Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Мережі синхронізації і розрахунок основних параметрів мереж тактової синхронізації СЦІ.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра Телекомунікацій
Інформація про роботу
Рік:
2006
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Оптичні та радіоканали телекомунікацій
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет „Львівська політехніка”
Кафедра телекомунікацій
Курсова робота
з дисципліни: „Оптичні та радіоканали телекомунікацій”
на тему:
“Мережі синхронізації і розрахунок основних параметрів мереж тактової синхронізації СЦІ”
Львів - 2006
ЗАВДАННЯ НА КУРСОВУ РОБОТУ
Аналіз технічного завдання
Основні поняття
Призначення системи синхронізації
Основні параметри системи синхронізації
Методи синхронізації
Ієрархія джерел синхронізації
Режими роботи джерел синхронізації
Характеристики джерел синхронізації
Синхротраси
Архітектура системи синхронізації
Відновлення працездатності системи синхронізації при аваріях
8.1. Методи захисту систем синхронізації
8.2. Вибір джерела синхронізації на основі таблиць пріоритетів
8.3. Повідомлення про статус синхронізації
8.4. Канали передачі SSM
8.5. Вибір джерела синхронізації на основі SSM
8.6. Реконфігурація системи синхронізації на основі SSM і таблиць пріоритетів
Мережа тактової синхронізації України
Висновки
Література
АНАЛІЗ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ
Необхідність надання сучасних послуг електрозв’язку з якістю, що відповідає світовому рівню, стимулювала інтенсивні дослідження в області синхронізації мереж. Поряд з теоретичними пошуками вивчався закордонний досвід, освоювалась сучасна техніка синхронізації і методи вимірювань в процесі лінійний досліджень. Обговорювались структурні аспекти розвитку мереж синхронізації. В першу чергу це відноситься до принципів розміщення пристроїв синхронізації і розподілу її сигналів у відповідності з технічними вимогами до пристроїв, каналів, стиків і сигналів синхронізації.
Технологія СЦІ, на відміну від ПЦІ, вимагає надійну мережеву синхронізацію. Мережа СЦІ має більш жорсткі вимоги до синхронізації. Окрім цього, синхронізація стала відігравати важливу роль в мережевих технологіях, наприклад АТМ і ІР, при передачі сигналів реального часу, а теж в системах мобільного зв’язку.
На цифровій мережі необхідно забезпечити тактову(поелементну), циклову та над циклову синхронізацію. Тактова синхронізація здійснюється за частотою, щоб досягти однакових тактових частот всіх трактів передавання, та за фазою, щоб досягти однакових (чи кратних тривалості циклу передачі) затримок групових сигналів у будь – яких напрямах зв’язку. На кожній станції мережі тактова частота у трактах передавання визначається її тактовим генератором (ТГ), а у трактах приймання – ТГ зустрічної станції. Якщо тактова частота, що приймається, перевищує частоту ТГ станції, то інформація у вхідні буфери записується з більшою швидкістю, ніж зчитується, що часом призводить до втрати окремих бітів. Якщо співвідношення частот зворотне, то інколи повторно зчитуються окремі біти і виникає спотворення інформації. Відповідно мають місце так звані проковзування першого і другого типів. Порушення циклової синхронізації призводять до проковзування циклів передачі (кадрів), втрат меж комірок АТМ тощо.
Планування системи синхронізації має забезпечити припустиме число проковзувань Nпр за одиницю часу. Значення Nпр залежить від виду інформації, наприклад, для мовних сигналів 64 кбіт/с припускається до 300 проковзувань на годину (це прослуховується, як одне цокання за 5 хвилин), для факсимільного зв’язку – близько 100 проковзувань. Зважаючи на еволюцію цифрових мереж до мультисервісних, слід пам’ятати мінімальне Nпр, відповідне найчутливішій до проковзувань послузі зв’язку з урахуванням і можливих майбутніх послуг. Величина Nпр визначає вимоги до відносної стабільності ( тактових генераторів.
Існує два основних режими синхронізації мережі – асинхронний (плезіохронний) та синхронний. У асинхронному кожна станція має свій незалежний ТГ, а відносне відхилення тактових частот будь – яких двох станцій мережі повинне відповідати умові |(m - (n| / (m ( (. У цьому режимі відмова будь – якого вузла мережі не впливає на синхронізацію інших вузлів, але неможливо
виключити проковзування і тому ставляться підвищені вимоги до стабільності всіх ТГ без винятку, які унеможливлюють застосування звичайних дешевих кварцових генераторів. Зокрема, згідно з Рек. G.811 для міжнародних цифрових мереж у плезіохронному режимі вимагається ( ( 10-11.
У синхронному режимі можлива примусова або взаємна синхронізація тактових генераторів. У першому випадку головна станція підпорядковані за принципом “ведучий – ведений” (master – slave) – тоді тактові частоти залишаються однаковими, а різниця фаз – постійною. Часто передбачається ієрархічна система синхронізації, коли головний ТГ першого рівня синхронізує ведені ТГ другого рівня, а ті, у свою чергу, - ТГ третього і так далі (як правило, не більше шести рівнів). При виході з ладу певного генератора підпорядковані йому ТГ переходять у плезіохронний режим роботи і перебирають на себе синхронізацію ТГ нижчих рівнів. Таким чином, за наявності лише одного головного генератора вимоги до стабільності ТГ нижчих рівнів залишаються високими. Можлива також так звана олігархічна система синхронізації, коли кілька рівноправних синхронізованих ТГ першого рівня керують роботою ТГ другого рівня – у такому разі ймовірність втрати керівного синхросигналу і, відповідно, вимоги до стабільності ТГ нижчих рівнів істотно зменшуються.
