Синхронизация оборудования. Синхронизация цифровых сетей

«Определение тактовой сетевой синхронизации»

Общие положения

Термины и определения ТСС первоначально приведены в рекомендации МСЭ-Т G.810. Ряд терминов и определений, которые необходимы для дальнейшего изложения материала, приведены ниже.

Тактовая сетевая синхронизация представляет собой один из видов синхронизации, необходимой для обеспечения функционирования цифровых систем передачи и коммутации. Тактовая синхронизация это процесс точного временного соответствия между принимаемым сигналом и последовательностью тактовых импульсов .

В цифровых системах понятие "синхронизм" тесно связано с понятием "проскальзывания" (slips).

Проскальзывание - исключение или повторение в цифровом сигнале одного или нескольких бит, происходящее вследствие различия в скоростях записи и считывания двоичных данных в буферных устройствах.

Проскальзывание может быть управляемым или неуправляемым.

Проскальзывание, которое не приводит к сбою цикловой синхронизации, называют управляемым. При этом сигнал с потерями восстанавливает синхронизм.

При неуправляемом проскальзывании моменты потери и повторения позиций в цифровом сигнале невосполнимы.

Количество проскальзываний является предметом нормирования и служит основой определения требований к тактовым генераторам сети синхронизации.

Нормирование проскальзываний введено с рекомендации МСЭ-Т G.822 для стандартного цифрового условного эталонного соединения длиной 27 500 км основного цифрового канала 64 кбит/с между абонентскими окончаниями. Это соединение представляет собой соединение двух национальных сетей через несколько международных транзитов и насчитывает в общей сложности до 13 узлов и станций (из них пять центров международной коммутации и на каждой национальной сети по третичному, вторичному и первичному центру коммутации).

В таком соединении может происходить:

а) не более пяти проскальзываний за 24 часа в течение 98,9% времени работы;

б) более пяти проскальзываний за 24 часа, но менее 30 за один час в течение 1% времени работы;

в) более 30 проскальзываний за один час в течение 0,1% времени работы.

Время работы - не менее одного года. Качество, обозначенное а), соответствует псевдосинхронному режиму сети. Качество, обозначенное б), оценивается как пониженное качество, при котором сохраняется трафик. Качество, обозначенное в), считается неудовлетворительным и соответствует нарушению соединения.

Фазовые дрожания - кратковременные отклонения значащих моментов цифрового сигнала от их идеальных положений во времени. Если частота отклонений превышает 10 Гц, то их называют джиттером (Jitter). Если частота отклонений не превышает 10 Гц, то их называют блужданиями или вандером (Wander). На рис.5.1 представлены характеристики импульсного сигнала с изменением значащих моментов.

В современной технологии контроля получила распространение практика измерения амплитуды дрожания цифрового сигнала в единицах времени: абсолютных (микросекунды) или приведенных - единичных интервалах (Unit Interval). Одним единичным интервалом называется время, необходимое для передачи одного бита информации с заданной скоростью передачи.

Источниками тактовых сигналов в цифровых системах и сетях являются тактовые генераторы, которые подразделяются на первичный эталонный (ПЭГ), ведомый/вторичный задающий (ВЗГ), генератор сетевого элемента (ГСЭ).

Число проскальзываний, которые возникают из-за ухудшения качества синхронизации, определяется следующей формулой :

Число проскальзываний за 24 часа = (число секунд за сутки) х (число циклов в секунду) х (D f / fo), (1), где (D f / fo) - точность синхронизации.

Если длительность цикла 125 мкс, цикловая частота равна 8 кГц, число секунд в сутках- 86 400, то число проскальзываний определяется:

Nпроск = 6,9 х 10 8 х (D f / fo) . (2)

Соотношение (2) позволяет определить связь норматива на проскальзывания и требуемую точность синхронизации. При стабильности тактового генератора 2 х 10 - 11 число проскальзываний в сутки составит:

Nпроск = 13,8 Ч10 - 3 , т. е., возникнет одно проскальзывание за 72,5 суток, что соответствует требованию рекомендации G.822.

Первичный эталонный генератор (ПЭГ) - высокостабильный генератор, долговременное относительное отклонение частоты которого от номинального значения поддерживается не превышающим 1х10 - 11 при контроле по универсальному координированному времени.

Ведомый или вторичный задающий генератор (ВЗГ) - генератор, фаза которого подстраивается по входному сигналу, полученному от генератора более высокого или того же качества. ВЗГ обеспечивает, как правило, высокую кратковременную относительную стабильность частоты (около 10 - 9......10 - 11) и существенно более низкую относительно ПЭГ долговременную относительную стабильность (около 10 - 8).

