Цифровые системы передачи

 

256S содержит 16 кадров. Мультикадры  256S используются в основном там, где тайм-слот 16 служит для сквозной передачи сигналов с использованием CAS (поканальная сигнализация или channel-associated signaling). CAS обычно используется на соединениях, служащих для передачи голосовых каналов. В этом режиме максимальное число доступных тайм-слотов составляет 30 (максимальная скорость - 1920 кбит/с).

Мультикадры 256S требуют  использования специальных последовательностей  выравнивания (multiframe alignment sequence или MAS), передаваемых в тайм-слоте 16 (см. рис. 1.10), вместе с битом Y, который сообщает о потере выравнивания мультикадров. Как показано на рисунке, для каждого канала доступны четыре сигнальных бита (A, B, C и D), что обеспечивает возможность сквозной передачи четырех состояний сигнала. Каждый кадр мультикадра передает сигнальную информацию двух каналов.

 

3.3. Статистика  линий E1 с использованием CRC-4

 

Когда режим CRC-4 включен, кадры произвольным образом группируются по 16 (эти группы называются мультикадрами CRC-4 и никак не связаны с 16-кадровыми  мультикадрами 256S, описанными выше). Мультикадр CRC-4 всегда начинается с кадра, содержащего сигнал выравнивания кадров (FAS). Структура мультикадра CRC-4 идентифицируется шестибитовым сигналом выравнивания мультикадра 
CRC-4 (multiframe alignment signal), который мультиплексируется в бит 1 нулевого тайм-слота каждого нечетного (1, 3, 5 и т.д.) кадра в мультикадре (до 11 кадров мультикадра CRC-4). Каждый мультикадр CRC-4 делится на две части (submultiframe) по восемь кадров (2048 битов) в каждой.

Детектирование ошибок осуществляется за счет вычисления четырехбитовой контрольной суммы каждого блока в 2048 битов (submultiframe). Четыре бита контрольной суммы данной части мультикадра побитно мультиплексируются в бит 1 нулевого тайм-слота каждого четного кадра следующей части (submultiframe).

На приемной стороне  контрольная сумма рассчитывается заново для каждой части мультикадра  и полученное значение сравнивается с переданной контрольной суммой (она содержится в следующей части  мультикадра). Результат передается в двух битах, мультиплексируемых в бит 1 нулевого тайм-слота кадров 13 и 15 мультикадра CRC-4. Число ошибок суммируется и используется для подготовки статистики передачи.

 

3.4. Сигнал линии E1

 

Базовый сигнал линии E1 кодируется с использованием модуляции HDB3 (High-Density Bipolar 3). Формат модуляции HDB3 является развитием метода AMI (alternate mark inversion или поочередное инвертирование).

В формате AMI "единицы" передаются как положительные или  отрицательные импульсы, а "нули" - как нулевое напряжение. Формат AMI не может передавать длинные последовательности нулей, поскольку такие последовательности не позволяют передать сигналы синхронизации.

Правила модуляции HDB3 снимают  ограничение на длину максимальной последовательности нулей (протяженность  трех импульсов). В более длинные последовательности на передающей стороне вставляются ненулевые импульсы. Чтобы обеспечить на приемной стороне детектирование и удаление лишних импульсов для восстановления исходного сигнала используются специальные нарушения биполярности (bipolar violations) в последовательности данных. Приемная сторона определяет такие нарушения и воспринимает их как часть строки "нулей", удаляя лишнее из сигнала.

Нарушения биполярности, которые не являются частью строки подавления нулей HDB3, рассматриваются как ошибки в линии и считаются отдельно для получения информации о качестве связи в тех случаях, когда функция CRC-4 не используется.

 

3.5. Условия  тревоги E1. Чрезмерная частота ошибок

 

Частота возникновения  ошибок определяется по сигналам выравнивания кадров. При числе ошибок более10^-3, которое сохраняется от 4 до 5 секунд, подается сигнал тревоги, снимаемый после удержания числа ошибок не более 10^-4 в течение 4 - 5 секунд.

Потеря выравнивания кадров (или потеря синхронизации).

Этот сигнал подается при наличии слишком большого числа ошибок в сигнале FAS (например, 3 или 4 ошибки FAS в последних 5 кадрах). Сигнал потери выравнивания сбрасывается при отсутствии ошибок FAS в двух последовательных кадрах. Сигнал потери выравнивания передается путем установки бита A (см. рис. 1.10).

Потеря выравнивания мультикадра (используется для мультикадров 256S).

