Тема № 6.

Таблица 2

Таблица1

 

 

Рис.8

 

 

 

Движение механизма	Звено г	Звено ж	Звено h	Звено 0
относительно стойки	wг	wж	wh	w0=0
относительно генератора волн	w*г=wг-wh	w*ж=wж-wh	wh-wh=0	-wh

 

Методы разделения каналов.

Как было сказано выше, для передачи по одной направляющей системе нескольких информационных сигналов необходимо разделить эти сигналы по различным каналам. При частотном разделении каналов (ЧРК) использование процесса модуляции в системах связи позволяет осуществить перенос информационного сигнала в любую точку частотного диапазона допустимого для применяемой направляющей системы. Таким образом, становится возможным заполнение частотного диапазона направляющей системы несколькими информационными сигналами, т.е. создание системы многоканальной связи (МКС).

 

ФНЧ	- фильтр нижних частот		НС	- направляющая система
М	- модулятор		Д	- демодулятор
ПФ	- полосовой фильтр

 

Рис. 6.1. Аппаратурная схема формирования группового сигнала при ЧРК.

 

Каждая схема формирования канального сигнала состоит из фильтра нижних частот, модулятора и полосового фильтра. В данной схеме задачей фильтра нижних частот является ограничение спектра исходного сигнала до полосы стандартного телефонного канала 0.3 – 3.4 кГц. Модулятор осуществляет перенос сигнала в определённый для него частотный диапазон с помощью несущей частоты, вырабатываемой генераторным оборудованием системы. Полосовой фильтр передатчика осуществляет выделение из модулированного сигнала одной боковой полосы (нижней либо верхней), и подавление сигналов оставшейся боковой полосы, несущей и побочных составляющих процесса модуляции, т.е. формирование сигнала ОБП АМ.

На приёмной стороне системы связи происходит обратное преобразование. ПФ выделяет из общего группового сигнала сигнал, находящийся в полосе частот соответствующего канала. С помощью демодулятора происходит перенос спектра выделенного сигнала в диапазон стандартного телефонного канала. Задачей ФНЧ является очистка демодулированного сигнала от побочных составляющих процесса демодуляции.

Процесс формирования группового сигнала при частотном разделении каналов иллюстрируется следующей схемой.

Рис. 6.2. Частотная схема формирования группового сигнала.

 

Из рисунка видно, что для образования группового сигнала необходимо наличие n несущих частот, отличающихся друг от друга на 4 кГц. В различных системах связи возможно использование как верхней, так и нижней полос для формирования сигнала ОБП АМ. На рис. 6.2. приведён пример формирования группового сигнала из нижних боковых полос.

При передаче цифровой информации современные электронные системы передачи позволяют организовывать формирование цифровых потоков со скоростями, значительно превышающими скорости ПЦК, а, значит, становится возможной передача по направляющей системе нескольких ПЦК поочерёдно. Это достигается путём объединения этих ПЦК в единый более скоростной цифровой поток.

Процесс формирования выходной цифровой последовательности из n входных называется чередованием или интерливингом (interleaving). Это чередование может производиться по разным алгоритмам, в зависимости от того, какой из них в наибольшей степени отвечает поставленным в данной системе задачам. Различают следующие виды интерливинга:

- бит-интерливинг (чередование битов): последовательно коммутируется из каждого потока по одному биту;

- байт-интерливинг (чередование байтов): последовательно коммутируется из каждого потока по одному байту;

- блок-интерливинг (чередование блоков): последовательно коммутируется из каждого потока по одному блоку длиной в несколько байт или произвольной длины.

 

 

Рис. 6.3. Временные диаграммы интерливинга.

 

Объединение нескольких потоков в единый поток получило наименование мультиплексирования цифровых потоков. В связи чаще используется термин временнóе уплотнениелибо временнóе разделение каналов (ВРК). Поток, объединяющий меньшие потоки, называется также суммарным или агрегатным,а сами меньшие потокиобразующими или компонентными.

Принципиальная схема мультиплексора цифровых потоков (ЦП) при бит-интерливинге и временные диаграммы его работы представлены на рис. 6.4.

 

 

 

Рис. 6.4. Мультиплексор цифровых потоков.

 

Тактовая частота задающего генератора мультиплексора должна превышать тактовые частоты мультиплексируемых цифровых потоков в n раз:

, (6.1.)

где n - количество мультиплексируемых потоков.

Управляющий импульс поочерёдно перемещается по выходам разрядов кольцевого регистра сдвига со скоростью определяемой тактовой частотой . Поступление управляющего импульса на вход схемы электронного ключа открывает эту схему для прохождения сигнала ЦП на время длительности этого импульса. В результате на выходе схемы объединителя формируется суммарная цифровая последовательность, состоящая из побитно чередующихся импульсов всех образующих последовательностей. Длительность каждого импульса в выходной последовательности в n раз меньше длительности того же импульса в исходной последовательности.

При построении цифровых систем передачи, осуществляющих первичную оцифровку аналоговых сигналов, используются мультиплексоры с байт-интерливингом, либо блок-интерливингом. На предающей стороне тракта связи все образующие цифровые потоки поочерёдно подключаются мультиплексором к направляющей системе на время, необходимое для передачи кодовой последовательности, содержащей информацию об одном отсчёте. Это время называется канальный интервал или интервал коммутации или тайм-слот. На приёмной стороне демультиплексор выделяет из агрегатного потока выборки и распределяет их по соответствующим образующим потокам. Полностью повторяющийся алгоритм работы системы получил название цикл, кадр или фрейм (frame).Время повторения циклов работы системы должно быть равным T_д. Тогда время передачи каждого канального интервала составляет:

, (6.2.)

