6.2.6. Организация каналов передачи дискретной информации

Дискретные сигналы (телеграфные, передачи данных, СУВ), которые в исходном виде являются цифровыми, могут передаваться по аналоговым каналам цифровых систем передачи, например, по каналам ТЧ. Однако пропускная способность тракта ЦСП используется значительно эффективнее при вводе этих сигналов непосредственно в групповой цифровой поток. При этом ввод дискретных сигналов может быть синхронным или асинхронным. В первом случае задающие генераторы источника сигнала и системы передачи синхронизированы между собой,

аво втором – работают независимо.

Вкачестве примера реализации синхронного ввода рассмотрим организацию основного цифрового канала (ОЦК), обеспечивающего передачу информации со скоростью 64 кбит/с. Согласно Рекомендации МСЭ G. 703 через стык 64 кбит/с, а применительно к данной задаче, между источником сигнала и ЦСП могут передаваться три сигнала: информационный 64 кбит/с, а также сигналы тактовой и октетной синхронизации 64 кГц и 8 кГц соответственно. При этом первые два являются обязательными, а наличие третьего зависит от структуры передаваемого сигнала. В зависимости от способа передачи сигнала тактовой синхронизации различают три схемы организации стыка ОЦК: сонаправленный стык, противонаправленный стык и стык с центральным генератором.

Сонаправленный стык (рис. 6.26, а) предусматривает передачу ин-

формационного сигнала и сигнала синхронизации в одном и том же направлении, в связи с чем для каждого направления передачи выделяется одна симметричная пара, что является достоинством данной схемы.

Работа противонаправленного стыка (рис. 6.26, б) базируется на принципе «ведущий – ведомый», т. е. сигнал синхронизации поступает от управляющего («ведущего») оборудования к подчиненному («ведомому»), а поэтому необходимо использовать две симметричные пары проводов в каждом направлении: одну для передачи информационного сигнала, другую для передачи составного сигнала синхронизации (64 и 8 кГц). Это обстоятельство является существенным недостатком данного стыка.

269

Сигнал синхронизации

Рис. 6.26. Схемы организации стыка 64 кбит/с

Схема организации стыка с центральным генератором (рис. 6.26, в) имеет много общего со схемой противонаправленного стыка, а именно, по-прежнему применяется принцип «ведущий – ведомый». В качестве «ведущего» используется центральный задающий генератор,

270

а источник сигнала и оконечная станция ЦСП работают в режиме подчиненного оборудования. При этом количество пар проводов такое же, как в предыдущем случае.

В соответствии с Рекомендацией G. 703, при использовании сонаправленного стыка алгоритм формирования сигнала строится следующим образом (рис. 6.27):

–тактовый интервал сигнала 64 кбит/с делится на четыре равных подинтервала;

–двоичная единица кодируется в виде блока из следующих четырех битов – 1100;

–двоичный нуль кодируется в виде блока из следующих четырех битов – 1010;

–двоичный сигнал преобразуется в трехуровневый сигнал путем изменения полярности последовательных блоков;

–производится нарушение чередования полярности блоков за счет каждого восьмого блока.

Шаги

1 – 3

Шаг 4

Шаг 5

Рис. 6.27. Алгоритм формирования сигнала

Данный алгоритм преобразования кода дает возможность получить на каждом тактовом интервале переходы 1 → 0 и 0 →1, что позволяет обеспечить устойчивую работу системы тактовой синхронизации (64 кГц), а нарушение чередования полярности в каждом восьмом блоке решает

271

проблему синхронизации по октетам (8 кГц). Однако, как нетрудно видеть, преобразование кода приводит к увеличению тактовой частоты в 4 раза, что является серьезным недостатком сонаправленного стыка, так как может вызвать недопустимые линейные искажения и сделать невозможной передачу сигнала с требуемой вероятностью ошибки.

Принципы построения противонаправленного стыка и стыка с центральным генератором, как было сказано выше, совпадают. Более того, для данных стыков применяется один и тот же алгоритм формирования сигналов. А именно, для сигнала данных применяется биполярный код с чередованием полярности импульсов ЧПИ (AMI), при использовании которого каждый последующий импульс исходной двоичной последовательности преобразуется в импульс, имеющий полярность противоположную полярности предыдущего импульса. Нули при этом передаются без изменений.

Составной хронирующий сигнал, включающий в себя сигналы тактовой (64 кГц) и октетной (8 кГц) синхронизации, формируется с использованием биполярного кода ЧПИ, но с нарушением чередования полярности для каждого восьмого импульса.

Временны́е диаграммы, иллюстрирующие правила преобразования кода представлены на рис. 6.28.

Рис. 6.28. Временные диаграммы формирования сигналов

при использовании противонаправленного стыка и стыка с центральным генератором

272

Как следует из алгоритма формирования сигналов, тактовая частота при выполнении преобразования кода не изменяется, что является достоинством противонаправленного стыка по сравнению с сонаправленным.

