Мультиплексирование компьютерных, телевизионных и телефонных передач в стандарте РСИ

В стандарте Расширяемый связный интерфейс (РСИ) [1,2] предусмотрены как передачи сообщений с немедленным эхо-подтверждением о получении, так и передачи без стандартного подтверждения. Второй вариант удобен и достаточен для передач оцифрованных телевизионных и телефонных сигналов. Это позволяет организовать объединенную систему для совместной работы компьютеров, телевизоров и телефонов/факсов. В простейшем случае станции соединены в кольцо РСИ (рисунок 1), но допустимы и произвольные конфигурации сети. К каждой станции (рисунок 2) в качестве узлов РСИ могут быть присоединены компьютер, множество телефонов, телевизоры и один телевизионный передатчик (но не более четырех во всей системе).

ВРЕМЕННАЯ ДИАГРАММА

Телевизионные каналы работают в реальном времени при определенной временной диаграмме, поэтому компьютерные сообщения должны быть расположены в незаполненных временных зонах, как и коды мгновенных значений телефонного звука.

В качестве основы временной диаграммы трех видов передач резонно взять предложение перспективного цифрового телевизионного стандарта, внесенное в 1981 году Международной организацией по радио и телевидению OIRT [3, с.327]. Предложенный стандарт, пригодный для обеих основных систем телевидения SECAM и PAL, определяет кодирование трех сигналов: общей яркости Y и цветоразностных сигналов R-Y (красный минус яркость) и B-Y (синий минус яркость). Для европейского варианта телевидения (625 строк, 50 черезстрочных полей, fc =15625 строк/с) определены 864 стробирований сигнала Y на полной строке (720 на ее активной части), при этом частота дискретизации fc=15625х864=13,5 МГц. Для каждого из цветоразностных сигналов числа в два раза меньше. Кодирование сигналов двоичное линейное, 8 битов на отсчет. Скорость передачи информации (13,5+6,25+6,25)x8=216 Мбит/с без учета синхронизации и звука.

Периодом временной диаграммы является период строки Тс=1/fc=64мкс (рисунок 3).В течение этого времени ТВ-передатчик выполняет (720+360+360)=1440 стробирований на активной части строки и добавляет два строба звука с частотой 2fc , при этом получаются 1442 байта информации. К ним добавляются еще два байта номера строки, после этого все байты группируются по два и к каждой паре добавляются 4 бита. Так образуются 20-разрядные символы РСИ (рисунок 4) для последующей передачи побитно через оптоволоконный канал связи. В таблице 1 показан процесс формирования пакета передачи первой строки.

В процессе стробирования 722 символа или 14440 битов накапливаются в памяти строки, а затем передаются с частотой 1,25 Гбит/с, стандартной для РСИ. На это уходит 11,6 мкс. Оставшееся время 52,4 мкс может быть использовано для компьютерных передач, телефонии или еще нескольких каналов ТВ. Для примера на временной диаграмме компьютерам выделена треть периода Тс, а на телефонные разговоры и факс-передачи половина периода.

ФОРМАТ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПЕРЕДАЧ

В рассматриваемой системе информация передается кодированием типа S20 [1, 3.11.3]. В этом случае после 16-ти битов основного символа РСИ следуют 4 бита ярлыка, которые определяют флаг символа и некоторые специальные функции. Флаг "1" выражается кодом 1011, а флаг "0" кодом 1101 (рисунок 4). В стандарте РСИ использованы еще три значения кода: 0100, 0010 и 0011. Другие значения незаконны и указывают на повреждение символа, однако в специальных системах могут быть использованы при введении оговорки в протокол РСИ. В частности, в таблице 1 флаг 0101 использован как признак кодов звука. Протокол РСИ должен воспринимать эти флаги как запрет на начало компьютерной передачи - эквивалентно флагу "1".

Таблица 1.

Нормальная компьютерная передача пакета может быть начата только в том случае, если узел получает флаг "0". Для компьютеров отводится определенный интервал внутри Тс, например 20,4 мкс, как на рисунке 3, за это время могут быть переданы около 2 Кбайт информации по правилам, определенным в стандарте РСИ.

ТЕЛЕФОННЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Удовлетворительная передача речи по телефонным каналам обеспечивается при полосе частот fтф=3,4 кГц или при частоте стробирования звукового сигнала fстф =8 кГц.

Этой частоте соответствует период стробирования Тстф = 125 мкс, который практически равен двум периодам 128 мкс телевизионной строки (рисунок 3). Такое соотношение позволяет удобно и эффективно разместить телефонные каналы во временной диаграмме. В отличие от телевизионных передач, однонаправленных к ТВ-приемникам, в телефонных разговорах абонент-инициатор получает ответы от вызванного абонента, коды которых удобно размещать в начале четных периодов ТВ-строки. Если инициатор получает для передачи своих звуковых кодов временной канал с номером N, то номер канала ответчика N* = N+4000 (при выделении для телефонии интервалов 32 мкс или 4000 пар каналов N и N* ).

