Структура потока E1 5 страница65. Системы с информационной обратной связью. Самой простой из систем с информационной обратной связью в дискретном канале является система с обратной проверкой и повторением. Сообщение, передаваемое по прямому каналу, кодируется с минимальной избыточностью, необходимой для того, чтобы выделить одну служебную комбинацию «отрицания». В накопителе-повторителе передающего устройства хранятся последние переданных кодовых комбинаций, где определяется выражением. Принятые кодовые символы записываются в блок буферной памяти приемного устройства и посылаются по обратному каналу. Пришедшие по обратному каналу кодовые символы сравниваются с хранящимися в повторителе, и если они не совпадают, то по прямому каналу посылается сигнал отрицания, а затем повторяются все комбинации из повторителя. По принятому сигналу отрицания стираются комбинаций в буферной памяти приемника. Каждая принятая комбинация выдается получателю лишь после того, как после нее принято комбинаций, не содержащих сигнала стирания. Возможность того, что в сообщении, выданном получателю, будет ошибочный символ, возникает только в том случае, когда этот символ принят ошибочно в прямом канале, а повторенный ошибочный символ в обратном канале трансформировался обратно в правильный. Такую пару ошибок называют зеркальной. При двоичной системе вероятность этого равна где и - вероятности ошибок соответственно в прямом и обратном каналах. 66. Эффективность технологической телефонной связи. Происходящие в нашей стране с начала 90-х годов преобразования во всех сферах жизнедеятельности, а особенно в экономической, вызваны необходимостью создания качественно нового хозяйственного механизма, призванного сочетать наивысшую эффективность производства с гуманистической целью всемерного подъема благосостояния всех членов общества. Именно в этом состоит приоритетная задача перехода к рыночным отношениям. Повышение эффективности производства, также, как и переход к рынку, - не самоцель, а средство оздоровления экономики, наиболее полного удовлетворения общественных и личных потребностей в необходимых материальных и духовных благах. Оно равносильно вводу в действие дополнительных мощностей, производственных фондов, экономии трудовых, материальных ресурсов и капитальных вложений, ибо при неизменных показателях эффективности дополнительный выпуск продукции невозможен без соответствующего увеличения производственных ресурсов и затрат. В отрасли связи повышение эффективности производства обеспечивает рост конечных результатов деятельности - объема услуг, доходов и прибыли, способствует комплексному улучшению экономических показателей - росту производительности труда, фондоотдачи и рентабельности, снижению себестоимости и фондоемкости. Тем самым создаются условия для дальнейшего производственного и социального развития операторов, наиболее полного удовлетворения общественных и личных потребностей в телекоммуникационных услугах и улучшении их качества. В общетеоретическом понимании эффективность рассматривается как Эффективность - это относительный показатель, который характеризует соотношение между достигнутыми или ожидаемыми конечными результатами производственной деятельности, выступающими в виде эффекта, и затратами или ресурсами, необходимыми для его достижения, т.е. Эффективность = Эффект/Затраты (ресурсы). В отраслях инфраструктуры, к числу которых относится связь, вопросы эффективности принято рассматривать в двух аспектах. Первый из них отражает внутриотраслевую эффективность, т.е. результативность деятельности отдельных хозяйствующих субъектов и всей их совокупности по использованию производственного потенциала, используемого производителями для создания соответствующих услуг. Он характеризуется показателями использования различных видов затрат и ресурсов.
Отдельную проблему составляет оценка экономической эффективности инвестиций в развитие связи, которая также относится к категории внутриотраслевой эффективности и будет подробно рассмотрена в последующих разделах данной главы. Для инфраструктурных отраслей, обеспечивающих общие условия производства и жизнедеятельности общества, характерно проявление большей части эффекта в сопряженных отраслях, у потребителей услуг, что обусловливает необходимость рассмотрения второго аспекта эффективности - внеотраслевой или народнохозяйственной. Этот эффект может быть как прямым, так и косвенным Прямой эффект выражается вкладом отрасли в валовой внутренний продукт, национальный доход, налоговыми отчислениями в бюджеты всех уровней, а также во внебюджетные фонды, предназначенные для решения социальных задач общества. Косвенный социально-экономический эффект применения и развития телекоммуникационного сектора значительно весомее прямого. При его оценке следует исходить из роли связи в жизни современного общества. В условиях рыночных отношений в повышении эффективности общественного производства и решении социальных задач существенно возрастает роль информации и связи как транспортной системы для ее передачи. Телекоммуникации обеспечивают оперативное управление общественными и производственными процессами, активизируют деловые контакты, координируют рыночные связи, расширяют возможности общения людей, создают чувство стабильности и безопасности. Использование средств связи повышает информированность и коммуникабельность общества, профессиональный, образовательный и культурный уровень людей, сокращает нерациональные поездки и транспортную усталость, экономит рабочее время и увеличивает фонд свободного времени. Косвенный эффект является как бы «диффузным», проникающим во все сферы производственной, общественной и личной жизни людей.
