1 0 1 0 1 Порог 1 0 1 0 1

Компаратор

Мультивибратор

t

Тактовые

Сравнение сигнала Тактовые импульсы интервалы

с пороговым значением из схемы синхронизации

Компаратор принимает решение о том, какой символ был передан

("0" или "1") путем сравнения амплитуды входного сигнала с эталонным (пороговым) значением в данный такт.

На выходе компаратора имеется импульс до тех пор, пока порог превышается. Ширина импульсов на входе и соответственно на выходе компаратора разная, поэтому мультивибратор, восстанавливает первоначальную (как на передаче) длительность импульса.

Компаратор может ошибиться при принятии решения ("0" или "1"), поэтому применяют помехоустойчивое кодирование путем ввода избыточности (дополнительных контрольных битов) в цифровую информацию, представленную двоичными цифрами 0 и 1. Это влечет за собой снижение скорости передачи, но резко повышает устойчивость к помехам.

На приемной станции легко подсчитать число ошибочно принятых компаратором решений, даже не зная, какой конкретно бит был принят неверно.

.

.

.

.

Пример:

Предположим, что передаются две кодовые комбинации: 10101110 и 01100011, в которых все биты информационные и нет избыточности.

Введем дополнительно к восьми информационным битам девятый -

контрольный бит, при этом сумма единиц в передаваемых кодовых комбинациях должна быть четной.

Это означает, что в первой кодовой комбинации дополнительный контрольный бит должен быть равным 1, а во второй - 0.

В линию поступят уже не 8-разрядные кодовые комбинации, а 9-ти.

Если помеха исказит сигнал, один из битов будет принят неверно: вместо "0" "1" или наоборот, то независимо от разряда кодовой комбинации, в котором произошла ошибка, сумма единиц - нечетная и наличие ошибки фиксируется.

Суммирование осуществляет специальная микросхема - сумматор и двоичный счетчик.

Одно из правил двоичной арифметики - суммирование по "модулю 2":

0  0 = 0;

1  0 = 1;

0  1 = 1;

1  1 = 0.

Знак  означает, что это не обычное, а двоичное суммирование.

При суммировании по "модулю 2" очередная цифра, поступающая на вход сумматора, складывается с результатом предыдущего суммирования.

Если в приемной станции на выходе сумматора число единиц в кодовой комбинации четное, результат суммирования будет "0", а если нечетное – "1".

Это означает, что регенератор (компаратор) принял ошибочное решение при восстановлении цифровой кодовой комбинации. Введение в кодовые комбинации столь малой избыточности, как один бит, не позволяет обнаружить все ошибки, например, замену двух "0" одновременно двумя "1" и т.п.

Для этих целей нужны коды с большей избыточностью, например:

-код Хэмминга, в котором после 4-х информационных битов в линию передается 3 контрольных, что значительно снижает скорость передачи цифрового потока;

-использование квазитроичных кодов (-1, 0, +1 - изобретен в 1952 г.), заранее закладывает избыточность, что позволяет обнаружить ошибки

(не могут следовать друг за другом два импульса с одной полярностью), используется в некоторых ИКМ-системах.

Разновидность троичных кодов - квазитроичный код, не соблюдает правила перехода из двоичной системы счисления в троичную систему.

Троичные коды имеют достоинство в том, что избыточность в них заложена не за счет дополнительных символов, как это осуществляется в двоичных кодах, а за счет большего основания кода, что не только не снижает скорость передачи сигнала, но значительно увеличивает ее.

Квазитроичный код (код с чередованием полярности импульсов - ЧПИ) преобразует двоичный код просто: нули остаются без изменения, а единицы изменяются поочередно: то на "+1", то на "-1". Применение квазитроичного кода не снижает скорость передачи сигнала.

.

.

