Vì sao chuỗi bốn bit 0 có thể chứa xung
Đảo cực luân phiên
Các xung bit 1 thông thường luân phiên đổi cực tính.
Thay thế
Số xung bit 1 thông thường kể từ xung V gần nhất quyết định mẫu thay thế.
Giải mã
Mẫu thay thế hợp lệ được giải mã thành bốn bit 0.
Danh sách kiểm tra tại bàn thử
Dùng mẫu bit đã biết và ghi riêng lỗi mã đường truyền với lỗi bit dữ liệu tải.
Hãy quan sát cổng điện E1 của một thiết bị đầu cuối quang trên bàn thử. Đầu vào là một luồng bit nhị phân, nhưng máy hiện sóng có thể hiển thị xung dương, xung âm và các khoảng không có xung. Xung thậm chí có thể xuất hiện ở đoạn tương ứng với bốn bit 0 liên tiếp ở đầu vào. Vì sao bộ thu không hiểu xung đó là bit 1 của dữ liệu? Cả hai đầu đều tuân theo cùng một quy tắc thay thế. Để giải mã tín hiệu đường truyền, bộ thu xét cực tính và ngữ cảnh của các xung.
Bắt đầu từ cổng điện
Thông số của thiết bị đầu cuối quang PDH dạng cắm của Feichang, có 16 cổng E1 và bốn giao diện Fast Ethernet, nêu mã HDB3 cho các cổng E1, với giao diện không cân bằng 75 Ω và giao diện cân bằng 120 Ω. Bài viết này đề cập đến cách mã hóa tại giao diện E1 dùng cáp đồng. Sau khi nhận tín hiệu điện E1, thiết bị đầu cuối có thể khôi phục định thời và các bit, rồi ghép kênh chúng lên đường truyền quang. Thiết bị quang quyết định định dạng của đường truyền đó. Nhãn HDB3 trên cổng điện không có nghĩa là sợi quang truyền các xung điện áp dương và âm tương ứng.
E1 có tốc độ bit danh định là 2.048 Mbit/s, nên mỗi khe bit dài khoảng 488 ns. Trong mỗi khe, bộ phát phải quyết định phát xung dương, xung âm hay không phát xung. Bộ thu phải phân biệt các trạng thái đó và lấy mẫu đúng thời điểm. Tốc độ danh định cho bộ thu biết độ dài gần đúng của mỗi khe. Khi hoạt động, mạch thu bám theo các biến đổi tín hiệu trên đường truyền để khôi phục định thời, nhờ đó thời điểm lấy mẫu không trôi khỏi thời điểm quyết định dự kiến.
Trong sơ đồ nguyên lý, có thể giản lược dạng sóng thành ba ký hiệu: dương, 0 và âm. Xung E1 thực tế có hình dạng, biên độ và độ rộng được quy định. Xung không nhất thiết chiếm trọn khe bit. Các sơ đồ chỉ ra vị trí của từng xung trong khe tương ứng. Khi kiểm tra nghiệm thu đặc tính điện, hãy dùng đúng giao diện, điểm đo và mặt nạ xung thay vì so sánh dạng sóng đo được với đường bậc thang minh họa.
Vì sao chỉ đảo cực luân phiên là chưa đủ
Trước hết, xét mã đảo cực luân phiên cho bit 1 (Alternate Mark Inversion, AMI). Bit 1 tạo ra một xung, còn bit 0 để trống khe tương ứng. Mỗi bit 1 thông thường tạo xung có cực tính ngược với xung khác 0 liền trước. Nếu xung của bit 1 trước là dương thì xung của bit 1 kế tiếp là âm, bất kể có bao nhiêu bit 0 xen giữa. Việc luân phiên giúp hạn chế tình trạng mất cân bằng cực tính kéo dài. Nó cũng cho bộ thu một dấu hiệu để kiểm tra: nếu hai xung khác 0 liên tiếp cùng dấu, cần đối chiếu với quy tắc mã hóa.
