Презентация на тему: "Презентация по МДК 01.02 Телекоммуникационные системы и сети на тему:"Синхронизация в цифровых системах передачи""

Online-edu.mirea.ru
Колледж приборостроения и информационных технологий

МДК.01.02 Телекоммуникационные системы и сети
ФИО преподавателя: Бабенко Татьяна Александровна
e-mail: tatjana1239@mail.ru

Тема: Синхронизация в цифровых системах передачи.

План:

1. Назначение и виды синхронизации.
2. Устройства тактовой синхронизации.
3. Цикловая синхронизация.
4 Сверхцикловая синхронизация

1. Назначение и виды синхронизации
Для согласования работы передающей и приемной станций ЦСП с ИКМ необходимо обеспечить:
- синхронную работу КАИМ на передаче и КС на приеме, т.е. распределения АИМ-сигналов по соответствующим каналам;
- равенство скоростей цифровой обработки сигналов в АЦП на передаче и ЦАП на приеме;
- равенство скоростей объединения и разделения цифровых потоков в ОВГ и их правильное распределения в циклах ЦСП;
- правильное распределение сигналов управления и взаимодействия на приеме.

1 Назначение и виды синхронизации
В оборудовании ЦСП применяют следующие виды синхронизации.
Тактовая синхронизация обеспечивает равенство скоростей обработки сигналов (кодирования и декодирования отсчетов, объединения и разделения потоков) на передающей и приемной станциях. Для этого ГО приемной станции (управляется) синхронизируется от тактовой частоты, вырабатываемой ГО передающей станции.
Цикловая синхронизация обеспечивает правильное разделение каналов, т.е. поступление декодированных АИМ-отсчетов в приемную часть, соответствующую каналам в которые поступали отсчеты (синфазность). Нарушение цикловой синхронизации приводит к поступлению отсчетов в приемную часть других каналов, т.е. к возникновению взаимных влияний между каналами в виде внятных или невнятных переходных помех.

1 Назначение и виды синхронизации
Сверхцикловая синхронизация обеспечивает правильное распределение каналов СУВ в заданном канальном интервале.
Организовать синхронизацию оборудования ЦСП можно двумя способами: путем использования статистических свойств информационного сигнала ЦСП, а также путем ввода в структуру группового сигнала специальных сигналов синхронизации – синхросигнала

2. Устройства тактовой синхронизации
Совокупность устройств, обеспечивающих синхронную работу ГО передачи и приема, а также работу цифровых регенераторов называют устройствами тактовой синхронизации (УТС).
В ЦСП с ИКМ используются УТС основанные на выделении сигнала тактовой синхронизации из группового ИКМ-сигнала на приемной станции. Это возможно за счет того, что энергетический спектр группового ИКМ-сигнала содержит дискретную составляющую с частотой гармоники равной тактовой частоте следования импульсов. Также выделение тактовой гармоники может производится из линейного цифрового сигнала.
Часть УТС, обеспечивающая фильтрацию тактовой частоты, называют устройством выделения тактовой частоты (УВТЧ).
По способу выделения тактовой частоты выделяют УТС с пассивной и активной фильтрацией тактовой частоты из принимаемого цифрового сигнала.

2. Устройства тактовой синхронизации

2. Устройства тактовой синхронизации
Выпрямитель (Вып) производит выпрямление двуполярного линейного цифрового сигнала(1). Затем сигнал усиливается. Выпрямленный однополярный сигнал (2) содержит тактовую частоту, которая выделяется из него при помощи узкополосного фильтра (УПФ). Из гармонического сигнала тактовой частоты (3) формирователем последовательных импульсов (ФПИ) вырабатывается импульсная последовательность с частотой следования равной тактовой (4).

2. Устройства тактовой синхронизации
Преимущества пассивных УТС - простота реализации.
Недостатки пассивных УТС:
- быстрое пропадание тактовой частоты при перерывах связи и длинных последовательностях нулей в сигнале;
- стабильность выделения зависит от длинных серий нулей и скорости передачи информации

2. Устройства тактовой синхронизации
УТС с активной фильтрацией строятся с использованием схем фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Данный тип УТС свободен от недостатков пассивных УТС и поэтому получил наибольшее распространение в ЦСП. УТС с ФАПЧ могут быть с непосредственным воздействием на местный ЗГ и с воздействием на промежуточный преобразователь.