У разі взаємної синхронізації ТГ кожна станція синхронізується за усередненою величиною тактових частот усіх своїх трактів приймання (так звана “демократична” синхронізація). Можлива також ієрархічна система синхронізації, у якій більш стабільні ТГ мають більший вплив – тоді кожна станція синхронізується за середньозваженою частотою трактів приймання.
Загалом планування будь – якої мережі синхронізації полягає передусім у визначенні трьох основних складових:
рівня та кількості пристроїв синхронізації;
місць їх розташування;
схеми та засобів розподілу сигналів.
Далі розглянемо детальніше побудову мережі синхронізації та основні вимоги до неї.
2. Призначення системи синхронізації
Система тактової синхронізації є невід'ємною частиною транспортної мережі СЦІ. Поряд із системою контролю і керування вона відноситься до систем підтримки мережі передачі інформації СЦІ.
Призначення системи синхронізації - підтримка в нормальних умовах однакової точності тактової частоти всіх пристроїв синхронізації транспортної мережі СЦІ.
Відсутність належної синхронізації мережних елементів викликає ріст активності покажчиків і, як наслідок, погіршення якості передачі сигналів інформаційного навантаження.
Для вирішення задачі мережевої тактової синхронізації використовуються сигнали синхронізації.
Фаза ідеального синхросигналу пропорційна часу і може служити еталоном часу в кожному мережевому елементі.
Формування і доставка до мережних елементів сигналів синхронізації необхідної якості є головними функціями системи тактової синхронізації. Тому основу системи синхронізації складають:
джерела синхросигналів;
канали розподілу синхросигналів;
система контролю і керування розподілом синхросигналів.
3. Основні параметри системи синхронізації
Основними параметрами системи синхронізації є наступні:
точність і стабільність частоти джерела синхросигналу;
фазове тремтіння синхросигналу;
дрейф фази синхросигналу;
максимальна помилка часового інтервалу;
девіація часового інтервалу.
Точність частоти - це максимальна величина відносного відхилення частоти, що генерується від номінального значення для специфікованого інтервалу часу (звичайно 7 діб).
При цьому відносне відхилення частоти, що генерується від номінального значення визначається виразом:
((t) – фактичне значення частоти сигналу
(0 – номінальне значення частоти сигналу
Точність частоти включає вихідний зсув частоти і довгостроковий відхід частоти внаслідок ефектів старіння елементів і впливу навколишнього середовища.
Стабільність частоти визначає величину мимовільного і викликаного впливом навколишнього середовища зміни частоти протягом заданого часового інтервалу.
Стабільність також як точність частоти вимірюється у відносних одиницях відхилення частоти від номінального значення і містить у собі проміжок часу спостереження.
За часом спостережень розрізняють короткочасну і довготривалу стабільність генератора.
Звичайно параметри короткочасної стабільності приводяться до однієї секунди, а параметри довгострокової стабільності - до однієї доби.
Графік частотної стабільності генератора зображений на рис. 1.
Рис. 1. Графік частотної стабільності синхросигналу
Короткочасна стабільність показує випадкові, фактично флуктуаційні зміни частоти на коротких інтервалах часу.
Довгострокова стабільність показує систематичні зміни частоти синхросигналу, викликані радіацією, тиском, температурою і т.п.
Як ілюстрацію параметрів точності і стабільності на рис. 2 представлені графіки залежності частоти для декількох варіантів роботи генераторів.
Рис. 2а відповідає практично ідеальній роботі генератора - точної і стабільної. Графік, представлений на рис. 2б, відповідає генератору, що працює стабільно, але неточно, а на рис. 2в - точно, але нестабільно. На рис. 2г показана залежність, що відповідає неточній і нестабільній роботі генератора.
Рис. 2. Варіанти роботи генератора
Як бачимо з представлених ілюстрацій, неточність у роботі генератора пов'язана з наявністю постійного зсуву частоти, що генерується. У цьому випадку при високій стабільності генератора формовані ним синхросигнали будуть мати постійний частотний зсув.
Неточна і нестабільна робота генератора характеризується наявністю змінного зсуві змінної варіації частоти.
Фазове тремтіння - це короткочасна зміна значущих моментів цифрового сигналу щодо їхніх ідеальних положень у часі (рис. 3).
Короткочасними вважаються зміни, що відбуваються з частотою 10 Гц і більше.
Рис. 3. Фазове тремтіння синхросигналу
Дрейф фази - це довгострокові зміни значущих моментів цифрового сигналу щодо їхніх ідеальних положень у часі.
Довгостроковими вважаються зміни, що відбуваються з частотою менше 10 Гц.
Величина фазового тремтіння і дрейфу фази звичайно приводиться у відносних одиницях
А = х / Т, де x - розмах фазового тремтіння;
Т - тривалість тактового інтервалу.
Оцінка фазового тремтіння і дрейфу фази найбільше часто виробляється на основі результатів вимірювань наступних параметрів синхросигналів:
• максимальної помилки часового інтервалу - Maximum Time
Interval Error (MTIE);
• девіації часового інтервалу (ДЧІ) - Time Deviation (TDEV). Розглянемо суть цих параметрів.
