4.3 Оборудование асинхронного объединения

ЦИФРОВЫХ ПОТОКОВ

Запоминающее устройство. В запоминающем устройстве (рис. 7) информационные символы через ячейки И записываются в ячейки памяти Я₁-Я_L. Процессом записи управляет распредели­тель записи, работающий с частотой f_з, равной тактовой частоте поступающих информационных сигналов (f_з=f_т). Считывание осуществ­ляется импульсными последовательностями с соответствующих вы­ходов распределителя считывания, который управляется сигналом от ГО_пер аппаратуры объединения цифровых потоков. Информация, считанная с ячеек Я₁-Я_L, объединяется логическим элементом ИЛИ.

Рис. 7 Структурная схема запоминающего устройства

Число ячеек памяти выбирается таким, чтобы момент считыва­ния всегда отставал от момента записи.

Число ячеек памяти зависит от количества следующих подряд служебных символов в цикле передачи, относящихся к одному цифровому потоку. Служебные символы передаются на импульс­ных позициях временных сдвигов, которые, в свою очередь, органи­зуются путем запрета считывания информации в соответствующие моменты времени. Однако информационные символы продолжают поступать на вход ЗУ, поэтому должно быть предусмотрено соот­ветствующее число дополнительных ячеек памяти. Для уменьше­ния числа ячеек памяти ЗУ желательно, чтобы служебные символы были равномерно рассредоточены в цикле передачи. Но в неко­торых случаях, например при передаче синхросигнала, целесооб­разно формировать сосредоточенные служебные символы. Так, во вторичной ЦСП сосредоточиваются восемь служебных символов подряд — по два на каждый цифровой поток, а в третичной и чет­веричной ЦСП— 12 служебных символов (по три на каждый циф­ровой поток).

Обычно в зависимости от особенностей построения цикла передачи (структуры и распределения символов синхросигнала) минимально необходимое число ячеек памяти со­ставляет от пяти до восьми.

К выходам L распределителей записи и считывания подключается ВД. Номер вы­ходов распределителей и общее число выходов, используемых в работе ВД, определяются числом ячеек памяти ЗУ и схемой ра­боты ВД.

Временной детектор. Временные интервалы между моментами записи и считывания контролируются ВД. В оборудовании времен­ного группообразования используются цифровой и аналоговый временные детекторы.

Цифровой детектор применяется в переда­ющей части для определения момента возникновения неоднород­ности. В системах с двусторонним согласованием скоростей ВД должен не только обнаруживать моменты возникновения неодно­родности, но и определять ее знак.

Рис. 8 Цифровой временной детектор

В цифровом детекторе (рис.8) одноименные выходы распределителей записи и считы­вания подключены к выходам триггера DD₁. Выходы триггера соединены с логическими элементами DD₂ и DD₃, на дру­гие входы которых подаются контрольные импульсные последова­тельности с распределителя записи. Временное положение конт­рольных последовательностей выбирается таким образом, чтобы при нормальном режиме работы ЗУ на схемах И импульсы с триг­гера не совпадали по времени с контрольными импульсами. Если временной интервал между импульсами записи и считывания до­стиг величины, при которой необходимо согласование скоростей, на выходе соответствующей ячейки И появится импульс, который поступит в передатчик КСС.

На рис.9 показаны временные диаграммы, иллюстрирующие работу цифрового ВД. При рассмотрении работы ВД примем число ячеек памяти в ЗУ равным четырем, тогда на вход 5 триггера будет подаваться сигнал с 4-го выхода распределителя считыва­ния, на вход R — сигнал с 4-го выхода распределителя записи, на схему DD₂ — сигнал с 3-го выхода распределителя записи, на схе­му DD₃ — сигнал с 1-го выхода распределителя записи.

Рис. 9 Диаграммы работы цифрового временного детектора:

а — при отсутствии согласования скоростей; б — при отрицательном согласовании скоростей; в — при положительном согласовании скоростей

При отсутствии согласования скоростей (рис. 9, а) сигналы на выходах DD₂ и DD₃ отсутствуют. При отрицательном согласо­вании скоростей (рис. 9, б) импульсная последовательность с 3-го выхода распределителя записи совпадает с единичным состо­янием выхода триггера , в результате чего формируется сигнал на выходе элемента DD₂|. При положительном согласо­вании скоростей (рис. 9, в) импульсная последовательность с 1-го выхода распределителя записи совпадает с единичным состоянием выхода Q триггера и формируется сигнал на выходе элемента DD₃.

