СИНХРОНИЗАЦИЯ В ЦИФРОВЫХ СЕТЯХ. ЛИНЕЙНОЕ КОДИРОВАНИЕ КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Приведите назначение синхронизации в цифровых сетях. 2. К чему приводит нарушение процесса синхронизации? 3. Поясните роль синхронизации на сетях связи. 4. Перечислите основные задачи синхронизации цифровых сетей. 5. Перечислите основные режимы синхронизации сети. 6. Что означает плезиохронный режим сетевой синхронизации? 7. Какая сеть называется плезиохронной? 8. Перечислите способы контроля на синхронных цифровых сетях. 9. Поясните способ «ведущий/ведомый». 10. Поясните способ взаимного контроля. 11. Для чего предназначено линейное кодирование цифрового потока информации? 12. Какими характеристиками должен обладать «хороший» линейный код? 13. Дайте характеристику кода NRZ. Приведите его достоинства и недостатки. 14. Дайте характеристику кода AMI. Приведите его достоинства и недостатки. 15. Дайте характеристику кода HDB-3. Приведите его особенности и область применения. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Гольдштейн Б.С. Системы коммутации /Учебник для вузов. – М.; Радио и связь, 2004г 2. Баркун М.А., Ходасевич О.Р. Системы синхронной цифровой коммутации – М.: Радио и связь, 2003г 3. Телекоммуникационные системы и сети, Т1, под ред. В.П. Шувалова, 2005г Болгов И.Ф. Электронно-цифровые системы коммутации, М: Радио и связь, 1988г Гольдштейн Б.С. Системы коммутации.- СПб.: БВХ-Санкт-Петербург, 2003г 4.1.Понятие синхронизации и ее роль Сеть цифровой синхронизации представляет собой необходимую и важную составную часть сети цифровой связи, обеспечивающую гарантированную тактовую синхронизацию сети. По цифровой сети передаются дискретные импульсы, полученные при кодировании информации. При несоответствии времени или фазы тактовой частоты между любыми двумя цифровыми станциями или из-за влияния вандера (ухода частоты от номинального значения) и джиттера (дрожания частоты) цифрового потока в процессе передачи возникает пропадание информации или переполнение буферной памяти системы цифровой коммутации, что приводит к проскальзыванию битового потока в процессе передачи. Для эффективной борьбы с проскальзываниями при передаче по сети различной информации нужна синхронизация тактовой частоты между взаимодействующими коммутационными системами. На рис.4.1 показан обмен цифровыми сигналами в телекоммуникационной сети между станциями, состоящими из оборудования цифровой передачи и оборудования цифровой коммутации. Рис. 4.1. Взаимодействие между двумя цифровыми коммутационными системами через цифровое оборудование передачи При этих условиях скорость передачи каждой станции определяется внутренним тактовым генератором. Если скорость передачи цифровых сигналов, принимаемых каждым коммутационным оборудованием, не совпадает с частотой внутреннего тактового генератора, то возникают проскальзывания. Чтобы предотвратить проскальзывания, необходимо, чтобы два комплекта станционного оборудования использовали общую скорость тактовой синхронизации Fo, то есть необходимо объединить их в синхронную сеть. Синхронизирующий сигнал является стандартом времени, то есть, основной характеристикой цифровых сигналов. Соответствующие значащие события такого сигнала появляются с одинаковой средней скоростью. Синхронизация цифровой сети – это синхронизация всех тактовых генераторов цифрового коммутационного оборудования цифровых сетей, включая тактовую и кадровую синхронизацию. Синхронизирующий сигнал каждой коммутационной системы играет две роли: во-первых, он обеспечивает тактовый сигнал считывания для устройства кадровой синхронизации на входе коммутационного оборудования; во-вторых, он используется для управления коммутационным полем и передачи битового потока после коммутации на другую коммутационную станцию, обеспечивая для нее опорный тактовый сигнал. Главные задачи синхронизации цифровой сети: - формирование и поддержка кадровой синхронизации цифровыми потоками от других коммутационных станций и кадрами собственной станции; - обеспечение тактовой синхронизации всех коммутационных станций для минимизации проскальзываний, вызванных разницей в частотах коммутационных станций; - превращение фазового вандера в проскальзывания. 