Лекция №10
Цель: изучить принципы мультиплексирования цифровых потоков.
1. Способы мультиплексирования.
2. Синхронное мультиплексирование.
3. Структура оборудования синхронного объединения потоков.
Многоканальные телекоммуникационные системы, в том числе и цифровые, строятся по иерархическому принципу. Цифровой поток, создаваемый цифровой телекоммуникационной системой данной ступени иерархии, получается в результате объединения нескольких потоков ЦТС предыдущей ступени. Такая операция называется временным группообразованием (ВГ) или мультиплексированием. Количество объединяемых потоков определяется коэффициентом мультиплексирования; в европейской плезиохронной цифровой иерархии коэффициенты мультиплексирования для всех ступеней выше первой равны четырем. Равны четырем и коэффициенты мультиплексирования синхронной цифровой иерархии.
Принцип мультиплексирования заключается в том, что на передаче объединяемые (компонентные) потоки записывают каждый в своё запоминающее устройство (ЗУ), а затем поочередно считывают на общую шину, на которой, таким образом и образуется общий (агрегатный) поток. При этом длительность импульсов компонентных потоков уменьшают, по крайней мере, в число раз, равное коэффициенту мультиплексирования. На приеме осуществляется обратная операция: из агрегатного потока поочередно считывают импульсы компонентных потоков, их длительности увеличивают до прежнего размера и подают на соответствующие выходы.
В ЦТС ПЦИ из ЗУ поочередно считывают на общую шину биты компонентных потоков, что соответствует побитовому мультиплексированию. В ЦТС СЦИ применяется побайтовое мультиплексирование, при котором поочередно считывают отрезки компонентных потоков размером в 1 байт (8 бит). При этом эти отрезки могут совпадать с восьмиразрядными канальными сигналами ЦТС первой ступени иерархии (первичных ЦТС) или не совпадать с ними. В случае совпадения говорят о поканальном мультиплекспровании. Можно объединять потоки и по другим их структурам, например, по циклам передачи. В этом случае говорят о посистемном мультпплексировании. Побитовое мультиплексирование двух потоков иллюстрирует рисунке 2, а на рисунке 3 показана структурная схема записывающего устройства одного из компонентных потоков.
Второй поток имеет точно такое же ЗУ, выходы ЗУ объединены.
Рисунок 1 - Принцип объединения цифровых потоков
Различие ЗУ заключается лишь в том, что последовательности импульсов считывания, подаваемые на них, сдвинуты относительно друг друга на тактовый интервал агрегатного потока для того, чтобы импульсы компонентных потоков в агрегатном потоке не перекрывались.
Рисунок 2 - Записывающее устройство компонентного потока
На приеме компонентные потоки разделяются (демультиплексируются) временным селектором, осуществляющим поочередное считывание импульсов агрегатного потока на первый и второй выходы. При этом возникает задача идентификации (определения) номеров принимаемых потоков, которая может быть решена, например, в результате выравнивания фазы приемника и передатчика перед началом сеанса связи. Такой способ мультиплексирования называется синхронно-синфазным или синхронным с «жесткой» фазой. На практике чаще применяется синхронное мультиплексирование с «плавающей» («мягкой») фазой, обычно его называют просто синхронным мультиплексированием.
Синхронное мультиплексирование.При синхронном мультиплексировании компонентный поток записывается со скоростью, с какой он приходит, т.е. частота его записи f3 равна тактовой частоте fT получаемой от выделителя тактовой частоты ВТЧ. Считывание же информации из запоминающего устройства осуществляется с частотой fсч, превосходящей частоту записи, как это показано на рисунке 3. Поскольку fсч> fз!, то периодически ячейки памяти ЗУ будут оказываться свободными (эти моменты отмечены на рисунке звездочками) и в считанном потоке появятся «пробелы», называемые временными сдвигами. Если отношение периода считывания Тсч, к разности периодов записи Тз и считывания Тсч целое число, то временные сдвиги будут следовать с постоянной частотой. Так на рисунке 28, Тз/Тсч = 4/3 и Тсч/(Тз — Тсч) =3, то временные сдвиги всегда отделены друг от друга тремя информационными символами. На позициях временных сдвигов передается цикловой синхросигнал агрегатного потока и другая служебная информация.
Рассмотрим принцип синхронного мультиплексирования потоков на примере вторичной ЦТС, функциональная схема, которой показана на рисунке 29. Четыре первичных компонентных потока (КП1 — КП4) поступают на входы ЗУ приемной части оборудования (рисунке 3,а).
Рисунок 3 - Создание временных сигналов
Импульсы записи подаются от генераторного оборудования ГО1, синхронизированного тактовой частотой компонентных потоков f3 = ft (ft одинакова для всех компонентных потоков, поскольку по определению они синхронны). Считывание импульсов осуществляется с частотой fсч = (33/32)· ft, а так как ЗУ имеет две ячейки памяти, временные сдвиги, равные двум импульсным позициям, следуют через 64 интервала. Импульсные последовательности считывания вырабатываются генераторным оборудованием ГО2, синхронизированным частотой, получаемой от преобразователя частоты ПЧ, и равной (33/32)· ft. Считывание с различных ЗУ осуществляется со сдвигом Тат = Тсч/4. Считываемые импульсы подаются на общую шину, где и объединяются в агрегатный поток. Временные сдвиги в различных КП следуют друг за другом, поэтому в агрегатном потоке они образуют восьмиразрядные пакеты, используемые для передачи циклового синхросигнала и другой служебной информации. Цикловой синхросигнал формируется передатчиком циклового синхросигнала ПЕР ЦСС.
Очевидно, что тактовая частота агрегатного потока fta =4·(33/32)·ft и, следовательно, если скорость передачи компонентного патока равна 2048 кбит/с, то скорость агрегатного составит 4·(33/32)·2048 = 8448 кбит/с. Заметим, что скорость передачи служебной информации в агрегатном потоке будет равна 4· (33/32)·2048 - 4·2048 = 256 кбит/с.
В приемной части оборудования (рис. 5.46) из агрегатного потока АП в ЗУ поочередно записываются импульсы компонентных потоков. Момент начала записи устанавливается приемником циклового синхросигнала ПР ЦСС, импульсы записи вырабатываются ГО2. Считывающие импульсы вырабатываются ГО1, которое синхронизировано частотой ft.
ГО2 можно синхронизировать тактовой частотой агрегатного потока, поделенной на 4, а ГО1 частотой, равной (32/33)·f3. Однако, на практике, если вторичная ЦСП объединяет синхронные потоки, синхронизация генераторного оборудования всегда осуществляется частотой ft.
Рисунок 4 - Структура оборудования синхронного объединения потоков
Контрольные вопросы.
1.Покакому принципу строятся многоканальные телекоммуникационные системы?
2.Какая операция называется мультиплексированием?
3.Объясните суть принципа синхронного мультиплексирования потоков.