Несмотря на методологические трудности количественной оценки социально-экономической эффективности применения и развития связи, многие ее составляющие можно определить достаточно точно, используя удельные показатели эффекта, приведенные в табл. 13.2. Зная абсолютные натуральные показатели, характеризующие объем предоставленных услуг или их плановые (проектные) значения, можно определить социально-экономический эффект применения и дальнейшего развития связи в общественном производстве и у населения. На основе стоимости рабочей силы (заработной платы) и денежной оценки единицы свободного времени нетрудно найти стоимостное выражение выше-рассмотренных показателей. Расчеты показывают, что в сфере применения услуг связи проявляется 90...95 % всего эффекта от функционирования телекоммуникационного сектора.
Наряду с оценкой прямого и косвенного социально-экономического эффекта, следует также учитывать ущерб, который может быть нанесен потребителям и обществу в целом от деятельности или недостаточного развития средств связи. Здесь речь идет о потерях рабочего времени связистов из-за профессиональных заболеваний, компенсации затрат на оплату больничных листов по этой причине, ликвидации вредных воздействий средств связи на окружающую среду и т.п. Кроме того, из-за недостаточного развития телекоммуникаций потребители несут потери времени и денежных средств, эквивалентные потенциальному эффекту, который они могли бы получить при требуемом уровне развития связи. Показатели внутриотраслевого и народнохозяйственного эффекта тесно взаимосвязаны между собой. Чем эффективнее работает отрасль и входящие в нее хозяйствующие субъекты, чем больший объем услуг они предоставляют при минимальных затратах и ресурсах, тем, с одной стороны, они получают больше доходов и прибыли, а с другой, - весомее «диффузный» эффект, проявляющийся у потребителей телекоммуникационных услуг. Потенциал эффективности закладывается на стадии строительства и предшествующей ей стадиях планирования и разработки инвестиционных проектов, а проявляется после ввода объектов в действие при освоении производственных мощностей и их эксплуатации. Поэтому очень важное значение имеет объективная оценка эффективности капитальных вложений в развитие и модернизацию оборудования и сетей связи, позволяющая уже на стадии проектирования оценить экономические и социальные последствия, которые могут быть получены телекоммуникационными компаниями и обществом в целом от реализации отраслевых и региональных инвестиционных проектов и программ. 67. Формирование STM-1 с использованием контейнеров верхнего уровня. Для того, чтобы показать детали процесса формирования по указанной схеме ЕТSI, на рис.5 представлен пример логической схемы формирования модуля SТМ-1 из потока трибов Е1 (нужно иметь ввиду, что в физической схеме положение отдельных элементов, например указателей, не соответствует их месту в логической схеме, кроме того используется ряд резервных, или фиксирующих элементов, играющих роль “наполнителей”, или элементов управления, или элементов выравнивания SDН фрейма.
