Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Марта 2014 в 23:02, курс лекций
Для удовлетворительной передачи слабых сигналов нужно уменьшать величину шага квантования, что приведет к увеличению общего числа уровней квантования, а, следовательно, и разрядности двоичного кода при кодировании. Увеличение разрядности кода приведет к увеличению тактовой частоты линейного сигнала и ужесточению требований к линейным сооружениям. Для получения относительной погрешности квантования, не зависящей от значения сигнала, можно размер шага сделать переменным, поставив его в зависимость от величины отсчета АИМ-2: квантовать слабые сигналы c малым шагом, а сильные – с большим. При этом защищенность от шумов квантования для слабых сигналов увеличивается, а для сильных – снижается, оставаясь, однако, достаточно высокой.
5. В ПЦИ нет стандартов на линейные сигналы, не достаточно глубоко нормированы показатели качества передачи. Поэтому оборудование различных производителей оказывается несовместимым, и преобладающей конфигурацией сети являлась «точка-точка».
СЦИ
Основные преимущества SDH по сравнению с PDH заключаются в возможности выделения требуемых цифровых потоков из потоков более высоких ступеней иерархии без полного демультиплексирования, автоматизация процессов управления, контроля и обслуживания сети передачи. Транспортная сеть SDH обеспечивает передачу плезиохронных сигналов PDH.
Информационной нагрузкой сетей СЦИ являются цифровые потоки любого стандарта ПЦИ, потоки ячеек АТМ, цифровые потоков локальных (LAN – Local Area Network) и местных или городских (MAN – Metropolitan Area Network) сетей и другие цифровые сигналы.
Эти цифровые потоки в дальнейшем будем называть компонентными потоками.
При формировании модулей SDH используется принцип контейнерных перевозок. Подлежащие передаче сигналы предварительно размещаются в стандартных контейнерах C (Container). Контейнер – информационная структура (или элементарный временной кадр), состоящий из информационных битов и битов контроля аппаратуры плезиохронной цифровой иерархии со скоростями передачи: 2 Мбит/с (Е1), 34 Мбит/с (Е3), 140 Мбит/с (Е4). Контейнеры распознаются по букве С, за которой следуют, в зависимости от типа контейнера, одна или две цифры. Первая цифра идентифицирует иерархический уровень асинхронного потока. Вторая цифра указывает на стандарт PDH (американскому стандарту соответствует цифра 1, европейскому - цифра 2). Различают контейнеры низкого уровня (С - 11 – для американской системы, С - 12 – для европейской) и высокого уровня С - 3 и С – 4. Объем контейнера определяется либо по времени (обычно 125 мкс), либо по объему информации в байтах в зависимости от скорости компонентного потока.
Виртуальный контейнер VC формируется добавлением к полезной информации, содержащейся в контейнере С, служебной информации, называемой трактовым заголовком (Path Overhead, РОН). Виртуальные контейнеры формируются и расформировываются в точках окончания трактов. Трактовый заголовок позволяет осуществлять контроль качества трактов "из конца в конец" и передавать аварийную и эксплуатационную информацию. Эта служебная информация позволяет осуществлять проверку непрерывности связи, оценку вероятности ошибки, индикацию аварии и др.
Общий алгоритм формирования модуля STM предусматривает следующие основные этапы:
При мультиплексировании циклы различных компонентных потоков могут не совпадать как между собой, так и с циклом агрегатного потока. Для разрешения указанной проблемы в СЦИ служат указатели PTR (pointer). Они указывают, где именно внутри цикла синхронного транспортного модуля STM-1 находятся начальные позиции циклов компонентных потоков. Это позволяет легко производить ввод-вывод потоков. Виртуальные контейнеры 1-го, 2-го и 3-го уровней вместе с соответствующими указателями образуют субблоки TU (Tributary Unit), а 4-го уровня - административный блок AU (Administrative Unit). Таким образом, TUn = VCn + TU_PTR (n=11, 12, 2, 3); AU-4 = VC-4 + AU_PTR. Один или несколько субблоков, занимающих определенные фиксированные позиции в нагрузке виртуального контейнера высшего порядка, называются группой субблоков TUG (Tributary Unit Group). Один или несколько административных блоков, занимающих определенные фиксированные позиции в нагрузке STM, называются группой административных блоков AUG (Administrative Unit Group). В европейской схеме преобразований она состоит из одного AU-4.
