Министерство РФ по связи и информатизации
Уральский Государственный Технический Университет - УПИ
Кафедра "ТиСС"
Отчет
по производственной практике
на ОАО «ЕГУЭС Уралтелеком»
Руководитель практики от предприятия: Клубакова В.Г.
Руководитель практики от УГТУ-УПИ:
Студент: Ковязин Д. А.
Группа: Р-407
Екатеринбург
Список сокращений............................................................................................................................................................................ 3
Введение................................................................................................................................................................................................. 4
1. Необходимость синхронизации............................................................................................................................................. 5
Основные положения..................................................................................................................................................................... 5
Влияние проскальзываний на предоставляемые услуги..................................................................................................... 6
Необходимость синхронизации SDH........................................................................................................................................ 6
Пакеты (паучки) ошибок, вызванные синхронизацией........................................................................................................ 7
Требования к рабочим характеристикам синхронизации - Сети общего пользования.............................................. 8
Требования к рабочим характеристикам синхронизации - Корпоративная (частная сеть)..................................... 8
2. Архитектура синхронизации.................................................................................................................................................. 9
Основы передачи сигналов в сетях SDH.................................................................................................................................. 9
Мультиплексирование в сети SDH............................................................................................................................................. 9
Основные методы синхронизации........................................................................................................................................... 10
Плезиохронная работа................................................................................................................................................................ 10
Иерархический передатчик - приемник.................................................................................................................................. 10
Взаимная синхронизация........................................................................................................................................................... 11
Импульсное дополнение (стаффинг)....................................................................................................................................... 11
Указатели и выравнивание указателей.................................................................................................................................. 11
Размещение полезной нагрузки................................................................................................................................................ 11
Синхронизация телекоммуникаций......................................................................................................................................... 13
Генераторы источника: Первичный эталонный генератор............................................................................................. 14
Генераторы приемника (ведомые задающие генераторы)............................................................................................... 14
Стандарты генераторов.............................................................................................................................................................. 15
3. Характеристики синхронизации.......................................................................................................................................... 16
Влияние первичного эталонного генератора....................................................................................................................... 16
Характеристики устройства...................................................................................................................................................... 16
Влияние генератора приемника............................................................................................................................................... 16
Идеальная работа......................................................................................................................................................................... 17
Работа в условиях стресса - сетевые генераторы............................................................................................................... 17
Работа в условиях стресса - генераторы СРЕ...................................................................................................................... 18
Работа в режиме удержания...................................................................................................................................................... 18
Стандарты сопряжения............................................................................................................................................................... 19
4. Введение в планирование синхронизации........................................................................................................................ 19
Основные принципы..................................................................................................................................................................... 19
5. Планирование синхронизации в сети SDH....................................................................................................................... 21
Распределение опорного сигнала............................................................................................................................................ 21
Требования к источнику-размножителю синхросигналов (SSU).................................................................................... 21
Требования к тактированию сетевого элемента SDH........................................................................................................ 22
Заключение......................................................................................................................................................................................... 23
Литература......................................................................................................................................................................................... 23
Иностранные сокращения.