На этом рисунке символ EB означает операцию конкатенации (физической или логической пристыковки) заголовка или указателя к другим элементам схемы мультиплексирования SDH, а символ 0 означает операцию мультиплексирования с соответствующим коэффициентом, указанным внутри. Схема наглядна сама по себе и достаточна на уровне популярного изложения, однако она не всегда отражает реально осуществляемые физические преобразования и для более глубокого пони- мания нуждается в некоторых пояснениях и замечаниях. Шаг 1. Все начинается с формирования контейнера С-12, наполняемого из канала доступа, питаемого трибом Е1. Его поток 2,048 Мбит/с, для удобства последующих рассуждений, лучше пред- ставить в виде цифровой 32-байтной последовательности, циклически повторяющейся с частотой 8 кГц, т.е, с частотой повторения фрейма STM-1 (это так, если учесть, что 2048000/8000=256 бит или 32 байта, см. также п.1.4.3.). К этой последовательности в процессе формирования С-12 возможно добавленение выравнивающих бит, а также других фиксирующих, управляющих и упаковывающих бит (условно показанных блоком "биты"). Ясно, что емкость С-12 должна быть больше 32 байт, фактически она в зависимости от режима преобразования VC-12 в TU-12 (см. ниже) будет больше или равна 34 байтам. Для просто- ты последующих рассуждений примем размер контейнера С-12 равным 34 байтам. Шаг 2. Далее к контейнеру С-12 добавляется маршрутный заголовок VC-12 POH длиной в один байт (обозначаемый V5) с указанием маршрутной информации, используемой, в основном, для сбора статистики прохождения контейнера. В результате формируется виртуальный контейнер VC-12 размером 35 байт. (В [46] указана скорость 2224 кбит/с, соответствующая контейнеру С-12, что в пересчете соответствует длине фрейма С-12 равной 34.75 байта; это может быть так, если предположить, что на 4 фрейма мультифрейма ЧС-12 (см. Замечание 1) используется только один заголовок Ч5 длиной в один байт, что в пересчете на фрейм VC-12 дает в среднем 0.25 байта дополнительного заголовка, тогда размер виртуального контейнера ЧС-12 также равен 35 байтам (34.75+0.25 = 35). Шаг 3. Формально добавление указателя TU-12 PTR длиной в один байт к виртуальному контейнеру VC-12, превращает его в трибный блок TU-12 длиной 36 байтов (логически это удобнее представить в виде двумерной таблицы (матрицы) или фрейма 9х4 байтов, учитывая, что окончательная структура - модуль STM-1 - также представляется в виде фрейма 9х270 байтов с 9 строками и 270 столбцами). Замечание 1. Преобразование виртуального контейнера 1/С-12 (также как и 1/С-11 и 1/С-2) в трибный блок TU-12 (или соответственно в блоки TU-11 и TU-2) и последующее мультиплексирование может проходить по двум схемам, или в двух режимах: плавающем и фиксированном. Достоинство, плавающего режима в том, что он допускает использование указателей для определения истинного положения контейнера в поле полезной нагрузки, а значит допускает определенную асинхронность в транспортировке контейнера и является средством гибкого динамического выравнивания положения контейнера внутри структуры, в которую он погружен. Фиксированный режим использует фиксированное синхронное отображение структурированной информации грибных блоков на поле полезной нагрузки контейнеров верхних уровней. Он позволяет однозначно идентифицировать эту информацию с помощью указателей административных блоков AU, соответствующих этим контейнерам, что делает ненужным использование указателей грибных блоков TU-и PTR. Достоинство такого режима - более простая структура TU-и или TUG, допускающая более эффективную последующую обработку. Недостаток очевиден - исключается любая несинхронность при транспортировке контейнера. Для обеспечения плавающего режима формируется мультифрейм, состоящий из нескольких фреймов, в "рамках" которого мог бы плавать контейнер нижнего уровня (С-11, С-12, С-2). При создании такого мультифрейма допускается три варианта отображения грибов на его структуру: асинхронное, бит-синхронное и