Аналоговый детектор используется в приемной части для опре­деления текущего значения временного интервала между момен­тами записи и считывания. В аналоговом детекторе (рис.10, а), как и в цифровом, импульсные последовательности с одноименных выходов распределителей записи и считывания подаются на раз­дельные входы R и S триггера, скважность сигнала на выходе ко­торого характеризует взаимное временное положение импульсов записи и считывания. Сигнал с выхода триггера подается на вход ФНЧ, который выделит постоянную со­ставляющую напряжения сигнала. Величина этого напряжения (рис.10, б) зависит от скважности сигнала. При нормальной ра­боте ЗУ импульсы записи и считывания сдвинуты относительно друг друга на половину периода их следования. В этом случае скважность сигнала на выходе триггера будет равна двум, а на­пряжение постоянной составляющей на выходе ФНЧ — среднему значению, что соответствует номинальной скорости считывания. При увеличении или уменьшении временного интервала между мо­ментами записи и считывания изменяются скважность сигнала на выходе триггера и значение постоянной напряжения сигнала. Это напряжение подается на схему управления ГУН, которая плавно изменяет частоту считывания, увеличивая или уменьшая ее в за­висимости от согласования скоростей.

Рис. 10 Структурная схема аналогового временного

детектора (а) и диаграммы его работы (б)

Передача команд согласования скоростей.

В системах с односторонним согласованием скоростей необхо­димо передавать информацию о двух состояниях передающего уст­ройства: отсутствии или наличии КСС. Для передачи этой инфор­мации достаточно одного двоичного разряда. Тогда для защиты от искажений одного символа КСС достаточно использовать трехраз­рядную кодовую группу, для защиты двух символов — пятиразряд­ную кодовую группу и т. д. Обычно в системах с односторонним согласованием скоростей для передачи соответствующих команд используются кодовые группы вида 00...0 — для передачи инфор­мации об отсутствии согласования скоростей и 11...1 для передачи информации о наличии согласования скоростей. Число символов в кодовой группе выбирают нечетным. При этом правильное опозна­вание КСС осуществляется, если число искаженных символов не превышает половины общего числа символов в команде.

В системах с двусторонним согласованием скоростей необходи­мо передавать информацию о трех возможных состояниях переда­ющего устройства: отсутствии согласования скоростей, положи­тельном согласовании скоростей и отрицательном согласовании скоростей. Для передачи этой информации необходимо два двоичных разряда. Тогда для защиты от искажений одного сим­вола КСС необходимо использовать пятиразрядную кодовую ком­бинацию, для защиты от искажения двух символов — семиразрядную кодовую комбинацию и т. д. Увеличение числа КСС и числа разрядов в кодовой комбинации приводит к возрастанию объема передаваемой информации, следовательно, системы с двусторонним согласованием скоростей менее экономичны.

Разработаны системы с двусторонним согласованием скоростей и двухкомандным управлением (исключена передача команды об отсутствии согласования скоростей). По числу передаваемых команд подобные си­стемы идентичны системам с односторонним согласованием ско­ростей. Структура двухкомандного сигнала показана на рис.11, а. При отсутствии согласования скоростей с передающей станции будет поступать чередование положительных и отрица­тельных команд согласования скоростей. Если временной интервал ΔТ между моментами записи и считывания достигнет значения Т_сч, то необходимо произвести согласование скоростей. В этом слу­чае передаются подряд две команды положительного или отрица­тельного согласования скоростей (рис.11, а). Такая структура передачи КСС позволяет выявить одиночные ошибки в передавае­мых командах. Для рассмотрения возможности определения оши­бок интервал времени передачи чередующихся команд назовем пассивным, а интервал времени передачи команд положитель­ного или отрицательного согласования скоростей (две одинаковые команды подряд) — активным.

На рис.11, б, в показаны ошибки в пассивном интервале пере­дачи команд. Эти ошибки легко обнаружить, так как подряд сле­дуют три одинаковые команды, что при нормальной работе невоз­можно. Сложнее выявить ошибки в активном интервале (рис.11, г, д), поскольку в данном случае положительная команда трансформируется в отрицательную и наоборот.

