Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое синхронизация и электропитание, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое синхронизация и электропитание, синхронная передача сигнала, асинхронная передача сигнала , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Телекоммуникационные сервисы и устройства.
Аннотация: Рассматриваются системы асинхронной и синхронной передачи, принципы формирования акустические сигналов. Показаны системы электропитания и принципы построения токораспределительной сети'
Надо отметить, что проблема синхронизации появилась при введении на станции тактового генератора. Как мы видели, все временные каналы разделялись по времени благодаря тактам. При этом периодически необходимо отмечать начало кадров, циклов и т. п.
Следует обратить внимание, что до недавнего времени проблемы синхронизации в электромеханических АТС не существовало. В первых электронных АТС для передачи сигналов использовался метод передачи "запрос-ответ", который не требовал тактового генератора. Этот метод поясняется на рис. 6.1.
Если необходимо переслать один импульс, система посылает в линию сигнал высокого уровня (передний фронт). После приема соседняя станция отвечает подтверждением, это вызывает прекращение посылки сигнала в прямом направлении. Такой способ требует прямого и обратного тракта, но имеет то преимущество, что не нуждается в тактовых генераторах и не возникает такой серьезной проблемы как синхронизация. В момент возникновения цифровой передачи требование наличия обратного тракта было неприемлемо, поэтому вся цифровая техника пошла по пути установки тактовых генераторов. Способ упомянут для полноты картины и как дальнейшая перспектива развития цифровой техники.
Как уже сказано выше, для нормальной работы цифровых устройств в сети необходима установка единых моментов отсчета и нумерации тактов .
В цифровой технике имеется два способа установки этой временной базы:
Первый способ передачи связан с каждым из передаваемых сообщений.
Начало сообщения отмечается специальной группой знаков, называемых "стартовыми", они же и завершают сообщение, поэтому комбинация называется "старт-стоповой".
С момента принятия старт-стопового знака система начинает прием информации, и генераторы не должны расходиться за время самого большого сообщения. Асинхронная система особо привлекательна для случаев невысокой нагрузки и коротких сообщений. В этом случае на станциях можно иметь генераторы невысокой точности, которые могут сохранять стабильность процесса приемо-передачи в течение короткого отрезка времени.
Синхронные системы рассчитаны на большие потоки сообщений или непрерывную передачу сообщений (иногда пустых, заполняющих паузы).
Для правильного обмена между двумя станциями должно быть идеальное совпадение частот фаз генераторов на обеих станциях. В реальной аппаратуре генераторы имеют допуски по вырабатываемой частоте. В настоящее время имеются генераторы, частота генерации импульсов которых имеет точность 10-6, 10-9. Рис. 6.2 иллюстрирует процесс, который происходит при несовпадении частот импульсов.
На рис. 6.2 приведена последовательность импульсов местного станционного генератора. Ниже показана серия импульсов, поступающих по линии и представляющих кодированную информацию (в дальнейшем будем ее называть "линейной последовательностью"). Для простоты изображено, что информационные импульсы идут без интервалов (пропусков). В реальной аппаратуре паузы между импульсами зависят от исходных кодов и линейного кодирования. Предположим, что в начальный момент времени передние фронты импульсов местного генератора и линейной последовательности совпадают. На рисунке серым цветом обозначены области (площади) несовпадения линейных импульсов и импульсов местного генератора. В начале они совпадают почти полностью (удлинение или укорочение импульсов порядка10-6 или такое же несовпадение интервалов незначительно).
Далее рассмотрим 2-й момент, когда из-за разности частот (или то же самое разности длительностей импульсов и интервалов) накопился сдвиг между фазой линейной последовательности импульсов и последовательности импульсов, которые вырабатываются местным генератором. Как мы видим, площадь совпадения уменьшилась. В 3-й момент времени площадь еще больше уменьшилась. Такое уменьшение может стать причиной того, что импульс не будет принят, и это приведет в дальнейшем к сбою на других более высоких уровнях (например, на уровне синхронизации кадров). В 4-й момент площадь совпадения остается малой. При этом происходит новое явление: полное несовпадение (5-й момент) или совпадение со следующим импульсом последовательности импульсов местного тактового генератора (совпадение "на хвосте" 6-ой момент). Далее происходит увеличение площади совпадения с последующим импульсом, и затем опять полное совпадение. Таким образом, происходит изменение площади совпадения или, как говорят, "дрожание" фазы, под котор ым понимают расхождение фазы между тактовым местным генератором и линейной последовательностью.
