ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ АППАРАТУРЫ ВРЕМЕННОГО ГРУППООБРАЗОВАНИЯ 1. Структура каналообразующей аппаратуры ЦСП 2. Методы объединения и разделения цифровых сигналов 3. Синхронизация в аппаратуре временного группового образования ЦСП

1. Структура каналообразующей аппаратуры ЦСП

Рис. 1. Структурная схема цифровой системы передачи на основе ИКМ-ВРК

Для обеспечения необходимого числа каналов передачи СУВ циклы цифровой системы передачи на основе ИКМ-ВРК объединяются в сверхциклы. В зависимости от общего числа КИ в цикле и числа разрядов в кодовой комбинации тактовая частота, т.е. частота следования импульсов ИКМ-сигнала на выходе ФУ, будет равна:

Рис.2. Образование группового ИКМ сигнала

На рис.2 а-в представлены первичные сигналы С 1 (t) – первого, С 2 (t) – второго и С N (t) – N-го каналов и их дискретные сигналы, взятые через интервал времени T д (период дискретизации); на рис.2 г представлен групповой АИМ сигнал С АИМ (t) и на рис.2 д представлен цифровой ИКМ сигнал С ИКМ. Из рис.2 д следует: или где и – длительность импульса кодовой комбинации, N – общее число КИ в цикле передачи.

Для передачи одиночного импульса длительностью вполне достаточно полосы частот и, с учетом (1), получим Полоса частот группового ИКМ сигнала соответствует скорости передачи соответствующего ему цифрового потока, т.е. Скорость передачи цифрового потока одного канала равна

2. Методы объединения и разделения цифровых сигналов Формирование иерархии ЦСП осуществляется на основе объединения цифровых потоков низкого порядка, называемых компонентными, в единый цифровой поток, который называется групповым или агрегатным.

При формировании группового цифрового сигнала-потока возможны следующие способы объединения цифровых потоков: посимвольное (рис. 3, а) и поканальное (рис. 3, б). Рис. 3. Структура цикла ЦСП

Объединение цифровых потоков осуществляется в оборудовании временного группообразования, или мультиплексирования, принцип построения которого приведен на рис. 4. Рис. 4. Принцип построения оборудования временного группообразования

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 может быть асинхронным или синхронным. При синхронном объединении цифровых потоков скорости записи в БЦС и скорости считывания этой информации из БЦС будут постоянными и кратными, так как вырабатываются одним и тем же ГО. При этом 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.

В настоящее время приняты два вида иерархии ЦСП: плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ), или Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH); синхронная цифровая иерархия (СЦИ), или Synchronous Digital Hierarchy (SDH). При построении ЦСП в качестве исходного используется сигнал основного цифрового канала ОЦК (или DSO - Digital Signal of level 0) со скоростью 64 кбит/с.

3. Синхронизация в аппаратуре временного группового образования ЦСП

Для систем передачи с ИКМ-ВРК необходимо обеспечить синхронную и синфазную работу канальных амплитудно-импульсных модуляторов и канальных селекторов, а также кодирующих и декодирующих устройств. Синхронность реализуется системой тактовой синхронизации, а синфазность - системой цикловой синхронизации. Синхронизация по тактовой частоте обеспечивает равенство скоростей обработки сигналов на передаче и приеме и выполняется выделением колебаний тактовой частоты из спектра линейного цифрового сигнала выделителем тактовой частоты (ВТЧ)

Тактовой частотой в системе передачи ИКМ- ВРК является частота следования импульсов группового цифрового сигнала на выходе формирующего устройства (ФУ). В простейшем случае сигнал на выходе ФУ представляет однополярную случайную последовательность импульсов со скважностью, равной двум. Энергетический спектр такой последовательности G(f) при одинаковых вероятностях появления «1» и «0», а также при отсутствии флуктуаций длительности и моментов появления импульсов, содержит постоянную составляющую G(0), дискретную G Д (f) и непрерывную G Н (f) составляющие (рис. 1).

Рис. 1. Энергетический спектр ИКМ сигнала

Дискретная составляющая представляет собой сумму гармоник тактовой частоты. Составляющая с тактовой частотой может быть выделена из группового ИКМ сигнала узкополосным фильтром, настроенным на эту частоту. В полосу пропускания фильтра в данном случае попадает также часть непрерывного спектра, которая играет роль помехи и приводит к флуктуациям тактовой частоты. Очевидно, что флуктуации тем меньше, чем меньше полоса пропускания.

