6.2.5. Структурная схема оборудования временно́го группообразования

В оборудовании временно́го группообразования, как уже упоминалось ранее, осуществляется объединение и разделение цифровых потоков, сформированных в ЦСП более низкого порядка. При этом в большинстве случаев применяется рассмотренное в предыдущих пунктах асинхронное сопряжение цифровых потоков с использованием согласования скоростей. Напомним, что согласование бывает как двухсторонним, так и односторонним. В связи с этим рассмотрим структурную схему оборудования, выполняющего асинхронное объединение цифровых потоков и построенного по системе с двухсторонним согласованием скоростей (рис. 6.24), имея при этом в виду, что синхронное объединение является частным случаем асинхронного, а одностороннее согласование есть частный случай двухстороннего.

Оборудование передающей станции содержит блоки асинхронного сопряжения тракта передачи (БАСпер), формирователь группового сигнала (ФГС), передатчик синхросигнала (ПерСС) и генераторное оборудование (ГО). Так как все БАСпер одинаковы, то на рис. 6.24 показана схема лишь одного из них, алгоритм работы которого будет рассмотрен ниже.

Объединяемые цифровые сигналы поступают на входы блоков асинхронного сопряжения. В БАСпер цифровой поток записывается в запоминающее устройство (ЗУ). Процессом записи управляет последовательность импульсов записи, следующих с частотой fзап, равной тактовой частоте данного входного потока и выделяемой из него с помощью выделителя тактовой частоты (ВТЧ). Считывание из ЗУ осуществляется под управлением импульсов считывания, поступающих от генераторного оборудования через логические элементы ИЛИ1 и И на запоминающее устройство.

Последовательности импульсов записи и считывания помимо ЗУ подаются также и на вход временно́го детектора (ВД), который, отслеживая изменение временно́го интервала между импульсами записи и считывания, поступающими на одну и ту же ячейку памяти, определяет момент возникновения и знак неоднородности.

262

Рис. 6.24. Структурная схема оборудования временного группообразования

Сигналы с временно́го детектора поступают на передатчик КСС, который управляет работой логических элементов И и ИЛИ1, обеспечивая тем самым выполнение операций согласования, а также формирует команды согласования, передаваемые через элемент ИЛИ2 на формирователь группового сигнала.

263

В режиме отсутствия согласования скоростей на обоих выходах временно́го детектора состояние логического нуля «0» (точки а и б на рис. 6.24). При этом на выходах передатчика КСС (точки г и е на рис. 6.24) присутствует логический «0», а на выходе элемента НЕ (точка д на рис. 6.24) – логическая «1». В результате импульсы, поступающие от ГО (точка в на рис. 6.24), проходят через элементы ИЛИ1 и И на запоминающее устройство. Следует напомнить, что элементы НЕ и И, включенные, как показано на схеме, образуют логическую схему НЕТ (запрет). В данном случае элементы показаны раздельно для наглядности.

При возникновении необходимости выполнения согласования скоростей на одном из выходов ВД, в зависимости от знака неоднородности, появляется логическая «1». Так, в случае положительного согласования, на выходе «–» временно́го детектора (точка б на рис. 6.24) сохраняется «0», а на выходе «+» (точка а на рис. 6.24) устанавливается «1». Это приводит к тому, что в момент выполнения операции согласования вместо логического «0», присутствующего на выходе «+» передатчика КСС (точка е на рис. 6.24), устанавливается «1», и таким образом с помощью элемента И осуществляется исключение (запрет) одного импульса считывания, поступающего в тот же момент времени от ГО через ИЛИ1 на второй вход элемента И. Сигнал на выходе «–» передатчика КСС (точка г на рис. 6.24) в данном случае не меняется.

При принятии решения об отрицательном согласовании «1» появляется на выходе «–» временно́го детектора (точка б на рис. 6.24). Тогда в момент реализации согласования необходимо выполнить дополнительное считывание. Однако импульс на выходе ГО в данный момент отсутствует, т. е. на входе элемента ИЛИ1 (точка в на рис. 6.24) логический «0», а поэтому дополнительный импульс считывания формируется передатчиком КСС и подается на второй вход элемента ИЛИ1 (точка г на рис. 6.24), откуда через ИЛИ1 и И поступает на запоминающее устройство. Сигнал на выходе «+» передатчика КСС (точка е на рис. 6.24) остается без изменений.

После выполнения как положительного, так и отрицательного согласования скоростей система возвращается в исходное состояние.

264

Сигналы с выходов всех БАСпер и передатчика синхросигнала поступают на ФГС, где объединяются, образуя групповой цифровой сигнал.

Оборудование приемной станции (рис. 6.24) строится по аналогии с передающей и содержит блоки асинхронного сопряжения тракта приема (БАСпр), распределитель группового сигнала (РГС), приемник синхросигнала (Пр.СС) и генераторное оборудование (ГО).

Поступающие от ГО управляющие импульсные последовательности поочередно открывают логические элементы И1…И4 (рис. 6.24), обеспечивая тем самым распределение группового сигнала между блоками асинхронного сопряжения (БАСпр). При этом полагаем, что оборудование передающей и приемной станций находятся в режиме синхронизма. Таким образом, на вход БАСпр1, схема которого приведена на рис. 6.24, поступает информационный сигнал и соответствующие ему команды согласования скоростей (КСС). Информационные символы записываются в запоминающее устройство (ЗУ), а команды согласования подаются на приемник КСС.

Процессом записи в ЗУ управляет импульсная последовательность, поступающая от генераторного оборудования (точка ж на рис. 6.24) через элементы ИЛИ и И на запоминающее устройство. В то же время импульсы записи с выхода элемента ИЛИ (точка з на рис. 6.24) подаются в качестве управляющих на элемент И1 распределителя группового сигнала.