4.2. Развитие систем синхронизации цифровой сети По мере непрерывного развития сетей передачи от аналоговых до цифровых, при переходе от PDH к SDH, синхронизация становится все более важной. Требования к синхронизации возрастают при строительстве основных сетей, которые обеспечивают синхронизацию таких сетевых элементов, как цифровое коммутационное оборудование, цифровое оборудование кросс-соединений, мультиплексоры SDH и ADM. Их рабочие частоты могут синхронизироваться в соответствии с требованиями ITU, ETSI и ANSI. Необходимость развития систем синхронизации сетей была обусловлена требованиями услуг передачи цифровой информации (DDS - Digital Data Service), в особенности передачи потоков данных. Кроме того, для обеспечения надежной передачи цифровых данных требуется наличие точного источника тактовых синхросигналов. Новые требования к синхронизации сетей предъявили цифровые сети с интеграцией служб (ISDN) и сети передачи данных (DDN). С модернизацией современных сетей синхронизация становится все более важной. Примером такого развития служит сеть сигнализации ОКС7. Сеть сигнализации ОКС7 во многом напоминает DDS, и поэтому также требует качественной синхронизации. В настоящее время от качества синхронизации зависят не только специальные пользователи DDS, но также и каждое соединение, то есть каждый телефонный вызов. Другим примером важности синхронизации служит внедряющаяся архитектура SDH (Synchronous Digital Hierarchy), надежность работы которой, как показывает само ее название, полностью зависит от надежности тактовой синхронизации. Прежние системы синхронизации сетей ограничивались синхронизацией тактовых генераторов станций. Они синхронизировали цифровое коммутационное оборудование с вышестоящими станциями и обеспечивали для него эталон тактовой частоты. По мере непрерывного развития сетей и усовершенствования техники передачи передача сигналов синхронизации между узлами сетей становится все более сложной. Например, некоторые второстепенные элементы на сетях PDH вызывают новые проблемы тактовой синхронизации в сети SDH, такие, как джиттер, вандер, регулировка указателя, блуждание фазы и шум. Построение синхронной сети с использованием независимых устройств синхронизации (SASE – Separate Synchronous Equipment) или “интегрированных систем тактовой синхронизации здания“ (BITS – Building Integrated Timing System), а также иерархического распределения тактовых синхросигналов являлось стандартом системы распределения тактовой синхронизации в последние годы и представляет собой направление будущего развития. 4.3. Основные режимы синхронизации сети Режимы синхронизации цифровой сети разделяются на плезиохронные и синхронные. Плезиохронный режим означает, что соответствующие события двух сигналов появляются с одинаковой номинальной скоростью, а изменения скорости ограничены в установленных пределах. При использовании этого метода в каждом узле цифровой сети устанавливаются тактовые генераторы высокой точности. Вырабатываемые ими тактовые сигналы имеют единую номинальную частоту и частотный допуск. Благодаря высокой точности частоты тактовых сигналов каждого узла, интенсивность проскальзываний не превышает допустимой. Цифровая сеть, в которой применяется такая система независимых тактовых генераторов, называется плезиохронной сетью. Способы контроля синхронизации в синхронной цифровой сети делятся на: 1.Способ «ведущий/ведомый»: при таком способе один тактовый генератор является ведущим, а остальные (ведомые) тактовые генераторы поддерживают синхронизацию с ведущим. Примеры способа «ведущий/ведомый»: иерархический режим «ведущий/ведомый» и режим внешнего эталона. 2.