Лекции по Синхронной цифровой иерархии SDH (СЦИ)   

3. Управление сетью: функционирование, администрирование и обслуживание

3.4.3. Синхронизация сетей SDH

Проблема синхронизации сетей SDH является частью общей проблемы синхронизации цифровых сетей, использующих ранее плезиохронную иерархию. Общие вопросы синхронизации, описанные в рекомендации CCITT G.810 [116], актуальны как для плезиохронных, так и для синхронных сетей. Отсутствие хорошей синхронизации приводит, например, к относительному "проскальзыванию" цифровых последовательностей или "слипам" (slip) и ведет к увеличению уровня ошибок синхронных сетей.

Цель синхронизации - получить наилучший возможный хронирующий источник или генератор тактовых импульсов или таймер для всех узлов сети. Для этого нужно не только иметь высокоточный хронирующий источник, но и надежную систему передачи сигнала синхронизации на все узлы сети.

Система такого распределения базируется в настоящее время на иерархической схеме, заключающейся в создании ряда точек, где находится первичный эталонный генератор тактовых импульсов PRC (ПЭГ), или первичный таймер, сигналы которого затем распределяются по сети, создавая вторичные источники - вторичный или ведомый эталонный генератор тактовых импульсов SRC (ВЭГ), или вторичный таймер, реализуемый либо в виде таймера транзитного узла TNC, либо таймера локального (местного) узла LNC. Первичный таймер обычно представляет собой хронирующий атомный источник тактовых импульсов (цезиевые или рубидиевые часы) с точностью не хуже 10-11. Он обычно калибруется вручную или автоматически по сигналам мирового скоординированного времени UTC [117]. Эти сигналы затем распространяются по наземным линиям связи для реализации того или иного метода синхронизации.

3.4.3.1. Методы синхронизации

Существуют два основных метода узловой синхронизации [116]: иерархический метод принудительной синхронизации с парами ведущий-ведомый таймеры и неиерархический метод взаимной синхронизации. Оба метода могут использоваться отдельно и в комбинации, однако как показывает практика широко используется только первый метод.

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.

Как было указано в п.2.7.2, а также рассмотрено в [29], сети SDH имеют несколько дублирующих источников синхронизации:

-    сигнал внешнего сетевого таймера, или первичный эталонный таймер PRC, определяемый в рекомендации ITU-T G.811 [118], сигнал с частотой 2048 кГц (см. ITU-T G.703, п. 10 [14]);

-    сигнал с трибного интерфейса канала доступа (рассматриваемый здесь как аналог таймера транзитного узла TNC), определяемый в рекомендации ITU-T G.812 [119], сигнал с частотой 2048 кГц, выделяемый из первичного потока 2048 кбит/с;

-    сигнал внутреннего таймера (рассматриваемый как таймер ведомого локального узла LNC), определяемый в рекомендации ITU-T G.813 [163], сигнал 2048 кГц;

-    линейный сигнал STM-N, или линейный таймер, сигнал 2048 кГц, выделяемый из линейного сигнала .155.520 Мбит/с или 4n x 155.520 Мбит/с.

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, равная 5x10-6 - мала, 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. В этом смысле наиболее надежными источниками синхронизации являются сигнал внешнего сетевого таймера и линейный сигнал STM-N.

Целостность синхронизации сети PDH базировалась на использовании иерархической принудительной синхронизации (ведомый/ведущий таймеры). В ней прохождение сигналов таймеров через узлы сети было прозрачным. В сети SDH, восстанавливающей в каждом узле сигнал таймера из линейного сигнала STM-N, такая прозрачность теряется. В этой ситуации целостность синхронизации сети SDH лучше поддерживается при использовании распределенных первичных эталонных источников PRS, что позволяет устранить эффекты "каскадирования сигналов таймеров" [117]. Метод распределенных PRS описан в стандарте Bellcore GR-2830-CORE [120].

3.4.3.2. Режимы работы и качество хронирующего источника

Предусматривается четыре стандартных режима работы хронирующих источников узлов синхронизации:

а) режим первичного эталонного таймера PRC или генератора ПЭГ (мастер узел);

б) режим принудительной синхронизации - режим ведомого задающего таймера SRC или генератора ВЗГ (транзитный и/или местный узлы);

в) режим удержания с точностью удержания 5x10-10 для транзитного узла и 1x10-8 для местного узла и суточным дрейфом 1x10-9 и 2x10-8 соответственно [160].

г)  свободный режим (для транзитного и местного узлов) - точность поддержания зависит от класса источника и может составлять 1х10-8 для транзитного и 1х10-6 для местного узлов [160].

Организации ITU-T и ETSI предложили использовать понятие уровень качества хронирующего источника. Этот уровень может быть передан в виде сообщения о статусе синхронизации SSM  через  заголовок  фрейма  STM-N  для  чего  используются   биты   5-8  байта  синхронизации (например, S1), или последовательностью резервных бит в фрейме Е1 2 Мбит/с. В этом случае при сбое в сети, повлекшем защитное переключение, сетевой элемент имеет возможность послать сообщение таймеру о необходимости использовать сигнал синхронизации, восстановленный из альтернативного маршрута.

