Giáo trình Kỹ thuật truyền số liệu - Chương IV: Phân kênh và giải phân kênh

xuất hiện có độ dài lớn hơn: 12, 13 bit.
Hình 4.8 Sơ đồ chức năng phân kênh thống kê.
Việc làm đó dẫn đến tồn tại các bảng biến đổi phù hợp trong bộ phân kênh: bảng cho chữ và bảng cho ngôn ngữ.
Nhờ dùng phương pháp đổi đó, có thể đạt được độ dài trung bình 5 - 6 bit cho 1 ký tự. Những ký tự được biến đổi được đưa vào bộ nhớ đệm cho từng đường (được chia trong bộ nhớ chung).
Sau khi khảo sát phát hiện được những đường cần truyền thông tin được đưa vào bộ nhớ tốc độ cao (khung thời gian) và các ký tự được truyền trên đường tốc độ cao.
Có nhiều cách để tổ chức khung thời gian, một trong những cách đó là dùng 2 byte để biểu thị cho một khung:
byte thứ 1 : số hiệu khung 
byte thứ 2 : số lượng ký tự 
Hình 4.9 Tổ chức khung thời gian theo phương pháp dùng 2 bytes chỉ thị.
Hình 4.10 Tổ chức khung thời gian theo phương pháp chia đều.
Một cách tổ chức khác: người ta chia khung thời gian cho các đường như nhau tùy theo tốc độ đường truyền mà số lượng ký tự được đưa vào khung nhiều hay ít.
4.7 Hệ thống T1/E1
4.7.1 Mục đích của T1/E1:
Hệ thống T1/E1 là mạng dung lượng lớn được thiết kế cho sự truyền số các tín hiệu: tiếng nói, video và dữ liệu. Những thực hiện ban đầu của T1/E1 cho tín hiệu tiếng nói được số hóa có nhiều ưu việt về khía cạnh tốt hơn của công nghệ số hóa. Sau thời gian ngắn đưa vào dùng T1 cho Bắc Mỹ, ITU-I công bộ chuẩn E1 để sử dụng cho châu Aâu. E1 giống như T1 nhưng chúng không hoàn toàn tương thích.
Những hệ thống đó được dùng kỹ thuật không đồng bộ, những thiết bị của hệ thống không dùng xung đồng bộ chung (clock chung) và do đó chúng không được đồng bộ với nhau. Thật ra, các phần tử thao tác với mức độ cho phép sai đặc biệt và chính xác hơn nó gọi là mạng Plesiochronous. Như vậy, hầu hết trên thế giới, các hệ thống hiện có được gọi là hệ thống phân cấp số plesiochronous, (PDH: plesiochronous digital hierarchy).
Ta dựa trên cơ sở bộ phân kênh 24 đường cho người sử dụng thành 1 đường vật lý TDM. Đường truyền có tốc độ 1,544Mbit/s. Với tốc độ này trong những năm 60 nó là tốc độ cao có thể đáp ứng cho đường dây song hành với khoảng cách gần 2km (1mile). Điều thú vị là với khoảng cách đó (tính đúng là 6000 feet) được coi là khoảng cách giữa những manhole trong thành phố rộng. Nó được coi là khoảng cách cho phép công việc bảo trì như nối cáp, đặt các trạm khuếch đại. Đường nối vật lý được cung cấp thỏa thuận là thay những bộ khuềch đại thành các repeater.
Khái niệm T1 được các nhà sản xuất Mỹ đưa ra để chỉ một loại thiết bị mạng đặc biệt. Ngày nay, nó dùng để chỉ hệ thống mạng nói chung, một tốc độ dữ liệu, một bộ phân kênh thay đổi và những thỏa thuận frame. Một khái niệm cô đọng hơn là: DS1. DS1 miêu tả bộ phân kênh mang tín hiệu số do phần tử mang T. Một cách đơn giản, ở đây ta coi T1 đồng nghĩa với DS1 và khái niệm DS3 đồng nghĩa với T3. Ta thấy rằng, bộ thiết kế T qui định hệ thống mang nhưng trong mạch truyền số phân cấp được thiết kế là DS-n, với n là mức phân kênh của DS1. Bảng sau cho ta những điểm chung sử dụng phân kênh số ở Mỹ, châu Aâu và Nhật.
