Современные информационные технологии 1. Компьютерная инженерия

Костик Я. Ю.

Національний технічний університет України ”КПІ”

Дослідження методів контролю часових нестабільностей процесу передачі даних

Потреба в узгодженні тактових частот приймального і передаючого пристроїв в мережах зв'язку для забезпечення на приймаючій стороні точного декодування переданого кодованого сигналу виникла з часів появи модуляції і ущільнення сигналів в телефонії. Вона стала актуальнішою, а вимоги до точності синхронізації — більш жорсткими після початку процесу переходу мереж зв'язку на цифрові технології."

Проте тільки після початку будівництва транспортних мереж синхронної цифрової ієрархії (SDH) і появи в телекомунікаційних мережах змішаного трафіку точна синхронізація стає життєво важливою умовою для забезпечення операторами необхідної якості послуг. Таким чином, вказана тема в даний час тільки набуває своєї актуальності для українських мереж зв'язку.

Перехід до цифрових методів передачі і комутації крім переваг, обумовлених новими технологіями зв'язку, викликав безліч проблем, специфічно пов'язаних з принципами передачі сигналів в цифровому вигляді.

В останніх розробках застосовуються нові стандарти передачі даних на високій швидкості (такі як InfiniBand, PCI Express, 10-Gigabit Ethernet і ін.), при якій аналогова природа сигналу стає надто очевидна, і забезпечення достовірності сигналу займає значну частину процесу розробки. Для отримання надійного результату тепер не достатньо простого налаштування функціональності приладу.

Нестабільність в сигнал вноситься різними факторами, а тому проблему треба вирішувати в комплексі, використовуючи різні засоби:

- компенсацію тремтінь колами ФАПЧ;

- узгодження швидкостей передачі і прийому за допомогою еластичної пам’яті;

- алгоритмічні методи боротьби з нестабільностями, специфічними для певних цифрових систем передачі даних;

- планування мереж синхронізації, непродумане виконання якого може призвести до виникнення так званих "петель синхронізації", здатних суттєво погіршити процес передачі ділянки мережі.

Багато факторів є джерелами нестабільності передачі сигналу в цифрових мережах. Шуми і завади можуть впливати на прийнятий сигнал, в тому числі і сигнал тактування. Причиною виникнення дрейфу фази в системі є зміна довжини тракту, що найбільш суттєво проявляється при зв’язку через супутник. Для синхронізації передаючого і приймального генераторів використовують кола фазової автопідстройки.

В середовищі MATLAB Simulink була створена модель схеми автопідстройки частоти (рис. 1).

Рисунок 1 Схема ФАПЧ в середовищі MATLAB

На даний час в літературі відсутня інформація про те, яким вимогам повинен відповідати фільтр низьких частот в схемі ФАПЧ, щоб процес підстройки частоти був ефективним.

Для дослідження було вибрано чотири фільтра: Баттерворда, Чебишева першого типу, Чебишева другого типу та Еліптичний, які характеризуються різними АЧХ.

Вхідними змінними для дослідження були: тип фільтра, порядок фільтра, частота зрізу фільтра, нерівномірність ЧХ в смузі пропускання.

Провівши дослідження ми встановили, що в схемі ФАПЧ найкраще застосовуватись фільтр першого порядку, а оптимальним в заданому вище сенсі є використання Еліптичного фільтра 1-го порядку з частотою зрізу з нерівномірністю в смузі пропускання 2 дБ, рівень гасіння бокових пелюстків 20 дБ (рис. 2).

а) б)

Рисунок 2 а)АЧХ Еліптичного фільтра 1-го порядку з частотою зрізу з нерівномірністю в смузі пропускання 2 дБ, рівень гасіння бокових пелюстків 20 дБ

б)Напруга керування ГКН при даних АЧХ фільтру

Використання цього фільтра в схемі ФАПЧ привело до зменшення часу перехідного процесу при відносно малому діапазоні зміни управляючої напруги, що подається на ГУН, в стійкому режимі і, як наслідок, збільшилась тривала стабільність схеми.

Литература

1. Колинько Т. А. Измерения в цифровых системах связи. Практическое руководство. – К.: ВЕК+, К.: НТИ 2002. – 320 с., ил.

2. И. Г. Бакланов. Технологии измерений первичной сети. Часть 2. Системы синхронизации, B-ISDM, ATM. – М.: Эко-Трендз, 2002.

3. Беллами, Джон К. Цифровая телефония: Пер. с англ. /под ред. А. Н. Берлина, Ю. Н. Чернышова. – М.:Эко-Трендз,2004.– 640 с.:ил.

4. Recommendation G.825. The controls of jitter and wander within digital networks which are based on the synchronous digital hierarchy (SDH). ITU-T