Генератор сетевого элемента (ГСЭ) - синхронизируемый внешним синхросигналом генератор (обычный кварцевый), помещаемый в мультиплексоры PDH, SDH, АТМ, кроссовых коммутаторов и т. д. Такты ГСЭ так же подстраиваются под внешние такты, как и в ВЗГ, однако их собственная относительная долговременная стабильность не превышает 10 - 6.

Рис. 1

Указанные генераторы имеют следующие иерархические положения по значимости в сети синхронизации (ТСС).

1-й или высший уровень иерархии ТСС - ПЭГ (называемый нулевым).

1-й уровень иерархии ТСС-ПЭИ (первичный эталонный источник), не являющийся составной частью ТСС, например, навигационный спутник GPS или ПЭГ другой сети.

2-й уровень иерархии ТСС - ВЗГ, который представляют как транзитный или оконечный и совмещаемый с узлами автоматической коммутации (УАК) и автоматическими междугородными телефонными станциями (АМТС) или цифровыми АТС.

3-й уровень иерархии ТСС - ГСЭ, к которым относятся мультиплексоры SDH, кроссовые коммутаторы SDH, оконечные цифровые АТС.

Источники тактового синхронизма могут быть включены в определенные сетевые конфигурации и различные сети ТСС.

Централизованная сеть распределения синхросигналов от единственного ПЭГ. Это синхронная сеть, в которой значащие моменты сигналов подстраиваются таким образом, чтобы установить синхронизм, при котором значащие моменты повторяются с некоторой средней точностью. Это принудительная синхронизированная сеть.

Совокупность централизованных подсетей, каждая из которых содержит ПЭГ. При отсутствии взаимосвязи между ПЭГ такая сеть синхронизации обеспечивает псевдосинхронный режим работы соответствующих цифровых подсетей.

Плезиохронный режим сети ТСС может возникнуть в цифровой сети, когда генератор ведомого узла (ВЗГ или ГСЭ) полностью теряет возможность внешней принудительной синхронизации из-за нарушения как основного, так и всех резервных путей синхронизации. В этом случае генератор переходит в режим удержания (в англоязычной литературе - holdover), при котором запоминается частота сети принудительной синхронизации. По мере ухода с течением времени частоты генератора из-за дрейфа от величины, зафиксированной в начальный момент в памяти, он переходит в так называемый свободный режим (в англоязычной литературе - free-run mode). Этот режим синхронизации уже называется асинхронным и характеризуется большим расхождением частот генераторов, при котором, однако, еще не нарушается процесс передачи информационной нагрузки в сети связи.

Сеть синхронизации ТСС образуется совокупностью генераторов (ПЭГ, ВЗГ, ГСЭ), системой распределения синхросигналов в узлах связи SASE (Stand Alone Synchronization Equipment - отдельное оборудование синхронизации или блоки сетевой синхронизации БСС) и связью между ними и самими синхросигналами, которые транслируются в определенном порядке.

В качестве синхросигналов в сети ТСС могут применяться следующие сигналы: цифровой сигнал 2048 кбит/с с кодированием в троичном коде HDB-3; гармонический одночастотный сигнал с частотой 2048 кГц; гармонический одночастотный сигнал с частотой 10 МГц или 5 МГц и некоторые другие .

Блоки сетевой синхронизации (БСС) или SASE выполняются в соответствии с концепцией построения интегрированных сетей синхронизации BITS (Building Integrated Timing Supply). Интеграция при построении ТСС предполагает объединение транспортных сетей, сетей доступа, вторичных сетей для поддержки синхронизма. При этом сеть синхронизации должна проектироваться и создаваться как наложенная сеть.

Внедрение сетей SDH, использующих наряду с привычной топологией точка-точка, кольцевую и ячеистую топологии, привнесло дополнительную сложность в решение проблем синхронизации, так как для двух последних топологий маршруты сигналов могут меняться в процессе функционирования сетей.

Сети SDH имеют несколько дублирующих источников синхронизации, которые можно разделить на два класса:

внешние и внутренние.

Внешняя синхронизация:

Сигнал внешнего сетевого таймера, или первичный эталонный таймер PRC, определяемый в

Сигнал с трибного интерфейса канала доступа (рассматриваемый здесь как аналог таймера

2048 кГц, выделяемый из первичного потока 2048 кбит/с;

Линейный сигнал STM-N, или линейный таймер, сигнал 2048 кГц, выделяемый из линейно-

го сигнала 155,52 Мбит/с или 4n x 155,52 Мбит/с.

