Слаботочка Книги Плезиохронное хронирование планируется, однако, для взаимных соединений на международной цифровой сети. В рекомендации G. 811 МККТТ [15] установил нормы на стабильность задающих генераторов для всех международных связей цифровых коммутационных станций. Норма на стабильность, равная 1-10 означает, что проскальзывания на линиях, соединяющих международные коммутационные центры, будут случаться один раз в 70 дней. (При этом предполагается, что частота одного задающего генератора отклоняется на 1- 10~ в положительную сторону, частота другого генератора - на 1- 10~ в отрицательную сторону, а частота повторения циклов равна 8000Гц.) 7.3.2. Согласование скоростей на всей сети Если бы все внутренние линии и коммутационные станции сети были рассчитаны на номинальные частоты, несколько более высокие, чем номинальные частоты процессов цифрового преобразования речи, то все речевые сигналы могли бы проходить через сеть без проскальзываний за счет сопряжения скорости передачи информации с пропускной способностью местных каналов методом согласования скоростей. Ни один задающий генератор не надо было бы синхронизировать с другим и можно было бы допустить относительно, небольшую точность тактовых частот. Однако на каждом стыке между системами, управляемыми от различных задающих генераторов, сигналы отдельных каналов следовало бы подвергнуть операции, обратной согласованию скоростей, по отношению к тактовой частоте принимаемого сигнала и операции согласования скоростей по отношению к тактовой частоте местного или исходящего сигнала. По существу, линии с временным группообразованием в сети образовали бы каналы с временным группообразованием, через которые цифровые сигналы потребителей проходили бы на пониженных и различных скоростях - эти различия были бы поглощены за счет согласования скоростей с использованием для служебных целей индивидуальных сигналов. В противоположность операциям согласования скоростей в аппаратуре группообразования высоких порядков, где все каналы в компонентном цифровом сигнале подвергаются операции согласования скоростей групповым способом, в аппаратуре коммутации подразумевается независимое проведение операции согласования скоростей в каждом канале. Необходимость проведения отдельных операций согласования скоростей иллюстрирует рис. 7. 22, где представлены два речевых сигнала, скоммутированные в один выходной сигнал с временным группообразованием. Очевидно, что скорости передачи на выходе для обоих сигналов идентичны. Если оба сигнала получены на участках сети, управляемых с различными тактовыми частотами JR, и R2, то операции согласования скоростей должны вьшолняться отдельно для каждого из сигналов. Необходимость осуществления операции независимого согласования скоростей для сигнала каждого из каналов на каждом стыке с коммутационной станцией препятствует использованию согласования Коммутационная станция каналов с временным группообразованием Рис. 7.22. Коммутация сигналов двух каналов с различными скоростями передачи в общий выходной сигнал с временным группообразованием скоростей в качестве экономически гибкого решения задачи хрониро-. вания всей сети. Согласование скоростей используется в настоящее время для аппаратуры группообразования высоких порядков в основном из-за того, что другие способы синхронизации еще не узаконены. По мере развития цифровой сети и появления возможности синхронизировать тактовые частоты всех компонентных цифровых синалов необходимость в согласовании скоростей может исчезнуть. Примером, когда оно может всегда быть желательным, являются цифровые линии спутниковой связи, которые хронируются автономными задаюищми генераторами на борту спутника [16]. 7.3.3. Взаимная синхронизация В двух предыдущих разделах рассматривались виды работы сети, которые не охватывали синхронизацию отдельных задающих генераторов. В этом и двух последующих разделах описываются проекты синхронизации сети, в которых каждый отдельный задающий генератор синхронизируется от общей частоты. В первом методе - взаимной синхронизащи - общая тактовая частота сети устанавливается благодаря тому, что все узлы в сети обмениваются опорными частотами, как показано на рис. 7. 