Тактовая сетевая синхронизация

Тактовая синхронизация необходима для установления равенства скоростей обработки сигналов на передающей и приемной станциях, что обеспечивается согласованностью по частоте задающих генераторов всех цифровых устройств на сети. На цифровых сетях большой протяженности может наблюдаться расхождение тактовых частот, что приводит к проскальзываниям. Проскальзывание – это исключение или повторение в цифровом сигнале одного или нескольких бит, происходящее вследствие различия в скоростях записи и считывания буферных устройств, установленных на входе коммутационного оборудования, где запись производится с тактовой частотой приходящего цифрового потока, а считывание - с тактовой частотой коммутационного оборудования. Влияние проскальзываний на качество связи:

- Телефонная связь – щелчки

- Факсимильная связь – смазанные строки

- Модемная связь – разрыв соединения

- Видеоконференции – замирание кадра

- Передача данных – вплоть до отказа в обслуживании

Проскальзывания не оказывают заметного влияния на обычные телефонные разговоры, но они существенно влияют на передачу данных в системах с коммутацией каналов. Поэтому после создания сетей передачи данных с коммутацией каналов и интеграцией услуг повысились требования к синхронизации. Чтобы предотвратить проскальзывания, цифровое коммутационное оборудование необходимо синхронизировать, то есть согласовывать временные и частотные шкалы всех устройств синхронизации.

Сетевая синхронизация – это поддержка высоких показателей долговременной точности и стабильности тактовых сигналов в разных точках сети с целью уменьшения числа проскальзываний (сбоев) циклов, возникающих из-за расхождений частот генераторов. На рис. 1 отражены четыре режима работы задающих генераторов в сети тактовой синхронизации, определенные Рекомендацией МСЭ-Т G/803.

Основное отличие системы SDH от PDH – переход на принцип синхронного мультиплексирования, позволяющего организовать непосредственный доступ к каналам PDH, передаваемым в SDH.

В системах с SDH технология мультиплексирования гораздо сложнее, повысились требования к синхронизации и параметрам качества среды передачи, но при этом технология обеспечила «взамен» следующие преимущества:

- возможность создания гибких топологий;

- сетевой автоматический контроль и управление;

- высокую емкость;

- информацию осодержимом нагрузки;

- гибкую систему объединения сигналов.

Система ТСС представляет собой разветвленную однородную сеть формирования, доставки и распределения синхросигналов, наложенную на транспортную сеть SDH, и включает в себя первичные таймеры и надежную систему распределения сигнала синхронизации (СРСС) на все узлы сети. Для обеспечения работы всех блоков системы передачи с одной и той же частотой необходима синхронизация генераторного оборудования системы. В синхронных системах синхронизация всех элементов сети осуществляется от одного задающего генератора (первичного эталонного генератора ПЭГ), имеющего очень высокую стабильность частоты (относительная нестабильность не более 1*10^-11). От первичного генератора по специальной сети сигнал синхронизации передается к другим задающим генераторам и генераторному оборудованию сетевых элементов. Для этого используется самостоятельная сеть синхронизации, которая существует независимо от сети связи и имеет собственную структуру. Схема распределения сигналов синхронизации может строиться по трем альтернативным вариантам:

- одноуровневая звезда (рис. 6.28. а) – все узлы сети питаются от одного ПЭГ, расположенного в центре звезды;

- распределенная одноуровневая схема, (рис. 6.28. б) – каждый (или каждый второй) узел сети снабжается первичным эталонным генератором (ПЭГ) или его эквивалентом – приемником сигналов единого ПЭГ;

- иерархическая многоуровневая система (рис. 6.28.в). В этом варианте сигналы ПЭГ (первый уровень иерархии) распределяются по синхронизируемым элементам дерева синхронизации до второго уровня иерархии, где они управляют вторичными источниками – ВЗГ, которые через цепочки сетевых элементов (СЭ) управляют локальными источниками синхронизации третьего уровня иерархии. Эта схема называется схемой типа ведущий – ведомый. В качестве синхросети может быть использован тракт SDH, в качестве резерва могут использоваться радиоканалы. В основу положен принцип “ведущий-ведомый” типа от точки к точке или“ведущий-ведомый” типа дерево. По первому принципу синхронизации работают как мультиплексоры потоков Е1, так и цифровые коммутационные станции.

Синхронная сеть “ведущий-ведомый”, построенная по типу дерева, предусматривает наличие основного тактового генератора (первичный эталонный генератор – ПЭГ) высокой стабильности, который обеспечивает работу всех устройств формирования информационных структур и их обратные преобразования.

Источником эталонных сигналов синхронизации должен служить задающий генератор очень высокого качества, формирующий синхросигналы с частотой, очень близкой к номинальному значению. Такие источники называют первичными эталонными источниками (ПЭИ). В качестве ПЭИ могут использоваться цезиевые генераторы или водородные стандарты частоты, а также приемники спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS. В России разрешается использование спутниковых синхросигналов только в качестве резервных. Для повышения надежности в состав ПЭГ входят три взаиморезервируемых ПЭИ со схемами оперативного переключения и распределения сигналов синхронизации.

Сигналы, формируемые вторичными задающими генераторами ВЗГ, также характеризуются относительно высоким качеством. В его состав входит опорный рубидиевый генератор с аппаратурой распределения сигналов сетевой синхронизации.

Оператор базовой сети ТСС ответственен за качество предоставляемых синхросигналов и выполняет работы по поддержанию их необходимого качества. Сети операторов связи присоединяются к базовой сети ТСС в соответствии с установленными классами присоединения, определяемыми условиями получения синхросигнала, как показано на рис. 6.29.

В случае 1 класса присоединения синхросигнал с выхода ПЭГ подается на сеть оператора связи, при этом возможно включение в сети до 60 мультиплексоров SDH (ГСЭ) и 10 ВЗГ. Если сигнал от ПЭГ передается по базовой сети до ВЗГ, и синхросигнал подается непосредственно с ВЗГ, то присоединение осуществляется по 2 классу, при этом допускается включение последовательно до 30 ГСЭ и 6 ВЗГ. При подаче синхросигнала с выхода мультиплексора SDH имеет место 3 класс присоединения, допускающий включение в сети оператора связи не более 25 ГСЭ и 6 ВЗГ, причем первый ВЗГ устанавливается после цепи, содержащей не более 5 ГСЭ. В общем случае между любыми двумя ВЗГ допускается подключение до 20 ГСЭ.

Четвертый класс присоединения соответствует присоединению сети оператора к выходу системы PDH базовой сети, при этом синхросигнал подается непосредственно на ВЗГ, а на сети допускается последовательное включение не более четырех ВЗГ и 20 ГСЭ.

Тип источника синхронизации имеет некоторую условность:

- Q_L = 2 – обычно обозначает, что синхросигнал гарантированно поступает от эталонного источника или просто является самым лучшим для данной сети ТСС;

- Q_L = 4 – синхросигнал может не соответствовать сигналу эталонного источника, но его характеристики приемлемы для синхронизации сети. Сигнал с таким качеством может быть резервным источником синхронизации;

- Q_L = 8 – сигнал от резервного источника, который может использоваться на сети ограниченное время (на период устранения аварий);

- Q_L = 11 – источником сигнала синхронизации является генератор сетевого элемента с низким качеством;

- Q_L = 15 – запрещает использовать этот сигнал для синхронизации.

Качество сигналов синхронизации, формируемых любым источником синхросигнала, определяют с помощью SSM-бит, передаваемых в составе сигнала STM-N (первый байт девятой строки) в виде четырехзначного кода (табл. 6.8).

Таблица 6.8