байт-синхронное (последнее проработано только для 71/Е1). Варианты отображения устанавливаются операторами сети, причем по умолчанию используется асинхронное отображение. Бит-синхронное размещение используется для сигналов, не имеющих байтовой (октетной) структуры и не рекомендуется в (12J для международных соединений. Байт-синхронный вариант для триба Е1 имеет две опции: одна соответствует PDH-трибу с внутриканальной сигнализацией CAS (19-ый байт 140 байтного фрейма TU), другая - с сигнализацией по общему каналу СС$ (используется сигнализация SS# 7). Так, для контейнеров VC-12 мультифрейм формируется из четырех последовательных фреймов 1/С-12. Он имеет период повторения 500 мкс и составную длину 140 байтов, 35 х 4 = 1 40 (рис. 2-7). Eгo начальная фаза определяется байтом индикатора положения нагрузки Н4 в заголовке POH контейнера верхнего уровня. В мультифрейме каждый фрейм имеет заголовок длиной в один байт, из этих заголовков фактически используется только заголовок первого фрейма V5. Остальные заголовки, обозначаемые J2, Z6 и 27 зарезервированы формально. Внутренняя структура фреймов VC-12„мультифрейма различна в зависимости от варианта отображения (18). Этот мультифрейм и является основой для формирования грибного блока AU-12. В нем перед заголовком каждого фрейма VC-12 дополнительно помещается указатель TU-12 PTR (они обозначаются как И, V2, VЗ и V4) длиной в один байт. В результате формируется мультифрейм TU-12 с периодом повторения 500 мкс и составной длиной 144 байта. Указатели И и V2 составляют одно общее 16-битное поле, назначение бит в котором следующее (слева- направо): биты 1-4 (биты И) - флаг новых данных NDF (изменение его нормального значения "0110" на инверсное "1001" сообщает, что под действием нагрузки изменилось выравнивание, а возможно и размер TU); биты 5-6 (биты S) - указатель Типа грибного блока TU (для TU-12 это последовательность "10"); биты 7-16 (чередующаяся последовательность 1/О бит, где I - биты положительного выравнивания, а D - биты отрицательного выравнивания) - собственно указатель TU-n PTR, для TU-12 его величина может изменяться в диапазоне 0-139. Этот указатель и определяет положение первого фрейма VC-12, располагающегося после V2 в мультифрейме TU-12 (рис. 2-7, нижний, поле 0-34). Указатель V4 является резервным полем, а 1/3 фактически используется для выравнивания.
Выравнивание осуществляется по отношению к первому фрейму и может быть как положи- тельным, при котором последующие фреймы сдвигаются назад (от VЗ к V4), для чего используется байт, следующий за)/3, так и отрицательным (от V4 к VЗ) - для чего используется поле указателя УЗ (в этом случае оно интерпретируется как поле данных). В фиксированном режиме указатели не используются и мультифрейм не формируется. Для та- кого режима может быть использовано как бит-синхронное, так и байт-синхронное отображения. Причем последний вариант не используется в сетях с вводом/выводом VC-1. В этом режиме TU- 12 представляется в виде фрейма с исходным периодом повторения 125 мкс и длиной 36 байтов, из которых первый байт (обозначаемый как R) условно содержит образы И, V2, V3, V4, а второй (также R) - образы V5, J2 Z6, 27. Шаг 4. Последовательность грибных блоков TU-12 в результате байт мультиплексирования 3:1 превращается в группу грибных блоков TUG-2 с суммарной длиной последовательности 108 байтов (36х3 = 108). Логически структуру TUG-2 также удобнее представить в виде фрейма 9х12 байтов. Замечание 2. Фактически при мультиплексировании TU- 12 в TUG-2 указатели TU- 12 PTR располагаются отдельно от виртуальных контейнеров в начале фрейма, как это показано ниже на рис. 2-9. Шаг 5. Последовательность TUG-2 подвергается повторному байт мультиплексированию 7:1, в результате которого формируется группа грибных блоков TUG-3 - фрейм длиной 756 байтов (108х7 = 756), соответствующий фрейму 9х84 байта. Замечание 3. Фактически TUG-3 соответствует фрейму 9х86, в начале которого добавляется два столбца (2х9 байтов) (рис. 