PRACTICE / Глава 3. Временное группообразование или мультиплексирование в цсп икм-врк
.pdfКроме выбора оптимального соотношения числа информационных и служебных символов, обеспечивающего заданные параметры систем передачи, при построении цикла передачи необходимо учитывать следующие важные требования к его структуре:
-число следующих подряд служебных символов должно быть по возможности минимальным, что обеспечивает минимизацию объема памяти ЗУ в ОВГ;
-распределение символов синхросигнала должно быть таким, чтобы обеспечивалосьминимальноевремявосстановлениясинхронизма(обычно это достигается формированием сосредоточенного синхросигнала соответствующей длительности);
-распределение команд согласования должно быть таким, чтобы обеспечивалась их максимальная помехоустойчивость (обычно это достигается за счет равномерного распределения символов команд согласования по циклу передачи, при котором уменьшается вероятность их искажений сосредоточенными помехами);
-длительность цикла должна быть по возможности минимальной, что позволяет уменьшить время вхождения в синхронизм и временные флуктуации цифрового сигнала за счет оборудования объединения;
-распределение служебных символов в цикле должно быть равномерным что обеспечивает минимизацию объема памяти ЗУ в ОВГ;
-структура цикла должна обеспечивать возможность работы системы передачи как в асинхронном, так и в синхронном режиме и т. п.
Переход к синхронному режиму работы в системах с односторонним согласованием скоростей вызывает некоторые трудности, связанные с необходимостью уменьшения частоты считывания до частоты записи и переводом (для сохранения прежней частоты агрегатного цифрового потока) соответствующей части информационных импульсных позиций цикла в разряд служебных.
Временное группообразование вторичного цифрового потока Е2 при двустороннем согласовании скоростей. Исходными данными для построения цикла передачи в соответствии с указанными к его структуре требованиями являются:
Число первичных компонентных цифровых потоков Е1 равно |
4 |
Тактовая частота каждого их компонентных потоков, кГц |
2048 |
Тактовая частота агрегатного цифрового потока, кГц |
8448 |
Число корректируемых искаженных символов команд |
|
согласования скоростей |
1 |
Среднее время поиска циклового синхросигнала не более, мс |
1 |
метод согласования скоростей - двусторонний с двухкомандным управлением
В соответствии с (3.15) соотношение числа информационных и служебных символов в расчете на каждый компонентный поток составляет
21
|
|
2048 |
|
|
Отсюда |
минимальное число служебных |
к |
|
и |
|
|
|
8448 |
|
|
символов |
|
|
|
||
информационных |
|
в цикле передачи соответственно равно |
||||||||
|
= |
4 −2048 |
= 32/1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=128 |
Общеек |
число информационных и служебных символов |
|||||
равно 132. Для обеспечения коррекции одного искаженного символа команды |
||
к = 4, к |
|
|
согласования необходимо выбрать |
как минимум равную 3, и в качестве |
|
команд использовать комбинации |
типа |
111 и 000 (в этом случае легко |
корректируются одиночные ошибки в любом символе команд согласования)
т.е.
к = 12
Учитывая, что сигналы контроля могут передаваться на позициях цикла,
предназначенных для передачи информационных символов при отри- |
||||||||||||||||||||
равными 4, в соответствии с (3.16) к |
= и = 4 |
|
|
|
|
|
цс, сл и д |
|
||||||||||||
цательном согласовании скоростей в те моменты, когда это согласование не |
||||||||||||||||||||
осуществляется, |
|
можно |
принять |
|
= |
|
Выбирая |
|
|
|
|
|
также |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
+ = 7 4 1 + 7 4 32 = |
||||||||||||
28а |
+ 896 = 924 |
|
|
|
|
находим, что i |
= 7, а следовательно общее |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ц = |
|
М |
= 624 |
= |
|
|
|||
число импульсных позиций в цикле |
|
|
|
|
|
|
|
С |
ап |
8448 |
|
|
|
|||||||
Однако при такой |
|
|
гр = Сап/[ к( + )] |
|
|
|
|
|
|
|
9,1 кГц, |
|||||||||
|
|
Отсюда частота следования цикловс и |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
частота следования групп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
структуре цикла с |
|
|
не обеспечивается требуемое |
|||||||||||||
время поиска синхросигнала. Поэтому |
необходимо увеличить число символов |
|||||||||||||||||||
|
= 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
в синхросигнале, |
т. е. принять цс = 8 |
В этом случае i |
= 8, а общее число |
|||||||||||||||||
импульсных позиций в цикле передачи M=8*4*1+8*4*32 =32 +1024 =1056.
