Кодирование сигналов

Поскольку линия связи представляет собой четырехполюсник, при прохождении по ней сигнала происходит затягивание переднего и заднего фронтов импульса. В связи с этим происходит появление постоянных составляющих в сигнале в виде единичных импульсов.
Для исключения постоянной составляющей перед подачей в линию сигнал кодируется.

Рассмотрим два способа кодирования:

1.Кодирование кодом AMI. При кодировании этим кодом происходит чередование полярностей единичных импульсов. При единице полярности меняются, а при нулях изменений не происходит. Этот код используется для обнаружения ошибок. О наличии ошибки свидетельствуют два единичных импульса одинаковой полярности, следующие друг за другом.

2.Кодирование кодом HDB3. Квазитроичный код имеющий три состоянии(+В, -В, 0). Данный код используется для увеличения помехоустойчивости сигнала передаваемого по линиям связи. При количестве нулей в сигнале более четырех происходит их кодирование, комбинациями 000V или B00V, где V – импульс, повторяющий полярность предыдущего единичного импульса, В – импульс, имеющий противоположную полярность по отношению к предыдущему единичному. Комбинация 000V используется, когда количество предшествующих единичных импульсов нечетно, и комбинация B00V используется, когда количество предшествующих единичных импульсов четно.

1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0

Принцип временной коммутации. Временная ступень коммутации (Т-ступень). Общая схема реализации. Режим раздельной записи/считывания.

Принцип временной коммутации заключается в том, что информацию из одного канального интервала (КИ) входящей линии необходимо передать в другой КИ исходящей линии.

Блок или модуль, осуществляющий функцию коммутации цифрового сигнала, называется ступенью временной коммутации (Т-ступенью), рис.1

-

Т-ступени могут быть реализованы с помощью линий задержки или с использованием цифровых ЗУ.

Схемы с использованием линий задержки характеризуется простотой исполнения, но имеют недостаток – последовательную передачу кодовых слов. Для организации параллельной передачи количество схем увеличивается в число раз, соответствующее числу разрядов в кодовом слове.

Поэтому в настоящее время Т-ступени строят только на ЗУ из-за простоты и низкой стоимости реализации.

Рассмотрим общую схему реализации Т-ступени:

Ступень содержит два ЗУ: речевое (РЗУ) и управляющее (УЗУ).

РЗУ – предназначено для записи/считывания кодовых слов, коммутируемых КИ.

УЗУ – содержит адреса записи/считывания для ячеек РЗУ. Эти адреса записываются в УЗУ из управляющих устройств системы коммутации.

Т-ступени могут работать в двух эквивалентных по результату режимах:

· последовательная запись/произвольное считывание;

· произвольная запись/последовательное считывание.

Последовательная запись/произвольное считывание. Рассмотрим на примере коммутации 4-го входящего КИ и 2-го исходящего КИ (рис. 3).

В данном режиме в первом цикле происходит последовательная запись кодовых слов в РЗУ по сигналам, поступающим от счетчика, т.е. каждой ячейке памяти РЗУ соответствует определенный КИ.

В следующем цикле осуществляется произвольное считывание информации из ячеек РЗУ в исходящую ИКМ-линию. Организуется счетчик адресов. Адреса ячеек РЗУ, из которых должна быть считана информация, записываются в УЗУ под управлением УУ АТС. Для рассматриваемого примера при счетчике Сч = 2, будет записан адрес 4, т.е. по адресу 4 будет послан сигнал в РЗУ и, следовательно, информация из 4-го КИ будет считана во 2 КИ исходящей ИКМ-линии.

Произвольная запись/последовательное считывание. Рассмотрим на примере коммутации 3-го входящего КИ и 1-го исходящего (рис. 4).