ADM
Ada-Drop Multiplexor Мультиплексор ввода/вывода - МВВ
ANSI
American National Standard Institute Американский национальный институт стандартов
APS
Automatic Protection Switching Автоматическое переключение
ATM
Asynchronous Transfer Mode Режим асинхронной передачи
AD
Administrative Unit Административный блок
AUG
Administrative Unit Group Группа административных блоков
AU-PJE
AU Pointer Justification Event Смещение указателя AU
BBE
Background block error Блок с фоновой ошибкой
BBER
Background block error rate Коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками
BER
Bit Error Rate Параметр ошибки по битам, равен отношению количества ошибочных битов к общему количеству переданных
BIN
Binary Двоичное представление данных
BIP
Bit Interleaved Parity Метод контроля четности
B-ISDN
Broadband Integrated Service Digital Широкополосная цифровая сеть с интеграцией Networks служб (Ш-ЦСИС)
CRC
Cyclic Redundancy Check Циклическая проверка по избыточности
CRC ERR
CRC errors Число ошибок CRC
DEMUX
Demultiplexer Демультиплексор
ETS
European Telecommunication Standard Европейский телекоммуникационный стандарт
ETSI
European Telecommunication Standard Institute Европейский институт стандартизации в теле-kоммуникациях, протокол ISDN, стандартизированный ETSI
FEBE
Far End Block Error Наличие блоковой ошибки на удаленном конце
FERF
Far End Receive Failure Наличие неисправности на удаленном конце
HEX
Hexagonal 16-ричное представление информации
НО-РОН
High-order POH Заголовок маршрута высокого уровня
ISDN
Integrated Service Digital Networks Цифровая сеть с интеграцией служб (ЦСИС)
ITU
International Telecommunication Union Международный Союз Электросвязи
ITU-T
International Telecommunication Union-Telephony group Международный Союз Электросвязи подразделение телефонии
LO-POH
Low-order POH Заголовок маршрута низкого уровня
M1, М2
Management Interface 1, 2 Интерфейсы управления
MSOH
Multiplexer Section Overhead Заголовок мультиплексорной секции
MSP
Multiplex Section Protection Цепь резервирования мультиплексорной секции
MUX
Multiplexer Мультиплексор
OSI
Open System Interconnection Эталонная модель взаимодействия открытых систем
РОН
Path Overhead Заголовок маршрута
PTR
Pointer Указатель в системе SDH
RGEN, REG
Regenerator Регенератор
RSOH
Regenerative Section Overhead Заголовок регенераторной секции
SDH
Synchronous Digital Hierarchy Синхронная цифровая иерархия
SDXC
Synchronous Digital Cross Connect Синхронный цифровой коммутатор
SOH
Section Overhead Секционный заголовок
STM
Synchronous Transport Module Синхронный транспортный модуль - стандартный цифровой канал в системе SDH
ТСМ
Tandem Connection Monitoring Мониторинг взаимного соединения
ТМ
Traffic Management Управление графиком
TMN
Telecommunications Management Автоматизированная система управления связью
TU
Tributary Unit Блок нагрузки
TUG
Tributary Unit Group Группа блоков нагрузки
VC
Virtual Container Виртуальный контейнер
Стремительное развитие цифровых систем коммутации и средств передачи информации, внедрение технологий SDH привело к значительному возрастанию роли систем синхронизации в сетях телекоммуникации. Новые сферы применения и виды предоставляемых услуг также вызывают повышенные требования к характеристикам и работе сетей синхронизации.
Точная работа и тщательное планирование систем синхронизации требуется не только для того, чтобы избежать неприемлемых рабочих характеристик, но чтобы ослабить скрытые, дорогостоящие и трудноопределимые проблемы и уменьшить малозаметные взаимные влияния сетей различного подчинения.
Данный документ содержит основные сведения о тактовой сетевой синхронизации. В Разделе I рассмотрены основы синхронизации и доказывается необходимость синхронизации сетей. В качестве примеров приведены некоторые виды сбое, вызванные плохим качеством синхронизации, такие как проскальзывание, пропуски кадров и пучки ошибок. Обсуждается влияние этих сбое на качество предоставляемых услуг и различных применений.
Рубрика: .
Необходимость в тактовой синхронизации возникает при совместном функционировании цифровых систем передачи и коммутации в единой цифровой сети. Обеспечение тактовой синхронизации этой сети при поддержании как можно более высокой стабильности эталонных тактовых частот является принципиально необходимым. Система ТСС осуществляет согласование шкал времени всех устройств на сети, которым необходима синхронизация, и позволяет избежать или свести к минимуму проскальзывания цифрового сигнала. Такие проскальзывания возникают при исключении или повторении бит блоков в цифровом сигнале из-за различия в скоростях записи и считывания буферных устройств на цифровой сети.
