9. Синхронизация сети SDH. Изучение вопросов построения телекоммуникационных систем передачи SDH

: Категория: Изучение вопросов построения телекоммуникационных систем передачи SDH

9.1. Основные принципы ТСС

9.1.1. Необходимость синхронизации и основные рекомендации МСЭ-Т в части построения сети синхронизации

9.1.2. Режим работы сети тактовой сетевой синхронизации

9.1.3. Сигналы синхронизации. Факторы влияющие на них

9.1.4. Общая концепция построения тактовой сетевой синхронизации на взаимоувязанной сети связи России

9.2. Регионы синхронизации

9.2.1. Принципы (признаки) разделения цифровой сети на регионы тактовой сетевой синхронизации

9.2.2. Иерархическое построение сети по древовидной схеме

9.2.3. Обеспечение высокой точности установки наминала тактовой частоты в условиях длительной эксплуатации

9.2.4. Восстановление синхронизации в сетях синхронно цифровой иерархии

9.3. Синхронизация местной телефонной станции

9.3.1. Основные принципы построения тактовой сетевой синхронизации на местной телефонной сети

9.3.2. Принципы построения системы тактовой синхронизации на городской телефонной сети

9.3.3. Синхронизация сельской сети связи

9.3.4. Методика внедрения тактовой сетевой синхронизации в процессе развития местной цифровой связи

9.4. Внутристанционная синхронизация

9.4.1. Получение и выбор сигналов синхронизации на станции

9.4.2. Требования к оборудованию синхронизации

9.5. Аппаратура, используемая при организации тактовой сетевой синхронизации

9.5.1. Требование по сертификации первичных эталонных генераторов

9.5.2. Требование по сертификации ведомых задающих генераторов

9.5.3. Требования к оборудованию синхронизации цифровых коммутационных станций

9.5.4. Требования по сертификации генераторной аппаратуры сетевых элементов

9.5.5. Эксплуатация и обслуживание системы и аппаратуры тактовой сетевой синхронизации

9.5.6. Метрологическое обеспечение тактовой сетевой синхронизации

9.6. Задачи и функции тактовой управления сетевой синхронизацией

9.1. Основные принципы ТСС

9.1.1. Необходимость синхронизации и основные рекомендации МСЭ-Т в части построения сети синхронизации

Все операции по обработке сигналов в цифровых системах передачи (будь то передающая или приемная аппаратура) и системах коммутации должны выполняться в строгой последовательности во времени и синхронно. Во всех системах передачи с временным разделением каналов (и в том числе работающих по принципу ИКМ) приемное оборудование всегда должно работать синхронно с передающим. Только в этом случае переданные сигналы попадут на приемной стороне на отведенные им временные позиции и в свои каналы. На каждой цифровой коммутационной станции скорость обработки сигналов задается одним станционным генератором. Все эти функции выполняются с помощью устройств внутри аппаратной синхронизации, входящих в состав устройств передачи и коммутации.

Современный опыт, а также ряд исследований указывают, что нарушения в сети синхронизации могут приводить к значительному ухудшению услуг связи в цифровой сети. В зависимости от типа услуг это влияние разное: одни услуги более устойчивы к нарушениям синхронизации в сети, другие – менее. В любом случае нарушения синхронизации приводит к деградации качества услуг и значительным сбоям в работе сети.

Для выравнивания скоростей передачи на стыках включаются устройства буферной памяти так, что запись входной информации в буфер памяти происходит на скорости приходящего сигнала, а списывание – на скорости местного генератора (рисунок 9.1)

Рисунок 9.1. Механизм возникновения проскальзываний

Цифровое устройство 1 генерирует цифровой сигнал с частотой f1, этот сигнал с частотой f1 записывается в оперативную память эластичного буфера, из которого считывается приемным цифровым устройством 2 с частотой f2. Частоты передачи и считывания определяются частотой задающих тактовых генераторов (ТГ1 и ТГ2 соответственно). При работе данной схемы случаются проскальзования. Проскальзыванием называется повторение или исключение группы символов в двоичной последовательности в результате различая между скоростями считывания и записи в буферной памяти. В случае, если f1>f2 буфер постепенно переполняется, что приводит к потере информации в размере емкости буфера, возникает положительное проскальзывание. Если же f1<f2, то цифровое устройство 2 рано или поздно начнет считывать информацию с дублированием битов (повторное считывание), что приведет к ошибке – отрицательному проскальзыванию.

В отсутствие эластичного буфера проскальзывания возникают по мере накопления фазового сдвига сигналов передачи и приема, будут возникать битовые проскальзывания, то есть ошибки. Битовые проскальзывания будут нарушать цикловую синхронизацию в то время как с точки зрения алгоритмов взаимодействия цифровых устройств наиболее желательным являются цикловые проскальзывания, которые приводят к потере цикла информации, но не приводят к нарушению цикловой синхронизации.

Для минимизации нежелательных явлений, связанных с проскальзываниями, используют эластичные буферы размером в один или несколько циклов.

Для услуги телефонии одно проскальзывание приводит к появлению щелчка в трубке. Этот щелчок не всегда слышен, таким образом, единичные проскальзывания незначительно влияют на параметры качества телефонной связи. Обычно несколько щелчков в минуту дает вполне приемлемое качество телефонной связи.

Изучение вопроса о влиянии проскальзываний на передачу факсимильных сообщений показало, что единичное проскальзываний приводит к нарушению качества или потерям строк сообщения факса. Проскальзывание может приводить к нарушениям в передаче до восьми строк сообщения, что соответствует двух миллиметрам по вертикали. В случае нескольких проскальзываний, передаваемую страницу необходимо повторно переслать.

Воздействие проскальзываний не передачу данных в разговорном канале приводит к появлению последовательностей ошибок, длительностью от десяти микросекунд до полутора секунд в зависимости от модемного протокола и скорости передачи.

В случае соединения по видеотелефону проскальзывание обычно приводит к потере видеоканала и необходимости восстановления соединения.

Воздействие проскальзываний на каналы передачи данных зависит от используемого для передачи данных протокола. Обычно проскальзывания приводят к потере части информации и необходимости ее передачи заново, что в современных протоколах передачи данных делается автоматически. Таким образом, проскальзывания приводят к увеличению времени передачи данных за счет дополнительного времени на повторную передачу.

При передачи цифровой видеоинформации (например: видеоконференцсвязь) проскальзывания вызывают деградацию качества видеоизображения в виде пропадания кадра или его замирания на период до шести секунд. Длительность деградации видеосигнала зависит от типов кодирования и технологии компрессии.

Наиболее существенное ухудшение проскальзывания вносят в кодированные данные. В результате проскальзывания теряется ключ кодирования. В этом случае принимаемые данные не могут быть расшифрованы до тех пор, пока ключ не будет передан заново. Таким образом, все данные будут потеряны. В ряде систем с защитой информации повторная передача ключа не опускается, поскольку в этом случае нарушается уровень защиты данных. По этой причине для таких специальных сетей норма "одно проскальзывание в сутки" считается неприемлемой.

Требования к частоте проскальзываний при соединении от абонента до абонента по каналу шестьдесят четыре кило бит в секунду нормируются согласно рекомендации МСЭ-Т G.822 с помощью стандартного цифрового условного эталонного соединения длиной 27500 километра (рисунок 9.2).

Рисунок 9.2. Правило распределение проскальзываний по участкам международных соединений, соответствующие рекомендации G.822.

Для оценки качества синхронизации сети используются следующие три категории качества: "а", "b", "c".

Категория качества "а" – высшая категория – соответствует нормальному режиму работы сети синхронизации в условиях, когда в цепях синхронизации отсутствуют неисправности. Работа по категории качества "а" за длительный промежуток времени (например год) должна составлять не менее девяносто восьми целых девяти десятых процента от времени эксплуатации, несмотря не то, что в этом случае сохраняется синхронизация, категория "а" допускает появление проскальзываний из-за наличия псевдосинхронных участков и сбоев в работе в результате воздействия шумов и помех.

Категория качества "b" – категория ухудшенного качества – соответствует появлению неисправности в цепях синхронизации. За время работы с этой категорией качества проводится диагностика и устранение повреждениях. В расчетах предлагается учитывать одиночную неисправность. Работа по категории "b" за длительный промежуток времени не должна превышать одного процента от времени эксплуатации.

Категория качества "с" – категория, зарезервированная для работ по монтажу и перестройке цепей синхронизации. Работа по категории качества "с" за длительный промежуток времени не должна превышать одной десятой процента от времени эксплуатации.

Значение для интенсивности проскальзываний с учетом временных критериев категорий качества приведены в таблице 9.1.

Таблица 9.1. Интенсивность проскальзываний с учетом временных критериев категорий качества

Категория качества	Интенсивность проскальзываний	Доля времени (примечание)
"a"	Не более 5 проскальзываний за 24 часа	Не менее 98,9%
"b"	Более 5 проскальзываний за 24 часа, но менее 30 проскальзываний за 1 час	Не более 0,1%
"c"	более 30 проскальзываний за 1 час	Не более 0,1%

Примечание: общее время не менее одного года.

В идеально работающей синхронной цифровой сети возможность возникновения проскальзываний исключена. Нормирование проскальзываний в рекомендации G.822 означает, что МСЭ-Т в принципе допускает в известных пределах нарушения в работе синхронизации и использование на синхронных цифровых сетях несинхронных режимов работы.

9.1.2. Режим работы сети тактовой сетевой синхронизации

Рекомендацией МСЭ-Т G.803 определены четыре режима работы сети синхронизации:

синхронный;

псевдосинхронный;

плезиохронный;

асинхронный.

Рисунок 9.3. Режимы синхронизации.

Синхронный режим является нормальным режимом работы цифровой сети, при котором проскальзывания носят только случайный характер. Этот режим обычно используется в пределах достаточно обширных географических регионов, границы которых во многих случаях совпадают с границами национальных цифровых сетей государств средних размеров.

Псевдосинхронный режим имеет место, когда на цифровой сети независимо друг от друга работают два (или несколько) генераторов, точность установки частоты которых не хуже единицы на десять в минус одиннадцатой степени в соответствии с рекомендацией G.811. Такой режим работы возникает, на например, при соединении двух независимых синхронных национальных сетей или регионов синхронизации одной национальной сети.

Согласно рекомендации G.802, когда национальные сети с независимой синхронизацией соединяются через международный тракт, который не синхронизирован ни с одной из двух национальных сетей (например, проходит через третью цифровую национальную сеть), то этот тракт должен быть синхронизирован от источника, удовлетворяющего рекомендации G.811 а в случае, когда национальные сети с независимой синхронизацией соединяются через международный цифровой тракт, который синхронизирован со страной передачи, то стык псевдосинхронных серей должен осуществляться в стране приема.

По рекомендации G.810 национальные цифровые сети могут состоять не из одного, образующих в странах с обширных территорией национальную псевдосинхронную сеть. Если два синхронных региона работают от двух не зависимых первичных эталонных генераторов и соединяются через цикловые или октетные выравниватели, то в цифровых каналах шестьдесят четыре килобит в секунду управляемые проскальзываний будут происходить не чаще одного раза в течение интервала времени Т:

, (9.1)

где: 2 * 10 ^–11 – максимально допустимое относительное расхождение частот первичного эталонного генератора; n = 256 и n = 8 – число выравнивающих бит соответственно при цикловом или октетном выравнивании.