Внутренняя синхронизация:

Сигнал внутреннего таймера (рассматриваемый как таймер ведомого локального узла LNC),

Что касается точности сигналов внешней синхронизации, то она соответствует стандартам G.811, G.812.

Точность сигналов внутренней синхронизации регламентируется

производителями и для мультиплексоров SDH составляет обычно 4,6·10 -6 .

Учитывая, что трибы 2 Мбит/с, пришедшие из сетей SDH, отображаются в VC-12 и могут

плавать в рамках структуры вложенных контейнеров, использующих указатели, их сигналы должны быть исключены из схемы синхронизации сети SDH. Реализуемая точность внутреннего таймера мала и, учитывая возможность накапливания ошибки в процессе так называемого "каскадирования сигналов таймеров", когда узел сети восстанавливает сигнал таймера по принятому сигналу и передает его следующему узлу, может быть использована только локально. В этом смысле наиболее надежными источниками синхронизации являются сигнал внешнего сетевого таймера и линейный сигнал STM-N.

Синхронизация:

внутренняя:

- +/- 4.6*10 -6 с дрейфом не хуже 0.37x10 -6 в день;

внешняя:

2048 кГц в соответствии с G.703.10 (импеданс: 120 Ом - симметричное подключение и 75 Ом - коаксиальный кабель);

Трибы 2 Мбит/с;

Линейный сигнал STM-N.

выходы:

2048 кГц (импеданс: 120 Ом - симметричное подключение и 75 Ом - коаксиальный кабель) в соответствии с ITU-T Rec. G.703.10.

Выбор типа синхронизации осуществляется в соответствии с установленными приоритетами или по алгоритму, использующему сообщения о статусе синхронизации SSM.

В общем случае сеть ТСС включает в себя:

Все цифровые устройства системы телекоммуникаций, которые можно охарактеризовать как генераторы синхросигналов;

Систему путей, по которым передается информация о единой тактовой частоте – сеть синхросигналов;

Сигналы, которые осуществляют передачу информации о тактовой частоте (непосредственно синхросигналы), и сигналы, передающие информацию о статусе синхронизации.

Для выбора опорного источника синхронизации из нескольких доступных используются следующие правила:

1. Из всех доступных источников выбирается источник с наивысшим качеством;

2. Если источников наивысшего качества несколько, то из них выбирается источник с наивысшим приоритетом;

3. Источнику, полученному от аварийного сигнала, соответствует уровень качества Q6 вне зависимости от кода в байте S1;

4. В байтах S1 потока, направляемого навстречу потоку, из которого был выделен опорный сигнал для синхронизации данного мультиплексора (сетевого элемента), устанавливается уровень качества Q6.

Синхронизация – это средство поддержания работы всего цифрового оборудования в сети связи на одной средней скорости. Для цифровой передачи информация преобразуется в дискретные импульсы. При передаче этих импульсов через линии и узлы связи цифровой сети все ее компоненты должны

синхронизироваться. Синхронизация должна существовать на трех уровнях:

битовая синхронизация, синхронизация на уровне канальных интервалов (time slot) и кадровая синхронизация.

Битовая синхронизация заключается в том, что передающий и принимающий концы линии передачи работают на одной тактовой частоте, поэтому биты

считываются правильно. Для достижения битовой синхронизации приемник может получать свои тактовые импульсы с входящей линии. Битовая синхронизация включает такие проблемы как джиттер линии передачи и плотность единиц. Эти проблемы поднимаются при предъявлении требований к синхронизации и системам передачи.

Синхронизация канального интервала (time slot) соединяет приемник и передатчик таким образом, чтобы канальные интервалы могли быть идентифицированы для извлечения данных. Это достигается путем использования фиксированного формата кадра для разделения байтов. Основными проблемами синхронизации на уровне канального интервала являются время изменения кадра

и обнаружение потери кадра.

Кадровая синхронизация вызвана необходимостью согласования по фазе передатчика и приемника таким образом, чтобы можно было идентифицировать

начало кадра. Кадром в сигнале DS1 или Е1 является группа битов, состоящая из 24 или 30 байтов (канальных интервалов) соответственно, и одного

импульса кадровой синхронизации. Время кадра равно 125 микросекундам. Канальные интервалы соответствуют пользователям конкретных (телефонов) каналов связи.

