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.

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.