Этот сигнал передается при обнаружении слишком большого числа ошибок в сигнале MAS. Сигнал передается за счет установки бита Y (см. рис. 1.10).

Сигнал тревоги (AIS).

Сигнал AIS представляет собой  некадрированный сигнал "все единицы", используемый для поддержки синхронизации  при потере входного сигнала (например, условие тревоги в оборудовании, поддерживающем сигнал в линии). Отметим, что оборудование, получившее сигнал AIS, теряет синхронизацию кадров.

 

‐ структура цикла и сверхцикла

‐ функциональное назначение структурных элементов цикла и сверхцикла

‐ временные и частотные соотношения цикла и сверхцикла

‐ тактовые циклы и сверхциклы и синхронизация

‐ алгоритмы поиска синхросигнала и поддержка синхронизма

 

4. Структура  первичной цифровой системы ИКМ30

 

( вплоть до регенератора, описать функционирование, особенности  работы).

Система передачи на первом уровне, например ИКМ-30, формирует первичный  цифровой поток 2048 кбит/с и позволяет передавать 30 телефонных каналов тональной частоты (ТЧ).

Стандартный канал ТЧ, транслируемый с помощью метода ИКМ, при котором из исходного  сигнала как бы "вырезаются" мгновенные значения каждые 125 мкс и  кодируются 8-разрядной двоичной комбинацией, эквивалентен цифровому каналу со скоростью 64 кбит/с, именуемый как основной цифровой канал (ОЦК).

Для образования группового цифрового сигнала ИКМ требуется  последовательное выполнение четырех  процедур:

дискретизация исходного  сигнала по времени и формирование импульсного сигнала, модулированного по амплитуде;

объединение этих индивидуальных сигналов в групповой сигнал с  амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ);

квантование этого группового АИМ сигнала по уровню;

кодирование отсчетов группового АИМ сигнала, в результате чего формируется групповой цифровой сигнал (рис. 3).

 

Рис. 3 Формирование группового цифрового сигнала

 

Процесс дискретизации заключается  в получении дискретных отсчетов (мгновенных значений) исходного сигнала  С(t) с периодом Т в соответствии с теоремой В.А.Котельникова.

 

Теорема Котельникова говорит, что основным условием процесса дискретизации является то, что частота дискретизации должна превышать удвоенную верхнюю частоту спектра аналогового сигнала.

Для удовлетворительной передачи человеческого голоса достаточно использовать полосу частот от 300 Гц до 3,4 кГц. Установлено: для того, чтобы огибающая сигнала на выходе фильтра приёмного устройства максимально соответствовала исходному аналоговому сигналу, необходимо выбрать частоту стробирования, равную 8 кГц.

 

Упрощенная структурная схема  системы ИКМ-30 (оконечной станции) приведена рис. 4. Условно можно выделить индивидуальное (ИО) и групповое (ГО) оборудование. В ИО осуществляется согласование оборудования с линейными окончаниями двухпроводных трактов, по которым поступают канальные исходные сигналы, а также дискретизация этих сигналов. В групповом оборудовании осуществляется квантование и кодирование канальных сигналов путем поочередного подключения к ИО каждого канала, а также объединение этих сигналов в групповой и формирование линейного сигнала.

 

Рис. 4. Упрощенная структурная схема оконечной станции ИКМ-30

 

В состав ИО входит дифференциальная система (ДС), согласующая двухпроводный  и четырехпроводный тракты, усилители низких частот и фильтры нижних частот. Модулятор осуществляет дискретизацию аналоговых сигналов в тракте передачи, а в тракте приема селектор (С) осуществляет выборку сигнала своего канала из группового сигнала. Модулятор и селектор представляют собой быстродействующие электронные ключи, которые управляю соответственно импульсными последовательностями Р₁ ... Р₃₀.

В состав ГО входят: модулятор  АИМ для группового сигнала, который  осуществляет преобразование АИМ-1 в  АИМ-2, кодер и декодер (ДЕК), устройства объединения (УО) и разделения (УР) информационных и служебных сигналов. Также в состав входят регенераторы (Рег), устройство формирования линейного сигнала и линейные трансформаторы (ЛТр), с помощью которых подается ток дистанционного  питания (ДП) необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП). В НРП осуществляется восстановление линейных сигналов, изменившихся после прохождения определенных кабельных участков. На рис. 1.6 не показано генераторное оборудование, состоящее из задающего генератора, блока деления частоты и распределителя импульсов. Не показаны блоки синхронизации и блоки передачи и приема сигналов управления (СУ) и линейных сигналов, блоки служебной связи (СС) и блоки подачи сигналов телеконтроля линейного тракта и телесигнализации.