Наконец, синхронный транспортный модуль STM-1 образуется добавлением к группе административных блоков AUG секционного заголовка SOH (Section OverHead), который состоит из заголовков мультиплексной MSOH (Multiplexer Section OverHead) и регенерационной секций RSOH (Regenerator Section OverHead). Эти заголовки служат для контроля, управления и ряда других функций. При этом RSOH передается между соседними регенераторами, а MSOH – между пунктами, где формируются и расформировываются STM, проходя регенераторы транзитом.
Таким образом, STM-1 = AUG + SOH, где SOH = RSOH + MSOH.
Рассмотрим процесс формирования STM-1 из цифрового потока 2 Мбит/с. Основой формирования контейнера С-12 является кодовый цикл цифрового потока Е1 длительностью 125 мкс. При указанной скорости за это время должно быть передано 32 канальных интервала (32 байта). Каждому канальному интервалу соответствует скорость цифрового потока, равная 64 кбит/с. Учитывая, что исходные цифровые потоки формируются различными источниками и могут отличаться по скоростям, информация размещается в контейнер С-12, где для возможности выравнивания скоростей к ней добавляются 2 байта. Таким образом, за время 125 мкс будет передано 34 байта информации и, следовательно, скорость передачи будет равна 2176 кбит/с. На следующем этапе путем добавления одного байта трактового заголовка POH формируется виртуальный контейнер VC-12. Трактовый заголовок добавляется в пункте формирования VC-12 и устраняется в пункте его расформирования. Он содержит набор служебной информации, обеспечивающей целостность передачи от пункта формирования до пункта приема. Таким образом, VC-12 содержит 35 байт и имеет скорость передачи 2240 кбит/с. Для определения места этого виртуального контейнера в потоке, образованном последующим мультиплексированием, к VC–12 добавляется один байт указателя. В итоге сформирован так называемый трибутарный блок TU-12, содержащий 36 байт и имеющий скорость цифрового потока 2304 кбит/с. Аналогичным образом формируются такие же трибутарные блоки от других входных цифровых потоков.
Рис. 6.2. Схема преобразования цифровых потоков в синхронной цифровой иерархии
В европейской структуре предусматривается формирование группы трибутарных блоков TUG–2 из трех TU-12 с объемом информации 108 байт и скоростью цифрового потока 6912 кбит/с. Переход на более высокий уровень осуществляется синхронным мультиплексированием 7 цифровых потоков TUG-2. Путем добавления 3 служебных байт и 15 байт для выравнивания скоростей формируется группа трибутарных блоков TUG-3, содержащая 774 байта и имеющая скорость цифрового потока 49536 кбит/с. В этом потоке размещен 21 поток со скоростью 2 Мбит/с. В дальнейшем процедура повторяется – мультиплексированием с коэффициентом 3 и добавлением заголовка POH формируется виртуальный контейнер VC-4, содержащий 2349 байт и имеющий скорость 150336 кбит/с. Добавив 9 байт указателя PTR, получим административный блок AU-4. При формировании модуля STM-1 группа административных блоков AUG получается мультиплексированием с коэффициентом, равным 1. При формировании STM-4 и т.д. соответственно изменяется коэффициент мультиплексирования. При формировании STM-1 на выходе AUG будет 2358 байт и скорость цифрового потока 150912 кбит/с. Формирование модуля заканчивается добавлением секционного заголовка SOH емкостью 72 байта (27 байт – заголовок регенерационной секции RSOH и 45 байт – заголовок мультиплексной секции MSOH). Таким образом, транспортный модуль STM-1 представляет собой информационный блок емкостью 2430 байт со скоростью потока 155,52 Мбит/с. Следует отметить, что в STM-1 объединены 63 цифровых потока со скоростью 2 Мбит/с и место каждого потока определено с помощью заголовка и указателя, что дает возможность выделения любого потока в нужном месте без расформирования всего потока. Формирование модуля STM –1 из других ступеней иерархии PDH осуществляется по такому же алгоритму.
Часто в литературе формирование синхронных цифровых потоков основано на представлении цикла компонентных потоков в виде двухмерной матрицы, состоящей из т строк и п столбцов, где каждая ячейка матрицы содержит один байт. Верхний левый угол такой матрицы содержит идентифицируемый маркер, отмечающий начало цикла. Пример такой матрицы для потока Е1 показан на рис. 6.3. Цикл потока Е1 длительностью 125 мкс содержит 32 байта. Верхней левой ячейке-байту соответствует нулевой канальный интервал (КИ0), содержащий сигнал цикловой синхронизации, отмечающий начало цикла. Приведенная нумерация строк со 2-ой по 9-ую станет ясной ниже.