2-8), состоящие из поля индикации нулевого указателя - NPI и фиксированного пустого поля (наполнителя) - FS. В результате формула образования TUG-3 принимает вид: TUG-3 = 7л TUG-2+ NPI + отце з, где индекс TUG-3 используется для отличия FS, при- меняемых в различных структурах. Таким образом, фрейм TUG-3 имеет длину 774 байта (7х108+3+15=774), что соответствует фрейму 9х86 байтов. Процедура мультиплексирования наглядно показана на рис.2-8, а схема формирования TUG-3 на рис.2-9. Шаг 6. Полученная последовательность вновь байт- мультиплексируется 3:1, в результате чего формируется последовательность блоков TUG-3 с суммарной длиной 2322 байта (774х3 = 2322). Шаг 7. Происходит формирование виртуального контейнера верхнего уровня VC-4 в результате добавления к полученной последовательности (в соответствии со схемой на рис.2-6) маршрутного заголовка POH длиной 9 байтов, что приводит к фрейму длиной в 2331 байтов (2322+9 = 2331). Замечание 4. Фактически 1/С-4 соответствует фрейму 9х261, структура которого состоит из одного столбца (1х9 байтов) POH, двух столбцов фиксированного пустого поля FS и трех TUG-3- блока, полученного в результате мультиплексирования. В результате формула образования VC-4 принимает вид: 1/С-4 = 3 х TUG-3 + POHvc 4 + FSvc 4. Таким образом, последовательность)/С-4 имеет длину 2349 байтов (Зх774+9+2х9=2349), что соответствует фрейму 9х261 байт. Шаг 8. На последнем этапе происходит формирование синхронного транспортного модуля STM-1. При этом сначала формируется AU-4, путем добавления указателя AU-4 PTR, длиной 9 байтов, который располагается в SOH (см. ниже), а затем группа административных блоков AUG путем формального, в данном конкретном случае, мультиплексирования 1:! AU-4. К группе AUG добавляется секционный заголовок SOH, который состоит из двух частей: заголовка регенераторной секции RSOH (формат Зх9 байтов) и заголовка мультиплексной секции MSOH (формат 5х9 байтов), окончательно формируя синхронный транспортный модуль STM-1, представляемый в виде кадра, имеющего длину 2430 байтов, или в виде фрейма 9 х 270 байтов, что при частоте повторения в 6 кГц соответствует скорости передачи 155,52 Мбит/с. 68. Алгоритм кодирования неразделимых циклических кодов Хемминга. Р. Хэмминг разработал конкретную конструкцию кода. которая обеспечивает весьма элегантное обнаружение и исправление одиночных ошибок при минимально возможном числе дополнительно вводимых двоичных символов, т.е. при знаке равенства. Проследим за построением этого кода, когда m = 4. При этом допустимое значение x равно трем, т.е. при числе основных (информационных) двоичных символов m = 4, число дополнительно введенных, т.е. контрольных символов должно быть не менее трех. Примем, что нам удалось "обойтись" именно тремя дополнительными символами, т.е. удалось сконструировать такой код, при котором каждый из дополнительно введенных трех символов дает нам максимально возможное количество информации, т.е. по одному биту. Тогда в расширенном кодовом наборе окажутся семь двоичных символов: B1B2B3B4 B5B6B7 (информационные символы) (контрольные символы) Поскольку символы B1 - B4 заняты кодированием собственно текста, то управлять их значениями нам не дано. Что же касается символов B5 - B7, то они предназначены именно для обнаружения и исправления ошибок и поэтому их значения мы можем увязать со значениями информационных символов произвольными тремя функциями от аргументов B1 - B4: B5=B5(B1,...,B4) (1) B6=B6(B1,...,B4) (2) B7=B7(B1,...,B4) (3) такими, чтобы в последующем с помощью трех других функций от аргументов B1 - B7 e0=e0(B1-B7) (4) e1=e1(B1-B7) (5) e2=e2(B1-B7) (6) определить значения e0,e1,e2 содержащие информацию о том, произошла ли ошибка вообще и если да, то на уровне какого именно из семи символов. Очевидно, имеется множество различных вариантов при выборе функций (1)- (6). Р. Хэмминг поставил перед собой задачу выбора именно такой совокупности функций (1) - (6), чтобы набор значений e2e1e0 оказался двоичной записью позиции, где произошла ошибка. В случае же, когда ошибка не имела места, набор e2e1e0 должен указать на нулевую позицию, т.