книги / Проектирование и эксплуатация инфокоммуникационных сетей. Реализация, моделирование

Основные характеристики систем синхронизации: параметры синхросигналы, пути распространения синхросигналов, точность генератора, стабильность частоты:

где f0 – номинальная частота; fa – частота генератора. Стабильность частоты – свойство генератора поддерживать

режим генерации частоты с требуемой точностью в течение заданного промежутка времени. Стабильность в различных условиях: температура, время и т.д.

При неточной работе появляется постоянный частотный сдвиг. При нестабильной работе появляется переменный частотный сдвиг, что приводит к появлению собственного вандера генератора [14].

Классификация видов синхронизации

По типу синхронизации:

–поэлементная (на уровне битов);

–групповая (разделение на кодовые комбинации);

–цикловая (разделение на циклы);

–сверхцикловая (разделение на сверхциклы).

По виду источника синхросигнала:

–внутренняя (от внутреннего генератора);

–внешняя (от внешних сигналов).

Внутренняя синхронизация возможна в двух вариантах реализации:

– частота внутреннего генератора сетевого элемента является постоянной величиной и имеет регламентированные отклонения:

f = f0 ± ∆f , при этом отклонения принимают очень маленькие

значения и характеризуют точность генератора;

– частота внутреннего генератора сетевого элемента является переменной величиной и настраивается под воздействие принимаемого сигнала путем выделения из него тактовой частоты.

41

В сети синхронизации устройства могут выполнять следующие

функции:

1.ПЭГ – первичный эталонный генератор (PRC – Primary Reference Clock). Точность 10-11–10-14 (максимально возможная), поэтому в сети таких устройств очень мало.

2.ВЗГ – вторичный (ведомый) задающий генератор (SRC – Secondary Reference Clock). Точность 10-8–10-10. ВЗГ может работать

вдвух режимах:

–TNС: Transit Node Clock – таймер транзитного узла;

–LNC: Local Node Clock – таймер локального узла (внутрен-

ний).

3. ГСЭ – генератор сетевого элемента. Точность 10-6–10-7.

Материалы генераторов – цезий (Cs) или рубидий (Rb).

В состав ПЭГ входят три взаиморезервируемых первичных эталонных источника, синхронизируемых от GPS.

4-уровневая иерархия источников СС по ANSI (American National Standard Institute):

–Stratum 1, точность 10-11;

–Stratum 2, точность 1,6·10-8;

–Stratum 3, точность 4,6·10-6;

–Stratum 4, точность 3,2·10-5.

Методы синхронизации:

–принудительная синхронизация (ведущий – ведомый);

–взаимная синхронизация;

–комбинированная.

Схемы взаимодействия устройств в сети синхронизации:

–межузловая схема, топология «дерево» (рис. 1.31, а);

–внутриузловая схема, топология «звезда» (рис. 1.31, б).

42

•SETS – частота выделена из линейного сигнала STM-N;

•DON`T USE – SSM не используется.

У каждого сетевого элемента имеется таблица настройки режима синхронизации, в которой показаны источники синхронизации с определенным приоритетом и качеством. Пример таблицы настройки синхронизации [5]:

1.Направление «Запад».

2.Направление «Восток».

3.Внутренний генератор (режим ЗГ).

Режимы работы систем синхронизации (рекомендация G.803):

–синхронный: синхронизация осуществляется в границах национальных сетей, проскальзывания носят случайный характер;

–псевдосинхронный: имеется несколько независимых первичных эталонных ПЭГ с точностью 10-11; данный режим возникает при сопряжении национальных сетей с разными ПЭГ; количество проскальзываний – не более 1 за 70 суток;

–плезиохронный: такой режим возникает при потере всех внешних источников синхронизации (и основных, и резервных); узел синхронизации при этом переходит в режим удержания (holdover mode), в этом режиме частота внутреннего генератора со-

ответствует последнему полученному (и запомненному) внешнему сигналу; точность работы 10-8–10-10, суточный дрейф частоты колебаний 10-8–10-9;

–асинхронный: в этом режиме наблюдается большое расхождение частот генераторов; такой режим дает очень низкие показатели качества, поэтому на практике не применяется, характерен для аварийной ситуации на сети.

Принципы построения систем тактовой синхронизации. Стандартизация систем TСС. Построение систем ТСС регламентируется рекомендацией ITU-T и «Руководящими техническими материалами» (РТМ) Министерства связи РФ. Возникают проблемы при стыковке первичных и вторичных сетей связи (транспортных сетей и сетей доступа). Для выравнивания физических скоростей

44

информационных потоков одного уровня используется эластичная память (буфер). Из-за несовпадения скоростей возникают аварии типа «проскальзывание» (SLIP), которые проявляются в вставке или выпадении одного или нескольких бит.

