ВРЕМЕННОЕ ГРУППООБРАЗОВАНИЕ

Иерархия ЦСПс ИКМ.Структура первичной сети предопреде­ляет объединение и разделение ,потоков передаваемой информа­ции, поэтому используемые на ней системы передачи строятся по иерархическому принципу. Применительно к цифровым системам этот принцип заключается в том, что число каналов ЦСП, соот­ветствующей данной ступени иерархии, больше числа каналов ЦСП предыдущей ступени в целое число раз. Система передачи, соответствующая первой ступени, называется первичной; в этой ДСП осуществляется прямое преобразование относительно не­большого числа первичных сигналов в первичный цифровой поток. Системы передачи второй ступени иерархии объединяют опреде­ленное число первичных потоков во вторичный цифровой поток

и т. д. Таким образом, если на данной станции первичной сети необходимо установить ЦСП с ИК.М с относительно большим чис­лом каналов, на ней устанавливают аппаратуру соответствующе­го числа первичных, вторичных и т. д. цифровых систем передачи.

Системы, построенные таким способом, называют ЦСП с времен­ным группообразованием. Эти системы помимо обеспечения по­требностей сети позволяют использовать на первой ступени груп­повые кодеки с приемлемыми скоростями работы.

Системы передачи с ЧРК также старается по иерархическому принципу, но в отличие от ЦСП с ИКМ для них ступенями иерар­хии являются не сами системы передачи, а типовые группы кана­лов. Системы передачи проектируются на числа каналов, кратные типовым группам.

В рекомендациях МККТТ представлено несколько типов иерар­хий ЦСП с ИКМ: европейская, североамериканская и японская. К 1990 г. МККТТ разработал рекомендации по единой (всемир­ной) синхронной цифровой иерархии (СЦИ), позволяющей объ­единять цифровые потоки, образованные системами передачи, входящими в любую существующую иерархию.

Цифровые системы передачи с ИКМ, используемые на нашей первичной сети, соответствуют европейской иерархии, рекомендо­ванной МККТТ. На рис. 5.42 отмечены ступени иерархии, указаны типы соответствующих им ЦСП, а также скорости цифровых по­токов. Во всех потоках отводятся специальные позиции для пере­дачи служебных сигналов, что также указано на рисунке. Напри­мер, скорость вторичного потока, равная 2048*4 + 256 = 8448 кбит/с, определена скоростями четырех первичных потоков (по 2048 кбит/с) и служебной информацией (256 кбит/с). Попут­но заметим, что информация, передаваемая по одному каналу ТЧ, преобразуется в цифровой поток со скоростью 64 кбит/с, соответ­ствующий основному цифровому каналу (ОЦК).

На рис. 5.42 указаны также системы передачи, не входящие непосредственно в иерархию ЦСП с ИКМ. Это, во-первых, субпервичная система ИКМ-15, преобразующая сигналы 15 каналов ТЧ в цифровой поток со скоростью 1024 кбит/с. Цифровые потоки двух систем ИКМ-15 могут быть объединены устройством объеди­нения «Зона-15» в первичный цифровой поток. Во-вторых, это ана­лого-цифровое оборудование АЦО-ЧРКВ, которое преобразует сигналы типовой вторичной группы каналов (60-канальной) систе­мы передачи с ЧРК в три первичных цифровых потока. В-третьих, на рисунке отмечено аналого-цифровое оборудование АЦО-ТВ, позволяющее преобразовывать канал телевизионного вещания и два канала звукового сопровождения (или один стерео) в три третичных цифровых потока. Существуют и другие виды оборудо­вания, имеющие ограниченное применение и не показанные на рисунке.

Параметры цифровых потоков, получаемых на тех или иных ступенях иерархии, должны соответствовать рекомендациям МККТТ. Это позволяет унифицировать оборудование первичной сети и облегчает организацию международных связей.

Скорости цифровых потоков одной и той же ступени иерархии, но образуемых ЦСП, расположенными на различных станциях сети, могут несколько отличаться друг от друга в пределах до­пустимой нестабильности задающих генераторов. Это требует принятия специальных мер при объединении потоков в поток бо­лее высокой ступени иерархии, что заметно усложняет эксплуата­цию первичной сети связи в целом и снижает ее качественные по­казатели. Системы иерархии, где объединяются потоки с неболь­шими расхождениями скоростей, называют плезиохронными (ПЦИ). Если же обеспечить синхронность объединяемых потоков, то резко упрощается техника их объединения и разделения. Кро­ме того, обеспечивается прямой доступ к компонентам составляю­щих потоков без разделения общего, а также появляются замет­ные преимущества эксплуатации и технического обслуживания сети связи, подробно рассмотренные в специальной литературе.

