Временное мультиплексирование. Синхронизация

Частотное мультиплексирование достаточно сложно в реализации и настройке (как и все аналоговые методы с полосовой фильтрацией). При использовании ИКМ наиболее удобной является схе­ма мультиплексирования с временным разделением каналов, или, кратко, схема временного мультиплексирования, или схема с разделением ресурсов с помощью коммутатора (на пере­дающей стороне), который поочередно подключает каждый входной канал на определенный вре­менной интервал (называемый "тайм-слот" или "интервал коммутации", или "цикл"), необхо­димый для посылки выборки (т.е. импульсного сигнала с амплитудой, равной мгновенному значе­нию входного сигнала в момент взятия выборки) в канал связи.

Сформированный таким образом поток выборок от разных входных каналов (АИМ-сигнал - математически «решетчатая функция») направляется в канал связи. На его приемной стороне демультиплексор с помощью аналогичного коммутатора выделяет отдельные выборки и распределяет их по соответствующим каналам. Поток выборок в каждом канале фильтруется с помо­щью фильтров нижних частот (ФНЧ), восстанавливающих исходный аналоговый сигнал.

В этой схеме важно то, что коммутаторы на передающей и приемной сторонах должны ра­ботать синхронно, т.е. должны быть синхронизированы.

Схема временного мультиплексирования выборок приведена на рис.

Рис. Обобщенная схема временного мультиплексирования

Для реализации временного мультиплексирования в телефонных сетях коммутатор должен обращаться с периодом, равным периоду дискретизации, тогда интервал коммутации канала

где число входных каналов мультиплексора, или [мкс].

Если мульти­плексируются 24 канала, то = 5,208(3) мкс, если 32 канала, то = 3,90625 мкс. Однако вве­денное понятие интервала коммутации как фиксированной величины верно только условно. На практике при использовании синхронизации эта условность выражается в том, что сам процесс коммутации информационных каналов может оказаться неравномерным.

Действительно, для синхронизации коммутаторов должен использоваться определенный синхроимпульс или его цифровой аналог (например, последовательность вида "11...11" соответствующей длины). Если он передается по какому-то внешнему каналу управления, то рассмотренная схема идеального мультиплексирования абсолютно верна, если же используется внутриканальная синхронизация, то процесс синхронизации сводится к вставке дополнительного, так называемого синхронизирующего (выравнивающего), бита или группы бит после m выборок, либо организа­ции более сложной повторяющейся структуры в потоке выборок, включающей, например, m вы­борок и k полей определенной длины или выравнивающих бит.

Эта структура может быть разной, но она фиксирована для конкретной схемы кодирования ИКМ и носит название кадр или фрейм (frame), в терминологии связистов "цикл". Несколько фреймов могут объединяться в общую структуру - мультифрейм (multiframe), в терминологии связистов "сверхцикл".

Период повторения фрейма - это время, требуемое на один полный цикл коммутации с учетом времени вставки выравнивающей группы бит.

Другим непривычным моментом в схеме временного мультиплексирования (по сравнению с аналогичной схемой, используемой и в компьютерных системах) является наличие в поле выборки бита сигнализации, уменьшающего разрядную сетку выборки на один бит (с 7 до 6 или с 8 до 7), либо использование для целей сигнализации целых интервалов коммутации или тайм-слотов.