Из проведенной выше оценки возникновения проскальзываний следует, что на псевдосинхронной сети, которая оборудована высокостабильными генераторами, обеспечивающими точность частот до одиннадцатого знака, ухудшение качества для всех видов связи за счет расхождения частот будет практически неощутимо малым по сравнению со всеми другими нарушениями в передаче сигналов, которые могут произойти в течение промежутка времени между проскальзываниями вследствие других, часто трудно предсказуемых причин.

Рассмотренный псевдосинхронный режим работы, хотя принципиально и относится к асинхронным, является полноценным режимом. Преимущество псевдосинхронного режима перед синхронным состоит в том, что при его использовании, вследствии переприема входного сигнала в выравнивающих устройствах буфера памяти, происходит практически полное подавление накопленных перед этим фазовых дрожаний и блужданий входного сигнала.

Плезиохронный режим работы возникает на цифровой сети, когда генератор ведомого узла полностью теряет возможность внешней принудительной синхронизации вследствие отказов как основного, так и всех резервных путем синхронизации. В этом случае генератор ведомого узла полностью теряет возможность внешней принудительной синхронизации вследствие отказов как основного, так и всех резервных путей синхронизации. В этом случае генератор переходит в так называемый режим удержания (holdover mode), при котором запоминается частота сети принудительной синхронизации. Далее по мере ухода с течением времени частоты вследствие дрейфа от величины, зафиксированной в начальный момент в памяти, генератор переходит в так называемый свободный режим (free- run mode).

На ведомых узлах и станциях, начиная со второго иерархического уровня, используются кварцевые генераторы, стабильность частоты которых на два – три порядка ниже, чем у цезиевых стандартов, относящихся к первому иерархическому уровню. При переходе какого-либо ведомого генератора в режим удержания та часть цифровой сети, которая синхронизируется от этого генератора, начинает работать на частоте, все более отличающейся с течением времени от частоты остальной сети. Поэтому для соблюдения рекомендации G.822 по частности проскальзываний длительность работы в режиме удержания, в отличие от псевдосинхронного режима, должна быть жестко ограничена во времени.

Асинхронный режим характеризуется значительно большим расхождением частот генераторов, при котором, однако, еще не нарушается траффик. Необходимые для этого пределы МЧЭ-Т еще не установлены. Вместе с тем известно, что для передачи общего сигнала индикации аварийного состояния расхождение частот не должно превышать 2 * 10 ^–5.

Комплексное использование различных режимов работы на цифровой сети обеспечивает высокую надежность и живучесть системы сетевой синхронизации.

9.1.3. Сигналы синхронизации. Факторы влияющие на них

Одним из главных требований при организации системы синхронизации является наличие альтернативных хронирующих источников для каждого сетевого элемента. В качестве них обычно используются сигналы:

сетевого таймера (внешний эталонный генератор синхросигнала две тысячи сорок восемь кило герц);

внутреннего таймера (внутренний генератор синхросигнала две тысячи сорок восемь кило герц);

канального интерфейсного блока или сигнал две тысячи сорок восемь кило герц, выделяемый из канала два мега бит в секунду. Этот источник синхронизации не рекомендуется использовать, так как мультиплексирование канальных блоков TU-12 по умолчанию происходит в плавающем режиме. Фиксированное синхронное отображение структурированной информации канальных блоков на поле полезной нагрузки контейнеров верхних уровней не используется, что подразумевает определенную асинхронность в транспортировке контейнеров VC-12 и не позволяет применять канал два мега бит в секунду в качестве хронирующего источника;

линейного таймера или сигнал две тысячи сорок восемь кило герц, выделяемый из линейного сигнала сто пятьдесят пять целых пятьсот двадцать тысячных мега бит в секунду или сигнала более высокого уровня иерархии.

Для достижения синхронизации в сети необходимо передать информацию о тактовой частоте всем устройствам в сети. Для этой цели используются синхросигналы или сигналы синхронизации. Такие сигналы могут передаваться в линейных сигналах или отдельно в виде специальных сигналов. В результате качество сигнала ухудшается, что приводит к нарушениям параметров синхронизации в сети.

Нестабильности сигналов синхронизации возникают как по физическим параметрам линии передачи в сигнале на приеме, так и по алгоритмическим причинам (например, джиттер стаффинга и смещения указателей).Джиттер – фазовое дрожание с частотой выше 10 Гц, вандер – с частотой ниже 10 Гц. Вандер представляется для систем синхронизации одним из наиболее важных параметров. Он легко проходит без изменений через цепи фазовой синхронизации, может значительно накапливаться в сети и воздействует на систему синхронизации.

Основными физическими причинами нестабильности частоты являются: электромагнитная интерференция; шум и помехи, воздействующие на цепь синхронизации в приемнике; изменения длины тракта; изменение скорости распространения; доплеровские сдвиги от подвижных оконечных устройств; нерегулярное поступление хронирующей информации.

Шумы и помехи, возникающие на входе приемных устройств, имеют, как правило, широкий спектр и перекрывают спектр принимаемого сигнала. При этом они складываются аддитивно и могут воздействовать на тактовый генератор приема. Чаще всего генератор приема содержит цепь фазовой автородстройки частоты (рисунок 9.4).

Рисунок 9.4. Схема восстановления тактовой частоты в приемнике цифрового сигнала.

Фазовый детектор непрерывно измеряет разность фаз между колебаниями тактовых генераторов передатчика и приемника. Сигнал с выхода фазового детектора подается на фильтр нижних частот, что уменьшает неточность измерения фаз в некоторых известных пределах, Однако шум остается и после фильтра и вызывает неточную подстройку частоты генератора приемника под частоту генератора передатчика. Эта схема надежно отрабатывает изменение фазы сигнала с некоторой погрешностью. Таким способом в приемнике поддерживается средняя частота тактов и сохраняется неточность настройки, относительная величина которой может составить плюс минус пять на десять в минус пятой степени за год.

Изменение длины тракта происходят в результате температурного расширения или сжатия среды передачи или в результате изгиба радиотракта в атмосфере. При удлинении тракта эффективная скорость передачи на входе приемника уменьшается, поскольку все больше и больше битов "накапливается" в среде передачи. Аналогично, при укорочении тракта скорость передачи на входе приемника увеличивается, поскольку число битов, "накапливаемых" в линии передачи, уменьшается. После того как длина тракта стабилизируется, восстанавливается номинальная скорость передачи цифрового сигнала. Наиболее значительны изменения длины тракта при связи через спутники. Для современных спутников на геостационарной орбите изменения длины тракта составляют примерно 300 километров, что соответствует изменениям времени прохождения примерно на 1мс. Из сказанного выше следует, что изменение длины тракта влияет на систему частотной синхронизации, поскольку изменение скорости передачи эквивалентно вандеру – основному параметру нестабильности систем частотной синхронизации.

Изменение скорости распространения сигнала. Обычно связано с изменением характеристик среды передачи и наиболее характерно для радиочастотных систем. Механизм воздействия этого параметра приблизительно такой же как изменения длины тракта. Точно так же изменение скорости распространения сигналов приводит к вандеру.

Доплеровские сдвиги. Наиболее значительным источником потенциальной нестабильности тактовой частоты на приеме являются доплеровские сдвиги, возникающие при движении самолетов, спутников и других подвижных объектов. Например, доплеровский сдвиг при движении самолета со скоростью пятьсот километров в час эквивалентен нестабильности тактовой частоты, равной 0.000005. По существу оказывается, что доплеровские сдвиги являются результатом изменения длины тракта.

Нерегулярное поступление хронирующей информации. Основное требование к коду в цифровой системе передачи состоит в том, чтобы он обеспечивал получение достаточной хронирующей информации для установления и поддержания колебаний тактовой частоты в приемнике на конце линии. Если уровень хронирующей информации зависит от цифрового сигнала, то фазовые дрожания в восстановленных колебаниях тактовой частоты увеличиваются в течение периодов времени с относительно низкими плотностями импульсов, от которых зависит хронирование. Амплитуда фазовых дрожаний зависит не только от плотности импульсов, но также и от структуры цифрового сигнала (в смысле содержания хронирующей информации).

9.1.4. Общая концепция построения тактовой сетевой синхронизации на взаимоувязанной сети связи России

Тактовая сетевая синхронизация должна соответствовать рекомендации МСЭ-Т и быть единой для всех сетей, нуждающихся в ней и входящих в взаимоувязанной сети связи. Администрации магистральной и внутризоновых сетей наряду со схемой организации связи должны иметь схему тактовой сетевой синхронизации своего участка сети и план их совместного развития.

Система синхронизации должна обеспечивать синхронную передачу по цифровой сети сигналов первичных групп две тысячи сорок восемь кило бит в секунду и, следовательно, всех компонентных сигналов с более низкими скоростями передачи.

Для этого на каждой станции или узле должны синхронизироваться цифровые устройства коммутации телефонных каналов, аппаратура кроссовых соединений (cross connections), каналообразующая аппаратура и мультиплексоры синхронно цифровой иерархии.

В качестве переносчиков синхронной информации в системах синхронно цифровой иерархии должны использоваться линейные сигналы STM-N (155520 * N кбит, N = 1, 4, 16, 64), неподверженные согласованию указателей (pointer justification).

В оборудовании, расположенном на узлах и станциях взаимоувязанной сети связи России, непосредственно для синхронизации должно предусматриваться возможность использования сигналов 2048 кГц и сигналов 2048 кбит/с.

Цифровая сеть ВСС России разбивается по синхронизации на регионы. В каждом регионе синхронизация тактовых частот должна происходить от первичного эталонного генератора или непосредственно, или с помощью ведомых задающих генераторов, управляемых от первичного эталонного генератора.

В каждом регионе синхронизации организуется синхронная работа по принципу иерархической принудительной синхронизации (Master-Slave).

Регионы между собой должны работать в псевдосинхронном режиме, так как у каждого первичного эталонного генератора точность установки и поддержания частоты лучше, чем десять в минус одиннадцатой степени.

Количество последовательно включаемых вторичных задающих генераторов в цепочке от первичного эталонного генератора до последней станции местной сети ограничено и не может превышать десяти.

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

Схема синхронизации в регионе должно иметь древовидную форму без замкнутых колец. Разветвление происходит в каждом узле, где установлен вторичный задающий генератор. К каждому вторичному задающему генератору синхронизирующие сигналы должны поступать минимум по двум пространственно разнесенным направлениям. Кроме возможности приема резервного синхросигнала каждый вторичный задающий генератор должен иметь возможности переходить в режим удержания частоты. Переключение на резервное направление приема синхросигнала не должно создавать на сети синхронизации замкнутых петель.

При последовательном включении в цепь синхронизации нескольких вторичных задающих генераторов каждый последующий вторичный задающий генератор в цепочке должен иметь полосу захвата не меньшую, чем возможные пределы ухода частоты предыдущего вторичного задающего генератора в автономном режиме. По своим характеристикам вторичного задающего генератора делятся на транзитные и местные. У транзитных вторичных задающих генераторов стабильность собственной частоты выше, а полоса захвата меньше.

