Скалин Цифровые системы передач

поканальном объединении цифровых потоков сужаются и распределяются во времени интервалы, отводимые для кодовых групп. Сигналы цикловой синхронизации необходимы для правильного распределения цифровых потоков на приемном конце. Объединение цифровых потоков по циклам аналогично поканальному объединению, только обрабатывается (сжимается)

во времени и передается целиком цикл одного цифрового потока, а потом следующих. Наиболее простым и широко применяемым способом является способ посимвольного объединения, который и будет рассмотрен подробней.

Объединение цифровых потоков осуществляется в оборудовании временного группообразования, принцип построения которого показан на рис. 5.3. В состав оборудования входят: блоки цифрового сопряжения тракта передачи и приема БЦСпер, БЦСпр; устройства объединения УО в тракте передачи и разделения УР в тракте приема потоков; передатчик и приемник синхросигнала Пер. СС, Пр. СС; выделитель тактовой частоты ВТЧ линейного цифрового сигнала; генераторное оборудование ГО передающей и приемной станции.

Рис. 5.3. Принцип построения оборудования временного группообразования

Сигналы с выходов БЦСпер совместно с сигналами цикловой синхронизации поступают на вход схемы объединения. Временной сдвиг

между импульсными последовательностями на выходах обеспечивается управляющими импульсами с ГО. На приеме УР распределяет импульсы группового сигнала по своим БЦСпр, а также сигналы Пр. СС.

Генераторное оборудование систем передачи более низкого порядка может работать либо независимо от оборудования объединения и разделения цифровых потоков, либо должна обеспечиваться синхронизация общим задающим генератором. В зависимости от этого объединение цифровых потоков будет асинхронным или синхронным.

При синхронном объединении цифровых потоков скорость записи в БЦС и скорость считывания этой информации из БЦС будут постоянными и кратными, так как вырабатываются одним и тем же ГО. В данном случае между командами записи и считывания должен быть установлен требуемый временной сдвиг, чтобы считывание информации происходило после ее поступления в БЦСпер.

При асинхронном объединении цифровых потоков, когда ГО устройств объединения цифровых потоков и ГО устройств формирования цифровых потоков низшего порядка работают независимо, возможно некоторое расхождение между скоростями записи и считывания. Для согласования этих скоростей необходимо принимать соответствующие меры.

При объединении цифровых потоков производится запись ин-

формационных символов в запоминающее устройство ЗУ с частотой f3 и

последующее их считывание с частотой /сч.и- При синхронном объединении цифровых потоков /3=/сч.и. При асинхронном объединении цифровых потоков частоты записи и считывания могут изменяться в некоторых пределах и иметь значения

fs.H — Мзтах < f3 < ^з.н + Af3max',

/сч.и.н — Д/сч,и тах < /сс.н < /сч.и.н 4" А/сч.н тах<

где f3.H, /сч.и.н — номинальные значения частоты записи и считывания информационных символов; Д/зта*, Мечтах — максимальное отклонение частот записи и считывания от номинального значения, вызванное нестабильностью работы ГО.

При таких ситуациях могут возникнуть моменты, когда [3>/сч.и и память ЗУ будет заполнена или когда /3</сч.и и память ЗУ будет пуста и в очередной момент считывать будет нечего. В обеих ситуациях передача цифрового потока будет происходить с искажениями, так как в первом случае часть информационных символов пропадает, а во втором — появляются дополнительные временные позиции, которые в исходном цифровом потоке отсутствуют. Чтобы избежать этих нарушений, требуется обеспечить согласование скоростей.

При /з</сч.и производится положительное выравнивание скоростей: в

считанную последовательность вводится дополнительный балластный тактовый интервал, который на приеме должен быть изъят из передаваемой последовательности информационных символов. Если f3>/c4.H, производится отрицательное согласование скоростей; из считываемой последовательности изымается один тактовый интервал, информация которого передается по специальному временному каналу и на приеме вводится в передаваемый поток на свое место.

