Открытый урок «Поэлементная, групповая и цикловая синхронизация»

Министерство образования и науки Республики Казахстан

КГКП «Павлодарский колледж транспорта и коммуникаций»

Ашық теориялық сабақ

открытыйурок

Пән/Дисциплина: «Цифровые сети связи»

Тақырыбы/ Тема: «Поэлементная, групповая и цикловая синхронизация»

Құрастырған/Составила:

М. Сербен

Павлодар, 2018 ж/г

ПОУРОЧНЫЙ ПЛАН

Сабақтың такырыбы\Тема: «Поэлементная, групповая и цикловая синхронизация»

Сабақтың максаты/Цели:

1.Білімділік\образовательные

- приобщить к самостоятельному оперативному решению задач;

- научить анализировать, выделять (главное, существенное, основное).

2.Дамытушылық\развивающие

- развивать учебно-организационные умения, навыки (работа с книгой,

постановка цели и задач, умения планировать свой труд.,,);

- развивать учебно-интеллектуальные умения, навыки (самоконтроль,

рациональное запоминание, алгоритмизацию, сравнение классификация,

систем атизация).

3. Тәрбиеліқ\воспитательные

- воспитывать стремление к самообразованию;

- развивать коммуникативные, интеллектуальные способности.

Сабақтың типі\Тип урока: Урок лекция

Методы урока: словесный, наглядный, игровой, объяснительно-иллюстративный.

Окыту кұралдары\Оборудование:
-мультимедийная система, раздаточный материал, литература, тексты, карточки с заданием.

Учебно- методическая литература, справочная литература:

- Гольдштейн Б.С. «Интеллектуальные сети» Москва Радио и связь 2000г.

- Лихтенциндер Б.Я. и др. «Интеллектуальные сети связи» М. Эко-трендз. 2000г.

- Шмалько А.В. «Цифровые сети связи» М. Эко-трендз. 2000г.

Сабақтың барысы\ход урока

1.Бағдарлы - уәжділік блогі / Ориентировочно- мотивационный блок

2.Операциялық-орындаушы блогі / Операционно-исполнительский блок

3.Рефлексивті-бағалау блогі / Рефлексивно-оценочный блок

Синхронизация ПДС

Синхронизация- это процесс установления и поддерживания определенных временных соотношений между двумя и более процессами. Различают поэлементную, групповую и цикловую синхронизацию. В соответствии с ГОСТ 17657 - 79 поэлементная, групповая и цикловая синхронизация - это синхронизация переданного и принятого цифровых сигналов данных, при которой устанавливаются и поддерживаются требуемые фазовые соотношения между значащими моментами переданных и принятых соответственно единичных элементов сигналов и циклов их временного объединения.

 Поэлементная синхронизация позволяет на приеме правильно отделить один единичный элемент от другого и обеспечить наилучшие условия для его регистрации.

 Групповая синхронизация обеспечивает правильное разделение принятой последовательности на кодовые комбинации, а цикловая синхронизация - правильное разделение циклов временного объединения элементов на приеме. Обычно задачи цикловой и групповой синхронизаций решаются одними и теми же методами.

Рассмотрим особенности поэлементной и групповой синхронизаций синхронных и стартстопных систем.

Рисунок 7.1 - Формирование элементов кодовых комбинаций при синхронном методе передачи

Синхронизация в синхронных системах. При синхронном методе передачи передатчик непрерывно формирует элементы сигнала длительностью τ₀, равный единичному интервалу (рисунок 7.1, а). Элементы объеденяются в комбинации длительностью Тк. Зная момент начала включения передатчика t₀, можно определить время прихода любого единичного элемента, а зная число единичных элементов кодовой комбинации, легко отделить одну кодовую комбинацию от другой. Определив интервалы времени, на которых появляются элементы, можно предсказать время прихода наиболее устойчивой части элементов сигнала. Регистрируя сигнал на этой части, можно снизить вероятность неправильного приема элемента.

Синхронная работа распределителя передатчика и приемника обычно поддерживается автоматически. Для этого в приемнике по мере необходимости вырабатываются сигналя подстройки частоты задающнго генератора (ЗГ) приема. Частота этого генератора должна по возможности совпадать с частотой генератора парадачи. Пусть частота ЗГ f_зп на передачи равна номинальной f_н. Частота ЗГ на приеме вследствие нестабильности может отклоняться от номинального значения f_н на величину Δf (коэффициэнт нестабильности k=Δf /f_н). Уход частоты ЗГ на приеме приводит к отклонению тактовой последовательности от ее идеального положения. Пусть в момент t₀=0 тактовая последовательность совпадает с идеальной. Определим время, за которое уход по фазе в полях от длительности единичного элемента будет равен величине ε. Для этого рассмотрим два гармонических сигнала с частотами f₁ и f₂, вырабатываемых соответственно ЗГ на передаче и приеме (рисунок 7.2). Из этих колебаний формируется тактовая последовательность (последовательность синхроимпульсов).

