2. Мультифреймовая синхронизация в системе crc-4

Система мультифреймовой синхронизации CRC-4 предназначена для осуществления контроля текущего фазирования основного фрейма (G.706).

Система CRC4 используется для защиты от ложного циклового синхронизма. Ложный цикловой синхронизм может возникнуть , если в структуре данных нетелефонного терминала передается цифровой сигнал, имитирующий сигнал кадровой метки. Поскольку пользователю недоступна полная структура составного цикла, добавление битовCRCи их оценка в приемнике позволяет обнаружить ложный цикловой синхронизм.

Эта же система может быть использована и для оценки частоты битовых ошибок в тракте (BER=BitErrorRate). Вероятность необнаружения ошибок дляCRCсистем составляет 1\2n . ДляCRC4, следовательно эта величина составляет около 6%.

Мультифрейм системы CRC-4 состоит из 16 основных фреймов с номерами от 0 до 15 и имеет период повторения 16*125мкс=2мс. Синхронизация мультифреймовCRC-4 основана на слежении за синхросимволом 001011, появляющимся в первом разряде первых шести байтов сигналаNFAS(см. подчеркнутые позиции битовNFASв таблице3.). Мультифрейм подразделяется на два субмультифрейма с номерами 1 и 2, каждый из которых содержит по 8 основных фреймов и имеет длину 2048 бит.

Проверка фазирования фреймов в системе CRC-4 осуществляется следующим образом. Сначала обеспечивается фазирование мультифреймов на обоих концах тракта передачи. На местном (ближнем) конце все разряды каждого передаваемого субмультифрейма обрабатываются по процедуреCRC-4 (умножение на Х4,затем деление на Х4+Х+1), в результате получается остаток из 4 бит. Этот остаток вводится в позиции разряда 1 четырех последовательных сигналовFASследующего субмультифрейма перед его передачей. (С1..С4 см. Таблицу 1.) После этого осуществляется передача субмультифрейма, и эта же процедура повторяется на противоположном конце. Эти биты сравниваются с битами, принятыми в позициях разряда 1 четырех последовательных сигналовFASочередного принимаемого субмультифрейма. Описанный процесс осуществляется для обоих направлений передачи. Если число ошибок, подсчитанных за 1 сек, достигает 914 из 1000 возможных, осуществляется поиск нового фазового положения основного фрейма. Результат сравнения принятого и генерируемого на месте остатков деления передаются на ближний конец с помощью Е- битов (E=Error/ ошибка). Е1=1 означает наличие ошибки в субмультифрейме 1, если Е2 =1 - значит ошибка обнаружена в субмультифрейме 2 и т. д. Подробно процедура СRС-4 и обработка Е -битов описаны в рекомендациях МККТТG.704 иG.706.

3. Мультифреймовая синхронизация в сигнальном канале (cas)

Алгоритм синхронизации мультифреймов сигнализации заключается в обеспечении процедуры закрепления пакета сигнализации вида ABCD за конкретным каналом системы Е1. Для передачи сигнальной информации (битов ABCD для каждого из 30 каналов) с закреплением сигнальных каналов за рабочими каналами (Channel Associated Signaling = CAS) выделен временной интервал 16. Требования к мультифреймовой синхронизации в сигнальном канале CAS даны в рекомендациях МККТТ G.704 и G.732. Мультифрейм передачи сигнализации CAS содержат 16 основных фреймов с номерами от 0 до 15. Следует отметить, что границы сигнального мультифрейма могут отличаться от границ мультифрейма СRС-4. Фазирование мультифрейма CAS осуществляется по синхросимволу 0000 локализованному в группе старших разрядов временного интервала 16 нулевого основного кадра CAS. Разряд 6 этого временного интервала является разрядом тревожной сигнализации мультифрейма (Y- разряд). После достижения синфазности мультифрейма CAS на стороне приема бит Y передачи устанавливается в 0, если же синфазность не достигнута, бит Y устанавливается в 1. Временные интервалы 16 для остальных 15 основных фреймов мультифрейма CAS(1-15) зарезервированы для передачи битов сигнализации ABCD 30 рабочих каналов. Группы старших разрядов отводятся под каналы 1-15, а младшие - под каналы 16 - 30.

Рис. 10 Типовая структура фреймера приемника в трансивере Е1

Рис. 11 Функции фреймера передатчика Е1

4. Схема защиты линейных цепей тракта Е1

В соответствии с рекомендациями ETS300 046-3 иITUK17-K20 входные цепи интерфейса Е1 должны содержать элементы защиты, гарантирующие безопасную и надежную работу оборудования при возникновении перенапряжения в линейном кабеле из-за короткого замыкания с сетевым кабелем, или в результате воздействия ударов молнии. Каждый канал стандарта Е1 в мультиплексоре ГМ-2 имеет свои элементы защиты в соответствии с международными требованиями по безопасности и надежности телекоммуникационного оборудования.