Тактовый генератор сети, расположенный в узле источника, управляет частотой передачи через этот узел битов, кадров и канальных интервалов. Вторичный генератор сети расположенный в принимающем узле, предназначен для управления скоростью считывания информации. Целью тактовой сетевой синхронизации является согласованная работа первичного генератора и

приемника с тем, чтобы принимающий узел мог правильно интерпретировать цифровой сигнал. Различие в синхронизации узлов, находящихся в одной сети, может привести к пропуску или к повторному считыванию принимающим узлом посланной на него информации. Это явление называется проскальзыванием.

Например, если оборудование, передающее информацию, работает на частоте, большей, чем частота принимающего оборудования, то приемник не может отслеживать поток информации. В этом случае приемник будет периодически пропускать часть передаваемой ему информации. Потеря информации называется проскальзыванием удаления.

В случае, если приемник работает на частоте превышающей частоту передатчика, приемник будет дублировать информацию, продолжая работать на своей частоте и все еще осуществляя связь с передатчиком. Это дублирование информации называется проскальзыванием повторения.

Для управления проскальзываниями в потоках DS1 и E1 используются специальные буферы. Данные записываются в буфер принимающего оборудования с частотой первичного генератора, а считываются из буфера тактовой частотой принимающего оборудования. На практике могут применяться

различные размеры буферов. Обычно буфер содержит более одного кадра. В этом случае принимающее оборудование при проскальзывании будет пропускать или повторять целый кадр. Это называется управляемым проскальзыванием.

Сеть ТСС является единой для всех цифровых сетей, входящих в Взаимоувязанную сеть связи Российской Федерации (ВСС РФ).

Система синхронизации должна обеспечивать синхронную передачу по цифровой сети сигналов первичного цифрового потока Е1 и, следовательно, всех компонентных сигналов с более низкими скоростями передачи. Для этого на каждой станции или узле должны синхронизироваться цифровые устройства коммутации телефонных каналов, аппаратуры кроссовых соеди­нений, каналообразующая аппаратура PDH и мультиплексоры SDH.

В качестве переносчиков синхроинформации в аппаратуре SDH исполь­зуются линейные сигналы синхронных транспортных модулей соответст­вующего уровня, не подверженных согласованию указателей, а в системах PDH - сигналы первичного цифрового потока Е1.

Цифровая сеть ВСС РФ разбивается по синхронизации на регионы, в пределах которых синхронная работа организуется по принципу иерар­хической принудительной синхронизации. Регионы между собой должны работать в псевдосинхронном режиме, т. е. точность установки частоты ПЭГ должна быть выше . В каждом регионе тактовая синхронизация должна происходить от ПЭГ или непосредственно, или с помощью ВЗГ, управляемых от ПЭГ.

Разбиение территории России на регионы по синхронизации осущест­вляется исходя из следующих положений:

регион синхронизации по возможности должен совпадать с регио­ном управления сети ВСС РФ;

каждый регион в перспективе должен иметь разветвленную цифро­вую сеть и взаимодействовать с другими регионами по нескольким маги­стральным линиям передачи;

регион должен иметь определенный центр, который поддерживает прямые связи с основными узлами данного региона;

в качестве центра региона целесообразно выбирать или узел автома­тической коммутации (УАК) или международный центр коммутации (МЦК). В условиях разделения цифровой сети на первичную и вторич­ную, устанавливаемый в центре региона ПЭГ является принадлежностью первичной сети:

в пределах одного региона на магистральной и внутризоновой сетях должно быть более 3...4 последовательно подключенных узлов пере­приема сигналов синхронизации с помощью аппаратуры синхронизации 2-го уровня иерархии.

В настоящее время на цифровой сети России создано пять регионов синхронизации: Московский, С-Петербургский, Ростовский, Новосибир­ский, Хабаровский. Возможно, в процессе развития цифровых сетей воз­никнет необходимость создания Самарского, Екатеринбургского и Иркут­ского регионов.

В каждом регионе устанавливается свой ПЭГ, от которого синхрони­зируются, непосредственно или через промежуточные пункты, все входя­щие в цифровую сеть узлы и станции, расположенные на территории дан­ного региона. При этом каждый регион может самостоятельно и полно­ценно работать в псевдосинхронном режиме с международной (глобаль­ной) цифровой сетью. Точно также обеспечивается псевдосинхронное взаимодействие регионов между собой.