Ідеальний тактовий синхросигнал може бути представлений періодичною функцією виду
S(t) = A sin ω0t, де ω0 = 2πƒ0
ƒ0 - номінальна частота тактового генератора.
Фаза цього сигналу Φ(t) = ω0t пропорційна часу і може служити мірою часу в кожному мережевому елементі.
Реальний тактовий синхросигнал є псевдоперіодичним і його повна миттєва фаза може бути представлена виразом:
Φ(t) = ω0t + φ(t), де φ(t) - фазовий шум.
Від виміряного значення фази можна перейти до оцінки часу
T(t) = Φ(t) /2πƒ0
При цьому часова помилка ЧП/Time Error (ТЕ), тобто різниця часу, виміряного за допомогою реального синхросигналу T(t) і ідеального – T0(t), визначається виразом
x(t) = T(t) − T0(t) ≈ T(t) − t.
Приклад залежності часової помилки x(t) приведений на рис. 5 і являє собою зміну в часі різниці ординат функцій часу T(t) і T0(t), показаних на рис. 4.
На практиці неможливо виміряти значення неперервної функції x(t), тому для визначення параметрів синхросигналу використовуються рівновіддалені відліки часової помилки xі = x(іτ0) де τ0 - період дискретизації.
Рис. 4. Функції часу T(t) і T0(t)
Рис. 5. Приклад залежності часової помилки x(t)
Звичайно при вимірах максимальний період дискретизації (0 вибирається рівним 1/30 секунди.
Часова помилка xi, є базовою функцією при визначенні інших параметрів синхросигналу.
Помилка часового інтервалу ПЧІ/Time Interval Error (TIE) - це різниця між мірою інтервалу часу (, отриманої за допомогою реального синхросигналу , і мірою того ж самого інтервалу т, отриманої за допомогою ідеального синхросигналу:
TIE(t, τ) = [T(t + τ) - T(t)] - [T0(t + τ) - T0(t) ] = х (t + τ) - х (t).
Значення помилки часового інтервалу залежить від тривалості інтервалу спостереження τ, на якому здійснюється вимірювання, і від розміщення цього інтервалу на осі часу (мал.8.5).
Максимальна помилка часового інтервалу МТІЕ - це максимальний розмах часової помилки хppk реального синхросигналу щодо ідеального синхросигналу, вимірюваний усередині інтервалу спостереження тривалістю τ для всіх можливих позицій цього інтервалу всередині періоду вимірів Т. При цьому наближене значення МТІЕ визначається наступним виразом
MTIE (nτ0) (max [ max хi - min хi ], n=1,2,. . ., N-1,
де τ = nτ0 - тривалість інтервалу спостереження,
τ0 - період дискретизації часової помилки,
хi - відлік часової помилки,
N - загальне число відліків за період вимірів Т,
n - кількість відліків у межах інтервалу спостереження τ.
Значення MTIE залежить від розміру інтервалу спостереження τ. Тому як характеристику синхросигналу використовується залежність МТIЕ(τ). Оскільки для вимірів параметра MTIE звичайно використовуються інтервали спостережень τ в 0,1 с більше, то на цей параметр впливає, як фазове тремтіння, так і дрейф фази синхросигналу.
Рис. 6. Приклад залежності часової помилки
Приклад визначення MTIE для τ: 25, 50, 100 і 200 секунд приведений на рис.8.6 і на рис. 7.
Рис. 7. Приклад визначення MTIE
МТІЕ(τ) дозволяє виявляти стрибки фази в сигналі синхронізації, тому що по визначенню дорівнює розмаху змін фази протягом визначеного часу. Однак вона не враховує варіацію частоти синхросигналу і тому є недостатньої для оцінки фонового шуму джерела синхронізації. Цей шум характеризується девіацією часового інтервалу.
Девіація часового інтервалу ДЧІ/TDEV є оцінкою середньоквадратичної потужності фазових шумів джерела синхросигналу і визначається як середньоквадратична часова помилка:
n=1, 2, ціла частина(N/3)
де τ = nτ0 ,
τ0- період дискретизації часової помилки,
xi - відлік часової помилки,
N - загальне число відліків за період вимірів Т,
n - кількість відліків у межах інтервалу спостереження.
Мінімальний період вимірів повинний складати Т = 12τ.
При обчисленні TDEV(τ) стрибки фази сигналу синхронізації скрадаються, і фактично виходить оцінка фонового шуму.
Параметр TDEV вимірюється в одиницях часу і приводиться у виді залежності TDEV(τ), де τ: 0,1с; 1с; 10с; 100с; 1000с; 10000с.
У світовій і вітчизняній практиці залежності МТIE(τ) і TDEV(τ) вважаються основними при аналізі якості джерел синхросигналів і системи синхронізації в цілому. Маски МТIЕ(τ) і TDEV(τ) для джерел синхронізації мережі СЦІ, визначених у Рекомендаціях G.8I1, G.812 і G.813, приведені на рис. 13, 15 і 17.
4. Методи синхронізації
При побудові систем синхронізації сучасних мереж СЦІ використовуються два основних методи синхронізації вузлових тактових генераторів:
метод взаємної синхронізації;
метод примусової синхронізації.
Взаємна синхронізація передбачає обмін синхросигналами між усіма вузлами мережі (рис. 8.) і формування на основі аналізу їхніх частот сигналів керування частотою задаючого генератора кожного мережевого елемента (ГМЕ - генератор мереженого елемента).
