|
| |
|
Слаботочка Книги 4.6.2. Цикловая синхронизация Чтобы опознать индивидуальные временные интервалы в пределах цикла временного группообразования, в приемном оконечном устройстве используется счетчик, синхронизированный с форматом цикла передающего устройства. Точно так же, как и для синхронизации по тактовым частотам, для установления и поддержания циклового синхронизма требуется определенная избыточность. И действительно, большинство способов, используемых для цикловой синхронизации, полностью аналогичны способам тактовой синхронизации, рассмотренным ранее. В частности, основными способами установления циклового синхронизма являются следующие: 1) цикловая синхронизация при помощи добавочного символа; 2) цикловая синхронизация при помощи заимствованного символа; 3) цикловая синхронизация при помощи добавочного канала; 4) статистическая цикловая синхронизация; 5) цикловая синхронизация при помощи запрещенных в линии комбинаций. При выборе метода цикловой синхронизации основными соображениями являются: время, требуемое для установления циклового синхронизма, воздействие ошибок в канале на поддержание циклового синхронизма, соотношения между тактовой частотой в линии и получаемой из нее частотой дискретизации, требуемая избыточность и сложность схем цикловой синхронизации. Серьезность последствия потери 1щклового синхронизма и время, требуемое для восстановления синхронизма, зависят от характера передаваемых сообщений. Поскольку потеря циклового синхронизма означает потерю информации во всех каналах, среднее время между выходами из циклового синхронизма должно быть как можно больше. При передаче речи допустимы редкие выходы из циклового синхронизма, если синхронизм восстанавливается достаточно быстро для того, чтобы минимизировать длительность сигнала помехи в выходном речевом сигнале. Для передачи данных длительность времени восстановления циклового синхронизма не столь критична, как частость появления этого события, поскольку в большинстве протоколов передачи данных процедуры восстановления исходного состояния и повторной передачи сообщения осуществляются независимо от того, сколько данных потеряно. Критичность времени восстановления циклового синхронизма в телефонной сети вытекает из возможности того, что потери управляющих сигналов внутриканальной сигнализации могут быть интерпретированы как разъединение. Вследствие этого максимальное время восстановления циклового синхронизма в отдельных линиях цифровой передачи часто определяется из условий сигнализации в аналоговой сети. Потеря циклового синхронизма используется также для контроля характеристик линии передачи и обычно приводит к включению аварийной сигнализац1?и, которая, в свою очередь, вызывает автоматическое переключение на запасные оконечные . устройства или средства передачи. Вообще говоря, оконечные устройства, обслуживающие 600 и более каналов, требуют автоматического защитного переключения [28]. Условия выхода из циклового синхронизма возникают в двух случаях. Во-первых, задающий генератор приемного оконечного устройства может потерять синхронизм с тактовой частотой в линии, что может вызвать проскальзывание в последовательности на счетчике. Обычно хронирующая информация в линейном сигнале достаточна, чтобы предотвратить выходы из циклового синхронизма такого типа. Исключение составляют радиолинии, когда при глубоких замираниях мощность сигнала уменьшается до такой степени, что тактовая синхронизахщя становится невозможной. Во-вторых, выходы из циклового синхронизма могут появляться в результате ошибок в канале, создающих ложные признаки отсутствия циклового синхронизма. Поэтому для минимизации вероятности ошибочных поисков циклового синхронизма требуется значительная избыточность в цикловом синхросигнале. Потеря циклового синхронизма фиксируется, когда число отклонений циклового синхросигнала от нормальной формы превышает некоторый порог плотности за короткий период времени. Во всех способах цикловой синхронизации, кроме одного (статистическая цикловая синхронизация), рассмотренных в следующих разделах, в информационный поток вводятся специальные биты или кодовые комбинации. Эти сигналы не обязательно должны вводиться в каждом цикле. Вместо этого они могут передаваться только один раз за заранее определенное число циклов передачи информации. За счет этого можно уменьшить требуемую избыточность цикловой синхронизации, что особенно важно для систем с группообразованием по битам. Цикловая синхронизация с помо1Цью добавочного символа. Одним из обычных способов передачи циклового синхросигнала в информационном потоке с временным группообразованием является периодическое введение тактового интервала циклового синхросигнала с передачей в нем поддающейся опознаванию последовательности цифрового сигнала. Обычно тактовый интервал циклового синхросигнала добавляется один раз в каждом цикле, а значение бита в нем изменяется от цикла к циклу. В частности, этот формат фактически принят в системе цикловой синхронизации в ранее выпускавшихся каналообразующих блоках типа D1. Если через линию типа Т1 передаются только речевые сигналы, этот формат циклового синхросигнала