Способ взаимного контроля: при этом цифровые сети, осуществляют синхронизацию на основе высокой степени взаимосвязи. Тактовые генераторы каждой коммутационной станции синхронизируются со средней входной тактовой частотой. Способ взаимоконтролируемой синхронизации включает в себя два типа: односторонний контроль и двусторонний контроль. В сети с применением иерархического способа синхронизации типа «ведущий/ведомый» должен быть установлен эталонный тактовый генератор, фазы всех остальных тактовых сигналов синхронизируются с эталонным тактовым генератором. Для каждого тактового генератора в сети определен соответствующий уровень. Тактовый генератор определенного уровня может передавать синхросигналы генераторам того же самого или низшего уровня, как показано на рис.4.2. Рис. 4- 2. Иерархия уровней тактовой синхронизации Для обеспечения надежной работы синхронной сети звено передачи сигналов синхронизации, должно состоять из активного звена и, по крайней мере, одного резервного звена. Согласно характеристикам тактовых сигналов, цифровая синхронная сеть делится на 4 уровня. Первый уровень — эталонный тактовый генератор с цезиевым осциллятором, который является самым высокоточным тактовым генератором в цифровой сети и служит единственным эталоном для всех остальных тактовых сигналов. Он устанавливается в назначенном коммутационном центре 1-го уровня и работает в режиме «активный/резервный». Второй уровень — это внутристанционная интегральная система тактовой синхронизации (управляемый рубидиевый осциллятор и высокостабильный кварцевый осциллятор) с функцией поддержания синхронизма, который подразделяется на два класса: А и В. Устанавливаемая обычно на междугородных коммутационных станциях уровней С1 и С2 интегральная система тактовой синхронизации здания (BITS), относится к тактовым генераторам 2A уровня. Через звено синхронизации она непосредственно осуществляет синхронизацию с эталонным тактовым генератором. Устанавливаемая на междугородных коммутационных станциях C3 и C4 система BITS класса B уровня 2 синхронизируется тактовым генератором класса А уровня 2 через звено синхронизации для реализации косвенной синхронизации с эталонным тактовым генератором. Как правило, тактовый генератор коммутационного оборудования в коммутационном центре уровней C1 и C2 должен быть тактовым генератором уровня 2A и синхронизироваться системой BITS данного центра. Тактовый генератор в коммутационном центре уровней C3 и C4 должен быть тактовым генератором уровня 2B и синхронизироваться системой BITS данного центра. Тактовый генератор третьего уровня – это высоконадежный кварцевый генератор с функцией поддержания синхронизма (holdover). Этот генератор через звено синхронизации осуществляет синхронизацию с тактовым генератором второго уровня или тактовым генератором того же уровня. Он устанавливается на узловой (TM) и оконечной станциях (C5). В случае необходимости нужно также установить BITS. Тактовый генератор четвертого уровня — это обыкновенный кварцевый генератор, который через звено синхронизации осуществляет синхронизацию с тактовым генератором третьего уровня. Он устанавливается в удаленных модулях, цифровом терминальном оборудовании и цифровом абонентском коммутационном оборудовании. При использовании иерархического метода синхронизации типа «ведущий/ведомый» в одной цифровой сети устанавливается только один эталонный тактовый генератор. Сигналы тактовой синхронизации распределяются по уровням непосредственно или косвенно. При нормальных условиях ведомый тактовый генератор управляется ведущим. В случае аварии сигналов от высшего уровня синхронизации ведомый тактовый генератор может управляться другим генератором того же уровня. 4.4. Линейное кодирование Линейное кодирование выполняется при передаче сформированного ГЦС (группового цифрового сигнала) на передающей станции. Кодированный ГЦС посылается в линию связи и декодируется в двоичный сигнал на приемной стороне. Для выполнения функций синхронизации генераторного оборудования приема-передачи необходимо, чтобы линейный код имел следующие характеристики: - имел при одной и той же битовой скорости наименьшую ширину спектра результирующего сигнала. Более узкий спектр сигналов позволяет в канале с одной и той же полосой пропускания получать более высокую скорость передачи данных. - насыщенность единичными импульсами для поддержания функции самосинхронизации передаваемого сигнала, - отсутствие постоянной составляющей, т.