Bắc Mỹ
Nhật
Châu Âu
64KBit/s 
1,544 MBit 
24 kênh tiếng nói 
6,312 MBit/s 
96 kênh tiếng nói 
44,736 MBit/s 
672 kênh tiếng nói 
274,176 MBit/s 
4032 kênh tiếng nói 
64 KBit/s 
1,544 MBit 
24 kênh tiếng nói 
6,312 MBit/s 
96 kênh tiếng nói 
32,064 MBit/s 
480 kênh tiếng nói 
97,728 MBit/s 
1440 kênh tiếng nói 
64KBit/s 
2,048 MBit 
30 kênh tiếng nói 
8,448 MBit/s 
120 kênh tiếng nói 
34,368 MBit/s 
480 kênh tiếng nói 
139,264 MBit/s 
1920 kênh tiếng nói 
Bảng hệ thống mang phân kênh phân cấp.
Ngày nay, T1/E1 là tốt nhất cho phép truyền những tín hiệu tiếng nói được số hóa với mã PCM hoặc ADPCM (adaptive differential PCM). Hiện nay kỹ thuật cho phép mã hóa một hình ảnh analog chuyển thành dòng bit số, rồi nhiều hệ thống T1 được cho phép TDM tiếng nói và dữ liệu thành 24 khe thời gian sử dụng trong mỗi frame.
4.7.2 Đồ hình điển hình:
Hình 4.11 cho ta đồ hình T1 (tương tự cho E1). Không có gì đặc biệt trong đồ hình này. Nó có thể hạn chế trong đồ hình điểm-điểm với 2 bộ phân kênh T1 được nối với nhau trên đường nối tốc độ 1,544Mbit/s hoặc nó có thể dùng cho hệ thống số nối trực tiếp (DCS: Digital Cross System). 
Hình 4.11 Đồ hình điển hình T1.
Tiếng nói, dữ liệu hoặc hình ảnh video có thể dùng một đường dẫn (pipe). Dữ liệu truyền được kết thúc qua bộ phân kênh theo thống kê (STDM) rồi dùng TDM phát triển lưu thông đưa đến đường truyền thông qua khối phục vụ kênh. CSU (channel service unit) hoặc thiết bị khác như khối dịch vụ dữ liệu DSU (data service unit), CSU và DSU có thể là tổ hợp. Mục đích của CSU là biến đổi những tín hiệu ở bộ phận sử dụng thành tín hiệu được chấp nhận cho đường nối số và ngược lại tại bộ phận thu. CSU thực hiện clock và phát lại tín hiệu trên các kênh. Nó cũng thực hiện các chức năng giống như điều kiện đường dây. Sự nhất quán trên băng thông kênh của tín hiệu, chia lại tín hiệu, nó hoàn lại dòng xung nhị phân và kiểm tra vòng ngược, nó bao gồm sự truyền của tín hiệu thử giữa DSU và những thiết bị mạng của phần tử mang.
Băng thông của đường dây được chia thành những tốc độ T1 thay đổi. Ví dụ: hệ thống video có thể sử dụng băng 768Kbit/s, STDM có thể phân kênh với tốc độ thay đổi cho đến 56Kbit/s và có thể sử dụng cho thao tác CAD/CAM có băng thông 128Kbit/s.
4.7.3 Các lớp của T1 và E1:
Trong tương quan với mô hình OSI, các lớp của T1,E1 chỉ có một lớp. Lớp vật lý (hình 4.12). Lớp này định nghĩa sự kết nối, tín hiệu thỏa ước, dạng của frame và những điều có trong các lớp vật lý.
Hình 4.12 Các lớp T1 và E1.
