Понятие проскальзываний

Основным следствием влияния синхронизации на параметры каналов цифровых систем передачи являются проскальзывания. Проскальзыванием называется повторение или исключение группы символов двоичных битов в результате различия между скоростями считывания и записи в буферной памяти. Т. е. проскальзывания – это потеря информации или ее дублирование из-за нарушений в системе синхронизации. Механизм возникновения проскальзываний достаточно прост и представлен на рис. 3.2, в котором легко узнать задачу о двух бассейнах.

Скорость передачи f1 Скорость приема f2

f1 f2

Цифровое Цифровое

устройство устройство

ТГ1 ТГ2

Рис. 3.2. Механизм возникновения проскальзываний.

Цифровое устройство 1 генерирует цифровой сигнал с частотой f1, этот сигнал с частотой f1 записывается в оперативную память эластичного буфера, из которого считывается приемным цифровым устройством 2 с частотой f2. Частоты передачи и считывания определяются частотой задающих тактовых генераторов (ТГ1 и ТГ2). В случае, если f1 > f2, буфер постепенно переполняется, что приводит к потере информации в размере емкости буфера – положительное проскальзывание. Если же f1 < f2, то цифровое устройство 2 рано или поздно начнет считывать информацию с дублированием битов, что приведет к ошибке – отрицательному проскальзыванию.

В отсутствие эластичного буфера проскальзывания возникают по мере накопления фазового сдвига сигналов передачи и приема. В этом случае в зависимости от среднего уровня рассинхронизации будут возникать битовые проскальзывания, т. е. ошибки в считывании бита. Современные цифровые сигналы как правило структурированы на циклы или кадры, поэтому битовые проскальзывания будут нарушать цикловую синхронизацию. Для определенности представим, что потерян первый бит поля V5 LP-POH. В этом случае система считает оставшиеся биты V5 плюс один бит нагрузки и неправильно поймет данные V5. Поле нагрузки в свою очередь будет принято с потерей одного первого бита и один бит будет ложно вставлен из поля стаффинга. Далее все пойдет по цепочке, так что потеря одного бита приведет к потере всей информации на маршруте нижнего уровня. Этого не произошло бы, если бы потерялся весь VC-12. Тогда по крайней мере сохранился бы цикловой синхронизм, т. е. понимание, где и какое поле в поле нагрузки присутствует.

Таким образом, с точки зрения алгоритмов взаимодействия цифровых устройств более желательными являются цикловые проскальзывания, которые приводят к потере цикла информации, но не приводят к нарушению цикловой синхронизации. Например, одно битовое проскальзывание приводит в современных цифровых АТС к потере до 3 циклов информации, что необходимо для восстановления циклового синхронизма. Такие проскальзывания называются неуправляемыми.

Для минимизации нежелательных явлений, связанных с проскальзываниями, используют эластичные буферы размером в один или несколько циклов. Типовая схема такого эластичного буфера представлена на рис. 3.3 и представляет собой почти полную копию бассейна.

Синхронизация приема

  ......  

Передатчик информации

Заполнение

Синхронизация Приемник

передачи информации

Эластичная память

FIFO

Рис. 3.3. Структурная схема эластичного буфера.

При использовании эластичного буфера реализуется механизм управляемых проскальзываний: в момент переполнения буфера вся информация в нем полностью стирается и буфер опустошается. Это приводит к потере одного цикла информации, но не приводит к потере цикловой синхронизации. Управляемые проскальзывания в настоящее время являются единственно допустимыми в цифровых сетях связи. В дальнейшем под проскальзыванием мы будем понимать именно управляемые проскальзывания.

Вся проблематика построения систем синхронизации – это борьба с проскальзываниями. Любые проскальзывания: отрицательные и положительные, управляемые и неуправляемые приводят к потерям полезной информации. Это всегда нежелательное явление и его стараются избежать.

Проблема полностью решалась бы в случае, если f1 = f2, но это теоретически невозможно, никогда f1 не будет в точности равно f2. Можно только стремиться минимизировать это зло, например, если в системе будет возникать одно проскальзывание в год, то его наверняка никто не заметит.

Дата добавления: 2014-01-05