Рис. 11 Структура двухкомандного сигнала при двустороннем

согласовании скоростей

Рис. 12 Приемник команд согласова­ния скоростей с коррекцией ошибок на пассивном интервале передачи КСС

Приемник КСС с коррекцией ошибки в пассивном интервале показан на рис.12. Он содержит три узла: опознаватель, анали­зирующее устройство, корректор ошибок. Опознаватель определяет знак согласования скоростей. Анализатор выявляет положитель­ную или отрицательную КСС. Он содержит триггер Тг, на один вход которого подаются импульсы команд положительного согла­сования скоростей, а на другой — отрицательные, и две схемы И. При появлении подряд двух импульсов одинаковых команд второй импульс пройдет через свою схему И. Корректор оши­бок служит для выявления ошибки в пассивном интерва­ле времени. Он содержит

два счетчика команд: положитель­ных и отрицательных. Емкость счетчиков — три единицы. Счетчики подключены к опознавателю знака так, что по­явление команды определенно­го знака записывается в свой счетчик, а для другого счетчи­ка он является сигналом сбро­са. Если в счетчик подряд по­ступило три команды, необхо­димо осуществить коррекцию. При коррекции производится вставка или изъятие из цифро­вого потока одного времен­ного интервала в зависимости от прошедшей команды согласования скоростей. Такая коррекция не позволяет восстановить пе­редаваемую кодовую комбинацию потока, но дает возможность со­хранить длительность его цикла, что не повлечет за собой срыва цикловой синхронизации в этом потоке.

Для коррекции ошибок в активном интервале передачи команд с передающей станции поступает знак промежуточного значения изменения временного интервала между сигналами записи и счи­тывания. Необходимо учесть, что команды согласования скоростей будут передаваться довольно редко. Это определяется стабиль­ностью частоты задающего генератора, используемого при форми­ровании низовых потоков и в оборудовании временного группообразования. Рассмотрим это на примере системы передачи ИКМ-120. Как будет показано далее, расхождение частот может дости­гать 120 Гц, т. е. за 1 с максимальное число КСС равно 120, а число циклов за 1 с — 8000, т. е. в 67 раз больше. В каждом цикле имеются временные позиции для передачи информационных сим­волов при отрицательном согласовании скоростей. При отсутствии команд согласования скоростей эти временные позиции можно использовать для передачи знака промежуточного значения изме­нения временного интервала между сигналами записи и считыва­ния. Из этого видно, что информация о знаке промежуточного значения изменения временного интервала будет передаваться зна­чительно чаще, чем сами КСС.

При использовании такого способа коррекции каждая сдвоен­ная команда несет в себе информацию только о наличии согласо­вания скоростей, в то время как решение о знаке этого согласова­ния принимается на основе многократно передаваемой информации о знаке изменения временного интервала между сигналами записи и считывания. Как показано на рис.11, г,д при одиночном иска­жении сдвоенных команд последовательности (+ +) преобразуют­ся в последовательности (- -), а последовательности (- -) — в последовательности (+ +); при этом момент передачи сдвоенных команд сдвигается на один времен­ной интервал передачи КСС. Это и используется в приемнике со­гласования скоростей для коррекции ошибок.

В схему приемника команд согласования скоростей добавляют­ся узлы определения знака промежуточного состояния скоростей и устройство сравнения, определяющее несоответствие информации о знаке согласования скоростей в виду сдвоенной команды.

Устройство фазовой автоподстройки частоты. Схема устройства ФАПЧ приведена на рис. 5 (пункт 4.2). В состав ее входят временной детек­тор ВД, схема управления СУ и генератор, управляемый напря­жением, ГУН. Работа аналогового ВД была рассмотрена ранее. Схема управления, содержащая ФНЧ, выделяет из сигнала с вы­хода ВД постоянную составляющую напряжения. Для идеального восстановления первоначальной скорости цифрового потока ФНЧ должен иметь бесконечно малую полосу пропускания. Это позволит значительно уменьшить временные флуктуации импульсов пере­даваемого цифрового потока, вносимые оборудованием временного группообразования. Однако при этом не обеспечивается необходи­мая полоса захвата устройства ФАПЧ, которая не может быть меньше максимального расхождения частот записи в передающем устройстве f_з.пер и считывания в приемном устройстве f_сч.пр. Сле­довательно,

,

где ΔF_ФНЧ — полоса пропускания ФНЧ; δ — относительная не­стабильность частоты f.

Так, при объединении цифровых потоков, сформированных аппаратурой ИКМ-30, f₃ = fсч = 2048 кГц, δ_{f з} = δ_{f сч} =3*10^-5, ΔF_ФНЧ =120 Гц.

На вход ГУН будут проходить все составляющие сигнала с вы­хода ВД, попадающие в полосу ΔF_ФНЧ, что приводит к времен­ным флуктуациям передаваемого цифрового потока. Для уменьше­ния этих флуктуации в схемах ФАПЧ применяются специальные устройства.