2. Устройства тактовой синхронизации




УТС с непосредственным воздействием на местный ЗГ

2. Устройства тактовой синхронизации
В фазовом детекторе (ФД) производится сравнение фаз тактовой частоты поступающей с выделителя тактовой частоты (ВТЧ) и вырабатываемой местным задающим генератором (ЗГ). Сигнал с ФД, пропорциональный разности фаз тактовых частот, поступает в ФНЧ, в котором выделяется постоянная составляющая. Далее постоянная составляющая усиливается в усилителе постоянного тока (УПТ) и воздействует на элементы ЗГ таким образом, чтобы уменьшить разность фаз между тактовыми частотами.

2. Устройства тактовой синхронизации




Структурная схема активной УТС с промежуточным преобразователем

2. Устройства тактовой синхронизации
В данной схеме сигнал с ФД поступает на реверсивный счетчик (РС), в котором выделяется среднее значение разности фаз. Полученный сигнал через схему управления (СУ) воздействует на делитель частоты (ДЧ) таким образом, чтобы уменьшить разность фаз тактовых частот от ВТЧ и ЗГ.
Достоинством активных УТС является отсутствие основных недостатков пассивных УТС, недостаток – более сложное устройство и высокая стоимость.

3. Цикловая синхронизация
Оборудование цикловой синхронизации (ЦС) ЦСП предназначено для восстановления и удержания состояния циклового синхронизма между передающей и приемной частью ЦСП.
Цикловая синхронизация производится при помощи циклово-го синхросигнала (ЦСС), который вводится в групповой ИКМ-сигнал ЦСП.
Применяемые в ЦСП синхросигналы различают по числу разрядов: одноразрядные и многоразрядные; по распределению символов в цикле: сосредоточенные и распределенные; по структуре (по виду кодовой комбинации).

3. Цикловая синхронизация
Наибольшее применение получили многоразрядные сосредоточенные ЦСС. Основным свойством ЦСС является периодичность и постоянное положение в цикле ЦСП. Кодовая комбинация ЦСС выбирается такой, чтобы вероятность ее появления при передаче информационных символов была минимальной.

3. Цикловая синхронизация
Оборудование ЦС состоит из формирователя синхросигнала (ФСС) на передаче и приемника синхросигнала (ПрСС) приемной части ЦСП. ПрСС должен обеспечивать:
- установку синхронизма после включения;
- контроль за состоянием синхронизма в рабочем режиме;
- обнаружение сбоя синхронизации;
- восстановление синхронизма.

3. Цикловая синхронизация
Передача цикловой синхронизации в ЦСП

3. Цикловая синхронизация
Сбой цикловой синхронизации приводит к потери информации, называемой проскальзыванием, поскольку в результате та-кого сбоя теряется информация, передаваемая в одном или сразу нескольких циклах ЦСП. В современных ЦСП одно проскальзывание может привести к потере до трех циклов, поэтому по действующим нормам допустимо не более пяти проскальзываний в сутки.
По алгоритму поиска состояния синхронизма ПрСС подразделяются на приемники с задержкой контроля и приемники со скользящим поиском.

3. Цикловая синхронизация
В ПрСС с задержкой контроля поиск режима синхронизма производится через цикл. В ПрСС со скользящим поиском контроль осуществляется постоянно. В настоящее время в ЦСП в основном применяются ПрСС со скользящим поиском.
ПрСС по принципу функционирования в зависимости от вероятности ошибки в тракте передачи подразделяются на неадаптивные и адаптивные.

3. Цикловая синхронизация
Структурная схема неадаптивного ПрСС

3. Цикловая синхронизация
Основными узлами ПрСС являются следующие устройства.
Опознаватель – предназначен для выделения из группового ИКМ сигнала кодовых комбинаций, совпадающих по структуре с синхросигналом.
Анализатор – определяет соответствие момента времени прихода сигнала с опознавателя и контрольного сигнала с генераторного оборудования приемной станции.
Решающее устройство – определяет состояние синхронизма, момент выхода из синхронизма.
Схема управления (СУ) управляет блоками ГО.