Рис. 3.10. Структура цикла вторичного цифрового потока Е2 Минимизируя число следующих подряд служебных символов и равномерно
распределяяихпо циклу,получаемструктуруциклапотокаЕ2,изображенную |
||||||||
|
8448 |
|
частота |
|
= 1056 |
= 8 кГц |
а |
|
на рис. ЗЛО. В данном случае частота следования циклов |
8448 |
|
||||||
символовврасчетенаодин ц = |
264 |
= 32 кГц |
|
следованияц |
служебных |
|||
частота следования групп |
|
|
|
|||||
входнойпоток32∙2=64кГц,среднеевремяпоиска синхросигнала 0,625 мс. Структура цикла передачи потока Е2 представлена в табл. 3.1.
22
|
|
Таблица 3.1 |
Виды передаваемой |
Номер позиции в цикле |
Номер группы в цикле |
информации |
|
|
Синхросигнал |
1-8 |
I |
Информационные символы |
9-264 |
|
Первые символы КСС |
1-4 |
II |
Символы служебной связи |
5-8 |
|
Информационные символы |
9-264 |
|
Вторые символы КСС |
1-4 |
|
Символы дискретной |
5-8 |
III |
информации |
|
|
|
|
|
Информационные символы |
9-264 |
|
Третьи символы КСС |
1-4 |
|
Информационные символы, |
5-8 |
|
формируемые при |
|
|
отрицательном |
|
IV |
согласовании скоростей, |
|
|
|
|
|
сигналы контроля и |
|
|
сигнализации |
|
|
Информационные символы |
9-264 |
|
Рис. 3.11. Структура третичного цифрового потока ЕЗ
Временное группообразование третичного цифрового потока ЕЗ при двустороннем согласовании скоростей. Поток ЕЗ формируется на основе асинхронного объединения четырех компонентных потоков Е2, каждый из которых содержит 1056 импульсных позиций (ИП).
Для третичного временного группообразования цикл передачи (рис. 3.11,а)
имеет период |
Тц3 = 0,5Тц2 |
|
|
|
и делится на три субцикла |
||
длительностью |
|
|
Следовательно, таких субциклов в цикле |
||||
= 62,5 мкс |
|
||||||
|
|
Тц3 |
62,5 |
|
|
|
|
потока Е2 |
шесть. Номинально каждый субцикл содержит 176 ИП. После |
||||||
|
Тсц3 = 3 = |
3 |
|
мкс |
|
|
|
преобразования в блоке асинхронного сопряжения (БАСпер) преобразованный
компонентный вторичный цифровой поток Е2 в котором каждый субцикл содержит 179 ИП (рис.3.11 б).
23
Первые три ИП в каждом субцикле и отдаются для передачи служебной информациисинхросигналатрехсимвольнойкомандысогласованияскоростей (КСС)идр.Вчастности,ИПЗ,ИП4третьегосубцикладляпередачисимволов коррекции (СК), причем 3-й символ этого субцикла отдается для передачи пропущенного информационного символа при отрицательном согласовании скоростей, а 4-й символ этого субцикла - для передачи балластного (лишнего) импульса при положительном согласовании скоростей.