4.7.4 T1/E1 PDUs:
Frame T1 (hoặc PDU của OSI) bao gồm 24 khe 8 bit và một bit đồng bộ (frame bit) như hình 4-13. Để giải mã dòng dữ liệu đến, bộ thu phải cho phép kết hợp mỗi lần lấy mẫu với kênh TDM chính xác. Tối thiểu ở điểm bắt đầu và kết thúc frame phải được đánh dấu lại. Chức năng của bit đồng bộ (frame bit) là cung cấp phát họa đó. Bit đồng bộ là bit thứ 193 của frame (xem trong chương 2, phần PCM trong hệ thống điện thoại). Nó không phải là một phần thông tin người sử dụng mà là bit cộng thêm trong một frame do hệ thống cấp.
Hình 4.13 Các frame T1 và E1.
Ứng dụng của nó phụ thuộc vào loại của T1 và tuổi của công nghệ.
Một số băng được dùng kênh T1 dùng 8bit trong một khe cho tín hiệu kiểm tra. Một số tín hiệu cần được kiểm tra như: nhấc máy, bỏ máy xuống, chuông, báo bận, đảo ngược nguồn v.v Suốt trong thời gian phát triển thiết bị T1, các nhà thiết kế nhận thấy rằng, mỗi 8bit đã không cần cho tín hiệu. Các thiết bị về sau được gọi là DS, sử dụng 8bit cứ mỗi lần 6 hoặc 12 frame để cung cấp thông tin tín hiệu. Bit chỉ thị nhỏ nhất trong frame đó được viết đi liền với bit tín hiệu. Ý tưởng đó được gọi là bit cướp (robbing bit) và những bit của frame bị cướp riêng cho 6 hoặc 12 được gọi là những bit A và B.
Để truyền dữ liệu, 8bit không được tin cậy lắm nên nhiều hãng chọn bit đó để chẩn đoán tín hiệu dữ liệu. Kết quả hệ thống T1 và những hệ thống có liên quan dùng tốc độ 56Kbit/s (8000khe/s * 7bit = 56.000bit/s) thay vì tốc độ 64Kbit/s (8.000khe/s * 8bit = 64.000bit/s).
Tốc độ 2,048Mbit/s tương tự như tính T1 cho E1, nó sử dụng thời gian cho frame là 125m s. Tuy nhiên, frame E1 được chia thành 31 khe TDM và E1 dùng 8bit để cho tín hiệu kiểm tra (như hình 4-13).
4.7.5 Kết luận:
Những hệ thống T1/E1 đã phục vụ tốt cho công nghiệp. Tuy nhiên nó bị hạn chế do sự quản lý các thao tác của nó và nó cung cấp ít cung úng kiểm tra đầu cuối cho những dịch vụ cho trước. Trước kia, băng thông sử dụng (phần control header) cho quản lý mạng không được khuyến khích vì tranh chấp dung lượng truyền bị hạn chế của các tiện ích với sự phù hợp sự lưu thông của phần đầu đó (overheader). Ngày nay, ý tưởng thịnh hành là sử dụng dung lượng cao của sợi quang và bộ xử lý, cho phép thành lập một số băng thông (large control headers) để cung ứng nhiều dịch vụ quản lý mạng.
Những kỹ thuật cũ đó cũng dùng mạch phân kênh bất tiện. Dù nó có cấu trúc không đồng bộ (mỗi máy chạy với clock riêng của nó thay vì dùng clock chung tất cả các máy của mạng). Sự khác nhau về thời gian giữa các máy thích hợp cho việc chèn các bit trong dòng lưu thông (bit stuffing). Những bit như vậy có thể không chèn khi dòng lưu thông được giải phân kênh từ tốc độ cao đến tốc độ thấp. Thay vì lưu thông đó phải được giải phân kênh hoàn toàn ở bộ phân kênh hoặc bộ chuyển mạch để tạo tải sử dụng có thể thâm nhập cho quá trình sau.
Cũng cần phải cẩn thận khi đánh giá một công nghệ được đưa ra sử dụng hơn 30 năm về trước. T1/E1 đánh dấu một bước tiến bộ trong quá trình công nghiệp hóa thông tin liên lạc, nhưng nó cũng như mọi sản phẩm trong công nghiệp, nó không thể tồn tại mãi mà phải bị thay thế bằng Sonet/SDH, nhưng T1/E1 sẽ còn được sử dụng trong một thời gian dài nữa.