638_Nosov_V.I._RRL_STSI_Osnovy_TSPS__i_postroenija_RRL_

С помощью вычитающего устройства формируется код ЧПИ (рис. 1.28, к), после чего импульсы усиливаются с помощью формирователя выходных импульсов (ФВИ) и поступают в приемную часть оконечного оборудования.

Искажения принимаемого цифрового сигнала обусловлено шумами и межсимвольными помехами. Эти помехи обуславливаются переходными процессами при прохождении импульсов по каналу с ограниченной полосой пропускания и неравномерной амлитудно-частотной характеристикой. Форма импульсов на выходе такого канала искажается, возрастает их длительность, в результате чего некоторые части импульсов перекрываются. Это приводит к увеличению ошибочной регистрации символов в решающем устройстве регенератора.

Наглядно оценить значение межсимвольных помех, выбрать пороговое напряжение решающего устройства и момент стробирования импульсов в регенераторе можно по так называемой глаз-диаграмме [2]. Глаз-диаграмму можно наблюдать на экране осциллографа, если на его вход подать последовательность искаженного цифрового сигнала, а синхронизацию развертки осуществлять с тактовой частотой этого сигнала рис. 1.28-1. При этом достаточно рассмотреть три соседних тактовых интервала цифрового сигнала, причем рассматриваемые тактовые интервалы должны иметь все возможные сочетания соседних символов, т.е. исследуемая последовательность должна быть псевдослучайной.

Y X

ВТЧ

регенератор

Рисунок 1.28-а. Структурная схема для наблюдения глаз диаграммы

На рисунке 1.28-2 а-з показаны восемь возможных осциллограмм двухуровневого сигнала при отсутствии межсимвольных помех. При наложении этих осциллограмм друг на друга на экране осциллографа получается изображение глаз-диаграммы, показанное на рисунке 1.28-2 и.

На рис. 1.28-3 а приведена глаз-диаграмма рисунка 1.28-2 и крупным планом. При учете межсимвольных помех диаграммы, приведенные на рисунке 1.28-2 а-з , будут искажаться за счет переходных процессов. В результате будут

51

искажены фронты и амплитуды импульсов и глаз-диаграмма примет вид, показанный на рисунке 1.28-3 б. Из сравнения глаз-диаграмм а и б рисунок 1.28-3

u(t)

а000

u(t) t

в010

u(t) t

г011

u(t) t

д100

u(t) t

е101

u(t) t

ж110

u(t) t

з111

u(t) t

и000

Рисунок 1.27-2. Цифровой сигнал (а-з) и его глаз-диаграмма (и)

Если значение порога Uпор и момент стробирования t0 в решающем устройстве выбраны так, что пересечение линий им соответствующих, оказывается внутри раскрыва глаз-диаграммы, то на выходе решающего устройства будет зарегистрировано правильное (безошибочное) решение. Из рисунка 1.28-3 а и б

52

следует, что значения Uпор и t0 наиболее целесообразно выбирать так, чтобы пересечение линий им соответствующих оказалось бы в центре глаз-диаграммы.

Рисунок 1.28-3. Глаз-диаграмма двухуровневого сигнала: а) при отсутствии межсимвольных помех; б) при наличии межсимвольных помех

1.8 Временное группообразование

Иерархия ЦСП с ИКМ. Структура первичной сети предопределяет объединение и разделение потоков передаваемой информации, поэтому используемые на ней системы передачи строятся по иерархическому принципу. Применительно к цифровым системам этот принцип заключается в том, что число каналов ЦСП, соответствующей данной ступени иерархии, больше числа каналов ЦСП предыдущей ступени в целое число раз. Система передачи, соответствующая первой ступени, называется первичной, в этой ЦСП осуществляется прямое преобразование относительно небольшого числа аналоговых первичных сигналов в первичный цифровой поток. Системы передачи второй ступени иерархии объединяют определенное число первичных потоков во вторичный цифровой поток и т. д. [4,5,6,7].

Таким образом, если на данной станции первичной сети необходимо установить ЦСП с ИКМ с относительно большим числом каналов, на ней уста-

53

навливают аппаратуру соответствующего числа первичных, вторичных и т. д. цифровых систем передачи. Системы, построенные таким способом, называют ЦСП с временным группообразованием. Эти системы помимо обеспечения потребностей сети позволяют использовать на первой ступени групповые кодеки

сприемлемыми скоростями работы.

Врекомендациях МСЭТ представлено несколько типов иерархий ЦСП с ИКМ: европейская, североамериканская и японская. В 1988 г. МСЭ-Т разработал рекомендации по единой (всемирной) синхронной цифровой иерархии (СЦИ), позволяющей объединять цифровые потоки, образованные системами передачи, входящими в любую существующую иерархию.