23. В каждом узле входящие опорные частоты усредняются и этот результат используется в качестве тактовой частоты для местного использования и для передачи. По окончании периода первоначальной установки тактовая частота сети обычно стремится к единственной стабильной частоте. При определенных условиях, однако, процесс усреднения может быть нестабильным [17]. Основная привлекательность сети с взаимной синхронизацией состоит в сохранении ее работоспособности несмотря на выход из строя задающего генератора в любом из узлов. Основными недостатками являются неопределенность точного значения усредненной частоты и неопределенность поведения во время переходных процессов. По этим причинам взаимная синхронизация для североамериканской Рис. 7.23. Взаимная синхронизация: УК - узел коммутации Рис. 7.24. Синхронизация с эталонным генератором для всей сети: УК - узел коммутации телефонной сети не рассматривалась. В Великобритании, однако, была разработана иерархическая структура хронирования, в которой на некоторых уровнях используется взаимная синхронизация [18]. 7.3.4. Использование эталонного генератора для сети Другой метод синхронизации сети показан на рис. 7. 24. При применении этого метода колебания тактовой частоты единственного эталонного генератора передаются ко всем узлам, вынуждая их управляться от общей частоты. Как показано на рисунке, все узлы сети непосредственно соединены с эталонным генератором сети, что подразумевает необходимость использования отдельной сети передачи для распределения колебаний эталонной частоты. На основе требований к надежности также предполагается, что создаются запасные тракты к каждому узлу. Из соображений стоимости отдельной сети эталонный генератор с прямой передачей к каждому узлу нежелателен. 7.3.5. Принудительная синхронизация Основным недостатком описанной в предыдущем разделе синхронизации с эталонным генератором для всей сети является необходимость применения раздельных и надежных средств передачи к каждому узлу. На рис. 7. 25 показана конфигурация сети, в которой эталонное колебание распространяется по самим линиям передачи информации. Колебание эталонной частоты сети передается к узлам коммутации Эталонный задающий ук Y генератор (ук)--Чук (vKJ-i-Q Сук1 Рис. 7.25. Принудительная синхронизация высокого уровня. После того, как задающие генераторы в этих узлах 1будут синхронизированы с эталонным колебанием и будут удалены фа-вые дрожания, обусловленные линией передачи, колебание эталон-!юй частоты через цифровые линии передается к коммутационным станциям более низкого уровня. Коммутационные станции еще более низкого уровня синхронизируются, в свою очередь, от коммутационных -станций более высокого уровня через входящую линию и передают хронирующее колебание на коммутационные станции следующего уровня через исходящие от них цифровые линии. Процесс передачи эталонного задающего колебания вниз от одного уровня к другому на-зывается принудительной иерархической синхронизацией. Поскольку все коммутационные станции синхронизируются от дного и того же эталонного колебания непосредственно или косвенно, они работают с одной и той же номинальной тактовой частотой. jB результате этого в нормальных условиях проскальзывания появиться (Яе могут. Однако из-за различия в трактах, по которым распространя-;ется хронирующее колебание, могут появиться кратковременные раз-1ичия между частотами некоторых узлов. Если эти узлы синхронизируются косвенным образом, как показано на рис. 7. 25, то изредка возможны проскальзывания. Кроме того, из требований надежности следует, что все коммутационные узлы должны быть обеспечены дублирующими задающими генераторами на случай отказа системы распределения тактовых частот. Когда это случается, вероятность проскальзываний возрастает, но только после того, как пройдет достаточное время для ухода частот относительно стабильных дублирующих генераторов от общей эталонной частоты. Фирма Bell System и Ассоциация независимых телефонных компаний США выбрали принудительную иерархическую синхронизацию для развивающейся коммутируемой цифровой сети США [19]. Эталонный задающий генератор размещен в Хилсборо (шт. Миссури), откуда выборочные коммутационные центры типа № 4 ESS получают свои хронирующие колебания через специально для этого построенные средства передачи. Синхронизация всех остальных коммутационных станций производится через существующие линии цифровойпередачи. 