Цифровые системы управления связью (стр. 4 из 12)
При кодировании применяется 8-ми разрядный код, где символ первого разряда несет информацию о полярности кодируемого сигнала, символы 2-го – 4-го разрядов соответствуют номеру сегмента, в пределах которого находится амплитуда сигнала. Символы остальных 4-ех разрядов соответствуют номеру интервала квантования в пределах данного сегмента. Для этого сегмента разделяется на 16 уровней с постоянным шагом квантования. Дифференциальный компаратор К определяет знак сигнала, сравнивая его амплитуду с амплитудами эталонных сигналов, формируемых ФЭС1 и ФЭС2 (положительный, отрицательный). В каждом формирователе эталонных сигналов 11 ключей, замыкание которых подает одну из эталонных условных единиц. Восьмиразрядный цифровой регистр ЦР с линией управления записывает и хранит информацию, поступающую от компаратора. Устройство преобразования сигналов управления УПСУ преобразовывает семиразрядный код (без знакового символа), поступающий с выводов ЦР в сигналы управления ключами ФЭС. Устройство коммутации УКФ пропускает эти сигналы к одному из ФЭС в зависимости от знакового символа. Формирователь выходного сигнала Ф, преобразует параллельный код в последовательный. Принцип работы кодирующей схемы поясняется диаграммой.
Если сигнал на входе компаратора положительный, то символом в 1-ом такте будет 1, а если отрицательный – 0. Поступая на УКФ, эти символы определяют, какой из ФЭС будет работать в последующих сети тактах. При воздействии на компаратор 2,3,4 управляющих импульсов от устройства управления (УУ) ищется сегмент характеристики компрессии, в пределах которого находится амплитуда. Поиск осуществляется методом поразрядного уравновешивания. При этом во втором такте на вход компаратора (2) подается средний из сети эталонных сигналов, соответствующий границам сегментов (128). В последующем последовательность смены этих эталонов зависит от результата сравнения эталонов с амплитудой кодируемого импульса. Если
, то по цепи обратной связи во второй триггер ЦР передается 1, а в следующем 3-ем такте на второй вход подается средний из эталонов, значения которых больше 128 (а именно, 512). Если 
, то по цепи обратной связи во второй триггер ЦР передается 0, а в следующем 3-ем такте на второй вход подается средний из эталонов, значения которых меньше 128 (а именно, 32).Аналогично в 3-ем и 4-ом тактах, но уже в сегментах в соответствие с выбором во втором такте. Таким образом, к концу 4-го такта определяется эталонный сигнал, соответствующий нижней границе сегмента, в котором находится амплитуда, а во 2-ом – 4-ом триггерах ЦР будут записан двоичный номер сегмента.
Далее определяется положение амплитуды внутри выбранного сегмента. Для этого на протяжении 5 – 8 тактов последовательно осуществляется сравнение с эталонами, разделяющими выбранный сегмент. При этом поиск также начинается от середины сегмента, а последующий выбор эталонов зависит от того, в какой части сегмента оказалась амплитуда кодируемого сигнала.
3.4.1.3. Декодер с переменным шагом квантования
Декодеры предназначены для преобразования поступающих кодовых комбинаций на основе эталонных сигналов в сигнал АИМ2. Структурная схема декодера с переменным шагом квантования:
Если в декодировании, как и в кодировании, использовать 11 эталонов, то в нулевой точке характеристики декодера будет разрыв:
Для предотвращения такого недостатка добавляется еще 12-й эталон. В результате на нулевой координате характеристика становится линейной, и ошибка квантования уменьшается с интервала дискретизации на половину интервала дискретизации. Входной ИКМ сигнал поступает на регистр ЦР содержащий схему задержки и управляемый от генераторного оборудования ГО. 1-й регистр определяет полярность непрерывного сигнала, а, следовательно, определяет работу формирователей эталонных сигналов ФЭС1 или ФЭС2. Остальные биты определяют номера используемых эталонов. Эталонные значения показаны ниже.
| Разряд | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| Эталон | 1024 | 512 | 256 | 128 | 64 | 32 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 | 0,5 |
При этом элементы m с 1-го по 8-ой являются основными эталонными значениями, а к ним прибавляются дополнительные корректирующие эталоны
. Это позволяет вычислить значения сигнала внутри сегмента квантования. Сам корректирующий сигнал соответствует половине минимального эталонного сигнала данного сегмента.3.4.2. Недостатки PDH систем
- Основной недостаток PDH сети в том, что добавление выравнивающих (синхронизирующих и управления) бит делает невозможным идентификацию и вывод индивидуальных каналов без полного демультиплексирования такого потока и удаления выравнивающих бит. Такая сложность возникает в случае, когда присутствует множество пользователей на пути следования групповых потоков на скоростях 34 Мбит/с и выше. Это требует чрезмерно большого количества мультиплексоров, что делает эксплуатацию сети экономически невыгодной.