Цифровые системы передачи с ИКМ, используемые на первичной сети России, соответствуют европейской иерархии, рекомендованной МСЭТ. На рис. 1.29 отмечены ступени иерархии, указаны типы соответствующих им ЦСП, а также скорости цифровых потоков. Во всех потоках отводятся специальные позиции для передачи служебных сигналов, что также указано на ри-

сунке. Например, скорость вторичного цифрового потока, равная 2048×4+256 = 8448 кбит/с, определена скоростями четырех первичных потоков (по 2048 кбит/с) и служебной информацией (64кбит/с × 4 = 256 кбит/с). Отметим, что информация, передаваемая по одному каналу ТЧ, преобразуется в цифровой поток со скоростью 64 кбит/с, соответствующий основному цифровому каналу

(ОЦК).

Формирование цифровых потоков европейской плезиохронной цифровой иерархии рис. 1.29 можно записать следующим образом

(30IC + 2SC E1) ·64 кбит/с = 2,048 Мбит/с {E1} × 4 =

[(120IC + 8SC E1) + 4SC E2)] )·64 кбит/с = 8,448 Мбит/с {E2} × 4 = [(480IC +36SC E1 + 16SC E2) + 9SC E3)] ) ·64 кбит/с = 34,368 Мбит/с {E3} × 4 =

[(1920IC+128SC E1+64SC E2+36SC E3)+28SC E4)]) ·64 кбит/с=139,264 Мбит/с {E4}, (1.25)

где IC (Information Channel) – информационный канал;

SC (Service Channel) – служебный канал.

В соответствии с приведенной формулой в потоке Е1 – 2 служебных канала, в потоке Е2 – 12 служебных каналов, в потоке Е3 – 61 служебный канал и в потоке Е4 – 256 служебных каналов.

Скорости цифровых потоков одной и той же ступени иерархии, но образуемых ЦСП, расположенными на различных станциях сети, могут несколько отличаться друг от друга в пределах допустимой нестабильности задающих генераторов. Это требует принятия специальных мер при объединении потоков в поток более высокой ступени иерархии, что заметно усложняет эксплуатацию первичной сети связи в целом и снижает ее качественные показатели. Системы иерархии, где объединяются потоки с небольшими расхождениями скоростей, называют «плезиохронными» (ПЦИ).

54

димо периодически повторять. Это заставляет считывать и передавать записанную информацию несколько быстрее, чем происходит запись, чтобы успеть передать служебную информацию. Сказанное иллюстрируют рис. 1.30 случай 1 FTИЗ = FTИС и рис. 1.30-1, в верхней части которого показана импульсная последовательность записи некоторого исходного потока, а в нижней – импульсная последовательность его считывания, имеющая период следования меньший в (64+2)/64 = 33/32 раза, что отвечает параметрам вторичной ЦСП типа ИКМ120. В моменты прохождения служебной информации (импульсы А, В) импульсы считывания отсутствуют, таким образом в последовательности импульсов считывания ИС периодически осуществляется пропуск двух импульсов, называемый временным сдвигом. Этот сдвиг в данном случае имеет, очевидно, длительность с = Тисх 2 32/33.

Рисунок 1.30-1 – Временные диаграммы при объединении синхронных цифровых потоков

Функциональная схема оборудования объединения и разделения синхронных цифровых потоков представлена на рис. 1.31. Генераторное оборудование устройства объединения состоит из двух частей: ГО1 и Г02. Первое управляется сигналом тактовой частоты от ВТЧ, подключаемого к любому из объединяемых потоков (потоки синхронны), и вырабатывает импульсную последовательность записи ИЗ, подаваемую на все ЗУ. Считывание осуществляется последовательностями ИСI – ИСIV, вырабатываемых ГО2, которое получает тактовый сигнал от преобразователя частоты (ПЧ), повышающего тактовую частоту объединяемых потоков в 33/32 раза. Считывающие последовательности ИСI – ИСIV поступают на ЗУI – ЗУIV соответственно через логические ячейки ЗАПРЕТI – 3AПPETIV, которые прекращают подачу ИС в моменты, предназначенные для передачи сигналов служебной информации, вырабатываемых передатчиком этих сигналов (ПерСИ).

В устройстве разделения (Пр) осуществляются обратные операции. Заметим только, что приемник сигналов служебной информации (ПрСИ) устанавливает порядок подачи последовательностей импульсов записи ИЗI—ИЗIV, вырабатываемых ГО1 : после импульсов служебной информации генерируется импульс И3I, затем через время Тоб – импульс ИЗII и т. д. Посредством ячеек ЗАПРЕТI—ЗАПРЕТIV запись ИО в ЗУ не производится в те моменты, которые отведены для передачи служебной информации. Импульсная последовательность, подаваемая на «обнуляющие» входы формирователей импульсов ФИI—ФИIV, является последовательностью считывания ИС, задержанной на половину периода тактовой частоты исходного потока Тисх/2.

