Контрольные вопросы по модулю 1 Цифровые системы передачи плезиохронной цифровой иерархии Особенности построения цифровых систем передачи
 Скачать 1.52 Mb.
|
|
Сверхцикловая синхронизация обеспечивает на приеме правильное распределение сигналов управления и взаимодействия (СУВ) по соответствующим телефонным каналам. СУВ представляют собой набор сигналов, управляющих работой АТС (набор номера, ответ, отбой, разъединение и пр) Работа системы сверхцикловой синхронизации, как и работа системы цик- ловой синхронизации, основана на передаче сверхциклового синхросигнала (СЦС) водном из циклов сверхцикла. Работа приемника СЦС практически не отличается от работы приёмника циклового синхросигнала. При этом приёмник СЦС работает в несколько облегчённом режиме, т.к. установление сверхцикло- вого синхронизма осуществляется после установления синхронизации по циклам, те. когда определены границы циклов. Нарушение хотя бы одного из видов синхронизации приводит к потере связи по всем каналам ЦСП. Организация тактовой синхронизации на сети Система тактовой синхронизации включает в себя задающий генератор (ЗГ), входящий в состав ГО передающего оборудования оконечной станции Пери вырабатывающий импульсную последовательность тактовой частоты Т, и устройства выделения тактовой частоты (ВТЧ), устанавливаемые в том оборудовании, где осуществляется обработка сигнала с частотой Т в линейных регенераторах (ЛР) и приемном оборудовании (Пр) оконечной станции рис. 2.13). Пер ЛР ЗГ ВТЧ F т F т ЛР ВТЧ F т Пр ВТЧ F т Рис. 2.13. Структурная схема тактовой синхронизации 60 F т 2F т 3F т 4F т F P вх Рис. 2.14. Выделение тактовой частоты Наиболее распространенным методом выделения тактовой частоты является метод пассивной фильтрации, который состоит в том, что из спектра группового цифрового сигнала с помощью ВТЧ, содержащего высокодобротные резонансные контуры, фильтры-выделители или избирательные усилители, выделяется тактовая частота (рис. 2.14). Этот способ характеризуется простотой реализации ВТЧ, но имеет существенный недостаток стабильность выделения тактовой частоты зависит от стабильности параметров фильтра-выделителя и структуры цифрового сигнала (при появлении длинных серий нулей или кратковременных перерывов связи затрудняется процесс выделения тактовой частоты. Перспективным для высокоскоростных ЦСП, но более сложным является способ тактовой синхронизации с применением устройств автоподстройки частоты генератора тактовой частоты приемного оборудования (способ активной фильтрации. Генераторное оборудование ЦСП Все процессы обработки сигналов в ЦСП строго регламентированы повремени. Последовательность обработки сигнала в оборудовании ЦСП задается генераторным оборудованием. ГО обеспечивает формирование и распределение всех импульсных последовательностей, управляющих процессами преобразования сигналов в ЦСП. В ГО передающей станции импульсные последовательности получают путем деления тактовой частоты высокостабильного задающего генератора ЗГ. Обычно предусматриваются следующие режимы работы ГО внутренней синхронизации, при котором осуществляется работа от высокостабильного автономного ЗГ (с относительной нестабильностью 10 –5 …10 –6 ); внешнего запуска, при котором осуществляется работа внешнего ЗГ; внешней синхронизации, при котором осуществляется подстройка частоты ЗГ с помощью ФАПЧ, управляемой внешним сигналом. Структура ГО приемной станции отличается тем, что тактовая частота подается не от ЗГ, а от ВТЧ, а установка ГО приема по циклу и сверхциклу осуществляется с помощью сигналов, поступающих от приемников синхросиг- налов. 61 2.3.3. Поток Е. Структура потока Е Различают 3 типа потока Е • неструктурированный (нет разделения на канальные интервалы, логическая структура не выделяется поток данных со скоростью 2048Kбит/с); используется при передаче данных • поток с цикловой структурой (выделяются канальные интервалы, но сигналы управления и взаимодействия (СУВ) не передаются) – ИКМ- 31; • поток со сверхцикловой структурой выделяют и цикловую, и сверх- цикловую структуру) – ИКМ-30. Рассмотрим структуру кадра передачи ЦСП ИКМ-30 (рис. 2.15). Структура потока Е определена в рекомендации ITU-T G.704. Данный поток называется первичным цифровым потоком и организуется объединением 30-ти информационных ОЦК [1]. Первичный цифровой поток СЦ СЦ СЦ СЦ СЦ СЦ СЦ Ц 0 Ц 1 Ц 2 Ц 7 Ц 14 Ц 15 Т сц = 2мс Сверхцикл передачи Т ц = 125мкс КИ 0 КИ 1 КИ 2 КИ 15 КИ 14 КИ 16 КИ 17 Цикл передачи Т ки = 3,906 мкс Р 1 Р 2 Р 3 Р 4 Р 5 Р 6 Р 7 Р 8 Р 1 Р 2 Р 3 Р 4 Р 5 Р 6 Р 7 Р 8 Р 1 Р 2 Р 3 Р 4 Р 5 Р 6 Р 7 Р 8 0/1 0 0 1 1 0 1 1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0 1 0 1 КИ 0 в чётных циклах КИ одного из инф. каналов КИ 16 в циклах Ц - ЦК ош Цикловой СС КИ 0 в нечётных циклах 1 1 1 1 1 0/1 Кош свободная позиция авар. ЦС свобод- ные позиции ост. зат. свобод- ные позиции СК 1 СК 2 СК 3 СК 4 СК 5 СК 6 СК 7 СК 8 0 0 0 1 0 1 свободная позиция авар. CЦС свободные позиции сверхцикловой СС Т р = 488нс КИ 29 КИ 28 КИ 30 КИ 31 Рис. 2.15. Структура потока Е1 Линейный сигнал системы построен на основе сверхциклов, циклов, канальных и тактовых интервалов, как это показано на рис. 2.15 (обозначение 0/1 соответствует передаче в данном тактовом интервале случайного сигнала. Сверхцикл передачи (СЦ) соответствует минимальному интервалу времени, за который передаётся один отсчёт каждого из 30 сигнальных каналов (СК) и каналов передачи аварийной сигнализации (потери сверхцикловой или цикловой синхронизации. Длительность СЦ Т сц =2мс. Сверхцикл состоит из 16 циклов передачи (с Ц по Ц. Длительность цикла Т ц =125мкс и соответствует интервалу дискретизации канала ТЧ с частотой 8 кГц. Каждый цикл подразделяется 62 на 32 канальных интервала длительностью Т ки =3,906 мкс. Канальные интервалы КИ 1 –КИ 15 , КИ 17 –КИ 31 отведены под передачу информационных сигналов. КИ 0 и КИ 16 – под передачу служебной информации. Каждый канальный интервал состоит из восьми интервалов разрядов (Р 1 –Р 8 ) длительностью по Т р =488нс. Половина разрядного интервала может быть занята прямоугольным импульсом длительностью Т и =244нс при передаче в данном разряде единицы (при передаче нуля импульс в разрядном интервале отсутствует. Интервалы КИ 0 в четных циклах предназначаются для передачи циклово- го синхросигнала (ЦСС), имеющего вид 0011011 и занимающего интервалы Р 2 – Р 8 . В интервале Р всех циклов передается информация контроля ошибок передачи (Кош. В нечетных циклах интервалы P 3 и Р КИ 0 используются для передачи информации о потере цикловой синхронизации (Авар. ЦС – LOF) и снижении остаточного затухания каналов до значения, при котором в них может возникнуть самовозбуждение (Ост. зат.). Интервалы Р, Р, Р и Р являются свободными, их занимают единичными сигналами для улучшения работы вы- делителей тактовой частоты. В интервале КИ 16 нулевого цикла (Ц) передается сверхцикловой синхросигнал вида 0000 (Р 1 –Р 4 ), а также сигнал о потере сверх- цикловой синхронизации (Р – Авар. СЦС – LOM). Остальные три разрядных интервала свободны. В канальном интервале КИ 16 остальных циклов (Ц 1 –Ц 15 ) передаются сигналы служебных каналов СК 1 и СК 2 , причем в Ц передаются СК для го иго каналов ТЧ, в Ц – для го иго и т.д. Интервалы Р, Р, Р и Р свободны. Сточки зрения передачи телефонный канал является 8-битным отсчётом. Полезная нагрузка – разговор двух абонентов. Кроме того, передаётся служебная информация (набор номера, отбой и т.