzt 000V oder B00V in dieselben vier Bitintervalle ein, damit Signalwechsel für die Taktrückgewinnung erhalten bleiben.
Wie wählt HDB3 zwischen 000V und B00V?
Verwenden Sie 000V, wenn die Anzahl der regulären Impulse seit der letzten Verletzung ungerade ist, und B00V, wenn sie gerade ist.
Zeigt ein V-Impuls immer einen Fehler an?
Ein gültiges HDB3-Ersatzmuster setzt V absichtlich ein. Der Decoder prüft die Polarität und die benachbarten Bitintervalle, bevor er die ursprünglichen Nullen wiederherstellt.
Weiterführende Informationen
Warum Classical CAN Stuff-Bits einfügt · Was ein Gigabit-Glasfaserport zwischen Frames sendet
