Синхронизация в спи с многостанционным доступом
Проблема синхронизации не возникает лишь в аналоговых СПИ с ЧРК. Все элементы, предназначенные для преобразования импульсных сигналов, в остальных СПИ работают под управлением тактовых импульсов, задающих ритм их работы.
Работой передающей части многоканальной СПИ в синхронном режиме передачи управляет достаточно стабильный первичный генератор тактовых импульсов. Период следования этих импульсов равен длительности самого короткого элемента группового сигнала. В цифровой СПИ с ВРК это один бит, в СПИ с КРК это один из В чипов информационного бита. Например, в аппаратуре ИКМ-30 тактовые импульсы имеют частоту 2048 кГц.
Точно такой же комплект генераторного оборудования используется для управления работой всех устройств в приемной части СПИ. Система синхронизации приемного устройства обеспечивает условия, при которых тактовые импульсы всех видов в приемнике формируются одновременно с соответствующими тактовыми импульсами в передатчике (точнее, с одной и той же задержкой, равной текущему времени распространения сигнала от передатчика к приемнику).
Чтобы система синхронизации могла выполнять свои функции, кроме сигналов, несущих информацию о передаваемых сообщениях, необходимо еще передавать специальные синхросигналы разных видов. Поэтому в передающей части СПИ имеются формирователи синхросигналов запускаемые соответствующими тактовыми импульсами от генераторного оборудования.
В приемной части СПИ имеются селекторы синхросигналов, которые постоянно сравнивают временное положение принимаемых информационных и синхронизирующих сигналов, с одной стороны, и тактовых импульсов от местного генераторного оборудования, с другой стороны, и по мере необходимости подают команды на коррекцию последних.
Специальные синхросигналы в момент начала очередного мельчайшего элемента группового сигнала, например бита и канальные синхросигналы, как правило, не передают. Достаточно того, что передается кадровый синхросигнал в начале каждого кадра (как сигналы точного времени достаточно передавать раз в час, а не ежесекундно). Для передачи кадрового синхросигнала выделяется отдельный канал, и в нем в цифровой СПИ передается специальная кодовая комбинация той же длины, что и в любом другом канале.
Например, в аппаратуре ИКМ-30 в начале каждого четного цикла на 2 - 8 битовых позициях передается синхросигнал вида 0011011. Единственное отличие циклового синхросигнала от комбинаций в информационных каналах состоит в том, что он всегда один и тот же, а комбинации в информационных каналах изменяются. При сбое синхронизации в селекторе он переходит в режим поиска, то есть проверяет подряд все слоты до тех пор, пока не встретится комбинация 0011011. После этого переходит в нормальный режим, то есть режим слежения.
Естественно, что требования к помехоустойчивости селектора синхросигналов существенно выше, чем требования к помехоустойчивости других решающих устройств.
Решение проблемы синхронизации в системах радиосвязи с многостанционным доступом имеет ряд особенностей. Если в многоканальной СПИ формирование цифрового сигнала, кодирование, модуляция и уплотнение каналов осуществляются в пункте передачи под управлением общего генераторного оборудования, то в системах радиосвязи передатчик, устройство уплотнения канальных сигналов (базовая станция в системах сотовой связи, ретранслятор на ИСЗ в системах спутниковой связи и т. п.) и приемник находятся в разных пунктах. Здесь приходится налаживать совместную синхронную работу не двух, а трех объектов в условиях, когда расстояния между ними меняются во времени (следовательно, меняются и задержки сигнала).
В таких системах, как правило, осуществляется двусторонняя передача информации, то есть на обоих участках имеются два равноценных канала: в прямом и обратном направлениях. Здесь ведущая роль принадлежит ретранслятору, поэтому в нем находится генераторное оборудование, задающее временной график работы всей системы, и формирователи синхросигналов. Приемники всех абонентов синхронизируют свое генераторное оборудование по сигналам, передаваемым ретранслятором, и это же оборудование управляет работой своего передатчика.
Остается лишь один вопрос: с каким опережением должен работать передатчик, чтобы его сигнал достиг ретранслятора к тому моменту, когда начнется нужный временной слот? Для оценки текущего времени запаздывания на пути от станции до ретранслятора каждая станция периодически принимает свой сигнал, возвратившийся от ретранслятора, и измеряет его запаздывание относительно переданного сигнала.
