Por que quatro zeros podem conter pulsos
Alternar
As marcas normais alternam de polaridade.
Substituir
A contagem de marcas normais desde o último V determina o padrão.
Decodificar
Uma substituição válida é decodificada como quatro bits zero.
Lista de verificação para testes em bancada
Use um padrão de bits conhecido e registre os erros de codificação de linha separadamente dos erros de bits da carga útil.
Observe, em bancada, a porta elétrica E1 de um terminal óptico. A entrada é um fluxo de bits, mas um osciloscópio pode mostrar pulsos positivos, pulsos negativos e intervalos sem pulsos. Pode até aparecer um pulso onde a entrada contém quatro zeros consecutivos. Por que o receptor não o interpreta como um bit 1 dos dados? As duas pontas seguem uma regra de substituição. Para decodificar o sinal de linha, o receptor considera a polaridade e o contexto dos pulsos.
Comece pela porta elétrica
O terminal óptico PDH plug-in da Feichang, com 16 E1 e quatro interfaces Fast Ethernet, especifica a codificação HDB3 para suas portas E1, com interfaces desbalanceadas de 75 ohms e balanceadas de 120 ohms. Este guia trata da codificação na interface E1 de cobre. Ao receber um sinal elétrico E1, o terminal pode recuperar a temporização e os bits e, em seguida, multiplexá-los no enlace óptico. O equipamento óptico determina o formato desse enlace. A indicação HDB3 na porta elétrica não implica que a fibra transporte pulsos de tensão positivos e negativos correspondentes.
O E1 tem uma taxa nominal de 2.048 Mbit/s, de modo que cada intervalo de bit dura cerca de 488 ns. Em cada intervalo, o transmissor deve decidir se envia um pulso positivo, um pulso negativo ou nenhum pulso. O receptor deve distinguir esses estados e amostrar o sinal no instante correto. A taxa nominal indica a duração aproximada do intervalo. Durante a operação, o circuito receptor acompanha a temporização a partir das transições na linha para que o ponto de amostragem não se desloque em relação ao ponto de decisão previsto.
Em um diagrama conceitual, represente a forma de onda com símbolos de valor positivo, zero e negativo. Um pulso E1 real tem forma, amplitude e largura especificadas. Ele não ocupa necessariamente todo o seu intervalo de bit. Os diagramas mostram a posição de cada pulso em seu intervalo. Para ensaios de aceitação elétrica, use a interface, o ponto de teste e a máscara de pulso apropriados, em vez de comparar o traçado com uma representação conceitual em degraus.
Por que alternar a polaridade não basta
Comece pela inversão alternada de marcas, ou AMI. Um bit 1 produz um pulso, e um bit 0 deixa seu intervalo sem pulso. Cada bit 1 normal produz um pulso de polaridade oposta à do pulso anterior não nulo. Se o pulso anterior foi positivo, o próximo será negativo, independentemente de quantos zeros os separem. A alternância reduz a tendência a um desequilíbrio persistente de polaridade. Ela também dá ao receptor outra pista: dois pulsos não nulos consecutivos de mesmo sinal devem ser verificados de acordo com as regras de codificação.
Uma sequência longa de zeros não oferece ao AMI novas transições para recuperar a temporização. Se os dados contêm muitos zeros consecutivos, o relógio de bits do transmissor continua avançando enquanto a linha permanece sem pulsos. O receptor não consegue identificar facilmente os limites de cada intervalo de bit apenas com base nesse trecho. O HDB3 substitui cada grupo de quatro zeros consecutivos por um padrão predefinido que contém pulsos. A substituição continua ocupando quatro intervalos, portanto a taxa de bits na linha não muda e nenhuma posição é acrescentada à carga útil.
V é o pulso de violação. Ele repete a polaridade do pulso não nulo anterior e, assim, quebra a regra normal de alternância. B é um pulso de balanceamento que segue a alternância normal de polaridade. Ao encontrar V, o receptor verifica os intervalos anteriores para determinar se a substituição é 000V ou B00V. Um pulso com o mesmo sinal do anterior não prova, por si só, que o transmissor codificou intencionalmente uma sequência de zeros.
Veja como funcionam as duas substituições de quatro zeros
O transmissor conta os pulsos normais de dados não nulos desde o último V. Se a contagem for ímpar, ele usa 000V. Se o pulso não nulo anterior for positivo, os quatro intervalos serão zero, zero, zero e positivo. O último pulso repete o sinal positivo anterior e, portanto, é V. Por exemplo, se o último V foi negativo e apenas um pulso normal positivo veio depois dele, esse V positivo mantém as duas violações com polaridades opostas.
