E1/CE1接口原理

第1章 E1/CE1接口原理
1.1 E1/CE简介

多年来，通信系统特别是电话系统一直在飞速发展，即使是现在，语音通信仍然在通信总量中占据主导地位。为了满足日益增长的对传输速率的要求，人们一直在寻求各种解决方法来提供高质量、低成本的通信系统。60年代，数字系统出现后，PCM、TDM 技术在通信系统中得到了广泛的应用，并一直持续到今天。
在PDH中，以两种基本的PCM 通信系统作为其基础，一种是由ANSI 推荐的T1系统，一种是ITU-T 推荐的E1系统。T1系统主要在北美得到广泛使用（日本采用的J1，与T1 基本相似），而欧洲以及中国使用的则是E1系统。
虽然最初E1/T1系统主要用在语音通信上，但是随着通信技术的发展，它们也开始更多的用在数据通信上。目前我司的路由器中，大部分的中低端路由器及部分的高端路由器都支持E1/T1接口，以扩展广域网接口的种类及数量，提供高密度的低速信号的接入。

PCM，即脉冲编码调制。正如前面所说，E1&T1开始时主要用在话音通信中，主要作用是用一路数字信号来承载多路“话音”信号。而语音信号初始时是模拟信号，并不能直接的插入E1&T1的时隙中，必须进行模数转换，PCM就是完成这个功能的。 它通常包含三个过程：抽样、量化和编码。
首先，要把模拟信号变成时间轴上离散的信号，抽样定律表明，对于频带限制在0～f（HZ）的低频信号来说，在信号的最高频率分量的每一个周期内起码抽样两次，也就是说，抽样速率fs>=2f（HZ），就可以用抽样所得的离散信号完全代替原来的信号。对于0.3～3.4（KHZ）的语音信号，若抽样频率fs>=8000（HZ），就能用这些离散的样值取代原来连续的语音信号。
连续信号经抽样后，要将这样的值编成对应的数字码组,现在一般常用的量化方法有两种: 一种是北美和日本的u律压扩（15折线法分段）；令一种是欧洲和我国采用的A律压扩（13折线法分段）。T1系统采用u律压扩方法，它有24个时隙。E1系统采用A律压扩，它有32个时隙。
将量化后的数据进行编码,就实现了将模拟信号变化成64K标准速率的PCM信号了，我们通常称其为DS0（digital signal-level zero ）。

量化后的信号并不能直接就传输，它还必须经过TDM（时分复用），将DS0信号复接在E1或T1的DS1（digital signal-level one）帧中，即将64K的低速信号复接成2.048（E1）或1.544M（T1）的高速信号再进行传输。
所谓时分复用，是将某一信道按时间加以分割，各路信号的抽样值依一定的顺序占用某一时间间隔（也称作时隙），即多路信号利用同一个信道在不同的时间进行各自独立的传输。
时分复用与频分复用一样，实现了一个信道传输多路信号的目的。也就是说若干路数字（或模拟）信号可以采用时分复用方式以一定的结构形式复接成一路高速率的复合数字信号－群路信号。
根据时分复用的概念，将时间分成若干时隙。第一个时隙TS1传送第一路信号，第二个时隙传送第二路信号等等。这些组合信号则构成了一个帧，在下一帧仍按原规则依次送各路信号。实际上数字复节有两种不同的帧结构 ，一种是每路分配一个短时隙，每时隙送1bit码字，因而称这种复接为bit复接；另一种每路分配一个较长的时隙，每时隙传送由若干bit组成的码字，称这种复接为码组复接。
E1&T1系统采用的是码组复接，其结构如图所示（以T1为例，E1与T1的区别仅仅是时隙不同而已，T1有24个时隙，而E1有32个时隙）。

1.2 E1的帧结构

E1系统采用的是帧同步的方式，固定用0时隙来传送帧同步信号。因此，在使CE1时，我们会发现实际使用的时隙只能是1－31时隙。而T1采用的比特同步的方式，它的第193比特就是用作帧同步用的，因此，T1在用作CT1时是可以使用全部的24个时隙的。
在E1 系统中采用帧对齐信号FAS（ Frame Alignment Signal ）提取帧同步。FAS 是特殊的编码序列，它具体编码为x0011011 。0 时隙作为E1 系统的同步时隙，其偶数帧的0 时隙专用于传送FAS 信号。E1 系统从线路上接收数据时，如果E1调帧器FRAMER识别出FAS， 就将FAS所在的时隙作为偶数帧0时隙，从E1调帧器恢复出来的帧同步信号在进入0 时隙之前的一个时钟出现。
偶数帧0 时隙的信号称为FAS， 而奇数帧0 时隙的信号称为NFAS，NFAS的特征是第二个比特为1，通过NFAS bit2 可以避免NFAS 与FAS 互相混淆。如果连续3 次在偶数0 时隙没有收到FAS，或者连续3 次收到奇数帧NFAS bit2 不为1，则表示已经失去同步，必须重新进行同步。具体的同步过程一般是由调帧器FRAMER根据ITU-T定义的标准协议自动完成，不需要进行干预。

 

E1相当于一个不分时隙、数据带宽为2M的接口，其逻辑特性与同步串口相同，支持PPP、帧中继等链路层协议，支持IP网络协议。但有时，我们可能希望同一条2M链路可以同时向好几个用户提供专线服务，因此产生了cE1接口。
CE1在物理上分为32个时隙，对应编号为0～31。其中的31个时隙可以被任意地分成若干组（时隙0用于传送帧同步信号，不能被捆绑），每组时隙捆绑以后作为一个接口（channel-group）使用，其逻辑特性与同步串口相同，支持PPP、HDLC、FR、LAPB和X.25等链路层协议，支持IP等网络协议。

第2章 POS接口原理
2.1 POS简介

POS是一种新出现的在SONET/SDH上承载IP和其他数据包的传输技术。
POS将长度可变的数据包直接映射进SONET同步载荷中，使用SONET/SDH物理层传输标准，提供了一种高速、可靠、点到点的数据连接。
可以应用于2层、3层的交换机和路由器。

在IP over SONET/SDH结构中，POS链路在相连的高速路由器间提供了一条高带宽的通道。

SONET（Synchronous Optical Network）同步光学网络，是ANSI定义的同步传输体制，包含一组以51.840Mbps(STS-1)为基数的速率，如STS-3(155.520)、STS-9(466.560)、STS-12(622.080)、STS-18(933.120)、STS-24(1,244.160)、STS-36(1,866.240)、STS-48(2,488.320)。
SONET是一种全球化的标准传输协议。它通过工业标准化接口提供了强大，速率可选的传输机制。
SDH（Synchronous Digital Hierarchy）同步数字系列，是CCITT定义的，它使用了SONET速率的一个子集。基本速率是155.520Mbps(STM-1)，以4的倍数递增如STM-4(622.080)、STM-16(2,488.32)。

2.2 POS协议栈

IP数据包首先被封装进PPP协议包，然后根据RFC1662使用HDLC-like格式化成POS帧，最后同步地将字节流映射进SONET/SDH的同步载荷中。

RFC1619“PPP over SONET/SDH”和RFC1662“PPP in HDLC-like Framing”描述了将PPP以OC-3/STM-1、OC-12/STM-4和OC-48/STM-16的速率映射到SONET/SDH上的标准。
除PPP外，也可以采用Frame-Relay和Cisco HDLC等链路层协议进行封装。