Построение системы синхронизации

В мировой практике имеется несколько важных технологических подходов к построению системы синхронизации. Первый из них заключается в разделении всей системы синхронизации на межузловую и внутриузловую системы. В результате возникла концепция интегрированных систем синхронизации BITS. Концепция BITS, представленная на рис. 3.6, охватывает три основных подсистемы: систему межузловой синхронизации (Interoffice Timing), систему внутриузловой синхронизации (Intraoffice Timing) и подсистему контроля и управления качеством синхронизации (QoS).

	BITS

Методы синхронизации магистральной первичной сети

Интеграция на уровне

Использование единого единой системы

оборудования

Интеграция в TMN

Рис. 3.6. Концепция построения интегрированных систем синхронизации BITS.

Система межузловой синхронизации предусматривает размещение в ключевых узлах сети генераторов синхронизации и построение ситемы распределения синхрочастот по сети с использованием трафиковых или выделенных каналов связи. Эта система является основой любой системы синхронизации, поэтому она наиболее важна при проектировании. Система межузловой синхронизации имеет собственную топологию, часто отличную от топологии сети, и тесно связана со структурой, как первичной, так и вторичной

телекоммуникационной сети. При расширении и реконфигурации сети связи система межузловой синхронизации также должна изменяться и модернизироваться.

Система внутриузловой синхронизации имеет более локальное значение, поскольку она определяет порядок синхронизации различных цифровых устройств в пределах одного узла сети. В систему внутриузловой синхронизации могут входить специальные генераторы, однако в большей степени эта система строится на основе объединения генераторов, входящих в состав цифровых устройств связи, размещенных на узле. В отличие от системы межузловой синхронизации, которая должна проектироваться, строиться и обслуживаться системно, с учетом топологии и процессов, проходящих во всей сети, система внутриузловой синхронизации создается локально, привязываясь к конкретному узлу связи. Модернизация сети связи может требовать модификации системы только в случае, если первая модернизирует конкретный узел либо приводит к изменению параметров синхросигнала, от которого синхронизируется данный узел.

Учитывая, что в настоящее время значительно повысились требования к надежности и качеству систем синхронизации, в состав современной системы включается дополнительно подсистема, которая непосредственно связана с обслуживанием системы синхронизации – подсистема контроля и управления качеством системы синхронизации (QoS). Основным назначением этой системы являются управление, диагностика и тестирование системы синхронизации.

Обеспечение высоких параметров качества и надежности системы связи требуют от оператора постоянного контроля за состоянием системы синхронизации. Для осуществления управления системой синхронизации создается система управления, интегрированная в общую платформу TMN, так что оператор имеет возможность контролировать состояние системы синхронизации и осуществлять ее реконфигурацию из единого центра в режиме реального времени. Особенно важные функции выполняет система управления в процессах реконфигурации системы синхронизации. Для этого используются сигналы о параметрах качества системы синхронизации (SSM).

Разделение в концепции BITS всех генераторов сети на межузловую и внутриузловую систему синхронизации значительно уменьшает рассматриваемое количество устройств. Есть узлы сети, которые рассматриваются как отдельные генераторы, и так строится система межузловой синхронизации. На узлах сети имеется большое количество разных цифровых устройств (иногда сотни или тысячи). Синхронизация этих устройств в пределах узла – задача отдельная. Таким образом, в системе межузловой синхронизации мы видим только узлы, а цифровые устройства мы видим в системе внутриузловой синхронизации.

Основная проблема – система межузловой синхронизации, именно она является территориально-распределенной. Для синхронизации отдельных устройств внутри узла модно в конце концов проложить специальный кабель. Но этого нельзя сделать в системе межузловой синхронизации, где используются только существующие каналы связи.

Синхронизация в сетях SDH. Международные органы стандартизации и, в частности, МСЭ работают над определением характеристик генераторного оборудования СЦИ – SEC (SDH Equipment Clock). Характеристики SEC содержаться в нескольких Рекомендациях ETSI и МСЭ-Т, предоставляющих полную спецификацию параметров точности и стабильности, а также подробное функциональное описание. Здесь SEC представлен функциональным блоком источника синхросигнала синхронного оборудования SETS (Synchronous Equipment Timing Sourse).