Количество последовательно включаемых ВЗГ в цепочке от ПЭГ до последней станции местной сети ограничено и не может превышать 10. Синхронизация от ПЭГ и ВЗГ передается во все направления, в которые поступают первичные цифровые потоки Е1 по каналам и трактам PDH, и на все узлы и станции, связанные с данными ПЭГ или ВЗГ по систе­мам SDH.

В качестве ВЗГ узлов коммутации и коммутационных станций исполь­зуются блоки системы синхронизации (БСС) соответствующего уровня. Генераторы сетевых элементов (ГСЭ) SDH синхронизируются от ПЭГ, ВЗГ или от предыдущего ГСЭ, включенного в цепь синхронизации.

Для синхронизации всего оборудования, установленного на узле или станции, должен использоваться один источник синхросигнала (последовательный переприем синхросигналов недопустим). Схема соединений должна иметь вид звезды с расходящимися лучами.

Схема синхронизации в регионе должна иметь древовидную тополо­гию без замкнутых колец. Разветвление происходит в каждом узле, где установлен ВЗГ. К каждому ВЗГ синхросигналы должны поступать как минимум по двум пространственно разнесенным направлениям. Пере­ключение на резервное направление приема синхросигнала не должно создавать замкнутых петель.

В системе ТСС соблюдается определенная иерархия в распростране­нии синхросигнала: от ПЭГ синхронизируется в основном магистральная сеть, от магистральной сети синхронизируются внутризоновые, а от по­следних или магистральной - местные сети.

Для обеспечения живучести сети ТСС должны быть предусмотрены резервные пути передачи синхросигналов, в том числе и от ПЭГ соседних регионов.

Схема обеспечения сигналами синхронизации сетевого элемента (СЭ) аппаратуры SDH (синхронный мультиплексор, регенератор, аппаратура оперативного переключения и др.) приведена на рис. 5.9.

Как следует из рис. 5.9, каждый СЭ имеет несколько источников син­хросигнала: Т1 - синхросигнал от STM-N; T2 -синхросигнал от компонен-

Рис. 5.9. Входы и выходы синхросигнала в сетевом элементе SDH

тного потока El, представляющий периодическую последовательность импульсов, следующих со скоростью 2048 кбит/с; ТЗ - синхросигнал от входа внешней синхронизации 2048 кбит/с или 2048 кГц (или только 2048 кГц для СЭ новых версий). Выбор того или иного синхросигнала осуществляется путем управления блоком «Выбор источника синхрониза­ции». Кроме входов сигналов синхронизации Tl, T2, ТЗ, СЭ имеет и вы­ходы внешней синхронизации ТО и Т4 для другого оборудования. На эти выходы подаются сигналы 2048 кбит/с или 2048 кГц.

Принципы выбора источника синхронизации для самого СЭ и источ­ника внешней синхронизации изложены ниже.

Каждому из указанных сигналов в СЭ назначается соответствующий уровень качества и приоритет, что служит основой для организации вы­бора текущего синхросигнала, а также для переключения на следующий по порядку источник синхросигнала при неисправности текущего. При таком переключении выбирается сигнал более высокого качества, и лишь при одинаковом качестве учитывается приоритет. Уровни качества строго регламентированы соответствующими рекомендациями МСЭ-Т и это от­ражается в заголовке мультиплексной секции (MSOH) STM байтами Sl(2). Таким образом, сообщение о статусе синхронизации позволяет за­дать качество сигнала STM-N независимо от уровня качества входных синхросигналов СЭ, что важно при возникновении неисправностей и ре­конфигурации путей доставки сигналов синхронизации. Введение этого сообщения позволяет организовать выбор текущих синхросигналов в СЭ таким образом, чтобы избежать образования так называемых петель так­товой синхронизации (рис. 5.10), которые характеризуются тем, что СЭ синхронизируется от сигнала, полученного с выхода этого же СЭ.

Сообщение о статусе синхронизации (Synchronization Status Message -SSM) вводится и в сигнал 2048 кбит/с, причем это сообщение может фор­мироваться и обрабатываться в последних версиях ВЗГ или выделенного оборудования синхронизации (Stand Alone Synchronization Equipment -SASE).

Обобщенная схема передачи синхросигнала ТСС приведена на рис. 5.10. Здесь показан основной путь сигнала ТСС, доставленного к СЭ SDH кольцевой и цепочечной структур от ПЭГ, состоящего из основного и резервного стандартов частоты и блока формирования синхросигналов (Synchronization Supply Unit - SSU) или оборудования SASE.

