1.2.3. Асинхронное мультиплексирование

Цифровые системы передачи, потоки которых подлежат объединению, часто имеют автономное ГО, обладающее некоторой нестабильностью частоты. Эта нестабильность невелика, поэтому объединяемые потоки называют плезиохронными («как бы синхронными»). Вначале предположим, что импульсные последовательности считывания устройств объединения потоков имеют скорость, превышающую скорость записи больше чем в 33/32 раза (для ранее рассмотренного примера с системой передачи ИКМ-120). Тогда, как это показано на рис. 6, а) к временному сдвигу (τ_С) будет добавляться постоянно увеличивающаяся временная неоднородность (τ_НО). Через несколько сотен периодов по 64 импульса исходного потока (скорости потоков мало отличаются друг от друга) временная неоднородность достигает величины 32τ_ИСХ/33 (отмечена звездочкой) и возникает необходимость в выравнивании (согласовании) фаз импульсных последовательностей записи считывания. Очевидно, согласование можно осуществить, задержав процесс считывания на одну позицию, т. е. исключив из соответствующей последовательности импульсов считывания ИС в данный момент 64-й импульс (рис. 6, б). Позиция, соответствующая исключенному импульсу, называется вставкой (стаффингом), а сам процесс такого вида – торможением или положительным согласованием скоростей. Очевидно, что в момент торможения происходит перемещение места передачи служебных символов: раньше они передавались между 64-м и 1-м символами, а теперь будут передаваться между 63-м и 64-м. Если расхождение скоростей сохранит свой характер, то через некоторое время в результате аналогичного процесса символы «А» и «В» переместятся и окажутся между 62-м и 63-м символами и т. д.

Рис. 6. Временные диаграммы при асинхронном мультиплексировании цифровых потоков (положительное согласование)

Рассмотрим случай, когда скорость считывания оказывается недостаточной. На рис. 7, а) показано, что при этом происходит постепенное увеличение отрицательной временной неоднородности (τ_НО) вплоть до величины 32τ_ИСХ /33 (отмечена звездочкой). Недостаток скорости считывания приходится компенсировать тем, что очередной (64-й) импульс объединяемого потока приходится передавать вместо импульса служебной информации «В» (рис. 7, б). Такой процесс называется отрицательным согласованием скоростей.

Управление согласованием скоростей осуществляется посредством команд согласования скоростей (КСС), которые вырабатываются в оборудовании объединения по мере достижения временной неоднородностью критического значения 32τ_ИСХ/33. В демультиплексоре эти команды поступают на определенных позициях, отведенных для передачи служебной информации. Итак, на служебных позициях передаются:

• синхросигнал объединенного потока;

• команды согласования скоростей каждого из объединяемых потоков;

• информация, которая не успевает быть передана в потоке при отрицательном согласовании скоростей.

Рис. 7. Временные диаграммы при асинхронном мультиплексировании цифровых потоков (отрицательное согласование)

В аппаратуре производства стран СНГ наряду с односторонним согласованием скоростей используется система двустороннего согласования скоростей, т. е. в мульдексе предусматривается возможность как положительного, так и отрицательного согласования. Несмотря на относительную сложность по сравнению с системой одностороннего согласования, в системе с двусторонним согласованием существенно снижается частость передачи КСС, а значит, и понижается вероятность ошибок согласования. Заметим, что ошибка в согласовании скоростей приводит к потере синхронности передачи данного исходного потока и, следовательно, к перерыву связи. Поэтому при передаче КСС принимаются специальные меры для повышения помехозащищенности таких команд, а именно

• каждый бит информации КСС утраивается, что позволяет правильно восстанавливать команду на приеме, даже если один из ее символов будет принят неправильно;

• также применяется специальный алгоритм обработки принятых команд, позволяющий исключать ошибки согласования, даже если отдельные КСС будут опознаны неверно.

На рис. 8 показаны блоки асинхронного сопряжения (БАС) передающего и приемного оборудования мульдекса, относящиеся к одному из объединяемых потоков. Последовательность ИЗ в передающем оборудовании (БАС_ПЕР) вырабатывается в ГО₁, управляемом тактовой частотой данного потока ИИ. Импульсы считывания ИС вырабатываются в ГО₂, общем для всех БАС_ПЕР данной станции, имеющем автономный задающий генератор. Разность скоростей ИЗ и ИС анализируется фазовым детектором (ФД), подающим по необходимости в блок передачи команд согласования скоростей (Пер КСС) информацию о положительной или отрицательной временной неоднородности (τ_НО), достигшей критической величины. Если критическая τ_НО положительна, Пер КСС формирует положительную КСС, которая поступает в объединенный поток, а также импульс, подаваемый на управляющий вход логической ячейки ЗАПРЕТ, благодаря чему в этот момент запрещается считывание информации (осуществляется вставка, см. рис. 6, б).

Рис. 8. Структурная схема блоков асинхронного сопряжения

При наличии согласования импульсы записи ИЗ в БАС_ПР вырабатываются ГО₁, синхронизированным с объединенным потоком ИО, и поступают на ЗУ через логические ячейки ИЛИ и ЗАПРЕТ, Импульсы считывания вырабатываются генератором, управляемым напряжением (ГУН). Частота их следования сопрягается с частотой последовательности ИЗ посредством фазового детектора (ФД) и системы управления (СУ), которые вместе с ГУН образуют замкнутую петлю фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). При приеме положительной КСС приемник команд согласования скоростей (Пр КСС) вырабатывает импульс, поступающий на вход управления ячейки ЗАПРЕТ и таким образом останавливающий процесс записи на момент прохождения вставки (см. рис. 6, б). При приеме отрицательной КСС импульс, выработанный в Пр КСС, поступает через ячейку ИЛИ на ЗУ в момент прохождения позиции служебного канала, несущего информацию, которая не успела быть переданной в информационной части потока (см. рис. 7, б).

В мульдексах с двусторонним согласованием скоростей используются только два вида КСС: для положительного и отрицательного согласования. Для случая равенства скоростей специальной нейтральной команды не существует, она заменяется командами для положительного и отрицательного согласования, следующими друг за другом поочередно. Отсутствие третьей (нейтральной) команды также, понижает вероятность возникновения ошибок в работе системы согласования скоростей.

Рассмотренные выше схемы несколько упрощены. В реальных случаях в состав БАС вводятся устройства, анализирующие характер изменения τ_НО, что резко понижает вероятность ложного срабатывания Пр КСС, а также устройства, подавляющие фазовые дрожания ГУН.