Пример применения квазитроичного кода:

имеется цифровая последовательность: 1 1 0 0 1 1 0 1,

которая превращается в: +1 - 1 0 0 +1 - 1 0 +1

Если в последовательности импульсов, приведенной выше, был неправильно принят третий символ (вместо "0" была принята "+1"), то на выходе регенератора

имеется последовательность: +1 - 1 +1 0 +1 - 1 0 +1

Здесь нарушилось правило чередования полярностей импульсов: в соответствии с принятым алгоритмом формирования квазитроичного кода в нем не могут следовать друг за другом единицы с одинаковой полярностью.

Следовательно, на приемной станции эта ошибка будет зафиксирована и с помощью отдельного компаратора, принимающего решение (или простого выпрямителя), "положительная" единица в третьем разряде меняется на "0".

Принципы синхронизации остаются неизменными для цифровых систем передачи всех ступеней иерархии.

Одинаково выделяются из цифрового потока импульсы тактовой частоты и, для обеспечения синхронной (точнее синфазной) работы мультиплексоров на передаче и демультиплексоров на приеме, направляются в линию комбинации импульсов цикловой синхронизации (синхросигнала). Практически это осуществляется следующим образом:

На вход системы передачи приходят биты из 4-х информационных потоков и записываются в ячейки памяти ЗУ, затем считываются с них и направляются в линию. При этом за счет усложнения аппаратуры ЗУ (шины записи информации и считывания независимы друг от друга) скорость считывания информации выше скорости ее записи. В системе ИКМ-120 таким "пустым" интервалом, не несущим никакой информации, во всех 4-х потоках является каждый 33-й интервал. При объединении потоков на выходе в линию образуются "дырки" шириной в

4 интервала, в которые и вставляются синхроимпульсы, а также другая служебная информация.

Строгая периодичность синхросигнала - одно из важнейших свойств, используемых для его распознавания.

Формирование "пустых" временных интервалов в цифровом потоке

Тактовые импульсы

Биты в ячейках памяти (ЗУ) от 4-х информационных потоков

1

1

1

0 0 0

Импульсы считывания "Лишний" импульс

Считываемый цифровой поток "Пустой" временной интервал

(без информации)

1

1

1

0 0 0 ?

.

.

.

Чтобы не было смещения во времени "пустых" интервалов в каждом цикле передачи и не произошел бы полный сбой работы системы синхронизации и аппаратуры в целом, специальное устройство на микросхемах контролирует взаимное положение (интервал) импульсов записи и импульсов считывания.

Если местный генератор тактовых импульсов (ГТИ) увеличит частоту следования импульсов считывания ("убежит вперед"), "пустой" интервал появится раньше времени (информационный импульс "потерян", рис. "а" ниже), а контролируемый интервал уменьшится до критической величины.

Другое устройство вводит в этот "пустой" интервал ложный импульс, не несущий никакой информации (аналогично добавлению секунд во время подведения часов в ту или иную сторону).

Такое согласование (выравнивание) скоростей записи и считывания цифровых потоков, называется согласованием скоростей.

Согласование скоростей цифровых потоков

а) "пустой" интервал появился раньше и потерян информационный

импульс (считывание опережает запись)

б) Положительное согласование

(вставлен "дополнительный" тактовый импульс)

в) "пустой" интервал не появился вовремя и

"проскочил" тактовый импульс (запись опережает считывание)

г) Отрицательное согласование

(исключен "лишний" тактовый импульс)

Процедура согласования скоростей называется стаффинг

(staffinq - в технической литературе, переводится как "вставка").

Если в объединенном цифровом потоке на передающей стороне появляется, например, ложный импульс, в приемную станцию по служебному каналу.

-В качестве первого служебного канала используется один из "пустых" интервалов и в линию передается синхроимпульс (единичный бит), посланный 3 раза подряд для надежности, сообщающий о том, что необходимо провести согласование скоростей.

Приняв команду, даже, если вместо трех единиц подряд "111" из-за воздействия помех придет только один бит - "1", по первому, каналу приемник осуществляет стаффинг - согласование.

Если в приемнике по первому служебному каналу объединенного цифрового потока появляется команда "000", то производить согласование скоростей не надо - все они информационные.