Источник синхронизации может выбираться блоком SETS среди трех опорных точек:

- Т1 – опорный сигнал, выделенный из входного сигнала STM-N;

- Т2 – опорный сигнал, выделенный из входнго сигнала ПЦИ;

- Т3 – опорный сигнал, полученный из внешнего устройства синхронизации через физический интерфейс синхронизации.

Кроме того, SETS может синхронизироваться от входящего в его состав внутреннего генератора. В сторону передачи SETS обеспечивает синхронизацию:

- всех функциональных блоков в составе оборудования СЦИ через опорную точку Т0;

- внешний порт синхронизации через опорную точку Т4.

Блок тактового генератора синхронного оборудования может работать в следующих режимах:

- режим захвата синхронизации от входного опорного сигнала(точки Т1, Т2 или Т3), выбранного переключателем;

- режим удержания;

- режим свободных колебаний с точностью частоты .

В зависимости от структуры распределения сигналов сетевой синхронизации существует несколько вариантов или режимов синхронизации блока SETS и распределения его синхросигнала:

- Синхронизация от линейного сигнала. Опорный синхросигнал выделяется из линейного сигнала направления «Восток» или «Запад» (Т1). Это обычный режим синхронизации в сетях типа цепочки или кольца.

- Синхронизация от компонентного сигнала. Опорный синхросигнал выделяется из компонентного сигнала, который может быть либо сигналом STM-N (Т1), либо сигналом ПЦИ (Т2).

- Внешняя синхронизация. Сетевой элемент синхронизируется от выделенного внешнего опорного синхросигнала (Т3). Этот режим синхронизации применяется, например, когда сетевой элемент получает синхросигнал от генераторного оборудования сети синхронизации.

- Внутренняя синхронизация. Генераторное оборудование сетевого элемента не получает никакого опорного синхросигнала (режим свободных колебаний или режим удержания.

Общеизвестно, что технология SDH/SONET может реализовать все свои преимущества, лишь опираясь на распределение по сети надежного синхросигнала надлежащего качества. В противном случае операции с указателями могут привести к избыточному значению джиттера и, следовательно, к снижению достоверности передачи информации в транспортируемых компонентных сигналах, особенно при большом числе переприемов.

В настоящее время средства сетевой синхронизации повсеместно признаны прибыльным сетевым ресурсом, позволяющим помимо удовлетворения потребностей СЦИ/СОНЕТ осуществить цифровую коммутацию без проскальзываний, улучшить рабочие характеристики транспортных услуг на основе АТМ и повысить качество множества различных услуг (например, цифровых сетей связи с интеграцией услуг, мобильной сотовой связи и т. д.).

По этой причине большинство ведущих операторов связи организовали национальные сети синхронизации, чтобы доставить общий эталонный (опорный) сигнал синхронизации к каждому узлу сети электросвязи. МСЭ-Т и ETSI выпустили новые стандарты по синхронизации, пригодные для работы современных (включая те, которые базируются на СЦИ/СОНЕТ) цифровых сетей электросвязи. Эти стандарты содержат более строгие и более определенные требования к джиттеру и вандеру на интерфейсах синхронизации, требования к точности и стабильности устройств синхронизации, а также к архитектуре сетей синхронизации.

Синхронизация и цифровая передача в сетях SDH/SONET. В сетях СЦИ используются преимущества сетевой синхронизации для снижения джиттера и вандера в выходных компонентных потоках. Дело в том, что в сложных сетях с несколькими переприемами (загрузкой/выгрузкой) ПЦИ-СЦИ и СЦИ-ПЦИ и при использовании оборудования различных поставщиков, удовлетворить требованиям к фазовым дрожаниям на границах ПЦИ/СЦИ можно только при точной синхронизации всех сетевых элементов СЭ (NE), избегая каких-либо операций с указателями. Поэтому в сетях SDH необходимо синхронизировать не только первичные мультиплексоры и цифровое коммутационное оборудование, но и узлы транспортных сетей.