Рис. 8. Схема взаємної синхронізації
Через складність реалізації стійкого механізму синхронізації і визначення робочої частоти мережі метод взаємної синхронізації знаходить обмежене застосування в основному при резервуванні джерел синхросигналів у пристроях синхронізації.
Відповідно до методу примусової синхронізації сигнал ведучого високоточного і високостабільного генератора розподіляється по мережі і доставляється до всіх задаючих генераторів мережних елементів.
Логічна схема примусової синхронізації показана на рис. 9, а фізична - на рис. 10.
Рис. 9. Логічна схема примусової синхронізації
Рис. 10. Фізична схема мережі синхронізації
Метод примусової синхронізації забезпечує найбільшу стабільність роботи і надійність системи тактової синхронізації, тому широко використовується в сучасних мережах СЦІ.
5. Ієрархія джерел синхросигналів
Для системи примусової синхронізації СЦІ визначені чотири ієрархічних рівні тактових генераторів (рис. 11), що відрізняються якістю сигналу, що генерується:
первинний еталонний генератор ПЕГ (PRC);
вторинний задаючий генератор транзитного вузла, ВЗГ-Т (SSU-T);
вторинний задаючий генератор місцевого вузла, ВЗГ-М (SSU-L);
Рис. 11. Ієрархія джерел синхронізації
задаючий генератор мережного елемента СЦІ, ГМЕ (SEC).
5.1. Режими роботи джерел синхросигналів
Режим захоплення частоти (Locked mode)
Штатний режим роботи ведучого генератора, коли довготривала середня частота його вихідного сигналу така ж, як у вхідного опорного сигналу, а різниця фаз між вхідним і вихідним сигналами не перевищує допустимих норм.
Режим утримання частоти (Holdover mode)
Режим роботи ведучого генератора після втрати вхідного синхросигналу, при умові, що для керування вихідним сигналом використовується останнє значення частоти, яке є в пам’яті, одержане в режимі захвату частоти.
Режим вільної генерації (Free running mode)
Режим роботи веденого генератора, при якому стабільність вихідного сигналу визначається тільки властивостями внутрішнього генератора без автоматичного підстроювання фази і нагромадження даних про його параметри.
Режим вільної генерації використовується при початковому включенні чи серйозному ушкодженні мережного елемента.
5.2. Характеристики джерел синхросигналів
Рис. 12. Структурна схема первинного еталонного генератора
Первинний еталонний генератор визначає довгострокову стабільність опорного сигналу на мережі і реалізується у виді автономного устаткування (рис.8.12).
До складу ПЕГ входять два-три первинних еталонних джерела ПЕД(Primary Reference Sourses - PRS) і вторинний задаючий генератор, ВЗГ, що синхронізується від одного з PRS(інші PRS в резерві). Функціональне призначення ВЗГ складається з фільтрації короткочасної нестабільності PRS, щоб вона не виходила за межі, нормовані для ПЕГ. Крім того ВЗГ забезпечує формування сигналів ПЕГ на своїх численних виходах.
Точність частоти PRS повинна бути не гірше ±1(10-11. Тому в якості PRS використовуються атомні стандарти частоти: цезієві чи рубідієві квантові генератори, що працюють на принципі резонансного лазерного випромінювання.
Додатково PRS калібруються по сигналах Всесвітнього координованого часу ВКЧ (Universal Time Coordinated - UTC).
Точність UTC приблизно на два порядки вище, ніж у PRS.
Для трансляції сигналів ВКЧ використовуються супутникові радіонавігаційні системи GPS (МО США) і ГЛОНАСС (РКС РФ).
Обидві супутникові радіонавігаційні системи випромінюють відкритий (цивільний) сигнал, що є доступним для використання майже в усьому світі, у тому числі і в Україні.
Основні параметри ПЕГ:
вихідні інтерфейси - 2048 кГц, G.703.13; 2048 кбіт/с, G.703;
точність частоти - 1(10-11;
допустимі значення параметрів МТІЕ(τ) і TDEV(τ) приведені на рис. 13.
Рис. 13. Допустимі значення МТІЕ(τ) і TDEV(τ) для ПЕГ
Вторинний задаючий генератор, використовується не тільки в складі ПЕГ, але і як самостійний елемент системи синхронізації (рис. 14). У цій ролі ВЗГ виконує наступні функції:
вибір вхідного синхросигналу;
вузькосмугову фільтрацію фазового тремтіння і дрейфу фази, що накопичуються при проходженні сигналів по ланцюзі синхронізації;
• утримання останнього значення частоти при втраті усіх вхідних син-
хросигналів.
Рис. 14. Структурна схема вторинного задаючого генератора
При деяких ситуаціях ВЗГ може визначений, але обмежений, час служити основним джерелом синхросигналів для окремих ділянок мережі, коли за якимись причинами немає можливості одержати синхросигнали від ПЕГ. Тому для ВЗГ нормуванню підлягає не точність частоти, а характеристики утримання частоти після пропадання опорного сигналу.
ВЗГ реалізується у виді рубідієвого квантового генератора чи у виді охолоджуваного генератора з кварцовою стабілізацією частоти і може виконуватися у виді автономного устаткування синхронізації (Stand Alone Synchronization Equipment - SASE) чи вбудованого генераторного устаткування мережевого елемента.
Основні параметри ВЗГ:
• вхідні і вихідні інтерфейси - 2048 кГц, G.703.13; 2048 кбіт/с, G.703;
точність частоти в автономному режимі - 2(10-8 ... 1(10-9 ;
точність частоти в режимі утримання - 1(10-8 . . . 5(10-10;
добовий дрейф частоти в режимі утримання - 2(10-8 . . . 2(10-10 ;
допустимі значення параметрів МТІЕ(τ) і TDEV(τ) приведені на рис. 15.
