
- •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
Потеря и восстановление синхронизации
Если в процессе или после установления взаимной синхронизации мультиплексоров хотя бы один из них обнаруживает неправильную последовательность флаговых битов (отличную от последовательности вида ...010101...), то это означает, что синхронизация потеряна.
В качестве примера поведения системы при потере синхронизации рассмотрим последовательность событий, приведенную на рис.5.17.
Рис.5.70. Последовательность а – в событий при потере синхронизации мультиплексором MUX 2
1. В исходном состоянии (рис.5.17,а) оба мультиплексора находятся в рабочем режиме и формируют потоки D (см. рис.5.16 и 5.14).
2. В некоторый момент мультиплексор MUX 2 обнаруживает ошибку в последовательности полученных флаговых битов: вместо ожидаемого лог. 0 принята лог. 1, или наоборот. Так как мультиплексор MUX 2 не может справиться с проблемой в одиночку (у него нет ориентиров для поиска очередного флагового бита), он обращается за помощью к мультиплексору MUX 1 выдачей ему неструктурированного потока G (рис.5.17,б).
3. Мультиплексор MUX 1 не обнаруживает во входном потоке G флаговых битов и теряет синхронизацию с мультиплексором MUX 2 (столь грубая просьба о помощи воспринята). В ответ на потерю синхронизации мультиплексор MUX 1 посылает в мультиплексор MUX 2 поток G. Таким образом, ситуация усугубляется – синхронизация отсутствует уже в обоих направлениях (рис.5.17,в). Мультиплексоры передают друг другу потоки G. А это и есть начальное условие для запуска уже рассмотренной процедуры установления синхронизации (см. рис.5.15,а).
Через определенное время, заданное таймером мультиплексора MUX 1, система переходит в состояние, показанное на рис.5.15,б, и т.д. Процесс завершается полным восстановлением синхронизации (см. рис.5.15,ж).
Отметим, что для установления синхронизации можно воспользоваться методом статистического анализа потока принимаемых данных (см. п. 5.5).
Использование раздробленного флага начала кадра
Применение неуникального флагового кода
Вновь вернемся к вопросу синхронизации приемника с передатчиком. Напомним, что поток передаваемых по линии связи битов состоит из структурных единиц (например кадров). Мы пока рассматриваем решения на логическом уровне, т.е. такие, в которых не используются какие-либо физические метки – ограничители кадров. (К последним можно было бы отнести, например, преднамеренное нарушение правил формирования сигнала в линии в моменты начала кадров, как это делается в некоторых системах.)
Идея построения “обычного” кадра поясняется рис.5.18. Кадр представляет собой группу битов с границами p и q. Флаг имеет фиксированную длину, его границы – а и b.
Рис.5.71. Пример структуры кадра. Его начало помечено уникальным кодом – флагом
За флагом следуют слова b – c, c – d, d – e и т.д. При формировании исходного кадра все слова имеют одинаковую длину. Но перед выдачей кадра в линию связи некоторые (или даже все) слова могут разбавляться служебными битами (лог. 0) для сохранения уникальности флагового кода. Эта процедура называется бит-стаффингом (см. п. 5.4.1).
Как следует из примера, рассмотренного в п. 5.4, длину флага можно сократить до одного бита, при этом бит-стаффинг не нужен. Здесь мы приведем родственное, но более общее решение, в котором многоразрядный флаг существует, но в виде разобщенных битов (рис.5.19) [20].
Рис.5.72. Структура кадра с раздробленным на отдельные биты флагом (сравните с рис.5.18)
Отдельные биты раздробленного флага фиксированной длины дополнительно служат метками начала слов кадра. В то же время совокупность флаговых битов позволяет достаточно надежно распознать кадр как целое. Длина слова фиксирована, бит-стаффинг не нужен.
Приемник распознаёт флаг с использованием вероятностных оценок. При анализе входного потока битов он выявляет в нем устойчивые закономерности. Проще говоря, приемник как бы просматривает поток, показанный на рис.5.19, сквозь непрозрачную маску, в которой вырезаны отверстия, соответствующие черным квадратикам на рисунке. Маска может накрывать, например, 20 кадров, так что при восьмиразрядном флаге в прорези маски попадает цепочка из 208 = 160 битов.
Шаг за шагом перемещая маску вдоль исследуемого потока, не позже чем через семь шагов увидим сквозь ее отверстия одну из правильных 160-разрядных комбинаций битов. Эта комбинация однозначно определяет первоначальную разметку потока битов, выполненную передатчиком.
В отсутствие ошибок передачи вероятность ложного обнаружения искомой цепочки битов пренебрежимо мала, особенно при использовании скремблера (шифратора) данных со стороны передатчика (см. п. 6.4). Cкремблер преобразует данные таким образом, что они выглядят как случайные битовые последовательности с равновероятным появлением лог. 0 и лог 1. Приемник выполняет обратное преобразование.