Современные системы управления сетью могут использовать до шести уровней качества хронирующего источника (таблицу 3-4).

Аттестация типа "уровень качества неизвестен" означает, что сигнал хронирующего источника получен со старого оборудования SDH, на котором не реализован сервис сообщений о статусе синхронизации. Сообщение "не используется для целей синхронизации" может прийти от блока, чей интерфейс STM-N используется в данный момент для целей синхронизации.

3.4.3.3. Использование мирового скоординированного времени

Среди хронирующих источников наиболее универсальным и точным является мировое скоординированное время UTC. Для его трансляции используются спутниковые системы LORAN-C и глобальная система позиционирования GPS. Традиционные системы приема UTC требуют значительных затрат и используются как правило в центрах спутниковой связи. Однако в связи с широким развитием GPS была разработана альтернатива первичным эталонным источникам PRS - технология локальных первичных эталонов LPR, основанная на использовании UTC для подстройки частоты. Многиетелефонные компании используют эту технологию в местах развертывания GPS для создания альтернативы таймерам класса TNC на транзитных узлах. На таких узлах в качестве таймеров TNC устанавливаются улучшенные рубидиевые часы. В комбинации с технологией LPR использование синхронизации от UTC позволяет получать локальные первичные эталоны существенно перекрывающие требования по точности 10'11, устанавливаемые стандартами ITU-T и ETSI для первичных эталонных таймеров.

Создание системы распределенных первичных эталонных хронирующих источников не только позволяет увеличить надежность синхронизации сетей SDH, но и устраняет (при использовании сообщений о статусе синхронизации) возможности нарушения синхронизации при осуществлении защитного переключения в кольце SDH или ячеистой сети SDH.

3.4.3.4. Пример синхронизации кольцевой сети SDH

Основным требованием при формировании сети синхронизации является наличие основных и резервных путей распространения сигнала синхронизации. Однако, и в том и в другом случае должны строго выдерживаться топология иерархического дерева и отсутствовать замкнутые петли синхронизации. Другим требованием является наличие альтернативных хронирующих источников. Идеальная ситуация, когда альтернативные источники проранжированы в соответствии с их приоритетом и статусом.

При аккуратном формировании сетевой синхронизации можно избежать возникновения замкнутых петель синхронизации как в кольцевых, так и в ячеистых сетях. Использование сообщений о статусе синхронизации позволяет в свою очередь повысить надежность функционирования сетей синхронизации. На рис.3-17 приведена схема синхронизации кольцевой сети SDH, где верхняя схема соответствует нормальному функционированию сети, а нижняя - сбою, вызванному разрывом кабеля между узлами В и С. [115].

Схема использует ставший классическим иерархический метод принудительной синхронизации. Один из узлов (узел А) назначается ведущим (или мастер-узлом) и на него подается сигнал синхронизации от внешнего PRC. От этого узла основная синхронизация (источник первого приоритета) распределяется в направлении против часовой стрелки, т.е. к узлам В, С и D. Синхронизация по резервной ветви (источник второго приоритета) распределяется по часовой стрелке, т.е. к узлам D, С и В. Начальное распределение хронирующих источников по узлам сведено в таблицу 3-4.

При разрыве кабеля между узлами В и С узел С, не получая сигнала синхронизации от узла В, переходит в режим удержания синхронизации и посылает узлу D сообщение о статусе SETS уровня качества синхронизации. Узел D, получив сообщения об уровне качества синхронизации от А и С и выбрав лучший (от А), посылает узлу С сообщение "PRC" вместо "Don't use". Узел С, получив это сообщение от узла D, изменяет источник синхронизации на "PRC" от D.

3.4.3.5. Пример синхронизации ячеистой сети SDH

Рассмотрим схему синхронизации в ячеистой сети SDH. Один из примеров формирования цепей синхронизации в такой сети приведен на рис.3-18 [115]. Сеть имеет 12 узлов и несложную транспортную топологию звезды, включающую несколько линейных участков, связанных через узлы концентраторов.

Для облегчения задачи построения сети синхронизации схема разбивается на несколько цепей синхронизации, учитывая при этом особенности топологии исходной транспортной сети. Полученные цепи: W, X, Y, Z - показаны в нижней части рис.З-18. Цифрами 1 и 2 на этом рисунке показаны приоритеты в использовании сигналов синхронизации. Сплошной линией показаны основные каналы синхронизации, пунктиром - резервные каналы синхронизации. Мастер-узлы заштрихованы.

Для распределения синхронизации используется та же иерархическая схема. Каждая цепь синхронизации может быть обеспечена одним или двумя узлами, получающими синхронизацию от внешних источников (PRC). Эти узлы называют мастер-узлами. Источник PRC, расположенный на основной станции, является внешним PRC, от которого получают синхронизацию два мастер-узла W и X цепей W и X. Цепи Y и Z имеют общий мастер-узел C&D, который получает сигнал синхронизации от последнего узла цепи X. Суть предложенного решения состоит в организации альтернативного пути передачи сигнала синхронизации в каждой цепи. Проблемы могут возникнуть только при низкой надежности связи, обеспечивающей синхронизацию мастер-узлу C&D. В этом смысле для этого мастер-узла логично использовать локальный первичный эталон LPR.



*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.