ПриотсутствиисогласованияскоростейКССвсоседнихциклахпредставляют собойчередующуюсяпоследовательностьсимволов111и000;положительное
согласование скоростей выполняется2 только при условии повторения в двух соседних циклах КСС вида 111, а отрицательных - вИ' да 000. Четыре преобразованных потока Е затем посимвольно объединяются в третичный цифровой поток ЕЗ (рис. 3.11,в), у которого в каждом субцикле теперь насчитывается 716 ИП, при этом первые 12 позиций первого субцикла отданы для передачи сигнала цикловой синхронизации вида 111110100000, на позициях 5 и 6 второго субцикла передается сигнал служебной связи, на позициях 5... 8 в третьем субцикле – сигналы дискретной информации, а на позициях 7 и 8 второго субцикла - сигналы аварии и вызова. Позиции,
отданные в третичном потоке для передачи КСС и СК, нетрудно определить |
||||||
потока 2 |
|
т2 |
176 = т2 |
1 + 176 = 8592 кбит/с |
|
|
самостоятельно. Из рис. 3.12 следует, что тактовая частота преобразованного |
||||||
Временное |
равна |
|
179 |
т3 |
= 4 8593 = 34368 кбит/с |
|
потока Е |
|
|
3 |
а тактовая частота |
||
ЕЗ – соответственно |
|
|
|
|||
|
группообразование четверичного цифрового потока Е4 пои |
|||||
двустороннем согласовании скоростей. При формировании цифрового |
|||||||
на четыре субцикла |
|
4 = 4 = 15,625 мкс |
|
|
|||
потока Е4 методом двустороннего согласования скоростей цикл передачи |
|||||||
уменьшается до значения |
|
3 |
|
|
при этом цикл разделяется |
||
|
длительностью |
|
В отличие от предыдущих |
||||
вариантов группообразования, |
|
преобразованный цифровой поток Е |
|||||
здесь с4 |
= 4/4 |
|
3 |
||||
имеет разную структуру для каждой группы (рис. 3.12,а). |
|||||||
В первом субцикле первые три ИП остаются пустыми (для служебных целей), а остальные позиции (с 4 по 136) заняты информационными символами компонентного потока ЕЗ. Во втором и третьем субциклах для служебных целей отдана только первая ИП, а в четвертом субцикле - первые две ИП, при этом первые ИП в субциклах II - IV отдаются для передачи трехсимвольной КСС (111 - при положительном согласовании и 000 в соседних циклах - при отсутствии согласования). Сигналы коррекции
24
Рис. 3.12. Структура цикла четверичного цифрового потока Е4 скоростей (СК) передаются в четвертом субцикле, при этом на второй ИП передается пропущенный информационный символ в случае отрицательного согласования, а на третьей ИП - балластный символ в случае положительного
согласования.Всинхронномрежиме(приотсутствиисогласованияскоростей) |
|||||||||
в цикле преобразованного потока Е |
передается 537 информационных |
||||||||
режиме |
согласования 3 |
|
т3 |
537 = т3 |
|
|
преобразованного |
||
символов |
(133+2∙135+1 4), |
при |
этом |
|
тактовая часто |
|
|||
|
3 |
|
|
|
|
|
|||
компонентного потока Е равна |
|
544 |
|
•(1 +7/5 7) = 34816 кбит/с. В |
|||||
|
скоростей |
в |
цикле |
тока Е |
|
передается 536 |
|||
информационных символов (при отрицательном |
согласовании) или 538 - при |
||||||||
3 |
|
|
|||||||
положительном.
Четыре преобразованных третичных потока посимвольно объединяются в один четверичный поток Е4 (рис. 3.12,6), и теперь в каждой группе размещается 544 символа. В первом субцикле на первых десяти позициях размещают цикловой синхросигнал вида 1111010000, на 11-й позиции передают сигнал служебной связи, на 12-й - сигналы вызова и аварии позиции 13 - 544 используют для передачи информационных символов. Размещение символов в субциклах показано на рис. 3.12,6, при этом в четвертом субцикле информационные символы передаются также на 9-12 ИП при отсутствии согласования и дополнительно на позициях 5-8 -при отрицательном согласовании. При положительном согласовании на 9-12 ИП передают балластные импульсы, 5-8 ИП - пустые и могут быть использованы для дополнительных целей.