В восстановлении сигналов синхронизации, проходящих по сети синхронной цифровой иерархии, кроме вторичных задающих генераторов принимают участие генераторы сетевых элементов синхронно цифровой иерархи. Генератор сетевых элементов должен синхронизироваться от первичного эталонного генератора, вторичного задающего генератора или от предыдущего генератора сетевых элементов, включенного в цепочку.

В системе синхронизации должна соблюдаться определенная иерархия в распространении сигналов синхронизации. Так от первичного эталонного генератора синхронизируется в основном магистральная сеть, от магистральной сети синхронизируются внутризоновых, а от внутризоновых или магистральной – местные сети.

Для обеспечения живучести сети синхронизации должны быть предусмотрены резервные пути передачи сигналов синхронизации, в том числе и от первичных эталонных генераторов соседних регионов.

Выводы по главе:

Проблема тактовой сетевой синхронизации возникает, когда цифровые системы передачи интегрируются с электронными цифровыми системами коммутации в единую цифровую сеть, обеспечивающую передачу и коммутацию сигналов в цифровой форме. Нарушения в сети синхронизации приводит к деградации качества услуг и значительным сбоям в работе сети.

Проскальзыванием называется повторение или исключение группы символов в двоичной последовательности в результате различая между скоростями считывания и записи в буферной памяти. Буфер памяти используется для выравнивания скоростей передачи на стыках. В отсутствие эластичного буфера проскальзывания возникают по мере накопления фазового сдвига сигналов передачи и приема, будут возникать битовые проскальзывания, которые будут нарушать цикловую синхронизацию. Наиболее желательным являются цикловые проскальзывания, которые приводят к потере цикла информации, но не приводят к нарушению цикловой синхронизации.

Для оценки качества синхронизации сети используются следующие три категории качества: "а", "b", "c". Категория качества "а" – высшая категория – соответствует нормальному режиму работы сети синхронизации в условиях, когда в цепях синхронизации отсутствуют неисправности. Категория качества "b" – категория ухудшенного качества – соответствует появлению неисправности в цепях синхронизации. Категория качества "с" – категория, зарезервированная для работ по монтажу и перестройке цепей синхронизации.

Синхронный режим является нормальным режимом работы цифровой сети, при котором проскальзывания носят только случайный характер. Псевдосинхронный режим имеет место, когда на цифровой сети независимо друг от друга работают два (или несколько) генераторов. Плезиохронный режим работы возникает на цифровой сети, когда генератор ведомого узла полностью теряет возможность внешней принудительной синхронизации вследствие отказов, как основного, так и всех резервных путем синхронизации. Асинхронный режим характеризуется значительно большим расхождением частот генераторов, при котором, однако, еще не нарушается траффик.

Контрольные вопросы:

Почему все операции по обработке сигналов в цифровых сетях передачи и системах коммутации должны выполняться в строгой последовательности во времени и синхронно?
Дать определение проскальзываниям (положительное, отрицательное)?
Назначение и устройство буфера памяти?
К чему могут привести проскальзыввания?
Как влияют проскальзывания на различные виды услуг связи?
Дайте определения категориям качества?
Дайте определения режимам:
- - синхронный;
  - псевдосинхронный;
  - плезиохронный;
  - асинхронный.
Перечислите альтернативные хронирующие источники.
Дайте определение джиттеру и вандеру?
Перечислите основные физические причины нестабильности частоты.
Расскажите о том, как должна быть организованна синхронизация в регионе.

9.2. Регионы синхронизации

9.2.1. Принципы (признаки) разделения цифровой сети на регионы тактовой сетевой синхронизации

Разбиение территории России на регионы по синхронизации должно происходить, исходя из следующих основных положений:

регион синхронизации по возможности должен совпадать с регионом управления взаимоувязанной сети связи;

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

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

в качестве центра региона целесообразно выбирать или узел автоматической коммутации или международный центр коммутации. В условиях разделения цифровой сети на первичную и вторичную сеть, устанавливаемый в центре региона первичный эталонный генератор является принадлежностью первичной сети;

в пределах одного региона на магистральной и внутризоновой сетях должно быть более трех – четырех последовательно подключенных узлов переприема сигналов синхронизации второго уровня иерархии.

Увеличение количества регионов на цифровой сети ограничивается высокой стоимостью первичных эталонных генераторов и относительной сложностью его обслуживания.

В каждом регионе устанавливается свой первичный эталонный генератор. От этого генератора должны синхронизироваться, непосредственно или через промежуточные пункты, все входящие в цифровую сеть узлы и станции, которые расположены на территории данного региона.

Каждый первичный эталонный генератор должен удовлетворять рекомендации G.811. При этом каждый регион может самостоятельно и полноценно работать на псевдосинхронном режиме с международной цифровой сетью. Точно также обеспечивается псевдосинхронное взаимодействие регионов между собой.

В настоящее время на территории России базовую сеть синхронизации образует сеть ОАО Ростелеком. Базовая сеть представлена различными регионами синхронизации: Дальневосточный (Хабаровск), Сибирский (Новосибирск), Центральный (Москва), Южный (Ростов), Северо-западный (С.-Петербург)[8]. Каждый регион оснащается ПЭГ. Доставка синхросигналов от ПЭГ по основным и резервным линиям ко всей аппаратуре систем передачи и коммутации, передающейся в синхронизации, осуществляется с помощью аппаратуры по физическим линиям.

9.2.2. Иерархическое построение сети по древовидной схеме

Внутри каждого региона сеть принудительной синхронизации должна строиться по иерархическому принципу по древовидной (радиально-узловой) схеме, исключающей возможность образования замкнутых петель в любой ситуации. Система синхронизации не накладывает никаких ограничений на количество ветвей, исходящих из каждого узла. В основании такого дерева должен стоять первичный эталонный генератор, стабильность которого выбирается максимально возможной и составляет порядка десяти в минус двенадцатой - тринадцатой степени. От первичного эталонного генератора синхросигналы распределяются по каналам передачи ко всем генераторам сети. С точки зрения сети все остальные генераторы будут вторичными задающими генераторами. Все они работают в режиме принудительной синхронизации и образуют многоуровневую иерархию источников синхронизации (смотри рисунок 9.5).

Рисунок 9.5. Структура иерархии системы межузловой синхронизации.

Источники более низкого уровня иерархии берут синхросигнал от источников более высокого уровня, хотя допускаются связи между источниками внутри одного уровня. В результате каждый источник синхронизации в системе связи синхронизирован по цепи от первичного эталонного генератора. По мере распределения синхросигнала по сети его параметры ухудшаются, так что до самых низких уровней он доходит с параметрами стабильности на 4 – 5, а то иногда и больше порядков хуже, чем синхросигнал, генерируемый эталонным задающим генератором. Чем длиннее цепочка, тем больше ухудшение параметров синхросигнала[3]. Поэтому при построении сети синхронизации и ее модернизации одним из основных законов является: проектировать сеть синхронизации таким образом, чтобы количество переприемов синхросигнала было минимальным для каждого направления.

Чтобы добиться этого, иногда требуется разделить систему связи на несколько регионов и разместить в каждом регионе первичный эталонный генератор. В этом случае для каждого региона строится своя иерархия под управлением первичного эталонного генератора, а регионы взаимодействуют друг с другом по схеме независимой синхронизации. Для повышения надежности сети связи внутри каждого региона обеспечивается резервирование сети синхронизации, часто регионы взаимно резервируют друг друга на различных уровнях.

На узлах сети синхронно цифровой иерархии согласно рекомендации G.803 для фильтрации фазовых дрожаний через n (n < 20) промежуточных генераторов сетевых элементов должны устанавливаться ведомые задающие генераторы, удовлетворяющие рекомендации G.812.

На первых этапах развития цифровой сети, пока ее разветвленность еще недостаточна и когда сравнительно просто избегать образования замкнутых петель при переключениях в сети синхронизации, переключение на резервные пути синхронизации должно производиться по заранее составленной для каждого узла и станции программе. В дальнейшем установка приоритетов приема синхросигнала будем постепенно переходить в ведение системы управления тактовой сетевой синхронизации.

Основной тракт синхронизации от данного узла или станции до ведущего узла своего региона должен проходить по кратчайшему пути через минимальное число промежуточных пунктов с возможно более высоким иерархическим уровнем систем передачи, отдавая предпочтение линиям связи, использующим оптические и коаксиальные кабели перед радиорелейными линиями и симметричными кабелями.

Маршруты прохождения первичных групп, которые наряду с передачей информации используются для передачи резервных синхросигналов, должны проходить, по возможности. По разным трассам и в том числе к первичного эталонного генератора соседних регионов.

В случае отказа всех входных синхросигналов ведомый генератор донного узла или станции должен переходить в режим удержания частоты. При этом переходе у транзитных узлов относительная неточность первоначального запоминания частоты сети не должна превышать пяти на десять в минус десятой степени, а суточный дрейф частоты соответственно единица на десять в минус девятой степени. Должны приниматься срочные меры для восстановления принудительной синхронизации, с тем чтобы длительность работы в режиме удержания не превышала одних суток в течение года.

9.2.3. Обеспечение высокой точности установки наминала тактовой частоты в условиях длительной эксплуатации

Для обеспечения псевдосинхронной работы между регионами каждый регион должен быть оснащен первичным эталонным генератором.

Генераторы разделяются на два основных типа: кварцевые и атомные. К первой группе относятся три типа источников: обычные кварцевые, кварцевые с температурной компенсацией TCXO (Temperature Compensated Crystal Oscillator) и охлаждаемые кварцевые источники OCXO (Oven Compensated Crystal Oscillator). Атомные источники разделяются на три типа: водородные мазеры, цезиевые стандарты и рубидиевые источники. Кварцевые источники частоты в той или иной степени используют пьезоэлектрические свойства кварца, тогда как атомные источники частоты работают на принципе резонансного лазерного излучения.

Рисунок 9.6. Иерархия источников синхронизации

Все шесть основных типов источников синхронизации (ИС) различаются своими принципами и параметрами точности, имеют свои особенности построения. Следует отметить, что наибольшую точность и стабильность генерируемого сигнала дают водородные мазеры, затем идут цезиевые стандарты, рубидиевые источники частоты, TCXO, OCXO и обычные кварцевые источники. Высокая стоимость водородных мазеров приводит к тому, что их практически не используют в телекоммуникационных приложениях, а только для лабораторных комплексов, в авиации и космонавтике.

Таблица 9.2. Сравнительные характеристики различных источников синхронизации

Атомные генераторы используют три атомных эталона: рубидий, цезий и водород. Рубидий поглощает микроволновые колебания на частоте 6 834 682 608 Гц, цезий – на частоте 9 192 631 770 Гц, водород – 1 420 405 751,768 Гц.

Они используются в качестве ПГ.