В системах с SDH технология мультиплексирования гораздо сложнее, повысились требования к синхронизации и параметрам качества среды передачи, но при этом технология обеспечила «взамен» следующие преимущества:
- возможность создания гибких топологий;
- сетевой автоматический
- высокую емкость;
- информацию о содержимом нагрузки;
- гибкую систему объединения сигналов.
Методы кодирования
Уменьшение разрядности кодовой комбинации приводит к увеличению шага квантования и, следовательно, к снижению защищенности сигналов от шумов квантования.
ИКМ – стандартный способ (дискретизация f=8кГц, квантование, кодирование ).
Системы передачи, где кодированию подвергаются разности соседних отсчетов, называются цифровыми разностными системами.
Ддифференциальная импульсно-кодовая модуляция (ДИКМ).
Простейшим способом получения разности соседних отсчетов для ДИКМ-кодера является запоминание предыдущего входного отсчета непосредственно в аналоговой памяти и использование аналогового вычитающего устройства для получения разности, которая затем квантуется и кодируется.
Наибольшим искажениям квантования при ДИКМ подвергаются разностные сигналы малой величины. Для уменьшения этих искажений можно применить неравномерное квантование, при котором шаг квантования возрастает по мере увеличения значения разностного сигнала. Такой метод разностного кодирования называется адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией (АДИКМ), поскольку при этом происходит адаптация величины шага квантования к параметрам кодируемого сигнала.
Дельта-модуляция (ДМ) представляет один из методов кодирования разностного сигнала, при котором в линию передается информация лишь о знаке приращения разности соседних отсчетов (предельный случай ДИКМ). При ДМ так же, как и при обычной ИКМ, непрерывный сигнал подвергается дискретизации и квантованию, в результате чего непрерывная функция с(t) заменяется ступенчатой (кусочно-постоянной) функцией G(T). Однако в отличие от ИКМ, при каждом шаге дискретизации допускается приращение ступенчатой функции G(t), равное величине только одного шага квантования d. В линию передаются сведения о знаке приращения непрерывного сигнала с(t) в дискретные моменты времени kT.
СИНХРОНИЗАЦИЯ В ЦИФРОВЫХ СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ
Для нормального взаимодействия передающей и приемной частей ЦСП используется синхронизация следующих видов: по тактовой частоте (тактовая синхронизация), по кодовым группам, по циклам (цикловая синхронизация) и сверхциклам (сверхцикловая синхронизация).
Тактовая синхронизация обеспечивает равенство скоростей обработки сигналов (кодирование и декодирование отсчетов, объединение и разделение цифровых потоков) на передающей и приемной станциях. Для этого генераторное оборудование оконечной приемной станции управляется (синхронизируется) тактовой частотой передающей станции.
Цикловая синхронизация или синхронизация по циклам обеспечивает правильное разделение каналов, т.е. поступление декодированных АИМ сигналов определенных каналов в приемную часть этих же каналов (синфазность). Нарушение правильного распределения приводит к поступлению сигналов одного канала в приемное устройство другого канала. В этом случае возникают взаимные влияния между каналами в виде внятного переходного разговора.
Сверхцикловая синхронизация обеспечивает правильное распределение каналов СУВ в заданном канальном интервале.
Реализация любого вида синхронизации основана либо на использовании статистических свойств информационного сигнала, либо на использовании избыточности группового цифрового сигнала путем ввода в его структуру специального сигнала – синхросигнала. Для организации тактовой синхронизации, как правило, используется первый способ, для всех иных видов синхронизации используется второй способ, т.е. ввод в структуру группового цифрового потока синхросигнала (СС).
К устройствам синхронизации можно сформулировать следующие общие требования:
- время вхождения в синхронизм при первоначальном включении аппаратуры в работу и время восстановления синхронного режима работы после ее нарушения должны быть минимальными;
- высокая стабильность состояния синхронизма, при котором система синхронизации не должна реагировать на единичные ошибки в приеме синхросигнала и в то же время должна быть достаточно чувствительной к выходу оборудования ЦСП из состояния синхронизма; иными словами, состояние синхронизма при работе аппаратуры должно поддерживаться непрерывно и автоматически;
- обеспечение возможности обнаружения состояния ложного синхронизма в системах цикловой и сверхцикловой синхронизации;
- объем служебной информации в цикле передачи при заданных параметрах восстановления и поддержания синхронизма должен быть минимальным;
- каналы синхронизации должны быть достаточно помехоустойчивыми, время между нарушениями состояния синхронизма должно быть максимально возможным.
ТАКТОВАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ
Совокупность устройств, обеспечивающих синхронную работу ГО приемной и передающей станций ЦСП, а также качественное функционирование станционных и линейных регенераторов, называется устройствами тактовой синхронизации (УТС).