3.4.Синхронное объединение цифровых потоков
3.4.1.Синфазно-синхронное объединение и разделение цифровых
тактовым интерваломКИ1, КИ2 |
потоков |
|
|
|
|
|
|
к |
|
|||
, КИ3 |
и КИ4 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Алгоритм синфазно-синхронного объединения четырех компонентных |
||||||||||||
цифровых |
потоков |
|
|
|
с |
тактовым |
интервалом |
|
и |
|||
|
агрегатного потока |
|
|
|
|
приведен на рис. 3.13. |
|
|||||
Как видно |
из рисунка, длительности |
импульсов равны половине соот- |
||||||||||
а = к/4 |
|
|
|
|
|
|||||||
ветствующих тактовых интервалов. |
|
|
|
|
ЗУ1 − ЗУ4 |
|
|
25 |
||||
Импульсы |
компонентных |
потоков |
|
|
|
|
|
записываются |
в |
|||
соответствующие запоминающие |
устройства |
|
|
|
в моменты, |
|||||||
|
|
КИ1 |
− КИ4 |
|
|
|
|
|||||
определяемыеимпульсамизаписиИЗ,общимидлявсехустройств.Записанная информация считывается на общую для всех нагрузку, на которой и образуется объединенный поток ИО. Считывание происходитИС1 − ИСв моменты4 поступления соответствующих импульсов считывания После считывания информации ЗУ освобождается (обнуляется). Таким образом, достаточная емкость составляет одну ячейку (один бит).
Рис. 3.13. Временные диаграммы при синфазно-синхронном объединении цифровых потоков
Очевидно, если осуществлять не посимвольное, а какое-либо другое объединение потоков, например побайтное, то память ЗУ должна быть соответственно увеличена. Процесс разделения потоков - обратный и особых пояснений не требует.
На рис. 3.14 приведена структурная схема устройств синфазно-синхронного объединения и разделения потоков, работающая в соответствии с алгоритмом рис. 3.13.
Следует только отметить, что при считывании информации из различных ЗУ устройства разделения импульсы получаются различной длительности. Номинальную длительность импульсов разделенных потоков обвешивают устройства формирования импульсов (ФИ). Начала сформированных ими импульсов соответствуют моментам поступления импульсов
26
Рис. 3.14. Схема устройства синфазно-синхронного объединения и разделения цифровых потоков
на их основные входы, а окончания - последовательности, подаваемой на дополнительные (обнуляющие) входы. Генераторные устройства (ГО) управляются импульсами, получаемыми от выделителя тактовой частоты
(ВТЧ).
3.4.2. Синхронное объединение цифровых потоков
Объединение синхронных цифровых потоков является частным случаем объединения асинхронных цифровых потоков, при котором частота считывания кратна частоте записи. При этом импульсные позиции временных сдвигов можно полностью использовать для передачи служебных сигналов, сигналов дискретной информации, контроля и сигнализации и др.
Тракт передачи (рис. 3.15) аппаратуры объединения синхронных цифровых
потоков включают в себя q передающих и q приемных блоков синхронного |
|||
осуществляетсяБССпер1 |
−БССпер и (БССпр1 −БССпр ) |
. В каждом |
БССпер |
сопряжения |
|
|
|
запись компонентного потока в ЗУ и считывание сигналов от соответствующего ГО. Процессом записи управляет импульсная(ПКпр) последовательность, вырабатываемая преобразователем кода приема .