- Слабые возможности сети в организации служебных каналов для цепей контроля и управления потоков в сети, а также практически полное отсутствие возможностей маршрутизации первичных информационных мультиплексных потоков, что особенно важно в сетях передачи данных.
3.5. Синхронная цифровая иерархия
3.5.1. Общие положения
Наиболее современной технологией, используемой в настоящее время для построения сетей связи, является синхронная цифровая иерархия (СЦИ) (Synchronous Digital Hierarchy - SDH). Она обладает существенными преимуществами по сравнению с системами предшествующих поколений, позволяет полностью реализовать возможности волоконно-оптических и радиорелейных линий, создавать гибкие, надежные, удобные для эксплуатации, контроля и управления сети, гарантируя высокое качество связи. Системы СЦИ обеспечивают скорости передачи от 155 Мбит/с и выше. Аппаратура СЦИ является программно управляемой и интегрирует в себе средства преобразования, передачи, оперативного переключения, контроля, управления.
3.5.2. Общая характеристика СЦИ
СЦИ позволяет организовать универсальную транспортную систему, охватывающую все участки сети и выполняющую функции, как передачи информации, так и контроля и управления.
Линейные сигналы СЦИ организованы в так называемые синхронные транспортные модули STM (Synchronous Transport Module). Первый из них - STM-1 - соответствует скорости 155 Мбит/с. Каждый последующий имеет скорость в 4 раза большую, чем предыдущий, и образуется побайтным синхронным мультиплексированием. Уже стандартизированы STM-4 (622 Мбит/с) и STM-16 (2,5 Гбит/с), ожидается принятие и STM-64 (10 Гбит/с).
В сети СЦИ используется принцип контейнерных перевозок. Подлежащие транспортированию сигналы предварительно размешаются в стандартных контейнерах С (Container). Все операции производятся с контейнерами независимо от их содержимого. Благодаря этому и достигается возможность транспортировать различные сигналы ПЦИ, потоки ячеек АТМ или какие-либо другие сигналы.
Имеются контейнеры 4-х уровней:
Таблица 3.1.
| Уровень | Контейнер | Сигнал ПЦИ, Мбит/с |
| 1 | С-11С-12 | 1,52 |
| 2 | С-2 | 6 |
| 3 | С-3 | 34 и 45 |
| 4 | С-4 | 140 |
Сеть СЦИ разделена на слои. Самый верхний слой образует сеть каналов, обслуживающих конечных пользователей. Группы каналов объединяются в групповые тракты различных порядков (средний слой). Групповые тракты организуются в линейные тракты, относящиеся к нижнему слою среды передачи. Он подразделяется на слой секций (мультиплексных, допускающих автономное поддержание работы сети и регенерационных, находящихся между двумя регенераторами) и слой физической среды. Взаимосвязь и расположение некоторых слоев показаны ниже.
Для организации трактов используются виртуальные контейнеры VC. Они образуются добавлением к соответствующему контейнеру трактового заголовка РОН. Виртуальные контейнеры формируются и расформировываются в точках окончания трактов. В итоге синхронный транспортный модуль STM-1 образуется добавлением к группе административных блоков AUG секционного заголовка SOH, который состоит из заголовков мультиплексной MSOH и регенерационной секций RSOH. Эти заголовки служат для контроля и управления системой передачи информации. Указатели позволяют динамично компенсировать изменения скорости и фазы нагрузки блоков. Мультиплексирование дает возможность согласовать несколько сигналов слоя трактов низшего порядка с трактом высшего порядка.
3.5.3. Форматы циклов
Циклы основных информационных структур СЦИ принято изображать графически в виде прямоугольных таблиц. Каждая клеточка такой таблицы соответствует байту. Порядок передачи байтов - слева направо, сверху вниз (так же, как при чтении текста на странице).
Покажем цикл STM-1.
Он имеет период повторения 125 мкс. Таблица имеет 9 рядов и 270 столбцов. Таким образом, каждая клеточка соответствует скорости передачи 8 бит/125 мкс = 64000 бит/с = 64 кбит/с, а вся таблица - 9 х 270 х 64 кбит/с = 155520 кбит/с.
Первые 9 столбцов цикла отведены для служебных сигналов. Ряды с 1-гo по 3-й занимает заголовок регенерационной секции RSOH, ряды с 5-го по 9-й - заголовок мультиплексной секции MSOH, 4-й ряд несет указатели административных блоков. Остальные 261=270-9 столбцов цикла предназначены для информационной нагрузки.