Метод преобразования и регистрации высокоскоростных потоков данных в системах телекоммуникаций

• Автор: Аминев, Дмитрий Андреевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Анализ и исследование задач преобразования потоков данных в высокоскоростных системах регистрации
1.1 Систематизация основных понятий предметной области
1.2 Анализ назначения, целей и характеристик высокоскоростных систем регистрации и воспроизведения
1.3 Обзор методов и алгоритмов преобразования потоков данных
1.4 Анализ основных подходов к программно-аппаратной реализации методов преобразования данных
1.5 Проблемные вопросы предметной области
1.6 Выводы
ГЛАВА 2. Разработка метода преобразования потоков данных для высокоскоростных систем регистрации
2.1 Постановка задачи для метода преобразования и регистрации высокоскоростных потоков данных от телекоммуникационных сетей
2.2 Математическая модель тракта регистрации высокоскоростных потоков данных
2.3 Метод преобразования потоков данных для высокоскоростных СРД
2.4 Математическая модель подсистемы ввода данных
Задержка
2.5 Рекомендации по сокращению числа входов на СРД
2.6 Алгоритм распределения пропускной способности интерфейса ввода65
2.7 Рекомендации по определению необходимого размера буферной памяти
2.8 Выводы
ГЛАВА 3. Разработка устройств и методики проектирования средств преобразования и регистрации высокоскоростных потоков данных с применением предлагаемого метода
ЗЛ Устройство ввода однополярных и дифференциальных цифровых сигналов
3.2 Устройства перепаковки потоков данных
3.3 Методика проектирования преобразователей потоков данных
3.4 Рекомендации по разработке НВГ-описаиия преобразователей потоков данных
3.5 Выводы
ГЛАВА 4. Аппаратная реализация высокоскоростной системы регистрации с применением предлагаемой методики
4.1 Требования к системе регистрации и воспроизведения высокоскоростных сигналов
4.2 Разработка структурной схемы высокоскоростной системы регистрации
4.3 Разработка подсистемы ввода-вывода высокоскоростных потоков данных
4.4 Разработка переходной платы для ввода-вывода высокоскоростных сигналов
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Текст программной реализации предлагаемых
рекомендаций метода и алгоритма для среды моделирования МаЮаЬ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Алгоритм функционирования СПО для Р307Ц11
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Акты внедрения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Регистрация высокоскоростных потоков широко применяется в различных системах, использующих обработку и хранение данных. Сюда входят системы телекоммуникаций, сбора информации, видеонаблюдения, радиомониторинга и др.
Особое значение системы регистрации и воспроизведения потоков имеют при решении задач радиомониторинга телекоммуникационных сетей. В частности, представляет интерес фиксация высокоскоростных информационных потоков, передаваемых в спутниковых и радиорелейных системах.
Стремительное развитие вычислительной техники и телекоммуникационных технологий и привело к необходимости создания сложных систем регистрации и воспроизведения потоков на базе персональных, промышленных и других типов компьютеров.
Такие системы регистрации и воспроизведения высокоскоростных потоков имеют множество звеньев в трактах регистрации и воспроизведения, а следовательно, множество различных преобразований как исходного, так и промежуточных потоков регистрируемых или воспроизводимых данных.
Теоретические аспекты преобразования потоков данных рассмотрены в работах А. Деревянко, М. Гаранина, Д. Ульмана, В. Фейбела и др. Системы регистрации данных от телекоммуникационных сетей раскрыты в работах Рембовского А., Прокиса В., М. Стоунбрэкера, У. Сетинмела. Методам преобразования потоков данных и вариантам их реализации посвящены работы Д. Ватолина, А. Серова, В. Евстигнеева, Б. Брауна, Т. Хорнстетда и

Несмотря на большой вклад этих ученых, ряд проблем не достаточно разработан, в связи с тем, что эта отрасль бурно развивается. Основная проблема заключается в противоречии между возрастающими скоростями

Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС), базовые матричные кристаллы (БМК) и цифровые процессоры обработки сигналов (ЦПОС) относятся к программируемым пользователем СБИС [59, 32].
На сегодняшний день рынок СБИС представлен продукцией большого количества производителей. Так, устройства ЦПОС разрабатываются американской фирмой Texas Instruments (54,3%), Freescale Semiconductor (14,1%), Analog Devices (8%) и Philips Semiconductors (7,5%) [76].
Достаточно много компаний в мире производит цифровые устройства на основе ПЛИС. Это фирмы Xilinx, Altera, Lattice Semiconductor, Actel, Atmel, Nallatech, Mitrionics, Alpha Data и другие. Нельзя забывать и про продукцию ведущих отечественных фирм («Инструментальные системы», «МикроЛАБ», «АВТЭКС» и др.), представляющих свои собственные разработки, которые в некоторых задачах являются вполне конкурентоспособными [14].
Рассмотрев основные виды аппаратных платформ, перейдем непосредственно к реализации конкретных методов преобразования данных на их базе.
Буферизация в аппаратных средствах выполняется на внутренней памяти, которая связана соответствующими шинами с устройствами ЦОС. Причем, возможен даже вариант построения буфера на ПЗУ, встроенных в кристалл. Данное обстоятельство характерно, в первую очередь, для ПЛИС.
Задача мультиплексирования в большинстве своем находит аппаратное решение на ПЛИС благодаря высокой тактовой частоте генератора и возможности параллельной обработки входных потоков. Плюс ко всему это достоинство делает их привлекательными при разработке помехоустойчивых декодеров, сериалайзеров, демодуляторов, перемежителей и других устройств [13, 63, 77, 60, 78].
В обработке цифровых потоков видеоинформации получили распространение семейства ЦПОС TMS320DM64x/DaVinci, TMS320C64xx,