Perché quattro zeri possono contenere impulsi
Alternare
Gli impulsi ordinari alternano la polarità.
Sostituire
Il numero di impulsi ordinari dall’ultimo V determina lo schema da usare.
Decodificare
Una sostituzione valida viene decodificata come quattro bit a zero.
Lista di controllo per la verifica al banco
Usare una sequenza di bit nota e registrare gli errori di codifica di linea separatamente dagli errori sui bit del carico utile.
Osserviamo al banco la porta elettrica E1 di un terminale ottico. In ingresso arriva un flusso di bit, ma all’oscilloscopio si possono vedere impulsi positivi, impulsi negativi e intervalli senza impulsi. Può comparire un impulso persino dove l’ingresso contiene quattro zeri consecutivi. Perché il ricevitore non lo interpreta come un bit a uno? Entrambe le estremità seguono una regola di sostituzione. Per decodificare il segnale di linea, il ricevitore tiene conto della polarità e del contesto degli impulsi.
Partiamo dalla porta elettrica
Le specifiche del terminale ottico PDH a innesto di Feichang, dotato di 16 interfacce E1 e quattro interfacce Fast Ethernet, indicano la codifica HDB3 per le porte E1, con interfacce sbilanciate da 75 ohm e bilanciate da 120 ohm. Questa guida riguarda la codifica sull’interfaccia E1 in rame. Una volta ricevuto un segnale elettrico E1, il terminale può recuperare la temporizzazione e i bit, quindi multiplare i bit sul proprio collegamento ottico. Il formato di tale collegamento è determinato dall’apparato ottico. La dicitura HDB3 sulla porta elettrica non implica che la fibra trasporti i corrispondenti impulsi di tensione positivi e negativi.
E1 ha una velocità nominale di 2.048 Mbit/s, perciò ogni intervallo di bit dura circa 488 ns. Per ogni intervallo, il trasmettitore deve decidere se inviare un impulso positivo, un impulso negativo o nessun impulso. Il ricevitore deve distinguere questi stati e campionare al momento giusto. La velocità nominale gli fornisce una stima della durata dell’intervallo. Durante il funzionamento, il circuito ricevente segue la temporizzazione ricavata dalle transizioni sulla linea, in modo che l’istante di campionamento non si discosti dall’istante di decisione previsto.
In uno schema concettuale, la forma d’onda si può rappresentare con simboli positivi, nulli e negativi. Un impulso E1 reale ha forma, ampiezza e larghezza specificate. Non occupa necessariamente l’intero intervallo di bit. Gli schemi mostrano la posizione di ciascun impulso nel proprio intervallo. Per le prove di accettazione elettrica, usare l’interfaccia, il punto di misura e la maschera d’impulso appropriati, anziché confrontare la traccia con una rappresentazione schematica a gradini.
Perché la sola alternanza di polarità non basta
Partiamo dalla codifica Alternate Mark Inversion, o AMI. Un bit a uno produce un impulso, mentre un bit a zero lascia vuoto il proprio intervallo. Ogni bit a uno ordinario produce un impulso di polarità opposta a quella dell’ultimo impulso non nullo. Se il precedente impulso associato a un bit a uno era positivo, il successivo è negativo, indipendentemente dal numero di zeri che li separano. L’alternanza riduce la tendenza a uno squilibrio persistente tra le polarità. Fornisce inoltre un altro indizio al ricevitore: due impulsi non nulli consecutivi dello stesso segno richiedono una verifica rispetto alle regole di codifica.
Una lunga sequenza di zeri non fornisce alla codifica AMI nuove transizioni utili per la temporizzazione. Se i dati contengono molti zeri consecutivi, il clock di bit del trasmettitore continua ad avanzare mentre sulla linea non compaiono impulsi. Basandosi solo su quel tratto di segnale, il ricevitore non riesce a individuare facilmente il confine di ogni intervallo. HDB3 sostituisce ogni gruppo di quattro zeri consecutivi con uno schema prestabilito che contiene impulsi. La sostituzione occupa comunque quattro intervalli: la velocità di trasmissione sulla linea rimane invariata e non si aggiunge alcuna posizione al carico utile.
V è l’impulso di violazione. Ripete la polarità dell’impulso non nullo precedente e viola quindi la normale regola di alternanza. B è un impulso di bilanciamento che rispetta la normale alternanza di polarità. Quando incontra V, il ricevitore controlla gli intervalli precedenti per stabilire se la sostituzione è 000V oppure B00V. Un impulso dello stesso segno, da solo, non dimostra che il trasmettitore abbia codificato intenzionalmente una sequenza di zeri.
Vediamo entrambe le sostituzioni per quattro zeri
Il trasmettitore conta gli impulsi ordinari non nulli dei dati dall’ultimo V. Se il conteggio è dispari, usa 000V. Se l’impulso non nullo precedente era positivo, i quattro intervalli sono: zero, zero, zero e positivo. L’ultimo impulso ripete il segno positivo precedente ed è quindi V. Per esempio, se l’ultimo V era negativo ed è stato seguito da un solo impulso ordinario positivo, questo V positivo fa sì che le due violazioni abbiano polarità opposte.