Взаимное временное положение сигналов записи и считывания контролируется ВД. Начальная установка сигнала считывания относительно сигнала записи производится таким образом, чтобы импульсы считывания никогда не совпадали с импульсами записи. Считанные импульсы последо-
27
Рис. 3.15. Структурная схема тракта передачи ОВГ объединения синхронных цифровых потоков
вательности с выходов а также синхросигнал с выхода передатчика
синхросигнала через схему формирования группового сигнала (ФГС) и |
|
БССпер |
|
преобразователь кода передачи ( |
) вводятся в линейный тракт. |
ПКпер
В тракте приема (рис. 3.16) распределителем группового сигнала (РГС) осуществляетсяБССразделениепр символов между соответствующими блоками согласования Первоначальная скорость компонентного
потока восстанавливается путем записи символов в ЗУ и последующего считывания с частотой, равной частоте этого потока на входе ОВГ. При этом осуществляется равномерное распределение временных сдвигов, сформированных в передающем устройстве.
Отличительные особенности системы синхронного объединения цифровых потоков заключаются в следующем. При синхронном режиме работы взаимодействующих систем должна быть введена цепь синхронизации, связывающая задающие генераторы этих систем. Естественно, что в Данном случае отпадает необходимость в применении устройства ФАПЧ в приемном оборудовании. Установка начального временного положения
28
Рис. 3.16. Структурная схема тракта приема ОВГ объединения синхронных цифровых потоков
считывающей последовательности относительно сигналов записи производится только при включении аппаратуры или сбоях в работе ГО. Поэтому временное положение считывающей последовательности может изменяться только в одну и ту же сторону, а возможным удлинением процесса установки начального положения можно пренебречь.
В связи с тем, что в процессе работы оборудования синхронного объединения временное положение считывающей последовательности не корректируется, в ЗУ должны быть включены дополнительные ячейки памяти, предназначенные для компенсаций максимально возможных флуктуации входного цифрового потока.
Поскольку асинхронное объединение цифровых потоков является общим по сравнению с вариантами синхронного объединения, построение узлов оборудования временного группообразования рассмотрим для блока асинхронного сопряжения цифровых потоков передачи и приема.
3.5. Функциональные узлы оборудования временного группообразования
3.5.1.Запоминающее устройство
Взапоминающем устройстве (ЗУ) информационные символы компонентногоТ1 … Тк цифрового потока записываются последовательно в ячейки памяти (рис. 3.17). Процессом записи управляет распределитель записи
29
на вход которого поступает импульсная последовательность с частотой з Считывание осуществляется путем опроса импульсными последовательностями с соответствующих выходов распределителя считывания логических элементов
Рис. 3.17. Запоминающее устройство
И1 … Ик
Сигналы с одноименных выходов распределителей записи и считывания Тподаются1 … Тк на вход временного детектора ВД. Информация, считанная с ячеек объединяются логическим элементом ИЛИ и стробируется триггером
Г, на выходе которого формируется считанная импульсная последовательность .
Через логическую схему НЕ осуществляется сброс и возвращение схемы к обработке следующего символа. Число ячеек памяти выбирается таким образом, чтобы момент считывания никогда не совпадал с моментом записи (точнее, чтобы момент считывания всегда отставал от момента записи). Минимальное число ячеек памяти зависит:
1. От чис ла следующих подряд служебных символов в цикле передачи, относящихсякодномукомпонентномупотоку.Передачаслужебныхсимволов осуществляется на импульсных позициях временных сдвигов, которые организуются путем запрета считывания в соответствующие моменты времени. Однако информационные символы продолжают поступать на вход ЗУ. При этом должно быть предусмотрено соответствующее число Дополнительных ячеек памяти. Для минимизации объема ЗУ желательно, чтобы служебные символы были равномерно распределены в цикле передачи. Но в ряде случаев (например, при передаче синхросигнала) такое распределение служебных символов не обеспечивает требуемых характеристикЦСП (временивосстановлениясинхронизма),врезультатечего прибегают к формированию сосредоточенных служебных символов. Так, в ЦСП высших порядков формируются подряд два или три служебных символа на каждый компонентный поток (в потоке Е2 формируется 8 служебных символов - по два на каждый поток Е1, в потоках ЕЗ и Е4 формируется 12 служебных символов - по три на каждый компонентный поток).
2.От |
числа |
видов |
согласования |
в |
аппаратуре |
временного |
||
группообразования. |
Согласование |
скоростей |
производится |
после |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |