Контрольные вопросы по модулю 1 Цифровые системы передачи плезиохронной цифровой иерархии Особенности построения цифровых систем передачи
 Скачать 1.52 Mb.
|
|
2.3.6. Объединение цифровых потоков Принятая структура построения ЦСП ПЦИ реализуется посредством объединения и разделения тем или иным способом типовых цифровых потоков. Сущность любого способа объединения заключается в том, что информация, содержащаяся в поступающих потоках, записывается в запоминающие устройства, а затем поочередно считывается в моменты, отводимые ей в объединенном потоке. Различают объединение трех типов потоков синфазно-синхронных, синхронных и асинхронных (плезиохронных). В первом случае совпадают не только скорости объединяемых потоков, но и начала их отсчетов. Во втором случае скорости потоков совпадают, но их начала отсчетов произвольно смещены друг относительно друга. Это заставляет вводить в объединенный поток специальный синхросигнал, указывающий порядок объединения. После синхросигнала передается информация первого объединяемого потока, затем – второго и т.д. В наиболее общем случае объединения асинхронных (плезиохронных) потоков в объединенный поток помимо синхросигнала, указывающего порядок объединения, вводится служебная информация, обеспечивающая необходимое согласование скоростей объединяемых потоков. Очевидно, возможны два случая несоответствия скорости записи объединяемого потока и скорости считывания объединенного потока 1) Скорость считывания превышает скорость записи. В этом случае применяется так называемый процесс положительного согласования скоростей (ПСС), представляющий собой вставку (стаффинг) дополнительного бита в объединяемый поток. 2) Скорость считывания меньше скорости записи. В этом случае применяется так называемый процесс отрицательного согласования скоростей (ОСС), 68 представляющий собой передачу отстающего информационного бита вместо одного из служебных. Операции разделения потоков являются обратными операциям объединения информация объединенного потока записывается в запоминающие устройства, соответствующие исходным потокам, затем считывается со скоростями, равными скоростям объединяемых потоков. В большинстве случаев объединение потоков осуществляется посимволь- но (побитно), те. считывание информации из запоминающих устройств при объединении происходит по разрядам вначале считывается и передается разряд первого потока, затем – второго и т.д., после считывания разряда последнего из объединяемых потоков вновь считывается очередной разряд первого, те. цикл повторяется. Возможно объединение и по группам символов. Например, в объединенном потоке можно вначале передать все символы, относящиеся к каналу или циклу передачи первого потока, затем – такую же группу символов второго и т.д. Объединение по группам символов требует увеличения объема памяти оперативных запоминающих устройств пропорционально числу объединяемых групп символов, что сдерживает распространение подобных методов объединения. Следует отметить, что системы СЦИ используют побайтное объединение в объединённом потоке последовательно передаются байты – восьмиразрядные группы символов объединяемых потоков. Такой способ объединения определяется тем, что в этих ЦСП используется элементная база, общая с элементной базой быстродействующих ЭВМ, в которых обработка информации осуществляется побайтно. Синхронное объединение потоков При объединении синхронных, ноне синфазных потоков приходится вводить специальный сигнал синхронизации, указывающий порядок размещения информации в общем потоке. Иными словами, поток должен содержать характерный сигнал, после которого идёт символ первого объединяемого потока, затем второго и т.д. С учётом возможности ошибок в процессе приёма этот сигнал необходимо периодически проверять. Помимо сигнала синхронизации в объединённый поток приходится вводить и другую служебную информацию. С учётом сказанного в действующих системах принято передавать два (или три) импульса (бита) служебной информации через несколько десятков импульсов бит) информации каждого из объединяемых потоков. Это заставляет считывать и передавать записанную информацию несколько быстрее, чем происходит запись, чтобы успеть передать служебную информацию. Сказанное иллюстрирует рис. 2.20, в верхней части которого показана импульсная последовательность записи некоторого исходного потока, а в нижней – импульсная последовательность его считывания, имеющая период следования меньше в (64+2)/64=33/32 раза, что отвечает параметрам