Рисунок 7.2 - Гармонические сигналы задающих генераторов передачи и приема

Пусть f₁=1/(T-ΔT), где T=τ₀, f₂=1/(T+ΔT). За τ₀/ΔT=n единичных интервалов расхождение по фазе достигнет ε=1. Это произойдет за время равное:

где k=ΔT/τ₀ или с учетом относительной нестабильности генератора передатчика и приемника t_ε=1/2kB.

Если обозначить допустимое расхождение по фазе через ε_доп, то время, за которое уход по фазе будет превышать допустимое значение (произойдет рассинхронизация),

Если ε_доп выразить в процентах от единичного элемента, то формула (7.2) примет вид:

Используя полученное выражение, можно также для заданных t_{ε доп} и В определить необходимую величину k.

Рисунок 7.3 - Формирование элементов стартстопных кодовых комбинаций

Особенности поэлементной и групповой синхронизации при стартстопном методе передачи. При стартстопной работе каждая кодовая комбинация начинается со стартового (бестокового) элемента, за которым следуют кодовые элементы. Каждая кодовая комбинация оканчивается стоповым (токовым) элементом (рисунок 7.3, а).

Приемный распределитель запускается стартовым элементом и останавливается при поступлении стоповой посылки. За счет остановки распределителя приема накопившееся по фазе расхождение распределителей передачи и приема ликвидируется и прием следующей кодовой комбинации начинается при нулевом расхождении по фазе распределителей.

Найдем максимальное отклонение синхроимпульсов (рисунок 7.3, б), используемых для регистрации методом стробирования единичных элементов за время стартстопного цикла T_ст (рисунок 7.3, а) относительно идеального положения. Оно определяется выражением:

где (n+1) - длина кодовой комбинации с учетом стартового элемента. Относительная величина отклонения синхроимпульса равна:

При стартстопной передаче вследствие необходимости поддерживать требуемые фазовые соотношения только на интервале стартстопного цикла, требования к стабильности генератора тактовых импульсов существенно ниже, чем при синхронной передаче. При синхронной передаче на приеме требуется подстройка генератора тактовых импульсов в течение всего сеанса связи.

Другими приемуществами стартстопного метода являются быстрое вхождение в синхронизм и возможность аритмичной работы передатчика. Однако при стартстопном методе хуже используется пропускная способность канала за счет включения в состав передаваемых кодовых комбинаций элементов "Старт" и "Стоп", которые не несут информации потребителю. Кроме того, при стартстопном методе помехоустойчивость приемника хуже.

Стартстопный метод находит применение в системах телеграфной связи и низкоскоростных системах ПД. Работа со скоростью свыше 300 Бод предусматривает только синхронный способ передачи.

7.2 Методы и устройства синхронизации по элементам

Требования к устройствам синхронизации по элементам. К устройствам синхронизации по элементам предъявляются следующие требования:

Высокая точность синхронизации. Допустимое относительное отклонение синхроимпульсов (тактовых импульсов) от моментов, соответствующих идеальной синхронизации, ε_доп=+ - 3%.

Малое время вхождения в синхронизм как при первоначальном включении, так и после перерыва связи.

Сохранение синхронизма при наличии помкх и кратковременных перерывов связи.

Независимость точности синхронизации от статической структуры передаваемого сообщения.

Указанные требования противоречивы. Однако путем выбора рациональной структуры сигналов и выбора оптимальных параметров устройств синхронизации можно обеспечить требуемую точность синхронизации.

Методы синхронизации по элементам. Классификация методов синхронизации. Поэлементная синхронизация может быть обеспечена за счет использования автономного источника - хранителя эталона времени и методов принудительной синхронизации. Первый способ применяется лишь в тех случаях, когда время сеанса связи, включая время вхождения в связь, не превышает время сохранения синхронизации. В качестве автономного источника можно использовать местный генератор с высокой стабильностью.

Методы принудительной синхронизации могут быть основаны на использовании отдельного канала ( по которому передаются импульсы, необходимые для подстройки местного генератора ) или рабочей (информационной) последовательности. Использование первого метода требует снижения пропускной способности рабочего канала за счет выделения дополнительного синхроканала. Поэтому на практике чаще всего используется второй метод.

По способу формирования тактовых импульсов устройства синхронизации с принудительной синхронизацией подразделяются на разомкнутые (без обратной связи) и замкнутые (с обратной связью).

7.3 Методы и устройства групповой и цикловой синхронизации

Требования к устройствам групповой синхронизации. К устройствам групповой синхронизации в системах ПДС предъявляются следующие требования:

обеспечение требуемой точности групповой синхронизации с учетом всех факторов, влияющих на канали систему связи;

малое время вхождения в синхронизм как при первоначальном включении, так и после кратковременных перерывов;

автоматическое вхождение в синхронизм и поддерживание синхронизации в процессе сеанса связи;

минимальные потери пропускной способности канала связи за счет введения синхронизирующей информации в сообщение;

простота и надежность работы устройств групповой синхронизации.