Качественное функционирование сети ТСС требует соответствующей системы управления (СУ ТСС). Основными функциями СУ ТСС являются:

1. Управление качеством формирования и передачи сигналов ТСС пред­полагает сбор и обработку результатов контроля и измерений максималь-

Рис. 5.10. Передача сигнала синхронизации от ПЭГ к СЭ SDH

ной относительной ошибки временного интервала (МОВИ), под которым понимается максимальный размах изменения времени запаздывания син­хросигнала, определяемый между двумя пиковыми отклонениями идеаль­ного синхросигнала в течение определенного времени S , т. е. для всехв пределах наблюденияS , девиации временного интервала и девиации частоты для сигналов ТСС и сравнения этих результатов с нор­мами. Результаты измерений передаются дистанционно на персональный компьютер (рабочую станцию - PC) для анализа, показа на экране дис­плея и хранения в хронологическом порядке. Получение данных о функ­ционировании ТСС на рабочей станции может быть как периодическим, так и разовым по запросу оператора.

2. Управление обработкой неисправностей в ТСС, под которой пони­мается сбор и обработка данных о состоянии ПЭГ/ВЗГ/SASE, генерация сигналов аварийных сообщений и сообщений о событиях. При этом по­пытка устранения неисправности делается на возможно более низком уровне. Например, переключение на резервный стандарт ПЭГ делается на микропроцессоре самого ПЭГ, и лишь информация об этом передается на центральную PC СУ ТСС. Вся подобная информация обрабатывается че­рез систему приоритетов (выделение первичных неисправностей из их общего числа и т. п.) с целью представления оператору для принятия ре­шения.

3. Управление конфигурацией ТСС заключается в дистанционном и местном управлении конфигурационными параметрами (топологией сети) каждого ПЭГ/ВЗГ/SASE. При этом СУ ТСС обнаруживает несоответствие между конфигурационными параметрами, хранящимися в базе данных PC, и реальными параметрами ПЭГ/ВЗГ/SASE. Также предусмотрена возможность дистанционной загрузки с центральной PC внутреннего программного обеспечения ПЭГ/ВЗГ/SASE.

4. Управление безопасностью сети ТСС подразумевает защиту от не­ санкционированного доступа с помощью паролей, а также ограничение выполняемых определенным оператором функций в зависимости от при­своенного ему уровня. Операторы нижних уровней должны иметь доступ только к функциям контроля информации, а операторы более высоких уровней помимо указанных функций должны иметь доступ и к функции изменения конфигурации сети ТСС. Оператор высшего уровня должен иметь доступ ко всем функциям СУ ТСС.

1.3 Проектирование схем синхронизации

Несколько слов о проектировании схем синхронизации

Важное значение при построении сети синхронизации имеет правильный подход при проектировании и дальнейшей реализации схемы синхронизации.

Исходными данными для проектирования являются:

· существующие схемы организации связи;

· планируемые схемы организации связи или существующие с указанием планируемого оборудования;

· технические характеристики цифровых систем передачи и коммутации.

· При проектировании схем синхронизации необходимо:

· определить основной и резервный источник сигналов синхронизации;

· определить оборудование, на которое будут подаваться сигналы синхронизации от выбранных источников;

· определить возможность оборудования (по техническим характеристикам генератора и интерфейсам) принять сигналы синхронизации от выбранных источников;

· определить потребность в дополнительном оборудовании синхронизации в соответствии с нормами на цепь сетевых элементов (МСЭ-Т G.823 или исходя из условий присоединения к сетям ТСС);

· подготовить схему распределения основных и резервных сигналов синхронизации между узлами;

· подготовить схему внутриузловой синхронизации;

· указать приоритеты приема сигналов синхронизации на оборудовании (в случае если резервных синхросигналов более одного, а также при технической необходимости, учитывая конкретные особенности оборудования);

· определить качество источника (SSM) в передаваемом сигнале синхронизации в точке выдачи синхросигнала для сети синхронизации и на резервном оборудовании;

· определить объект и стык сопряжения разных колец ЦСП СЦИ для возможного резервирования;

· указать использование возможности мониторинга в оборудовании ВЗГ, а также путь прохождения тестового сигнала.

Перед разработкой схемы синхронизации необходимо усвоить следующее.

Каждый узел сети синхронизации обычно использует только один сигнал синхронизации, который затем может быть распределен между оборудованием внутри станции, начиная с точки получения синхронизации по схеме "звезда" без трансляций синхронизма в цепочке внутри узла. С этой целью рекомендуется использовать сигнал 2 048 кбит/с (2 048 кГц). На больших узлах необходимо использовать дополнительную аппаратуру разветвления синхросигналов (АРСС). Каждый узел должен иметь основной и резервные источники синхронизма. Если в случае отказа узел не может получать сигнал синхронизации ни по основному, ни по резервному маршруту, то необходимо в узле установить генератор горячего резерва (ВЗГ).