При асинхронном объединении цифровых потоков находят применение системы как с односторонним, так и двусторонним согласованием скоростей.

В системах с односторонним согласованием скоростей частота /сч.и

выбирается заведомо большей или меньшей, чем /3 (в зависимости от положительного или отрицательного согласования скоростей). При этом в системах с положительным согласованием

Тогда при согласовании скоростей в считанную последовательность вводится дополнительный неинформационный (балластный) тактовый интервал (запретом одного импульса считывания), который на приеме исключается из нее по соответствующей команде согласования скоростей.

В системах с отрицательным согласованием скоростей должно выполняться условие

Тогда при согласовании скоростей в этих системах на передаче из информационной последовательности изымается один тактовый интервал

(дополнительное считывание), который передается по дополнительному каналу и на приеме по команде согласования скоростей снова вводится в

информационную последовательность.

В системах с двусторонним согласованием скоростей частота /сч.и.н

выбирается равной /З.н. При этом должно выполняться условие

/сч.и.н i Afc4.H тах — /з.н ± Af3 тах-

Взависимости от знака разности частот /3 и /сч.и при возникновении неоднородности необходимо либо вводить в считанную последовательность дополнительный тактовый интервал, либо изымать его и передавать по дополнительному каналу

Вреальной аппаратуре объединения потоков необходимо передавать еще служебные сигналы (цикловую синхрокомбинацию, команды согласования скоростей, импульсы служебной связи, аварийные сигналы и др.), поэтому частота считывания выбирается больше частоты записи:

/ с. ч = / с ч.и "г" /с Л j

где /сл— частота следования служебных импульсов. Таким образом,

изза расхождения частот записи и считывания цифровых потоков периоды между моментами записи и считывания будут отличаться на величину Аг =

Г3—Тсч, где Г3= 1//з — период записи информационных символов; ГСч=1//сч

— период их считывания.

Рис. 5.4. Временные диаграммы, поясняющие принцип возникновения

временных сдвигов и неоднородностей:

а— импульсные последовательности записи; б — то же, считывания; в

—последовательность считанных импульсов

На рис. 5.4, а показан пример записи импульсной последовательности.

Для упрощения реальный сигнал от источника информации, состоящий из 1

и 0, заменен сигналом, состоящим только из 1. При Дг = 0, когда /3=/сч или

Т3— :ГСЧ = 0, считанная из ЗУ последовательность будет такой же. На рис.

5.4, б показана последовательность считываемых импульсов, для которых

/сч>/з (Аг>0), с конкретным значением отношения 7,СЧ/Г3= 13/16. Как видно из рисунка, импульсы считывания опережают записанные импульсы и через некоторое время наступит момент, когда ячейки памяти будут свободны от информационных импульсов и появятся нулевые символы, которые называются временными сдвигами (рис. 5.4,в). Интервалы времени между такими символами в последовательности считанных импульсов определяют период временных сдвигов.

Число информационных импульсов между соседними временными сдвигами будет Ц = П[ТСЧ/ (Т3—ГСч)], где символ П означает округление до ближайшего целого. При синхронном объединении потоков отношение ТСЧ1(Т3—Гсч) есть целое число. Например, при Тсч/Т3= 12/16 символ П = 3, т. е. временной сдвиг будет после каждых трех позиций передачи информации.