вторичной ЦСП типа ИКМ-120. В моменты прохождения служебной информации (импульсы А, В) импульсы считывания отсутствуют, таким образом, в последовательности импульсных сигналов (ИС) периодически осуществляется пропуск двух импульсов, называемый временным сдвигом. Этот сдвиг в данном случае имеет, очевидно, длительность с, равную исх. Функциональная схема оборудования синхронного объединения и разделения потоков имеет вид, показанный на рис. 2.21. Рис. 2.20. Временные диаграммы при синхронном объединении потоков ВТЧ ГО 1 ГО 2 ПЕРЕДАТЧИК 32 33 ПЧ ПЕР СИ СИ Запрет 4 Запрет 3 Запрет 2 Запрет 1 Запрет 4 Запрет 3 Запрет 2 Запрет 1 ЗУ 1 ЗУ 2 ЗУ 3 ЗУ 4 ИС 4 ИС 3 ИС 2 ИС 1 ИЗ ЗУ 1 ЗУ 2 ЗУ 3 ЗУ 4 ИЗ 4 ИЗ 3 ИЗ 2 ИЗ 1 ВТЧ ГО 1 ФИ 4 ФИ 3 ФИ 2 ФИ 1 33 32 ГО 2 ПР СИ ПРИЕМНИК СИ ИИ 4 ИИ 3 ИИ 2 ИИ 1 ИИ 4 ИИ 3 ИИ 2 ИИ 1 ИО ИО ПЧ Рис. 2.21. Схема устройства синхронного объединения и разделения цифровых потоков Генераторное оборудование устройства объединения состоит из двух частей ГО и ГО. ГО управляется сигналом тактовой частоты от ВТЧ, подключаемого к любому из объединяемых потоков (потоки синхронны), и вырабатывает импульсную последовательность записи ИЗ, подаваемую на все ЗУ. Считывание осуществляется посредством последовательностей ИС 1 –ИС 4 , вырабатываемых ГО, которое получает тактовый сигнал от преобразователя частоты (ПЧ), повышающего тактовую частоту объединяемых потоков в 33/32 раза. Считывающие последовательности ИС 1 –ИС 4 поступают на ЗУ 1 –ЗУ 4 соответственно через логические ячейки ЗАПРЕТ 1 –ЗАПРЕТ 4 , которые прекращают подачу ИС в моменты, предназначенные для передачи сигналов служебной информации, вырабатываемых передатчиком этих сигналов (ПерСИ). 64 1 2 3 ИЗ 64 А B 1 64 A B 1 63 ИС 64 1 2 3 63 2 2 исх с исх 32 / 33 τ τ 70 В устройстве разделения (Пр) осуществляются обратные операции. При- ёмник сигналов служебной информации (ПрСИ) устанавливает порядок подачи последовательностей импульсов записи ИЗ 1 –ИЗ 4 , вырабатываемых ГО после импульсов служебной информации генерируется импульс ИЗ, затем через время об – импульс ИЗ и т.д. Посредством ячеек ЗАПРЕТ – ЗАПРЕТ запись ИО в ЗУ не производится в те моменты, которые отведены для передачи служебной информации. Импульсная последовательность, подаваемая на обнуляющие входы формирователей импульсов ФИФИ, является последовательностью считывания ИС, задержанной наполовину периода тактовой частоты исходного потока исх. Асинхронное объединение потоков Цифровые системы передачи, потоки которых подлежат объединению, часто имеют автономное генераторное оборудование, обладающее некоторой нестабильностью частоты. Эта нестабильность невелика, поэтому объединяемые потоки называют плезиохронными как бы синхронными. Вначале предположим, что импульсные последовательности считывания устройств объединения потоков имеют скорость записи больше чем в 33/32 раза (для ранее рассмотренного примера с системой передачи ИКМ-120). Тогда, как это показано на риса, к временному сдвигу сбудет добавляться постоянно увеличивающаяся временная неоднородность но. Через несколько сотен периодов по 64 импульса исходного потока (скорости потоков мало отличаются друг от друга) временная неоднородность достигает величины 32 исх и возникает необходимость в выравнивании (согласовании) фаз импульсных последовательностей записи и считывания. Согласование можно осуществить, задержав процесс считывания на одну позицию, те. исключив из соответствующей последовательности импульсов считывания ИС в данный момент й импульс рис. 2.22, б. Позиция, соответствующая исключённому импульсу, называется вставкой (стаффингом), асам процесс такого вида – торможением или положительным согласованием скоростей В момент торможения происходит перемещение места передачи служебных символов раньше они передавались между мим символами, а теперь будут передаваться между мим. Если расхождение скоростей сохранит свой характер, то через некоторое время в результате аналогичного процесса символы Аи В переместятся и окажутся между мим символами и т.д. 71 63 64 1 2 63 А 2 64 A B 1 63 64 1 2 63 но A B 1 63 2 ИС τ но * 64 1 2 ИЗ 63 2 64 1 2 63 3 63 64 1 2 А 2 ИЗ ИС 3 а) б) Рис. 2.22. Временные диаграммы при асинхронном объединении цифровых потоков (положительное согласование) Рассмотрим случай, когда скорость считывания оказывается недостаточной. На рис. 2.23, апоказано, что при этом происходит постепенное увеличение отрицательной временной неоднородности но вплоть до величины исх. Недостаток скорости считывания приходится компенсировать тем, что очередной (й) импульс объединяемого потока приходится передавать вместо импульса служебной информации В (рис. 2.23, б. Такой процесс называется отрицательным согласованием скоростей. 