Синхронные и асинхронные методы передачи данных. Основные принципы

Цифровые сети передачи данных с коммутацией каналов.Общим отличительным признаком цифровых сетей ПД является применение цифровых систем передачи (ЦСП) на всех участках сети, начиная от абонентских и кончая магистральными линиями, и электронных станций.

Цифровые сети ПД по сравнению с традиционными сетями ха­рактеризуются высокой верностью, большими скоростями переда­чи, малым временем установления соединения и высокой надежностью. Вероятность ошибки на знак в этих сетях ≤10^-6...10^-7скорость передачи по высокоскоростным каналам ПД - десятки, сотни Кбит/с и десятки Мбит/с. Благодаря цифровым системам коммутации сокращается время установления соединения до не­скольких секунд и меньше. Надежность в цифровых сетях обеспе­чивается за счет более высокой надежности ее элементов: реализации ЦСП на БИС, резервирования оборудования систем коммутации, а также благодаря гибкой системе управления сетью на базе ЭВМ. Эта система позволяет оперативно управлять сетью ПД, эффективно контролировать ее состояние, а в случае выхода из строя отдельных участков сети быстро находить обходные пути.

Применение в цифровых сетях ПД управляющих систем позво­ляет ввести большой набор новых услуг, например, организацию закрытых групп пользователей, прямой и сокращенный вызов, идентификацию вызываемого абонента.

Сети передачи данных с коммутацией каналов (ПД-КК) можно разделить на два класса: асинхронные и синхронные. В асинхрон­ных сетях отсутствует единая синхронизация, отдельные системы передачи и коммутационные станции имеют самостоятельные тактовые генераторы.

В синхронных сетях прохождение всех процессов (передачи и коммутации) во времени определяется единым тактовым синхро­сигналом от единого источника.

Асинхронные цифровые сети передачи данных. Эти сети появились исторически первыми, что определялось попыткой объе­динения разнородной цифровой техники. Примером такой сети может служить комбинированная сеть передачи телеграфных со­общений и среднескоростной передачи данных. В асинхронных сетях, как правило, не согласованы скорости работы и методы синхронизации оконечного оборудования данных (ООД), способы разделения каналов и другие факторы. Для разрешения указанных противоречий все элементы сети дополняются цифровыми устрой­ствами, обеспечивающими прозрачный асинхронный ввод (ПАВ), при котором не предъявляется каких-либо требований к временным характеристикам передаваемого сигнала. ПАВ является прозрач­ным по отношению к длительности тактовых интервалов переда­ваемых сигналов, что обеспечивает возможность синхронного и стартстопного режимов работы и передачу дискретных сигналов с любой скоростью, не превышающей допустимую.

Широкое применение асинхронных сетей с ПАВ ограничивается следующими недостатками.

1. Наличие краевых искажений при использовании соответст­вующих методов сопряжения: наложения (МН), скользящего индек­са с подтверждением (СИП) и др.

2. Степень краевых искажений при ПАВ зависит от того, насколь­ко скорость работы синхронных устройств превышает скорость работы ООД. Самый экономичный из способов ПАВ требует не менее чем трехкратного превышения скорости цифрового потока над скоростью передачи данных.

3. Ограничения на величину краевых искажений вынуждают вы­бирать еще более высокие скорости цифровых потоков.

Другой способ построения асинхронных сетей с непрозрачным асинхронным вводом (НАВ) предполагает ограниченный набор скоростей передачи и единый метод синхронного временного раз­деления каналов. В таких сетях налагаются определенные требова­ния на временные параметры сигналов, поступающих от ООД, при этом разница между скоростями вводимого сигнала данных и циф­рового потока пренебрежимо мала. Сеть ПД-КК с НАВ по сравнению с ПАВ характеризуется значительно лучшим использованием про­пускной способности, возможностью высокоскоростной передачи данных и непрозрачностью в отношении скоростей и способов коммутации. В сети с НАВ краевые искажения практически отсутствуют. Следовательно, сети ПД-КК с НАВ имеют определенные преимущества по сравнению с асинхронными сетями с ПАВ.

Синхронные цифровые сети передачи данных с коммута­цией каналов. Цифровая синхронная сеть ПД-КК предъявляет жесткие требования к системам синхронизации. Возможны два варианта обеспечения синхронизации всех элементов сети.

1. В сети действует единый источник синхронизации, на частоту и фазу которого настраиваются тактовые генераторы коммутацион­ных узлов.

2. Общая синхронизация достигается путем взаимной автопод­стройки частот тактовых генераторов, расположенных в УК. Син­хронизация на местных участках сети осуществляется в соответствии с синхросигналами, передаваемыми каждым УК к подключенным мультиплексорам и отдельным АП. В нашей стране рекомендуется первый вариант или метод принудительной синхро­низации. Источник синхросигнала, нестабильность которого порядка 10^-5 располагается на одном из УК. Ведомые генераторы в осталь­ных УК осуществляют коррекцию своих частот путем сравнения числа тактовых интервалов, поступившего из линии сигнала и вы­рабатываемого местным тактовым генератором, за определенный промежуток времени. Результаты сравнения служат корректирую­щим сигналом для управления частотой местного тактового генера­тора.

Цифровые синхронные сети ПД-КК обеспечивают следующие характеристики:

- передачу данных в широком диапазоне скоростей (до 48 Кбит/с);

- вероятность ошибки на бит между любой парой АП без приме­нения устройств защиты от ошибок (УЗО), не хуже чем 10^-5;

- время установления соединения не более 1с при использова­нии наземных каналов;

- прозрачность передачи по отношению к битам, первичным ко­дам, алгоритмам и форматам;

- синхронизацию сети по кодовым элементам, а в случае необ­ходимости и по кодовым комбинациям (знакам).

Таким образом, цифровые синхронные сети ПД-КК имеют суще­ственные преимущества перед традиционными сетями, используе­мыми для передачи данных: высокие показатели верности, малое время установления соединения, широкий набор услуг.

Однако имеются определенные недостатки, например, слож­ность создания системы синхронизации и обеспечения живучести сети при выходе из строя тактовых генераторов. Общим недостат­ком всех сетей с КК является низкое использование пропускной способности канала связи в целом по сети. Указанные недостатки частично устраняются в сетях с КС и КП.