9.9. Принципы информационного обмена и синхронизация в ара

В соответствии с концепцией ШЦСИО АРД основывается на двух ти­пах ячеек: пользовательских, то есть ячеек, информационное поле которых содержит фрагмент сообщения пользователя, и служебных, не переносящих пользовательскую информацию.

Наличие ячеек второго типа является необязательным. Их основная функция - определение границ информационных ячеек - по целям аналогична синхронизации кадров в пакетном режиме доставки и может быть вы­полнена иными способами.

В Рекомендации ITU-T 1.121 описаны принципы обмена сообщениями между двумя пользователями при организации между ними виртуального ка­нала, которые определяют основу функционирования ШЦСИО. Схема фор­мирования последовательности ячеек представлена на рис. 9.7 и включает:

• ООД передает цифровой сигнал, синхронизованный местными часами в КС;

• сборщик пакетов буферирует этот сигнал, чтобы сгладить пиковые на­грузки и образовать стандартный информационный блок - ячейку;

• ячейка считывается под управлением сетевых часов и ее структура со­ответствует требованиям сети;

• ячейки, поступающие от различных комплектов ООД, объединяются в канале связи, образуя групповой сигнал, и коммутируются в узлах сети;

• в точке приема ячейки буферируются для компенсации различия за­держек распространения;

• разборщик пакетов восстанавливает переданный сигнал, который счи­тывается оконечным оборудованием данных в пункте приема под управлением местных часов.

Ячейки, передаваемые по КС ШЦСИО, который является синхронным символьным трактом, следуют без специальных разделителей. Начало каж­дой определяется временным положением ее первого символа в цифровом потоке. Для выделения отдельных ячеек из общего потока их необходимо синхронизировать. Как правило, синхронизация выполняется с помощью синхронизирующей последовательности (СП) двоичных символов, размеще­ние которой в передаваемом сигнале определяется двумя подходами: непе­риодическое (рис. 9.6, а) размещение, когда интервалы следования СП различны, и периодическое (рис. 9.6, б), когда СП следуют через равные интервалы времени.

Статистическое машинное моделирование работы мультиплексора ячеек показывает, что его средняя загруженность никогда не бывает равной 100% и обычно не превышает 85%. Это позволяет реализовать первый подход следующим образом: СП вставляется в цифровой поток в тот временной интервал, когда буфер мультиплексора пуст и информационная ячейка не передается. Если же поток информационных ячеек становится слишком длинным, что определяется используемой аппаратурой канала связи, то СП вставляется директивно. Очевидно, такой подход практически не вносит дополнительной задержки, что существенно для ШЦСИО и обусловливает его применение.

Принцип синхронизации ячеек при их приеме заключается в следую­щем: каждый раз, когда обнаруживается СП (по методу сопоставления с образцом), счетчик обнуляется и ведет счет до тех пор, пока не поступит следующая СП. Алгоритмы синхронизации при этом базируются на двух операциях:

• обнаружение двух последовательно следующих СП;

• оценка расстояния между ними, которое должно быть кратным длине ячейки.

Рис. 9.6. Схема формирования последовательности ячеек. АРД: а) синхронизируемой непериодически; б) периодически; в) комбинированно

При периодическом размещении СП вставляется в передаваемый сиг­нал через равные промежутки времени.

Если второй подход уменьшает требуемое время на обработку в узле сети, то первый сокращает временные затраты на выравнивание ячеек при сбоях в КС. Поэтому предпочтительнее комбинировать оба подхода (рис. 9.6, в).

На рис. 9.7 представлена зависимость требуемого интервала следова­ния СП от ее длины при различных вероятностях удержания синхронизма для следующих условий: загрузка сети информационными ячейками - 70%, длина ячейки - 72 октета, максимальный интервал следования синхропоследовательностей - 33 ячейки. Видно, что для Р = 0,95 увеличение длины СП более 6...18 двоичных символов не приводит к уменьшению требуемого интервала синхронизации, а следовательно, и не является необходимым. Однако такое уменьшение длины повышает вероятность имитации СП, по­этому необходимо определять значение ее длины с учетом обоих факторов. Возможно применение для синхронизации и уникальных последовательно­стей (например, некоторые последовательности Баркера), что позволит еще более сократить их длину без ухудшения качества процесса синхронизации. Но это потребует введения дополнительного преобразования ячеек, в част­ности кодирования со вставкой символов, что усложнит процесс обработки в узлах сети и увеличит задержку доставки сообщений.

Рис. 9.7. Зависимость требуемого интервала следования синхронизирующей последовательности от ее длины при различных значениях вероятности удержания синхронизма: 1 – Р_с= 0,99; 2 – Р_с= 0,95; 3 – Р_с = 0.90; 4 – Р_с = 0,5

Поскольку алгоритмы синхронизации базируются на оценке расстояния между двумя СП, то в КС ШЦСИО должны предъявляться жесткие требо­вания к качеству тактовой синхронизации, поскольку любой ее сбой может привести к потере информационных ячеек. Для решения этой проблемы можно использовать скремблирование. При этом скремблируется весь пере­даваемый сигнал, за исключением участка, содержащего СП и указатель, выполняющий функцию установки скремблера/дескремблера.

На рис. 9.6 (а, б, в) стрелками показаны моменты установки и сброса скремблера для случая, когда длина СП совпадает с длиной ячейки.

Для улучшения качества восстановления тактовой синхронизации ши­рокополосной сети помимо скремблирования рассматривалось использова­ние канального кодирования. Однако этот подход часто связан с необходи­мостью расширения используемой полосы частот, что затрудняет его при­менение в ШЦСИО.