е. наличия постоянного тока между передатчиком и приемником, - использование данного кода при передаче сигнала на большие расстояния. На практике часто используют следующие способы линейного кодирования: 1.NRZ (Non Return to Zero) - код без возвращения к нулю, бывает униполярным и биполярным. Является простейшим линейным кодом. Он использует для посылки логической единицы импульс положительной полярности, для посылки логических нулевых значений сигнала либо нулевое значение напряжения (униполярный NRZ) либо импульсы отрицательной полярности (биполярный NRZ) (рис. 4.3). Рис. 4.3. Кодирование NRZ Метод NRZ прост в реализации, хорошо распознает ошибки (из-за двух резко отличающихся потенциалов), но не обладает самосинхронизацией. При передаче длинной последовательности нулей или единиц сигнал в среде передачи не изменяется, поэтому приемник не может определить по входному сигналу моменты времени, когда нужно в очередной раз считывать данные. Даже при наличии высокоточного тактового генератора приемник может ошибиться моментом считывания данных, так как частоты двух генераторов не бывают полностью идентичными. Поэтому при высоких скоростях обмена данными и длинных последовательностей единиц или нулей небольшое рассогласование тактовых частот может привести к ошибке в целый такт и, соответственно, считыванию некорректного бита. 2.RZ (Return to Zero) – код с возвращением к нулю. Отличается от NRZ тем, что при передаче каждой логической единицы (униполярный RZ) и каждого логического нуля (биполярный RZ) импульсная посылка возвращается к нулевому значению напряжения. Тем самым разделяет символы в сигнале между собой (рис. 4.4). Рис. 4.4. Кодирование RZ Оба приведенных выше кода являются простыми при реализации, но они не поддерживают характеристики хорошего линейного кода. 3.AMI (Alternate Mark Inversion) – код с чередующейся полярностью импульсов (ЧПИ) – биполярный код, представляющий одну из разновидностей троичного кода: нулям соответствует отсутствие импульса, единицам – попеременно чередующиеся прямоугольные импульсы отрицательной и положительной полярностей (рис. 4.5). Рис. 4.5. Кодирование кодом AMI Код AMI частично решает проблему постоянной составляющей и отсутствия самосинхронизации, присущие коду NRZ. Это происходит при передаче длинных последовательностей единиц. При этом сигнал представляет собой последовательность разнополярных импульсов с тем же спектром, что и у кода NRZ, передающего чередующие нули и единицы, т.е. без постоянной составляющей. Длинные последовательности нулей также опасны для кода AMI, как и для кода NRZ – сигнал вырождается в постоянный потенциал нулевой амплитуды. Поэтому код AMI требует дальнейшего улучшения, хотя задача упрощается – осталось справиться только с последовательностями нулей. 4.HDB – 3 (High – Density Bipolar n=3) – код высокой плотности следования единиц (КВП – 3). Принцип построения кода HDB – 3 основан на чередовании полярности единичных импульсов с использованием принудительной вставки дополнительных единичных импульсов в случае, когда в исходной кодовой последовательности следует более 3-х нулей. При вставке используют следующее правило (табл. 4.1): необходимо учитывать число единичных импульсов в сигнале после последней вставки и полярность последнего единичного импульса до появления более трех нулей следующих друг за другом (см. табл. 4.1). Таблица 4.1. Правило кодирования для HDB-3 Полярность импульса Число единичных импульсов Положительная P (“ + ”) Отрицательная N (“ – “) Четное N _ _ N P _ _ P Нечетное _ _ _ P _ _ _ N Где: P - положительная полярность единичного импульса (вставки) N - отрицательная полярность единичного импульса (вставки) _ - нулевая посылка При этом кодируется каждая последовательность из 4-х нулевых символов в исходном сигнале (рис. 4.6). Рис. 4.6. Кодирование HDB – 3. Код HDB – 3 широко используется современными ЦСК и ЦСП для увеличения дальности передачи и выполнения функций тактовой синхронизации, так как он обладает всеми характеристиками линейного кода.
TATU-TITU-TUIT
:✬ F A R R U X ✬ ︻┳ั芫ี┳═─┵ •••💥
ЛЕКЦИЯ 4.
