В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения работы с корректными величинами, обратитесь на www

1   2   3   4   5   6   7

8. Расчет временных зависимостей фазовых дрожаний, вносимых синхронной аппаратурой

Компонентные сигналы в тракты SDH вводятся с использованием процедуры отображения (mapping). Карты, в соответствии с которыми заполняются виртуальные контейнеры, зависят от того синхронным или асинхронным является компонентный поток по отношению к сигналам в мультиплексоре SDH. Асинхронное отображение выполняется с использованием процедуры цифровой коррекции со вставками.

В цифровых сетях типовых каналов и трактов при асинхронном способе передачи цифровых сигналов используются методы кодирования амплитуды, кодирования фронтов и кодирования скорости компонентных цифровых сигналов. Кодирование скорости или в дальнейшем цифровая коррекция зависит от вида компонентного сигнала. Если компонентный сигнал представляет собой сплошной поток данных, то выполняется цифровая коррекция со вставками. Если же компонентный поток характеризуется циклом, то выполняется цифровая коррекция по прямой линии.

Интерфейсы цифровых трактов стандартизованы скоростями цифровых сигналов и допустимыми отклонениями этих скоростей от номинального значения.

Для выполнения цифровой коррекции со вставками в качестве основного блока аппаратуры используется эластичная память. Это устройство содержит фиксированное количество ячеек, но количество битов или байтов информационного сигнала, которые находятся в этих ячейках, может быть в течение времени различным и изменяться в пределах величины размеров памяти, поэтому и устройство получило название “эластичная память”.

На рис. ? приведена схема устройства цифровой коррекции. Компонентный поток записывается в ячейки памяти с фактической частотой, которая выделяется из информационного сигнала. Запись в ячейки эластичной памяти осуществляется последовательно. Допустим , в эластичной памяти две битовые ячейки, тогда первый бит входного сигнала будет записан в первую ячейку, второй - во вторую, третий - в первую, четвертый - во вторую и т.д. Поэтому к моменту записи очередного бита входного сигнала в ячейку эластичной памяти информация из нее должна быть уже считана. Распределитель считывания управляется от генератора мультиплексора на передаче и от генератора демультиплексора на приеме с фазовой автоподстройкой. Цепи распределителя записи и распределителя считывания от одной ячейки подключены ко входам временного детектора. Во временном детекторе установлены пороговые значения, соответствующие возможностям опустошения или переполнения эластичной памяти. Чтобы эти события не наступили, на выходе временного детектора при достижении расхождения фаз на его входах , равного или превышающего пороговые значения, формируется сигнал необходимости цифровой коррекции, и затем эта коррекция выполняется.



 Рис. ?. Асинхронная передача компонентных сигналов с цифровой коррекцией ?, ?, ...L - ячейки эластичной памяти,  "Пер.с.к." - передатчик сигналов контроля цифровой коррекции

 

При обсуждении общих положений цифровой коррекции со вставками в литературе используются такие термины, как отрицательные и положительные вставки. Кроме информационных сигналов от передатчика к приемнику непрерывно поступает сигнал контроля (или управления) цифровой коррекции.

Допустим, частота записи больше частоты считывания. Возможно переполнение эластичной памяти. Чтобы этого не произошло, один информационный символ при выполнении цифровой коррекции передается по специальному каналу, а не на позициях, которые используются для информации при отсутствии цифровой коррекции. При этом структура сигнала контроля должна соответствовать состоянию процедуры цифровой коррекции. На рис. ? приведены временные диаграммы цифровых сигналов и фазовые дрожания при цифровой коррекции с отрицательными вставками. Символы на тактовых интервалах (i+?) и (i+?) считываются одновременно, но символ на тактовом интервале (i+?) передается по специальному каналу, а затем на приеме по сигналу контроля цифровой коррекции он опять включается в общий поток информации. Фазовые дрожания показаны при объеме эластичной памяти, равном одному биту.

Допустим, частота записи меньше частоты считывания. Возможно опустошение эластичной памяти. Чтобы этого не произошло, один балластный символ вводится в сплошной информационный сигнал, кроме того, изменяется структура сигнала контроля цифровой коррекции. На рис. 6.? показаны временные диаграммы сигналов и фазовые дрожания при цифровой коррекции с положительными вставками. Балластные символы или (Stuffing) вводятся между информационными символами, которые передаются на тактовых интервалах (i+?) и (i+?), (i+?) и (i+?). На приеме по сигналу контроля эти балластные символы исключаются из цифрового потока.

Фазовые дрожания показаны при объеме эластичной памяти, равном одному биту. Моменты выполнения цифровой коррекции зависят от погрешности скорости или тактовой частоты входного потока, от погрешности тактовой частоты генератора мультиплексора, от объема эластичной памяти. В пороговое значение временного детектора входит объем эластичной памяти. Объем эластичной памяти рассчитывается с учетом большого числа факторов, влияющих на качество передачи сигналов в цифровых трактах. Однако в цифровых трактах с устройствами цифровой коррекции из-за несоответствия частот записи и считывания в особенных ситуациях возможны проскальзывания (Slip). В данном разделе эти искажения не рассматриваются.

Цифровая коррекция со вставками используется в мультиплексорах PDH и SDH.



Рис. ?. Цифровая коррекция с отрицательными вставками
        Фазовые дрожания на рисунке равны разности моментов считывания и моментов записи и отнесены к началу такта входного сигнала

 



Рис. 6. Цифровая коррекция с положительными вставками


В SDH сигналы виртуальных контейнеров формируются с использованием процедуры отображения (mapping) с цифровой коррекцией со вставками из сплошных потоков данных или информационных компонентных потоков в том случае, если компонентные сигналы являются асинхронными по отношению к сигналам мультиплексора SDH. В SDH вставки называют “управляемыми”.

