Главная | Обратная связь

Временное объединение цифровых потоков.

Объединение цифровых потоков происходит при формировании группового цифрового сигнала из цифровых потоков систем более низкого порядка, а также при объединении различных сигналов, передаваемых в цифровом виде, в единый цифровой поток.

При формировании группового цифрового сигнала возможны следующие способы объединения цифровых потоков: по символьный (поразрядный); по канальный (по кодовым группам каналов) и по ­системный (по циклам потоков объединяемых систем). На рисунке 1.54 показан принцип по символьного, а на рисунке 1.55 по канального объединения цифровых потоков. В обоих случаях объеди­няются четыре потока. При посимвольном объединении импульсы цифровых сигналов объединяемых систем укорачиваются и рас­пределяются во времени так, чтобы в освободившихся интервалах могли разместиться вводимые импульсы других систем. При по канальном 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 по канальному 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.

Рисунок 1.54 Формирование группового цифрового сигнала посимвольным способом объединения цифровых потоков.

Рисунок 1.55 Формирование группового цифрового сигнала по канальным способом объединения цифровых потоков.

Объединение цифровых потоков осуществляется в оборудова­нии временного группообразования, принцип построения которого показан на рисунке 1.56.В состав оборудования входят: блоки цифро­вого сопряжения тракта передачи и приема (БЦС_пер), (БЦС_пр); 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.

Рисунок 1.56 Принцип построения оборудования группообразования.

Сигналы с выходов БЦС_пер совместно с сигналами цикловой синхронизации поступают на вход схемы объединения. Временной сдвиг между импульсными последовательностями на выходах БЦС_пер обеспечивается управляющими импульсами с ГО. На при­еме УР распределяет импульсы группового сигнала по своим БЦС_пр, 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 БЦС_пер.

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 информационных символов в запоминающее устройство ЗУ с частотой f_з и последующее их считывание с частотой f_сч.и. При синхронном объединении цифровых потоков f_з= f_сч.и. При асинхронном объеди­нении цифровых потоков частоты записи и считывания могут изме­няться в некоторых пределах и иметь значения

f_з.н - ∆f_{з max} ≤ f_з ≤ f_з.н + ∆f_{з max}, (1.25)

f_{сч.и. н} - ∆f_{сч.и. max} ≤ f_сч.и. ≤ f_{сч.и. н+} ∆f_{сч.и. max}, (1.26)

 

где f_з.н, f_{сч.и. н} —номинальные значения частоты записи и считыва­ния информационных символов; ∆f_{з max}, ∆f_{сч.и. max} —максимальное отклонение частот записи и считывания от номинального значе­ния, вызванное нестабильностью работы ГО.

При таких ситуациях могут возникнуть моменты, когда f_з. > f_сч.и. и память ЗУ будет заполнена или когда f_з. < f_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 f_з. < f_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 f_з. > f_сч.и. 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 f_сч.и выбирается заведомо большей или меньшей, чем f_з. (в зави­симости от положительного или отрицательного согласования ско­ростей). При этом в системах с положительным согласованием скоростей должно выполняться условие

f_{сч.и. н} - ∆f_{сч.и. max} > f_з.н + ∆f_{з max}. (1.27)

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

f_{сч.и. н} + ∆f_{сч.и. max} < f_з.н - ∆f_{з max}.(1.28)

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 f_{сч.и. н} выбирается равной f_з.н. При этом должно выполняться ус­ловие

f_{сч.и. н} ± ∆f_{сч.и. max} = f_з.н ± ∆f_{з max}.(1.29)

В зависимости от знака разности частот f_з. и f_сч.и. при возникно­вении неоднородности необходимо либо вводить в считанную по­следовательность дополнительный тактовый интервал, либо изымать его и передавать по дополнительному каналу.

В реальной 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:

f_с.ч. = f_сч.и. + f_сл,(1.30)

где f_сл —частота следования служебных импульсов. Таким обра­зом, из-за расхождения частот записи и считывания цифровых по­токов периоды между моментами записи и считывания будут отли­чаться на величину ∆t=Т_з-Т_сч, где Т_з=1/f_з - период записи информационных символов; Т_сч=1/f_сч - период их считывания.

На рисунке 1.57, 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 ∆t=0, когда f_з = f_сч или Т_з-Т_сч =0, считанная из ЗУ по­следовательность будет такой же. На рисунке 1.57, б показана последо­вательность считываемых импульсов, для которых f_сч > f_з (∆t>0), с конкретным значением отношения Т_сч/Т_з=13/16. Как видно ил 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 (рисунок 1.57, в). Интервалы времени между такими символами в последовательно­сти считанных импульсов определяют период временных сдвигов.

Рисунок 1.57 Временные диаграммы поясняющие принцип возникновения временных сдвигов и неоднородностей.

Число информационных импульсов между соседними времен­ными сдвигами будет R=П[Т_сч/(Т_з-Т_сч)], где символ П означает округление до ближайшего целого. При синхронном объединении потоков отношение Т_сч/(Т_з-Т_сч) есть целое число. Например, при Т_сч/Т_з = 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 Т_сч/(Т_з-Т_сч) - дробное число и его величина будет меняться во времени. В этом случае (рисунок 1.57, в) через определенное число временных сдвигов число импульсов между соседними времен­ными сдвигами изменяется и появляется неоднородность. Период возникновения подобных неоднородностей определяется разностью

[Т_сч/(Т_з-Т_сч)] - П [Т_сч/(Т_з-Т_сч)]=±1/l (1.31)

где l – число временных сдвигов в цикле неоднородности. Для приведенного выше примера Т_сч/Т_з=13/16. При этом

[Т_сч/(Т_з-Т_сч)] - П [Т_сч/(Т_з-Т_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.