Работа СПИ в асинхронном режимепередачи (передача пакетов по мере возникновения требований) имеет ряд особенностей. Все современные протоколы требуют, чтобы пакет содержал целое число байтов.
Опишем два типичных способа обеспечения синхронизации, где система должна указать приемнику байты, соответствующие началу и концу пакета.
1. В начале и в конце каждого пакета передается флаг, то есть специальная восьмибитовая комбинация, допустим, 01111110. Такая комбинация не может встретиться нигде больше внутри пакета. Селектор синхросигнала проверяет все восьмибитовые последовательности и первую обнаруженную комбинацию 01111110 идентифицирует как начало пакета, а вторую – как его конец.
2. Номер байта, соответствующий началу пакета, и количество байтов в пакете передаются по отдельным, служебным каналам.
Кроме того существуют свободные интервалы, не занятые для передачи пакетов. В действительности в это время передается «пустая» последовательность символов для того, чтобы обеспечить устойчивую работу селекторов синхросигналов в приемной части СПИ.
Коммутация в сетях связи
Для обмена информацией между многими абонентами создаются сети связи, в которых производится распределение информации в соответствии с заданными адресами.
Сети связи подразделяются на некоммутируемые, в которых связь абонентов осуществляется по принципу «каждый с каждым» по закрепленным каналам, и коммутируемые, в которых связь осуществляется по временно выделяемым каналам. Выделение каналов парам абонентов производится узлами коммутации. Таким образом, сеть связи состоит из оконечных (абонентских) устройств, каналов связи и узлов коммутации.
Сети могут иметь различную структуру: линейную, радиальную, кольцевую, радиально-узловую и т.д. Построение и оптимизация сетей связи осуществляются на основе теории графов и теории массового обслуживания.
Наиболее широко известными узлами коммутации можно считать автоматические телефонные станции (АТС). Основной составной частью АТС как узла коммутации является коммутационное поле. Коммутационное поле может быть пространственным, характерным для аналоговых систем, или пространственно-временным. В первом случае коммутационное поле электрически соединяет отдельные линии на все время соединения. Во втором случае линии соединяются на короткие временные интервалы в соответствии с методом временного уплотнения. В цифровых сетях связи применяется цифровая коммутация канальных интервалов, которая осуществляется записью принятых сегментов сообщений в память и считыванием их в определенном порядке.
Для эффективного использования имеющихся каналов связи и узлов коммутации форма представления информации должна быть стандартизована. Существующий стандарт имеет иерархическую (многоуровневую) структуру, основанную на модели взаимодействия открытых систем [15].
Эталонная модель содержит семь уровней. Каждый уровень позволяет рассматривать некоторый аспект функционирования системы (сети связи), абстрагируясь от содержания остальных уровней (рис. 20.7).
Рис. 20.7. Эталонная модель взаимодействия
Физический уровень модели непосредственно взаимодействует с физической средой распространения сигналов и обеспечивает передачу сигналов между двумя узлами.
Сетевой уровень обеспечивает установление адреса и маршрута для передачи пакета данных от узла передачи до узла назначения.
Транспортный уровень соответствует передаче данных между абонентами сети и характеризуется максимальным временем установления соединения, пропускной способностью, временем задержки при передаче сообщений и т.п.
Четыре нижних уровня реализуют функции сети, оставшиеся три уровня ориентированы на услуги, предоставляемые оконечным пользователям.
Уровень сеанса обеспечивает организацию диалога, очередность передачи данных, приоритеты и т.д.
Уровень представления определяет коды, форматы данных, способы сжатия и т.п.
Прикладной уровень служит для реализации услуг, предоставляемых сетью пользователям (электронная почта, телетекст, факс, электронные переводы, пакетная передача речи и т.п.).
Уровни модели взаимодействуют со смежными (верхним и нижним соседними) уровнями; кроме того, возможно взаимодействие различных пользователей на одинаковых уровнях. Правила взаимодействия одного уровня называются протоколом. Взаимодействие на некотором уровне обеспечивается предоставлением ему услуг смежным нижележащим уровнем.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ СВЯЗИ