Сучасні інформаційні технології/1.Комп’ютерна інженерія

Рудаков К.С., д.т.н. Лукашенко В.М., к.т.н. Лукашенко А.Г.,

Геращенко Д.Є., Сафонов А.Є.

Черкаський державний технологічний університет, Україна

Модель тестування сегментів оптоволоконних мереж та їх компонентів в проблемно-орієнтованих системах

TX+

При побудові оптоволоконних мереж широко застосовуються FDDI-технологія, яку можливо використовувати в сегментах тестування для проблемно - орієнтованих систем [1]. Образно-знакові моделі фізичного рівня та кодування, що застосовуються в оптоволоконних каналах передачі інформації за технологіями FDDI та Fast Ethernet [1, 2] представлені на рис.1.

TX-

Рис. 1. Образно-знакові моделі фізичного рівня для оптоволоконної передачі інформації

MAC – Media Access Control;

PMD – Physical Medium Dependent;

NRZI,NRZ - код без повернення до нуля з інвертуванням для одиниць;

TX-, TX+ - виходи передавача;

RX-, RX+ - входи приймача.

З аналізу вмісту визначених моделей тестування видно, що в оптоволоконних каналах передачі інформації за різними технологіями FDDI та Fast Ethernet використовуються перетворювачі кодування 4-бітного слова даних у 5-бітові символи (4В/5В). Ці перетворювачі сприяють зменшенню помилок при визначенні кадрів в інформації, що обробляється. Відповідні значення кодових комбінацій та команд до різних систем числення наведені в табл. 1.

Таблиця 1

Значення кодових комбінацій та команд до відповідних систем числення

10-й код	2-ий код 5В	16-ий код	Команда	2-ий код 4В
00	00000	Q	QUIET	Символ статусу лінії
31	11111	1	IDLE	Символ синхронізації
04	00100	Н	HALT
24	11000	J		Початковий обмежувач
17	10001	К
05	00101	L
13	01101	Т		Кінцевий обмежувач
07	00111	R	RESET	Контрольний індикатор
25	11001	S	SET
30	11110	0		Символи даних 0000 (0)
09	01001	1		0001 (1)
20	10100	2		0010(2)
21	10101	3		0011(3)
10	01010	4		0100(4)
11	01011	5		0101 (5)
14	01110	6		0110(6)
15	01111	7		0111 (7)
18	10010	8		1000(8)
19	10011	9		1001 (9)
22	10110	А		1010 (10-A)
23	10111	В		1011 (11-B)
26	11010	С		1100(12-C)
27	11011	D		1101 (13-D)
28	11100	Е		1110 (14-E)
29	11101	F		1111 (15-F)
01	00001	V	VIOLATION	Недозволені комбінації
02	00010	V	VIOLATION
03	00011	V	VIOLATION
06	00110	V	VIOLATION
08	01000	V	VIOLATION
12	01100	V	VIOLATION
16	10000	V	VIOLATION

З табл. 1. видно, що кодоперетворення є дуже простою операцією.

Математична модель формування логічного коду 4В/5В у сучасних перетворювачах здійснюється за такими функціями алгебри-логіки:

; ; ; ; ,

(1)

де q - послідовність виходів 5 бітового коду;

d - послідовність входів 4 бітового коду.

Отже при апаратурній реалізації процесу кодового перетворення використовуються логічні елементи. Але для зменшення динамічних помилок необхідно вбудовувати елементи пам’яті як на вході, так й на виході перетворювачів. Дійсно в існуючих перетворювачах вхідна кодова інформація

надходить до шини даних з тригерів регістру попереднього блока та проходять через логічні елементи, які за функціями алгебри-логіки (1) формують відповідні кодові комбінації. Останні надходять на входи відповідних тригерів вихідного регістру перетворювача. Таким чином, у вихідному регістрі зберігається відповідний код:

Дослідження таких пристроїв показує, що час здійснення кодоперетворення великий і розраховується за формулою (2)

, (2)

де t_тр – час затримки при проходженні через тригер регістру;

t_ле – час затримки при проходженні через один логічний елемент.

Потужність споживання перетворювача Р визначається за формулою (3)

, (3)

де Р_тр - потужність споживання тригера

Р_ле - потужність споживання одного логічного елемента.

Із аналізу аналітичних виразів (2), (3) та побудованих на їх базі моделі перетворювачів, видно, що основними недоліками сучасних перетворювачів є мала швидкодія та велика потужність споживання.

Проте авторами пропонується будувати перетворювачі кодів 4В/5В і 5В/4В на базі таблично-алгоритмічного методу, суть якого полягає в використанні масиву вхідних кодових послідовностей та перетворювання їх за допомогою коректуючих констант [3, 4]. Морфоструктура перетворювача вміщує один регістр, ПЗП та один блок вентилів.

Отже, відмінною особливістю таблично-алгоритмічних перетворювачів є зменшення кількості тригерів (майже в 2 рази) за рахунок введення зворотного зв’язку і, як наслідок, зменшення потужності споживання. Час кодоперетворення зменшується завдяки використанню ПЗП. Крім того, з’являється можливість перетворення як для прямих, так і оборотних кодів, при одному об’єму пам’яті коректуючих констант.

Література:

1. Using Actel FPGAs to Implement the 100 Mbit/s Ethernet Standard // http://www.actel.com/documents/100MbEthernet_AN.pdf – 18 с.

2. Inter power electronic building blocks' communication over two optical rings //http://www.nt.ntnu.no/users/skoge/prost/proceedings/ifac2008/data/papers/4111.pdf – 5 с.

3. Табличний логіко-оборотний метод апаратної реалізації спеціалізованого кодоперетворювача / Лукашенко А.Г., Корпань Я.В., Лукашенко В.М., Лукашенко Д.А. // Materiály v mezinárodni vĕdecko – praktická konference «vĕdecký pokrok na rozmezí millenium - 2009» Praha: Publishing House “Education and Science” s.r.o., 2009. – dil 15. – С. 45-48.

4. Лукашенко В.М. О перспективности таблично - алгоритмических методов при реализации высоких информационных технологий // Вісник ЧІТІ. – 2000. - №4. – С. 18-22.