Синхронизация кадров

В телекоммуникациях извлекать синхронизация кадров или формирование кадров — это процесс, посредством которого при получении потока кадров фиксированной длины приемник идентифицирует границы кадра, позволяя биты данных внутри кадра для декодирования или повторной передачи.

Когда отправляются пакеты различной длины, необходимо иметь мгновенно распознаваемый разделитель конца пакета. Когда отправляется непрерывный поток кадров фиксированной длины, синхронизированный получатель в принципе может навсегда определить границы кадров. На практике получатели обычно могут поддерживать синхронизацию, несмотря на ошибки передачи; Промахи битов встречаются гораздо реже, чем битовые ошибки . Таким образом, допустимо использовать гораздо меньший маркер границы кадра за счет более длительного процесса установления синхронизации.

Синхронизация кадров достигается, когда входящие сигналы выравнивания кадров идентифицируются (то есть отличаются от битов данных), что позволяет извлекать биты данных внутри кадра для декодирования или повторной передачи.

Обрамление

Если передача временно прерывается или происходит событие проскальзывания битов, приемник должен выполнить повторную синхронизацию.

Поток PCM с синхронизацией кадров — приложение телеметрии

Передатчик и приемник должны заранее договориться о том, какую схему синхронизации кадров они будут использовать.

Распространенными схемами кадровой синхронизации являются:

Бит кадрирования: Обычной практикой в телекоммуникациях , например, в T-carrier , является вставка в выделенный временной интервал внутри кадра неинформационного бита кадрирования , который используется для синхронизации входящих данных с получателем. В битовом потоке биты кадра предсказуемы (не несут информацию) и встречаются в определенных позициях кадра. Правильность формирования кадра проверяется, когда почти все биты кадрирования (за вычетом небольшого допуска на ошибки передачи) имеют прогнозируемые значения.
Формирование последовательности синхвордов и флагов: Вместо одного бита некоторые системы используют многобитное синхрослово в каждом кадре или последовательность флагов , которая отмечает начало и конец каждого кадра. Высокоуровневое управление каналом передачи данных и подобные системы используют последовательности флагов. ^[1]
Кадрирование на основе CRC: Некоторое телекоммуникационное оборудование использует кадрирование на основе CRC , при котором правильность кадрирования проверяется, когда почти все кадры имеют действительные CRC.

Синхронизатор кадров

В телеметрии приложениях синхронизатор кадров используется для определения границ кадров в последовательном двоичном потоке с импульсно-кодовой модуляцией (PCM).

В большинстве телеметрических приложений синхронизатор кадров следует сразу за синхронизатором битов. Без кадровой синхронизации декоммутация невозможна.

Синхронизатор кадров ищет во входящем битовом потоке вхождения шаблона синхронизации кадров. Если шаблон сохраняется достаточно долго и случайное совпадение становится невозможным, синхронизатор объявляет данные синхронизированными и доступными для декодирования. При возникновении большого количества несовпадений синхронизатор заявляет о потере синхронизации.

Поиск может быть последовательным (рассматривать только одну отправную точку за раз) или одновременно можно рассматривать несколько возможных отправных точек. Усовершенствованные методы продолжают поиск, даже когда синхронизация установлена, так что, если синхронизация потеряна, к моменту обнаружения потери будет найдена новая позиция начала кадра. ^[2]

Различные типы коммутации в синхронизированном по кадрам потоке PCM

Нередко имеется несколько уровней синхронизации кадров, когда серия кадров объединяется в более крупный «суперкадр» или «основной кадр». Отдельные кадры тогда являются «второстепенными кадрами» внутри этого суперкадра. Каждый кадр содержит идентификатор подкадра (часто простой счетчик), который определяет его положение в суперкадре. Второй синхронизатор кадров устанавливает синхронизацию суперкадра. Это позволяет использовать субкоммутацию, при которой некоторые данные передаются реже, чем каждый кадр.

См. также

Ссылки

^ Симпсон, Уильям А. (июль 1994 г.). PPP в HDLC-подобном кадрировании . Рабочая группа по интернет-инжинирингу. дои : 10.17487/RFC1662 . РФК 1662 .
^ Патент США 5621773 «Метод и устройство для быстрой синхронизации расширенных суперкадров T1», выданный 15 апреля 1997 г., передан LSI Logic Corporation.

В этой статье использованы общедоступные материалы из Федеральный стандарт 1037C . Управление общего обслуживания . Архивировано из оригинала 22 января 2022 г. (в поддержку MIL-STD-188 ).

Научные статьи

Дж. Л. Мэсси. «Оптимальная кадровая синхронизация». IEEE транс. сообщение, com-20(2):115-119, апрель 1972 г.
Р Шольц. «Методы кадровой синхронизации», IEEE Transactions on Communications , 1980 .
П. Робертсон. «Оптимальная кадровая синхронизация для непрерывной и пакетной передачи данных», кандидатская диссертация, 1995 г., отчеты о ходе работы ВДИ серии 10, № 376 PDF

[1] Симпсон, Уильям А. (июль 1994 г.). PPP в HDLC-подобном кадрировании . Рабочая группа по интернет-инжинирингу. дои : 10.17487/RFC1662 . РФК 1662 .

[2] Патент США 5621773 «Метод и устройство для быстрой синхронизации расширенных суперкадров T1», выданный 15 апреля 1997 г., передан LSI Logic Corporation.

[1]

[2]