На рис. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . 6.2 показана площадь совпадения импульсов рассматриваемых последовательностей. В идеальном случае (когда расхождение параметров двух частот стабильное и определяется только точностью генераторов) величина этой площади меняется периодически. При этом совпадения происходят то в начале, то в конце линейных импульсов. Поэтому часто изменение площади обозначают с помощью синусоиды (рис. 6.2), указывающей на увеличение и уменьшение площади совпадения, а знак указывает, какая из двух последовательностей является опережающей. Накопление разности фаз при большой точности генераторов и высокой стабильности передающей среды происходит достаточно медленно (сутки, недели, месяцы). Поэтому период синусоиды достаточно большой.
Выделение указанных площадей совпадений в реальной аппаратуре служит как индикатор для взаимной подстройки генераторов. Используя импульсы приходящей информации, специальное устройство (селектор тактовых импульсов) определяет частоту генератора передатчика. Это возможно, если импульсы передатчика идут без перерыва (или с небольшим перерывом), для чего используется специальноекодирование (см. "Линейное кодирование" ).
Кроме нестабильности генераторов, существует расхождение частот по различным параметрам (фазы, периоды и т. п.). Основными причинами фазового блуждания являются:
Изменение длины кабельной линии происходит в результате температурных воздействий или в результате атмосферных изменений, приводящих к изгибу радиотракта. При этом происходит замедление распространения, что меняет реальную скорость передачи. Наиболее значительным увеличением пути распространения обладают спутниковые каналы, где изменение пути может достигать до 300 км, что увеличивает время прохождения сигнала примерно на 1 мс. Относительное изменение скорости при температурных изменениях мало, но сопоставимо с точностью тактового генератора.
Это увеличивает необходимость регулирования частоты на приемной станции.
Усложняет дело тот факт, что блуждание носит нерегулярный характер.
Изменение скорости распространения связано с изменением физических параметров линии (например, значений индуктивности и емкости линий). Эти изменения примерно того же порядка, что и при изменении длины линии. При радиотракте большие коррективы вносят параметры среды (например, влажность).
Допплеровские сдвиги. Этот фактор является наиболее значительным источником потенциальной нестабильности тактовой частоты, возникающей при связи с подвижными объектами. Например, при движении самолета со скоростью 500 км/час нестабильность тактовой частоты может достигать 5 x 10-7.
Рассмотренные выше причины требуют взаимной подстройки частоты между взаимодействующими устройствами цифровой информации.
Имеется два типа станционных генераторов с автоподстройкой. Структурная схема первого из них показана на рис. 6.3.
Основным устройством, входящим в его состав, является генератор, управляемый напряжением. Селекторы тактовых частот (СТЧ) выделяют из поступающей по каналу линейной последовательности импульсы тактовой частоты передатчика. Эти импульсы поступают на сравнивающее устройство (СУ), которая определяет площадь совпадения (см. рис. 6.2) и преобразовывает (интегрирует) ее в напряжение. Это напряжение подается на вход генератора, управляемого напряжением, который изменяет значение частоты местного генератора. Процесс продолжается, пока не наступит полное совпадение моментов поступления тактовых импульсов местного генератора и импульсов, поступающих по линии. На рис. 6.3 видно, что подстройка может производиться от нескольких соседних станций. В этом случае генератор настраивается на среднеарифметическое значение частоты.
Второй вариант показан на рис. 6.4. Он содержит общестанционный генератор импульсов (ОИГ), который работает по тактовым импульсам, получаемым от задающего генератора (ЗУ). Эти импульсы поступают через подстраивающее устройство (ПУ), которое принимает импульсы от задающего генератора, вырабатывает на выходах нужные последовательности импульсов с необходимой частотой путем их деления и подключает их к заданным устройствам.
Частота задающего генератора всегда выше, чем любая другая из набора частот на станции. Например, при частоте, необходимой для управления цифровым трактом, требуется частота 2,048 МГц и для управления управляющим вычислительным комплексом — 4,096 МГц. Тогда частоту задающего генератора выбирают равной 8,192 МГц, и необходимые последовательности импульсов нужной частоты получают путем деления частоты генератора. Напомним, что делитель обычно представляет счетную схему — двоичный счетчик, который работает от импульсов задающего генератора. Этот счетчик имеет число выходов, равное количеству разрядов. Тогда каждый последующий выход вырабатывает импульсы с частотой, в два меньшей предыдущего. (Сравните изменение двоичных разрядов в последовательных двоичных числах).