3. Цикловая синхронизация
В современных ЦСП наиболее широко применяются ПрСС со скользящим поиском и одноразрядным сдвигом. Опознаватель, сдвигая каждый раз, момент регистрации на один такт, рисунок 3.21, будет пробовать поступающие комбинации на их соответствие синхросигналу. При совпадении сигнал с опознавателя поступит на анализатор, на другой вход которого поступают цикловые импульсы от ГО.

3. Цикловая синхронизация
Анализатор принимает решение о совпадении ЦСС по периоду следования и времени появления цикловых импульсов. Если время и период следования импульсов и ЦСС совпадают, то на выходе анализатор вырабатывает сигнал, подтверждающий вход в синхронный режим. Если совпадения нет, то на вход РУ поступает сигнал об ошибке синхронизации.

3. Цикловая синхронизация
Скользящий поиск синхросигнала

3. Цикловая синхронизация
РУ принимает решение о наличие или отсутствие синхронизма за определенный интервал времени. В режиме поиска при поступлении за анализируемый интервал определенного числа подтверждающих синхронизм РУ передает сигнал на СУ, кото-рое управляет временным сдвигом (торможением) импульсных последовательностей ГО. В РУ производится накопление сигналов ошибки поступающих с анализатора.

3. Цикловая синхронизация
При превышении порогового значения РУ фиксирует сбой синхронизации и переводит систему в режим поиска. В этом режиме анализатор через РУ управляет сдвигом импульсной последовательности ГО для определения моментов совпадения синхросигнала и последовательности ГО.
Достоинством неадаптивного ПрСС является простота реализации. Недостатком данной схемы является большое время восстановления синхронизма, поскольку режим поиска синхронизации включится только после накопления сигнала об ошибке. Выход из синхронного режима может привести к сбоям в работе каналов СУВ и передачи данных. Поэтому неадаптивные ПрСС применяется в малоканальных ЦСП.

3. Цикловая синхронизация

3. Цикловая синхронизация
Отличие адаптивного ПрСС состоит в наличие цепей удержания и поиска синхронизма. В случае однократном нарушении синхронизма начинается поиск синхросигнала цепью поиска. При этом ГО сохраняет предыдущее состояние до тех пор, пока не будет зафиксирован синхронный режим, в который и будет произведено переключение ГО. Параллельная работа цепей удержания и поиска позволяет уменьшить время восстановления синхронизма. В случае кратковременного повышения вероятности ошибки в тракте передачи, которое приведет к искажению синхросигнала, изменений в работе ГО не произойдет.
Адаптивные ПрСС применяются в высокоскоростных ЦСП, для которых жестко ограничено время вхождения в синхронизм.

4 Сверхцикловая синхронизация
Сверхцикловая синхронизация обеспечивает правильное распределение сигналов управления и взаимодействия, передаваемых в цикле ЦСП.
В ЦСП с ИКМ для каждого телефонного канала организуются специальные каналы для передачи сигналов управления и взаимодействия (СУВ): занятие канала, набор номера, отбой вызываемого абонента, блокировка приборов АТС.
Для передачи СУВ в цикле отводится отдельный канальный интервал.
Время вхождения в синхронизм цифровой СП ограничивается, главным образом, максимально возможным временем нарушения работы СУВ, при котором может произойти разъединение абонентов приборами АТС. Это время не должно превышать нескольких миллисекунд.

4 Сверхцикловая синхронизация
Система сверхцикловой синхронизации обеспечивает синхронную работу устройств распределения СУВ (ФСУВ и ПрСУВ).
Для отличия по частоте следования предусматривается формирование сверхциклов и передача кодовых групп сверхцикловой синхронизации ЦСП, отличающихся еще своей структурой.

4 Сверхцикловая синхронизация
В системе ИКМ-30 сверхцикл содержит 16 циклов передачи и его продолжительность составляет:
Тсц=Тц·16=0,125 мс·16=2 мс,
Частота следования сверхциклов и, следовательно, сигналов сверхцикловой синхронизации
fсц=fд/16=500 Гц.
В сверхцикле системы ИКМ-30 нумеруются Ц0, Ц1, …Ц15. В Ц0 в шестнадцатом канальном интервале передается сигнал сверхцикловой синхронизации. В остальных циклах в этом канальном интервале последовательно передаются СУВ одновременно двух телефонных каналов с 1 по 15 и с 17 по 31-й.

Спасибо за внимание!