46.Общие принципы объединения цифровых потоков в pdh. Согласование скоростей.

При построении ЦСП высших порядков в принципе могут использоваться два следующих метода формирования группового сигнала: 1.Непосредственное кодирование соответствующего числа аналоговых сигналов; 2.Временное группообразование, которое предполагает формирование группового сигнала ЦСП высшего порядка путем объединения цифровых групповых сигналов, сформированных в системах более низкого порядка. Аппаратура первого типа применяется ограниченно, так как при большом числе каналов весьма высокие требования предъявляются к быстродействию и точности используемых кодеков. Аппаратура второго типа играет основную роль при создании иерархии ЦСП. Для систем высшего порядка должно выполняться условие независимости скорости передачи сигнала в линейном тракте от видов передаваемой информации, что позволяет использовать цифровой линейный тракт для взаимодействия с оконечным оборудованием разного типа. При этом скорость передачи должна быть соответствующим образом связана со скоростью передачи систем низшего уровня иерархии. Временное группообразование может быть осуществлено синхронным или асинхронным способом. Основной особенностью синхронного группообразования является необходимость использования одного высокостабильного источника хронирования, т.е. задающего генератора, частота которого соответствует тактовой частоте группового сигнала на выходе оборудования временного группообразования. Генераторное оборудование систем низшего порядка должно быть строго синхронизировано с задающим генератором, размещаемым в оборудовании временного группообразования, что на практике связано с определенными общесетевыми трудностями. Даже при наличии синхронизации, т. е. при равенстве тактовых частот сигналов объединяемых СП низшего порядка, фазы отдельных сигналов могут отличаться и изменяться во времени. Компенсация этих изменений фазы может быть осуществлена путем использования буферной памяти, емкость которой зависит от длины линейного тракта. Использование асинхронного объединения является более общим решением проблемы временного группообразования. При асинхронном группообразовании объединяемые потоки являются плезиохронными, т. е. передаются с одинаковой номинальной скоростью, но мгновенные значения скорости передачи из-за нестабильности местных задающих генераторов могут изменяться в некоторых пределах. В процессе объединения цифровых потоков осуществляется их запись в запоминающее устройство ЗУ с частотой f_з, равной тактовой частоте входного сигнала, а затем считывание с частотой f_сч, кратной тактовой частоте группового сигнала. Так как частоты записи и считывания отличаются друг от друга, то после каждого считывания временной интервал между моментами записи и считывания τ изменяется на величину Δt = T_з – T_сч. Если Tз > Tсч, то временной интервал между моментами записи и считывания постепенно уменьшается до некоторой минимальной величины (от Δt до 0), а при следующем считывании оказывается максимальным (от Tсч - Δt до Tсч). В результате в считанной последовательности произойдет положительный временной сдвиг (ВС), вследствие чего между считанными импульсами возникает интервал, равный Tсч. Если Tз < Tсч , то происходит обратный процесс: временной интервал между моментами записи и считывания увеличивается до тех пор, пока не достигнет максимальной величины (от Tсч - Δt до Tсч), а при следующем считывании он оказывается минимальным (от 0 до Δt). Вследствие этого произойдет отрицательный ВС в считанной импульсной последовательности, равный периоду следования считывающих импульсов Tсч. Моменты формирования временных сдвигов в этом случае характеризуется наличием двух символов исходной последовательности, приходящихся на один символ считывания.