В режиме отсутствия согласования скоростей на выходах приемника КСС (точки и и л на рис. 6.24) присутствует логический «0», а на выходе элемента НЕ (точка к на рис. 6.24) – логическая «1», что как раз и обеспечивает прохождение импульсов от ГО на ЗУ.

При приеме команды о положительном согласовании скоростей, в момент поступления балластной вставки, на выходе «+» приемника КСС (точка л на рис. 6.24) вместо логического «0» устанавливается «1». В результате импульс записи, который приходит в данный момент времени от ГО на второй вход элемента И (точка з на рис. 6.24) исключается, а следовательно, балластный символ не будет записан в ЗУ. В случае поступления команды об отрицательном согласовании – наоборот, необходимо дополнительно записать в ЗУ информационный символ – вставку. Однако, как и на передающей стороне, импульс на выходе ГО

265

в момент выполнения согласования отсутствует, т. е. на входе элемента ИЛИ (точка ж на рис. 6.24) логический «0», а поэтому дополнительный импульс записи формируется приемником КСС и подается на второй вход элемента ИЛИ (точка и на рис. 6.24), откуда через ИЛИ и И поступает на запоминающее устройство и на элемент И1.

Как уже обсуждалось в п. 6.2.1, считывание из ЗУ осуществляется с частотой fсч, равной средней частоте записи. Формируется последовательность импульсов считывания устройством фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), включающим в себя генератор, управляемый напряжением, (ГУН), временно́й детектор (ВД) и фильтр нижних частот (ФНЧ).

На один из входов ВД подается эталонный сигнал, в качестве которого используется последовательность импульсов записи, а на другой – последовательность импульсов считывания от ГУН. Временно́й детектор выполняет функцию определения значения временно́го интервала между моментами записи и считывания, и таким образом, напряжение на выходе ВД зависит от величины этого интервала. Сигнал с выхода временно́го детектора проходит через фильтр нижних частот (ФНЧ) и поступает на управляющий вход генератора, обеспечивая тем самым подстройку частоты ГУН под эталон. В результате частота следования импульсов считывания fсч совпадает со средним

значением частоты записи fзап и при отсутствии согласования скоростей не меняется (рис. 6.25, а).

При выполнении команды согласования, в зависимости от ее знака, число импульсов записи уменьшается или увеличивается. Это приводит к изменению среднего значения частоты fзап. Соответственно, за счет подстройки ФАПЧ, изменяется и частота считывания fсч (рис. 6.25, б, в), что как раз и обеспечивает восстановление первоначальной скорости переданного компонентного потока.

Однако, как уже отмечалось ранее, восстановление начальной скорости будет неидеальным. С точки зрения работы ФАПЧ, это объясняется тем, что управляющим для ГУН является напряжение, соответствующее постоянной составляющей сигнала на выходе временно́го детектора. Переменные же составляющие этого сигнала, попадающие

266

в полосу пропускания фильтра, также проходят на вход управляемого генератора, что приводит к возникновению фазовых дрожаний в считываемой последовательности, а следовательно, и в выходном сигнале. Поэтому от степени подавления с помощью фильтра переменных составляющих будет зависеть точность восстановления первоначальной скорости данного компонентного потока.

Рис. 6.25. Диаграммы, поясняющие механизм работы ФАПЧ

при отсутствии согласования скоростей (а), отрицательном согласовании (б) и положительном согласовании (в)

Ширина полосы пропускания фильтра, выбираемая исходя из максимального расхождения частот записи и считывания на передающей и приемной сторонах соответственно, в предельном случае не превышает значения примерно равно 1200 Гц. В результате, высокочастотные составляющие сигнала на выходе ВД, обусловленные удалением

267

на приемной стороне служебных сигналов, следующих, как правило, с частотой fц, подавляются с помощью ФНЧ и на работу ГУН не влияют. Источником же низкочастотных составляющих управляющего сигнала является механизм согласования скоростей, предполагающий наличие разности между частотами записи и считывания информационных символов на передающей стороне fсч. и − fзап, а также наличие времени ожидания. Напомним, что под временем ожидания понимают задержку между принятием решения о согласовании скоростей и его реализацией.

Именно отсутствие информации о величине разности fсч. и − fзап, а также время ожидания как раз и не позволяют на приемной стороне выполнить идеальное восстановление первоначальной скорости переданного компонентного потока. Иными словами, символы в выходном сигнале на приемной стороне оказываются смещены во времени относительно положений, занимаемых ими во входном сигнале на стороне передачи, т. е. возникают фазовые дрожания.

Следует отметить, что в ЦСП с двухсторонним согласованием скоростей преобладают фазовые дрожания, обусловленные наличием разности fсч. и − fзап, а в системах с односторонним согласованием – фазовые дрожания, вызванные временем ожидания. Данное обстоятельство объясняется тем, что системы с двухсторонним согласованием характеризуются малыми значениями разности fсч. и − fзап, а поэтому переменные составляющие сигнала на выходе ВД, порождаемые этой разностью, являются низкочастотными и фильтром не подавляются. В то же время, составляющие, обусловленные наличием времени ожидания, оказываются незначительными, поскольку согласование скоростей выполняется достаточно редко. В итоге, основным источником фазовых дрожаний является разность частот fсч. и − fзап. В системах с односторонним согласованием – наоборот: разность fсч. и − fзап велика, и составляющие, вызванные наличием данной разности, являясь высокочастотными, подавляются фильтром. Согласование скоростей выполняется часто, а поэтому в качестве главного источника фазовых дрожаний выступает время ожидания.

268