7.3.6. Пакетная передача При рассмотрении синхронизации в пяти предыдущих разделах безоговорочно предполагалось, что изучению подвергается синхронная сеть коммутации каналов, поскольку подавляющее число цифровых телефонных сетей именно так и работает. Для полноты, однако, необходимо упомянуть и другой вид сети - сеть с коммутацией пакетов. Как будет показано в гл. 8, в сети с коммутацией пакетов сообщения разбиваются на идентифицируемые блоки (пакеты) данных. В промежутках между блоками в линиях передаются либо символы, не несущие информации, либо управляющие сообщения. Если все сообщения (управления и данных) разделяются номинальными интервалами передачи символов, не несущих информации, то устройства эластичной памяти могут быть подготовлены к приему следующего блока. Поскольку каждый блок по длине ограничен, устройств эластичной памяти могут поглотить разности тактовых частот i позволить избежать потери данных. (По существу, проскальзьшани; происходят только на символах, не несущих информации.) Сети с коммутацией пакетов были разработаны первоначально дл! применений в сетях передачи данных, хотя предлагались также i телефонные сети с коммутацией пакетов (см. список литературы i гл. 8). Сетям с чистой коммутацией пакетов (или коммутацией сообще НИИ) свойственна устойчивость к отклонениям значения тактовое частоты. Каждый из узлов сети может хронироваться автономно от генераторов с относительно неточными частотами. Отметим, однако, что эффективность работы линии передачи падает из-за увеличенных зазоров между блоками. Кроме того, получение колебаний тактовой частоты для дискретизации в декодирующем устройстве усложняется из-за поступления сигнала непериодическими блоками (фазовые дрожания времени ожидания). 7. 4. УПРАВЛЕНИЕ СЕТЬЮ По существу, процедуры синхронизации, описанные в предыдущем разделе, представляют собой методы согласования временных интервалов систем передачи и коммутации. В этом разделе рассмотрим вопросы синхронизации в более широком смысле. Не ограничиваясь истолкованием синхронизации только как согласования во времени и по частоте, распространим это понятие на функции более высокого уровня, которые относятся к управлению установлением соединения и управлению сетью связи как некоторым единым целым. Фундаментальным положением, связанным с понятием управления, является взаимодействие процессов (т. е. обмен информацией между управляющими устройствами коммутационных станций при установлении соединения или контроле за ним). Наиболее удобным средством при описании взаимодействия двух процессов является диаграмма переходов состояний. Основное назначение этой диаграммы состоит в том, чтобы, абстрагируясь от рабочих процессов в устройстве или системе, показать, какие события вызывают переход из одного состояния в другое. Если этим событием является поступление каких-либо сообщений (сигнализации) от другого процесса, то диаграмма переходов состояний, по существу, определяет, как взаимодействуют два взаимосвязанных процесса. 7.4.1. Иерархическая структура процессов В качестве примера, иллюстрирующего обобщение понятия синхронизации, рассмотрим диаграмму переходов состояний для процессов синхронизации, показанную на рис. 7. 26, где приведены три разных уровня управления обычным телефонным соединением при использовании цифровой передачи и группообразования. Самый нижний уровень процесса (рис. 7. 26, а) отражает лишь процесс синхронизации генераторов при передаче и приеме цифровой информации. В передатчике и в приемнике можно выделить лишь по два состояния процесса. Задача, решаемая при синхронизации временных интервалов, состоит в том, чтобы инициировать в приемнике переходы из одного состояния в другое так, чтобы они совпадали с переходами в процессе фиксации временных интервалов в передатчике. Чтобы выполнить эту задачу, необходимо выделить часть пропускной способности для реализации переходов в кодах передачи. На рис. 7.26, б показан процесс синхронизации более высокого уровня, шслючающий цикловую синхронизацию системы с временным Приемник отбой Трубка снята Трубка снята Последняя цифра Трубка снята Вызывающий абонент Управление процессом коммутации Рис 7 26 Диаграмма переходов состояний для процесса синхронизации. а - процесс синхронизации генераторов; б ~ процесс цикловой синхронизации; в - процесс управления установлением телефонного соединения 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 |
|