По команде сравнивающее устройство может либо отсчитать еще дополнительно импульс или задержать отсчет в любом разряде, либо пропустить его. Таким образом, происходит подстройка фазы общестанционного генератора.
Отметим некоторые особые моменты в работе генераторов.
Во-первых, селекторы тактовой частоты работают от фронтов импульсов, поступающих по линии, и в случае большого перерыва в поступлении таких импульсных сигналов селекторы не могут выдать информацию. Поэтому становится понятной важная роль кодирования информации для обеспечения достаточной плотности поступления импульсов. Во-вторых, для выделения из линейных сигналов тактовой частоты селектору требуется определенное соотношение "сигнал-шум". Если уровень шума будет близок к уровню сигнала (низкое соотношение), то селектор не сможет определить моменты начала импульсов, приходящих с линии, поэтому частота приемника не будет корректироваться либо корректировка будет неверной, что приведет к дезорганизации сети.
Различие между значениями приходящей частоты и местным генератором может быть сглажено с помощью "эластичной памяти". "Эластичная память" (рис. 6.5а) представляет собой буферную память для цифрового сигнала, в которую запись производится с частотой линии, а считывание — с частотой местного генератора. Эластичная память накапливает информацию (побайтно), что позволяет:
С помощью такого решения можно компенсировать только кратковременные нестабильности генераторов, при которых число переданных и принятых бит ограничено. Если между частотой импульсов, поступающих по линии, и местным генератором существует постоянный сдвиг, то "эластичная память" в конце концов либо переполнится, либо станет пустой.
По сути дела при временной коммутации каналов, которую мы уже упоминали при описании временной коммутации, информационная память представляет "эластичную память" и требует определенного соотношения между моментами записи и моментами считывания. При нарушении этого соотношения происходит искажение передаваемой информации.
При опережении тактов считывания тактами записи происходит двукратное считывание одной и той же информации ("проскальзывание") (рис. 6.5б).
При обратном соотношении происходит двойная запись (рис. 6.5в).
Наиболее опасно, когда моменты чтения и записи для одного и того же информационного буфера почти совпадают. Тогда нестабильность может привести к тому, что оба обращения будут периодически меняться местами.
Вследствие этого "проскальзывания", вызванные двойными считываниями, могут следовать за "проскальзываниями", вызванными двойными записями.
Поэтому необходимо вводить запаздывание между записью и чтением (оно символически показано на рис. 6.4а).
Частота "проскальзывания" определяется разностью частот повторения цикла ?F. Зная точность генератора, можно определить частоту "проскальзывания" и наоборот.
В ИКМ речевом сигнале при 25 проскальзываниях возникает резкий кратковременный звук — "щелчок". Для снижения влияния на речь этих "щелчков" определена норма обеспечения качества речи — 300 "проскальзываний" в час. Это обеспечивается точностью генератора 10-4.
При передаче данных одно "проскальзывание" приводит к запросу и повторной передаче информации, а следовательно, к уменьшению реальной скорости передачи.
Кроме синхронизации станционных генераторов на канальном уровне необходима синхронизация генераторов всей сети.
Рассматриваемые ниже принципы предназначены для обеспечения приборов станции акустическими и многочастотными сигналами. В электромеханических системах это были аппаратурные устройства. В системах с программным управлением эти функции реализуются с помощью следующих программных средств:
Стандартные фразы применяются при стабильных сообщениях. Например, при обращении к службе времени произносится стандартная фраза: "Московское время .... часов..... минут". При использовании карт с предварительной оплатой разговоров произносятся фразы "Наберите PIN-код" или "Извините, вы набрали неверный PIN-код".
Стандартные сообщения могут устанавливаться по желанию абонента.
Это примерно следующие тексты: "Абонент... изменил номер. Звоните, пожалуйста, по номеру....". Иногда он сам может их записать на станции (помимо своего автоответчика). Это, например, тексты "Я уехал, буду только .... ноября. Все сообщения передавайте маме. Ее телефон..."
В заключение, эта статья об синхронизация и электропитание подчеркивает важность того что вы тут, расширяете ваше сознание, знания, навыки и умения. Надеюсь, что теперь ты понял что такое синхронизация и электропитание, синхронная передача сигнала, асинхронная передача сигнала и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Телекоммуникационные сервисы и устройства
Комментарии
Оставить комментарий
Телекоммуникационные сервисы и устройства
Термины: Телекоммуникационные сервисы и устройства