- •С.М.Сухман, а.В.Бернов, б.В.Шевкопляс Компоненты телекоммуникационных систем Анализ инженерных решений
- •Isbn 5-7256-0316-4
- •Isbn 5-7256-0316-4 зао ЗелаксПлюс, 2002
- •Предисловие
- •Взаимодействие устройств типа dte/dce
- •Устройства типа dte и dce: сложности терминологии
- •Логический и физический уровни представления сигналов
- •Основные сигналы интерфейса rs-232
- •О сигнале ri
- •Сигналы TxD, clk, TxC, RxD, RxC
- •Взаимодействие устройств в асинхронном режиме
- •Взаимодействие устройств в синхронном режиме
- •Сравнение методов попутной и встречной синхронизации
- •Когда полезно проинвертировать синхросигнал
- •Пары сигналов dtr – dsr и dtr – dcd
- •Сигналы rts и cts
- •Прямое назначение . . .
- •. . . И альтернативное
- •Программное управление потоком данных
- •Трехпроводный вариант интерфейса rs-232
- •Электрические уровни сигналов rs-232
- •Взаимодействие одноименных устройств в асинхронном режиме
- •Варианты сопряжения двух устройств типа dte
- •Пример сопряжения двух устройств типа dce
- •Схемы взаимодействия устройств типа dte и dce в синхронном режиме: типовые решения
- •Вводные замечания
- •Системы с внутренней синхронизацией
- •Системы с внешней синхронизацией
- •Использование модема как устройства типа dte
- •Cистема с двумя последовательно включенными каналами связи
- •Схемы взаимодействия устройств типа dte и dce в синхронном режиме: нестандартные решения
- •Асинхронно-синхронная передача данных между устройствами типа dte и dce
- •Синхронный обмен данными с передачей кадровых меток
- •Повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей системы с попутной синхронизацией
- •Объект модернизации – схема передачи пары сигналов TxD – clk
- •Удвоение скорости передачи данных с использованием для их приема положительного и отрицательного фронтов сигнала clk
- •Удвоение скорости передачи данных заменой сигнала clk сигналом разграничения одноименных битов
- •Расширение функциональных возможностей системы с разграничением одноименных битов
- •Создание дополнительного канала связи
- •Использование дополнительного канала связи для разграничения кадров
- •Аппаратное управление потоком данных с использованием пачек сигналов ТхС
- •Цифровая коррекция фазы сигнала от удаленного синхрогенератора
- •Выравнивание фаз передаваемого и принимаемого синхросигналов
- •Передача синхросигнала против течения потока данных
- •Взаимодействие удаленных устройств с непосредственной односторонней передачей синхросигнала по каналу связи
- •Синхронизация передачи данных между удаленными устройствами
- •Вводные замечания
- •Основная задача и ее универсальное решение
- •Проявления проскальзываний синхронизации для разных типов данных или технологий их передачи
- •Источники обновляемой синхронизации
- •Генераторы сигналов высокой точности и стабильности
- •Фазовые помехи
- •Адаптивный фильтр для подавления джиттера – вандера
- •Синхронизация дуплексных каналов
- •Зацикливание синхросигналов
- •Автоматическое предотвращение зацикливания синхросигналов
- •Синхронизация кольцевых структур
- •Отказоустойчивая система синхронизации сети с кольцевой топологией
- •Синхронизация передачи данных: распознавание и обработка кадров или иных структурных единиц
- •Передача полезных данных вместо избыточных битов синхронизации кадра
- •Частичное восстановление кадра при обнаружении проскальзывания
- •Битовые проскальзывания
- •Структура кадра, применяемого в системе мобильной связи gsm
- •Как по возможности сохранить кадр
- •Упрощение системы синхронизации формирователя hdsl-кадров
- •Минимизация длины флага
- •Традиционное решение с использованием многоразрядного флага
- •Использование одноразрядного флага для обозначения начала кадра
- •Вхождение в синхронизацию
- •Потеря и восстановление синхронизации
- •Использование раздробленного флага начала кадра
- •Применение неуникального флагового кода
- •Построение кросс-корреляционной матрицы для распознавания раздробленного флага
- •Поиск флага в потоке данных, передаваемых по волоконно-оптической линии связи
- •Поиск начала асинхронного сообщения
- •Обнаружение и исправление ошибок синхронизации при передаче непрерывного асинхронного потока данных