п.) – сигналы управления и взаимодействия (СУВ). Для передачи таких сигналов достаточно повторения их 1 разв циклов, при этом каждый СУВ будет занимать 4 бита (СУВ для какого-то конкретного канала. Для этих целей был выбран канальный интервал №16 (КИ 16 ). В один канал помещаются СУВ для двух телефонных каналов. Т.к. всего каналов, за один разговор используется два канала, то цикл нужно повторить раз, следовательно, с Ц по Ц передаём всю информацию о СУВ. Таким образом, необходимо определить номер цикла. Для этих целей нулевой цикл содержит сверхцикловой СС («0000» в х четырёх байтах –MFAS). В м бите передаётся потеря сверхцикла (LOM). 2.3.4. Контроль ошибок передачи Контроль ошибок передачи в ЦСП реализуется математической обработкой передаваемой цифровой последовательности. На передающей стороне цифровую последовательность разбивают на отрезки длиной N (рис. 2.16). Каждая последовательность длиной N обрабатывается с помощью генератора кода. Результат математической обработки – кодовое слово, передается в следующей цифровой последовательности длины N. На приемной стороне последовательность длиной N также обрабатывается генератором кода. Кодовое слово, полученное в результате обработки генератором кода, сравнивается с кодовым словом, принятым в следующей последовательности длины N. Если кодовые слова отличаются, то генерируется сообщение об ошибке. 63 Генератор кода N Генератор кода Тракт Сравнение кодовых слов Сообщение об ошибке Передача: Прием: Кодовое слово N N Кодовое слово Принятое кодовое слово Рис. 2.16. Принцип контроля ошибок передачи ЦСП Рассмотрим механизм контроля ошибок передачи потока Е. Для реализации контроля ошибок используется сверхцикловая структура потока Е. Каждый сверхцикл потока Е может быть разбит на 2 подсверхцикла по 8 циклов каждый (рис. 2.17). Биты кодового слова вычисляются методом деления двоичной суммы содержимого 8 последовательных циклов (подсверхцикл) на тестовый полином x 4 +x+1 (процедура CRC-4). Остаток отделения в виде битового кодового слова (биты С1,С2,С3,С4) вставляется в следующий подсверхцикл для передачи в потоке Е. На приемной стороне содержимое подсверхцикла 1 делится на полином x 4 +x+1 и полученный остаток отделения (вычисленные биты С1,С2,С3,С4) сравнивается с принятыми в подсверхцикле 2 битами С1,С2,С3,С4. Если в двух полученных суммах имеется расхождение, генерируется сигнал ошибки CRC-4. Подсверхцикл 1 Тракт Сообщение об ошибке Передача: Прием: Остаток отделения биты С1,С2,С3,С4 Деление на полином x 4 +x+1 Подсверхцикл 2 Сверхцикл Деление на полином Сравнение С1,С2,С3,С4 Остаток отделения биты С1,С2,С3,С4 Подсверхцикл 1 Подсверхцикл 2 Сверхцикл Принятые биты С1,С2,С3,С4 Рис. 2.17. Контроль ошибок передачи потока Е Для передачи информации контроля ошибок передачи используется первый бит нулевого канального интервала (рис. 2.18). Таким образом, в подсверх- цикле 1 передаются биты С1,С2,С3,С4 (остаток отделения подсверхцикла 2 предыдущего сверхцикла). В подсверхцикле 2 передаются биты С1,С2,С3,С4 64 остаток отделения подсверхцикла 1 текущего сверхцикла). Биты Е и Е предназначены для передачи сообщений об ошибке со стороны приемника на сторону передатчика по первому и по второму подсверхциклу (Е = 1, если ошибка обнаружена при контроле подсверхцикла 1, Е = 1 – при контроле под- сверхцикла 2). Для корректной работы системы в чётных циклах (кроме 14 и 16) вводится сверхцикловой синхросигнал CRC-4 (001011), который используется на приемной стороне для синхронизации по CRC. 1 2 3 4 5 6 7 С 0 0 1 С2 С3 С4 0 9 10 11 12 13 14 15 С 1 1 Е1 С2 С3 С4 Е2 циклы 1-й бит КИ0 сверхцикл подсверхцикл 1 подсверхцикл Рис. 2.18. Содержимое первого бита КИ0 в различных подциклах При использовании контроля ошибок CRC-4 необходимо учесть следующее каждая ошибка CRC-4 необязательно связана с ошибкой одного бита информации – несколько битовых ошибок водном сверхцикле дадут только одну ошибку CRC-4 для блока. • несколько битовых ошибок могут компенсировать друг друга в смысле значения суммы CRC-4. Несмотря на эти недостатки, CRC-4 является удобным методом контроля ошибок в процессе сервисного мониторинга при работающем канале. 