СИНХРОНИЗАЦИЯ В ЦИФРОВЫХ СЕТЯХ. ЛИНЕЙНОЕ КОДИРОВАНИЕ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Приведите назначение синхронизации в цифровых сетях.
2. К чему приводит нарушение процесса синхронизации?
3. Поясните роль синхронизации на сетях связи.
4. Перечислите основные задачи синхронизации цифровых сетей.
5. Перечислите основные режимы синхронизации сети.
6. Что означает плезиохронный режим сетевой синхронизации?
7. Какая сеть называется плезиохронной?
8. Перечислите способы контроля на синхронных цифровых сетях.
9. Поясните способ «ведущий/ведомый».
10. Поясните способ взаимного контроля.
11. Для чего предназначено линейное кодирование цифрового потока информации?
12. Какими характеристиками должен обладать «хороший» линейный код?
13. Дайте характеристику кода NRZ. Приведите его достоинства и недостатки.
14. Дайте характеристику кода AMI. Приведите его достоинства и недостатки.
15. Дайте характеристику кода HDB-3. Приведите его особенности и область применения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гольдштейн Б.С. Системы коммутации /Учебник для вузов. – М.; Радио и связь, 2004г
2. Баркун М.А., Ходасевич О.Р. Системы синхронной цифровой коммутации – М.: Радио и связь, 2003г
3. Телекоммуникационные системы и сети, Т1, под ред. В.П. Шувалова, 2005г Болгов И.Ф. Электронно-цифровые системы коммутации, М: Радио и связь, 1988г
Гольдштейн Б.С. Системы коммутации.- СПб.: БВХ-Санкт-Петербург, 2003г
4.1.Понятие синхронизации и ее роль
Сеть цифровой синхронизации представляет собой необходимую и важную составную часть сети цифровой связи, обеспечивающую гарантированную тактовую синхронизацию сети. По цифровой сети передаются дискретные импульсы, полученные при кодировании информации. При несоответствии времени или фазы тактовой частоты между любыми двумя цифровыми станциями или из-за влияния вандера (ухода частоты от номинального значения) и джиттера (дрожания частоты) цифрового потока в процессе передачи возникает пропадание информации или переполнение буферной памяти системы цифровой коммутации, что приводит к проскальзыванию битового потока в процессе передачи. Для эффективной борьбы с проскальзываниями при передаче по сети различной информации нужна синхронизация тактовой частоты между взаимодействующими коммутационными системами.
На рис.4.1 показан обмен цифровыми сигналами в телекоммуникационной сети между станциями, состоящими из оборудования цифровой передачи и оборудования цифровой коммутации.
Рис. 4.1. Взаимодействие между двумя цифровыми коммутационными системами через цифровое оборудование передачи
При этих условиях скорость передачи каждой станции определяется внутренним тактовым генератором. Если скорость передачи цифровых сигналов, принимаемых каждым коммутационным оборудованием, не совпадает с частотой внутреннего тактового генератора, то возникают проскальзывания. Чтобы предотвратить проскальзывания, необходимо, чтобы два комплекта станционного оборудования использовали общую скорость тактовой синхронизации Fo, то есть необходимо объединить их в синхронную сеть.
Синхронизирующий сигнал является стандартом времени, то есть, основной характеристикой цифровых сигналов. Соответствующие значащие события такого сигнала появляются с одинаковой средней скоростью.
Синхронизация цифровой сети – это синхронизация всех тактовых генераторов цифрового коммутационного оборудования цифровых сетей, включая тактовую и кадровую синхронизацию.
Синхронизирующий сигнал каждой коммутационной системы играет две роли: во-первых, он обеспечивает тактовый сигнал считывания для устройства кадровой синхронизации на входе коммутационного оборудования; во-вторых, он используется для управления коммутационным полем и передачи битового потока после коммутации на другую коммутационную станцию, обеспечивая для нее опорный тактовый сигнал.
