Улучшение ЛЦС с целью упрощения устройств выделения тактовой частоты линейных регенераторов реализуется с помощью процесса, называемого скремблированием, т. е. использования пары преобразующих устройств: скремблера на передаче и дескремблера на приеме (рис. 6.1 и рис 6.2)
Скремблирование заключается в преобразовании исходною двоичного сигнала в сигнал, близкий к случайному, имеющему биноминальное распределение вероятностей появления (при равновероятном появлении символов 1 и 0), т. е. осуществляется рандомизация произвольного информационного сигнала.
В отличие от сигналов с произвольными статистическими параметрами, для которых вероятности появления символов и групп символов метут быть произвольными, в цифровом случайном (скремблированном) сигнале вероятность появления любой комбинации является не произвольной, а определяется в соответствии с биномиальным законом вероятностью появления одного символа и длиной серии.
Рис. 6.1 Скремблер – дескремблер
Рис. 6.2 Генератор ПСП
Скремблирование может выполняться с различными целями. Наиболее распространенная цель — защита передаваемых данных от несанкционированного доступа. Для ее достижения разработано множество методов кодирования и схемных решений. Но нас интересует иная задача, связанная с «разравниванием» спектра сигнала и повышением надежности синхронизации приемника с источником передаваемых по линии данных. Применительно к этой задаче цель скремблирования состоит в исключении из потока данных длинных последовательностей 0 и 1 и периодически повторяющихся групп битов. Для этого необходимо преобразовать данные так, чтобы они выглядели как случайные, т.е. лишенные какой-либо видимой закономерности.
К достоинствам скремблированного ЛЦС можно отнести.
- возможность достаточно точного расчета параметров выделителя актовой частоты линейных регенераторов, так как может быть определена вероятность появления любой комбинации в ЛЦС;
- универсальность, которая заключается в возможности сквозной передачи скремблированного сигнала по сети связи через любые цифровые тракты, так как скремблирование; исходной двоичной последовательности осуществляется без преобразования его в другой вид, а выделение исходного сигнала производится только в приемном оборудовании оконечной станции;
- уменьшение влияния статистических параметров исходного сигнала на фазовые дрожания цифрового сигнала в линии;
- обеспечение возможности контроля качества передачи при нарушении чередования полярности импульсов при использовании скремблирования в сочетании с кодом ЧПИ.
В общем случае в М-разрядном регистре обратная связь подключается к разрядам с номерами М и N (М > N). Выбор оптимального значения N для заданного М - непростая задача. Каждый генератор формирует последовательность битов с максимальным периодом повторения, равным 2М - 1. В такой последовательности встречаются все М-разрядные коды, за исключением нулевого. Этот код представляет собой своеобразную «ловушку» для данной схемы: если бы нулевой код появился в регистре, дальнейшая последовательность битов была бы также нулевой. Но при нормальной работе генератора ПСП попадания в ловушку не происходит.
В схеме, приведенной на рис. 6.1, скремблер и дескремблер выполнены на основе рассмотренных генераторов псевдослучайных последовательностей. Оба генератора имеют одинаковую разрядность и однотипную структуру обратных связей. Все процессы, протекающие в системе передачи данных, синхронизируются от тактового генератора (на рисунке не показан). Этот генератор размещен на передающей стороне системы и может принадлежать источнику данных либо скремблеру. В каждом такте на вход скремблера подается очередной бит передаваемых данных, а в сдвиговом регистре накопленный код продвигается на один разряд вправо.
6.2 Разработка схемы скремблера
Исходными данными для разработки схемы скремблера является порождающий многочлен генератора ПСП из таблицы 1.5 g(x)=1+x+x9+x10. Степень при формальной переменной х порождающего многочлена g(x) генератора ПСП указывает на наличие связи с сумматором в схеме генератора ПСП. Следовательно, схема генератора ПСП имеет вид:
Рис. 6.3 Схема скремблера
Для описания работы схемы скремблера – дескремблера воспользуемся основными алгебраическими соотношениями:
; (6.1)
; (6.2)
; (6.3)
. (6.4)
В выражениях (6.1) - (6.4) введены следующие обозначения:
- I1 – вектор информационной (входной) последовательности;
- I2 – вектор информационной (выходной) последовательности;
- Y1 – вектор последовательности генератора ПСП скремблера;
- Y2 – вектор последовательности генератора ПСП дескремблера;
- Z1 – вектор скремблированной последовательности на выходе скремблера;
- Z2 – вектор скремблированной последовательности на входе дескремблера;
- I1(х) –многочлен информационной (входной) последовательности;
- I2(х) – многочлен информационной (выходной) последовательности;
- Y1(х) – многочлен последовательности генератора ПСП скремблера;
- Y2(х) – многочлен последовательности генератора ПСП дескремблера;
- Z1(х) – многочлен скремблированной последовательности на выходе скремблера;
- Z2(х) – многочлен скремблированной последовательности на входе дескремблера.
Опишем работу генератора ПСП следующим образом:
Таблица 6.1 – Работа схемы генератора ПСП
| Такт | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | R7 | R8 | R9 | R10 | Вих. |
Выполним проверку:
|
|
| 
|
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|
Следовательно:
.
Представим вектор информационной (входной) последовательности из таблицы 1.5 в виде многочлена:
.
Тогда:
6.3 Разработка схемы дескремблера
Рис. 6.3 Схема скремблера – дескремблера
Таблица 6.2 Работа системы скремблер – дескремблер
| I1 | Y1 | Z1/Z2 | Y2 | I2 |
Литература
1. Рекомендация ITU-T G.957 Оптические интерфейсы для оборудования и систем синхронной цифровой иерархии.
2. Рекомендация ITU-T G.652 Характеристики одномодового волоконно-оптического кабеля.
3. Рекомендация ITU-T G.653 Характеристики одномодового волоконно-оптического кабеля со сдвигом дисперсии.
4. Рекомендация ITU-T G.654 Характеристики одномодового волоконно-оптического кабеля с затуханием, минимизированным на волне 1550 мкм.
5. Рекомендация ITU-T G.655 Характеристики одномодового волоконно-оптического кабеля с ненулевой дисперсией.
6. Крухмалев В.В., Гордиенко В.Н., Моченов А.Д. Цифровые системы передачи. – М.: Горячая линия-Телеком, 2007. – 351 с.
7. Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. - М.: Радио и связь, 2000. - 468 с.
8. Слепов Н.Н.Синхронные цифровые сети SDH. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1999. - 148 с.