Лінійний тракт систем передачі з ІКМ

Вихідний код ІКМ сигналу являє собою однополярну дворівневу послідовність. Для того, щоб зрозуміти який спектр ІКМ сигналу і визначити можливість його передачі по лініях зв'язку необхідно представити мультиплексований сигнал ІКМ в розкладеному на 2 складові вигляді:

Мал. 6.16. - Розкладання довільного двійкового коду на дві складові: постійну U1 (t) і випадкову U2 (t)

Таким чином, видно, що є регулярна і випадкова складова даного сигналу, які мають дискретний і суцільний спектр відповідно (рис. 6.17.).

Мал. 6.17. - Спектр ІКМ-сигналу

Відомо, що будь-яка лінія зв'язку (симетрична, коаксіальна) має обмежену смугу пропускання зверху. Загасання зростає з ростом частоти. А низькочастотні складові і постійна складова придушуються різними трансформаторами в ланцюгах (постійний струм не індукує магнітне поле в котушці). Тоді смуга пропускання лінії передачі буде виглядати як показано на рис 6.18.

Мал. 6.18. - Смуга пропускання лінії зв'язку

Вплив обмежень по частоті призводить до спотворень переданого, в показаному на рис 6.16. сигналі. Обмеження верхніх частот веде до утворення межімпульсних перешкод першого роду.

Мал. 6.19. - межімпульсних перешкоди 1 роду

Обмеження нижніх частот і постійної складової веде до утворення межімпульсних перешкод другого роду.

Мал. 6.20. - межімпульсних перешкоди 2 роду

Наявність межімпульсних перешкод веде до невірного прийому кодових комбінацій, появі помилок. Оскільки приймальне обладнання не зможе чітко розпізнати який сигнал надійшов на вхід одиниця або нуль. Тобто виникає велика ймовірність невірного розпізнавання даних, що надходять. Таким чином, однополярна дворівнева послідовність імпульсів по особливостям спектру є неприйнятною для безпосередньої передачі по лінійному тракту.

Тому лінійний цифровий сигнал повинен відповідати таким вимогам:

1. Мати якомога більш вузький енергетичний спектр. У ньому має бути відсутня постійна складова і ослаблені високо- і низькочастотні складові;

2. Мати високу і майже постійну щільність імпульсів (кількість імпульсів на одиницю часу);

3. Забезпечувати можливість виділення тактової частоти.

Перераховані вимоги можуть бути виконані введенням надмірності, тобто перетворенням вихідного коду з основою 2 в код з основою> 2.

Відомі такі основні коди цифрових сигналів:

- біполярний код (квазітроічний або код з чергуванням полярності);

- біполярні коди з високою щільністю одиниць (досягається шляхом заміни певного числа послідовних нулів спеціальними кодовими комбінаціями - коди типу КВПЕ (код високої щільності одиниць - High Density Bit (HDB-3)) і BNZS (Bipolar with N Zeroes Substitution - біполярний код з заміною серії з N нулів) або шляхом перетворення символів всій двійковій послідовності - парно-виборчий трійчастий код та майже різницевий квазітроічний код ПРКК);

- біполярні коди, що знижують тактову частоту сигналу, що передається.

12 Принципи комутації

1. За принципом реалізації: - ручна; - автоматична;

2. За тривалістю: - оперативна; - кросова;

3. За типом комутації:

- каналів - це з'єднання вузлів з утворенням наскрізного каналу на час, необхідний для передачі інформації.

- повідомлень - в цьому випадку, інформація передається від вузла до вузла послідовно в міру вільності вузлів. Довжина повідомлення як правило не обмежується.

4. За принципом комутації: - тимчасова; - просторова; - просторово-часова.

На рис. 3.1. показана спрощена структурна схема комутаційного вузла, що містить комутаційне поле, яке здійснює комутацію інформації, лінійні комплекти підключають користувачів або інші комутаційні вузли і керуючий пристрій, що контролює роботу всього вузла.

13 Комутатори Клоза

Клос довів, що для того, щоб трехкаскадний комутатор мав неблокірующіх архітектуру, необхідну кількість комутаторів k в середньому каскаді має бути не менше 2n-1.