Если в цифровом потоке уже должен появиться "пустой" интервал, а тактовые импульсы из-за малой их скорости до сих пор еще не считали из ЗУ приемника предшествующий импульс ("часы спешат"), этот импульс исключается из цифрового потока и образуется временнóй интервал ("пустой" интервал).

Такое согласование называется отрицательным.

Поскольку о виде согласования необходимо сообщить приемной станции, для этой цели вводят команду "вид согласования".

Команда "вид согласования" передается по второму служебному каналу, т.к. по первому служебному каналу передается "111" - "необходимо произвести согласование":

-"111" (один бит три раза подряд) - согласование положительное, т.е.

в объединенный цифровой поток вставлен "ложный" бит (импульс);

-"000" (один бит три раза подряд) - согласование отрицательное, т.е.

из объединенного цифрового потока "вырезан" информационный бит.

-Второй служебный канал организуется точно также как и первый за счет "пустых" интервалов.

Исключенный на передаче информационный бит не пропадает совсем, он передается по третьему служебному каналу, при этом он, как и служебные биты, повторяется три раза.

Таким образом:

По первой команде, переданной по первому служебному каналу, приемник узнает о том, что надо произвести согласование (комбинация "111");

По второй команде, переданной по второму служебному каналу, приемник решает:

• нужно ликвидировать ложный импульс (комбинация "111");

• нужно восстановить пропущенный информационный, импульс (комбинация "000");

По третьей команде, переданной по третьему служебному каналу, приемник определяет какой импульс (бит) пропущен ("1" или "0"):

-при получении комбинации "111" – пропущен импульс "1";

-при получении комбинации "000" – пропущен импульс "0".

Выравнивание скоростей цифровых потоков с использованием иерархии систем передачи ИКМ называется PDH - Plesiochronous Digital Hierarchy

Плезиохронная цифровая иерархия - PDH - Plesiochronous Digital Hierarchy - цифровой способ передачи данных и речевого сигнала, основанный на временнóм разделении каналов и технологии представления сигнала с помощью импульсно-кодовой модуляции - ИКМ.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Общеканальная система сигнализации (ОКС)

Сигнализация – это совокупность сигналов, передаваемых между элементами сети для обеспечения процессов установления и разъединения соединений при обслуживании вызовов, а также для передачи различной служебной информации.

МСЭ-Т рекомендует применение ОКС№7 на телекоммуникационных сетях.

Виды сигнализации

Абонентская Межстанционная Абонентская

ТА

ТА

Существуют два способа сигнализации при обмене управляющих устройств сигналами внутри одной АТС (одного УК – узла коммутации) или между разными АТС (разными УК) сети электросвязи:

-децентрализованный способ (линейная сигнализация) используется на аналоговых телефонных сетях, а также для передачи служебной информации внутри АТС и между АТС на цифровых сетях с малым числом линий в пучках;

-централизованный способ, при котором используется общеканальная система сигнализации (ОКС) между двумя управляющими устройствами коммутационных станций (узлов) телекоммуникационной сети для обмена управляющими сигналами (управление выбором маршрута, трафиком сигнализации, каналом, защитой от ошибок и т.д.). ОКС - это цифровой канал.

В настоящее время в ОКС могут передаваться не только сообщения сигнализации (передаются с высшим приоритетом) в телекоммуникационных сетях, но и цифровые данные в пакетной форме, телеметрическая информация, данные для целей технической эксплуатации (передаются с низшим приоритетом).

В ОКС передаются сигналы управления, линейные и информационные сигналы.

В сетях ОКС может передаваться и другая информация:

-управление сетью сигнализации;

-испытания правильного функционирования каналов сети сигнализации;

-данные для учета стоимости услуг, оказанных пользователям, данные расчетов или биллинга;

-данные о нагрузке (трафике) в каналах ОКС и в каналах передачи речи и данных;

-данные из информационных баз данных.

ОКС может использовать различные линии передачи: медножильные кабели, ВОЛС, ИКМ и др.