В разработанной системе синхронной цифровой иерархии (СЦИ)скорость передачи на первой ступени установлена равной 155 520 кбит/с, что выше верхней скорости европейской ПЦИ (139 264 кбит/с, см. рис. 5.42). Установлены также скорости выс­ших ступеней: второй—155520*4 = 622 080 кбит/с и третьей — 622 080*4 = 248 320 кбит/с. Кроме того, рассматривается вопрос об установлении скоростей передачи ниже первой ступени, что позволит получить преимущества СЦИ на современных спутни­ковых и радиорелейных линиях связи, где скорости цифровых по­токов обычно не превышают 60 000 кбит/с. Объединение плезиохронных цифровых потоков в синхронные осуществляется с до­бавлением довольно большого объема служебной информации. Например, для четверичного потока эта добавка составляет 155,520—139 264=16 256 кбит/с. Большие объемы служебной ин­формации позволяют поднять эксплуатационное и техническое обслуживание сети на качественно новый уровень.

Принципы объединения и разделения цифровых потоков. При­нятая структура построения ЦСП с временным группообразованием 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 с инфазносинхронных, синхронных и асинхронных (плезиохронных) потоков. В первом случае совпадают не только ско­рости объединяемых потоков, но и начала их отсчетов. Синфазно-синхронные потоки получаются, например, на выходах оборудова­ния АЦО-ЧРКВ или АЦО-ТВ. 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.

Операции разделения потоков являются обратными операциям объединения: информация объединенного потока записывается в запоминающие устройства, соответствующие исходным потокам, а затем считывается со скоростями, равными скоростям объединяе­мых потоков.

В большинстве случаев объединение потоков осуществляется посимвольно, т. е. 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, т. е. 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. При этом оборудование объединения и разделения приобретает некоторые положительные свойства, однако 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 объ­единенном 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 В дан­ной книге рассмотрение методов объединения и разделения циф-

ровых потоков ограничено наиболее распространенным случаем — посимвольным.

 

 

Первое управляется сигналом такто-

вой 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 ИС1—HCIV, вырабатываемых ГО₂, которое получает тактовый сигнал от пре­образователя частоты (ПЧ), повышающего тактовую частоту объ­единяемых потоков в 33/32 раза. Считывающие последовательно­сти ИС1—ИCIV поступают на ЗУ1—'ЗУ1У соответственно через логические ячейки ЗАПРЕТ1 — 3AПPETIV, которые прекращают подачу ИС в моменты, предназначенные для передачи сигналов служебной информации, вырабатываемых передатчиком этих сиг­налов (ПерСИ).

В устройстве разделения (Пр) осуществляются обратные опе­раций. Заметим только, что приемник сигналов служебной инфор­мации (ПрСИ) устанавливает порядок подачи последовательнос­тей импульсов записи И3Ι—H3IV, вырабатываемых ГО₁ после импульсов служебной информации генерируется импульс И3Ι, затем через время τ_Об — импульс ИЗΙΙ и т. д. Посредством ячеек ЗАПРЕТΙ —ЗАПРЕТΙV запись ИО в ЗУ не производится в те моменты, которые отведены для передачи служебной информации. Импульсная последовательность, подаваемая на «обнулящие» вхо­ды формирователей импульсов ФИΙ — ФИΙV, является последо­вательностью считывания ИС, задержанной на половину периода тактовой частоты исходного потока τ_исх/2.

Сравнивая устройства синфазно-синхронного (см. рис. 5.44) и синхронного (см. рис. 5.46) объединения потоков, можно заме­тить, что второй способ реализуется в результате некоторого ус­ложнения генераторного оборудования по сравнению с первым. Кроме того, при синхронном объединении потоков необходимо увеличить по сравнению с синфазно-синхронным способом емкость памяти всех ЗУ на две ячейки, т. е. обеспечить хранение инфор­мации исходных потоков на время передачи (приема) сигналов служебной информации.

