Теорема Котельникова-Найквиста, определение и значение.

Теорема: Если непрерывная функция X(t) ограничена по частоте w_в, то эта функция X(t) может быть представлена своими дискретными значениями, отсчитанными через интервал времени Dt, определяемый, как и носит название шага квантования; а величина - называется частотой дискретизации.

Существует другая формулировка:

Если непрерывная функция ограничена по частоте и существует во времени T_C,то данная функция имеет количество отсчетов n, определяемое как

, где Т_С - время существования сигнала.

, т.е. представляем сигнал суммой отсчетов. В качестве представлена функция , а в качестве коэффициентов мгновенного значения: - ряд Котельникова. Т.е. сигнал будет представлен сигналом Котельникова.

Тех реализация

Нам нужно спроектировать устройство, которое генерировало бы функцию и .

 

Структура формирования синхронного транспортного модуля STM-1 плезнохронными цифровыми потоками.

 

Модули DFSTM-1 обрабатывают многоуровневый SDH-сигнал, который называется синхронным транспортным модулем уровня 1 (Synchronous Transport Mode Level 1 - STM-1).

Описание кадра STM-1

На Рисунке 4.1 показана структура кадра STM-1. Кадры передаются при фиксированной скорости 8000 кадров в секунду.

Замечание:

При скорости передачи 8000 кадров в секунду, каждый байт кадра поддерживает скорость передачи данных в 64 кбит/с.

Кадр сигнала STM-1 состоит из 9 строк и 270 столбцов, что дает пропускную способность сигнала в 2430 байт (19440 бит на кадр). Учитывая частоту кадров в 8000 кадров в секунду, это дает скорость передачи информации в битах 155,520 Мбит/с.

Кадр STM-1 состоит из следующих частей:

• Секционный заголовок. Секционный заголовок STM-1 занимает первые девять столбцов кадра

STM-1, что в целом составляет 81 байт.

• Виртуальный контейнер. Остающийся 261 столбец кадра STM-1, то есть 2349 байтов, выделены для виртуального контейнера. В самом виртуальном контейнере имеется контейнер для сигнала полезной информации (260 столбцов), которому предшествует один столбец заголовка маршрута. Виртуальный контейнер, переносимый в кадре STM-1 называется виртуальным контейнером 4-го уровня, или VC-4. VC-4, который в неизменном виде транспортируется неизменным по SDH-сети, обеспечивает пропускную способность канала в 150,34 Мбит/с. Структура VC-4 включает один столбец (9 байтов) для заголовка маршрута VC-4, оставляя 260 столбцов для пропускной способности сигнала (149,76 Мбит/с). Эта пропускная способность достаточна для транспортировки трибутарного сигнала со скоростью 139,264 Мбит/с (четвертый уровень в иерархии сигнала плезиосинхронной цифровой иерархической системы (PDH)). Пропускную способность сигнала VC-4 можно также разбить, чтобы обеспечить возможность транспортировки множественных PDH-сигналов более низкого уровня.

 

Рисунок 4.1. Структура кадров канала STM-1

Рассмотрим процесс формирования синхронного транспортного модуля STM-1 из нагрузки потока Е1
Рис.4.2. Формирование синхронного транспортного модуля STM-1 из нагрузки потока Е1.

Как видно из рисунка, в процессе формирования синхронного транспортного модуля к нагрузке сначала добавляются выравнивающие биты, а также фиксированные, управляющие и упаковывающие биты. Ниже более подробно остановимся на процессе выравнивания скорости нагрузки при формировании контейнера С-n (процессе стаффинга в системе SDH). К сформированному контейнеру С-12 добавляется заголовок маршрута VC-12 РОН (Path Overhead), в результате формируется виртуальный контейнер.

Добавление к виртуальному контейнеру 1 байта указателя (PTR) превращает первый в блок нагрузки (TU). Затем происходит процедура мультиплексирования блоков нагрузки в группы блоков нагрузки (TUG) различного уровня вплоть до формирования виртуального контейнера верхнего уровня VC-4. В результате присоединения заголовка маршрута VC-4 РОН образуется административный блок (AU), к которому подсоединяется секционный заголовок SОН (Section Overhead). Учитывая разделение маршрута на два типа секций (рис. 3.14), SОН состоит из заголовка регенераторной секции (RSOH) и заголовка мультиплексорной секции (MSOH). К структуре заголовка еще вернемся при рассмотрении форматов заголовков, где будут рассмотрены значения байтов SОН.