особенно полезен, поскольку ни в одном информационном бите не может долго поддерживаться чередующаяся последовательность вида 1010... (Чередующаяся последовательность соответствует составляющей сигнала с частотой 4 кГц, которая удаляется ограничивающим полосу фильтром в ИКМ-кодере). В приемном полукомплекте каналообразующего блока типа D1 цикловой синхронизм устанавливается путем проверки в цикле из 193 битов одной позиции за другой, до тех пор пока не будет обнаружена чередующаяся последовательность. При такой стратегии 8 227 поиска циклового синхросигнала ожидаемое время вхождения в цикловый синхронизм, начиная от случайной начальной точки, при случайном цифровом сигнале получено в приложении А и определяется как Время вхождения в цикловый синх- = ронизм Среднее число позиций битов, проверенных прежде, чем был найден цикловый синхросигнал Среднее число битов, необходимых для определения X того, что данная позиция не является позицией циклового синхросигнала = 2N = N тактовых интервалов. (4.9) где - число битов в цикле, включая бит циклового синхросигнала. Для систем типа Т1 = 193, так что время вхождения в цикловый синхронизм составляет 37 249 тактовых интервалов, или 24,125 мс. Представляет также интерес максимальное время вхождения в цикловый синхронизм. К сожалению, при случайном цифровом сигнале в системах типа Т1 абсолютное максимальное время вхождения в цикловый синхронизм не существует. Представляется, однако, весьма маловероятным, чтобы время вхождения в цикловый синхронизм когда-либо превысило среднее время поиска по всем позициям битов, или 48,25 мс. Эту меру времени вхождения называют среднемаксимальным временем вхождения в цикловый синхронизм. Оно представляет из себя среднее время, требуемое для установления циклового синхронизма, но в предположении, что необходимо подвергнуть испытанию на наличие последовательности циклового синхросигнала все позиции битов, прежде чем будет найден бит настоящего циклового синхросигнала. Очевидно, что среднемаксимальное время вхождения в цикловый синхронизм вдвое больше среднего значения при случайной начальной точке, определенного выражением (4.9). Время вхождения в цикловый синхронизм можно уменьшить с помощью более сложных методов поиска циклового синхросигнала. В одном из методов в каждый момент емени изучается, как и раньше, один бит, но поиск начинается на несколько тактовых интервалов раньше позиции, где раньше находился цикловый синхросигнал, в предположении о том, что кратковременное пропадание тактовой синхронизации вызвало небольшой сдвиг фазы работы счетчика. Во втором методе используется параллельный поиск путем одновременной проверки всех позиций битов на наличие циклового синхросигнала. При такой процедуре поиска синхронизм устанавливается после того, как на последней из Л-1 позиций информационных битов будет окончательно определено, что там нет циклового синхросигнала. Вероятность того, что ни на одной позиции информационных, битов не будет обнаружен цикловый синхросигнал за п или меньшее число циклов, выведена в приложении А и выглядит следующим образом: Вероятность (число циклов<и; = [1-(1/2) ]-\ (4.10) где N - число битов в цикле. Вероятность появления единиц равна 1/2. Используя формулу (4.10), определим среднее время вхождения в цикловый синхронизм, положив вероятность (число циклов<:п) равной 1/2. Отсюда и=-log2[l-(l/2)l/rV-l)]. Подставив Л= 193 (длина цикла каналообразующего блока типа D1), получим в результате, что и =8,1 циклов, или примерно 1 мс. Еще более сложная стратегия поиска циклового синхронизма состоит в непрерывной проверке всех позиций битов, даже когда система находится в синхронизме. В этом случае, если будет обнаружено, что циклового синхронизма нет, немедленно устанавливается новое положение цикла или значительно уменьшается время поиска циклового синхронизма. Кроме того, непрерывный поиск циклового синхросигнала дает добавочную информацию для обнаружения выхода из циклового синхронизма. (Нет большого смысла в том, чтобы покидать существующее положение цикла до тех пор, пока на позиции другого бита не будет обнаружен более четкий цикловый синхросигнал.) Для идентификации циклов сигнализации цикловый синхросигнал в каналообразующих блоках второго поколения (D2, D3, D4) фирмы Bell System был изменен с чередующейся последовательности вида 1010... на более длинную последовательность. Как уже упоминалось, в каналообразующих блоках последней разработки для речи предоставляются восемь битов во всех канальных интервалах, за исключением каждого шестого цикла, в котором бит наименее значащего разряда ИКМ используется для сигнализации. Полученные таким образом сигнальные каналы делятся на подканалы А и Б (подразумевается, что каждый подканал занимает бит в каждом двенадцатом цикле). Следовательно, для идентификации сигнальных битов и двух сигнальных каналов необходима последовательность циклового синхросигнала из 12 битов. Выбранная последовательность представлена на рис. 4.32. При описании или обработке последовательности циклового синхросигнала, показанной на рис. 4.32, биты этого синхросигнала удобно разделить на две отдельные последовательности. В течение нечетных циклов на тактовом интервале циклового синхросигнала цифровой сигнал чередуется, в то время каК в четных циклах на позициях циклового синхросигнала передается последовательность вида 000111000111000. Из рис. 4.32 видно, что цикл сигнализации А можно определить по переходу от О к 1 в последовательности циклового синхросигнала четных циклов. Соответственно, переход от 1 к О в последовательности циклового синхросигнала четных циклов обозначает цикл сигнализации Б. Вхождение в цикловый синхронизм начинается с нахождения чередующейся последовательности битов (расположены через 385 промежуточных битов). Затем отыскивается последовательность синхросигнала вида 000111. Бит циклового синхросигнала 1 1 2 0(