63 64 1 2 63 А 2 63 64 1 2 63 64 B ИЗ ИС а) б) 64 A B 1 63 2 ИС 64 A B 1 но 1 2 64 1 2 ИЗ τ но * A 1 2 64 1 2 63 А 1 2 Рис. 2.23. Временные диаграммы при асинхронном объединении цифровых потоков (отрицательное согласование) Управление согласованием скоростей осуществляется посредством команд согласования скоростей (КСС) , которые вырабатываются в оборудовании объединения по мере достижения временной неоднородностью критического значения исх. В оборудование разделения потоков эти команды поступают 72 на определённых позициях, отведённых для передачи служебной информации. Итак, на служебных позициях передаются синхросигнал объединённого потока, команды согласования скоростей каждого из объединяемых потоков и информация, которая не успевает быть передана в потоке при отрицательном согласовании скоростей. Наиболее часто используется система двустороннего согласования скоростей, те. в устройствах объединения и разделения потоков предусматривается возможность как положительного, таки отрицательного согласования. Несмотря на относительную сложность по сравнению с системой одностороннего согласования, в системе с двусторонним согласованием существенно снижается частота передачи КСС, а значит, понижается вероятность ошибок согласования. Ошибка в согласовании скоростей приводит к потере синхронности передачи данного исходного потока и, следовательно, к перерыву связи. Поэтому при передаче КСС принимаются специальные меры для повышения помехозащищён- ности команд каждый бит информации КСС утраивается, что позволяет правильно восстанавливать команду на приме, даже если один из её символов будет принят неправильно, а также применяется специальный алгоритм обработки принятых команд, позволяющий исключать ошибки согласования, даже если отдельные КСС будут опознаны неверно. ЗУ ВТЧ ГО 1 ФД Пер. КСС + Запрет ГО 2 ИЛИ + - - ИИ ИС КСС ИО ИО ЗУ Запрет ИЛИ ФД ГУН СУ ФАПЧ(ГО 2 ) Пер. КСС ГО 1 КСС + - ФИ ИИ ИЗ ИС БАС пер БАС пр Рис. 2.24. Структура оборудования асинхронного объединения На рис. 2.24 показаны блоки асинхронного сопряжения (БАС) передающего и приёмного оборудования, относящиеся к одному из объединяемых потоков. Последовательность ИЗ в передающем оборудовании (БАС пер ) вырабатывается в ГО, управляемом тактовой частотой данного потока ИИ. Импульсы считывания ИС вырабатываются в ГО, общем для всех БАС пер. данной станции, имеющем автономный задающий генератор. Разность скоростей ИЗ и ИС анализируется фазовым детектором, подающим по необходимости в блок передачи команд согласования скоростей (Пер КСС) информацию о положительной или отрицательной временной неоднородности но, достигшей критической величины. Если критическая но положительна, Пер КСС формирует положительную КСС, которая поступает в объединённый потока также импульс, подаваемый на управляющий вход логической ячейки ЗАПРЕТ, благодаря чему в этот 73 момент запрещается считывание информации (осуществляется вставка, см. рис. 2.22, б. При наличии согласования импульсы записи ИЗ в БАС пр вырабатываются ГО, синхронизированным с объединённым потоком ИО, и поступают на ЗУ через логические ячейки ИЛИ и ЗАПРЕТ. Импульсы считывания вырабатываются генератором, управляемым напряжением (ГУН), частота их следования сопрягается с частотой последовательности ИЗ посредством фазового детектора (ФД) и системы управления (СУ, которые вместе с ГУН образуют замкнутую петлю фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). При приёме положительной КСС приёмник команд согласования скоростей Пр КСС вырабатывает импульс, поступающий на вход управления ячейки ЗАПРЕТ и таким образом останавливающий процесс записи на момент прохождения вставки. При приёме отрицательной КСС импульс, выработанный в Пр КСС, поступает через ячейку ИЛИ на ЗУ в момент прохождения позиции служебного канала, несущего информацию, которая не успела быть переданной в информационной части потока см. рис. 2.23, б) В системах с двусторонним согласованием скоростей используются только два вида КСС: для положительного и отрицательного согласования. Для случая равенства скоростей специальной нейтральной команды не существует, она заменяется командами для положительного и отрицательного согласования, попеременно следующими друг за другом. Отсутствие третьей (нейтральной) команды также понижает вероятность возникновения ошибок в работе системы согласования скоростей. 