Эталон рубидия представляет собой стеклянную колбу, заполненную рубидиевыми парами. Ее нагревают и помешают в микроволновую камеру со стеклянными окошками на торцах. Камера просвечивается рубидиевой лампой. Свет, прошедший через камеру, фиксирует фотоэлемент. Одновременно на камеру подается модулированный микроволновый сигнал, полученный с помощью стабильного кварцевого генератора. Таким образом, можно точно совместить микроволновый сигнал с резонансной частотой рубидия, так как оптическое поглощение газа рубидия изменяется на резонансной частоте. Стабильность частоты генератора на интервале времени одна секунда от 10 ^–11 – 10^-12 степени, одни сутки от 10 ^–12 – 10 ^-13 степени, один месяц до 10 ^-11 степени. Эталон рубидия требует коррекции, так как им присущ недостаток, обусловленный старением.

Цезиевые генераторы эталонной частоты не отличаются миниатюрностью и дешевизной. Они представляют собой атомную лабораторию в миниатюре, в которой атомы цезий запускаются из нагреваемой камеры в вакуумную.

Эти генераторы представляют собой первичные стандартные эталоны. В соответствии с международными соглашениями цезиевый генератор частоты определяет продолжительность времени в одну секунду. Это продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу атома цезия -133. Стабильность частоты генератора на интервале времени от 1 секунды до 10 ^-13, в одни сутки от 10 ^–13 до 10 ^–14, за год до 10 ^–13.

Водородные эталон – водородный лазер, обладает очень высокой стабильностью на коротких промежутках времени (несколько часов), стабильность оценивается минус пятнадцатой степенью.

Кварцевые генераторы подразделяются на три вида: обычные кварцевые, кварцевые с температурной компенсацией ТСХО и охлаждаемые кварцевые источники ОСХС. Они используются в качестве ГСЭ, и ВЗГ.

Обычные кварцевые генераторы имеют стабильность в интервале времени от 1 секунды до 10 ^-9, в сутки от 10 ^–7, в год до 10 ^–6. Генераторы ТСХО имеют стабильность в интервале времени 1 секунда от 10 ^–9до 10 ^–10, в сутки от 10 ^–7 до 10^–9, в год от 10 ^–9 до 10 ^–11.

Кварцевые генераторы обеспечивают достаточно высокий уровень кратковременной стабильности, но их параметры долговременной стабильности довольно низкие. Атомные генераторы характеризуются более высокими, на несколько порядков, параметрами стабильности. Наиболее мощными источниками являются цезиевые стандарты, которые обеспечивают высокие параметры как долговременной, так и кратковременной стабильности. В отличие от них рубидиевые генераторы обеспечивают высокие параметры кратковременной стабильности, но их параметры долговременной стабильности довольно низкие в сравнении с цезиевыми стандартами.

Следует так же отметить, что стоимость генераторов прямо пропорциональна их стабильность. Самыми дорогими являются цезиевые стандарты, затем идут рубидиевые генераторы, кварцевые генераторы ТСХО, ОСХО и, наконец, наиболее дешевыми являются обычные кварцевые генераторы.

Источники тактового синхронизма на основе GPS (Global Position System) –глобальной системы позиционирования. Данная система изначально создавалась для целей навигации и определения местоположения объекта на поверхности. В основе системы лежит использование низкоорбитальных спутников системы NAVSTAR. Одновременно над горизонтом в любой точке земного шара наблюдаются минимум три спутника. На спутниках размещаются генераторы высокой стабильности (цезиевые стандарты), которые обеспечивают генерацию сигналов заданного вида. В сигнале содержится точное время (UTC) и частота для синхронизации приемников. Приемники GPS на основе триангуляции осуществляют расчет координат объекта на земной поверхности. В качестве побочных данных приемники GPS может восстанавливать из принимаемого сигнала частоту с достаточно высокой стабильностью.

Особенностью синхросигнала, генерируемого приемником GPS, является его высокая долговременная стабильность, поскольку система GPS в целом работает стабильно и низкая кратковременная стабильность, которая зависит от количества спутников над горизонтом в каждый конкретный промежуток времени и может варьироваться по времени достаточно широко.

В качестве первичного эталонного генератора обычно используется оборудование синхронизации, оснащенные цезиевыми стандартами частоты или управляемое сигналами от источника Всемирного координированного времени. При этом обеспечивается точность установки и поддержания частоты не хуже, чем 1 * 10 ^–11.

Высокая точность установки и поддержания номинала тактовой частоты обеспечивается использованием в первичных эталонных генераторах не менее трех эталонных источников этой частоты и проведением их непрерывного сличения между собой.

Сличение частот сигналов, формируемых источниками эталонной частоты между собой, должно обеспечиваться средствами аппаратуры первичного эталонного генератора с помощью измерительных устройств или программного обеспечения. Проверка цезиевых стандартов по Всемирному координированному времени должна быть возложена на Институт мер времени и пространства, который отвечает за точность установки частоты всех вторичных и рабочих стандартов частоты на территории Российской Федерации.

Если частота одного из эталонных источников существенно отличается от номинального значения, то это должно быть быстро обнаружено и обеспечено переключение на исправный источник эталонной частоты. Кроме этого должна проводиться периодическая проверка цезиевых стандартов частоты по Всемирному координированному времени. При соблюдении этих условий может гарантироваться надежная и качественная связь между регионами.

9.2.4. Восстановление синхронизации в сетях синхронной цифровой иерархии

Для выбора источника синхронизации необходим определенный алгоритм. Так как распределение сигнала синхронизации по сети является комплексной задачей, реализуемой на сетевом уровне, а изменение источника синхронизации в одном из узлов может поменять весь характер этого распределения, следует использовать такой алгоритм восстановления синхронизации, который не приведет к нарушениям работоспособности сети в целом. В его основе должны лежать следующие принципы:

при восстановлении синхронизации в сети необходимо избегать формирования замкнутых петель, то есть ни один из хронирующих источников не должен синхронизироваться своим собственным сигналом (такие петли нестабильны и приводят к уходу частоты тактового генератора от номинального значения);

если тактовый генератор работает в режиме удержания, он не должен служить эталоном для хронирующего источника более высокого уровня качества;

каждый сетевой элемент должен синхронизироваться от хронирующего источника более высокого уровня качества, чем уровень собственного внутреннего тактового генератора;

наличие небольшого числа альтернативных источников.

Существует несколько методов восстановления синхронизации сети, каждый из которых при определенных технических и эксплуатационных характеристиках имеет свои достоинства и недостатки.

Ручное переключение источников синхронизации применяется только для сетевых элементов, имеющих собственные высокостабильные тактовые генераторы. Оно сопровождается длительным процессом принятия решения. Сначала в центральном офисе собирается вся информация об отказах на сети, связанных с системой синхронизации. При получении сообщения об отказе вызывается ответственное должностное лицо для принятия решения – на какой из резервных эталонных хронирующих источников следует переключиться и как будет организована схема распределения этого сигнала. Процесс может занимать несколько дней.

Преимущество этого метода заключается в том, что оператор легко разбирается с общей топологией сети и принимает решение без использования сложного и дорогостоящего программного обеспечения. Недостаток – необходимо постоянно иметь возможность связаться с одним или группой экспертов. Уровень доступности эксперта определяет требования к стабильности тактового генератора, поэтому число переключаемых вручную хронирующих источников не должно быть большим.

Восстановление синхронизации сети при помощи программы сетевого менеджера – шаг к автоматизации процедуры ручного переключения и исключения оператора из процесса принятия решения оператора из процесса принятия решения. Это сокращает эксплуатационные расходы, ускоряет время переключения (минуты вместо часов) и позволяет обслуживать большее число хронирующих источников. Недостаток – более высокие затраты на решение целого ряда технических и организационных задач по разработке соответствующих алгоритмов управления большой сетью из единого центра. На практике этот метод используется только в сетях с распределенными первичными эталонными генераторами, в которых несколько хронирующих источников располагаются в различных сетевых узлах и любой из них может взять на себя функции основного.

Другой подход к восстановлению синхронизации основан на использовании информации, доступной в конкретном узле. В первую очередь это входящие сигналы индикации аварийного состояния, генерируемые оборудованием данного узла. В этом случае переключение на резервный хронирующий источник происходит быстрее (менее одной секунды). Быстрое переключение предполагает, что у тактового генератора с невысокой стабильностью в режиме удержания уход фазы не превышает одной микросекунды. К таким методам переключения относятся методы, основанные на приоритетных таблицах (priority tabbies) и на сообщениях о статусе синхронизации (synchronization status messages).

Рассмотрим метод приоритетных таблиц. Этот метод имеет простой алгоритм. Пользователь ставит в соответствие любому входящему сигналу, используемому в целях синхронизации, определенный уровень приоритета. Сигнал с наивысшим приоритетом выбирается в качестве основного, а остальные находятся в режиме ожидания. Переключение происходит после исчезновения основного сигнала синхронизации из-за пропадания сигнала на линейном интерфейсе, потери цикла передачи, при сигнале аварийного состояния или других отказах на сети. Переключить на резервный сигнал синхронизации можно и в случае, если обнаружится значительный уход фазы или частоты опорного сигнала. Это реализуется путем сравнения основного сигнала синхронизации с сигналами внутреннего тактового генератора и резервных источников и применением мажоритарного алгоритма для подтверждения его более высокого уровня качества.

Преимущество метода приоритетных таблиц состоит в том, что он прост, обеспечивает быстрый переход на основе информации, собранной в конкретном узле сети, не требует наличия системы управления сетью. Недостаток – недостаточная гибкость в поддержке разнообразных сетевых топологий, в первую очередь это относится к сетям кольцевой и линейной топологии с большим числом промежуточных узлов.

Метод приоритетных таблиц часто применяется для переключения источников синхронизации в отдельных коммутаторах и кросс-коннекторах, расположенных в крупных узлах ячеистых сетей. Такие узлы имеют большое число входящих и исходящих направлений, поэтому всегда существует несколько вариантов для формирования полноценной таблицы приоритетов, обеспечивающей отсутствие замкнутых петель синхронизации. Это наиболее традиционный метод выбора источников синхронизации в PDH сетях, работающих внутри SDH сетей.

Часто в оконечных узлах линии находятся эталонные хронирующие источники с высоким уровнем качества, а в промежуточных – мультиплексоры ввода/вывода, содержащие собственные тактовые генераторы более низкого уровня качества. В этом случае может применяться метод сообщений о статусе синхронизации. При отказе на линии ведомый тактовый генератор одного из оконечных узлов не должен синхронизироваться генератором, работающим в режиме удержания, для передачи сообщения, что источником входящего сигнала синхронизации является тактовых генератор с более низким уровнем качества, чем собственный тактовый генератор оконечного узла, необходимо использовать один из байтов заголовка сигнала STM-N.

Этот алгоритм реализуется в стандартизированном протоколе передачи сообщений о статусе синхронизации, несущих в кодированном виде информацию об уровне качества сигнала синхронизации потока STM-N, которое определяется качеством тактового генератора, находящегося в начале цепочки синхронизации. Если в начале цепочки находится тактовый генератор высокого качества, работающий в режиме удержания, то исходящий сигнал STM-N любого узла также будет иметь качество эталонного первичного генератора. Под качеством понимается долговременная стабильность генератора.