Асинхронное объединение. 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, превы­шающую скорость записи больше чем. в 33/32 раза (для ранее рассмотренного примера с системой передачи ИКМ-120). Тогда, как это показано на рис. 5.47, а, к временному сдвигу τ_с будет добавляться постоянно увеличивающаяся временная неод­нородность τ_но. Через несколько сотен периодов по 64 им­пульса исходного потока (скорости потоков мало отличаются друг от друга) временная неоднородность достигает величины 32τ_исх/33 (отмечена звездочкой) и возникает необходимость в выравнива­нии (согласовании) фаз импульсных последовательностей записи

и считывания. Очевидно, согласование можно осуществить, за­держав процесс считывания на одну позицию, т. е. исключив из соответствующей последовательности импульсов считывания ИС в данный момент 64-й импульс (рис. 5.47,6). Позиция, соответст­вующая исключенному импульсу, называется вставкой (стаффингом), а сам процесс такого вида — торможением или положительным согласованием скоростей. Оче­видно, что в момент торможения происходит перемещение места передачи служебных символов: раньше они передавались между 64-й и 1-м символами, а теперь будут передаваться между 63-м и 64-м. Если расхождение скоростей сохранит свой характер, то через некоторое время в результате аналогичного процесса сим­волы А и В переместятся и окажутся между 62-м и 63-м симво­лами и т. д.

Рассмотрим случай, когда скорость считывания оказывается недостаточной. На рис. 5.48, а показано, что при этом происходит постепенное увеличение отрицательной временной неоднородности τ_но вплоть до величины 32τ_исх/33 (отмечена звездочкой). Недоста­ток скорости считывания приходится компенсировать тем, что очередной (64-й) импульс объединяемого потока приходится пере­давать вместо импульса служебной информации В (рис. 5.48,6). Такой процесс называется отрицательным согласовани­ем скоростей.

Управление согласованием скоростей осуществляется посред­ством команд согласования скоростей (КСС), кото­рые вырабатываются в оборудовании объединения по мере до­стижения временной неоднородностью критического значения 32τ /33. В оборудование разделения потоков эти команды посту­пают на определенных позициях, отведенных для передачи слу­жебной информации. Итак, на служебных позициях передаются:

синхросигнал объединенного 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, т. е. в устройствах объединения и разделения потоков предусматривается возможность как положительного, так и отрицательного согласования. Несмотря на относительную слож­ность по сравнению с системой одностороннего согласования, в системе с двусторонним согласованием существенно снижается частость передачи КСС, а значит, и понижается вероятность оши­бок согласования. Заметим, что 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 помехоза­щищенности команд каждый бит информации КСС утраивается, что позволяет правильно восстанавливать команду на приеме, даже если один из ее символов будет принят неправильно, а также применяется специальный алгоритм обработки принятых команд, позволяющий исключать ошибки согласования, даже если отдельные КСС будут опознаны неверно.

На рис. 5.49 показаны блоки асинхронного сопряжения (БАС) передающего и приемного оборудования, относящиеся к одному из объединяемых потоков. Последовательность ИЗ в передающем оборудовании (БАС_пер) вырабатывается в ГО₁ управляемом так­товой частотой данного потока ИИ. Импульсы считывания ИС вырабатываются в ГО₂, общем для всех БАС_пер данной станции, имеющем автономный задающий генератор. Разность скоростей ИЗ и ИС анализируется фазовым детектором (ФД), подающим по необходимости в блок передачи команд согласования скоростей (Пер КСС) информацию о положительной или отрицательной временной неоднородности τ_но, достигшей критической величины. Если критическая τ_но положительна, Пер КСС формирует по­ложительную КСС, которая поступает в объединенный поток, а также импульс, подаваемый на управляющий вход логической ячейки ЗАПРЕТ, благодаря чему в этот момент запрещается счи­тывание информации (осуществляется вставка, см. рис. 5.48,6).

При наличии согласования импульсы записи ИЗ в БАС_пр вы­рабатываются ГО₁ синхронизированным с объединенным 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 приеме положительной КСС приемник команд согласования скоростей Пр КСС вырабатывает импульс, поступающий на вход управления ячейки ЗАПРЕТ и таким образом останавливающий процесс записи на момент прохождения вставки. При приеме 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. 5.48,6).

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.

