Борис Крук - ...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь

Однако в повседневной жизни не требуется столь высокая точность, как при астрономических работах, но необходимо, чтобы с точностью хотя бы до секунды во всех частях города, во всех концах нашей страны все часы показывали одинаковое время. Пусть даже не абсолютное время, но одинаковое! Увы, оказывается, сделать это не так просто.

Надеемся, что уважаемый читатель после столь пространного вступления лучше представит, почему создание полностью синхронных цифровых систем передачи - задача достаточно дорогостоящая и трудная. Ведь в них нужно с помощью одного очень высокостабильиого генератора тактовых импульсов, своего рода первичных часов, управлять работой множества других генераторов, так сказать, вторичных часов. В настоящее время такие цифровые системы передачи созданы и получили название систем синхронной цифровой иерархии. Эти цифровые системы передачи объединяются в сети на сравнительно небольших территориях: в пределах одного "среднеевропейского" государства или, как, к примеру, в России, в пределах нескольких областей. В этом случае можно с успехом применить синхронное объединение потоков. А если нужно связать воедино цифровые потоки, начала которых обнаруживаются в Киншасе и Ванкувере, Гонолулу и Москве или других точках планеты? Как тогда быть? Даже в одной стране, такой, как наша, основу единой сети будет составлять великое множество самых разных но числу каналов, а значит, и скоростям передачи, цифровых систем. Как обеспечить их синхронизацию от одного общего генератора?

Может быть и не нужно стремиться к этому? Помните, как мы поступаем с часами? Мы сверяем их с эталонным временем (скажем, с сигналами точного времени, передаваемыми по радио, или с часами, показываемыми на экране телевизора перед информационной программой) и, если наши часы спешат, переводим их стрелки назад, т.е. убираем несколько секундных или минутных интервалов из пройденного стрелками пути по циферблату. В этом случае можно говорить об отрицательном согласовании времени наших часов с эталонным. Когда же наши часы отстают, мы переводим стрелки вперед и добавляем тем самым несколько секундных или минутных интервалов к пути, пройденному стрелкой. Так мы осуществляем положительное согласование хода времени наших часов с ходом времени эталонных. Заметьте, что при этом мы рассчитываем на определенную стабильность наших часов, на то, что в ближайшие сутки они не подведут нас больше чем на 1-2 с или на 1-2 мин - в зависимости от технических данных. В противном случае часы нужно отдавать в ремонт, либо вообще выбрасывать.

А нельзя ли так же, как мы подводим свои часы, "подводить" и другие, пусть своеобразные, но все же часы - генераторы тактовых импульсов? Именно так и делают в цифровых системах передачи при асинхронном объединении потоков. Помните, как происходит объединение четырех потоков, например, в системе ИКМ-120? Тактовые импульсы, выделенные из каждого цифрового потока, записывают информационные биты в ячейки памяти, а другие тактовые импульсы (от местного генератора), которые следуют, как вы знаете, чуть быстрее, считывают биты из ячеек памяти. И если импульсы считывания не "отстают" и не "убегают вперед", а "идут" весьма стабильно, то в каждом потоке регулярно появляются "пустые" интервалы (наподобие пустых кадров в истории с учебным кинофильмом). В системе передачи ИКМ-120 таким "пустым" интервалом, не несущим никакой информации, является во всех потоках каждый 33-й интервал. При объединении потоков в линию поочередно посылаются импульсы каждого из них, а так как на указанных "пустых" интервалах ни в одном из потоков никаких информационных импульсов нет, то в общем потоке периодически образуются "дырки" шириной в четыре интервала. В них-то и "вставляют" синхроимпульсы, а также другую служебную информацию. Напомним, что строгая периодичность синхросигнала - это одно из важнейших свойств, используемое для его распознавания.

Совсем иная картина будет наблюдаться, если местный генератор окажется не очень стабильным. В данном случае главные "часы" цифровой системы передачи могут "отставать" или "убегать вперед" по сравнению с их нормальным "ходом". В свою очередь, это будет вызывать смещение во времени "пустых" интервалов в каждом цикле передачи, и, значит, нарушится строгая периодичность их повторения. На каком-то этапе может произойти полный сбой в работе системы синхронизации и, как следствие, всей аппаратуры в целом. Чтобы такого не случилось, местные "часы" нужно систематически "подводить". Последнее желательно делать не так часто и уж, конечно, не "вручную". Подобная процедура реализована практически во всех современных системах передачи высших (начиная со второй) иерархий и называется согласованием, а иногда выравниванием, скоростей цифровых потоков, или, что то же, скоростей следования тактовых импульсов записи и считывания.