Một chuỗi dài các bit 0 không tạo ra chuyển tiếp tín hiệu mới để AMI duy trì định thời. Nếu dữ liệu có nhiều bit 0 liên tiếp, đồng hồ bit của bộ phát vẫn chạy trong khi đường truyền không có xung. Chỉ dựa vào khoảng đó, bộ thu khó xác định ranh giới của từng khe. HDB3 thay mỗi nhóm bốn bit 0 liên tiếp bằng một mẫu có xung theo quy định. Mẫu thay thế vẫn chiếm bốn khe, nên tốc độ bit trên đường truyền không đổi và không có vị trí nào được chèn thêm vào dữ liệu tải.
V là xung vi phạm quy tắc đảo cực. Nó lặp lại cực tính của xung khác 0 liền trước và do đó phá vỡ quy tắc luân phiên thông thường. B là xung cân bằng, tuân theo quy tắc luân phiên cực tính. Khi gặp V, bộ thu kiểm tra các khe trước đó để xác định mẫu thay thế là 000V hay B00V. Chỉ một xung cùng dấu không đủ để kết luận rằng bộ phát đã chủ động mã hóa một chuỗi bit 0.
Xét lần lượt hai mẫu thay thế cho bốn bit 0
Bộ phát đếm các xung dữ liệu thông thường khác 0 kể từ xung V gần nhất. Nếu số đếm là lẻ, bộ phát dùng 000V. Nếu xung khác 0 liền trước là dương, bốn khe lần lượt là: không xung, không xung, không xung, xung dương. Xung cuối lặp lại dấu dương của xung trước đó nên là V. Ví dụ, nếu V gần nhất là âm và sau đó chỉ có một xung dương thông thường, xung V dương này bảo đảm hai xung vi phạm có cực tính đối nhau.
Nếu số đếm là chẵn, bộ phát dùng B00V. Giả sử xung V trước đó là dương và chưa có xung thông thường nào theo sau khi nhóm bốn bit 0 tiếp theo đến. Số 0 là số chẵn. Bộ phát bắt đầu nhóm bằng xung B âm, đảo cực so với xung dương liền trước, để trống hai khe rồi kết thúc bằng xung V âm. Nhóm thu được lần lượt là: xung âm, không xung, không xung, xung âm. Xung âm cuối lặp lại cực tính của B nên là xung vi phạm. Xung V này là âm, còn xung V trước đó là dương.
Số đếm chỉ tính các xung thông thường kể từ lần vi phạm gần nhất, không phải tổng số xung đã phát từ trước đến nay. Chỉ biết xung khác 0 liền trước là dương cũng không đủ. Trong cả hai ví dụ trên, xung liền trước nhóm đều có thể là dương, nhưng tính chẵn lẻ khác nhau của số đếm dẫn đến hai mẫu bốn khe khác nhau. Bộ mã hóa cần biết cả cực tính lẫn trạng thái kể từ lần thay thế trước.
Khôi phục bit và kiểm tra đúng lớp
Trước hết, tại thời điểm lấy mẫu thích hợp, bộ thu xác định mỗi khe có xung dương, xung âm hay không có xung. Sau đó, bộ thu kiểm tra mối quan hệ giữa các xung theo quy tắc HDB3. Các xung dữ liệu thông thường có cực tính luân phiên tương ứng với bit 1. Khi gặp xung vi phạm, bộ giải mã xét bốn khe liên quan. Nếu mẫu thay thế hợp lệ, bộ giải mã khôi phục cả bốn bit 0, kể cả vị trí có xung B nếu có. Vì vậy, máy hiện sóng có thể hiển thị các xung trong khi máy đo lỗi bit giải mã ra toàn bit 0. Bộ giải mã cần đủ ngữ cảnh để đưa ra quyết định này. Cách triển khai phần cứng quyết định cách lưu ngữ cảnh và độ trễ xử lý.
Một xung bị bỏ sót hoặc một tín hiệu phản xạ hay nhiễu bị nhận nhầm là xung có thể làm sai lệch ngữ cảnh này. Hãy phân biệt lỗi vi phạm mã đường truyền với lỗi bit dữ liệu tải. Loại thứ nhất liên quan đến việc tín hiệu thu được có tuân theo quy tắc mã hay không. Để xác định loại thứ hai, cần so sánh dữ liệu đã giải mã với mẫu thử đã biết. Xung V được chèn có chủ đích và hợp lệ là một phần của HDB3, nên phép đo lỗi đường truyền không được tính mọi mẫu thay thế hợp lệ là lỗi. Hãy tham khảo định nghĩa của thiết bị và dụng cụ đo để biết chính xác bộ đếm của chúng đo gì.