Преимущество этого метода по сравнению с методом приоритетных таблиц заключается в том, что он может применяться в сетях с любой топологией. Метод, основанный на сообщениях а статусе синхронизации, может рассматриваться как дополнение к предыдущему, поскольку обеспечивает в каждом узле сети дополнительную информацию, которая поступает в форме сообщений в заголовках сигналов STM-N или Е1. Эти сообщения позволяют сетевым элементам по-разному реагировать на различные ситуации, на при этом по-прежнему не требуется система централизованного управления сетью. Эти два механизма, таблицы приоритетов и сообщения о статусе синхронизации являются точным средством для автоматического восстановления синхронизации в сети, предотвращения создания замкнутых петель синхронизации и нарушения иерархии уровней качества хронирующих источников.

Один метод позволяет выбрать сигнал с наивысшим уровнем качества. Но так как в обычных условиях эксплуатации все цепочки синхронизации начинаются от хронирующих источников уровня качества первичного задающего генератора, то это требует дополнительных критериев для выбора резерва. Для этого могут использоваться таблицы приоритетов. Приоритеты источников синхронизации определяются оператором сети с помощью системы сетевого менеджмента.

Согласно рекомендации МСЭ-Т G.707 сообщения о статусе синхронизации располагаются в пяти – восьми битах байта Z1 (переименованный S1) заголовка сигнала STM-N. Значения которые может принимать данный байт приведены в таблице 9.3.

Таблица 9.3. Показатели качества синхросигнала

Уровень качества	Содержимое байта	Число	Показатель стабильности	Источник Сигнала
Q1	xxxx0010	2	1 * 10 ^-11	ПЭГ(G.811)
Q2	xxxx0100	4	1 * 10 ^–9 в сутки	ВЗГ(G.812)
Q3	xxxx1000	8	2 * 10 ^–8 в сутки	ВЗГ(G.812)
Q4	xxxx1011	В	4.6 * 10 ^-6	ГСЭ(holdover или free run)
Q5	xxxx0000	0	-	Качество неизвестно
Q6	xxxx1111	F	-	Не использовать

Учитывая, что ГСЭ и ВЗГ имеют несколько входов для внешних синхросигналов, качество которых может быть независимым и одинаковым, вводится система приоритетов. Уровень приоритета определяется его номером. Чем меньше номер, тем выше приоритет. Число приоритетов может быть от нуля до двухсот пятидесяти четырех. Приоритет отмечается в таблице приоритетов, размещаемой в памяти контроллера ГЭС.

Первым приоритетом обычно устанавливается сигнал синхронизации, поступающий от первичного эталонного генератора по самому короткому и качественному маршруту, где по пути следования синхросигнала установлено как можно меньше промежуточных ВЗГ.

Вторым приоритетом для основного оборудования узла или станции может служить сигнал синхронизации, поступающий от ПЭГ по другому маршруту, чем сигнал первого приоритета.

ВЗГ и ГСЭ могут принимать синхросигналы 3-го и 4-ого приоритетов и так далее. Последним из приоритетов в любом оборудовании синхронизации является собственный генератор, работающий в режиме запоминания частоты синхросигнала (holdover) и свободных колебаний (free run). Приоритетом можно запретить использование входа синхронизации.

Система приоритетов и качества направлена на повышение надежности сетей ТСС.

Все выше рассмотренные проблемы и вопросы позволяют решить задачу синхронизации магистрального и внутризонового участка в первичной сети. Синхронизация местного участка сети имеет особенности которые рассмотрены далее.

Выводы по главе:

Для организации тактовой сетевой синхронизации большую территорию разбивают на регионы. В каждом регионе устанавливается свой первичный эталонный генератор, который должен удовлетворять рекомендации G.811. Поэтому увеличение количества регионов на цифровой сети ограничивается высокой стоимостью первичных эталонных генераторов и относительной сложностью его обслуживания.

Внутри каждого региона сеть принудительной синхронизации строиться по иерархическому принципу по древовидной (радиально-узловой) схеме, исключающей возможность образования замкнутых петель в любой ситуации. В основании такого дерева должен стоять первичный эталонный генератор. От первичного эталонного генератора синхросигналы распределяются по каналам передачи ко всем генераторам сети.

Источники более низкого уровня иерархии берут синхросигнал от источников более высокого уровня

Основной тракт синхронизации от данного узла или станции до ведущего узла своего региона должен проходить по кратчайшему пути через минимальное число промежуточных пунктов с возможно более высоким иерархическим уровнем систем передачи. В случае отказа всех входных синхросигналов ведомый генератор донного узла или станции должен переходить в режим удержания частоты.

Для выбора источника синхронизации необходим определенный алгоритм. Существует несколько методов восстановления синхронизации сети: ручной метод, программа сетевого менеджера, метод приоритетных таблиц, сообщение о статусе синхронизации.

Контрольные вопросы:

Перечислите основные положения, которыми следует руководствоваться при разделении цифровой сети на регионы.
Чем ограничивается увеличение количества регионов?
По какому принципу должна строиться ТСС внутри каждого региона?
Перечистите типы генераторов.
Какое оборудование обычно используется в качестве первичного эталонного генератора?
Чем обеспечивается высокая точность установки и поддержания номинала тактовой частоты?
Перечислите принципы лежащие в основе алгоритма выбора источника синхронизации.
Перечислите методы восстановления синхронизации сети.

9.3. Синхронизация местной телефонной станции

9.3.1. Основные принципы построения тактовой сетевой синхронизации на местной телефонной сети

Каждая администрация городской телефонной сети и сельской телефонной сети должна иметь, наряду со схемой телефонной сети, схему сети синхронизации и планы их развития.

Местная цифровая телефонная сеть должна быть построена по принципу принудительной иерархической синхронизации.

Количество последовательно включенных ведомых генераторов на местной сети не должно превышать четырех при нормальной работе и шесть при авариях.

Для обеспечения живучести сети синхронизации должны быть предусмотрены резервные ведущие генераторы и резервные пути передачи сигналов синхронизации.

Для передачи синхросигналов могут быть использованы системы синхронных цифровых иерархий, в которых эти функции выполняют линейные сигналы STM-N. В аппаратуре синхронной цифровой иерархии для приема сигналов синхронизации и их передачи на цифровые автоматические телефонные станции имеется выход две тысячи сорок восемь кило герц. Сигнал на информационном выходе две тысячи сорок восемь кило бит в секунду подвергается обработке указателя и для целей синхронизации использоваться не должен.

На каждой ведомой автоматической телефонной станции количество линий, используемых для целей синхронизации, должно проводиться в соответствии с заранее определенными приоритетами линий.

9.3.2. Принципы построения системы тактовой синхронизации на городской телефонной сети

На городской телефонной станции без узлообразования все должны соединяться по принципу каждая с каждой и синхронизироваться от автоматической междугородней телефонной станции по трактам первого выбора. В качестве резервной ведущей станции выбирается одна из автоматических телефонных станции, на которой устанавливается БСС1. На всех остальных автоматических телефонных станциях устанавливаются БСС2, а трактами второго выбора являются тракты от резервной ведущей станции. Пример такого построения сети синхронизации приведен на рисунке 9.7.

Рисунок 9.7. Пример синхронизации.

На районированной городской телефонной станции с узлами входящего сообщения и междугородними узлами входящего сообщения и заказно-соединительными линиями от автоматической междугородней телефонной станции по трактам первого выбора. Резервными ведущими станциями каждого узлового района является узел и одна из районных автоматических телефонных станций. На этих станциях устанавливают БСС1. На всех остальных районных автоматических телефонных станциях блоками синхронизации являются БСС2. Пример построения данной сети синхронизации приведен на рисунке 9.8

Рисунок 9.8. Пример синхронизации.

9.3.3. Синхронизация сельской сети связи

Сельская телефонная сеть должна синхронизироваться от задающего генератора автоматической междугородней телефонной станции через сельско-пригородный узел или через центральную станцию. В случае отсутствия цифровой автоматической междугородней телефонной станции сельская телефонная сеть должна синхронизироваться от генератора сельско-пригородного узла или от центральной станции при отсутствии сельско-пригородного узла.

9.3.4. Методика внедрения тактовой сетевой синхронизации в процессе развития местной цифровой связи

Проектирование цифровой телефонной сети должно начинаться с разработки схем телефонной сети, сети синхронизации и планов их развития.

При разработке плана синхронизации необходимо:

иметь денные о технических характеристиках блоков системы синхронизации цифровых автоматических телефонных станций, используемых на сети Российской Федерации;

классифицировать блоки системы синхронизации используемых автоматических телефонных станций;

определить, исходя из классификации блоков системы синхронизации, ведущую и резервную автоматические телефонные станции, учитывая их географическое положение;

определить пути и количество уровней синхронизации при нормальной работе и в аварийных ситуациях, руководствуясь рекомендациями.

Перед включением в эксплуатацию любой автоматической телефонной станции необходимо в линиях синхронизации измерить величину дрожания (блужданий). На основании измерений и в зависимости от качества линий присвоить им приоритеты выбора.

При отсутствии цифровой автоматической междугородней телефонной станции, то есть при отсутствии междугородной цифровой сети, в качестве ведущей станции должна быть использована станция с задающим генератором, относительная нестабильность которого не хуже единицы на десять в минус седьмой степени за год. Для этих целей выбирается станция, задающий генератор оборудования синхронизации которой соответствует требованиям.

При дальнейшем развитии, когда на сети появляются несколько узлов, которые могут быть ведущими, то ведущим выбирается один, о другие – ведомыми, причем один из ведомых узлов должен быть резервным ведущим и связан линиями синхронизации только с ведущим узлом, а все остальные ведомые узлы должны иметь линии синхронизации с ведущим и резервным.

При появлении цифровой автоматической междугородней телефонной станции, роль ведущей станции городской сети переходит к ней. Все узлы должны быть связаны линиями синхронизации с автоматической междугородней телефонной станцией. Причем один из узлов должен быть резервным ведущим и должен синхронизироваться непосредственно от автоматической междугородней телефонной станции, а все другие узлы должны иметь возможность синхронизироваться, как от автоматической междугородней телефонной станции так и от резервного узда.

При отсутствии на автоматической междугородней телефонной станции цифровых междугородних соединительных линий ее блок сети синхронизации должен поддерживать номинальное значение частоты с точностью не хуже единицы на десять в минус седьмой степени за год.

Стабильность задающего генератора ведущей станции должна быть не ниже ведомых станций.

Выводы по главе:

Местная цифровая телефонная сеть должна быть построена по принципу принудительной иерархической синхронизации. Количество последовательно включенных ведомых генераторов на местной сети не должно превышать четырех при нормальной работе и шесть при авариях. Для обеспечения живучести сети синхронизации должны быть предусмотрены резервные ведущие генераторы и резервные пути передачи сигналов синхронизации. На каждой ведомой автоматической телефонной станции количество линий, используемых для целей синхронизации, должно проводиться в соответствии с заранее определенными приоритетами линий.