В этом режиме за время 1-го цикла происходит произвольная запись в РЗУ кодовых слов по адресам, предварительно вырабатываемым УЗУ или УУ АТС, т.е. информация, поступающая на вход, записывается в ячейки РЗУ в соответствии с адресом, хранящимся в УЗУ, а считывание производится последовательно – ячейка за ячейкой по сигналам счетчика (во 2-м цикле). В данном примере информация, принятая в течение 3 КИ, записывается в 1 ЯП РЗУ, откуда автоматически считывается в 1 КИ исходящей ИКМ-линии.

Общая схема Т-ступени характеризуется тем, что РЗУ последовательно работает на запись и на считывание. В Т-ступенях цифровых телефонных систем наибольшее применение получила схема, работающая в режиме разделения записи и считывания (рис. 5), что позволяет организовывать данные процессы одновременно.

Данная схема содержит два РЗУ. В одно информация будет записываться, а из другого – считываться. Затем РЗУ будут меняться режимами работы. Переключение происходит с помощью ключей, которые по очереди подключают входящую ИКМ-линию, исходящую ИКМ-линию, счетчик и контроллер, который разрешает запись, а также УЗУ к обоим РЗУ.

Например, в первом цикле информация АВСD будет записываться в РЗУ1 под управлением счетчика и контроллера. Из РЗУ2 в это время считывается информация DEFL под

управлением адресов из УЗУ. В следующем цикле информация из РЗУ1 будет считываться, а в РЗУ2 – записываться.

Т.о. при использовании такой схемы емкость Т-ступени увеличивается в 2 раза. Быстродействие ограничивается временем записи в ЗУ.

Для еще большего увеличения емкости используется режим медленной записи/быстрого чтения, при этом используется 3 РЗУ.

Т-ступень имеет параметры:

N x M, К, где

N – число КИ во входящей ИКМ-линии,

М – число КИ в исходящей ИКМ-линии,

К – число бит в кодовом слове.

Емкость Т-ступени обычно равна 128х128, 512х512, 1024х1024.

Недостатком Т-ступени является способность коммутации канала только одной цифровой линии.

Принцип пространственной коммутации. Работа пространственной коммутационной матрицы. Представление S-ступени в виде комбинационного автомата. Назначение коммутационной и управляющей частей. Принципы управления процессом коммутации.

Принцип пространственной коммутации – заключается в перемещении информации из КИ одной (входящей) ИКМ-линии в КИ другой (исходящей) с обязательным сохранением порядка следовательности КИ в структуре обоих циклов. Т.е. осуществляется коммутация одноименных КИ разных ИКМ-линий.

Блок, осуществляющий пространственную коммутацию, называется S-ступенью (рис. 1).

Структурно S-ступень описывается с помощью 3-х параметров:

NxM, K, где

N и М – количество входящих и исходящих ИКМ-линий соответственно,

К – число КИ в каждой ИКМ-линии.

Рассмотрим принцип работы S-ступени с использованием коммутационной матрицы, которая состоит из вертикальных и горизонтальных линий, в точках пересечения которых находятся логические элементы (рис. 2).

Например, необходимо скоммутировать 1-й ИКМ-тракт с 3-м в момент 5-го КИ.

УУ системы подает сигнал у_1.3 в момент 5 КИ. Срабатывает ключ, который будет открыт в течение времени длительности одного КИ. Для обеспечения нормальной работы такой матрицы необходимо, чтобы в каждый момент времени работал только один ключ на каждой вертикали. Переключение ключей происходит в темпе поступления кодовых слов.

S-ступень можно представить в виде комбинационного автомата, содержащего коммутационную и управляющую части (рис. 3). С N-информационными входами, М-информационными выходами и NxM точками коммутации.

Коммутационная часть может быть реализована различными способами:

Ø на электронных ключах;

Ø на MUX и DMUX;

Ø на ПЛМ – сетка проводников, в точках пересечения которой находятся п/п элементы с односторонней проводимостью.

