1.2. Принципы объединения и разделения цифровых потоков
Принятая структура построения ЦСП с временным группообразованием реализуется посредством объединения (мультиплексирования) и разделения (демультиплексирования) тем или иным способом типовых цифровых потоков. Сущность любого способа объединения заключается в том, что информация, содержащаяся в поступающих потоках, записывается в ячейки памяти запоминающих устройств (ЗУ), а затем поочередно считывается в моменты, отводимые ей в объединенном потоке. Различают мультиплексирование синфазно-синхронных, синхронных и асинхронных (плезиохронных) потоков. В первом случае совпадают не только скорости объединяемых потоков, но и начала их отсчетов. Синфазно-синхронные потоки получаются, например, на выходах оборудования АЦО-ЧРКВ или АЦО-ТВ. Во втором случае скорости потоков совпадают, но их начала отсчетов произвольно смещены друг относительно друга. Это заставляет вводить в объединенный поток специальный синхросигнал, указывающий порядок объединения: после синхросигнала передается информация первого объединяемого потока, затем – второго и т. д. В наиболее общем случае мультиплексирования асинхронных (плезиохронных) потоков в объединенный поток помимо синхросигнала, указывающего порядок объединения, вводится служебная информация, обеспечивающая необходимое согласование скоростей объединяемых потоков.
Операции демультиплексирования потоков являются обратными операциям объединения. Информация объединенного потока записывается в ЗУ, соответствующие исходным потокам, а затем считывается со скоростями, равными скоростям объединяемых потоков.
В большинстве случаев мультиплексирование потоков осуществляется посимвольно, т.е. считывание информации из ЗУ при объединении происходит по разрядам: вначале считывается и передается разряд первого потока, затем – второго и т.д. После считывания разряда последнего из объединяемых потоков вновь считывается очередной разряд первого, т.е. цикл повторяется. Возможно объединение и по группам символов. Например, в объединенном потоке можно вначале передать все символы, относящиеся к каналу или циклу передачи первого потока, затем – такую же группу символов второго и т.д. При этом оборудование объединения и разделения (мульдекс / МХ) приобретает некоторые положительные свойства, однако объединение по группам символов требует увеличения объема памяти оперативных ЗУ пропорционально числу объединяемых групп символов, что сдерживает распространение подобных методов объединения. Следует отметить, что системы СЦИ/SDH используют побайтовое объединение (в объединенном потоке последовательно передаются байты — восьмиразрядные группы символов объединяемых потоков). Такой способ объединения определяется тем, что в этих ЦСП используется элементная база, общая с элементной базой быстродействующих компьютеров, в которых обработка информации осуществляется побайтно. В данном материале рассмотрение методов мультиплексирования и демультиплексирования цифровых потоков ограничено наиболее распространенным случаем – посимвольным.
1.2.1. Синфазно-синхронное мультиплексирование
На рис. 2 представлена серия осциллограмм работы оборудования синфазно-синхронного мультиплексирования четырех цифровых потоков:
где: τИСХ – тактовый интервал объединяемых потоков;
τОБ = τИСХ/4 – тактовый интервал объединенного потока.
Длительности импульсов, как это видно из рисунка, равны половинам соответствующих тактовых интервалов.
Импульсы объединяемых (исходных) потоков (ИИ I, ИИ II, ИИ IІІ, ИИ IV) записываются в соответствующие запоминающие устройства (ЗУ I, ЗУ IІ, ЗУ IІІ, ЗУ IV) в моменты, определяемые импульсами записи ИЗ, общими для всех устройств. Записанная информация считывается на общую для всех ЗУ нагрузку, на которой и образуется объединенный поток (ИО). Считывание происходит в моменты поступления соответствующих импульсов считывания (ИС I, ИС IІ, ИС IІІ, ИС IV).
Рис. 2. Временные диаграммы при синфазно-синхронном объединении цифровых потоков
После считывания информации ЗУ освобождается («обнуляется»). Таким образом, достаточная емкость памяти ЗУ составляет одну ячейку (один бит). Очевидно, если осуществлять не посимвольное, а какое-либо другое мультиплексирование потоков, например побайтное, то память ЗУ должна быть соответственно увеличена. Процесс демультиплексирования потоков – обратный и не требует специальных пояснений.
На рис. 3 приведена структурная схема устройств синфазно-синхронного мульдекса, работающая в соответствии с осциллограммами рис. 2. Следует заметить только, что при считывании информации из различных ЗУ устройства разделения, импульсы получаются различной длительности. Номинальную длительность импульсов разделенных потоков обеспечивают устройства формирования импульсов (ФИ). Начала сформированных ими импульсов соответствуют моментам поступления импульсов на их основные входы, а окончания — последовательности, подаваемые на дополнительные («обнуляющие») входы. В данном случае длительности сформированных импульсов приняты равными длительностям исходных импульсов – 2τОБ (см. рис. 2). Генераторное оборудования (ГО) управляется импульсами, получаемыми от устройства выделения тактовой частоты (УВТЧ).
На этом рисунке (и на последующих) из методических соображений не исключены устройства, формирующие импульсные последовательности, дублирующие друг друга. Так, в передающем устройстве (Пер) не требуется формировать специально последовательность ИС IV, поскольку она совпадает с последовательностью ИЗ (см. рис. 2), и т. д.
Рис. 3. Схема устройства синхронно-синфазного мульдекса цифровых потоков