7 О Ц 12 осЦ Рис. 4.32. Последовательность циклового синхросигнала в первичном цифровом сигнале, принятом в странах Северной Америки, при сигнализации на символах телефонного канала: Ц -цикловый синхросигнал вида 101010; СЦ - сверхцикловый синхросигнал вида 001110 Цикловая синхронизация с помощью заимствованных символов. Введение дополнительного символа в передаваемый цифровой сигнал приводит к тому, что скорость передачи в линии становится больше скорости передачи информации. Если информационные символы создаются в периодическом процессе дискретизации, то вводимые символы циклового синхросигнала могут вызвать апериодичность моментов дискретизации или приема. В случае систем типа Т1 частота введения символов равна частоте дискретизации, так что апериодичность не возникает. Однако в других применениях, когда введение битов циклового синхросигнала с частотой дискретизации является неэкономичным (в системах с ДМ или в одноканальных системах с ИКМ), возникает апериодичность и ее необходимо сглаживать, чтобы минимизировать фазовые дрожания дискретов. Цикловая синхронизация с помощью заимствованных символов представляет собой такой метод, когда без изменения скорости передачи информационные биты периодически заменяются битами, несущими определенную последовательность циклового синхросигнала. Следовательно, цикловая синхронизация с помощью заимствованных символов аналогична преднамеренному введению ошибок для поддержания тактовой синхронизации. Если частота замен не связана прямо с частотой повторения информационных циклов, то замены могут быть распределены по всем каналам. Хотя цикловая синхронизация с помощью заимствованных символов при передаче речи методом ИКМ, где импульс помехи в канале, вызванный заменой, может быть сведен к минимуму, реализуема, если производить замены в наименее значащем разряде кодовой комбинации, этот метод имеет ограниченное общее применение. Цикловая синхронизация с помощью добавочного канала. Цикловая синхронизация с помощью добавочного канала в основном идентична цикловой синхронизации с помощью добавочного символа, за исключением того, что здесь символы циклового синхросигнала добавляются такой группой, что образуется добавочный канал. Вследствие этого, скорость передачи в индивидуальных каналах и скорость передачи на выходе всей аппаратуры группообразования находятся в целочисленном соотношении. Это целочисленное соотношение существенно упрощает выделение колебаний с частотой дискретизации и позволяет избежать появления апериодичности, возможной при добавлении одиночного символа. Тот факт, что границы циклов определяются целой кодовой комбинацией, приводит к значительному улучшению характеристик и придает гибкость процессу вхождения в цикловый синхронизм. Во-первых, цикловый синхронизм может быть установлен намного быстрее, поскольку появление случайных восьмибитовых комбинаций, аналогичных коду циклового синхросигнала, весьма маловероятно. (См. задачи в конце этой главы). Во-вторых, большее кодовое пространство упрощает осуществление таких вспомогательных функций, как определение границ сверхциклов, выделение битов проверки на четность или контроль состояния оборудования. В большинстве систем добавочный канал содержит не только биты циклового синхросигнала. Сигнал аппаратуры цифрового группообразования первого уровня, рекомендованный МККТТ , представляет собой пример сигнала системы, в которой используется цикловая синхрониза1Ц1я с помощью добавочного канала. Стандарт группообразования МККТТ устанавливает в цикле 32 канала с одним каналом для цикловой синхронизации и еще одним каналом, отведенным под сигнализацию. В соответствии с этим 30 из 32 каналов доступны для передачи сообщений. Структура цикла первичного группового сигнала МККТТ представлена на рис. 4.33. Среднее время вхождения в цикловый синхронизм для циклового синхросигнала, состоящего из группы битов, получено в приложении А и имеет вид: Время вхождения в цикловой синхронизм = Л2/2(2-1),(4.12) где время вхождения дано в тактовых интервалах, - длина цикла, включая цикловый синхросигнал, L - длина комбинации циклового синхросигнала. Предполагается, что появление единиц и нулей равновероятно. Североамериканский стандарт первичного сигнала со скоростью передачи 1,544 Мбит/с также регламентирован МККТТ.-Яри.и. перев. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 [38] 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||