Рис. 3 Схема организации связи Рис.4 Схема синхронизации

При проектировании для каждого сетевого элемента индивидуально должны быть определены установки порогов качества и приоритетов.

В связи с необходимостью обеспечения высокой надежности оборудования ТСС рекомендуется применять следующие меры: резервировать электропитание и все блоки ПЭГ, ВЗГ, ГСЭ, интерфейсы; резервировать все пути доставки синхросигналов к сетевым элементам.

Основой при разработке схемы тактовой синхронизации сети является детальная схема организации транспортной сети. При проектировании схемы синхронизации должно быть обеспечено согласование оборудования ПЭГ, ВЗГ, ГСЭ. Направление распределения синхросигналов должно быть указано стрелками в схеме синхронизации. На входах оборудования, предназначенного для принудительной синхронизации, должны быть указаны уровни качества (Q1-Q6), обозначены входы (Т1-Т3) и приоритеты (Р1-Р15 и т.д.) использования приходящих сигналов.

Транспортные сети часто строятся в виде колец и цепей. Планирование синхронизации кольца и цепей должно выполняться отдельно, т.к. в кольцах планируются механизмы самовосстановления. При этом для колец желательно иметь два ВЗГ.

Множественно-кольцевые сети необходимо разделять на несколько самовосстанавливающихся подсетей. Внутри каждой подсети синхронизация реализуется относительно просто. Возможно создание специальных колец распределения синхросигналов.

В линейной цепи распределения синхронизма также рекомендуется планировать два ВЗГ для поддержки устойчивой синхронизации в случае нарушений в линии или в источниках синхросигналов.

Узел для установки ПЭГ должен быть определен оптимально, т.е. так, чтобы поддержать передачу синхросигналов к узлам по “дереву” через минимальное число секций. В большинстве случаев ведущий узел определяется оператором сети. Если это не сделано, то выбор ведущего узла должен делать проектировщик. При этом критериями выбора могут быть: минимальное число иерархических уровней, равномерно сбалансированное “дерево” (с примерно одинаковым числом элементов в ветвях), максимально возможное число элементов на первом уровне иерархии.

Для наглядной интерпретации схемы синхронизации полезно составить иерархическую диаграмму сложной сети. При этом представлении относительно легко определяются узлы, которые не имеют резервных путей передачи синхросигнала. В зависимости от требуемого уровня надежности в таких узлах может потребоваться установка дополнительных резервных источников.

Иерархическая диаграмма поможет обнаружить петли синхронизации. Важное правило при исключении петель состоит в том, чтобы сигнал всегда шел с верхнего уровня на нижний в направлении стрелок (как для основных, так и для резервных путей). Пример иерархической диаграммы приведен на рис.5. Целесообразно проводить проверку разработанных схем путем моделирования отказов при тестировании фрагментов сети ТСС.

Рис. 5 Схема межузловой синхронизации

Глава 2 «Проблемы тактовой синхронизации»

Качественная синхронизация цифровых систем - основа их нормальной работы. При объединении различных цифровых систем передачи и коммутации в единую систему передачи информации возникает необходимость в обеспечении точного соответствия фазы хронирующего сигнала, управляющего всеми элементами цифровой телекоммуникационной сети. Для этого предназначена система ТСС. Основной ее задачей является обеспечение синхронной работы генераторного оборудования цифровой сети операторов связи.

Создание и развитие системы ТСС имеет важнейшее значение при организации и совершенствовании цифровых сетей общего пользования, особенно в период создания телекоммуникационных сетей следующего поколения (NGN).

Синхронизацией называется процесс подстройки значащих моментов цифрового сигнала для установления и поддержания требуемых временных соотношений. За счёт синхронизации поддерживается непрерывность передаваемой информации и обеспечивается её целостность, т.е. определяется положение передаваемых кодовых слов и их последовательность.

Тактовая синхронизация - это процесс установления точного временного соответствия между принимаемым сигналом и последовательностью тактовых импульсов. Здесь под тактовыми импульсами понимают периодически повторяющиеся импульсы, с частотой, равной частоте повторения символов (битов) в информационном сигнале.

Синхросигналы (СС) в системах передачи искажаются под воздействием помех, т.е. меняется их временное положение. При частоте изменения более 10 Гц происходит так называемое дрожание, а при частоте менее 10 Гц, - блуждание.

