Wie bekannt, lassen sich Digitalsignale durch Umcodierung in einen

Leitungscodes des ISDN
Wie bekannt, lassen sich Digitalsignale durch Umcodierung in einen
geeigneten Leitungscode relativ einfach auf die jeweilige Eigenschaft des
Übertragungsmediums anpassen.
Der Leitungscode ist
Teil der Schicht 1
(„Bitübertragung“,
„Physical Layer“)
des „ISO-Referenzmodells“, die
unterste der sieben
hierarchisch
übereinander
angeordneten
Schichten.
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Dipl.-Ing. Jürgen Schröter
Leitungscodes des ISDN
Die Auswahl des geeigneten Leitungscodes wird durch verschiedene
Faktoren bestimmt, hierzu gehören:
• Robustheit gegen Störungen
• Reduktion der Schrittgeschwindigkeit
• Redundanz
• Gleichstromfreiheit
• Hardware-Realisierbarkeit (Stand der Technik)
Folgende Leitungscodes werden bei ISDN eingesetzt:
• an der S0-Schnittstelle:
AMI 1
• an der S2M -, UK2- und V2M-Schnittstelle: HDB3 2
• an der nationalen UK0-Schnittstelle:
MMS43 3, ein 4B/3T 4 -Code
• an der internationalen UK0-Schnittstelle: 2B/1Q 5
1 Alternate Mark Inversion
3 Modified-Monitorung-State-Code 4B/3T
5 zwei Bit binär, ein Schritt quaternär
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2 High Density Bipolar of order 3
4 vier Bit binär, drei Schritte ternär
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Als Leitungscode für beide Übertragungsrichtungen auf der S0-Schnittstelle
wurde der modifizierte AMI-Code (Alternate Mark Inversion) gewählt.
Die zwei binären Zustände werden hier mit drei Potentialen (+750 mV, 0 V
und -750 mV) dargestellt. Dabei gilt:
• die binäre „1“ -> Signal 0 V
• die binäre „0“ -> abwechselnd Signal +/- 750 mV (geringer Gleichstrom)
Mit Ausnahme der absichtlichen AMI-Codeverletzung für die „Rahmensynchronisation“ dürfen nie zwei Symbole gleicher Polarität (+/- 750 mV)
aufeinanderfolgen!
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Zur Übertragung der Digitalsignale wird im PCM-30-System der „Leitungscode
HDB3“ (High Density Bipolar of order 3, d.h. max. 3 Nullen) verwendet.
Der HDB-3-Code ist eine Erweiterung des dreiwertigen (-1, 0, +1) AMI-Codes
(Alternate Mark Inversion), bei dem jede zu übertragende „1“ abwechselnd als
positives und negatives Signal dargestellt wird.
Beim HDB-3-Code wird zusätzlich dafür gesorgt, daß lange Folgen von
logischen „0“ vermieden werden. Dies geschieht dadurch, daß jede vierte „0“
als „1“ mit der gleichen Polarität der zuletzt gesendeten „1“ dargestellt wird.
Weil dies eine „Verletzung der AMI-Code-Regel“ ist, wird diese speziell
dargestellte „0“ als „Verletzungsbit“ („V“ im Bild) bezeichnet.
Des weiteren gelten für HDB-3 die Regeln:
• ist die Zahl der seit dem letzten „Verletzungsbit“ aufgetretenen „1“
ungerade, so wird eine „4-Bit-Nullfolge“ (0000) als „000V“ dargestellt dies entspricht der o.g. „Verletzungsregel“ des AMI-Codes;
• ist die Zahl der seit dem letzten „Verletzungsbit“ aufgetretenen „1“
gerade oder null, so wird eine „4-Bit-Nullfolge“ (0000) als „B00V“
dargestellt. Das B-Bit sorgt wiederum für eine Umpolung und damit für
einen geringen Gleichstromanteil bei der Übertragung sowie eine sichere
Taktrückgewinnung beim Empfänger!
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Übertragung von Digitalsignalen im HDB-3-Code
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Bei steigender Frequenz nimmt die Betriebsdämpfung zu und die Nebensprechdämpfung ab. Daher sollte die Bitübertragungsgeschwindigkeit auf
eine möglichst niedrige Schrittgeschwindigkeit herabgesetzt werden. Dies
kann durch den Einsatz von „Blockcodes“ erreicht werden.
Eine große Gruppe von Blockcodes bilden die „4B/3T-Codes“.
Bei den „4B/3T-Codes“ werden je 4 Bit in je 3 Ternärzeichen umcodiert,
wodurch sich die Schrittgeschwindigkeit um 25% reduziert.
Die Brutto-Übertragungsgeschwindigkeit der UK0-Schnittstelle beträgt
2 B-Kanäle (á 64 kbit/s) = 128 kbit/s
+ 1 D-Kanal
= 16 kbit/s
+ „Synchronisierung“
= 16 kbit/s
______________________________________
Summe
= 160 kbit/s, d.h. Schrittgeschwindigkeit = 160 kBd
Durch den Einsatz eines „ 4B/3T-Leitungscodes “ wird die Schrittgeschwindigkeit auf der UK0-Schnittstelle von 160 kBd auf 120 kBd gesenkt.
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Codetabelle für den MMS43-Code
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Der binäre Datenstrom wird
in Blöcke zu je 4 Bits (4B)
aufgeteilt. Jeder Block wird
geschlossen in ein
3-Schritt-Ternärsignal (3T)
umgewandelt.
Wie das Bild zeigt, verwendet der MMS43-Code vier
verschiedene Alphabete
(Status 1 .. 4).
Die Auswahl der vier Alphabete wurde so gewählt, daß eine gleichstromfreie,
ternäre Signalfolge entsteht.
Bei jeder Umwertung 4B -> 3T ist in die richtige Tabelle (Status 1 .. 4) zu gehen.
Die Auswahl des folgenden Alphabets (FS) hängt vom gerade codierten 3T-Wort
ab, das die „laufende digitale Summe“ (RDS) beeinflußt. Das Bild zeigt z.B., wie
oberhalb der Linie - hier bleibt die RDS unverändert ! - der „Folgestatus“ (FS)
identisch mit dem derzeitigen Alphabet bleibt (es folgt ein Beispiel hierzu).
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Beispiel einer 4B/3T-Codierung mit RDS-Überwachung
Die „Running Digital Sum“ (RDS) ist die Summe aller vorangegangenen
Ternärsymbole „-“, „0“ und „+“ in den Grenzen von -1 (min) bis 4 (max).
Der „Statuswert S i+1“ am Ende eines i-ten ternären Blocks ergibt sich aus
dem vorangegangenen „Statuswert S i“ und der „Blocksumme“ (BSi) des i-ten
Codewortes. Grenzen des Statuswertes S i: S i min = 0, S i max = 3.
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Wie sich aus der nebenstehenden
Codetabelle entnehmen läßt,
entstehen Blocksummen von
• BS = 0 (z.B. bei „0 - +“)
• BS = -1 (z.B. bei „- - +“)
• BS = -2 (z.B. bei „ - 0 -“)
• BS = -3 (bei „ - - -“)
• BS = +1 (z.B. bei „0 + 0“)
• BS = +2 (z.B. bei „- + +“)
• BS = +3 (bei „+ + +“)
Anzahl der unterschiedlichen Wörter
6
6
3
1
6
3
1
_____
Blocksumme
BS
= 0
= +1
= +2
=-3
=-1
=-2
= +3
26
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