2.3.5. Структурная схема мультиплексора ИКМ-30 Рассмотрим типичную структурную схему передающей и приемной части аппаратуры ИКМ, предназначенной для передачи телефонных сигналов пока- бельной линии связи (рис. 2.19). Речевые сигналы каждого из 30 абонентов через канальные фильтры нижних частот поступают на входы канальных ампли- тудно-импульсных модуляторов, при помощи которых непрерывный речевой сигнал преобразуется в последовательность его отсчетов (дискретизируется повремени. Управление работой модуляторов осуществляется с помощью импульсных последовательностей, вырабатываемых генераторным оборудованием передачи. Выходы всех канальных модуляторов соединены параллельно и здесь формируется групповой АИМ-сигнал. В групповом АИМ-сигнале отсчеты канальных сигналов следуют поочередно за отсчетом первого канала следует отсчет второго, за вторым – третьего и т.д. до отсчета последнего канала. Затем вновь следует отсчет первого канала и т.д. Таким образом, передача в системах ИКМ носит циклический характер, определяемый периодичностью следования отсчетов сигнала в каждом канале. Совокупность сигналов, передаваемых за один период частоты дискретизации, образует цикл передачи. 65 Компрессор мгновенного действия, на вход которого поступает групповой АИМ-сигнал, совместно с экспандером, включенным в приемный тракт, улучшает качество передачи слабых сигналов выполняется сжатие динамического диапазона. С выхода компрессора групповой АИМ-сигнал поступает на вход кодирующего устройства (кодера), выполняющего функции квантования сигналов по уровню и кодирования квантованных сигналов. На выходе кодера поочередно формируются кодовые группы, соответствующие квантованным по уровню отсчетам сигнала каждого канала. Сигналы управления и взаимодействия телефонных станций СУВ (набора номера, вызова, отбоя и т.д.) преобразуются в пачки импульсов канальными передатчиками, последовательно управляемыми генераторным оборудованием. Выходы передатчиков СУВ всех каналов соединены параллельно. Групповой импульсно-кодовый сигнал с выхода кодера и групповой сигнал управления и взаимодействия поступают в устройство объединения, куда также вводится сигнал цикловой синхронизации, формируемый передатчиком синхросигнала. Этот сигнал определяет начало цикла передачи и необходим для разделения каналов на приеме. Объединение сигналов производится по принципу временного уплотнения. С выхода устройства объединения цифровой сигнал поступает в станционный регенератор передачи, осуществляющий нормализацию импульсов по форме, амплитуде, длительности и временному положению. Затем через устройство согласования (иногда называемое кодером линейного тракта) цифровой сигнал поступает в линейный тракт. Все процессы обработки сигналов в аппаратуре с ИКМ выполняются в определенной последовательности ив строго регламентированные отрезки времени. Последовательность обработки сигналов на передающей станции задается генераторным оборудованием. В состав генераторного оборудования на передаче входят задающий генератор, делители частоты и распределители импульсов. Задающий кварцевый генератор вырабатывает колебания с частотой, равной частоте следования двоичных посылок в линии связи. Эта частота называется тактовой. Выходное напряжение задающего генератора подается на вход цепочки делителей частоты, осуществляющих деление в целое число рази формирующих необходимую сетку частот управляющих импульсных последовательностей. Для получения импульсных последовательностей одинаковой частоты, но сдвинутых друг относительно друга во времени, обычно используют распределители импульсов, которые содержат элементы задержки и подключены к выходам делителей частоты. 