Городская телефонная сеть должна синхронизироваться от задающего генератора цифровой автоматической междугородней телефонной станции, а в случае аналогового окружения – от генератора одной из узловых или районных автоматических телефонных станций (при отсутствии узловых автоматических телефонных станций).На городской телефонной станции без узлообразования все должны соединяться по принципу каждая с каждой и синхронизироваться от автоматической междугородней телефонной станции по трактам первого выбора.

Контрольные вопросы:

По какому принципу должна быть построена местная телефонная сеть?
Какое количество последовательно включенных ведомых генераторов может быть на местной сети?
Что должно быть предусмотрено для обеспечения живучести сети синхронизации?
Как должны устанавливаться соединения на городской телефонной станции без узлообразования?
Что необходимо сделать перед включением в эксплуатацию любой автоматической телефонной станции?

9.4. Внутристанционная синхронизация

9.4.1. Получение и выбор сигналов синхронизации на станции

Задача внутристанционной синхронизации стоит в выборе синхросигнала из сигналов, поступающих на данный синхронизируемый узел, максимально возможном восстановлении этого сигнала путем фильтрации возникающих в линии помех, а также в распределении восстановленного сигнала в пределах данного узла связи (станции).

Внутристанционная синхронизация должна строиться таким образом, чтобы распределение синхросигнала имело топологию логической звезды, то есть в цепи распределения синхросигнала не должно быть последовательных цепей.

Основным источником сигналов синхронизации на станции может быть или первичный эталонный генератор, или генератор второго уровня иерархии (на транзитных узлах) или генератор третьего уровня иерархии (на оконечных узлах). В качестве генератора второго уровня иерархии на станции устанавливается специальная аппаратура ведомого задающего генератора или используется блок системы синхронизации коммутационной станции (БСС-1). На оконечных узлах третьего уровня иерархии используются блоки коммутационной станции БСС-2. Элементы сети, подлежащие синхронизации и расположенные на данной станции, как правило, имеют генераторы относительно более низкого уровня иерархии (не выше третьей) и получают синхросигнал непосредственно от генератора с наивысшим уровнем иерархии, обычно называемого генератором сетевого узла.

Синхронизация сетевых элементов синхронно цифровой иерархии, находящихся за границей станции, происходит от связанных с ними сетевых элементов, находящихся на станции.

Если в качестве генератора сетевого узла на станции используется первичный эталонный генератор или вторичный задающий генератор, то сигналы синхронизации распределяются внутри станции в виде последовательностей тактовой частоты две тысячи сорок восемь кило герц в соответствии с рекомендацией G.703/10. Когда же таким генератором является блоки системы синхронизации, то сигналы синхронизации передаются в составе цифровых потоков первичных групп две тысячи сорок восемь кило бит в секунду, так как цифровая коммутационная станция не имеет выходов для тактовой частоты две тысячи сорок восемь кило герц. Когда на станции имеется необходимость получения сигналов синхронизации не связанных с цифровыми потоками первичных групп цифровой телефонной станции, то на данной станции устанавливают вторичный задающий генератор и от него синхронизируют цифровую телефонную станцию, При этом данная станция должна быть укомплектована устройствами приема тактового синхросигнала две тысячи сорок восемь кило герц.

Каждая станция должна иметь несколько направлений для приема синхросигнала, причем один из них выбирается как основной, а остальные используют в качестве резерва.

Переход на прием синхросигнала с резервных устройств не должен изменять структуры построения внутристанционной синхронизации. Все направления передачи синхросигнала за границы станции должны синхронизироваться от генератора данного узла.

На узлах и станциях цифровой сети Российской Федерации все сигналы синхронизации должны, по возможности, передаваться с помощью симметричного стыка при нагрузке в сто двадцать ом. В некоторых случаях, где почему-либо не применим симметричный стык, может использоваться коаксиальный стык при нагрузке семьдесят ом (рекомендация G.703).

Основным видом аппаратуры, подлежащим синхронизации, являются цифровая телефонная станция, аппаратура цифровых кроссовых переключений и мультиплексоры, формирующие сигналы две тысячи сорок восемь кило бит в секунду, так и сигналы синхронизации, получаемые на данном узле в виде последовательностей две тысячи сорок восемь кило герц.

Во избежание больших фазовых искажений информации и обеспечения качественной передачи синхронной информации синхросигналы должны подаваться на сетевые элементы синхронно цифровой иерархии, а также на мультиплексоры стволов в радиорелейных станциях.

9.4.2. Требования к оборудованию синхронизации

Оборудованием синхронизации на каждой станции является задающий генератор сетевого узла, а остальное оборудование, участвующее во внутристанционной синхронизации, нельзя считать оборудованием синхронизации, так как оно выполняет в основном другие функции и только синхронизируется от задающего генератора сетевого узла.

В некоторых случаях, когда данный узел стоит на стыке систем синхронной цифровой иерархии и плезиохронной цифровой иерархии и в то же время на имеет в своем составе цифровой коммутационной станции, то применяется дополнительная аппаратура синхронизации, в которой производится преобразование тактовой частоты цифровой первичной группы с помощью синхронизирующей последовательности две тысячи сорок восемь кило герц, полученной на данном узле (устанавливается специальный мультиплексор или используется аппаратура, содержащая буфер для записи и считывания информации).

Основным типом задающего генератора сетевого узла является аппаратура ведомого задающего генератора, которая по своим основным параметрам соответствует рекомендации G.812 для транзитного узла.

Ведомый задающий генератор должен иметь возможность принимать сигналы синхронизации, поступающие с различных направлений как в виде тактовой последовательности две тысячи сорок восемь кило герц, так и в виде цифрового потока две тысячи сорок восемь кило бит в секунду, Кроме того, в нем должна быть заложена возможность получать опорные эталонные сигналы от местного источника в виде токов частоты пять мега герц или десять мега герц.

Если вместо ведомого задающего генератора в качестве генератора сетевого узла используется генераторное оборудование цифровой коммутационной станции, то характеристики этого задающего генератора должны быть такими же как и у ведомого задающего генератора, за исключением требования о получении на выходе сигналов тактовой частоты две тысячи сорок восемь кило герц, В задачу синхронизирующей последовательностью всех выходных сигналов первичной цифровой группы две тысячи сорок восемь кило бит в секунду.

В тех случаях, когда на узле устанавливается первичный эталонный генератор, то узел становится источником эталонного сигнала региона и его характеристики определяются рекомендацией G.811. Количество и вид выходных сигналов синхронизации у первичного эталонного генератора должны быть такими же, как и у ведомого задающего генератора.

Выводы по главе:

Внутристанционная синхронизация должна строиться таким образом, чтобы распределение синхросигнала имело топологию логической звезды. Основным источником сигналов синхронизации на станции может быть или первичный эталонный генератор, или генератор второго уровня иерархии (на транзитных узлах) или генератор третьего уровня иерархии (на оконечных узлах). Элементы сети, подлежащие синхронизации и расположенные на данной станции, как правило, имеют генераторы относительно более низкого уровня иерархии (не выше третьей) и получают синхросигнал непосредственно от генератора с наивысшим уровнем иерархии, обычно называемого генератором сетевого узла.

Основным видом аппаратуры, подлежащим синхронизации, являются цифровая телефонная станция, аппаратура цифровых кроссовых переключений и мультиплексоры, формирующие сигналы две тысячи сорок восемь кило бит в секунду. В отсутствии синхронизации в этой аппаратуре возникают искажения информационного сигнала имеющему вид "проскальзываний". Для синхронизации этой аппаратуры могут использоваться как собственные входные сигналы две тысячи сорок восемь кило бит в секунду, так и сигналы синхронизации, получаемые на данном узле в виде последовательностей две тысячи сорок восемь кило герц.

Контрольные вопросы:

В чем состоит задача внутристанционной синхронизации?
Какую топологию должна иметь структура внутристанционной синхронизации?
Назовите основной источник сигналов синхронизации на станции?
Перечислите вид аппаратуры подлежащий синхронизации.
Какое оборудование станции можно считать оборудованием синхронизации.

9.5. Аппаратура, используемая при организации тактовой сетевой синхронизации

9.5.1. Требование по сертификации первичных эталонных генераторов

Оборудование первичного эталонного генератора выполняет на цифровой сети функции аппаратуры синхронизации наивысшего (первого) уровня иерархии.

Основной задачей первичного эталонного генератора является формирование эталонных тактовых последовательностей две тысячи сорок восемь кило герц, с относительной погрешностью частоты не большей, чем единица на десять в минус одиннадцатой степени. У тактовой последовательности на выходе первичного эталонного генератора максимальная ошибка не должна превышает значений приведенных в рекомендации G.811.

Первичный эталонный генератор может генерировать сигналы синхронизации полностью автономно от других источников эталонных сигналов или может управляться от стандартных эталонных источников частоты и времени.

Для гарантированного обеспечения норм по точности установки номинала тактовой частоты и максимальной ошибки временного интервала в составе первичного эталонного генератора рекомендуется применять цезиевые лучевые трубки.

Аппаратура первичного эталонного генератора должна работать круглосуточно в отапливаемом помещении при температуре окружающего воздуха от нуля до пятидесяти градусов.

Первичный эталонный генератор должен иметь возможность работать в синхронном режиме с внешними сигналами, но при этом управляющие синхронизирующие воздействия не должны вызывать даже кратковременных отклонений частоты, превышающих максимально допустимую ошибку временного интервала.

Первичные эталонные генераторы должны быть высоконадежными и, соответственно, включать в свой состав резервное оборудование с целью обеспечения непрерывности выходного сигнала, Любое нарушение непрерывности фазы, вызванное внутренними операциями, проводимыми в генераторе, должно приводить лишь к удлинению или укорочению тактового интервала на величину меньшую одной восьмой тактового интервала.

Для достижения требуемой высокой надежности первичного эталонного генератора требуется такая избыточность, чтобы можно было определить возникающие отклонения частоты выше допустимых пределов и произвести переключение на исправный генератор, не допуская при этом превышения допустимых значений максимальной ошибки временного интервала.

Аппаратура должна иметь не менее шестнадцати выходов тактовой частоты две тысячи сорок восемь кило герц по стыку (рекомендация G.703/10).

В аппаратуре должен обеспечиваться дистанционный контроль и управление.

9.5.2. Требование по сертификации ведомых задающих генераторов

Ведомые задающие генераторы, выполненные в виде отдельной аппаратуры, должны на сети выполнять функции аппаратуры синхронизации второго уровня иерархии.

Основной задачей ведомых задающих генераторов является формирование тактовых последовательностей две тысячи сорок восемь кило герц для синхронизации различного оборудования, установленного на станции. Формируемые в ведомых задающих генераторах выходные последовательности тактовой частоты должны управляться внешним синхронизирующим сигналом, по возможности, не воспроизводя при этом фазовые шумы, существующие в последнем.

Ведомые задающие генераторы должны допускать кратковременную автономную работу в режиме запоминания частоты синхросигнала. Точность запоминания частоты при этом должна быть не хуже пяти на десять в минус десятой степени, а суточный дрейф не более единицы не десять в минус девятой степени.