Тогда в считанной последовательности импульсов интервалы между временными сдвигами будут постоянными. Такую последовательность импульсов называют однородной, так как временные сдвиги формируются на

строго определенных позициях в цикле передачи и могут использоваться для передачи служебных сигналов. Частота следования последних постоянна, что позволяет выделить их на приеме. При асинхронном объединении цифровых потоков из-за нестабильности задающих генераторов, вырабатывающих тактовые частоты, отношение Тсч/{Т3—Гсч)—дробное число и его величина будет меняться во времени. В этом случае (рис. 5.4, в) через определенное число временных сдвигов число импульсов между соседними временными сдвигами изменяется и появляется неоднородность. Период возникновения подобных неоднородностей определяется разностью

[ТСЧ/(Т>-ТСЧ)]- П[Гсч/(Гз-Гсч) ] = ± MU

где / — число временных сдвигов в цикле неоднородности. Для приведенного выше примера Тсч/Т3 = 13/16. При этом [ТСч/(Т3— —Гсч)]—

П[ТСЧ/(Т3—7'сч) = 13/3—4=1/3, следовательно, в данном случае неоднородности возникают в каждом третьем временном сдвиге и в интервале между временным сдвигом будет не четыре, а пять считанных импульсов. В дальнейшем цикл временных сдвигов повторится. При появлении неоднородностей требуется обеспечить согласование скоростей передачи символов путем коррекции соответствующих моментов временных сдвигов. В рассмотренном случае можно уменьшить соотношение между частотами записи и считывания до 12/15. При этом временные сдвиги будут появляться после четырех считанных импульсов, но каждый 13-й импульс последовательности записи должен изыматься и передаваться по отдельному каналу (производится отрицательное согласование скоростей). Если,

наоборот, соотношение между частотами записи и считывания увеличить до

15/18, то интервалы между временными сдвигами, содержащие четыре считанных импульса, надо увеличивать до пяти, вводя дополнительные тактовые интервалы (производится положительное согласование скоростей).

Для передачи команд согласования скоростей и информационного символа при отрицательном согласовании скоростей организуются дополнительные временные каналы на определенных позициях цикла передачи. Следовательно, согласование скоростей может производиться в строго определенный момент, обусловленный структурой цикла передачи объединенного цифрового потока. Передача КСС приводит к снижению эффективности работы системы передачи, так как необходимо повышать тактовую частоту передачи или уменьшать объем передачи полезной информации. Число КСС, а следовательно, и объем дополнительной информации будут зависеть от частоты возникновения неоднородности,

которая в основном зависит от стабильности работы генераторного оборудования. Учитывая достаточно высокую стабильность ГО,

передаваемые команды согласования скоростей занимают 1...2% объема передаваемой информации.

5.3 ОБОРУДОВАНИЕ ВРЕМЕННОГО ГРУППООБРАЗОВАНИЯ

АСИНХРОННЫХ ЦИФРОВЫХ ПОТОКОВ

Рассмотрим структурную схему оборудования временного группообразования с асинхронным сопряжением цифровых потоков,

построенного по системе с двусторонним согласованием скоростей (рис. 5.5).

Оборудование передающей станции содержит блоки асинхронного сопряжения тракта передачи БАСпер для каждого из объединяемых цифровых потоков, а приемной станции — соответственно блоки асинхронного сопряжения тракта приема БАСПР- На передающей станции цифровой поток от системы низшего порядка, например ИКМ-30, вводится в

соответствующий БАСпер. Здесь цифровой поток записывается в запоминающее устройство ЗУ. Запись осуществляется импульсной последовательностью тактовой частоты, выделяемой из входного потока выделителем тактовой частоты ВТЧ. Записанный в ЗУ поток считывается

импульсной последовательностью, поступающей от ГО передающей станции. Считанные цифровые потоки от всех БАСпеР передаются в устройство объеди- -нения УО, где объединяются в групповой цифровой поток.

Рис. 5.5. Структурная схема оборудования временного группообразовамия с асинхронным сопряжением цифровых потоков,

построенного по системе с двусторонним согласованием скоростей передачи

Для контроля взаимного временного положения импульсы,

управляющие записью и считыванием, подаются на временной детектор ВД,

который управляет работой передатчика команд согласования скоростей Пер.

КСС. При появлении неоднородности в зависимости от ее знака из ВД к Пер.