Рис. 15. Допустимі значення МТІЕ(τ) і TDEV(τ) для ВЗГ-Т
Задаючий генератор мережевого елемента, ГМЕ - це вбудоване в апаратуру СЦІ джерело тактових сигналів (рис. 16), що виконує наступні функції:
прийом вхідних сигналів синхронізації від ряду джерел; • вибір одного з вхідних сигналів;
мінімальна фільтрація синхросигналу; • розподіл синхросигналу між об'єктами синхронізації.
Рис. 16. Структурна схема джерела синхронізації апаратури СЦІ
Основні параметри ГМЕ:
• вхідні інтерфейси:
Т1 - інтерфейс синхросигналу, виділеного з потоку STM-N;
Т2 - інтерфейс синхросигналу, виділеного з компонентного потоку ПЦІ;
ТЗ - інтерфейс зовнішнього синхросигналу 2048 кГц, G.703.13; 2048 кбіт/с, G.703;
• вихідні інтерфейси:
Т4 - інтерфейс зовнішнього синхросигналу 2048 кГц, G.703.13; 2048 кбіт/с, G.703;
Т0 - інтерфейс внутрішньої синхронізації мережевого елемента;
• точність частоти в автономному режимі ±4,6(10-6 ;
точність частоти в режимі утримання 5(10-8 ;
добовий дрейф частоти в режимі утримання 1(10-8;
допустимі значення параметрів МТІЕ і TDEV приведені на рис. 17.
Рис. 17. Допустимі значення МТІЕ(τ) і TDEV(τ) для ЗГ ап-ри СЦІ
6. Синхротраси
Синхросигнали поширюються по наземних лініях зв'язку. При цьому в якості синхротрас повинні використовуватися тракти, що не піддаються обробці вказівників (рис. 18):
лінійні тракти STM-N,
тракти компонентних сигналів STM-N,
тракти ПЦІ 2048 кбіт/с,
додаткові тракти 2048 кГц.
Між вузлами мережі СЦІ в якості синхротрас звичайно використовуються лінійні тракти STM-N.
Усередині вузлів можуть використовуватися усі види трактів.
Рис. 18. Синхротраси
7. Архітектура системи синхронізації
В основу побудови системи синхронізації покладена радіально-вузлова модель розподілу синхросигналів. Відповідно до цієї моделі систему синхронізації можна підрозділити на систему міжвузлової синхронізації і систему внутрівузлової синхронізації.
Система міжвузлової синхронізації
Система міжвузлової синхронізації має деревоподібну топологію і багаторівневу ієрархічну структуру (рис. 19). Серед вузлів мережі виділяється головний вузол, на якому розміщається джерело синхросигналів вищого рівня ієрархії - первинний еталонний генератор ПЕГ, що виконує функції ведучого генератора мережі.
Рис. 19. Архітектура міжвузлового розподілу синхросигналів
Сигнал ПЕГ відповідно до принципу (ведучий - ведений( доставляється до всіх мережевих елементів через ланцюги синхронізації (рис. 20).
Рис. 20. Схема примусової синхронізації
Ланцюг синхронізації являє собою послідовність ведених генераторів (ВЗГ і ГМЕ) і синхротрас.
Система міжвузлової синхронізації може містити десятки і сотні ланцюгів синхронізації.
У великих мережах ланцюги синхронізації можуть бути довгими і містити велику кількість ведених генераторів. При проходженні СС по таких ланцюгах, у ньому можуть накопичуватися фазове тремтіння і дрейф фази (параметри стабільності виявляються на 4-5 порядків гірше, ніж у сигналу ПЕГ).
Причини появи фазового тремтіння:
• фазові шуми, що генеруються ланцюгами виділення СС в МЕ;
• фазові шуми задаючих генераторів апаратури СЦІ. Причини появи дрейфу фази:
низькочастотні фазові шуми в генераторах МЕ, викликані змінами температури;
варіація часу затримки сигналу при поширенні в оптичному кабелі, обумовлена добовим ходом температури.
Для запобігання надмірного нагромадження фазового тремтіння і дрейфу фази проводиться їхня фільтрація в частотній області вище 1 мГц.
Функцію вузькосмугової фільтрації виконують ВЗГ-Т зі смугою пропускання порядку 1 мГц. У результаті якість синхросигналу в значній мірі відновлюється.
Однак спектральні складові фазових шумів, що попадають у смугу пропускання ВЗГ, проходять по ланцюгу синхронізації і приводять до нагромадження в СС низькочастотного дрейфу фази. Тому на структуру ланцюга синхронізації накладаються певні обмеження. Зокрема, еталонний ланцюг синхронізації (рис. 21) може містити не більше 60 ГМЕ. Кількість ГМЕ між двома ВЗГ не повинно перевищувати 20, а максимальна кількість ВЗГ у ланцюзі синхронізації від одного ПЕГ повинно бути не більше 10.
Рис. 21. Еталонний ланцюг синхронізації
Система внутрішньовузлової синхронізації
Система внутрішньовузлової синхронізації (СВС) має локальне значення, оскільки визначає порядок синхронізації мережних елементів у границях одного вузла мережі.
До складу СВС входить ВЗГ-Т, від якого синхронізується все устаткування вузла прямими каналами передачі синхросигналів відповідно до топології (зірка( (рис. 22).