Цикловая синхронизация определяет начало цикла передачи. Поскольку структура цикла всегда известна, цикловая синхронизация позволяет осуществить разделение каналов. Действие систем цикловой синхронизации основано на использовании избыточности группового ИКМ сигнала, которая специально вводится в групповой сигнал. С этой целью, кроме кодовых групп канальных сигналов в состав цикла вводятся дополнительные кодовые группы или отдельные символы цикловой синхронизации, образующие синхросигнал. Цикловая синхронизация может быть основана также и на использовании статистических свойств передаваемого ИКМ сигнала (цикловая синхронизация с естественной информационной избыточностью).

В системах передачи с ИКМ-ВРК основное применение нашли устройства цикловой синхронизации с использованием синхросигнала. Очевидно, что какая бы группа символов ни была выбрана в качестве синхросигнала, всегда существует определенная вероятность появления такого же сочетания информационных символов в групповом ИКМ сигнале. Поэтому структура синхросигнала является недостаточным признаком, и для осуществления надежной цикловой синхронизации необходимо дополнительно использовать еще одно важное свойство синхросигнала, а именно его периодичность.

Периодичность истинного синхросигнала определяется тем, что он появляется всегда на одних и тех же позициях в пределах цикла передачи, а ложные синхрогруппы занимают случайное положение. Контролируя периодичность появления синхрогрупп, можно определить, являются ли они истинными или ложными. Вероятность ошибки при этом оказывается тем меньше, чем большее число циклов используется в процессе принятия решения. Частота следования циклов всегда кратна тактовой частоте. Поэтому генераторное оборудование (ГО) может автономно выработать сигнал цикловой синхронизации путем деления тактовой частоты на число, равное числу передаваемых в пределах цикла кодовых групп.

Однако фаза синхроимпульсов, вырабатываемых автономно генераторным оборудованием, может быть произвольной, и задача системы цикловой синхронизации состоит в том, чтобы осуществить их фазирование с сигналами цикловой синхронизации, приходящих с линии. Совокупность устройств, формирующих кодовую комбинацию синхросигнала, обеспечивающих ее ввод в групповой ИКМ сигнал на передаче и выделение ее из группового ИКМ сигнала на приеме, образуют систему цикловой синхронизации (ЦС).

Рис. 2. Структурная схема системы цикловой синхронизации - ГОпер и ГОпр - генераторное оборудование передающей и приемной станций соответственно; - ФУ - формирующее устройство; - ВТЧ - выделитель тактовой частоты; - СС - синхросигнал; - РУ - решающее устройство.

Если в течение определенного числа циклов r ВХ анализатор регистрирует совпадение во времени сигналов на его входах, то РУ принимает решение о наличии в системе синхронизма и никаких изменений в работе ГОпр не производит. Величина r ВХ называется коэффициентом накопления по входу в синхронизм и обычно r ВХ = 3 4. При несовпадении импульсов на входах анализатора на вход РУ подается сигнал об отсутствии синхронизма. Если в течение определенного числа циклов r ВЫХ, называемого коэффициентом накопления по выходу из синхронизма (обычно r ВЫХ = 4 6), синхронизм отсутствует, то РУ отмечает отсутствие синхронизма и формирует сигнал ошибки, вызывающий задержку импульсов цикловой синхронизации, вырабатываемых ГОпр, на один период тактовой частоты. Цикл оказывается увеличенным на время Тm - период тактовой частоты, а расстояние между импульсами от ГОпр и синхрогруппой на один такт уменьшается.

К системам цикловой синхронизации предъявляются следующие основные требования: время вхождения в синхронизм при первоначальном включении аппаратуры в работу и время восстановления синхронизма после нарушения связи должно быть минимальным; состояние синхронизма при работе оборудования ЦСП должно поддерживаться непрерывно и автоматически; объем синхрогруппы в цикле передачи при заданном времени восстановления синхронизма должен быть минимальным; приемник синхросигнала должен быть помехоустойчивым и среднее время между сбоями синхронизма должно быть по возможности большим.