В системах передачи применяется синхронизация по символам, тактам и циклам, а в системах коммутации - по битам и циклам.

Подавляющее большинство проблем синхронизации относится именно к частотной синхронизации, поэтому далее будем рассматривать только ее. В цифровых системах с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), использующих плезиохронную и синхронную цифровую иерархию (ПЦИ/PDH, СЦИ/SDH), основной вид синхронизации - тактовая, она определяет остальные (по фреймам и мультифреймам) виды синхронизации. Проблемы синхронизации возникают, когда несколько простых локальных сетей (узлы имеют топологию "звезды" и настолько близки друг к другу, что временем распространения сигналов между ними можно пренебречь), причем каждая со своим источником тактовой сетевой синхронизации (ТСС), объединяются в сложную сеть передачи.

Если на передающем и принимающем узлах частоты источников тактовой синхронизации (хронирующих источников, или таймеров) не совпадают, за определенное время накапливается ошибка временного интервала (ОВИ/TIE), равная разности момента прихода (tп) n-го импульса цифровой последовательности и момента генерации (tг) n-го импульса источником тактовой синхронизации принимающего узла. Частота местного источника ТСС может быть выше или ниже частоты принимаемой последовательности. В зависимости от этого, когда ОВИ становится соизмеримой с длиной тактового интервала, происходит либо пропадание одного импульса, либо формирование лишнего - что приводит к срыву синхронизации. Данное явление называют проскальзыванием или слипом (slip). При передаче аудиосигнала слипы воспринимаются как щелчки - до определенного уровня это терпимо. Однако при передаче данных они приводят к нарушению связи.

Качество синхронизации можно оценить периодом времени, за который накопленная ОВИ приводит к срыву тактовой синхронизации, или частотой проскальзываний в единицу времени. Учитывая, что отдельные участки сложной сети могут синхронизироваться от источников различной точности, важно определить предельно допустимые значения частоты слипов. В соответствии с руководящими техническими материалами Министерства связи (РТМ МС) РФ все системы ТСС классифицируются по четырем типам:

· синхронный - слипов фактически нет;

· псевдосинхронный - допускается 1 слип/70 дней;

· плезиохронный - 1 слип/17 часов и

· асинхронный - 1 слип/7 с.

Любая цифровая система в своей основе требует тактовый задающий генератор, который должен синхронизировать все внутренние и внешние операции по обработке цифровых данных. Наибольшие сложности в цифровых системах возникают, когда необходимо наладить взаимодействие различных в своей основе цифровых систем, т. е. систем с различными тактовыми генераторами и функциональными реализациями (системы передачи и коммутации). Даже внутри одной системы, например, системы передачи, требуется синхронизировать приемник сигнала с передатчиком (тактовый синхронизм, цикловой синхронизм, сверхцикловой синхронизм). Применение разных тактовых генераторов может повлечь за собой сбои передачи, если не произвести принудительной синхронизации генератора приемника генератором передатчика. При этом на стабильность частот генераторов на обоих концах линии цифровой передачи будут влиять различные физические факторы, которые вызывают дрожание фазы хронирующих импульсов. Этими факторами являются: шум и помехи, действующие на цепь синхронизации в приемнике; изменение длины пути передачи сигнала обусловлены температурными перепадами, рефракцией в атмосфере и т. д.; изменение скорости распространения сигналов в физической среде (в проводных и беспроводных линиях); нарушение регулярности поступления хронирующей информации; доплеровские сдвиги от подвижных оконечных устройств; переключения в линиях (срабатывание автоматического резервирования); систематические дрожания фазы цифрового сигнала, возникающие в регенераторах (повторителях) и т.д.

Глава 3 «д»

Блок питания мониторов

Первый преобразователь реализован на микросхеме IC602 широтно-импульсного регулятора выходного напряжения с мощным выходом и обеспечивает работу монитора в основном (рабочем) режиме. Рассмотрим режим запуска...

Внутризоновая сеть связи Могилевской области

Сеть тактовой сетевой синхронизации (ТСС) строится на базе цифровых сетей связи как наложенная сеть. В ней определяются направления, по которым передаются или могут передаваться сигналы синхронизации...

Времяимпульсный аналого-цифровой преобразователь

Информационно-измерительная система

Вероятность ошибки приема (выделения) кодовой комбинации из 8 разрядов при допустимой вероятности ошибки выделения разрядного импульса (ошибки приема разрядов независимы) находим из выражения }