...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь - Попов Георгий Леонтьевич. Страница 55
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.
Как же все происходит? Специальное устройство из нескольких микросхем (так сказать, "группа контроля") следит за взаимным положением импульсов записи и считывания. Пусть расстояние между соседними нарами этих импульсов постепенно начинает уменьшаться. Значит, местный генератор ускорил свой бег и импульсы считывания начали следовать быстрее. Как только контролируемый интервал уменьшится до критической величины, наш строгий контролер подаст сигнал тревоги: "пустой" интервал возник раньше. Поскольку ему еще не время появляться, другое устройство (тоже группа микросхем) введет в этот пустой интервал ложный импульс, не несущий никакой информации. Своего рода "обманку", "пустышку". Все происходит так же, как и в случае с нашими часами, когда, подводя их вперед, мы добавляем потерянные секунды. Вот и здесь мы тоже добавляем как бы потерянный импульс. Так достигается согласование, или выравнивание, скоростей записи и считывания цифровых потоков, которое в данном случае называется положительным.
Вы спросите, почему же обязательно нужно вставлять ложный импульс, не лучше ли взять, да и "притормозить" чуть-чуть генератор тактовых импульсов? Нет, нельзя. Дело в том, что тактовые импульсы разных цифровых потоков могут, в принципе, и не совпадать точно друг с другом, а генератор - один на всю систему передачи. Представим, что будет, если начать его непрерывно "дергать", подстраивая то под один цифровой поток, то под другой. Тут единственный путь - вставлять по мере необходимости в каждый из потоков ложные импульсы.
Любопытно, что в американской технической литературе описанная выше процедура согласования скоростей называется коротко одним словом: staffing. По-русски ого произносится как "стаффинг", а переводится как "вставка".
Так вот откуда он взялся, этот литературный герой приведенного в начале главы детективного сюжета! - воскликнет читатель. - Значит, это его нужно "опознать" и "ликвидировать"? Конечно. Ведь на приемной станции неизвестно, что передан ложный импульс, а не информационный.
После того как в низкоскоростной цифровой поток введен ложный импульс, нужно передать на приемную станцию команду: "Внимание! Произошло согласование скоростей". (Для иностранных читателей: "Attention! Staffing!".) Она служит сигналом для "ликвидации" на приеме ложного импульса. Такой командой может служить, например, посылка по служебному каналу единичного бита. В качестве служебного канала можно договориться использовать один из "законных" пустых интервалов, не занятый синхроимпульсом. Итак, если на приемной стороне в служебном интервале объединенного цифрового потока появляется 1, это означает, что из выделенного низкоскоростного потока нужно исключить очередной импульс - он ложный. А пока по служебному каналу поступают нули, исключать импульсы не надо - они все информационные.
Посылать по линии команду, состоящую всего из одного бита, крайне неосторожно. Под воздействием помех 1 может превратиться в 0, а 0 - в 1, и тогда случится непоправимое - информация будет декодирована неправильно. Поэтому для большей надежности команду согласования скоростей многократно дублируют, например, посылая ее 3 раза. В данном случае она будет иметь вид 111. Теперь, если в ней после воздействия помех останется только одна 1, команда все равно будет воспринята. Комбинацию же 000 нужно понимать так: согласование скоростей не производилось и пока все идет нормально.
До сих пор речь шла о том, что местный генератор может только "убежать вперед". Но с таким же успехом он может и "отставать", вырабатывая импульсы считывания реже, чем необходимо. Может случиться так, что в цифровом потоке уже должен появиться "пустой" интервал, а тактовые импульсы из-за замедленной их скорости до сих пор еще не считали из ЗУ предшествующий ему информационный импульс. Что делать в таком случае? Придется исключить из цифрового потока этот "неудачливый" бит и предоставить временной интервал "по расписанию" для передачи очередной порции служебной информации (скажем, синхроимпульса). Только так можно согласовать, или выровнять, скорости тактовых импульсов записи и считывания. Такое согласование получило название отрицательного. Не напоминает ли вам подобное действие операцию с часами, когда, подводя стрелки вперед, мы исключаем часть секунд из пути, пройденного стрелкой?
Если местные "часы" системы передачи подводятся и в ту, и в другую сторону, то одной команды "Внимание! Произошло согласование скоростей" будет мало. Нужно еще сообщить на приемную станцию, какое согласование произошло: положительное или отрицательное, вставлен ложный импульс или исключен информационный. Для этой цели вводят команду, посылая по другому служебному каналу 1 при положительном согласовании и 0 - при отрицательном. Для надежности ее тоже повторяют 3 раза. Комбинация 111 во втором служебном канале (организованном также за счет части "пустых" интервалов) будет воспринята как сигнал о том, что в цифровой поток вставлен ложный импульс, а комбинация 000 в этом канале - как сигнал о том, что из потока "вырезан" информационный бит. Устройства распознания команд выполнены таким образом, что они сработают даже в том случае, когда в командах "выживут" всего по одному биту, а остальные "погибнут" в борьбе с помехами.
Так что же, исключенный на передаче информационный бит пропадает совсем? Нет. Его посылают вдогонку по третьему служебному каналу, причем для верности тоже повторяют 3 раза. Итак, приемник цифровой системы передачи по первой команде (комбинация 111) узнает, что произошло согласование, по второй команде поймет, что нужно или ликвидировать ложный импульс (комбинация 111) или восстановить пропущенный информационный (комбинация 000), а по информации, взятой из третьего служебного канала, определит, какой бит пропущен - 1 (комбинация 111) или 0 (комбинация ООО).
Этим завершим наш рассказ о загадочном в начале главы иностранце "мистере Стаффинге", оказавшемся обыкновенным "рабочим парнем", способным делать невозможное - управлять временем! O' key, mister Staffing! Только бы ничего не помешало в этом сложном и скрытом от нас цифровом мире мирному течению потоков.
Вечно мешающие
И кричит душа моя от боли,
И молчит мой черный телефон. Н. Заболоцкий
Во второй половине 60-х годов XX столетия весьма популярными изданиями в самых разных читательских кругах были сборники "Физики шутят" и "Физики продолжают шутить". В этих книжечках были собраны юморески, шутливые доклады, написанные учеными разных стран, главным образом, физиками. Возможно, многое из опубликованного потеряло актуальность и сегодня уже не кажется столь смешным. Однако шутливые "законы", сформулированные Фрэнсисом Чизхолмом, заведующим кафедрой Висконсинского колледжа США, как нам кажется, останутся современными надолго. Первый закон Чизхолма гласит: "Все, что может испортиться - портится". У этого закона есть следствие: "Все, что не может испортиться - портится тоже". Любопытен и второй закон Чизхолма: "Когда дела идут хорошо, что-то должно испортиться в самом ближайшем будущем". И знаменитое следствие из него: "Если вам кажется, что ситуация улучшается, значит, вы чего-то не заметили".