Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 5. Способи формування групових сигналів   /  Тема 5.4. Об’єднання синхронних цифрових потоків

Зміст:

5.4.1. Об’єднання синхронних цифрових потоків

Об’єднання (мультиплексування) цифрових потоків може бути синхронним або асинхронним. Якщо генератори ЦСП, які створюють потоки, що об’єднуються, синхронізовані з генератором ЦСП, який формує груповий потік, то здійснюється синхронне об’єднання цифрових потоків. Якщо ж зазначена взаємна синхронізація відсутня, то здійснюється асинхронне об’єднання цифрових потоків.

Як було зазначено вище, мультиплексування потоків у груповий загалом може бути побітовим (порозрядним), побайтовим (поканальним) і поцикловим (посистемним). Побітове об’єднання реалізується з використанням ЗП мінімального обсягу. В наведеній вище схемі (рис. 5.3.1) побітового об’єднання чотирьох цифрових потоків необхідно передбачити передачу службових сигналів і в першу чергу сигналів циклової синхронізації генераторного обладнання передавальної і приймальної апаратури системи, яка формує груповий потік.

На рис. 5.4.1 подано структурну схему об’єднання цифрових потоків, у якій передбачене формування синхросигналу.

Рис. 5.4.1. Структурна схема об’єднання цифрових потоків

Якщо тактова частота об’єднуючої системи в 4 рази перевищуватиме тактову частоту кожної із чотирьох однакових поєднуваних систем, то у формованому груповому потоці неможливо розмістити службові сигнали (наприклад, синхросигнал). У цьому разі всі тактові позиції зайняті інформаційними бітами («1» і «0») поєднуваних систем. Тому при синхронному об’єднанні вхідний (поєднуваний) потік записується в ЗП зі швидкістю, з якою він надходить, тобто частота його запису Fзп дорівнює тактовій частоті, що формується виділювачем тактової частоти (ВТЧ). Зчитування ж інформації із ЗП здійснюється із частотою Fзч значення якої перевищує частоту запису. Оскільки Fзч > Fзп, то періодично осередки ЗП виявляються вільними й у зчитуваному потоці з’являться «пробіли» (часові зсуви), на позиціях яких і можна розмістити синхросигнал й іншу службову інформацію.

Розглянемо питання об’єднання цифрових потоків докладніше.

На рис. 5.4.2 зображено послідовності імпульсів запису й зчитування, де короткі імпульси відображають моменти запису (ЗП) у запам’ятовуючий пристрій і моменти зчитування (ЗЧ) із ЗП інформаційних імпульсів одного з потоків, що об’єднуються. Загалом різниця між частотами запису (Fзп) і зчитування (Fзч) ΔF = FзпFзч може бути як постійною, так і змінною величиною.

Якщо Fзп = FзчF = const), то існуючий часовий інтервал між імпульсами запису й зчитування Δt = TзпTзч буде постійним, незмінним у часі. За цих умов, кожному імпульсу зчитування відповідає записаний у ЗП інформаційний символ «1» або «0», тому в потоці, що формується, відсутні вільні тактові позиції для розміщення службових сигналів.

Рис. 5.4.2. Послідовності імпульсів запису і зчитування за умов Fзп = Fзч

Якщо ж частоти Fзп й Fзч різняться на постійну величину, то після кожного зчитування цей часовий інтервал Δt між моментами запису й зчитування змінюватиметься.

Якщо Fзч > Fзп (Tзч < Tзп), то величина Δt зменшується від деякого максимального значення до нуля, а при черговому зчитуванні величина Δt знову виявляється максимальною. На рис. 5.4.3 наведено послідовності сигналів запису й зчитування (для конкретності прийнято Tзч = (3/4)Tзп, відповідно Fзч = (4/3)Fзп).

Рис. 5.4.3. Послідовності імпульсів запису і зчитування з додатним часовим зсувом

Оскільки частота імпульсів зчитування Fзч перевищує частоту імпульсів запису Fзп, то ЗП «спустошується» до моменту Δt = 0, тобто деякі імпульси зчитування виявляються зайвими і їх необхідно вилучити, інакше будуть лічені «нулі» і передані як інформаційні, реально відсутні в загальному інформаційному потоці. Часові позиції, що звільнилися (додатні часові зсуви), можна використовувати для передачі службової інформації. З рис. 5.4.1 видно, що в заданому (і незмінному) співвідношенні частот запису й зчитування кожний четвертий імпульс зчитування має бути вилучений, а на позиціях, що звільнилися, можна розмістити той чи інший службовий сигнал, необхідний для роботи об’єднуючої системи. Частота появи цих позицій (часових зсувів) постійна, тому на приймальній стороні службові сигнали виділяються за ознакою сталості їхньої частоти надходження.

Якщо Fзч < Fзп (Tзч > Tзп), то часовий інтервал Δt між моментами запису й зчитування збільшується до певного максимального значення, а при черговому зчитуванні він виявляється мінімальним. На рис. 5.4.4 наведено послідовності сигналів запису й зчитування для варіанта Tзч = (4/3)Tзп (Fзч = (3/4)Fзп).

Рис. 5.4.4. Послідовності імпульсів запису і зчитування з від’ємними часовими зсувами

Оскільки при Fзч < Fзп ЗП переповнюється, то виникають моменти, які характеризуються двома інформаційними імпульсами, що припадають на один імпульс зчитування. Для забезпечення нормального процесу об’єднання потоків у цьому разі необхідно до потоку імпульсів зчитування вводити додаткові імпульси (від’ємні часові зсуви). Сталість частоти проходження часових зсувів дозволяє правильно відновлювати інформаційні сигнали, передані в момент виникнення від’ємних часових зсувів.

Частота часових зсувів у ліченій послідовності імпульсів залежить від співвідношення частот запису й зчитування. Чим більшою мірою вони різняться, тим частіше формуються часові зсуви. Кількість інформаційних символів (R) між сусідніми часовими зсувами визначається співвідношенням

(5.4.1)

де ]а[ — ціла частина а з надлишком.

Від’ємне значення R < 0 вказує на наявність від’ємних часових зсувів, а додатне значення R > 0 вказує на наявність додатних часових зсувів.

Для наведених на рис. 5.4.3 і рис. 5.4.4 послідовностей значення R дорівнює

(5.4.2)

для додатних часових зсувів (рис. 5.4.3), а для від’ємних часових зсувів (рис. 5.4.4)

(5.4.3)

Таким чином, при об’єднанні синхронних цифрових потоків співвідношення між частотами запису й зчитування незмінні. Тому при об’єднанні цих потоків часові зсуви формуються через певне й строго постійне число інформаційних імпульсів (R = const).

Потоки, у яких часові зсуви (стафінги) формуються строго через певне й незмінне число інформаційних імпульсів, є однорідними.