Главные задачи синхронизации цифровой сети:
- формирование и поддержка кадровой синхронизации цифровыми потоками от других коммутационных станций и кадрами собственной станции;
- обеспечение тактовой синхронизации всех коммутационных станций для минимизации проскальзываний, вызванных разницей в частотах коммутационных станций;
- превращение фазового вандера в проскальзывания.
4.2. Развитие систем синхронизации цифровой сети
По мере непрерывного развития сетей передачи от аналоговых до цифровых, при переходе от PDH к SDH, синхронизация становится все более важной. Требования к синхронизации возрастают при строительстве основных сетей, которые обеспечивают синхронизацию таких сетевых элементов, как цифровое коммутационное оборудование, цифровое оборудование кросс-соединений, мультиплексоры SDH и ADM. Их рабочие частоты могут синхронизироваться в соответствии с требованиями ITU, ETSI и ANSI.
Необходимость развития систем синхронизации сетей была обусловлена требованиями услуг передачи цифровой информации (DDS - Digital Data Service), в особенности передачи потоков данных. Кроме того, для обеспечения надежной передачи цифровых данных требуется наличие точного источника тактовых синхросигналов. Новые требования к синхронизации сетей предъявили цифровые сети с интеграцией служб (ISDN) и сети передачи данных (DDN).
С модернизацией современных сетей синхронизация становится все более важной. Примером такого развития служит сеть сигнализации ОКС7. Сеть сигнализации ОКС7 во многом напоминает DDS, и поэтому также требует качественной синхронизации. В настоящее время от качества синхронизации зависят не только специальные пользователи DDS, но также и каждое соединение, то есть каждый телефонный вызов.
Другим примером важности синхронизации служит внедряющаяся архитектура SDH (Synchronous Digital Hierarchy), надежность работы которой, как показывает само ее название, полностью зависит от надежности тактовой синхронизации.
Прежние системы синхронизации сетей ограничивались синхронизацией тактовых генераторов станций. Они синхронизировали цифровое коммутационное оборудование с вышестоящими станциями и обеспечивали для него эталон тактовой частоты. По мере непрерывного развития сетей и усовершенствования техники передачи передача сигналов синхронизации между узлами сетей становится все более сложной. Например, некоторые второстепенные элементы на сетях PDH вызывают новые проблемы тактовой синхронизации в сети SDH, такие, как джиттер, вандер, регулировка указателя, блуждание фазы и шум.
Построение синхронной сети с использованием независимых устройств синхронизации (SASE – Separate Synchronous Equipment) или “интегрированных систем тактовой синхронизации здания“ (BITS – Building Integrated Timing System), а также иерархического распределения тактовых синхросигналов являлось стандартом системы распределения тактовой синхронизации в последние годы и представляет собой направление будущего развития.
4.3. Основные режимы синхронизации сети
Режимы синхронизации цифровой сети разделяются на плезиохронные и синхронные.
Плезиохронный режим означает, что соответствующие события двух сигналов появляются с одинаковой номинальной скоростью, а изменения скорости ограничены в установленных пределах. При использовании этого метода в каждом узле цифровой сети устанавливаются тактовые генераторы высокой точности. Вырабатываемые ими тактовые сигналы имеют единую номинальную частоту и частотный допуск. Благодаря высокой точности частоты тактовых сигналов каждого узла, интенсивность проскальзываний не превышает допустимой. Цифровая сеть, в которой применяется такая система независимых тактовых генераторов, называется плезиохронной сетью.
Способы контроля синхронизации в синхронной цифровой сети делятся на:
1.Способ «ведущий/ведомый»: при таком способе один тактовый генератор является ведущим, а остальные (ведомые) тактовые генераторы поддерживают синхронизацию с ведущим. Примеры способа «ведущий/ведомый»: иерархический режим «ведущий/ведомый» и режим внешнего эталона.
2.Способ взаимного контроля: при этом цифровые сети, осуществляют синхронизацию на основе высокой степени взаимосвязи. Тактовые генераторы каждой коммутационной станции синхронизируются со средней входной тактовой частотой. Способ взаимоконтролируемой синхронизации включает в себя два типа: односторонний контроль и двусторонний контроль.