66 ФНЧ ТЧ Селектор Экспандер Декодер Устройство разделения Станционный регенератор Устройство согласования с линией Передатчик СУВ АИМ Компрессор Кодер Устройство объединения Станционный регенератор Устройство согласования с линией ЗГ Делитель частоты Генератор синхроимпульсов ЦСС, СЦС 30 30 ФНЧ ТЧ 30 1 30 ЛС Приёмник СУВ Делитель частоты Приёмник СС 30 СУВ ЛС СУВ Рис. 2.19. Структурная схема мультиплексора ИКМ-30 При передаче по линии связи возникают искажения импульсно-кодового сигнала изменяется форма и длительность импульсов, уменьшается их амплитуда и нарушается период следования. Для устранения искажений в линию связи на определенном расстоянии друг от друга включают регенераторы, практически полностью восстанавливающие импульсно-кодовый сигнал. На приемной стороне импульсно-кодовый сигнал поступает в устройство согласования (декодер линейного тракта, а затем – в станционный регенератор приема, восстанавливающий форму, амплитуду и длительность каждого импульса. В устройстве разделения групповые сигналы речевой информации, СУВ и цикловой синхронизации разделяются в пространстве и направляются в соответствующие приемники. Кодовые группы речевой информации в декодере преобразуются в квантованный АИМ-сигнал, который после экспандирования поступает на канальные временные селекторы, открывающиеся поочередно и пропускающие АИМ-сигналы, относящиеся только к данному каналу. Восстановление исходного непрерывного сигнала осуществляют фильтры нижних частот, выделяющие огибающую АИМ-сигналов. В приемниках СУВ осуществляется восстановление исходной формы служебных сигналов. Управляет работой узлов приемной станции приемная часть генераторного оборудования. В качестве задающего колебания на приемной станции обычно используется гармоническое колебание тактовой частоты, выделяемое из спектра линейного сигнала узкополосным фильтром. По принципу работы и характеристикам формируемых последовательностей, а также по составу оборудования генераторное оборудование приема в основном не отличается от генераторного оборудования передачи. 67 Работа генераторного оборудования передачи и приема должна быть согласована по частоте и повремени с целью обеспечения правильного декодирования и распределения декодированной информации. Согласование работы передающей и приемной станции обеспечивается с помощью системы синхронизации. Синхронизация по тактовой частоте осуществляется в каждом из линейных регенераторов, а также на приемной станции. Этот тип синхронизации обеспечивает равенство скоростей обработки информации на передающей и приемной станции. Поскольку в системах ИКМ передача носит циклический характер, причем число кодовых групп в цикле равно числу телефонных каналов в системе, то для правильного декодирования и распределения информации необходимо фиксировать начало и конец каждой кодовой группы и каждого цикла. Эту задачу выполняет система цикловой синхронизации, которая путем управления генераторным оборудованием приема устанавливает определенные временные соотношения в системе. В состоянии синхронизма начало процессов декодирования и распределения информации определяется моментами поступления цифрового синхросигнала на вход приемной станции. |