Trên bàn thử, dùng máy kiểm tra E1 tương thích và cáp ngắn để thiết lập kết quả tham chiếu theo một chiều. Trong khung thời gian bảo trì đã được phê duyệt, thay cáp ngắn bằng đường truyền thực tế. Dùng mẫu đã biết và ghi lại lỗi đường truyền, lỗi bit, trạng thái đồng bộ và thời điểm đo. Nếu cáp ngắn hoạt động bình thường nhưng lỗi tăng khi dùng đường truyền thực tế, hãy kiểm tra kết cuối, đầu nối và độ suy hao. Nếu kết quả đo đường truyền không có lỗi nhưng dịch vụ vẫn không hoạt động, hãy kiểm tra cấu trúc khung, ánh xạ khe thời gian và dữ liệu đầu cuối đến đầu cuối. Mỗi phép đo thuộc một lớp có thể xác định rõ. Chỉ dựa vào đèn báo đồng bộ hoặc dạng sóng thì không thể xác nhận dịch vụ hoạt động đúng.
Ghi rõ vị trí thực hiện từng phép đo
Có hai điểm dễ nhầm lẫn. Thứ nhất, ký hiệu 0 trên đường truyền nghĩa là khe không có xung. Mức nền của dụng cụ đo có thể thay đổi theo cách ghép tín hiệu, nhiễu và vị trí đầu dò, nên việc màn hình có hiển thị đúng mức điện áp 0 hay không không phải là tiêu chí. Thứ hai, định thời khôi phục từ đường truyền cung cấp mốc để lấy mẫu. Điều đó không chứng minh rằng khung E1 đã được nhận diện đúng hay rằng báo hiệu điện thoại hoặc việc gán dữ liệu hoạt động đúng. Hãy ghi rõ từng phép đo được thực hiện tại cổng điện, đầu ra bộ giải mã hay điểm cuối dịch vụ để kỹ sư khác có thể lặp lại.
Để thực hành ngoại tuyến, hãy ghi lại trạng thái trước đó và chuỗi đầu vào. Nêu rõ cực tính của xung V gần nhất, liệt kê mọi xung thông thường theo sau nó, rồi đánh dấu bốn bit 0. Dạng sóng ghi từ giữa chuỗi sẽ bỏ qua phần trước đó dùng để xác định tính chẵn lẻ. Chỉ bốn khe nhìn thấy không đủ để xác định bộ mã hóa đã chọn nhánh nào. Việc giữ lại toàn bộ mẫu cũng cho phép kiểm tra xem các xung V liên tiếp có luân phiên cực tính hay không và bộ giải mã có trả về bốn bit 0 ở đúng bốn vị trí ban đầu hay không.
Nguồn tham khảo và phạm vi
Phụ lục A của ITU-T G.703 · Thông số thiết bị đầu cuối PDH dạng cắm 16E1 của Feichang (tiếng Trung)
Dịch từ bài viết kỹ thuật bằng tiếng Trung: Đọc bài viết gốc bằng tiếng Trung.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao bốn bit 0 lại tạo ra xung trên đường truyền?
HDB3 dùng mẫu 000V hoặc B00V để thay thế ngay trong bốn khe ban đầu, nhằm duy trì các chuyển tiếp tín hiệu cần cho việc khôi phục định thời.
HDB3 chọn giữa 000V và B00V như thế nào?
Dùng 000V nếu số xung thông thường kể từ lần vi phạm gần nhất là lẻ, và dùng B00V nếu số đó là chẵn.
Xung V có phải lúc nào cũng báo lỗi không?
Mẫu thay thế HDB3 hợp lệ chủ động sử dụng xung V. Bộ giải mã kiểm tra cực tính và các khe lân cận trước khi khôi phục các bit 0 ban đầu.
Đọc thêm
Vì sao CAN cổ điển chèn bit đệm · Cổng quang gigabit gửi gì giữa các khung?