В реальных условиях отношение T_сч/T_з может изменяться в относительно небольших пределах, определяемых нестабильностью частот записи и считывания, для которых в общем виде можно записать , , где f_зн, f_счн – номинальные значения частот записи и считывания; δ_з, δ_сч – относительная нестабильность частот записи и считывания соответственно. При этом, если T_сч/Δt – целое число, ВС распределены в считанной последовательности равномерно через R=[T_сч/Δt] информационных символов, т. е. считанная последовательность однородна. Если же T_сч/Δt - дробная величина, то в считанной последовательности возникают неоднородности, которые приводят к изменению интервала между ВС. Чтобы возникающие при асинхронном объединении цифровых потоков неоднородности не изменяли положения ВС в цикле передачи, моменты их возникновения в передающем оборудовании необходимо компенсировать. Этого можно достичь либо введением дополнительной позиции в считанную последовательность, либо исключением одной позиции из считанной последовательности. Соответствующая информация об изменениях в считанной импульсной последовательности передается в приемное оборудование, где в соответствии с этой информацией осуществляется восстановление исходного потока. Таким образом происходит согласование скорости (стаффинг) объединяемого цифрового потока с некоторой опорной, которой в данном случае является скорость высшего порядка в пересчете на один цифровой поток системы низшего порядка. Различают три вида согласования скоростей: положительное, отрицательное, положительно-отрицательное (двустороннее). При положительном согласовании скоростей предполагается, что максимальная скорость входного потока меньше минимальной скорости составного потока, т.е. выполняется условие . В этом случае при возникновении неоднородностей в считанную последовательность вводится дополнительная импульсная позиция, т. е. согласующий тактовый интервал. На приемную станцию передается соответствующая команда согласования, в соответствии с которой указанная позиция исключается из восстанавливаемого потока. Поскольку f_сч > f_з, то в процессе считывания имеет место тенденция полного освобождения ячеек памяти ЗУ передающей части оборудования временного группообразования (ОВГ). Специальная схема контроля сравнивает фазы сигналов записи и считывания, т. е. текущее значение τ и тем самым контролирует состояние заполнения ячеек памяти. Когда заполнение памяти оказывается ниже допустимого предела, схема контроля запрещает один импульс считывания. В результате в считанной последовательности возникает дополнительный символ, которого не было во входном сигнале, но в это время обеспечивается необходимое заполнение буферной памяти передающего оборудования. На приемной стороне символ согласования устраняется из цифрового потока путем задерки записи в буферную память на время длительности данного символа. При этом формируется поток с такой же скоростью, как у входного потока, но с дрожанием фазы в один тактовый интервал. Сглаживание фазового дрожания осуществляется с помощью цепи фазовой автоподстройки. При отрицательном согласовании скоростей предполагается, что минимальное значение частоты записи в устройстве памяти передающего оборудования больше максимального значения частоты считывания, т. е. выполняется условие _.В этом случае при возникновении неоднородности из информационной последовательности в передающей части ОВГ удаляется один информационный символ, который передается на приемную станцию по дополнительному, специально выделенному каналу. На приемной стороне после приема соответствующей команды согласования этот символ вводится в восстанавливаемую последовательность. Таким образом, при отрицательном согласовании имеет место тенденция к переполнению буферной памяти. Двустороннее согласование скоростей: В таких системах номинальные значения частоты записи и считывания предполагаются равными, т. е. в некоторый момент времени может выполняться любое из упомянутых выше условий. В этом случае справедливо следующее соотношение между частотами записи и считывания: .При использовании двустороннего согласования скоростей в зависимости от знака текущей разности частот записи и считывания необходимо либо вводить в считанную последовательность дополнительный символ согласования, либо передавать некоторый информационный символ по дополнительному каналу. При этом в передающей части ОВГ необходимо формировать информацию не только о наличии согласования, но и об его знаке. При использовании двустороннего согласования скоростей возможны трехкомандное и двухкомандное управление. При трехкомандном управлении формируются и передаются команды трех типов:отсутствие согласования;наличие положительного согласования (+);наличие отрицательного согласования (-). При двухкомандном управлении нулевая команда заменяется чередованием команд положительного и отрицательного согласования (+-). В России при построении ЦСП высших ступеней иерархии до последнего времени использовалось исключительно двустороннее согласование скоростей с двухкомандным управлением. В то же время в подавляющем большинстве стран применяется ОВГ, использующее исключительно положительное согласование скоростей.