Анотація: Розглядаються системи асинхронної і синхронної передачі, принципи формування акустичні сигналів. Показані системи електроживлення і принципи побудови Токорозподілюючі мережі
Треба відзначити, що проблема синхронізації з'явилася при введенні на станції тактового генератора. Як ми бачили, всі тимчасові канали поділялися за часом завдяки тактам. При цьому періодично необхідно відзначати початок кадрів, циклів і т. П.
Слід звернути увагу, що до недавнього часу проблеми синхронізації в електромеханічних АТС не існувало. У перших електронних АТС для передачі сигналів використовувався метод передачі "запит-відповідь", який не вимагав тактового генератора. Цей метод пояснюється на рис. 6.1.
Мал. 6.1. Принцип посилки імпульсу без використання тактового генератора
Якщо необхідно переслати один імпульс, система посилає в лінію сигнал високого рівня (передній фронт). Після прийому сусідня станція відповідає підтвердженням, це викликає припинення посилки сигналу в прямому напрямку. Такий спосіб вимагає прямого і зворотного тракту, але має ту перевагу, що не потребує тактових генераторах і не виникає такої серйозної проблеми як синхронізація. У момент виникнення цифрової передачі вимога наявності зворотного тракту було неприйнятно, тому вся цифрова техніка пішла по шляху установки тактових генераторів. Спосіб згаданий для повноти картини і як подальша перспектива розвитку цифрової техніки.
Як уже сказано вище, для нормальної роботи цифрових пристроїв в мережі необхідна установка єдиних моментів відліку і нумерації тактів [4].
У цифровій техніці є два способи установки цієї тимчасової бази:
- асинхронний спосіб;
- синхронний спосіб.
Перший спосіб передачі пов'язаний з кожним з переданих повідомлень.
Початок повідомлення зазначається спеціальною групою знаків, званих "стартовими", вони ж і завершують повідомлення, тому комбінація називається "старт-стоповою".
З моменту прийняття старт-стопового знака система починає прийом інформації, і генератори не повинні розходитися за час найбільшого повідомлення. Асинхронна система особливо приваблива для випадків невисокою навантаження і коротких повідомлень. У цьому випадку на станціях можна мати генератори невисокої точності, які можуть зберігати стабільність процесу прийому-передачі протягом короткого відрізка часу.
Синхронні системи розраховані на великі потоки повідомлень або безперервну передачу повідомлень (іноді порожніх, що заповнюють паузи).
Для правильного обміну між двома станціями повинно бути ідеальний збіг частот фаз генераторів на обох станціях. В реальній апаратурі генератори мають допуски по вироблюваної частоті. В даний час є генератори, частота генерації імпульсів яких має точність 10-6. 10-9. Мал. 6.2 ілюструє процес, який відбувається при розбіжності частот імпульсів.
Мал. 6.2. Порушення синхронності місцевого тактового генератора і сінхропоследовательності приходить по лінії
На рис. 6.2 приведена послідовність імпульсів місцевого станційного генератора. Нижче показана серія імпульсів, що надходять по лінії і представляють кодовану інформацію (надалі будемо її називати "лінійної послідовністю"). Для простоти зображено, що інформаційні імпульси йдуть без інтервалів (пропусків). В реальній апаратурі паузи між імпульсами залежать від вихідних кодів і лінійного кодування. Припустимо, що в початковий момент часу передні фронти імпульсів місцевого генератора і лінійної послідовності збігаються. На малюнку сірим кольором позначені області (площі) розбіжності лінійних імпульсів і імпульсів місцевого генератора. На початку вони збігаються майже повністю (подовження або вкорочення імпульсів порядку 10-6 або таке ж розбіжність інтервалів незначно).
Далі розглянемо 2-й момент, коли з-за різниці частот (або те ж саме різниці тривалостей імпульсів і інтервалів) накопичився зрушення між фазою лінійної послідовності імпульсів і послідовності імпульсів, які виробляються місцевим генератором. Як ми бачимо, площа збігу зменшилася. У 3-й момент часу площа ще більше зменшилася. Таке зменшення може стати причиною того, що імпульс не буде прийнятий, і це призведе в подальшому до збою на інших вищих рівнях (наприклад, на рівні синхронізації кадрів). В 4-й момент площа збігу залишається малою. При цьому відбувається нове явище: повне неспівпадання (5-й момент) або збіг з наступним імпульсом послідовності імпульсів місцевого тактового генератора (збіг "на хвості" 6-ий момент). Далі відбувається збільшення площі збіги з подальшим імпульсом, і потім знову повний збіг. Таким чином, відбувається зміна площі збігу або, як кажуть, "тремтіння" фази, під котор им розуміють розбіжність фази між тактовим місцевим генератором і лінійної послідовністю.