Для нормально работающей цифровой сети частота проскальзываний не должна превышать норм, установленных в Рекомендации G.822. Увеличение частоты проскальзываний существенно скажется на качестве предоставляемых пользователям услуг связи, вызывая потерю данных, возникновение «щелчков» при передаче речи, искажение и потерю частей изображения при передаче видео.
Таким образом, появляется необходимость в надежной тактовой синхронизации, задача обеспечения которой влечет за собой ряд сложных вопросов. При вводе в эксплуатацию и технической эксплуатации сети ТСС операторы сетей сталкиваются с определенными трудностями:
Одна из наиболее сложных задач при проектировании сетей ТСС — выбор получения сигналов синхронизации, их распределение внутри цифровой сети для обеспечения надежной синхронизацией всего цифрового оборудования, нуждающегося в синхронизации. То есть оператор, проектирующий сеть ТСС, должен решать следующие вопросы:
Выбор источника синхросигнала (основной и резервный)
определение основного и резервного путей прохождения синхросигналов
установление приоритетов входов сигналов синхронизации во всем оборудовании сети ТСС
определение качества источников сигналов синхронизации
проведение структурного анализа сети с целью исключения возможности образования петель и потери сигналов синхронизации при авариях
выяснение потребности в дополнительном оборудовании, устанавливаемом на сети
разработка схемы внутриузловой синхронизации с учетом подключения сигналов синхронизации к коммутационным станциям и к другому оконечному оборудованию
проверка обеспечения сигналами синхронизации каждой коммутационной станции в случае возникновения любой одиночной неисправности.
Таким образом, надежность и качественные показатели сети ТСС должны быть заложены на первых этапах ее проектирования. Зачастую из-за недостаточно правильного планирования сети ТСС операторы сталкиваются с проблемой возникновения петель в сети синхронизации. Кроме того, встает вопрос выбора наиболее эффективного метода синхронизации телекоммуникационной сети, от которого зависит структурная надежность сети синхронизации.
Под эффективностью метода синхронизации сети телекоммуникаций подразумеваются не только технические вопросы распределения сигналов синхронизации на сети с учетом доставки сигналов синхронизации ко всем узлам сети и резервирования путей их прохождения, но также и экономические вопросы, где тщательно спланированная сеть ТСС может быть достаточно надежной при меньших финансовых затратах на оборудование синхронизации.
Методы синхронизации
телекоммуникационных сетей
Сеть ТСС строится на базе цифровых сетей связи как наложенная сеть. В ней определяются направления, по которым передаются или могут передаваться сигналы синхронизации. Так как сигнал тактовой синхронизации содержится в структуре информационного сигнала, он передается в том же направлении, что и любые информационные сообщения.
Однако для передачи синхросигнала не все эти направления разрешается использовать в сети ТСС. Задача сети синхронизации состоит в определении порядка передачи синхросигнала и условий, при которой запрещается ее прием. Построенная таким образом сеть синхронизации имеет свою особую структуру.
Структура сети ТСС в значительной мере зависит от выбранного способа синхронизации. Существуют два основных способа синхронизации: принудительный и взаимный. Возможны также некоторые их сочетания.
В случае принудительной синхронизации, часто в литературе называемой «ведущий ведомый», на сети имеется главный задающий генератор (ГЗГ), обеспечивающий сигналами синхронизации все другие задающие генераторы (ВГ) непосредственно или с помощью промежуточных задающих генераторов (ВГ). Так, ГЗГ называется ведущим, а остальные — ведомыми генераторами (ВГ) (рис.1,а).
Взаимной синхронизацией называется способ, при котором все задающие генераторы управляют друг другом (рис.1, б).
Возможен также смешанный способ синхронизации, при котором ГЗГ передает сигналы синхронизации ведомым генераторам как при принудительной синхронизации, и в то же время ведущие задающие генераторы обмениваются синхросигналами как при взаимной синхронизации (рис.1,в).