Системы тактовой сетевой синхронизации (ТСС) обеспечивают сопряжение разных ЦСП. Для взаимоувязанной сети связи (ВСС) РФ основная система ТСС – сеть ОАО «РосТелеком». Она содержит достаточно большое количество ПЭГ. Синхросигнал представляет собой специальный сигнал 2 048 кГц или информационный сигнал Е1 (G.703).

В системах PDH синхросигналы передаются в составе потока Е1, Е2, Е3. В системах SDH синхросигналы передаются в составе цифровых потоков STM-n. Информационные сигналы Е1 в составе кадра STM-n в качестве источника синхросигнала не используются.

Основные способы синхронизации для сетей связи различных технологий. В сетях PDH в основном используется принудительная синхронизация от информационного сигнала Е1, принимаемого, например, от другого сетевого узла PDH или SDH. В сетях SDH – выделение частоты 2048 кГц из кадра STM-N.

Иерархия распространения синхросигналов:

ПЭГ → магистральная сеть (ВЗГ) → внутризонные сети → местные сети.

Для обеспечения высокого качества функционирования и синхронизации обязательно наличие резервных путей распространения синхросигнала.

Системы ТСС ведомственных и корпоративных сетей связи. Иерархия ЗГ: ПЭГ → ВЗГ → ГСЭ.

ПЭГ устанавливается при наличии более 100 000 портов (более 3 коммутационных станций) во вторичной сети или при длине более 3 000 км в первичной сети.

Ведомственные и корпоративные сети должны иметь свой ПЭГ, а в качестве резервного – узел из состава ВСС РФ. Как правило, на 60 СЭ устанавливается 7–8 ВЗГ.

45

При аварии синхросигнал может быть взят из глобальной навигационной системы GPS.

Правила установки элементов синхронизации (рис. 1.32):

1.Между ПЭГ и ВЗГ (ВЗГ и ВЗГ) должно быть не более 20 СЭ (на практике 10-15).

2.Количество ВЗГ в сети с одним ПЭГ должно быть не более 10 (реально 7-8).

3.При сегментированной сети ВЗГ должен быть расположен в каждом сегменте.

Классы подключения:

1-й – подключение к ПЭГ, в цепочке до 10 ВЗГ и до 60 СЭ; 2-й – подключение к ВЗГ, в цепочке до 6 ВЗГ и до 30 СЭ; 3-й – подключение к СЭ, в цепочке до 6 ВЗГ и до 25 СЭ; 4-й – подключение к PDH, в цепочке до 4 ВЗГ и до 20 СЭ.

Не только базовая сеть ТСС может служить источником СС. Операторы, которые не могут подключиться к ТСС, используют локальные первичные эталоны, синхронизируемые от GPS.

Обеспечение надежности синхронизации: создание резервных путей распространения СС и использование соответствующих протоколов переключения на резервные источники СС.

Механизмы синхронизации в оборудовании SDH. Синхронизация сети SDH осуществляется следующими способами:

–выделение частоты 2048 кГц из внешнего сигнала ПЭГ (G.811);

–выделение частоты 2048 кГц из первичного потока Е1 (G.812);

–выделение частоты 2048 кГц от внутреннего таймера (G.813);

–выделение частоты 2048 кГц из линейного сигнала STM-N.

46

Основные функции узла синхронизации:

–контроль качества синхросигнала;

–выбор синхросигнала;

–формирование временной метки (8, 64 кГц, 2, 155 МГц).

Материал оборудования систем ТСС: рубидий, цезий (высокая стабильность, но высокий дрейф), кварц (меньшая стабильность, но меньший дрейф).

Сеть может синхронизироваться от глобальной навигационной системы GPS, которая содержит метки UTC.

Проектирование систем ТСС. Главная задача проектирования систем ТСС – выбор точек получения СС и распределение СС внутри сети.

Исходные данные для проектирования:

–схема существующей связи;

–схема развития сети связи;

–точки и классы подключения к базовой сети ТСС.

Этапы проектирования:

1.Выбор основных и резервных источников СС.

2.Определение основных и резервных путей прохождения СС.

3.Установка приоритетов входов СС во всем оборудовании.

4.Структурный анализ сети с целью исключения возможности образования петель и потери СС при авариях.