Рис. 22. Архітектура внутрішньо вузлового розподілу синхросигналів
Як видно з рис. 22 вторинний задаючий генератор одержує синхросигнали від інших вузлів системи міжвузлової синхронізації.
8. Відновлення працездатності системи синхронізації при аваріях
8.1. Методи захисту системи синхронізації
Мережа синхронізації створюється таким чином, щоб вона могла нормально функціонувати в умовах виникнення аварій, пов'язаних з відмовами джерел синхронізації й пошкодженням синхротрас. Для цього використовується захист системи синхронізації на апаратному і мережному рівні, що дозволяє автоматично відновлювати її працездатність при аваріях.
Захист системи синхронізації на апаратному рівні здійснюється за рахунок резервування устаткування джерел синхросигналів. Зокрема, у ПЕГ використовуються два-три ПЕД(PRS) із взаємною синхронізацією, а устаткування ВЗГ і ГМЕ, як правило, дублюється.
Захист системи синхронізації на мережному рівні припускає використання основного і резервного шляхів передачі синхросигналів і наявність у кожного мережного елемента альтернативних джерел синхронізації.
Як приклад розглянемо мережу розподілу синхросигналів, приведену на рис. 20.
У нормальному стані мережі сигнал ПЕГ є основним опорним сигналом, що синхронізує всі мережні елементи.
При пошкодженні синхротраси (рис. 23) ізольована частина ланцюга синхронізації одержує опорний сигнал від першого ВЗГ, що працює в режимі утримання, тобто відбувається зміна конфігурації системи синхронізації.
В існуючих транспортних мережах СЦІ реконфігурація системи синхронізації може здійснюватися автоматично на основі таблиць пріоритетів і повідомлень про статус синхронізації (Synchronization Status Messages - SSM).
Рис. 23. Реконфігурація системи синхронізації при аварії
8.2. Вибір джерела синхронізації на основі таблиці пріоритетів
Відповідно до методу таблиць пріоритетів кожному джерелу синхронізації крім внутрішнього генератора оператор призначає визначений рівень пріоритету.
Джерело сигналу з найвищим (першим) пріоритетом вважається основним і вибирається в якості діючого; інші - є резервними.
При втраті основного джерела синхросигналу ведений генератор переходить у режим утримання, а потім переключається на наступне за рівнем пріоритету джерело синхросигналу: якщо і він недоступний, то автоматично повинен бути обраний наступне за рівнем пріоритету джерело. Якщо доступних джерел немає, то ведений генератор залишається в режимі утримання.
Метод таблиць пріоритетів є простим і забезпечує швидке переключення на резервне джерело. Однак він не запобігає утворенню петель синхронізації навіть у простих лінійних ланцюгах.
Як приклад розглянемо процес реконфігурації ланцюга синхронізації, представлений на рис. 24.
У нормальному стані синхронізація мережних елементів здійснюється від ПЕГ.
При втраті першим мережним елементом МЕ1 сигналу від ПЕГ весь ланцюжок повинен синхронізуватися від ВЗГ, що перейшов в режим утримання.
Рис. 24. Виникнення ((петлі( синхронізації
Здавалася б ця задача легко вирішується призначенням пріоритетів: напрямку синхронізації від ПЕГ слід приписати перший пріоритет, а від ВЗГ -другий.
Однак у цьому випадку при втраті синхросигналу першого пріоритету від ПЕГ перший мережний елемент МЕ1 переходить у режим утримання і потім переключається на сигнал синхронізації другого пріоритету, що надходить від МЕ2. Другий мережний елемент МЕ2, не маючи інформації про здійснене в МЕ1 переключення, продовжує синхронізуватися сигналом першого пріоритету, що надходить від МЕ1.
Таким чином, виникає петля синхронізації, і весь ланцюжок синхронізується не від ВЗГ, а від задаючого генератора першого мережного елемента МЕ1, що синхронізується сам від себе.
Наявність петлі синхронізації обумовлює нестабільну роботу задаючого генератора. Довгостроковий відхід частоти може досягати 10-7 і більше, що приводить до деградації якості передачі на ізольованій від ПЕГ ділянці мережі.
Для запобігання утворення замкнутих петель синхронізації використовуються спеціальні повідомлення про статус синхронізації (SSM).
8.3. Повідомлення про статус синхронізації
Повідомлення SSM передаються послідовно по всьому ланцюзі синхронізації і несуть інформацію про рівень якості джерела синхронізації, що знаходиться на початку цього ланцюга.
Можливі рівні якості джерел синхросигналів і відповідні повідомлення про статус синхронізації приведені в таблиці 1.
Повідомлення про статус синхронізації
Таблиця 1.
Рівень якості
Код SSM
Опис
Позначення
0
0000
Якість невідома
QU
1
0001
Резерв
2
0010
G.811, первинний еталонний генератор
PRC
3
0011
Резерв
4
0100
G.811
SSU-A
5
0101
Резерв
6
0110
Резерв
7
0111
Резерв
8
1000
G.812, вторинний ЗГ місцевого вузла
SSU-B
9
1001
Резерв
10
1010
Резерв
11
1011
G.813, ЗГ ап-ри СЦІ
SEC
12
1100
Резерв
13
1101
Резерв
14
1110
Резерв
15
1111
Не використовувати для синхронізації
DNU
В даний час установлено чотири рівні якості джерел синхронізації: G.811(ПЕГ), О.812-Т(ВЗГ-Т), G.812-L (ВЗГ-М) і G.813 (ГМЕ).