Преимущества ОКС:

-неограниченный состав сигналов;

-малое время установления соединений за счет высокой скорости передачи сигнальной информации (от 2,4 до 64,0кбит/с);

-отсутствие помех во время разговора при передаче данных сигнальной (управляющей соединением) информации.

ОКС можно эффективно применять уже при 60-канальном тракте передачи речи (данных) на местных сетях.

ОКС №7 строится двумя способами:

-связанный способ (на первом этапе внедрения);

-несвязанный способ (на втором этапе внедрения).

- узлы коммутации - пункты сигнализации SP, STP- транзитный пункт

ОКС

SP SP

STP

ОКС ОКС

Разговорные Разговорные

каналы ОКС каналы

SP SP

В ОКС сигналы передаются в виде пакетов, в SP и STP также используется способ коммутации пакетов, т.е. в каналах ОКС информация передается в виде сигнальных единиц - SU, которые имеют разное назначение и переменную длину.

Сигнальные единицы – SU содержат следующую информацию:

-адресную;

-данные о номере канала в пучке;

-данные о номере пучка;

-сигнальную информацию об этапах установления соединения или его разъединения;

-информацию для обнаружения ошибок в передаче полезной информации и др.

МСЭ-Т рекомендует применение ОКС № 7 (рекомендации Q.700 - Q.705 – введение в ОКС № 7, функции, структура, Q.707 – испытания и техобслуживание, Q.711 – Q.716 – подсистема SCCP, Q.730 – Q.737 – дополнительные услуги ISDN, Q.761 – Q.767 – подсистема ISUP, Q.771 – Q.775 – подсистема TСAP, Q.780 – Q.788 – спецификация тестирования).

.

.

.

.

.

.

Подсистемы ОКС №7:

- ISDN - подсистема пользователя аналоговой сети (ТфОП) при организации доступа к цифровой сети с интеграцией обслуживания, например, к узкополосным службам - У-ЦСИО (см. раздел ЦСИО);

- ISUP – подсистема пользователя цифровой сети с интеграцией обслуживания - ЦСИО;

- ТUP – подсистема телефонного пользователя (обычный телефонный пользователь);

- SCCP – подсистема управления соединением;

- МАР – подсистема пользователей мобильной сети;

- INAP – подсистема пользователей интеллектуальной сети (платформы);

- МТР - подсистема передачи сообщений (база, фундамент).

Система общеканальной сигнализации ОКС № 7 – это универсальная многофункциональная система межстанционной сигнализации, ориентированная на поддержку практически всех услуг связи.

Широкомасштабное внедрение ОКС № 7 обусловлено следующими причинами:

-массовым внедрением цифровых систем коммутации с программным управлением на всех уровнях иерархии ТфОП;

-созданием федеральных сетей подвижной связи – CПC - стандартов GSM-900 и

NMT-450;

-создание ведомственных и коммерческих сетей электросвязи с большим, чем у ТфОП спектром услуг;

-внедрение услуг ЦСИО (ISDN) на ТфОП и других коммерческих телекоммуникационных сетях;

Система ОКС № 7 может быть использована:

-на сети сигнализации, организованной по каналам систем передачи ИКМ;

-по физическим линиям или аналоговым каналам.

Система ОКС № 7 предназначена для использования в цифровых сетях электросвязи (ЦСИО, СПД с коммутацией каналов и др.).

Территория страны разбивается на географические районы, в каждом из которых устанавливается транзитный пункт сигнализации STP. Один STP может обслужить до 16 зон нумерации.

Чтобы удовлетворить требования МСЭ-Т к максимальной задержке сообщений по сигнальной сети, не допускается передача сигнальных сообщений по ОКС № 7 более чем через 4 транзитных сигнальных пункта - STP.

Характеристики ОКС № 7:

-время простоя сигнального канала не более 10 мин. в год.

-номинальная загрузка сигнального канала 0,2 Эрл.

-вероятность ошибки в битах (МТР) должна быть не ниже 10^-4

Функции сети сигнализации ОКС № 7:

-управление трафиком;

-управление маршрутами сигнализации;

-управление звеньями сигнализации.

.

.

.

.