Ведомый задающий генератор должен принимать внешний сигнал синхронизации частоты 2048 кГц на нагрузки 120 Ом согласно рекомендации G.703/10 при допустимом затухании в линии передачи синхросигнала не более шести децибел. Синхросигнал на ведомый задающий генератор может также поступать в составе информационного сигнала 2048 кбит/с или в виде синусоидального эталонного сигнала 5 МГц.

Ведомый задающий генератор должен формировать синхронизирующие тактовые последовательности частоты 2048 кГц согласно рекомендации G.703/10, имея при этом не менее шестнадцати выходов на нагрузке 120 Ом. В тех редких случаях, когда в ведомом задающем генераторе проводятся внутренние операции по переоборудованию, не должна нарушаться непрерывность фазы выходного сигнала. На временном интервале до восьми периодов тактовой частоты скачок фазы не должен превышать одной шестидесяти четвертой периода (7,6 нс.), а на интервале до двух секунд одной восьмой периода (61 нс.). При более длительных нарушениях фазы на каждые две секунды допустимо изменение в шестьдесят одну наносекунду, а за весь период не более одной микро секунды.

Джиттер выходного сигнала должен быть минимальным и не превышать нескольких долей наносекунды, а коэффициент передачи блужданий должен быть подобен фильтру нижних частот с максимальным усилением в полосе пропускания не более ноль целых две десятых децибела, точкой излома характеристики на уровне ноль целых одной сотой или ноль целых одной тысячной герц и наклоном в шесть децибел на октаву.

Полоса захвата и удержания ведомого задающего генератора должна быть не менее, чем два не десять в минус восьмой степени от номинальной частоты. Ведомый задающий генератор должен взаимодействовать с сетью обслуживания, обеспечивающей дистанционный контроль и управление.

Аппаратура ведомого задающего генератора должна обеспечивать устойчивую круглосуточную работу при температуре окружающей среды от нуля до пятидесяти градусов.

9.5.3. Требования к оборудованию синхронизации цифровых коммутационных станций

На местной сети должны применяться три типа блоков системы синхронизации, основные требования к ним приведены в таблице 9.4.

Таблица 9.4. Основные требования к блокам системы синхронизации цифровых коммутационных станций.

Параметры	Тип блока синхронизации
Параметры	БСС1	БСС2	БСС3
Относительное отклонение частоты():
за сутки	3.0 * 10 ^-10	2.0 * 10 ^–8	5.0 * 10 ^–8
за месяц	1.0 * 10 ^-8	1.0 * 10 ^–6	1.0 * 10 ^-6
за год	7.5 * 10 ^-8	3.0 * 10^–6	3.0 * 10 ^–6
за 20 лет	5.0 * 10^-7	1.0 * 10 ^-5	1.0 * 10 ^–5
Количество входов синхронизации	6	3	3
Полоса захвата не менее ( )	2 * 10 ^-7	(1-2) * 10 ^–6	(2-5) * 10 ^–6
Значение частоты среза передаточной характеристики не более (Гц)	0.001	0.01	0.1
Точность запоминания частоты при аварии всех входов синхронизации не хуже ( )	5 * 10 ^-10	1 * 10 ^–8	-

БСС1 должны соответствовать требованиям МСЭ-Т G.812 для задающего генератора транзитного узла. БСС2 – для задающего генератора местного узла.

БСС1 рекомендуется использовать на условном первом уровне иерархии синхронизации местной сети (на ведущих узлах). Данный блок должен быть использован при наличии цифровой автоматической междугородней телефонной станции на узлах, которые используются в качестве ведущих при аварийных ситуациях. Учитывая высокую стоимость БСС1 он должен использоваться на ограниченном числе автоматических телефонных станций.

БСС2 может быть использован на первом, втором и третьем уровнях на узлах, районных автоматических телефонных станциях, опорных станциях городской телефонной сети и подстанциях. БСС3 предназначен для работы на концентраторах и других оконечных станциях малой емкости.

БСС1 и БСС2 должны иметь входы для приема сигналов синхронизации от выделителей тактовой частоты и два входа, которые могут принимать синхросигналы.

9.5.4. Требования по сертификации генераторной аппаратуры сетевых элементов

Сетевые элементы синхронно сетевой иерархии содержат генераторное оборудование, которое включается в общую систему тактовой сетевой синхронизации. Согласно рекомендации МСЭ-Т G.803 сигнал синхронизации может проходить через цепочку из двадцати последовательно включенных генераторов сетевых элементов, общее число которых при наличии ведомого задающего генератора не может превышать шестидесяти. Для работы в указанных условиях генератор сетевых элементов должен соответствовать по своим параметрам рекомендации G.812.

Генератор сетевых элементов должен работать в ведомом режиме и получать сигнал синхронизации из информативного потока синхронно цифровой иерархии или от узлового генератора, отвечающего по своим характеристикам рекомендации G.812.

Генератор сетевых элементов должен соответствовать специфическим требованиям по джиттеру, определяемым рекомендацией G783.

9.5.5. Эксплуатация и обслуживание системы и аппаратуры тактовой сетевой синхронизации

Вопросы управления и организации эксплуатации тактовой сетевой синхронизации должны быть возложены на центр технической эксплуатации.

Основное назначение подсистемы синхронизации в центре технической эксплуатации должно состоять в поддержке работы тактовой сетевой синхронизации в таком состоянии, чтобы при появлении аварий в ней не происходило ухудшений качества связи.

В центре технической эксплуатации системы синхронизации должны решаться следующие вопросы:

выдача рекомендаций по присвоению и изменению приоритетов, используемых для синхронизации линии;

контроль за планом развития тактовой сети синхронизации;

контроль ха конфигурацией тактовой сети синхронизации, чтобы не допустить возникновение замкнутых петель и возможной неустойчивости;

контроль работоспособности линий синхронизации и реконфигурация путей синхронизации при возникновении аварий;

замена и поверка оборудования;

ликвидация аварийных ситуаций.

На каждом узле и станции цифровой сети центр технической эксплуатации должен установить определенный порядок получения, регенерации и распределения хронирующего сигнала, то есть устанавливать внутристанционную синхронизацию.

Центры технической эксплуатации на центральных узлах регионов синхронизации должны устанавливать порядок распределения хронирующего сигнала по междугородней цифровой сети. Распределение хронирующих сигналов на внутризоновых и местных цифровых сетях должны устанавливать центры технической эксплуатации соответствующих внутризоновых и местных сетей.

9.5.6. Метрологическое обеспечение тактовой сетевой синхронизации

Метрологическое обеспечение тактовой сетевой синхронизации должно включать:

метрологическое обеспечение первичного эталонного генератора в части стандартов частоты;

метрологию эксплуатации сети;

метрологию центра ремонта;

метрологию для приемо-сдаточных испытаний, сертификационных испытаний и для проведения проверок трактов синхронизации.

а) Метрологическое обеспечение первичного эталонного генератора в части стандартов частоты.

Основные характеристики первичного эталонного генератора обеспечиваются с помощью цезиевых стандартов частоты.

Метрологическому контролю подлежат следующие характеристики: долговременная относительная нестабильность, кратковременная нестабильность, действительное значение частоты, "сводимость" частоты или погрешность сведения частот различных квантовых стандартов частоты.

Представленные выше характеристики нестабильности, как правило, определяются по результатам непрерывного длительного измерения частоты во временной области путем сравнения с эталонной мерой непосредственно или путем использования радиоканала.

Передача значений частоты Государственного эталона к месту сличения осуществляется с помощью передачи сигналов точного времени и эталонных частот через различные радиостанции. При отсутствии таких средств или при затруднении с их использованием для целей сличения с требуемой весьма малой погрешностью, поверку можно осуществить с помощью транспортируемой образцовой меры (возимых часов).

б) Функции метрологической службы эксплуатации состоят в периодической коррекции собственной частоты ведомых задающих генераторов, генераторов цифровых коммутационных станций. Коррекция частоты должна проводиться без остановки станции. В качестве эталонной частоты может использоваться частота синхросигнала более стабильного (точного) генератора или частота эталона частоты, Необходимость коррекции и знак расстройки генератора станции в процессе эксплуатации определяется по величине управляющего слова для блоков системы синхронизации с аналоговым управлением. Аналогично проверяются выделенные ведомые задающие генераторы.

в) Метрологическая служба центра ремонта должна иметь в своем оборудовании цезиевый, рубидиевый и (или) кварцевый стандарты частоты в зависимости от типа ремонтируемых блоков системы синхронизации. При поверке частоты задающих генераторов блоков системы синхронизации должно использоваться оборудование в соответствии с инструкцией завода изготовителя.

г) При проведении приемо-сдаточных и сертификационных испытаний должны быть проверены следующие характеристики: точность установки собственной частоты задающего генератора; полоса синхронизации (захвата и удержания); устойчивость блоков системы синхронизации к дрожаниям и блужданиям; передаточная характеристика; время вхождения в синхронизм; величина скачка фазы выходных тактовых сигналов при переключении на резерв; выполнение основных функций станции при работе в плезиохронном режиме.

Для проведения приемо-сдаточных и сертификационных испытаний должны использоваться следующие приборы:

стандарт частоты;

генератор-измеритель дрожний и блужданий PFJ-8;

два синтезатора частот HP 3325 B;

частотометр HP 5370 B;

прибор для измерения ошибки временного интервала TTS 5541 (или отечественный прибор измерения блужданий, имеющийся пока только в макетном исполнении).

Выводы по главе:

Оборудование первичного эталонного генератора выполняет на цифровой сети функции аппаратуры синхронизации наивысшего (первого) уровня иерархии. Основной задачей первичного эталонного генератора является формирование эталонных тактовых последовательностей две тысячи сорок восемь кило герц, с относительной погрешностью частоты не большей, чем единица на десять в минус одиннадцатой степени. Первичный эталонный генератор может генерировать сигналы синхронизации полностью автономно от других источников эталонных сигналов или может управляться от стандартных эталонных источников частоты и времени.

Ведомые задающие генераторы, выполненные в виде отдельной аппаратуры, должны на сети выполнять функции аппаратуры синхронизации второго уровня иерархии. Основной задачей ведомых задающих генераторов является формирование тактовых последовательностей две тысячи сорок восемь кило герц для синхронизации различного оборудования, установленного на станции. Формируемые в ведомых задающих генераторах выходные последовательности тактовой частоты должны управляться внешним синхронизирующим сигналом, по возможности, не воспроизводя при этом фазовые шумы, существующие в последнем. Ведомые задающие генераторы должны допускать кратковременную автономную работу в режиме запоминания частоты синхросигнала.

Сигнал синхронизации может проходить через цепочку из двадцати последовательно включенных генераторов сетевых элементов, общее число которых при наличии ведомого задающего генератора не может превышать шестидесяти. Генератор сетевых элементов должен работать в ведомом режиме и получать сигнал синхронизации из информативного потока синхронно цифровой иерархии или от узлового генератора.

Вопросы управления и организации эксплуатации тактовой сетевой синхронизации должны быть возложены на центр технической эксплуатации. Основное назначение подсистемы синхронизации в центре технической эксплуатации должно состоять в поддержке работы тактовой сетевой синхронизации в таком состоянии, чтобы при появлении аварий в ней не происходило ухудшений качества связи.

