Принципы синхронизации

Известны шесть основных принципов синхронизации цифровых сетей, которые используются или исследуются:
1) Плезиохронный режим;
2) Согласование скоростей по всей сети;
3) Взаимная синхронизация;
4) Сетевой ведущий генератор;
5) Принудительная синхронизация;
6) Пакетизация;

1.Плезиохронный режим.
Плезиохронная сеть не синхронизирует коммутаторы, а просто использует высокоточные генераторы тактовых импульсов во всех коммутационных узлах так, что интенсивность проскальзываний между узлами приемлема низка. Этот режим работы наиболее прост для реализации, поскольку позволяет избежать распределения тактовых импульсов по всей сети.
Однако предполагается, что малые коммутационные узлы плезиохронной сети должны нести бремя расходов на высокоточные и избыточные источники. Как компромисс, большие сети могут быть разделены на подсети с целью тактовой синхронизации и использования для межсетевой синхронизации плезиохронного режима или каких-либо других эффективных по стоимости методов синхронизации между подсетями. -11
Норма на стабильность, равная 10^-11,предполагает, что проскальзывание будет встречаться один раз в 70 дней.

2.Согласование скоростей по всей сети.
Если бы все внутренние линии и коммутаторы сети были бы спроектированы для работы с номинальными скоростями, несколько большими номинальных скоростей процесса кодирования речи, все речевые сигналы могли бы распространяться по сети без проскальзываний при условии согласования скорости передачи информации и пропускной способности местного канала. Ни один из тактовых генераторов не нужно было бы синхронизировать с другим, и можно было бы допустить применение генераторов с относительно невысокой точностью. Однако в каждом стыке между системами, работающими с различными генераторами, отдельные каналы нужно было освобождать от битов заполнения для входящих каналов и согласовать скорости с местными или исходящими каналами. По существу линии с ИКМ в сети могли бы обеспечить каналы с ИКМ, через которые потоки данных пользователя проходили бы на низких или переменных скоростях, а разность скоростей поглощалась за счет внутренних битов заполнения.
В отличии от процедуры согласования скоростей в мультиплексорах высшего уровня, где все цифровые сигналы нижнего уровня рассматривались как единая группа, традиционная коммутация подразумевает, что скорость каждого канала должна быть согласована индивидуально.
Доступность дешевых логических элементов может минимизировать стоимость согласования скоростей на всей сети, но могут возникнуть другие проблемы. Во-первых, для восстановления речевого сигнала потребуются генераторы на 64 кбит/с для каждого канала, что внесет относительно большое дрожаие времени ожидания. Во-вторых, сеть не сможет больше обеспечивать синхронизацию байтов, так как логика байтовой синхронизации должна быть также включена в процесс восстановления каналов. Границы байтов для данных с ИКМ могут быть просто определены по статическим шаблоном данных в битовых позициях, но другие приложения могут потребовать введения четких отметок границ байтов для каналов.

3) Взаимная синхронизация.
В этом разделе представлены планы синхронизации сети, которые предусматривают приведение всех генераторов к общей частоте. В первом методе - взаимной синхронизации - общая частота устанавливается благодаря тому, что все узлы сети обмениваются эталонными частотами. Каждый узел усредняет входящую эталонную частоту и использует результат как для внутреннего тактирования, так и для передачи. После периода инициализации сетевая тактовая частота, как правило, приводится к единой стабильной частоте. При определенных условиях, однако, процесс усреднения может стать нестабильным.
Основное достоинство взаимно синхронизированной сети - ее способность оставаться в рабочем состоянии, несмотря на сбой генератора в каком-либо узле сети. Основной недостаток-неопределенность точного значения усредненной частоты и ее непредсказуемость при переходных процессах.

4) Ведущий генератор
При этом методе единственный ведущий опорный генератор передает тактовые импульсы всем узлам, заставляя их работать на одной частоте. Все сетевые узлы непосредственно соединены с сетевым ведущим генератором, что подразумевает наличие отдельной сети передачи только для распределения опорной частоты. Из соображения надежности предполагается, что для каждого узла будут предусмотрены запасные тракты. Однако, принимая во внимание высокую стоимость отдельной сети синхронизации и проблемы надежности распределения эталонных частот, сеть с ведущим генератором и прямой передачей тактовых импульсов в каждый узел нежелательна. Нечто подобное сети с синхронизацией от ведущего генератора было разработано для распределения тактовых импульсов от спутников глобальной навигационной системы. Коммутационные системы телекоммуникационных сетей всего мира используют GPS и другие спутниковые системы для синхронизации генераторов собственных коммутаторов. Стоимость приемников GPS и соответствующих стабильных генераторов в последние годы значительна снижена, и все большее число узлов сети синхронизируется от подобного генератора.Поскольку мобильные цифровые системы CDMA также подключены к GPS, разрабатываются дешевые системы синхронизации для получения тактовых импульсов GPS от базовой станции CDMA вместо непосредственного приема сигнала GPS, что часто требует внешней антенны, принимающей одновременно сигналы от нескольких спутников.

5) Принудительная синхронизация
Рассмотрим конфигурацию сети, в которой эталонные тактовые импульсы распределяются по самим линиям передачи. Сетевая эталонная частота передается к нескольким выбранным коммутационным узлам высшего уровня. Далее эти узлы синхронизируют собственные генераторы по эталонной частоте и удаляют дрожания, обусловленные линией передачи, а эталонные тактовые импульсы передают в коммутаторы нижнего уровня по существующим цифровым каналам. Коммутаторы следующего уровня синхронизируются, в свою очередь, по входящим линиям от коммутаторов верхнего уровня, и передают тактовые импульсы на следующий уровень коммутации по их исходящим линиям.
Поскольку все коммутационные узлы - телескопы в сети синхронизированы прямо или косвенно от одной и той же эталонной частоты, все они поддерживают одинаковую номинальную скорость передачи. Поэтому проскальзывания не должны возникать. Однако из-за разности длины трактов, по которым распределяются тактовые импульсы, могут возникать кратковременные различия в частотах в некоторых узлах. Если эти узлы синхронизируются косвенным образом, то изредка возможны проскальзывания. Кроме этого, требования надежности предполагают, что все коммутаторы должны быть снабжены резервными генераторами на случай отказа системы распределения тактовых импульсов..Если это произойдет, проскальзывания станут более вероятны, но только через некоторое время, за которое произойдет уход частоты относительного стабильного резервного генератора от общей эталонной частоты.

6) Пакетизация
При обсуждении принципов синхронизации в пяти предыдущих разделах неявно предполагалось, что сети работают синхронно и коммутируют каналы, поскольку именно так устроены цифровые сети передачи. Однако для полноты должна быть рассмотрена другая форма сети-сети с пакетной коммутацией.
Сети с пакетной коммутацией разбивают сообщения на определенные блоки данных. В промежутках между этими блоками линия передачи либо свободна, либо передает управляющие сообщения. Если все сообщения разделены номинальными интервалами, свободными от передачи, эластичная память может быть сброшена для приема следующего блока. Поскольку каждый блок ограничен по длине, эластичная память поглощает разность тактовых импульсов и позволяет избежать потери данных.

Литература:

http://www.sernam.ru/book_tec.php

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B8%D0%B3%D0%BD%D0%B0%D0%BB

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%86%D0%B8%D1%8F

Дата добавления: 2014-01-15