Крім того визначені два повідомлення:
• “якість невідома”(Quality Unknown - QU);
• “не використовувати для синхронізації” (Don't Use for Synchronization DNU).
Сигнал “якість невідома” встановлюється старою апаратурою СЦІ, яка не підтримує роботу з SSM. Повідомлення “не використовувати для синхронізації” породжується відмовленнями апаратури і сигналами індикації аварійного стану мультиплексної секції. Воно також посилається в напрямку мережного елемента, з якого отриманий сигнал, використовуваний для синхронізації даного мережного елемента, що запобігає утворенню замкнутих петель по синхронізації.
8.4. Канали передачі SSM
У мережах СЦІ повідомлення про рівень якості джерела синхросигналу переносяться сигналами STM-N у бітах 5...8 байта S1 секційного заголовка
(8.25).
Рис. 25. Передача повідомлення SSM у циклі STM-1
Сучасне устаткування ПЦІ також підтримує формування і передачу повідомлень про статус синхронізації. При цьому відповідно до рекомендації ММЕ-Т G.704 повідомлення SSM переноситься в бітах San нульового канального інтервалу циклу сигналу 2048 кбіт/с (рис. 26).
Для сигналів 2048 кГц і 2048 кбіт/с, що не несуть SSM, віртуальні рівні якості встановлюються оператором при конфігурації системи синхронізації мережних елементів.
Рис. 26. Передача повідомлення SSM у циклах 2048 кбіт/с
8.5. Вибір джерела синхронізації на основі SSM
Алгоритм вибору джерела синхронізації на основі SSM приведений на рис. 27 і включає наступні процедури:
зчитування повідомлень про рівень якості всіх доступних джерел синхронізації;
сортування джерел синхронізації відповідно до рівня якості;
сортування джерел з вищою якістю за рівнем пріоритету;
вибір джерела вищого рівня якості і вищого пріоритету;
передачу повідомлення “DNU” (не використовувати для синхронізації) у на прямку використовуваного джерела синхронізації і передачу повідомлення про рівень якості обраного джерела в інші напрямки.
Рис. 27. Алгоритм вибору джерела синхронізації на основі повідомлень
SSM і таблиці пріоритетів
Режим вибору джерела синхронізації на основі SSM може бути дозволений чи заблокований оператором. В останньому випадку вибір джерела робиться тільки відповідно до таблиці пріоритетів.
8.6. Реконфігурація системи синхронізації на основі SSM і
таблиць пріоритетів
Розглянемо процеси автоматичної реконфігурації ланцюгів синхронізації на прикладі схеми, приведеної на рис. 28.
При відсутності аварії синхронізація мережних елементів здійснюється від ПЕГ (рис. 28а).
Рис. 28. Реконфігурація ділянки мережі синхронізації при проваллі сигналу від ПЕГ
Мережний елемент МЕ1 працює в режимі зовнішньої синхронізації по опорному сигналі першого пріоритету, що надходить від ПЕГ. У вихідних потоках STM-N передаються повідомлення “PRC”.
Мережні елементи МЕ2 і МЕ3 працюють у режимі лінійної синхронізації.
Для запобігання утворення петлі синхронізації у вихідних сигналах STM-N сторони “Захід” передаються повідомлення “DNU” – “не використовувати для синхронізації”.
Блок ВЗГ працює в режимі зовнішньої синхронізації по опорному сигналі, виділеному з вхідного сигналу STM-N сторони “Захід” мережного елемента МЕ4.
Мережний елемент МЕ4 працює в режимі зовнішньої синхронізації від ВЗГ. У вихідних сигналах STM-N передаються повідомлення «SSU».
При ушкодженні синхротраси і пропаданні сигналу від ПЕГ починається процес реконфігурації мережі синхронізації (рис. 28б).
Мережний елемент МЕ1 виявляє пропадання сигналу від ПЕГ і переходить у режим утримання, оскільки сигнал другого пріоритету несе повідомлення «DNU». При цьому в байтах S1 вихідних сигналів STM-N передаються повідомлення «SEC».
Мережний елемент МЕ2 продовжує працювати в режимі лінійної синхронізації з лінії «Захід» і передає в напрямку «Схід» повідомлення «SEC», що відповідає якості опорного сигналу, а в напрямку «Захід» - повідомлення «DNU» для запобігання утворення петлі синхронізації.
Мережний елемент МЕ3 вибирає в якості діючого синхросигнал другого пріоритету з лінії «Схід», оскільки рівень якості сигналу першого пріоритету з лінії «Захід» виявляється нижче.
Для запобігання утворення петлі синхронізації у вихідному потоці напрямку «Схід» передається повідомлення «DNU».
Мережний елемент МЕ4 виявляє в лінійному сигналі STM-N сторони «Захід» повідомлення DNU і відключає вихідний сигнал зовнішньої синхронізації, що надходив на ВЗГ. У результаті запобігається утворення петлі синхронізації між елементами МЕ3, МЕ4 і ВЗГ.
Блок ВЗГ при пропаданні зовнішнього синхросигналу з першим пріоритетом і відсутності інших синхросигналів переходить у режим утримання.
Мережний елемент МЕ4 продовжує синхронізуватися від ВЗГ, оскільки опорний сигнал від ВЗГ має перший пріоритет і досить високу якість. У вихідних сигналах STM-N передаються повідомлення SSU.