Сущность соединения двух телефонов в цифровой системе состоит, во-первых, в обнаружении инициатором первого же пустого (неиспользуемого) канала N и в привязке своего номера к этому каналу. Во-вторых, при вызове абонента инициатор сообщает ему уже известный номер N* заведомо пустого ответного канала, и абонент связывает канал N* со своим номером. После этого и инициатор, и абонент могут передавать свои звуковые коды именно в моменты полученных каналов.

В процессе соединения телефонов происходит обмен пакетами РСИ, которые состоят из символов S20 (таблица 2). Поскольку каждый символ содержит 2 байта используемой информации, максимальное число узлов РСИ в системе 216 = 65536, но число телефонных узлов меньше прежде всего потому, что для изображения десятичной цифры требуется 4 бита и при десятичном исчислении максимальное число узлов равно 9999, что достаточно даже при наличии в системе компьютерных и ТВ-узлов.

Таблица 2.

Номер телефона выражается двумя символами, причем первые 4 бита отведены для служебных целей, например, для сообщения о занятости номера ответчика - таблица 2,в. Оставшиеся 28 битов обеспечивают передачу семи знаков - до 9 999 999. Циклический избыточный код предусмотрен протоколом РСИ и служит для проверки правильности передачи пакета, а его использование обеспечивается схемой интерфейсной СБИС РСИ.

На рисунке 5 показаны основные регистры и логические звенья узла РСИ, предназначенного для телефонии, за исключением коммутации внутри местной телефонной сети. Узел А получил пакет вызова от узла В, расположенного правее вне рисунка. После дешифрации пакета вызова телефонная сеть получает номер вызываемого абонента и номер канала приема NB . Эти номера позволяют выделять звуковые коды из тех символов n, которые появляются в моменты NB . Кроме того, в регистре канала ответа устанавливается номер NB* = NB +4000. В момент, когда n становится равным NB* , через схемы И2 и ИЛИ происходит стробирование регистра передаваемого звукового символа для ответной передачи по кольцу РСИ к узлу-инициатору.

Пустые звуковые символы имеют флаг 1100. Если узел А хочет занять канал для разговора, то по запросу дешифратор-селектор пустого символа просматривает флаг во всех проходящих символах. При обнаружении флага 1100 сразу же запоминается номер символа, который становится номером канала NA инициативных передач, при этом флаг изменяется на 1011, то есть"1", чтобы последующие узлы не заняли этот канал. После этого узел А в течение следующего цикла 128 мкс ожидает возможное извещение от вызываемого узла о занятости абонента. Если такое извещение не получено, узел А начинает разговор, который проходит через временные каналы NA и NA* =NA +4000.

Первые 8 символов 1<=n<=8 и 8 символов 8001<=n<=8008 заняты для установления соединений телефонов и не используются для передачи звуковых кодов, поэтому в рассматриваемом примере число разговоров 3992. Заметим, что символ несет два байта, каждый из которых позволяет передать независимый 8-разрядный код, т.е. система может одновременно передавать до 7984 разговоров или факс-сообщений. Двойное использование символов требует усложнения схемы рисунка 5 или реализуется в схеме телефонной сети за пределами собственно узла РСИ.

Описанная система будет эффективна в тех сетях, где необходима быстрая передача компьютерных сообщений. Если учесть, что такая нужда появляется все чаще , и оптоволоконные каналы связи заменяют электрические, а кабельное телевидение распространяется все шире, можно ожидать использования системы РСИ и при модернизации телефонных сетей, в частности в небольших городах. Система может быть особенно удобна на новых больших кораблях и самолетах.

ЛИТЕРАТУРА

1. ANSI/IEEE Std 1596-1992 Scalable Coherent Interface (SCI); русский перевод "Расширяемый связный интерфейс (РСИ)", выполнен в РФЯЦ-ВНИИТФ, Снежинск, 1994; проект стандарта ISO/IEC DIS-13961.

2. К. Эрглис. Открытые модульные многопроцессорые информационно- измерительно- управляющие системы. "Открытые системы", N 1(9), 1995, стр. 57.

3. М. Птачек. Цифровое телевидение. Теория и техника. Изд. "Радио и связь", М., 1990. Эрглис Кронид Эдуардович, тел. (095)-192-60-62. 456770 - Снежинск Челябинской области, а.я. 75, тел. (35172)-363-57, факс (35172)-320-77.