Для анализа процедуры отображения могут быть использованы следующие параметры:

TZ - длительность цикла виртуального контейнера,

NZ - общее количество битов в цикле виртуального контейнера.

Погрешность скорости компонентного потока в миллионных долях номинальной скорости равна a(ppm) .

C_факт = С_ном ± a(ppm) = C_ном ± a ґ ??^-6 ґ С_ном.

Для безызбыточного двоичного сигнала численные значения скорости и тактовой частоты одинаковы, тогда частота записи равна тактовой частоте компонентного сигнала



Частота считывания определяется тактовой частотой сигнала виртуального контейнера. Так как стабильность частоты виртуального контейнера значительно выше стабильности частот компонентных потоков, для расчетов можно допустить, что погрешность этой частоты равна нулю.

Виртуальный контейнер заполняется информационными битами по различным картам (MAPn), которые определяются числом информационных битов в его цикле.

В сигнале виртуального контейнера предусмотрены постоянные тактовые интервалы для информационных битов и управляемых вставок. Управляемые вставки могут быть либо информационными, либо балластными. В обозначение номера карты входит количество балластных битов на тактовых интервалах управляемых вставок. Для каждой карты можно рассчитать количество информационных битов по формуле

(NZ_инф - n),

где NZ_инф - максимальное количество информационных битов в цикле контейнера (обычно это соответствует заполнению контейнера по MAP?).

Для расчетов будем считать, что погрешность тактовой частоты компонентного потока постоянна во времени. Допустим, что заполнение виртуального контейнера начинается с той карты, при которой частота компонентного потока равна номинальной и, обозначая расхождение фаз распределителей считывания и записи за один цикл через jitter(MAPn), получим

, (8.?)

Пороговые значения ВД равны

? и ,

где ES - количество битовых ячеек в эластичной памяти, на рис. 6.? L=ES.

Цифровая коррекция будет выполнена при заполнении контейнера по карте MAPn по истечении Х? циклов, когда расхождение фаз последовательностей считывания и записи, подключенных к одной ячейке Эластичной Памяти, будет равно пороговому значению Временного Детектора. Точно последнее условие можно выполнить только при моделировании процесса отображения программным путем. Поэтому при ориентировочных расчетах можно допустить выполнение коррекции в конце цикла виртуального контейнера.

Если погрешность частоты компонентного сигнала равна нулю, то при заполнении контейнера по карте, обеспечивающей номинальную скорость компонентного потока ,

jitter = ?.

Для асинхронных компонентных потоков величина погрешности не равна нулю и имеет значение больше или меньше нуля. Примем величину погрешности больше нуля, тогда цифровая коррекция выполняется, когда

     (8.?)

Если же величина погрешности частоты меньше нуля, то цифровая коррекция выполняется при условии

      (8.?)

Величины количества циклов (Х) по данным расчетов следует округлять в большую сторону до ближайшего целого значения.

После цифровой коррекции заполнение виртуального контейнера будет выполняться по другой карте. Номер следующей карты может быть рассчитан по формуле

n = n - sign(jitter'(MAPn))     , (8.?)

где jitter' - первая производная фазовых дрожаний по времени,

sign(jitter') - знаковая функция, равна (?) при положительном аргументе и равна (-?) при отрицательном аргументе.

Следующий интервал времени до момента цифровой коррекции может быть рассчитан в величинах циклов (Х?) из формулы (при условии, что количество циклов до момента первой коррекции было рассчитано из (8.?) 

X? ґ jitter(MAPn) + X? ґ jitter(MAP(n - sign(jitter'(MAPn))) = ?,     (8.?)

после подстановки из (8.?)

(8.6)

Если же значение количества циклов до момента первой корреции было получено из (8.?), то для расчета количества циклов до момента второй цифровой коррекции необходимо использовать следующие формулы:

, (8.7)

. (8.8)

Для расчетов количества циклов до момента третьей цифровой коррекции необходимо добавить в (8.?) или (8.7) еще одно слагаемое. Но можно пользоваться более простыми соотношениями, которые могут быть получены на основании приведенных выше (8.?) - (8.8). Результаты расчета позволяют построить временную зависимость фазовых дрожаний в тракте виртуального контейнера для компонентного сигнала.

При этом по оси абсцисс можно отложить в линейном масштабе либо количество циклов между моментами цифровой коррекции, либо время, а по оси ординат - величину фазовых дрожаний. Без учета сглаживания (smoothing) на приеме макисмальная величина фазовых дрожаний равна одному тактовому интервалу в момент выполнения цифровой коррекции.

Все расчеты проведем в MS EXCEL.

Карты VC-?	Количество информационных битов в цикле	Количество балластных вставок в цикле	Пропускная способность тракта VC-?
MAP?	6???	?	??9???
MAP?	6??9	?	??9???
MAP?	6??8	?	??9???
MAP?	6??7	?	??9?96
MAP?	6??6	?	??9?88
MAP?	6???	?	??9?8?
MAP6	6???	6	??9?7?
MAP7	6???	7	??9?6?
MAP8	6???	8	??9??6
MAP9	6???	9	??9??8

Список использованной литературы

?. Н. Н. Кулева, Е. Л .Федорова. Перспективные технологии телекоммуникаций: рабочая программа и методические указания к выполнению курсового проекта (специальность ??????) / СПбГУТ. – СПб, ????.