Se il conteggio è pari, il trasmettitore usa B00V. Supponiamo che il V precedente fosse positivo e che non sia stato seguito da alcun impulso ordinario quando arrivano i quattro zeri successivi. Zero è pari. Il trasmettitore apre il gruppo con un B negativo, di polarità opposta a quella dell’impulso positivo precedente, lascia due intervalli vuoti e chiude con un V negativo. Il gruppo risultante è: negativo, zero, zero, negativo. L’ultimo impulso negativo ripete la polarità di B e costituisce una violazione. Questo V è negativo, mentre il V precedente era positivo.
Il conteggio riguarda gli impulsi ordinari successivi all’ultima violazione, non il numero complessivo di impulsi trasmessi. Non basta neppure sapere che l’impulso non nullo precedente era positivo. In entrambi gli esempi l’ultimo impulso prima del gruppo può essere positivo, ma la diversa parità del conteggio produce schemi diversi nei quattro intervalli. Al codificatore servono sia la polarità sia lo stato maturato dopo la sostituzione precedente.
Recuperare i bit e verificare il livello giusto
All’istante di campionamento appropriato, il ricevitore stabilisce innanzitutto se ogni intervallo contiene un impulso positivo, un impulso negativo o nessun impulso. Quindi verifica le relazioni tra gli impulsi secondo le regole HDB3. Gli impulsi ordinari dei dati, a polarità alternata, corrispondono a bit a uno. Quando incontra una violazione, il decodificatore esamina i quattro intervalli interessati. Se la sostituzione è valida, ripristina tutti e quattro gli zeri, compresa la posizione occupata da B, se presente. L’oscilloscopio può quindi mostrare impulsi mentre un misuratore di errori sui bit decodifica tutti e quattro i bit come zeri. Per prendere questa decisione, il decodificatore deve disporre di un contesto sufficiente. L’implementazione hardware determina come viene memorizzato tale contesto e quale ritardo introduce l’elaborazione.
Un impulso non rilevato, una riflessione o un disturbo scambiato per un impulso possono alterare questo contesto. Distinguere le violazioni del codice di linea dagli errori sui bit del carico utile. Le prime riguardano la conformità al codice del segnale ricevuto sulla linea. I secondi richiedono un confronto tra i dati decodificati e una sequenza di prova nota. Un V intenzionale e valido fa parte della codifica HDB3, perciò una misura degli errori di linea non deve considerare ogni sostituzione valida come un guasto. Consultare le definizioni fornite per l’apparato e lo strumento per sapere esattamente che cosa misurano i rispettivi contatori.
Al banco, usare un tester E1 compatibile e un cavo corto per stabilire un riferimento in una direzione. Sostituire il cavo con la linea effettiva durante una finestra di manutenzione autorizzata. Usando una sequenza nota, registrare insieme gli errori di linea, gli errori sui bit, lo stato di sincronizzazione e i tempi di misura. Se il cavo corto funziona e gli errori aumentano con la linea effettiva, controllare la terminazione, i connettori e l’attenuazione. Se le misure di linea non mostrano errori ma il servizio non funziona, verificare la struttura di trama, la mappatura degli intervalli temporali e i dati da un capo all’altro. Ogni misura si riferisce a un livello ben identificabile. Da sola, una spia di sincronizzazione o una forma d’onda non basta a certificare il funzionamento del servizio.
Documentare il punto in cui è stata effettuata ogni misura
È facile confondere due osservazioni. Primo: uno zero sulla linea significa che l’intervallo non contiene alcun impulso. Il livello di riferimento dello strumento può variare in funzione dell’accoppiamento, del rumore e della posizione della sonda, perciò il criterio non è l’esatta rappresentazione dello zero di tensione sullo schermo. Secondo: la temporizzazione recuperata dalla linea fornisce un riferimento per il campionamento. Non dimostra che la trama E1 sia stata individuata correttamente né che la segnalazione telefonica o l’assegnazione dei dati funzionino. Annotare se ogni misura è stata effettuata sulla porta elettrica, all’uscita del decodificatore o al punto terminale del servizio, affinché un altro tecnico possa riprodurla.
Per un esercizio fuori linea, annotare lo stato precedente e la sequenza in ingresso. Specificare la polarità dell’ultimo V, elencare gli eventuali impulsi ordinari successivi e poi contrassegnare i quattro zeri. Una traccia che inizia a metà della sequenza omette gli eventi precedenti che determinano la parità. Quattro soli intervalli visibili non bastano a stabilire quale alternativa abbia scelto il codificatore. Conservare l’intera sequenza consente inoltre di verificare che gli impulsi V consecutivi alternino la polarità e che il decodificatore ripristini i quattro zeri nelle quattro posizioni originali.
Fonti e ambito di applicazione
ITU-T G.703, Allegato A · Specifiche del terminale PDH a innesto Feichang 16E1 (in cinese)
Tradotto dall'articolo tecnico in cinese: Leggi l'articolo originale in cinese.
Domande frequenti
Perché quattro zeri producono impulsi sulla linea?
HDB3 usa 000V oppure B00V come sostituzione negli stessi quattro intervalli, così da mantenere le transizioni necessarie al recupero della temporizzazione.
Come sceglie HDB3 tra 000V e B00V?
Usare 000V se il numero di impulsi ordinari dall’ultima violazione è dispari e B00V se è pari.
Un impulso V indica sempre un guasto?
Una sostituzione HDB3 valida usa intenzionalmente V. Il decodificatore verifica la polarità e gli intervalli adiacenti prima di ripristinare gli zeri originali.
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