- •Распознавание межбайтовых границ в непрерывном синхронном потоке данных
- •Объединение удаленных сегментов сети Ethernet 10 BaseT
- •Структура сети Ethernet 10 BaseT
- •Как построить мост
- •Обмен кадрами через мост
- •Транспортная сеть
- •Преобразование кадра при его передаче между сегментами сети
- •Синхронизация передачи данных: способы кодирования
- •Основные способы кодирования цифровой информации для ее передачи по последовательным каналам связи
- •Структура последовательного канала связи
- •Униполярный код nrz
- •Биполярный код nrz
- •Код “Манчестер-II”
- •Код ami
- •Коды bnzs, hdb3
- •Трехуровневое кодирование сигнала с гарантированным изменением уровней между соседними битовыми интервалами
- •Способ кодирования сигнала для уменьшения излучаемых помех при его передаче по линии
- •Передача данных с использованием скремблера – дескремблера
- •Генераторы псевдослучайных битовых последовательностей
- •Скремблер – дескремблер с неизолированными генераторами псевдослучайных битовых последовательностей
- •Скремблер – дескремблер с изолированными генераторами псевдослучайных битовых последовательностей
- •Скремблер – дескремблер с неизолированными генераторами – улучшенный вариант
- •Синхронизация изолированных генераторов скремблера – дескремблера
- •Выделение синхросигнала и данных из канала связи
- •Одноконтурная и двухконтурные схемы выделения синхросигнала
- •Шифратор и дешифратор кода “Манчестер-II”
- •Вводные замечания
- •Схемы шифратора и дешифратора
- •Распознавание ячеек атм в битовом и байтовом потоках данных
- •Структура ячейки
- •Использование кода crc в процессе распознавания границ ячеек
- •Формирование заголовка ячейки передатчиком
- •Проверка правильности заголовка ячейки приемником
- •Поиск заголовка в непрерывном битовом потоке данных
- •Поиск заголовка в непрерывном байтовом потоке данных
- •Размещение ячейки внутри кадра
- •Логические соотношения для перехода от битового потока данных к байтовому
- •Мозаика решений
- •Сопряжение разноскоростных компонентовсинхронных систем без использования буфера типа fifo
- •Одноканальная система
- •Система с мультиплексированием каналов
- •Устранение проскальзываний синхронизации при передаче речевых сигналов
- •Идея использования периодов “тишины”
- •Прохождение сигнала по тракту микрофон – динамик
- •Детектор тишины
- •Поведение системы в экстремальных ситуациях
- •Идея устранения проскальзываний с помощью цап – ацп
- •Самообучающийся генератор синхросигналов
- •Усовершенствование измерителей длины кабельных линий передачи данных
- •Объект модернизации – рефлектометр
- •Измеритель длины кабельной линии передачи данных – первый вариант
- •Измеритель длины кабельной линии передачи данных – второй вариант
- •Литература
- •Оглавление
Министерство образования Российской Федерации
Московский государственный институт электронной техники
(Технический университет)
С.М.Сухман, а.В.Бернов, б.В.Шевкопляс Компоненты телекоммуникационных систем Анализ инженерных решений
Учебное пособие
Утверждено редакционно-издательским советом института
Москва 2002
ББК 32.973
С91
УДК 681.326(075)
Рецензенты: канд. техн. наук Р.Ж.Ержанов; В.А.Степанов
Сухман С.М., Бернов А.В., Шевкопляс Б.В.
С91 Компоненты телекоммуникационных систем. Анализ инженерных решений: Уч. пособие. - М.: МИЭТ, 2002. - 220 с.: ил.
Isbn 5-7256-0316-4
Рассмотрены примеры построения телекоммуникационных систем, отдельных устройств и их составных частей. Описано более ста конкретных структурных и схемных решений, причем большинство из них признаны изобретениями. Это позволяет высветить многие недостатки существующих телекоммуникационных устройств и ознакомиться с перспективными решениями. Основное внимание уделено задачам обеспечения синхронизации между удаленными друг от друга устройствами.
Предназначено для студентов, получающих образование по специальностям 2010 (Многоканальные телекоммуникационные системы) и 2018 (Защищенные системы связи). Может быть полезно аспирантам и техническим специалистам, желающим расширить базовые знания в части освоения практических задач.