Взаимная синхронизация чувствительна ко всем изменениям структуры сети, поэтому применяется только в случае стационарных структур. Однако допускается сравнительно низкая стабильность частот всех задающих генераторов, так как за счет взаимного уравновешивания (выравнивания) частот используемых задающих генераторов обеспечивается некоторое повышение стабильности частоты на сети.
В настоящее время на цифровых сетях телекоммуникаций применяется только принудительная синхронизация, хотя на некоторых сетях не так давно применялась и смешанная синхронизация.
Рис.1 Принудительная (а), взаимная (б), смешанная синхронизация (в)
Система тактовой сетевой синхронизации
Республики Узбекистан
Тактовая синхронизация на цифровой сети республики должна обеспечивать цифровую передачу информации с качеством, отвечающим требованиям МСЭ-Т, и практически не влиять на надежность и живучесть самой сети. Сигналами синхронизации на цифровой сети могут служить как специальные сигналы с частотой 2048 кГц, так и информационные сигналы, со скоростью передачи 2048 Кбит/с в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Т G.703.
По сети на базе систем передач синхронной цифровой иерархии (СП СЦИ) синхросигналы передаются в цифровых потоках STM-N. Цифровые потоки 2048 Кбит/с, переданные по СП ПЦИ, практически не пригодны для использования в качестве носителей синхросигналов.
В мультиплексорах СП СЦИ из потоков STM-N формируются сигналы синхронизации 2048 кГц. Для восстановления качества сигналов синхронизации, переданных с помощью потоков STM-N, применяются генераторы сетевых элементов (ГСЭ), входящие в состав мультиплексоров. На ГСЭ могут поступать синхросигналы из линейного или компонентного потока. Сигналы синхронизации 2048 кГц могут поступать на ГСЭ непосредственно от первичного эталонного генератора (ПЭГ), вторичного задающего генератора (ВЗГ), или от ГСЭ другого мультиплексора.
Сигналы синхронизации, поступающие на аппаратуру, нуждающуюся в синхронизации, выбираются исходя из приоритета, а в мультиплексорах СП СЦИ еще и по качеству передаваемого синхросигнала, заложенного в заголовок сигнала STM-N.
В Республике Узбекистан сеть тактовой синхронизации построена с учетом рекомендаций МСЭ-Т G.803, G.811, G.812, G.813, G.822, G.823 по принципу принудительной синхронизации. При этом используется иерархия задающих генераторов, для которой каждый уровень задающего генератора синхронизируется от источника более высокого или того же уровня: первый уровень — ПЭГ, второй — ВЗГ (транзитный узел), третий — ВЗГ местного узла или задающий генератор коммутационной станции, четвертый — задающий генератор сетевого элемента (ГСЭ).
Первичный эталонный генератор — это эталонный задающий генератор, в функции которого входит использование эталонных стандартов частоты (водородных или цезиевых) для формирования выходных синхросигналов.
Вторичный задающий генератор — это генератор, выполняющий логические функции выбора входного сигнала синхронизации от ряда источников. При этом осуществляются необходимые обработка и фильтрация сигнала, а также распределение синхросигнала между другими элементами узла. При повреждении или ухудшении всех входных эталонных сигналов синхронизации ВЗГ должен запомнить сведения о частоте перехода в режим запоминания частоты в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Т G.812.
Генератор сетевого элемента — это встроенный в сетевой элемент (мультиплексор) задающий генератор, принимающий входные сигналы синхронизации от ряда внешних источников, выбирающий один из них и производящий его минимальную фильтрацию. В случае повреждения всех входных эталонных сигналов синхронизации в ГСЭ должен использоваться внутренний собственный задающий генератор, который в режиме запоминания частоты запомнит приблизительно частоту входного синхросигнала.
Надежность аппаратуры ПЭГ обеспечивается наличием в системе эталонных источников «в горячем режиме» нескольких стандартов частоты (цезиевых) и дополнительно установленных приемников GPS с управляемым рубидиевым источником частоты. Надежность и живучесть системы ТСС в целом гарантируются однородностью сети связи, наличием прямых и резервных путей синхронизации, кольцевых структур (пространственно разнесенных трасс) в ВОЛП, а также дополнительных сигналов от приемников GPS, входящих в состав системы ПЭГ.