Контрольные вопросы:

Какие функции выполняет первичный эталонный генератор?
Какие функции выполняет ведомый задающий генератор?
В каких условиях должна работать аппаратура ПЭГ и ВЗГ?
Какие приборы используются для приемо-сдаточных и сертификационных испытаний?

9.6. Задачи и функции тактовой управления сетевой синхронизацией

С развитием и расширением коммутируемых цифровых сетей связи и с соответствующим развертыванием системы тактовой сетевой синхронизации для обеспечения аппаратуры этих сетей синхросигналаим-носителями эталонной частоты большое значение приобретает решение задач контроля и управления системой тактовой сетевой синхронизации на разных уровнях иерархи цифровой сети. При этом в связи с особой важностью надежного функционирования системы тактовой сетевой синхронизации должна рассматриваться как самостоятельная подсистема в интегральной системе управления электросвязью, которая на современном этапе развивается как разветвленная сеть управления электросвязи (Telecommunication Management Network – TMN).

Сеть управления электросвязью выполняет с учетом рекомендаций МСЭ-Т задачи интеграции обслуживания пользователей и управление эксплуатацией определенных участков сети и сети в целом. В настоящее время в основу архитектуры сети управления электросвязью положен принцип взаимодействия открытых систем (open system interaction - OSI), а взаимодействие сети управления электросвязи с самой сетью электросвязи осуществляется в соответствии с рекомендацией МСЭ-Т М.3010 на основе определенных стандартных протоколов. При этом одним из основных принципов, лежащих в основе современной сети управления электросвязью, является использование объектно-ориентированного подхода при разработке программного обеспечения. В основу архитектуры сети управления системой тактовой сетевой синхронизации, являющейся подсистемой сети управления электросвязью, должны быть положены подобные де основные принципы.

Для сети управления тактовой сетевой синхронизации, так же как и для сети управления электросвязи в целом, характерно наличие следующих функциональных блоков: функции операционной системы (operation system functions – OSF), функции медиатора (mediation functions –MF), функции Q-адаптера (Q-adaptor function – QAF) и функции передачи данных (dafa transmission function – DTF).

На функциональном уровне взаимодействие сети управления тактовой сети синхронизации с общей сетью управления связью и непосредственно с сетью связи должно осуществляться с учетом стыков, определенных в соответствующих рекомендациях МСЭ-Т.

Основные функции прикладного управления систем тактовой сетевой синхронизацией (подобно функциям прикладного управления сетью электросвязи в целом) призваны обеспечить следующие виды управления:

управление рабочими характеристиками системы тактовой сетевой синхронизацией;

управление устранением возможных неисправностей и осуществлением контрольных проверок оборудования;

управление конфигурацией системы тактовой сетевой синхронизации;

управление доступом к осуществлению контроля и управления элементами системы тактовой сетевой синхронизации с учетом решения задач безопасности контроля и управления.

Приведенный перечень основных функций прикладного управления системой тактовой сетевой синхронизации соответствует аналогичным функциям прикладного управления сети электросвязи, определенных в рекомендации Ч.700 МСЭ-Т, и что некоторые тиры оборудования и программного обеспечения систем тактовой сетевой синхронизации позволяют реализовать перечисленные функции.

Cловарь сокращений

AIS (Alarm Indication Signal) – сигнал индикации аварийного состояния;

APS (Automatic Protection Switching) – канал автоматического защитного переключения;

ATM (Asynchronous Transfer Mode) – режим асинхронной передачи;

AU (Administrative Unit) – административный блок;

AUG (Administrative Unit Group) – группа административных блоков;

BIP (Bit Interleaved Parity) – четность чередующихся битов;

С (Container) – контейнер;

CRC-7 (Cyclic Redundancy Check) – Циклический избыточный код, используемый для проверки правильности переданного блока данных;

DCC (Data Communication Channel) – встроенный канал сети управления;

DQDB (Distributed Queue Dual Bus) – дуплексная шина с распределенной очередью;

ETSI (European Telecommunications Standards Institute) – Европейский институт стандартов в области связи;

E1, E2, E3, E4 – цифровые сигналы (первого, второго, третьего и четвертого уровней PDH иерархии);

FS (Fixed Stuff) – фиксированный наполнитель – пустое поле с фиксированным положением внутри фрейма;

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – распределенный интерфейс передачи данных по волоконно-оптичкескому кабелю;

HOA (Higher Order Assembler) – сборка структур высшего порядка;

HOI (Higher Order Interface) – интерфейс тракта высшего порядка;

HPC (Higher Order Path Connection) – подключение трактов высшего порядка (коммутационная матрица);

HSC (Higher Order Connection Supervision) – контроль соединения трактов высшего порядка;

HPOM (Higher order Path Overhead Monitor) – блок наблюдения за заголовками трактов высшего порядка;

НРТ (Higher order Path Termination) – окончание тракта высшего порядка;

HPA (Higher order Path Adaptation) – адаптация тракта высшего порядка;

HUG (Higher Unequipped Generator) – генератор без оборудования тракта высшего порядка;

ITU-T (International Telecommunication Union - Т) – международный союз электросвязи, сектор телекоммуникаций;

LCD (Loss of Cell Delineation) – потеря плана ячейки (при передаче ATM);

LOM (Loss Of Multiframe) – потеря мультифрейма;

LOP (Loss of Pointer) – потеря указателя;

LPC (Lower Order Path Connection) – подключение трактов низшего порядка (коммутационная матрица);

LP-APId (Low Order Access Point Identifier) – идентификатор точки доступа тракта низшего порядка;

LPА (Lower order Path Adaptation) – адаптация тракта низшего порядка;

LPOM (Lower order Path Overhead Monitor) – наблюдение заголовка тракта низшего порядка;

LPT (Lower order Path Termination) – окончание тракта низшего порядка;

LP-RDI (Low Order Path Remote Defect Indication) – индикация дефекта удаленного конца тракта низкого порядка;

LSC (Lower Order Connection Supervision) – контроль соединения трактов низшего порядка;

LUG (Lower order Unequipped Generator) – генератор без оборудования тракта низшего порядка;

MAN (Metropolitan Area Network) – общегородская сеть;

MS-AIS (MS Alarm Indication Signal) – сигнал индикации аварийного состояния;

MS-RDI (Multiplex Section Remote Defect Indication) – индикация дефекта удаленного конца мультиплексной секции;

MS-REI (MS - Remote Error Indication) – индикация ошибки удаленного конца мультиплексной секции;

MSTE (Multiplex Section Terminating Element) – оконечный элемент мультиплексной секции;

MSF (Message Communication Function) – функции передачи сообщений;

MSOH (Multiplex Section Overhead) – заголовок мультиплексной секции;

MST (Multiplex Section Termination) – окончание секции мультиплексирования;

MSP (Multiplex Section Prtection) – защита секции мультиплексирования;

MSA (Multiplex Section Adaptation) – адаптация секции мультиплексирования;

NPI (Null Pointer Indicator) – поле индикации нулевого указателя;

NDF (New Data Flag) – флаг новых данных;

ODI (Outgoing Defect Indication) – индикация дефекта выходящего сигнала;

OEI (Outgoing Error Indication) – индикация ошибок выходящего сигнала;

OHA (Overhead Access Function) – функции доступа к заголовкам;

Payload – полезная нагрузка;

PDH (Plesiochronous Digital Network) – плезиохронная цифровая иерархия;

PLM (Payload Mismatch) – несовпадение полезной нагрузки;

POH (Path Overhead) – трактовый заголовок;

PPI (PDH Physical Interface) – физический интерфейс PDH;

PTR ( Pointer) – указатель;

RDI (Remote Defect Indication) – индикация дефектов дальнего конца;

REI (Remote Error Indication) – индикация ошибок дальнего конца;

RFI (Remote Failure Indication) – индикация отказов дальнего конца;

RSOH (Regenerator Section Overhead) – заголовок регенерационной секции;

RST(Regenerator Section Termination) – окончание секции регенерации;

SDH (Synchronous Digital Network) – синхронная цифровая иерархия;

SEMF (Synchronous Management Function) – функция управления синхронным оборудованием;

SLM (Signal Label Mismatch) – несовпадение метки сигнала;

SOH (Section Overhead) – секционный заголовок;

SONET (Synchronous Optical Network) – cинхронная оптическая сеть;

STM (Synchronous Transport Module) – синхронный транспортный модуль;

SPI (SDH Physical Interface) – физический интерфейс SDH;

TC (Tandem Connection) – тандемное соединение;

TCM (Tandem Connection Monitoring) – функции контроля тандемного соединения;

TCOH (Tandem Connection Overhead) –заголовок тандемного соединения;

TC-REI (Tandem Connection Remote Error Indication) – удаленная индикация ошибок тандемного соединения;

TC-RDI (Tandem Connection Remote Defect Indication) – удаленная индикация дефектов тандемного соединения;

TIM (Trace Identifier Mismatch) – несовпадение идентификатора трассы;

TMN (Transmission Management Network) – сеть управления электросвязью;

TC-APId (Access Point Identifier of the Tandem Connection) – идентификатор точки доступа тандемного соединения;

TCTE (Tandem Connection Terminating Element) – oконечный элемент тандемного соединения;

TU-n (Tributary Unit level-n) – транспортный блок уровня-n;

TUG (Tributary Unit Group) – группа транспортных блоков;

UNEQ (Unequipped) – необорудованный;

VC-n (Virtual Container level-n) – виртуальный контейнер уровня-n;

VC-AIS (Virtual Container Alarm Indication Signal) – сигнал индикации аварийного состояния виртуального контейнера.

Список литературы

Синхронная цифровая иерархия. Учебное пособие. Перевод с итальянского. – Новосибирск, СибГУТИ, 1998.
Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи (АТМ, PDH, SDH, SONET и WDM). – М.: Радио и связь, 2000.
Попов Г.Н., Кулеша О.П. Расчет некоторых качественных показателей транспортной сети SDH. Методические указания – Новосибирск, СибГУТИ, 2001.
Фокин В.Г. Оптические системы передачи. Учебное пособие. Часть 1. – Новосибирск, СибГУТИ, 2002.
Ким Л.Т. Синхронная цифровая иерархия // Электросвязь, 1991, №3, – с. 2-6.
Ким Л.Т. Синхронная, асинхронные и плезиохронные системы передачи // Электросвязь, 1998, №1, – с. 17-20
Ким Л.Т. Нововведения в синхронной цифровой иерархии // Электросвязь, 2001, №5, – с. 31-32.
Нетес В.А. Основные принципы синхронной цифровой иерархии // Сети и системы связи, 1996, №6, – с. 60-63.
Зурман А.Р. Практика проектирования сетей с оборудованием синхронной цифровой иерархии // Электросвязь, 1997, №1, – с. 11-13.
Попов Г.Н., Кулеша О.П. Расчет и измерение качественных показателей транспортной сети. Учебное пособие. – Новосибирск, СибГУТИ, 2002.
Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие. Том 1 // Б.И. Крук, В.Н. Попантонопуло, В.П. Шувалов, Под.ред В.П. Шувалова. – Изд. 3-е испр. и доп. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003