На завершальному етапі реконфігурації системи синхронізації мережні елементи МЕ2 і МЕ1 вибирають для синхронізації сигнал другого пріоритету з більш високим рівнем якості і послідовно переходять у режим лінійної синхронізації по сигналі ВЗГ, що виділяється з вхідних сигналів STM-N сторони «Схід».
Таким чином, після виявлення аварії система синхронізації змінилася так, що всі мережні елементи синхронізуються від ВЗГ (рис. 28в).
Після відновлення синхротраси між ПЕГ і МЕ1 на вході зовнішньої синхронізації мережного елемента МЕ1 з'являється опорний сигнал з рівнем якості PRC. Мережний елемент МЕ1 вибирає цей сигнал у якості діючого синхросигналу. При цьому повідомлення «DNU» з напрямку «Схід» заміняється на «PRC».
Мережні елементи МЕ2 і МЕ3 послідовно переключаються на синхросигнал першого пріоритету «PRC», одержуваний з напрямку «Захід», і заміняють у вихідних потоках STM-N повідомлення «DNU» на «PRC».
Мережний елемент МЕ4 виявляє відсутність повідомлення «DNU» у вхідному сигналі STM-N напрямку «Захід» і переключається на використання цього сигналу в якості опорного для виходу зовнішньої синхронізації.
Блок ВЗГ із появою сигналу PRC з першим пріоритетом переходить з режиму утримання в режим зовнішньої синхронізації.
Таким чином, система синхронізації автоматично повертається у вихідний стан, що існував до появи аварії (рис. 28а).
9. Мережа тактової синхронізації України
Генераторне обладнання може працювати в трьох основних режимах:
автоколивальний – від свого кварцу (INTERNAL)
по прийому – від вхідного сигналу (FROM Rx)
від зовнішнього джерела (EXTERNAL)
Відповідно можна організувати синхронізацію мережі, виставляючи різні режими синхронізації на ГО.
Висновки
Національна мережа синхронізації(НМС) призначена для забезпечення узгодженої роботи об’єктів господарювання на території країни. З цією метою НМС доставляє їм єдиний час і частоту. НМС виробляє і поширює синхроінформацію – товар, яким потрібно торгувати. Нині найбільш розвиненими є мережі синхронізації в інформаційних інфраструктурах, до яких належить і електрозв’язок, де і нагромаджено великий теоретичний і практичний досвід їх розробки і експлуатації.
У межах України доцільно будувати єдину для цифрової транспортної мережі та цифрових мереж доступу олігархічну систему примусової синхронізації, яка передбачає рівні:
1( первинних тактових генераторів PRC (Primary Reference Clock);
2( ведених автономних пристроїв синхронізації SASE (Stand-Alone Synchronization Equipment);
3(ведених пристроїв синхронізації, вбудованих в ЦСП, комутатори АТМ, опорне обладнання ЦСК тощо;
4...6(ведених внутрішніх ТГ різних рівнів ієрархії обладнання ЦСК (наприклад, ВКМ – ВАМ – винесений концентратор), ЦСП тощо.
Канали синхронізації повинні утворюватись на основі інформаційних потоків цифрових трактів найкращої якості у такій пріоритетній послідовності:
тракти STM – N оптичних ліній СЦІ (на будь – які відстані);
тракти Е1 (2048кбіт/с) ПЦІ (до 100 км);
тракти Е1 РРЛ ПЦІ (до кількох сот кілометрів).
У окремих випадках припускається використання трактів Е1/2, окремих якісних оптичних та коаксіальних ліній обмеженої довжини чи складених трактів ризикової якості з вкрапленням ділянок СЦІ.
Первинні високо стабільні PRC мають звірятися зі всесвітнім координованим часом (наприклад через GPS), бути здатними забезпечити повноцінну плезіохронну роботу національної мережі України на міжнародних стиках.
Для створення розвиненої мережі синхронізації в Україні слід поступово встановити 20....30 PRC, які, з точки зору ефективності і вартості, доцільно створювати на базі вітчизняного приймального пристрою СН 3834 “Навіор” та кварцового генератора зі стабілізацією частоти модуляційним методом. Ведених генераторів другого рівня потрібно значно більше: на розвиненій мережі синхронізації орієнтовно 100...200. Усі вказані пристрої синхронізації мають бути обладнані засобами дистанційного технічного обслуговування. Опорні генератори третього рівня (у ЦСП і ЦСК) повинні відповідати вимогам Рек. G.811, G.812, G.813.
Цифрові мережі окремих операторів можуть мати власні PRC і SASE або отримувати відповідні синхросигнали від загальної мережі синхронізації через атестовані стики.
Слід відійти від ідеї жорсткого прив’язування архітектури МС до архітектури первинних чи вторинних мереж, а надалі – й до архітектури інформаційних мереж і Національної інформаційної інфраструктури. Потрібно створити виділену єдину національну мережу синхронізації країни.
Перелік використаної літератури
1. Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH – М.: Радио и связь, 1997
2. Соломенчук В.Д. Введение в технологию СЦИ – Киев, ГУЦ, 2004
3. Борщ В.І., Карла С.Д., Коваль В.В. Проблеми побудови єдиної національної мережі синхронізації України // Зв’язок. – 2004. - №6.
4. Хиленко В.В., Копийка О.В., Суворова Н.В. Архитектура сетей синхронизации: эволюция представлений о синхронизации сетей // Зв’язок. – 2003. - №4.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора