Синхронизация в системах с устройствами временного разделения

Вопросы синхронизации являются очень важными для систем, использующих временное разделение. Рассмотрим модем с устройством временного разделения, на который подаются четыре потока данных со скоростью 2400 бит/с и образуется общий поток данных со скоростью 9600 бит/с с комбинированной модуляцией несущей битами каждого из исходных потоков. Для правильной модуляции необходимо, чтобы биты поступали точно в одно и то же время. Если скорость одного из потоков отличается от скорости других, скажем, на 0,01%, тогда его истинная скорость будет равна 2400,24 бит/с. При этом каждые 4 с будет появляться один лишний бит. Если скорость одного из потоков будет на 0,01% меньше, то каждые 4 с будет не хватать одного бита. Другими словами, система уплотнения не сможет работать, если каждый из потоков не будет выдавать точно одинаковое число бит за любой промежуток времени. Кратковременные флуктуации скорости можно скомпенсировать с помощью буфера, но при постоянной разнице в скорости рано или поздно возникнет вставка или потеря бита. Для того чтобы избежать этих явлений, на практике обычно применяют один генератор, задающий скорость передачи по всем каналам, входящим и исходящим из устройства временного разделения.

Для иллюстрации рассмотрим сначала простую двухточечную линию, соединяющую терминал с ЭВМ. Генератор тактовых импульсов находится в модеме, расположенном возле ЭВМ. Тактовые импульсы от этого модема используются для вывода данных из ЭВМ и для синхронизации передающего модулятора. На другом конце линии второй модем демодулирует входящий сигнал и выделяет из него тактовые импульсы которые имеют точно такой же период, что и импульсы генератора передающего модема. Выделенные на приеме тактовые импульсы поступают на терминал для стробирования входящего потока данных. Одновременно эти же импульсы используются терминалом и модемом для передачи. Сигналы, поступающие с терминала, затем модулируются и посылаются по линии связи на ведущий модем, который их демодулирует и выделяет тактовые импульсы. Эти импульсы будут иметь такой же период, что и импульсы задающего генератора. Таким образом, в этой простой системе задающий генератор определяет скорости поступления всех тактовых импульсов.

Применим теперь этот принцип к системе с разделением. Два потока данных со скоростью 4800 бит/с каждый объединяются устройством уплотнения в один общий поток со скоростью 9600 бит/с. Для упрощения на рисунке отображены только сигналы синхронизации. Задающий генератор находится в модеме Ml, расположенном возле ЭВМ. Этот генератор выдает синхроимпульсы на ЭВМ по двум каналам со скоростью 4800 бит/с. Они затем объединяются в поток со скоростью 9600 бит/с, который передается в линию. Модем М2 выделяет тактовые импульсы из аналогового сигнала и образует два потока синхроимпульсов со скоростью по 4800 бит/с каждый, которые, естественно, синхронны с импульсами задающего генератора. Полученные тактовые частоты используются на передаче в модемах МЗ и М5, работающих на скорости 4800 бит/с. На удаленном конце модемы М4 и М5 выделяют тактовые импульсы, которые используются для синхронизации терминалов, а также модемов М4 и Мб при их работе на передачу. Эти модемы модулируют сигналы, поступающие с терминала, которые после демодуляции модемами МЗ и М5 позволяют выделить тактовые частоты для их синхронизации. Тактовые частоты используются портами 4800 бит/с модема М2 при работе на передачу. Отметим, что все рассматриваемые такты синхронны с тактами задающего генератора. Результирующий поток данных со скоростью 9600 бпт/с из модема М2 синхронизируется потоками данных со скоростью 4800 бит/с из модема Ml. Все потоки данных в этой сети строго синхронизированы по скорости, и поэтому все процессы их объединения и разделения происходят без вставок и потерь бит.