Учебное пособие
Сухман Сергей Маратович
Бернов Аркадий Валентинович
Шевкопляс Борис Владимирович
Компоненты телекоммуникационных систем. Анализ инженерных решений
Редактор Е.Г.Кузнецова. Выпускающий редактор С.В.Козинцева. Технический редактор Е.Н.Романова. Корректор Л.Г.Лосякова. Компьютерная верстка и графика Б.В.Шевкопляс.
ЛР № 020516 от 12.05.97. Подписано в печать с оригинала-макета 25.12.01. Формат 6084 1/16. Печать офсетная. Бумага офсетная. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 12,76. Уч.-изд. л. 11,0. Тираж 100 экз. Заказ 10.
Отпечатано в типографии ИПК МИЭТ.
103498, Москва, МИЭТ.
МИЭТ, 2002
Isbn 5-7256-0316-4 зао ЗелаксПлюс, 2002
Многие вещи нам непонятны не потому,
что наши понятия слабы; но потому, что
cии вещи не входят в круг наших понятий.
К.Прутков
Предисловие
В настоящее время на российском рынке телекоммуникаций представлен широкий набор всевозможных систем и устройств разного функционального назначения. Издано также множество хороших книг по таким системам. Особое место, как всегда, занимает неисчерпаемая информация в Интернет. На первый взгляд, все это снимает проблему издания дополнительных учебных пособий для студентов. Но при более детальном изучении реальных и виртуальных книг и статей открывается иное видение этой проблемы.
Темпы развития телекоммуникаций в последние годы столь велики, что их “описательная” сторона постоянно отстает, если не считать рекламных изданий. Сравнительно полные сведения можно получить по информационным технологиям, но зачастую и они имеют слишком общий характер и допускают неоднозначную трактовку, а стоит только коснуться конкретных деталей – и мы попадаем в информационный вакуум. Большинство частных вопросов остаются без ответа.
Мы отдаем себе отчет в том, что “нельзя объять необъятное”. И все же предлагаемое Вам учебное пособие – попытка ответить на часть таких вопросов. По стилю эта книга напоминает хорошо известные “полусправочные” издания типа “500 практических схем на ИС” (Уитсон Дж., Мир, 1992 г.). Как сказал Исаак Ньютон, “при изучении наук примеры полезнее правил”.
Несколько слов о структуре книги. В первой и второй главах приведены основные сведения о наиболее популярных интерфейсах физического уровня из семейства RS. Рассмотрены примеры простейших систем с такими интерфейсами, причем центральное место отведено вопросам синхронизации между составными частями этих систем. Рекомендуем с особым вниманием прочитать эти главы, поскольку Вам, вероятнее всего, в практической работе так или иначе придется “состыковывать” устройства типа DTE и DCE.
В третьей главе рассмотрены нестандартные решения, которые позволяют улучшить характеристики традиционных систем передачи данных. Вы сможете убедиться в том, что можно усовершенствовать даже проверенные десятилетиями простые схемы передачи данных (см., например, п. 3.3)! В четвертой главе предпринята попытка систематического изложения вопросов обеспечения синхронизации “в общем” и “в частности”. Эта глава, по существу, подготавливает читателя к знакомству с последующими главами, которые в основном нацелены на освещение вопросов синхронизации на разных уровнях.
Большинство рассмотренных решений представляют собой изобретения, т.е. защищены патентами. С описаниями приведенных в списке литературы и других зарубежных изобретений можно ознакомиться на сайте http://www.uspto.gov . Следует отметить, что на этом сайте Вас ждет мощный поисковый сервер. С его помощью можно скомпоновать личную библиотеку конкретных решений в интересующей Вас области. В режиме расширенного поиска (Advanced Search) можно использовать ключевые слова, просматривать дерево ссылок на выбранный патент, отслеживать появление новых изобретений интересующего Вас автора и т.д. (всего 31 способ поиска, не считая комбинированных). При этом доступ к базам данных бесплатный. ;-)
Мы приводим описания технических решений и рисунки в максимально упрощенном виде. Как правило, они не совпадают с материалами первоисточников по форме; что же касается содержания, то мы надеемся, что привнесенные при упрощенном описании искажения (а они, к сожалению, неизбежны) не затрагивают сути решений. Едва ли не каждое решение можно усовершенствовать, поэтому многие из них могут послужить аналогами и прототипами Ваших будущих изобретений.
В заключение хотелось бы пожелать Вам оптимизма и хорошего делового настроения, которое поможет оценить красоту и мощь многих приведенных здесь схем и не обращать особого внимания на недостатки изложения.