КСС подается соответствующая команда на согласование скоростей. При положительном согласовании скоростей на одной из временных позиций цикла передачи информация из ЗУ не считывается и на этой позиции передается балластный символ. На приеме данная позиция должна быть вычеркнута. Тем самым реальная скорость считывания информации из ЗУ несколько уменьшится. Такое согласование скоростей осуществляется путем запрета с помощью ячейки НЕТ одного импульса считывания. При

отрицательном согласовании скоростей производится дополнительное считывание информации из ЗУ. Считывание происходит соответствующим импульсом, который подается от Пер. КСС через ячейку ИЛИ в строго определенные временные позиции цикла, на которых формируется временной канал отрицательного согласования скоростей.

Объединенный цифровой поток с выхода схемы объединения поступает в линейный тракт. В приемном устройстве объединенный цифровой поток распределяется через схему распределения по своим ЗУ блоков асинхронного сопряжения тракта приема БАСПр. Работой ячеек УР и БАСПР управляют импульсные последовательности от генераторного оборудования ГОПр, синхронная работа которого с ГОпер обеспечивается ВТЧ. После считывания с частотой, равной средней частоте записи,

восстанавливается первоначальная скорость каждого из асинхронных цифровых потоков, объединяемых в оборудовании временного группообразования. Средняя частота считывания устанавливается устройством фазовой автоподстройки частоты ФАПЧ, которое включает в себя генератор, управляемый напряжением ГУН, временной детектор ВД и схему управления СУ. На выходе СУ формируется управляющий сигнал,

соответствующий текущему значению временного интервала между моментами записи и считывания.

По сигналу о необходимости положительного согласования скоростей,

зафиксированному Пр. КСС, через логический элемент НЕТ осуществляется запрет записи информации в ЗУ. Временное положение сигнала запрета записи соответствует моменту осуществления положительного согласования скоростей в передающем устройстве. Сигнал запрета записи должен убрать из информационного потока балластный символ, вводимый при положительном согласовании скоростей. Отсутствие сигнала записи на выходе схемы НЕТ отметит и временной детектор, после чего частота считы-

вания плавно уменьшится.

По сигналу о необходимости отрицательного согласования скоростей с помощью логического элемента ИЛИ2 открывается элемент И схемы распределителя и в передаваемый информационный поток вводится дополнительный символ, изъятый при отрицательном согласовании скоростей. Одновременно через схему ИЛИ3 вводится дополнительный импульс управления записью, который поступает на ВД, в результате чего частота считывания плавно увеличивается. Таким образом, плавное изменение в допустимых пределах частоты считывания позволяет согласовать скорости записи и считывания.

Правильное распределение на приеме группового сигнала по потокам,

контроль и поиск режима синхронизма обеспечивается приемником синхросигнала. К параметрам этого приемника предъявляются довольно жесткие требования, так как время установления режима синхронизма при его нарушении должно быть меньше времени выхода из синхронизма оборудования низовых объединяемых потоков. В противном случае в этом оборудовании произойдет сбой синхронизации. Методы уменьшения времени восстановления синхронизма рассмотрены в § 3.7.

Для примера рассмотрим построение цикла и формирование вторичного цифрового потока в системе ИКМ-120. Скорость передачи группового сигнала 8448 кбит/с. Он формируется из четырех первичных цифровых потоков, имеющих скорость 2048 кбит/с. Объединение потоков посимвольное. В оборудовании временного группообразования предусмотрено два режима: асинхронный и синхронный. При асинхронном режиме используется двустороннее согласование скоростей. Частота записи первичного цифрового потока в запоминающее устройство БАСпер 2048 кГц,

частота считывания кратна тактовой частоте группового потока 8448 кГц и равна 2112 кГц. Соотношение частот в этом случае /3/fC4=32/33.

Следовательно, временной сдвиг будет происходить через 32 такта считывания, или на 32 информационных символа приходится один служебный. Некоторые виды служебной информации, например кодовую