Se a contagem for par, o transmissor usa B00V. Suponha que o V anterior tenha sido positivo e que nenhum pulso normal tenha sido enviado depois dele quando chegam os quatro zeros seguintes. Zero é par. O transmissor inicia o grupo com um B negativo, alternando em relação ao pulso positivo anterior, deixa dois intervalos sem pulso e termina com um V negativo. O grupo resultante é negativo, zero, zero, negativo. O último pulso negativo repete a polaridade de B e constitui uma violação. Esse V é negativo, enquanto o V anterior era positivo.
A contagem considera os pulsos normais desde a última violação. Não é o total de pulsos já enviados. Saber apenas que o pulso não nulo anterior era positivo também não basta. Nos dois exemplos acima, o último pulso antes da substituição pode ser positivo, mas as diferentes paridades da contagem resultam em padrões distintos de quatro intervalos. O codificador precisa conhecer tanto a polaridade quanto o estado desde a substituição anterior.
Recupere os bits e teste a camada correta
No instante de amostragem adequado, o receptor primeiro determina se cada intervalo contém um pulso positivo, um pulso negativo ou nenhum pulso. Em seguida, verifica a relação entre os pulsos de acordo com as regras do HDB3. Os pulsos normais de dados com polaridade alternada correspondem a bits 1. Ao encontrar uma violação, o decodificador analisa os quatro intervalos relevantes. Se a substituição for válida, ele restaura os quatro zeros, inclusive na posição ocupada por B, se houver. Assim, o osciloscópio pode mostrar pulsos enquanto um testador de erros de bits decodifica todos os bits como zeros. O decodificador precisa de contexto suficiente para tomar essa decisão. A implementação em hardware determina como esse contexto é armazenado e qual é o atraso de processamento.
Um pulso não detectado, ou uma reflexão ou perturbação de ruído confundida com um pulso, pode alterar esse contexto. Separe as violações do código de linha dos erros de bits da carga útil. As primeiras dizem respeito à conformidade do sinal recebido com o código de linha. Os segundos exigem a comparação dos dados decodificados com um padrão de teste conhecido. Um V intencional e válido faz parte do HDB3, portanto a medição de erros de linha não deve classificar toda substituição válida como falha. Consulte as definições do equipamento e do instrumento para saber exatamente o que seus contadores medem.
Em bancada, use um testador E1 compatível e um cabo curto para estabelecer uma referência em um único sentido. Durante uma janela de manutenção autorizada, substitua o cabo curto pela linha real. Com um padrão conhecido, registre em conjunto os erros de linha, os erros de bits, a sincronização e os tempos de medição. Se o cabo curto funcionar e os erros aumentarem com a linha real, verifique a terminação, os conectores e a atenuação. Se não houver erros de linha, mas o serviço falhar, verifique o enquadramento, o mapeamento dos intervalos de tempo e os dados de ponta a ponta. Cada medição corresponde a uma camada identificável. Nem um indicador luminoso de sincronização nem uma forma de onda, por si só, pode comprovar o funcionamento do serviço.
Documente de onde veio cada medição
É fácil confundir duas observações. Primeiro, zero na linha significa que o intervalo não contém pulso. O nível de referência do instrumento pode variar com o acoplamento, o ruído e a posição da ponta de prova; por isso, a aparência exata do nível de zero volt na tela não é o critério. Segundo, a temporização recuperada da linha fornece uma referência de amostragem. Ela não comprova que o quadro E1 foi identificado corretamente nem que a sinalização telefônica ou a atribuição de dados funciona. Registre se cada medição foi feita na porta elétrica, na saída do decodificador ou no ponto terminal do serviço, para que outro engenheiro possa reproduzi-la.
Para um exercício offline, anote o estado anterior e a sequência de entrada. Especifique a polaridade do último V, liste os pulsos normais que vieram depois dele e marque os quatro zeros. Um traçado que começa no meio da sequência omite o histórico que determina a paridade. Quatro intervalos visíveis, por si só, não permitem determinar qual alternativa o codificador escolheu. Manter o padrão completo também permite verificar se os pulsos V consecutivos alternam de polaridade e se o decodificador restaura os quatro zeros nas quatro posições originais.
Fontes e escopo
Anexo A da ITU-T G.703 · Especificações do terminal PDH plug-in 16E1 da Feichang (em chinês)
Traduzido do artigo técnico em chinês: Leia o artigo original em chinês.
Perguntas frequentes
Por que quatro zeros produzem pulsos na linha?
O HDB3 substitui os quatro zeros por 000V ou B00V nos mesmos quatro intervalos para manter as transições necessárias à recuperação da temporização.
Como o HDB3 escolhe entre 000V e B00V?
Use 000V se a contagem de pulsos normais desde a última violação for ímpar e B00V se for par.
Um pulso V sempre indica uma falha?
Uma substituição válida em HDB3 usa V intencionalmente. O decodificador verifica a polaridade e os intervalos vizinhos antes de restaurar os zeros originais.
Leitura complementar
Por que o CAN clássico insere bits de preenchimento · O que uma porta Gigabit de fibra óptica transmite entre quadros