Система тактовой сетевой синхронизации осуществляется с помощью системы независимых эталонных источников сигналов синхронизации, установленных в МЦК г. Ташкента. В качестве источника сигналов синхронизации первым приоритетом на сети ТСС республики используется ПЭГ, представляющий собой цезиевый генератор эталонных частот типа TimeCesium 4400 (Acterna, Германия). Это стабильный источник эталонных частот с микропроцессорным контролем, точность частоты на выходе генератора составляет ± 1×10-12 . Функцией этого эталонного генератора является выработка точных стабильных и спектрально чистых синусоидальных сигналов. Приемник сигналов синхронизации типа SYSTEM 2000 фирмы DATUM на основе системы GPS — Global Position System — Глобальная навигационная система на основе низкоорбитальной спутниковой системы NAVSTAR. SYSTEM 2000 принимает спутниковые сигналы системы GPS с частотой 1575.42 МГц и регулирует с их помощью внутреннего задающего генератора (на основе рубидия). Данный источник сигналов синхронизации задействован в качестве резервного источника.
В СУС города Бухары установлен дополнительный первичный источник синхронизации с использованием системы GPS. При выходе из строя всех эталонных источников, установленных в МЦК г. Ташкента, этот источник берет на себя синхронизацию цифровой сети республики.
Такая схема с использованием независимых эталонных источников синхросигналов обеспечивает высокую надежность и резервирование цепей синхронизации на цифровой сети республики.
Перестройка сети синхронизации осуществляется автоматически. Распределение тактовой синхронизации по регионам республики осуществляется таким образом, чтобы исключить образование замкнутых тактовых шлейфов.
На сетевых узлах магистральной цифровой сети и в региональных центрах синхронизация осуществляется с использованием вторичных задающих генераторов SSU (Synchronization Supply Unit — специальный генератор системы синхронизации), который получает сигналы синхронизации от ПЭГ и затем распределяет их по сетевым элементам участка или узла сети.
В качестве ВЗГ используется система синхронизации типа Sync Star NFR 2001 (Siemens). Задающий генератор выполняет функции восстановления качества передаваемого по сети синхросигнала (сигнала эталонной тактовой частоты), распределения этого сигнала на необходимое количество выходов и при пропадании входного синхросигнала запоминания его временных характеристик с целью получения качественного синхросигнала на выходе ВЗГ в режиме удержания частоты в соответствии с требованиями Рекомендации МСЭ-Т G.812. Полученные с ВЗГ тактовые сигналы могут быть использованы как в плезиохронных, так и синхронных цифровых сетях связи.
Оценка качества работы
системы тактовой сетевой синхронизации в процессе ее эксплуатации
Для качественного определения технического состояния системы ТСС необходим контроль параметров всех элементов, обеспечивающих синхронизацию сети.
Контроль состояния сети синхронизации сводится к определению основных качественных показателей системы ТСС:
Ошибка временного интервала TIE (Time Interval Error) — погрешность временного интервала измеряемого сигнала относительно его эталонного значения
максимальная ошибка временного интервала MTIE — максимальное значение ошибки временного интервала измеряемого сигнала для различных временных интервалов при заданном времени наблюдения
Джиттер в системе синхронизации — кратковременные отклонения значащих моментов цифрового сигнала относительно их идеальных позиций во времени, где «кратковременные» означает, что эти отклонения происходят с частотой выше, чем 10 Гц (вне полосы частот ФНЧ ФАПЧ устройств синхронизации)
Вандер в системе синхронизации — долговременные отклонения значащих моментов цифрового сигнала от их идеальных позиций во времени (где «долговременные» означает, что эти отклонения осуществляются частотой не больше, чем 10 Гц в полосе частот ФНЧ ФАПЧ устройств синхронизации)
Девиация временного интервала TDEV (Time Deviation) — значение ожидаемого изменения длительности определенного временного интервала сигнала.