В сети с применением иерархического способа синхронизации типа «ведущий/ведомый» должен быть установлен эталонный тактовый генератор, фазы всех остальных тактовых сигналов синхронизируются с эталонным тактовым генератором. Для каждого тактового генератора в сети определен соответствующий уровень. Тактовый генератор определенного уровня может передавать синхросигналы генераторам того же самого или низшего уровня, как показано на рис.4.2.
Рис. 4- 2. Иерархия уровней тактовой синхронизации
Для обеспечения надежной работы синхронной сети звено передачи сигналов синхронизации, должно состоять из активного звена и, по крайней мере, одного резервного звена.
Согласно характеристикам тактовых сигналов, цифровая синхронная сеть делится на 4 уровня.
Первый уровень — эталонный тактовый генератор с цезиевым осциллятором, который является самым высокоточным тактовым генератором в цифровой сети и служит единственным эталоном для всех остальных тактовых сигналов. Он устанавливается в назначенном коммутационном центре 1-го уровня и работает в режиме «активный/резервный».
Второй уровень — это внутристанционная интегральная система тактовой синхронизации (управляемый рубидиевый осциллятор и высокостабильный кварцевый осциллятор) с функцией поддержания синхронизма, который подразделяется на два класса: А и В. Устанавливаемая обычно на междугородных коммутационных станциях уровней С1 и С2 интегральная система тактовой синхронизации здания (BITS), относится к тактовым генераторам 2A уровня. Через звено синхронизации она непосредственно осуществляет синхронизацию с эталонным тактовым генератором. Устанавливаемая на междугородных коммутационных станциях C3 и C4 система BITS класса B уровня 2 синхронизируется тактовым генератором класса А уровня 2 через звено синхронизации для реализации косвенной синхронизации с эталонным тактовым генератором.
Как правило, тактовый генератор коммутационного оборудования в коммутационном центре уровней C1 и C2 должен быть тактовым генератором уровня 2A и синхронизироваться системой BITS данного центра. Тактовый генератор в коммутационном центре уровней C3 и C4 должен быть тактовым генератором уровня 2B и синхронизироваться системой BITS данного центра.
Тактовый генератор третьего уровня – это высоконадежный кварцевый генератор с функцией поддержания синхронизма (holdover). Этот генератор через звено синхронизации осуществляет синхронизацию с тактовым генератором второго уровня или тактовым генератором того же уровня. Он устанавливается на узловой (TM) и оконечной станциях (C5). В случае необходимости нужно также установить BITS.
Тактовый генератор четвертого уровня — это обыкновенный кварцевый генератор, который через звено синхронизации осуществляет синхронизацию с тактовым генератором третьего уровня. Он устанавливается в удаленных модулях, цифровом терминальном оборудовании и цифровом абонентском коммутационном оборудовании.
При использовании иерархического метода синхронизации типа «ведущий/ведомый» в одной цифровой сети устанавливается только один эталонный тактовый генератор. Сигналы тактовой синхронизации распределяются по уровням непосредственно или косвенно. При нормальных условиях ведомый тактовый генератор управляется ведущим.
В случае аварии сигналов от высшего уровня синхронизации ведомый тактовый генератор может управляться другим генератором того же уровня.
4.4. Линейное кодирование
Линейное кодирование выполняется при передаче сформированного ГЦС (группового цифрового сигнала) на передающей станции. Кодированный ГЦС посылается в линию связи и декодируется в двоичный сигнал на приемной стороне.
Для выполнения функций синхронизации генераторного оборудования приема-передачи необходимо, чтобы линейный код имел следующие характеристики:
- имел при одной и той же битовой скорости наименьшую ширину спектра результирующего сигнала. Более узкий спектр сигналов позволяет в канале с одной и той же полосой пропускания получать более высокую скорость передачи данных.
- насыщенность единичными импульсами для поддержания функции самосинхронизации передаваемого сигнала,
- отсутствие постоянной составляющей, т.е. наличия постоянного тока между передатчиком и приемником,
- использование данного кода при передаче сигнала на большие расстояния.