Для доказу умови Клоса розглянемо трехкаскадний Clos-комутатор (N, n, k), що має N входів, з розмірністю комутаторів в першому каскаді n x k, показаний на рис. 3.6. У найгіршому випадку потрібно встановити з'єднання, що виходить від комутатора n x k, в якому вже зайнято (n-1) з'єднань, що окуповують (n-1) проміжних комутаторів, тобто комутаторів другого каскаду. Нехай, крім того, це з'єднання потрібно встановити з вихідним комутатором, в якому також зайнято (n-1) виходів, які займають ще (n-1) комутаторів другого каскаду. Отже, зайнятими виявляються 2 (n-1) комутаторів другого каскаду, а для того, щоб можна було встановити ще одне з'єднання, потрібно ще один комутатор в другому каскаді. Таким чином, їх загальна кількість в другому каскаді має бути не менше 2 (n-1) + 1 = 2n-1.

Тепер розглянемо, скільки точок перетину має Clos-комутатор (N, n, k). З огляду на, що кількість комутаторів в другому рівні має бути рівним k = 2n-1, отримаємо:

Таким чином, кількість точок перетину залежить від розмірності кількості входів n в кожному комутаторі першого каскаду або від кількості виходів в комутаторах в третьому каскаді. Тому, продифференцировав дану залежність за кількістю входів n. можна визначити мінімальну кількість точок перетину:

Мал. 3.6. -умова неблокірующіх архітектури трехкаскадного

Clos-комутатора (N, n, k)

Умова мінімального значення визначається рівністю нулю похідної функції, але при досить великому значенні n останнім членом виразу можна знехтувати. тоді:

Таким чином, для забезпечення мінімально можливої ​​кількості точок перетину необхідно, щоб комутатори в першому рівні мали б по N / 2 - входів і (2n-1) виходів. Кількість точок перетину при цьому буде рівним:

Як неважко помітити, що отримане кількість точок перетину менше, ніж N 2, при N> 32.

14 Баньяновідние комутатори

У баньяновідних комутаторах найпростішим комутаційним елементом, званим також бета-елементом (b-елемент), є комутаційна матриця, що складається з двох вхідних і двох виходять портів.

Структурна схема такого базового елементу, представлена ​​на рис. 3.7. включає керуючу логічну схему, призначення якої полягає в обробці заголовків пакетів і в прийнятті рішення про стан комутаційної матриці, а також регістр-засувку для фіксації прийнятого рішення і ліній затримки з метою синхронізації комутаційної матриці і вхідних сигналів. Сама комутаційна матриця може забезпечувати або пряме з'єднання між входами і виходами, або перехресне.

Баньяновідние мережі, будуються шляхом формування рекурсивних каскадів бета-елементів, кожен з яких обробляє вхідну осередок відповідно до керуючим бітом. Якщо цей біт дорівнює нулю, то комутується пряме з'єднання з вихідним портом бета-елемента, в іншому випадку - з діагональним (рис. 3.8.).

Керуючий слово легко формується шляхом додавання за модулем 2 номерів входу і виходу.

При побудові баньяновідного комутатора 4x4 (рис. 3.9) використовуються два каскади бета-елементів, а для побудови маршруту комутації необхідно використовувати два керуючих біта. Наприклад, для комутації порту 00 і 01 необхідно скласти їх номери по модулю 2, отримаємо 00Å01 = 01. Тобто 1 замикає комутатор першої ланки по діагоналі, а 0 безпосередньо комутує комутатор другого ланки.

Наприклад, для комутації порту 010 і 001 необхідно скласти їх номери по модулю 2, отримаємо 010Å001 = 011. Тобто по діагоналі замикаються комутатори першого і другого ланки і безпосередньо комутатор третьої ланки.

З огляду на рекурсивний спосіб формування каскадів баньяновідних комутаційних мереж, неважко підрахувати, що кількість входів в таких комутаційних мережах представляється як ступінь числа 2 (2, 4, 8, 16, 32 і т.д.) і зі збільшенням числа входів вдвічі додається ще один каскад , тому кількість входів можна пов'язати з числом каскадів по формулі N = 2 k. де k - кількість каскадів у схемі. Відповідно кількість каскадів визначається як k = log2N. а з огляду на те, що в кожному каскаді є N / 2 бета-елементів, ми знайдемо, що в баньяновідной комутаційної мережі розміром NxN загальна кількість бета-елементів складе (N / 2) log2N.

Мінусом баньяновідних мереж є їх блокує архітектура, причому ймовірність блокування швидко зростає з ростом мережі.

15 Пакетні комутатори