Лекция. Цифровые телекоммуникационные сети

Цель лекции: Переход к цифровым сетям. Виды цифровых телекоммуникационных систем. Плезихронная цифровая иерархия

Содержание:

-историческая необходимость перехода к цифровым сетям;

- цифровые системы передачи.

Изобретение и совершенствование аналоговых систем передачи сыграло важную роль в технике связи на своем этапе времени. Однако дальнейшее развитие аналоговой техники, в том числе и каналообразующей, в настоящее время осуществляется медленными темпами, так как уже получены практически предельные или экономически оправданные параметры, улучшение которых весьма проблематично. Теоретические предпосылки и техническая целесообразность указывают на необходимость перехода на цифровую каналообразующую аппаратуру.

Цифровые каналы характеризуются отсутствием накопления амплитудно-частотных искажений и помех, так как для восстановления параметров импульсных сигналов, искаженных в результате прохождения по линии, используется принцип регенерации. Это позволяет организовать высококачественные каналы большой протяженности. Благодаря новой постоянно совершенствуемой элементной базе сама каналообразующая аппаратура стала гораздо более простой в изготовлении, блоки стали значительно компактнее и универсальнее. Сами же системы передачи теперь практически на требуют большого числа кропотливых настроек.

В процессе группообразования информации от каждого низкоскоростного канала поочерёдно встраиваются по оси времени в общий высокоскоростной поток, т.е. происходит поочерёдная циклическая передача состояния информационных символов от каждого канала. Структура каждого цикла (ФРЕЙМА) строго определена. Длительность цикла 125 мкс (соотве6тствует частоте дискретизации 8 кГц). Весь цикл разбивается на определённое число канальных интервалов – таймслотов. Для каждого из N объединяемых каналов выделяется канальный интервал КИ (таймслот), в котором будет передаваться кодовая группа состояния данного канала на момент передачи. Дополнительно к информационным канальным сигналам в цикл вводятся символы синхронизации, команды согласования; а также сигналы контроля и управления – так называемые СЛУЖЕБНЫЕ сигналы. Причём служебные сигналы вводятся как общие для всех каналов (синхронизация, телеконтроль, команды согласования), так и при необходимости для каждого канала. Из-за необходимости введения дополнительных, но НЕОБХОДИМЫХ символов в циклы, возрастает скорость передачи в кб/с за время цикла по сравнению с простой суммой информационных скоростей каналов. Например, 30 каналов по 64 кб/с имеют скорость

30 × 64 = 1920 кбит/c.

На эти 30 каналов необходимо за это же время передать дополнительных символов ещё на два канала 2 × 64 = 128 кбит/с. Итого в ИКМ-30 получается скорость потока 1920 + 128 = 2048 кбит/с, что и составляет скорость первичного группообразования. Т.е. в ИКМ-30 передаётся 30 информационных и 2 дополнительных канальных интервалов.

Чем выше по иерархии ступень мультиплексирования, тем больше надо дополнительных позиций во фрейме, поэтому скорость передачи групповых сигналов не является простой суммой канальных 64 кб/с скоростей. Итак, в цикле (фрейме) должны быть позиции для сигналов синхронизации, информационных, для передачи сигналов управления, контроля и возможно других дополнительных сигналов. Эти обычно полезные сигналы могут быть распределены или побитно, или покодово. При распределении этих позиций по фрейму руководствуются следующими соображениями:

1.Символы синхронизации должны быть хорошо различимыми, и должны обеспечивать минимальное время их поиска в случае потери синхронизма. Обычно их формируют в виде сосредоточенной группы сигналов в определённой позиции (слоте) фрейма (цикла).

2.Распределение команд согласования скоростей, управления и т.п. (т.е. сигналов управления и взаимодействия СУВ) должно быть таким, чтобы обеспечивалась их максимальная помехоустойчивость. Их часто равномерно распределяют по циклу, чтобы случайно не получить ложные сигналы от сосредоточенной помехи, но могут их передавать и в виде группы в определённом слоте (канальном интервале).

3.Длительность цикла должна быть минимальной, чтобы обеспечить минимум времени на восстановление синхронизма в случае его потери.

4.Структура цикла должна позволять работать системе как в асинхронном, так и в синхронном режиме.

Рассмотрим, например, структуру цикла, применяемую в отечественной аппаратуре ИКМ-30. В этой системе цикл, длительностью 125 мкс делится на 32 одинаковых канальных интервала (слота). Для передачи информации используют 8-разрядный код при частоте дискретизации 8 кГц. В каждом цикле передаются СУВ сразу для двух каналов (N/2). Т.к. ИКМ-30 мультиплексирует 30 телефонных каналов, то сверхцикл будет N/2 + 1 = 16 циклов. В каждом цикле первый слот отводится для сигналов цикловой синхронизации, а 16-й слот – для передачи сигналов СУВ (сигналы управления, аварийные сигналы, служебные и т.п.) и 30 каналов на передачу информации. Итого 32 КИ в каждом цикле. Нетрудно подсчитать скорость передачи в системе ИКМ-30 в бит/с.

8кГц дискр × 8разр × 32КИ = 2048 кбит/с – скорость первичного уплотнения.

Структура сигналов синхронизации и количество разрядов (позиций) в СС имеют существенное значение для времени удержания системы ПРД-ПРМ в состоянии синхронизма и времени восстановления синхронизма после потери его. Кодовая группа синхросигнала (СС) должна отличаться от кодовых групп других канальных интервалов (КИ). Эта отличимость разная для различных скоростей передачи и различного количества разрядов в КИ. Наиболее удачные кодовые группы для СС удаётся получить на основе понятия критических точек. Критическая точка – это точки повторяемости одинаковых чередований логического «0» и «1». Например, если кодовая группа имеет «d» символов, то:

группа имеет одну критическую точку. Последняя «1» перед новым «0».

Рисунок 30.1

СС циклов. 0011011

отсутств. СС цикл. 1у11111

СС сверхцикл. 0000 – вместо СУВ одного канала.

группа - имеет «d» критических точек.

группа 0101…01 – имеет b/2 критических точек.

группа 0011011 – одна.

Если во всём цикле примерно <500 тактовых интервалов (ТИ), то выгоднее применять коды СС с малым количеством критических точек. При большом количестве ТИ в цикле выгоднее с большим числом критических точек (вплоть до «d» штук). При этом поиск синхросигнала ведётся от цикла к циклу, поэтому при потере СС их ищут в течении нескольких циклов (от 1 до 100 в зависимости от кода СС и количества ТИ в цикле). За это время может неправильно считываться информация.