где n - суммарное число каналов, образующих агрегатный поток. При этом скорость передачи закодированных выборок так же увеличивается в n раз, согласно формуле (6.1.)

 

 

БД	- блок дискретизации		НС	- направляющая система
БК	- блок квантования		ДМП	- демультиплексор
КДК	- кодер двоичного кода		ДДК	- декодер двоичного кода
АЦП	- аналого-цифровой преобразователь		БФО	- блок формирования огибающей
МП	- мультиплексор		ЦАП	- цифро-аналоговой преобразователь

 

Рис. 6.5. Аппаратурная схема формирования группового сигнала при ВРК.

 

Для точной реализации процесса мультиплексор и демультиплексор должны работать взаимосвязано по времени или синхронно. Различают два основных вида синхронизации: по тактовой частоте и по циклам. Тактовая синхронизация необходима для установления равенства скоростей обработки сигналов внутри канальных интервалов на передающей и приёмной сторонах системы передачи. Цикловая синхронизация необходима для правильного распределения сигнала по канальным интервалам, или потокам.

Управление процессом работы мультиплексора и демультиплексора осуществляет генераторное оборудование оконечных станций. Образующим сигналом для работы всего комплекса является последовательность тактовых импульсов, скорость которой совпадает со скоростью следования информационных импульсов. Расхождение в работе генераторного оборудования на передаче и приёме приводит к сбоям в работе аппаратуры, выражающимся в неправильном распределении принимаемого информационного цифрового потока по каналам. В связи с этим, необходимо организовывать взаимодействие между генераторами. Существует два подхода к решению данного вопроса.

В первом варианте источниками тактовой частоты в передающих полукомплектах оборудования являются встроенные в них генераторы. В приёмных полукомплектах информация о работе тактовых генераторов передающей стороны выделяется из самого информационного потока.

 

Рис. 6.6. Построение генераторного оборудования ПЦС.

 

Поскольку в таких системах нет управляющего воздействия на генераторное оборудование передающих полукомплектов, такие системы получили наименование плезиохронных(почти синхронных) цифровых систем (ПЦС), или систем плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ). Принято также англоязычное наименование: Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH). Эти системы явились первым этапом создания цифровых систем передачи и существуют на протяжении достаточно долгого периода времени до настоящего момента.

При создании агрегатного потока мультиплексор формирует из n первичных каналов общую цифровую последовательность, которая может организовываться по различным методам интерливинга. Отношение количества образующих потоков к одному выходному называется коэффициентом мультиплексирования (x n). В дальнейшем наращивание величины агрегатного потока осуществляется последовательным (каскадным) мультиплексированием, Набор таких ступеней и коэффициентов мультиплексирования на каждой ступени получил название плезиохронной цифровой иерархии. На данный момент существуют три различных вида таких иерархий получивших своё распространение по территориальному признаку. Первая из них получила распространение в США и Канаде, вторая в Японии и ряде стран Юго-Восточной Азии, третья в Европе и Южной Америке. Согласно этому в литературе они получили обозначения: американской системы (АС), японской системы (ЯС), европейской системы (ЕС) соответственно. Сводная схема различных иерархий приведена на рис. 6.7.

 

 

Рис. 6.7. Схема плезиохронных иерархий и их пересечений.

 

Стандартами закрепляются возможные переходы с одной системы на другую, называемые кросс-мультиплексированием.

Сложность реализации взаимодействия генераторного оборудования, недостаточная устойчивость и надёжность его работы в плезиохронных системах, особенно при повышении скоростей передачи и воздействии помех на направляющие системы являются существенными недостатками. Преодоление их возможно в случае синхронизации работы всего оборудования сети от единого эталонного генераторного оборудования, что явилось вторым вариантом подхода к вопросам организации взаимодействия генераторного оборудования. Такие системы были созданы и в настоящий момент бурно развиваются, являясь основными при строительстве новых сетей связи. Они получили название синхронных цифровых систем (СЦС), или систем синхронной цифровой иерархии (СЦИ). Принято также англоязычное название Synchronous Digital Hierarchy (SDH).

 

 

Рис. 6.8. Построение генераторного оборудования СЦС.

 

Любой образующий сигнал в системе СЦИ снабжается дополнительным указателем, который содержит в себе информацию о типе образующего сигнала, месте его назначения и т.п. Таким образом, сигнал как бы упаковывается в контейнер, и эти контейнеры передаются по сети в составе сетевого транспортного модуля. Наличие маршрутных заголовков позволяет достаточно просто отыскивать в агрегатном потоке контейнеры, содержащие интересующие фрагменты и выделять эти фрагменты в любых точках сети.

В качестве первичного сетевого транспортного модуля принят модуль STM–1 (Synchronous Transport Module). Он реализует следующие требования: скорость передачи цифрового потока в модуле позволяет размещать в нём все стандартизированные цифровые потоки ПЦИ, является минимально возможным для передачи по синхронным цифровым сетям. Скорость передачи STM-1 принята равной 155,52 Мбит/с.

Синхронные транспортные модули STM могут формироваться либо покаскадно с коэффициентом мультиплексирования четыре, аналогично образованию европейской системы ПЦИ, либо непосредственно с соответствующими коэффициентами. Стандартами МСЭ-Т предусмотрен следующий ряд модулей: STM-1, STM-4, STM-16, STM-64. Производителями оборудования также выпускается не вошедшая пока в стандарты аппаратура STM-256.

 

Рис. 6.9. Схема синхронной иерархии.