по необходимости в блок передачи команд согласования скоростей (Пер КСС) информацию о положительной или отрицательной временной неоднородности τ_но, достигшей критической величины. Если критическая τ_но положительна, Пер КСС формирует по­ложительную КСС, которая поступает в объединенный поток, а также импульс, подаваемый на управляющий вход логической ячейки ЗАПРЕТ, благодаря чему в этот момент запрещается счи­тывание информации (осуществляется вставка, см. рис. 5.48,6).

При наличии согласования импульсы записи ИЗ в БАСпр вы­рабатываются ГОь синхронизированным с объединенным 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 приеме положительной КСС приемник команд согласования скоростей Пр КСС вырабатывает импульс, поступающий на вход управления ячейки ЗАПРЕТ и таким образом останавливающий процесс записи на момент прохождения вставки. При приеме 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. 5.48,6).

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 е работе системы согласования скоростей.

Рассмотренные выше схемы несколько упрощены. В реальных случаях в состав БАС вводятся устройства, анализирующие ха­рактер изменения τ_но, что резко понижает вероятность ложного срабатывания Пр КСС. а также устройства, подавляющие фазо­вые дрожания ГУН.

Временной спектр вторичной ЦСП с ИКМ. Временной спектр (цикл передачи) вторичной ЦСП с ИКМ (ИКМ-120) является типичным для всех ЦСП с ИКМ высших ступеней плезиохронной иерархии. Цикл передачи имеет длительность 125 мкс и состоит из 1056 позиций. Цикл разделен на четыре субцикла, одинаковых по длительности (рис. 5.50). Первые восемь позиций первого субцикла заняты комбинацией 111001100, представляющей собой цикловой синхросигнал объединенного потока. Остальные 256 по­зиций первого субцикла (с 9-й по 264-ю включительно) заняты информацией посимвольно объединенных исходных потоков, номе­ра которых отмечены на рисунке под номерами позиций. Первые четыре позиции второго субцикла заняты первыми символами КСС объединяемых потоков, а следующие четыре — сигналами служебной связи. Вторые и третьи символы КСС (команда поло­жительного согласования имеет вид 111, а отрицательного — 000) занимают первые четыре позиции субциклов III и IV (см. рис. 5.50). Позиции 5—8 субцикла III используются для передачи сиг­налов дискретной информации (две позиции), аварийных сигна­лов (одна позиция) и вызова по каналу служебной связи (одна позиция). Наконец, в субцикле IV на позициях 5—8 передается

информация объединяемых потоков при отрицательном согласо­вании скоростей. При положительном согласовании исключаются позиции 9—12 субцикла IV. Поскольку операция согласования скоростей осуществляется не чаще, чем через 78 циклов, позиции 5—8 субцикла IV, предназначенные для передачи информации при отрицательном согласовании, большую часть времени свободны и используются для передачи информации о промежуточных значе­ниях и характере изменения τ_но. Таким образом, из общего числа позиций, равного 1056, информационными являются 1024±4 по­зиции.

Разделение цикла передачи на несколько субциклов имеет следующие преимущества. Во-первых, это позволяет разнести во времени символы КСС, что повышает защищенность этих команд от импульсных помех, поскольку импульсные помехи обычно груп­пируются в пакеты, воздействующие на несколько следующих друг за другом импульсов. Во-вторых, поскольку при приеме служеб­ной информации прекращается считывание информации из ЗУ, выделяемый информационный поток обладает неравномерностью, которая должна сглаживаться системой ФАПЧ (ГО₂). Работа ФАПЧ сопровождается фазовыми флуктуациями импульсов выде­ленного потока, которые снижаются, если снижается неравномер­ность, а она тем меньше, чем больше субциклов содержится в цикле передачи. Наконец, в-третьих, задержка считывания ин­формации объединяемых потоков из ЗУ как на передаче, так и на приеме на время прохождения служебной информации застав­ляет увеличивать емкость памяти ЗУ. Очевидно, что это увеличе­ние тем меньше, чем больше субциклов содержится в цикле, и составляет для рассматриваемого случая две ячейки плюс, еще од­на на время проверки КСС на отсутствие ошибок. Общее число ячеек ЗУ существующих ЦСП составляет от пяти до восьми и должно быть увеличено по крайней мере втрое при отсутствии деления цикла передачи на субциклы.