Первой ступенью защиты является использование предохранительных резисторов с положительным температурным коэффициентом (РТС)- позисторов. Резисторы, стоящие последовательно в каждой входной линейной цепи приемника и передатчика, обеспечивают ограничение тока при возникновении перенапряжения в этих цепях в результате замыкания сигнальных линий интерфейсного кабеля и сетевого кабеля. Сопротивление предохранительных резисторов в нормальном состоянии составляет от 4 до 7 Ом. При увеличении напряжения происходит нагрев резистора и резко возрастает его сопротивление, которое и ограничивает ток проходящий во входных цепях интерфейса. После устранения перенапряжения и охлаждения позистора происходит восстановление нормального сопротивления. Наличие такой защиты обусловлено требованиями Bellcore1089,FCCPart68 иUL1489 для телекоммуникационной аппаратуры. Этот тип защиты обеспечивает выживание аппаратуры при достаточно длительном воздействии сетевого напряжения на входные цепи, но не способен защитить от кратковременных высоковольтных импульсов возникающих в интерфейсном кабеле длиной до 2500метров в результате действия разрядов молнии. В качестве элементов первого уровня в тракте Е1 используется самовосстанавливающиеся полимерные предохранителиPolySwitchфирмыRaychem.

Следующий защитный элемент - газовый разрядник. Он предназначен для защиты входных цепей интерфейса от пробоя, который может произойти из-за повышенной разницы потенциалов между проводами кабеля и вторичными цепями интерфейса, развязанных от линии через изолирующий трансформатор. Трансформатор имеет напряжение пробоя около 1500В. В результате воздействии разрядов молнии на локальных участках среды прохождения кабеля может возникнуть резкое повышение потенциала проводов до нескольких киловольт относительно локального земляного потенциала связной аппаратуры. Газоразрядный предохранитель имеет напряжение пробоя 70 - 90 В. Газоразрядник обеспечивает достаточное быстродействие и выдерживает токовую перегрузку. Разрядник защищает от пробоя изолирующий трансформатор, но не способен сохранить нормальное функционирование трансформатора. Протекание достаточно больших токовых импульсов в первичных обмотках трансформатора, возникающих вследствие ряда вышеперечисленных причин, может привести к перенасыщению магнитопровода трансформатора. В результате возможна как временная потеря рабочих характеристик трансформатора, так и необратимое изменение его физических свойств.

Следующая ступень защиты - быстродействующие ограничители напряжения на входных обмотках изолирующего трансформатора. В мультиплексоре используются твердотельные защитные элементы - TVS- диодные структурыLC01-06 фирмыSemtech. Принцип действия такого прибора аналогичен работе тиристора. Напряжение пробоя структуры -6В. Прибор неполярный и позволяет ограничивать напряжение импульсных помех любой полярности. СтруктураTVS-диода имеет достаточно малую емкость - не более 50 пФ, что обеспечивает отсутствие искажения полезного сигнала. Структура прибора способна выдержать перенапряжение до 275В при токе до 100А! Допустимая импульсная мощность - до 300Вт! Таким образом, все три ступени защиты функционально дополняя друг друга обеспечивают надежную защиту интерфейсных цепей первичного канала Е1.

Все три ступени защиты относились к защите первичных цепей интерфейса. Однако, применение всех перечисленных ступеней защиты не исключает возможность возникновения перенапряжения во вторичных цепях изолирующего трансформатора вследствие действия мощных высоковольтных импульсов. Наличие индуктивности трансформатора, а также паразитной проходной емкости могут обеспечить при переходных процессах в цепях входа приемника и выхода передатчика напряжения несколько десятков вольт! Эти высоковольтные импульсы вызовут пробой полупроводниковых входов микросхемы трансивера. В качестве элементов защиты входов трансивера используется быстродействующие TVS- диодные сборкиSRDA05-4 фирмыSemtech. Эти диоды имеют малую емкость и способны выдержать большие токи перегрузки. Диоды обеспечивают защиту входов микросхему от импульсов с амплитудой напряжения больше напряжения питания или меньше нулевого сигнального потенциала.

Последний элемент защиты в системе - защита от перенапряжения цепей питания микросхемы трансивера. Защита предназначена для предотвращения импульсного локального повышения напряжения на шинах питания микросхемы трансивера вследствие мощных токовых бросков, возникающих уже в результате действия самих элементов защиты вторичной цепи. Например, при возникновении импульса помехи имеющего большую энергию, срабатывает защитный диод и мощный токовый заряд «сливается» на цепь шин питания. Возможность возникновения перенапряжения обусловлена наличием паразитной реактивной и активной составляющей в цепях разводки питания от источника питания до выводов питания микросхемы трансивера.

Автор: Самарин А.В.

Сотрудник фирмы «Зелос»