На практике часто используют следующие способы линейного кодирования:
1.NRZ (Non Return to Zero) - код без возвращения к нулю, бывает униполярным и биполярным. Является простейшим линейным кодом. Он использует для посылки логической единицы импульс положительной полярности, для посылки логических нулевых значений сигнала либо нулевое значение напряжения (униполярный NRZ) либо импульсы отрицательной полярности (биполярный NRZ) (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Кодирование NRZ
Метод NRZ прост в реализации, хорошо распознает ошибки (из-за двух резко отличающихся потенциалов), но не обладает самосинхронизацией. При передаче длинной последовательности нулей или единиц сигнал в среде передачи не изменяется, поэтому приемник не может определить по входному сигналу моменты времени, когда нужно в очередной раз считывать данные. Даже при наличии высокоточного тактового генератора приемник может ошибиться моментом считывания данных, так как частоты двух генераторов не бывают полностью идентичными. Поэтому при высоких скоростях обмена данными и длинных последовательностей единиц или нулей небольшое рассогласование тактовых частот может привести к ошибке в целый такт и, соответственно, считыванию некорректного бита. 2.RZ (Return to Zero) – код с возвращением к нулю. Отличается от NRZ тем, что при передаче каждой логической единицы (униполярный RZ) и каждого логического нуля (биполярный RZ) импульсная посылка возвращается к нулевому значению напряжения. Тем самым разделяет символы в сигнале между собой (рис. 4.4).
Рис. 4.4. Кодирование RZ
Оба приведенных выше кода являются простыми при реализации, но они не поддерживают характеристики хорошего линейного кода.
3.AMI (Alternate Mark Inversion) – код с чередующейся полярностью импульсов (ЧПИ) – биполярный код, представляющий одну из разновидностей троичного кода: нулям соответствует отсутствие импульса, единицам – попеременно чередующиеся прямоугольные импульсы отрицательной и положительной полярностей (рис. 4.5).
Рис. 4.5. Кодирование кодом AMI
Код AMI частично решает проблему постоянной составляющей и отсутствия самосинхронизации, присущие коду NRZ. Это происходит при передаче длинных последовательностей единиц. При этом сигнал представляет собой последовательность разнополярных импульсов с тем же спектром, что и у кода NRZ, передающего чередующие нули и единицы, т.е. без постоянной составляющей. Длинные последовательности нулей также опасны для кода AMI, как и для кода NRZ – сигнал вырождается в постоянный потенциал нулевой амплитуды. Поэтому код AMI требует дальнейшего улучшения, хотя задача упрощается – осталось справиться только с последовательностями нулей.
4.HDB – 3 (High – Density Bipolar n=3) – код высокой плотности следования единиц (КВП – 3). Принцип построения кода HDB – 3 основан на чередовании полярности единичных импульсов с использованием принудительной вставки дополнительных единичных импульсов в случае, когда в исходной кодовой последовательности следует более 3-х нулей. При вставке используют следующее правило (табл. 4.1): необходимо учитывать число единичных импульсов в сигнале после последней вставки и полярность последнего единичного импульса до появления более трех нулей следующих друг за другом (см. табл. 4.1).
Таблица 4.1.
Правило кодирования для HDB-3
Полярность
импульса
Число
единичных
импульсов Положительная
P (“ + ”) Отрицательная
N (“ – “)
Четное N _ _ N P _ _ P
Нечетное _ _ _ P _ _ _ N
Где: P - положительная полярность единичного импульса (вставки)
N - отрицательная полярность единичного импульса (вставки)
_ - нулевая посылка
При этом кодируется каждая последовательность из 4-х нулевых символов в исходном сигнале (рис. 4.6).
Рис. 4.6. Кодирование HDB – 3.
Код HDB – 3 широко используется современными ЦСК и ЦСП для увеличения дальности передачи и выполнения функций тактовой синхронизации, так как он обладает всеми характеристиками линейного кода.