5.Выяснение потребности в дополнительном оборудовании синхронизации, устанавливаемом на сети.

6.Разработка схем внутриузловой синхронизации с учетом подключения СС к коммутационным станциям и другому оконечному оборудованию.

7.Проверка аварийных ситуаций.

Результат проектирования – схема сети ТСС, которая содержит источники СС и распределение СС на сети.

47

Правила проектирования сетей ТСС:

1.Основные направления передачи СС: от ПЭГ к ВЗГ, от ВЗГ к

МЗГ.

2.Обеспечить СС от основных и резервных источников, как минимум, по двум путям. Если нет возможности организовать два пути распространения сигналов, то следует установить аппаратуру синхронизации, которая обеспечивает удержание частоты с параметрами в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т.

3.Минимизировать количество СЭ на пути распространения

ССот резервного источника.

4.При любых условиях передачи сигналов избегать образования замкнутых петель. Для этого в ячеистой структуре обмен между кольцами должен быть в одну сторону – от главного к второстепенным.

5.Установка приоритетов:

–высший приоритет имеет сигнал от ПЭГ;

–если аппаратура не определяет качество СС, то заложить его в приоритеты;

–внутренний генератор всегда имеет низший приоритет.

6.Основной источник должен иметь качество сигнала не хуже резервного.

7.На проектируемой сети, кроме ПЭГ и ВЗГ, могут устанавливаться местный ЗГ (МЗГ), а также разветвитель и преобразователь

СС.Допускается установка местных и ведомственных ПЭГ.

8.Распределители СС устанавливаются на небольших сетевых узлах и узлах, где больше 2 операторов связи.

9.При проектировании внутриузловой синхронизации следует учитывать:

– все оборудование объекта синхронизировать от одного источника;

– для синхронизации оборудования объекта использовать частоту, выделенную непосредственно из STM-n и сформированную, минуя внутренний генератор мультиплексора, или использовать сигнал 2048 кГц с выхода PDH;

– использовать для синхронизации SDH 2048 кГц.

48

10. Структурный анализ сети:

– проверка цепей синхронизации на максимальное количество СЭ, ВЗГ, МЗГ в цепочках в соответствии с классом присоединения;

– отсутствие петель;

– обеспечение всех элементов сети СС.

11. Анализ изменения конфигурации сети при разных авариях по позициям п. 10.

Для современных сетей синхронизации получила широкое распространение концепция построения интегрированных систем ТСС (BITS – Building Integrated Timing Supply mode):

–система межузловой синхронизации (СМС – Interoffice Timing),

–система внутриузловой синхронизации (СВС – Intraoffice Timing),

–подсистема управления (СУ) и контроля качества синхронизации (QoS).

СМС предусматривает размещение ПЭГ и ВЗГ в узловых точках сети. СВС обеспечивает синхронизацию разных сетевых элементов в пределах одного узла сети. СУ качеством систем ТСС строится на базе платформы TMN.

Система ТСС является наложенной на сеть связи. Приоритеты системы ТСС – по качеству генераторов, а не по типу СЭ. Физическая и логическая топологии сети ТСС могут отличаться из-за наличия резервных путей (модель незамкнутого графа). Топология системы ТСС не должна иметь петель!

Порядок проектирования системы ТСС:

1.Анализ требований к сети и участкам сети.

2.Выбор ПЭГ и ВЗГ.

3.Определение топологии сети.

4.Резервирование путей распространения синхросигналов.

5.Проверка на отсутствие петель распространения синхросиг-

налов.

6.Развертывание системы и измерения качественных параметров сети синхронизации.

49

Контрольные вопросы

1.Базовые сетевые технологии.

2.Варианты архитектуры современной мультисервисной сети.

3.Взаимосвязь архитектуры и топологии современных сетей

связи.

4.Функциональные возможности, структура и основные схемы включения мультиплексоров PDH, синхронизация.

5.Проектирование сетей PDH.

6.Функциональные элементы сети, базовые топологии, топологии реальных сетей SDH, способы защиты информационных потоков, синхронизация.

7.Проектирование сетей SDH.

8.Особенности организации каналов управления в различных сетевых технологиях.

9.Интерфейсы и протоколы систем управления электросвязью.

10.Виды синхронизации. Влияние рассинхронизации на качество связи. Функции устройств в сети синхронизации. Схемы взаимодействия. Режимы работы узлов синхронизации.

11.Принципы построения и стандартизация систем тактовой синхронизации. Правила проектирования систем синхронизации.

50