Как видно, процесс загрузки цифрового потока связан с использованием процессов выравнивания (битового стаффинга), активностью указателей, а также с использованием заголовков РОН и SOH. В этом разделе мы рассмотрим процессы выравнивания скорости загружаемого цифрового потока и их влияние на параметры цифровой нагрузки.

Известно, размер контейнера в системе передачи SDH стандартизирован. Его размер несколько больше размера, необходимого для загрузки потока PDH соответствующего уровня иерархии с учетом максимально допустимой вариации скорости загружаемого потока. При загрузке цифрового потока производится процедура выравнивания его скорости методом битового стаффинга, для этого используется часть контейнера.

Различают два тида битового стаффинга:

· плавающее выравнивание предусматривает не только компенсацию разницы в скоростях загружаемых цифровых потоков, но и ее вариацию. В этом случае полезная нагрузка в контейнере может гибко увеличиваться и уменьшаться, давая возможность грузки в контейнер потока с вариацией скорости. Для обеспечения плавающего выравнивания в нескольких частях контейнера предусматриваются поля переменного стаффинга. Периодически повторяемые индикаторы стаффинга определяют, является ли бит в поле переменного стаффинга информационным или битом выравнивания и подлежит уничтожению в процессе выгрузки;

· фиксированное выравнивание предусматривает добавление в состав контейнера дополнительных битов для того, чтобы его размер соответствовал стандартному. В отличие от процесса плавающего выравнивания, где стаффинговые биты идентифицируются индикаторами, в процессе фиксированного выравнивания индикаторы не используются. Место расположения стаффингового поля определено структурой контейнера.

В процессе загрузки и выгрузки цифрового потока в синхронный транспортный модуль обычно используются оба вида выравнивания.

 

Сам термин «плезиохронный», т. е. «почти» синхронный, говорит о причине такого явления — отсутствии полной синхронности потоков данных при объединении низкоскоростных каналов в более скоростные. Для выравнивания скоростей нескольких низкоскоростных каналов с рассогласованными частотами, технология PDH предусматривает вставку нескольких дополнительных бит между кадрами каналов с относительно меньшими скоростями. Затем эти кадры одинаковой частоты мультиплексируются с чередованием бит в составной кадр второго и более высоких уровней иерархии. В результате для извлечения пользовательских данных из объединенного канала необходимо полностью демультиплексировать кадры объединенного канала.

 

44.Какие операции преобразования сигнала и сообщений знаете?

Сигнал - физический процесс, отображающий (несущий) передаваемое сообщение.

Виды сигнала:

• Непрерывный (имеет беск число значений)
• Непрерывно-дискретный (непр по времени и дискр по уровню)
• Непрерывно-дискретный (непр по уровню и дискр по времени)
• Дискретный
• Однонаправленный и двунаправленный

Операции преобразования сигнала: модуляция – демодуляция (физическая операция изменения параметров несущего сигнала в соответствии с характером передаваемого сообщения).

Аналоговые виды модуляции:

Для гармонического сигнала:

• Амплитудная
• Фазовая
• Частотная

Для импульсного:

• Амплитудно-импульсная
• Широтно-импульсная (изменения длительности импульса)
• Фазо-импульсная (время-импульсная) изменение положения импульса
• Частотно-импульсная (интервально-импульсная)

· Частотную и фазовую модуляции объединяют и получают видео импульсную модуляцию (ВиМ).

Дискретные виды модуляции:

• Импульсно-кодовая – аналоговый сигнал преобразуется в последовательность кодовых комбинаций. Состоит из 4 операций: преобразование сообщения в первичный аналоговый сигнал, квантование сигнала по времени, квантование по уровню, кодирование значений уровней.
• Дельта модуляция – передача характера изменения квантованного сигнала.

Операции преобразования сообщения: кодирование – декодирование (абстрактная математическая операция представления дискретно представленного сообщения в форме удобной для его обработки и передачи.