5.2 Линейные коды восп

Необходимость преобразования стыкового кода электрического интерфейса G.703 в линейный код ВОСП обусловлена требованиями к линейному сигналу.

К линейным сигналам ВОСП предъявляются основные требования:

- спектр сигнала должен быть узким и ограниченным в низкочастотной и высокочастотной области;

- линейный сигнал должен содержать информацию о тактовой частоте;

- линейный код должен быть простым для технической реализации преобразователя кода;

- алгоритм формирования линейного сигнала должен обеспечивать надежный контроль ошибок;

- для ВОСП – PDH желательно обеспечить передачу в линейном сигнале информацию от сервисных систем;

- из-за нелинейности модуляционной характеристики и температурной зависимости мощности излучения источника в линейных сигналах необходимо использовать только нулевые и единичные посылки оптической мощности.

Последнее требование обусловлено также тем, что в процессе эксплуатации ВОСП амплитуда импульсов на выходе ПОМ становиться неравномерной, то есть ΔР₁ΔР₂ (рисунок 5.2). Это возникает из-за нестабильности среднего значения мощности Р₀. В свою очередь нестабильность Р₀ может привести к необратимым искажениям в точке приема или к потере связи.

Рисунок 5.2 – Модуляция двуполярным сигналом

Нестабильность значения тока накачки Iн₀ – приводит к тому же результату. Кроме того, в случае передачи «0» ведется бесполезное использование мощности оптического передатчика. Это приводит к уменьшению дальности связи и к ухудшению качества передаваемой информации. Отсюда следует, что линейный сигнал должен быть «+» или «0». Рабочая точка выбирается вблизи порогового тока, то есть в самом начале линейного участка.

Классификация линейных кодов ВОСП:

• NRZ скремблированный

• коды класса 1В2В

• блочные коды mBnB (m 2, nm)

• коды со вставками mB1C, mB1P1R и др.

Для сравнительной характеристики линейных кодов ВОСП используются стандартизированные параметры:

1) Избыточность двоичного сигнала:

, (5.5)

где m –число символов в блоке исходного сигнала

n – число символов в блоке линейного сигнала.

Избыточность наделяет линейный сигнал заданными свойствами и увеличивает тактовую частоту.

(5.6)

Снизить влияние избыточности на тактовую частоту можно увеличив m и разность между m и n.

2)Относительное изменение скорости определяется коэффициентом изменения скорости

(5.7)

3) Диспаритетность (D) это неравенство числа нулей и единиц в блоке.

Паритет нулей и единиц обеспечивает устойчивый тактовый синхронизм и снижает низкочастотные составляющие.

4) Цифровая сумма (ЦС) – это количество единиц на заданном интервале.

• Накопленная цифровая сумма (НЦС)– это число единиц в блоке.

• Текущая цифровая сумма (ТЦС) – это количество единиц от момента начала наблюдения до момента конца наблюдения (время передачи нескольких блоков). ТЦС обеспечивает надежный контроль ошибок.

NRZ скремблированный код – стандарт линейного кодирования для ВОСП SDH. Схема формирования скремблированного линейного сигнала приведена на рисунке 5.3.

Требования к линейному сигналу выполняются путем обработки бинарного (в формате NRZ) сигнала в специальном устройстве, называемом скремблером. Скремблер изменяет статистические свойства сигнала так, что на его выходе образуется бинарный сигнал в том же формате, но с одинаковой вероятностью появления нулей и единиц. При этом вероятность появления группы из m одинаковых символов подчиняется биномиальному закону: Рm = (0,5)^m.

То есть, чем больше число одноименных символов в группе, тем меньше вероятность появления такой группы. В непрерывном спектре скрембли-рованного сигнала значительно уменьшена или отсутствует постоянная составляющая и ослаблены низкочастотные составляющие (этот код бли­зок к балансному). Аппаратурная реализация скремблера достаточно проста, а его быстродействие позволяет использовать скремблированный бинарный код в формате NRZ в качестве линейного сигна­ла при высоких скоростях передачи.