В сетях СЦИ не рекомендуется передавать синхронизацию в сигналах, размещенных в циклах STM-N (например, 2,048 Мбит/с), так как компонентные сигналы полезной нагрузки синхронного транспортного модуля не могут эффективно передавать тактовые сигналы из-за избыточного джиттера, наблюдаемого при коррекции указателей. Наилучшим и прямым способом передачи синхросигнала в сети СЦИ служит его передача непосредственно в групповых сигналах STM-N. Тактовый сигнал, выделенный из сигналов STM-N, имеет лучшее качество, которое можно достичь в настоящее время. На него воздействует только джиттер, вносимый линией (например, джиттер, обусловленный тепловым шумом и условиями окружающей среды в оптической линии), а не выравнивание по битам или какие-либо другие преобразования.

Схема синхронизации двух цифровых коммутационных станций в сетях СЦИ показана на рис. 3.7. Внешнее генераторное оборудование SASE (Stand Alone Synchronization Equipment) первой станции (узла) синхронизирует не только генераторное оборудование цифровой коммутационной станции, но и задающий генератор оборудования СЦИ SEC. Таким образом, здесь выходной групповой сигнал является синхронным с ведущим генератором сети. На приемном конце SEC не синхронизируется непосредственно от входящего сигнала STM-N. Специальная функция тактового генератора оборудования СЦИ (переключатель) позволяет выделить тактовый сигнал из входного сигнала STM-N и непосредственно направить его через интерфейс синхронизации 2,048 МГц к генераторному оборудованию SASE на этой станции. Это оборудование SASE распределяет свои сигналы синхронизации по всему оборудованию узла, включая цифровую коммутационную станцию и демультиплексор СЦИ.

2,048 Мбит/с 2,048 Мбмт/с

Сеть СЦИ

STM-N

2,048 МГц 2,048 МГц

2,048 МГц

Задающий

генератор

Рис. 3.7. Схема синхронизации двух станций.

Казалось бы, этот способ синхронизации генераторного оборудодования второй станции слишком сложен, но он дает наилучшее решение. Действительно, генераторное оборудование SASE имеет более высокую стабильность и лучшие возможности фильтрации синхросигнала, чем простые генераторы SEC. При использовании этой схемы генераторное оборудование цифровой коммутационной станции и демультиплексора СЦИ во второй станции синхронизируется по более стабильному сигналу синхронизации. Более того, если сигнал STM-N пропадет, SASE обеспечивает достаточно долго выходную частоту в режиме свбодных колебаний генератора с намного большей точностью, чем точность соответствующей частоты генератора SEC.

В мировой практике существует несколько режимов работы генераторов, определяющие топологию системы межузловой синхронизации. Схемы синхронизации сети могут быть разделены на схемы независимой, принудительной и взаимной работы. На рис. 3.8 показана схема независимой синхронизации, которая используется для плезиохронной работы телекоммуникационных узлов, например при взаимодействии национальных систем связи, каждая из которых имеет свою систему синхронизации.

Передача данных

Рис. 3.8. Схема независимой синхронизации.

Согласно схеме цифровое оборудование в сети синхронизируется независимо и взаимодействует друг с другом только через каналы передачи данных (каналы трафика). Различие тактовых частот, неизбежное для такой схемы, будет приводить к появлению в ней проскальзываний. Исключить проскальзывание в такой схеме нельзя, но их частота будет связана с относительной нестабильностью двух генераторов ПЭГ. Например, если взаимная нестабильность генераторов будет находиться в пределе , то проскальзывания будут происходить не чаще одного раза в полгода. Этого никто не заметит, так что такая схема в данном случае может вполне использоваться.

Другим вариантом построения системы межузловой синхронизации является использование принципа принудительной синхронизации, когда один узел сети синхронизируется от другого. Такая схема принята в международной практике как схема построения систем межузловой синхронизации выделенных сетей или их участков, поскольку обеспечивает наибольшую стабильность работы системы. Принцип принудительной синхронизации предусматривает построение иерархической структуры синхронизации с одним или несколькими первичными генераторами синхросигнала (рис. 3.9). Наличие нескольких графов синхронизации дает возможность резервирования цепей синхронизации. Так, например, на рис. 3.9 показаны как основные пути синхронизации (P – primary), так и резервные (S – secondary). Каждое устройство в сети может переходить от основного источника синхронизации к резервному в случае потери канала взаимодействия с основным источником. Такая система обладает повышенной надежностью и реализована на всех современных сетях связи. Кроме того, иерархическая топология системы синхронизации соответствует топологии самой системы связи, чем легко достигается взаимодействие обеих сетей.

Дата добавления: 2014-01-05