В системе ИКМ-30 формируется 32 временных канала или говорят -канальных  интервала (КИ), из которых 30 – информационные. Оставшиеся 2 предназначены для передачи: сигналов управления и линейных сигналов 
(16-й КИ), сигналов синхронизации (0-й КИ).

Подробно организация  сверхциклов, циклов, канальных и  тактовых интервалов будет рассмотрена  в конце этой главы.

Для повышения эффективности систем связи в настоящее время применяются адаптивные варианты ИКМ, в которых регулируются основные параметры системы дискретизации - диапазон, шаг, начало отсчета шкалы квантования, временной интервал между отсчетами. При этом на приемной стороне сигнал восстанавливается по дискретным данным с использованием определенного алгоритма. Такие виды ИКМ широко используются в малоканальных системах передачи.

К линейным сигналам ЦСП при проектировании предъявляются следующие требования:

энергетический спектр передаваемых цифровых сигналов должен быть сосредоточен в относительной узкой полосе частот при отсутствии постоянной составляющей, что уменьшает межсимвольные искажения, повышает взаимозащищенность, как следствие - обеспечивается возможность совместной параллельной работы с аналоговыми системами передачи. Это позволяет увеличить длину участка регенерации и повысить достоверность передачи;

возможность контроля за коэффициентом ошибок без перерыва связи.

В системах ИКМ-30 применяется код с чередованием полярности импульсов - ЧПИ (АМI - Alternate Mark Inversion), представляющий собой двухполярный трехуровневый код с инверсией полярности сигнала на каждой второй передаваемой единице. Формирование передачи двоичного символа 1 происходит с помощью чередования сигналов, показанных на рис. 1.7 а и 
рис. 1.7 б, а 0 - с помощью сигнала "пассивная пауза" (рис. 1.7 в). Такой порядок позволяет устранить постоянную составляющую из спектра сигнала, так как средний уровень такого сигнала равен нулю.

При использовании кода ЧПИ упрощается процесс выделения  хронирующего сигнала в регенераторах. Кроме этого, принимаемые сигналы  позволяют осуществить проверку на четность: обнаружение двух последовательных импульсов одной полярности означает ошибку. Основным недостатком кода ЧПИ является возможность появления в передаваемой последовательности длинных серий 0, что отрицательно отражается на синхронизации в регенераторах. Поэтому находят применение усовершенствованные коды.

Различают неалфавитные коды, в которых изменение статистических свойств исходной информации происходит при определенных условиях, например, в модифицированном коде ЧПИ (HDB3 - High Density Bipolar code of order 3) при четырех подряд следующих нулях происходит их замена определенными сочетаниями: 000V или В00V так, чтобы число импульсов В между последовательными V импульсами было нечетным. Если после замены было передано нечетное число единиц, то для замены выбирается комбинация 000V, если число промежуточных единиц было четным, выбирается В00V. При последовательных заменах создаются нарушения с чередующимися полярностями (табл. 1.2).

 

Таблица 1.2. Виды комбинаций импульсов в неалфавитных кодах

Полярность предыдущего импульса V	Вид комбинации для числа импульсов В после  последней замены
	нечетного импульса	четного импульса
-	000-	+00+
+	000+	-00-

 

 

 

 

 

 

 

 

При таком кодировании  не может быть последовательности, содержащей более трех нулей подряд, поэтому такой код также называют кодом с высокой плотностью единиц порядка три - КВП-3 (HDB3).

В алфавитных кодах статистические свойства исходной информации меняются путем деления этой информации на группы, а затем преобразования по определенному правилу (алфавиту) этих групп, в результате чего получаются группы символов кода с другим основанием счисления и с новым числом тактовых интервалов. При этом передаются признаки границ групп символов кода для правильного восстановления на приеме.

В цифровых системах передачи для абонентских линий часто используются алфавитные коды 3В2Т, 4В3Т, 2В1Q. Первое число в названии обозначает число символов в кодируемой двоичной группе. Буква В (Binary) показывает, что для представления исходной информации используется двоичное счисление. Следующее число - это число символов в группе кода. Послед буква в обозначении кода показывает кодовое основание счисления: 
Т (Ternary) - троичное Q (Quaternary) - четверичное. На рис. 6 показан пример двухуровневого кодирования двоичного сигнала в различных кодах.