57

Рисунок 1.31 Схема устройства объединения и разделения синхронных цифровых потоков

58

Объединение асинхронных потоков. Цифровые системы передачи, потоки которых подлежат объединению, часто имеют автономное генераторное оборудование, обладающее некоторой нестабильностью частоты. Эта нестабильность невелика, поэтому объединяемые потоки называют плезиохронными («как бы синхронными»).

Вначале предположим, что импульсные последовательности считывания FТИС устройств объединения потоков имеют скорость, превышающую скорость записи FТИЗ рис.1.30 случай 2 FTИС < FTИЗ. При этом будет появляться постоянно увеличивающееся временное расхождение. Через несколько десятков или сотен циклов исходного потока (зависит от скорости потоков и относительной нестабильности задающих генераторов) временное расхождение достигнет величины тактового интервала 32 исх/33 и возникает необходимость в выравнивании (согласовании) фаз импульсных последовательностей записи и считывания.

ИЗ

Рисунок 1.32. Временные диаграммы при асинхронном объединении

На рис. 1.30 и 1.32 изображена условная ситуация, при которой за рассматриваемое время t1 произошло расхождение скоростей на один бит (один тактовый интервал), в реальной ситуации это расхождение наблюдается через десятки или сотни тысяч тактовых интервалов [7]. В рассматриваемых ситуациях для третьего импульса считывания рис. 1.30 и для пятого импульса считывания рис. 1.32 не успел прийти информационный символ i и он оказывается «лишним».

Очевидно, согласование можно осуществить, задержав процесс считывания на одну позицию, т. е. исключив из соответствующей последовательности импульсов считывания ИС третий рис. 1.30 или пятый рис. 1.32 импульс. Позиция, соответствующая исключенному импульсу, называется вставкой (стаффингом), а сам процесс такого вида – торможением или положительным согласованием скоростей. Очевидно, что в момент торможения происходит перемещение места передачи служебных символов.

Рассмотрим случай, когда скорость считывания оказывается недостаточ-

ной, т.е. FТИС < FТИЗ. На рис. 1.30 случай 3 и 1.33, как и на рис. 1.30 случай 2 и 1.32, показаны условные ситуациии, когда расхождение в тактовый интервал

происходит за время t1 , т.е. за три информационных тактовых интервала рис. 1.30 случай 3 или пять информационных тактовых интервалов рис. 1.33. Из рис. 1.30 случай 3 и 1.33 следует, что третий рис. 1.30 случай 3 или пятый рис. 1.33 информационные символы нечем считывать, т.к. для них не успели прийти импульсы считывания предназначенные для информационных символов. В

59

системе объединения цифровых потоков обязательно предусматривается передача служебных сигналов, поэтому для них существуют свои импульсы считывания. Так вот, оказавшийся «лишним» информационный символ считывается импульсом, предназначенным для считывания служебных сигналов. Таким образом, недостаток скорости считывания приходится компенсировать тем, что очередной информационный импульс объединяемого потока приходится передавать вместо импульса служебной информации. Такой процесс называется отрицательным согласованием скоростей.

Управление согласованием скоростей осуществляется посредством передачи команд согласования скоростей (КСС), которые вырабатываются в оборудовании объединения по мере достижения расхождения в тактовый интервал. В оборудование разделения потоков эти команды поступают на определенных позициях, отведенных для передачи служебной информации. Итак, на служебных позициях передаются: синхросигнал объединенного потока; команды согласования скоростей каждого из объединяемых потоков; информация, которая не успевает быть передана в потоке при отрицательном согласовании скоростей.

ИЗ

t

t1

ИС

t

t1

Рисунок 1.33. Временные диаграммы при асинхронном объединении

Наиболее часто используется система двустороннего согласования скоростей, т е. в устройствах объединения и разделения потоков предусматривается возможность как положительного, так и отрицательного согласования. Несмотря на относительную сложность по сравнению с системой одностороннего согласования, в системе с двусторонним согласованием существенно снижается частота передачи КСС, а значат, и понижается вероятность ошибок согласования. Заметим, что ошибка в согласовании скоростей приводит к потере синхронности передачи данного исходного потока и, следовательно, к перерыву связи. Поэтому при передаче КСС принимаются специальные меры для повышения помехозащищенности команд - каждый бит информации КСС утраивается, что позволяет правильно восстанавливать команду на приеме, даже если один из ее символов будет принят неправильно. Применяется также специальный алгоритм обработки принятых команд, позволяющий исключать ошибки согласования, даже если отдельные КСС будут опознаны неверно.

На рис. 1.34 показаны блоки асинхронного сопряжения (БАС) передаю-

60