Вприемном оборудовании ЦСП осуществляется обратное преобразование кода, и полученный исходный информационный сигнал вводится синхронно в групповой цифровой поток. Однако так как

вобщем случае источник сигнала и оконечная станция ЦСП удалены друг от друга, то из-за временно́й задержки, вносимой линией, возникает некоторое расхождение между временны́ми положениями импульсов информационного сигнала и временны́ми позициями в групповом цифровом потоке, отведенными под передачу данного сигнала. Для устранения этого расхождения поступающий информационный сигнал

воконечной аппаратуре ЦСП пропускают через устройство буферной памяти, которая вносит соответствующую задержку ∆t и тем самым компенсирует имеющийся временно́й сдвиг.

Вкачестве основного параметра, позволяющего оценить эффективность использования пропускной способности канала, выступает коэффициент использования цифрового канала γ, определяемый как

отношение тактовой частоты исходного информационного сигнала ( fИ) к частоте следования импульсных позиций данного канала ( fК) , т. е. γ = fИ fК . При выполнении синхронного ввода fИ = fК и соответствует максимальному использованию цифрового канала.

В случае применения асинхронного ввода, как уже говорилось ранее, задающие генераторы источника сигнала и ЦСП работают независимо друг от друга. Это позволяет обеспечить бо́льшую гибкость сети связи и значительно упрощает ввод информационных сигналов от различных источников.

Существуют три метода асинхронного ввода дискретных сигналов: метод наложения, метод кодирования фронтов и метод согласования скоростей.

Метод наложения является наиболее простым способом реализации асинхронного ввода и заключается в следующем. Кодовые импульсы дискретного сигнала, длительность которых равна тактовому интервалу TИ =1 fИ (рис. 6.29, а), стробируются импульсами тактовой

273

частоты канала fК =1TК (рис. 6.29, б), поступающими от генераторного оборудования ЦСП. Стробирование реализуется с помощью логического элемента И, на один вход которого подается дискретный сигнал, а на другой – стробирующие импульсы. Полученные пакеты импульсов (рис. 6.29, в) вводятся через устройство объединения в групповой цифровой поток.

Tи

а)

t

Рис. 6.29. Пример преобразования дискретного сигнала с помощью метода наложения

На приемной стороне эти пакеты импульсов выделяются селектором из группового цифрового сигнала, а затем выполняется восстановление исходного дискретного сигнала путем выделения огибающей пакетов импульсов (рис. 6.29, д). Восстановление осуществляется с помощью «R–S» триггера, на вход «S» которого подаются пакеты импульсов (рис. 6.29, в), а на вход «R» инверсные пакеты (рис. 6.29, г). При этом фронты импульсов восстановленного дискретного сигнала смещаются, и возникают так называемые краевые искажения, проявляющиеся в увеличении или уменьшении длительности импульсов. Поскольку максимально возможное изменение длительности импульса составляет ∆Tmax =TК , то краевые искажения могут достигать величины δ = (TК TИ) 100 % = ( fИ fК) 100 % . Исходя из допустимых краевых искажений, можно оценить коэффициент использования канала

γ = δ100 % .

274

Рассмотренный метод применяется в ЦСП для передачи телеграфных сигналов, а также сигналов управления и взаимодействия (СУВ), где допускаются краевые искажения до 15–20%.

Основная идея метода кодирования фронтов состоит в том, что

ворганизуемом канале цифровой системы передаются не импульсы вводимого дискретного сигнала, а информация о временны́х положениях фронтов этих импульсов. Данная информация передается с помощью кодовых групп, состоящих не менее чем из трех символов. Кодирование осуществляется по следующему правилу: первый символ

вкодовой группе несет информацию о наличии («1») или отсутствии («0») фронта импульса в текущем канальном тактовом интервале TК ; один

символ (как правило, последний в кодовой группе) используется для передачи информации о характере фронта («0» означает переход 0 →1; «1» – переход 1 → 0); остальные символы несут информацию о положении фронта в канальном тактовом интервале TК , т. е. тактовый интервал разбивается на подынтервалы, и передается номер подынтервала, в котором наблюдается фронт импульса. Так например, если для передачи расположения фронта используется один символ, то интервал TК

делится на два подынтервала (пусть «1» соответствует первому подынтервалу TК , а «0» – второму подынтервалу TК ), и точность определения положения фронта равна половине тактового интервала, если количество символов увеличить до двух, то точность составит четверть тактового интервала. Временна́я диаграмма, иллюстрирующая применение метода кодирования фронтов при разрядности кодовых групп равной трем, представлена на рис. 6.30.

Рис. 6.30. Пример преобразования дискретного сигнала с помощью метода кодирования фронтов

275