е. на несуществующий символ B0. Из двоичной записи этих позиций 000 (0) 1 0 0 (7) 001 (1) 1 0 1 (8) 010 (2) 1 1 0 (9) 011 (3) 1 1 1 (10) легко уследить, что значение e0 "несет ответственность" за позиции B1, B3, B5 и B7 и поэтому в качестве функции берется зависимость e0 = B1+B3+B5+B7 mod 2. (11) Аналогично, обращая внимание на то, что значения e1 и e2 отвечают за соответственно B2 B3 B6 B7, B4 B5 B6 B7, получим e1= B2+B3+B6+B7 mod 2, (12) e2= B4+B5+B6+B7 mod 2. (13) Обратим внимание, что систему (1.14а) - (1.16а) можно рассматривать как развернутую запись матричного уравнения B1 B2 e0 1010101 B3 e1 = 0110011 B4 e2 0001111 B5 B6 B7 или Ve=AVa, где Ve, - вектор ошибки, указывающий на ее месторасположение; А - основная матрица, столбцы которой суть двоичные записи чисел от одного до семи. Операция сложения во всех трех уравнениях (14) - (16) осуществляется по модулю два. Подставляя в систему уравнении (14) - (16) e0=e1=e2=0, получим систему из трех уравнений B1+B1+B5+B7=0 mod2 (14) B2+B3+B6+B7=0 mod2 (15) B4+B5+B6+B7=0 mod2, (16) Приняв в качестве неизвестных величины B5, B6 и B7 получим систему из трех уравнений с тремя неизвестными: B5+B7=B1+B3 mod2, (17) B6+B7=B2+B3 mod2, (18) B5+B6+B7=B4 mod2. (19) Эта система эквивалентна одному матричному уравнению B1 101 B5 1010 B2 011 B6 = 0110 B3 (20) 111 B7 0001 B4 или CVe=IVi. (21) где Ve и Vi, векторы-столбцы, координаты которых представлены соответственно контрольными и информационными разрядами; С и I - так называемые контрольная и информационная матрицы. Столбцы этих матриц суть двоичные записи номеров соответственно контрольных и информационных разрядов. Решение системы (17) - (19), или. что то же самое, матричного уравнения (20) относительно B5, B6, B7 приводит к конкретным выражениям для функций (1) -(3): B5=B2+B3+B4 mod2, (22) B6=B1+B3+B4 mod2, (23) B7=B1+B2+B4 mod2. (24) Заметим, что сам Р. Хэмминг в качестве контрольного берет не набор символов B(m+1),B(m+2),...B(m+x), а нaбор символов, индексы которых представляют целые степени двойки. В случае, когда число контрольных символов равно трем, эти индексы равны 20 =1, 21 = 2 и 22 = 4, т.е. речь идет о наборе символов B1B2B4, относительно которых решение системы (14) - (16) чрезвычайно упрощается: B1=B3+B5+B7 mod 2, B2=B3+B6+B7 mod 2, B4=B5+B6+B7 mod 2. Это и естественно, поскольку в данном случае вместо (17) имеем дело с матричным уравнением B3 1 0 0 B1 B5 0 1 0 B2 = B6 0 0 1 B4 B7 где контрольная матрица С всегда равна единичной матрице. Отметив, что при указанной рекомендации Р. Хэмминга контрольная матрица всегда (независимо от m и x) оказывается равной единице, подробное обсуждение этой рекомендации оставим на потом, продолжая рассматривать в качестве контрольных B5B6B7 а качестве информационных - B1B2B3B4. e0=1+1+1+0=1 mod2, e1=0+1+1+0=0 mod2, e2=1+1+1+0=1 mod2. Набор значений e2e1e0=101 является двоичной записью числа "пять", т.е. указывает именно на пятую позицию (на символ B5), где, собственно, и произошла ошибка. 2х- х - 1 = m. (25) 69. Характеристики помех в тракте передачи ТТС (дополнительно информация к вопросу 33) Классификация помех. Помехой называют посторонние электрические колебания, мешающие нормальному приему сигналов. В зависимости от характера воздействия на сигнал помехи подразделяются на аддитивную и мультипликативную. Аддитивная помеха представляет собой случайный сигнал, который накладывается на полезные сигналы, передаваемые по каналам (трактам) передачи. Действие аддитивной помехи описывают следующим образом: u(t)=uc(t)+uп(t), где uc(t)—напряжение полезного сигнала; uп(t) —напряжение помехи; и u(t) —суммарное напряжение на выходе канала (тракта). Мультипликативная помеха обусловливается случайными изменениями коэффициента передачи канала (тракта) в зависимости от времени: up(t) =uc(t)uп(t), где up(t) —результирующее напряжение на выходе канала (тракта).
|