Рисунок 5.3 - Схема формирования скремблированного линейного сигнала

Достоинства кода:

1. Стабильность линейной скорости

2. Устойчивый тактовый синхронизм.

В кодах класса 1В2В один исходный символ преобразуется в 2 бита, при этом длительность битов уменьшается. Рассмотрим примеры кодов 1В2В:

• абсолютный биимпульсный BI-L

110

001

• относительный биимпульсный BI-M – это модификация кода, в котором смена состояния в текущем такте относительно предыдущего происходит по приходу единицы.

- код с инверсией групп символов CMI

001

1 11

00 чередование

• MCMI модифицированный предназначен для перехода от многоуровневых кодов AMI/HDB-3 к однополярному CMI.

001

+111

-100

Достоинства кода:

1. простота преобразователей кода

2. устойчивый тактовый синхронизм

3. возможность контроля ошибок по нарушению алгоритма формирования.

Недостаток кода: увеличение тактовой частоты.

На рисунке 5.4 приведены спектральные характеристики для сигналов в кодах 1В2В.

Рисунок 5.4 - Спектральные характеристики для сигналов в кодах 1В2В

Линейные коды класса mBnB, где m≥2, а n>m, называют алфавитными или табличными, так как при их формировании используются таблицы кодирования, обеспечивающие балансировку числа логических символов «1» и «0».

В кодах этого класса последовательность исходного сигнала разбивается на отрезки (блоки), состоящие из m бит, и преобразуется в определенную последовательность (блок) кодовых символов n. Широкое применение получили коды 2В3В, 2В4В, 3В4В, 5В6В, 7В8В.

Таблица 5.1 – Пример линейного блочного кода 3В4В

Блок 3В	Блок 4В
	+D	0	-D
000		0101
001		1001
010	1110		0100
011	1101		1000
100	0111		0010
101	1011		0001
110		0110
111		1010

Представленный пример отражает принцип взвешенного кодирования с проверкой на четкость и разными алфавитами. При взвешенном кодировании все комбинации из m символов (в примере m=3) исходного двоичного кода общим числом 2^m (в примере 2³=8) разбиваются на две группы. Для каждой комбинации группы выбирается n>m (в примере n=m+1), но таким что для первой группы n содержит постоянное число единиц с равным весом (в примере диспаритетность D=0 для 0101, 1001, 0110, 1010), а комбинации n второй группы кодируются поочередно в блоки с неравенством единиц и нулей (в примере это 1110 и 0100 различного диспаритета +D и – D соответственно).

При формировании кодов со вставками предусмотрено разбитие исходной последовательности на блоки из m символов и присоединение к этим блокам дополнительных служебных символов. Примерами кодов со вставками являются: mB1C; mB1P; mB1P1R.

При формировании кодов mB1C к информационным символам m добавляется один дополнительный С, который имеет значение, инверсное последнему из m. Ели последний из m будет «1», то символ С будет «0», и наоборот, если последним из m будет «0», то символ С будет «1» (3В1С, 8В1С).

В кодах mB1P m – число информационных символов, Р – дополнительный символ. Если число единиц в блоке m четное, то символ Р принимает значение «1», а если нечетное, то символ Р равен «0» (10В1Р, 17В1Р).

Если требуется организация служебной связи в линейном тракте, то исходная двоичная последовательность кодируется по алгоритму mB1P, а затем добавляется еще один бит R – для служебной связи. Получается линейный код mB1P1R. Пример: 10B1P1R.

Примеры использования линейных кодов в системах плезиохронной цифровой иерархии приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Примеры использования линейных кодов

Тип аппаратуры	Тип линейного кода
«Соната-2»	CMI
ИКМ-120-5	MCMI
«Сопка-2»	5B6B
ОЛТ-025 завод «МОРИОН» г.Пермь	CMI
Т-41 АОНПП РОТЕК	CMI
«Сопка-3»	5B6B
Т-316 (РОТЕК)	NRZ со скремблером
Т-316 21Е1 (РОТЕК)	NRZ со скремблером
ОТЛС-31 «МОРИОН»	NRZ со скремблером
STARMUX34F Ю.Корея	NRZ со скремблером
«Сопка-4»	10B1Р1R