Методы групповой синхронизации. Классификация. Этот вид синхронизации имеет исключительно важное значение, так как нарушение синхронизма приводит к неправильному декодированию кодовых комбинаций.

В устройствах групповой (цикловой) синхронизации в отличие от устройств синхронизации по элементам информации о фазе можно извлечь лишь тогда, когда в сообщении есть избыточная информация. Для этого можно воспользоваться избыточностью, вводимой для повышения верности передачи информации. В таком случае факт синхронизации поддерживается сравнительно малым числом обнаруженных ошибок, которые обусловленны только действием в канале связи помех. Когда избыточная информация в сообщении отсутствует, необходимо на передаче вводить специальные сигналы, позволяющие на приеме разделить группы элементов, в качестве которых, в частности, могут выступать кодовые комбинации. При этом скорость передачи информации снижается.

В случаях передачи информации в течение короткого промежутка времени и при использовании равномерного кодирования для обеспечения групповой синхронизации достаточно определить начало сеанса связи и послать сигнал пуска (стартовый сигнал) перед передачей информации в канал связи. Такой метод одноразовой передачи синхронизирующей информации называют безмаркерным методом групповой синхронизации. Метод, при котором специальные сигналы, позволяющие отделить одну кодовую комбинацию от другой, посылаются в течение всего сеанса связи, называется маркерным.

Контрольные вопросы

В чем особенности поэлементной и групповой синхронизации для синхронных систем ПДС?

В чем особенности поэлементной и групповой синхронизации для стартстопных систем ПДС?

Перечислите требования, предъявляемые к устройствам поэлементной синхронизации?

Дайте классификацию методов и устройств поэлементной синхронизации?

Поясните, почему в стартстопных системах требования к частоте задающего генератора оказываются менее жесткими, чем для синхронных систем?

Каков принцип действия устройств синхронизации по элементам разомкнутого типа?

Какой недостаток устройств синхронизации с автономным источником синхронизации?

Активити- «Цепочки»

Определения делятся на части и выдаются в мешочке(перемешанные), группа учащихся должна собрать правильно цепочку. Например: Синхронизация- это/// процесс установления/// и поддерживания определенных ///временных соотношений ///между двумя ///и более процессами.

Синхронизация- это процесс установления и поддерживания определенных временных соотношений между двумя и более процессами.

Методы принудительной синхронизации могут быть основаны на использовании отдельного канала ( по которому передаются импульсы, необходимые для подстройки местного генератора ) или рабочей(информационной) последовательности.

Правильное восстановление исходных сигналов в оконечном оборудовании возможно только при работе передающего и приемного генераторного оборудования, в котором должна быть обеспечена синхронизация.

Активити-TRUE/FALSE

Необходимо написать несколько предложений по определенной теме/тексту. Часть предложений может быть правдой, часть неправдой. Затем дается текст, студенты читают текст и отмечают, какие предложения исходя из текста являются правдой, а какие нет.

TRU/ (правда) Синхронизация- это процесс установления и поддерживания определенных временных соотношений между двумя и более процессами.

TRU/ (правда) Обычно задачи цикловой и групповой синхронизаций решаются одними и теми же методами.

FALS(ложь) Различают поэлементную, групповую и цифровую синхронизацию.

FALS(ложь) Синхронная работа распределителя передатчика и приемника обычно поддерживается автоматически.

TRU/ (правда) Групповая синхронизация обеспечивает правильное разделение принятой последовательности на кодовые комбинации.

FALS(ложь)Поэлементная синхронизация позволяет на приеме правильно отделить несколько элементов из множества.

TRU/ (правда) цикловая синхронизация - правильное разделение циклов временного объединения элементов на приеме.

TRU/ (правда) При синхронном методе передачи передатчик непрерывно формирует элементы сигнала

Схема № 1- Формирование элементов кодовых комбинаций при синхронном методе передачи

Кроссворд

По горизонтали:

1.Процесс преобразования сигнала из формы, удобной для непосредственного использования информации, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической переработки.

5.Промежуток времени между двумя повторяющимися процессами. Состоит из одного или нескольких тактов.

6.Из этого состоит сигнал.

8. Промежутки времени, через которые появляются элементы.

9.Это процесс установления и поддерживания определенных временных соотношений между двумя и более процессами.

12.Стоповым элементом может оканчиваться кодовая …

По вертикали:

2.Характеристика периодического процесса, равна количеству повторений или возникновения событий (процессов) в единицу времени. 

3.Генератор выдает тактовый …

4.Промежуток времени между двумя импульсами тактового генератора.

7. Он запускается стартовым элементом и останавливается при поступлении стоповой посылки.

10. Это носитель информации, используемый для передачи сообщений в системе связи.

11. Устройство, вырабатывающее сигнал.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/305769-otkrytyj-urok-pojelementnaja-gruppovaja-i-cik