Особенности мультиплексирования потоков данных систем ИКМ

Под мультиплексированием (см. Гл.З) мы понимали объединение нескольких меньших по ем­кости входных каналов в один капал большей емкости для его передачи по одному выходному каналу связи. Такой канал обычно называют агрегатным, а трафик - агрегированным (т.е. объединенным). При реализации такого объединения цифровых телефонных каналов исполь­зовался метод мультиплексирования с временным разделением каналов. В этом методе комму­таторы передающей и приемной сторон должны работать синхронно, то есть д.б. синхронизи­рованы, а интервал коммутации канала , где n - число входных каналов мультип­лексора, т.е. [мкс]. Однако введенное понятие интервала коммутации, как фикси­рованной величины, верно (регулярно) только в среднем. На практике при использовании син­хронизации процесс коммутации каналов оказывается неравномерным.

Практическая схема мультиплексирования цифровых каналов

Рассмотрим пример системы ИКМ с яканальным мультиплексированием внутриканальной синхронизацией (вставка синхрогруппы из k бит после т фреймов) и симметричного линейно­го квантования с числом уровней l.

Рис.8-2. Практический пример мультиплексирования цифровых каналов

Выберем параметры схемы мультиплексирования: п=4, к=4, т=2,1=8. Мгновенное значе­ние сигнала будет лежать тогда в интервале (-3,+4), рис.8-2. Все процессы: дискретизации, квантования, кодификации, мультиплексирования и синхронизации отражены на этом рисунке. Здесь ИКМ-система последовательно выполняет следующие стандартные функции:

· дискретизации сигнала в каждом из 4-х каналов (к1-к4) с частотой f_д в нормированные моменты 0 (к1), 1 (к2), 2 (кЗ), 3 (к4), 4 (к1) и т. д. Без синхронизации выборки берутся периодически с периодом в 4 единицы времени. Для к1 — в моменты: 0,4,8,12,..., для к2:1,5,9,13,... и т. д., что соответствует фрейму из 4 тайм-слотов;

· квантования амплитуд выборок каждого канала, то есть их отображения из интервала (-4,+4) на дискретное множество из 8 уровней квантования: 0, 1.....7 - при несимметричном или -3. -2.....+4 - при симметричном отображении (двухполярном сигнале);

· двоичного кодирования (кодификации) квантованных значений. При схеме кодирования типа: знак-значение (номер уровня) и 8 уровнях квантования достаточно 4 бита на выборку: 1 знаковый бит и 3 бита на формирова­ние двоичного номера уровня (2³=8). Алгоритм кодификации: если (п -1) < а < п, то а= п для всех а. Т.е., если а=3,55 (3 < а < 4), то а=4, а если а=-0,7в (-1 < а < 0), то а=0. В результате симметричности уровней квантования, получаем поток, показанный на рис.8-2, где -3 - 1011.....0 - 0000.....+4 - 0100;

· мультиплексирования каналов по схеме: 4 канапа на входе -1 канал на выходе (4:1) с чередованием выбо­рок отдельных каналов. Без синхронизации мультиплексирование создает поток фреймов, состоящих из 4-х выборок. При внутриканальной синхронизации вставляем синхрогруппы после группы из т фреймов. Так как т =2, то формируем мультифрейм из двух фреймов;

· синхронизации мупьтифрейма: вставпяем синхрогруппы "1111* (не используемые при кодификации) после двух фреймов, для этого выделяется один дополнительный тайм-слот. Результирующий мультифрейм при­нимает вид: 8 выборок+синхрогруппа=9 тайм-слотов. Можно ввести понятие результирующий фрейм - пара­метр, равный 9/2=4,5.

Ясно, что мультиплексирование осуществляется "регулярно в среднем", с периодом повто­рения 4,5 тайм-слота, формируя за цикл один результирующий фрейм. Физически же выборки формируются нерегулярно. Например, выборки из канала к1, берутся теперь в моменты време­ни 0, 4, 9, 13, 18, 22, 27 и т.д., см. рис.8-2. На приемной стороне происходит демультиплекси­рование укачанной последовательности с помощью ФНЧ.

При использовании систем цифровой телефонии на вход мультиплексора подается уже сформированный ноток двоичных данных, который и подвергается временному мультиплек­сированию но схеме с байт- или бит-интерливингом.