Управляющая часть S-ступени предназначена для выработки адресов входа и выхода, которые д.б. скоммутированы. Эти адреса должны заноситься в блок адресной информации и храниться в нем до окончания соединения.

Поэтому управляющая часть S-ступени строится на базе ЗУ, в которые поступают сигналы управления от УУ АТС. Объем памяти и структура определяется построением коммутационной матрицы и параметрами NxM. Если коммутационная матрица реализована на электронных ключах, то каждой точке коммутации необходим свой управляющий вход и количество их равно NxM. При построении матриц на MUX и DMUX количество управляющих входов сокращается.

Управление процессом коммутации м.б. организовано:

Ø по принципу «управление по выходам» - в ячейки памяти УЗУ заносятся адреса исходящих цифровых линий, которые должны быть скоммутированы с конкретной входящей линией;

Ø по принципу «управление по входам» - в ячейки памяти УЗУ заносятся адреса входящих цифровых линий, которые д.б. скоммутированы с конкретной исходящей линией.

Недостатком S-ступени является то, что в коммутаторе коммутируются только одноименные КИ всех входящих и исходящих ИКМ-линий, что приводит к блокировкам, поэтому в настоящее время S-ступень используется в сочетании с коммутационными модулями других типов.

Принцип пространственно-временной коммутации. S/T-ступень.

Модуль временной коммутации осуществляет временное преобразование координат цифрового сигнала. Недостатком такого модуля является то, что он способен коммутировать каналы только одной цифровой линии.

Модуль пространственной коммутации осуществляет пространственное преобразование координат цифрового сигнала. Его недостатком является возникновение блокировок из-за возможности коммутации только одноименных каналов входящей и исходящей ИКМ-линии.

Модуль пространственно-временной коммутации осуществляет преобразование координат цифрового сигнала, как в пространстве так и во времени.

Все сигналы ИКМ линии синхронизированы по циклам. Пусть абонент А занял первый канальный интервал во входящей ИКМ линии. А для абонента В предоставлен тридцатый канальный интервал входящей ИКМ линии под номером m, исходящей ИКМ линии. Для передачи информации из первого канального интервала исходящей ИКМ необходимо задержать эту информации на время задержки t_з=Т_1-30 (время между первым и тридцатым КИ). В то же время информацию, передаваемую из тридцатого канального интервала ИКМ-m для того, чтобы она попала в первый КИ ИКМ-1, необходимо задержать на t_з=Т_30-1. Таким образом, передача информации в прямом и обратном направлениях будет осуществляться в разных циклах. ST-ступень имеет структурные параметры (N/C1)x(M/C2), где M и N – количество входящих и исходящих ИКМ-линий, а C1 и C2 – соответственно количество КИ в этих линиях. Наиболее часто используются три способа построения ST-ступени:

1. Координатный.
2. С использованием мультиплексора и демультиплексора.
3. С использованием кольцевых соединителей.

При координатном способе построения схемы РЗУ образуют условную матрицу, разделенную на строки и столбцы. Запись кодовых слов производится одновременно в РЗУ вертикали, либо горизонтали матрицы, отвечающей за входящие ИКМ-линии, а считывание осуществляется по горизонтали либо вертикали матрицы в ту исходящую ИКМ-линию, с которой необходимо осуществить коммутацию.

В качестве примера реализации S/T-ступени по координатному принципу рассмотрим блок пространственно-временной коммутации на примере цифровой АТС DX-200.

SWM – модуль коммутации;

S/P, P/S – преобразователи последовательного кода в параллельный и обратно;

MPTL – блок формирователя синхроимпульсов;

SWCM – блок УЗУ;

SWCL – блок тактирования.

Преобразователи S/P, P/S кроме преобразования кодов выполняют функции приема и передачи соответственно. Блок коммутации может состоять из нескольких модулей SWM, которые располагаются в виде условной матрицы. При этом блок управления также будет состоять из нескольких модулей SWCM, управляющих группой SWM.