2.3.7. Структура потока Е2 Структура потока Е с положительным, отрицательными нулевым выравниванием определена в рекомендации ITU-T G.745 (рис. 2.25). Поток Е формируется побитным мультиплексированием четырех потоков Е. Информация, относящаяся к четырем потокам Е, на рис. 2.25 обозначена римскими цифрами I, II, III, IV. Цикл передачи имеет длительность 125 мкс и состоит из 1056 позиций. Цикл разделен на 4 субцикла, одинаковых по длительности. Первые восемь бит первого субцикла заняты комбинацией 11100110, представляющей собой цикловой синхросигнал объединенного потока. Первые четыре бита второго субцикла заняты первыми символами команд согласования скоростей (КСС), а следующие четыре – сигналами служебной связи. Вторые и третьи символы КСС занимают первые четыре бита третьего и четвертого субцик- лов. Команды КСС распределены по группам для увеличения помехоустойчивости. В каждой группе КСС бит №1 содержит фрагмент кода команды для объединяемого потока Е №1, бит №2 – для потока Е №2 и т.д. Таким образом, после приема всех трех групп КСС получают четыре КСС (для каждого из четырех принятых потоков Е. Коды КСС следующие 111 – ПСС, 000 – ОСС, 101 – отсутствие согласования скоростей (нулевое выравнивание. В битах 5–8 четвертого субцикла передается информация объединяемых потоков при ОСС. При ПСС исключаются биты 9–12 четвертого субцикла. Биты 5–8 субцикла №2 используются для передачи сигналов служебной связи. Биты 5–8 субцикла №3 используются для передачи сигналов данных (два 74 бита, аварийных сигналов и вызова по каналу служебной связи (по одному биту. Таким образом, из общего числа бит потока Е информационными являются бита. Скорость потока Е составляет 8448 кбит/с. 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 263 264 1 1 1 1 1 0 е символы КСС 2-е символы КСС 3-е символы КСС Цикловый СС IV IV IV IV I II III IV Служебная связь Данные Вызов С С Данные при ОСС Вставка при ПСС С у б ц и к л ы Рис. 2.25. Структура потока Е 2.3.8. Структура потока Е3 Поток Е объединяет побитным мультиплексированием четыре потока Е. Структура потока Е с положительным, отрицательными нулевым выравниванием определена в рекомендации ITU-T G.753 (рис. 2.26). Цикл состоит из 2148 позиций и разделен на 3 субцикла побит. Длительность цикла составляет мкс. Таким образом, передача полного цикла транспортируемых потоков Е будет выполнена за 2 цикла потока Е. Скорость потока Е составит 716*3*2*8000=34 368 кбит/с. Первые 12 бит первого субцикла заняты комбинацией 111110100000, представляющей собой цикловой синхросигнал объединенного потока. Команды согласования скоростей распределены потрем группам символов и занимают и 9–12 биты во втором субцикле и 1–4 биты в третьем субцикле. Коды КСС аналогичны кодам для потока Е. Информация объединяемых потоков при ОСС размещается в битах 9–12 субцикла №3. В случае вставки при ПСС исключаются биты 13–16 субцикла №3. Под служебную связь и передачу дискретной информации используются биты 5–6 субциклов №2 и №3. Общее число информационных бит для цикла потока Е равное символы КСС 2-е символы КСС 3-е символы КСС Цикловый СС 0 IV IV Служебная связь Данные Данные при ОСС С у б ц и к л ы 13 14 15 16 715 Вставка при ПСС Рис. 2.26. Структура потока Е 2.3.9. Структура потока Е4 Поток Е получают побитным мультиплексированием четырех потоков Е. Структура потока Е с положительным, отрицательными нулевым выравниванием определена в рекомендации ITU-T G.754 (рис. 2.27). Длина цикла составляет бит. Цикл разделен на 4 субцикла побит. Циклы потока Е передаются с частотой 64 кГц. Длительность цикла равна 15,625 мкс. Скорость потока Е составляет 139 264 кбит/с. В первых 10 битах первого субцикла передается цикловой синхросигнал 1111010000. Команды согласования скоростей занимают первые четыре бита в субциклах №№2–4. Коды КСС аналогичны кодам для потока Е. Информация объединяемых потоков при ОСС размещается в битах 5–8 субцикла №4. В случае вставки при ПСС исключаются биты 9–12 субцикла №4. Под служебную связь и передачу сигналов контроля и сигнализации используются биты 11, 12 субцикла №1. Общее число информационных бит для цикла потока Е равное символы КСС 2-е символы КСС Цикловый СС IV IV Данные при ОСС С у б ц и к л ы 13 14 15 16 543 Вставка при ПСС I I II II III III IV 3-е символы КСС IV I II III III IV IV I I II II III III IV IV I II III IV С лу ж еб связь Кон три сигнал Рис. 2.27. Структура потока Е |