На рис. 6.2 показана площа збігу імпульсів розглянутих послідовностей. В ідеальному випадку (коли розбіжність параметрів двох частот стабільне і визначається тільки точністю генераторів) величина цієї площі змінюється періодично. При цьому збіги відбуваються то на початку, то в кінці лінійних імпульсів. Тому часто зміна площі позначають за допомогою синусоїди (рис. 6.2), що вказує на збільшення і зменшення площі збіги, а знак вказує, яка з двох послідовностей є випереджаючої. Накопичення різниці фаз при великій точності генераторів і високої стабільності середовища передачi відбувається досить повільно (добу, тижні, місяці). Тому період синусоїди досить великий.
Виділення зазначених площ збігів в реальній апаратурі служить як індикатор для взаємної підстроювання генераторів. Використовуючи імпульси приходить інформації, спеціальний пристрій (селектор тактовихімпульсів) визначає частоту генератора передавача. Це можливо, якщо імпульси передавача йдуть без перерви (або з невеликою перервою), для чого використовується спеціальне кодування (див. "Лінійне кодування" [5]).
"Блукання" фази
Крім нестабільності генераторів, існує розбіжність частот за різними параметрами (фази, періоди і т. П.). Основними причинами фазового блукання є:
- зміна довжини і параметрів тракту;
- зміни швидкості поширення;
- допплерівські зрушення при рухливих кінцевих пристроях.
Зміна довжини кабельної лінії відбувається в результаті температурних впливів або в результаті атмосферних змін, що призводять до вигину радиотракта. При цьому відбувається уповільнення поширення, що змінює реальну швидкість передачі. Найбільш значним збільшенням шляху поширення мають супутникові канали, де зміна шляху може досягати до 300 км, що збільшує час проходження сигналу приблизно на 1 мс. Відносне зміна швидкості при температурних змінах мало, але можна порівняти з точністю тактового генератора.
Це збільшує необхідність регулювання частоти на приймальні станції.
Ускладнює справу той факт, що блукання носить нерегулярний характер.
Зміна швидкості поширення пов'язано зі зміною фізичних параметрів лінії (наприклад, значень індуктивності і ємності ліній). Ці зміни приблизно того ж порядку, що і при зміні довжини лінії. При радіотракт великі корективи вносять параметри середовища (наприклад, вологість).
Допплерівські зрушення. Цей фактор є найбільш значним джерелом потенційної нестабільності тактової частоти, що виникає при зв'язку з рухомими об'єктами. Наприклад, при русі літака зі швидкістю 500 км / год нестабільність тактової частоти може досягати 5 x 10 -7.
Розглянуті вище причини вимагають взаємної підстроювання частоти між пристроями цифрової інформації.
Принцип роботи станційного генератора
Є два типи станційних генераторів з автопідстроюванням. Структурна схема першого з них показана на рис. 6.3.
Мал. 6.3. Структурна схема станційного генератора, керованого напругою
Основним пристроєм, що входять до його складу, є генератор, керований напругою. Селектори тактових частот (СТЧ) виділяють з надходить по каналу лінійної послідовності імпульси тактової частоти передавача. Ці імпульси надходять на сравнивающее пристрій (СУ), яка визначає площа збігу (див. Рис. 6.2) і перетворює (інтегрує) її в напругу. Ця напруга подається на вхід генератора, керованого напругою, який змінює значення частоти місцевого генератора. Процес триває, поки не настане повний збіг моментів надходження тактових імпульсів місцевого генератора і імпульсів, що надходять по лінії. На рис. 6.3 видно, що підстроювання може проводитися від декількох сусідніх станцій. У цьому випадку генератор налаштовується на середньоарифметичне значення частоти.
Другий варіант показаний на рис. 6.4. Він містить загальностанційне генератор імпульсів (ОІГ), який працює по тактових імпульсах, одержуваних від задає генератора (ЗУ). Ці імпульси надходять через підлаштовуватися пристрій (ПУ), яке приймає імпульси від генератора, що задає, виробляє на виходах потрібні послідовності імпульсів з необхідною частотою шляхом їх поділу і підключає їх до заданих пристроїв.
Мал. 6.4. Структурна схема генератора з імпульсною підстроюванням