Контроль вышеуказанных параметров качества системы ТСС — одна из основных задач, стоящих перед техническим персоналом, при обеспечении качественной синхронизации сети телекоммуникации.
Система управления ТСС
Подсистемой, входящей в состав современных сетей телекоммуникаций, является подсистема управления, которая включает в себя контроль состояния элементов сети синхронизации и управления ее параметрами в режиме реального времени. Наиболее полно эти функции получили развитие с внедрением технологии SDH, поскольку SDH обеспечивает передачу специальных служебных сигналов о параметрах синхронизации линейного тракта.
Таким образом, с помощью системы управления сетью ТСС возможно передавать характеристики синхросигналов с любого ПЭГ или ВЗГ в главный и региональные центры управления в реальном масштабе времени; оценивать качество синхросигналов; предвидеть их ухудшение; принимать оперативные решения по планированию и реконфигурированию системы ТСС и обеспечить не обслуживаемый местным персоналом режим работы ВЗГ.
Система управления сетью синхронизации обеспечивает выполнение следующих функций в области управления и контроля как на уровне управления сетью (сетевой уровень), так и на уровне сетевых элементов сети синхронизации:
1. Управление качеством формирования и передачи сигналов синхронизации.
2. Управление обработкой неисправностей в сети синхронизации.
3. Управление конфигурацией сети синхронизации.
4. Управление безопасностью сети синхронизации.
5. Управление учетом и расчетами.
Управление качеством формирования и передачи синхросигналов подразумевает постоянный контроль качества сигналов тактовой синхронизации, выполнение действий по обеспечению этого качества и получение результатов измерений показателей качества.
Управление обработкой неисправностей обеспечивает сбор и обработку данных состояния ПЭГ/ВЗГ, генерацию аварийных сообщений и сообщений о событиях. Вся подробная информация обрабатывается через систему приоритетов и фильтров с целью предоставления оператору для принятия решений.
Управление конфигурацией заключается в дистанционном и местном управлении конфигурационными параметрами каждого ПЭГ/ВЗГ через графический пользовательский интерфейс.
Управление безопасностью в системе управления сетью синхронизации подразумевает защиту от несанкционированного доступа с помощью паролей, а также ограничение выполняемых определенным оператором функций в зависимости от присвоенного ему уровня.
Основная стратегия технической эксплуатации системы ТСС на сети республики
1. Обеспечение в процессе эксплуатации проектных решений по ТСС, ее надежности и поддержания требуемого качества по основным показателям работы системы синхронизации на цифровой сети республики.
2. Постоянное развитие и совершенствование методов технической эксплуатации системы ТСС с использованием современных средств контроля и управления сетью.
3. Повышение квалификации обслуживающего персонала
В Одноклассники
09.07.2012, Пн, 10:07, Мск
Основная проблема в транспортных сетях нового поколения - то, что технология Ethernet изначально проектировалась для локальных вычислительных сетей и никогда не была предназначена для передачи сигналов синхронизации. В сетях с коммутацией каналов в последние десятилетия как транспортная среда доминирует технология синхронной цифровой иерархии (SDH), в ее основу заложена передача синхросигналов. Но даже эта надежная и хорошо себя зарекомендовавшая технология не отвечает требованиям современных приложений.
страницы: 1 | | следующая
В целом принципы синхронизации призваны обеспечить работу цифровых систем сети в единых временных интервалах. Сбои в синхронизации всегда приводили к снижению качества предоставляемых услуг. В статье рассматриваются три метода организации передачи синхронизации в пакетных сетях нового поколения: частотная, фазовая и временная. Данная тема актуальна, так как на основе транспортной пакетной сети появляется все больше сервисов, критичных к строгим нормам по синхронизации.
Сравнение трех видов синхронизации
Частотная подразумевает, что у всех элементов сети значащие моменты соответствуют одной и той же средней частоте. В развитие этой идеи можно предположить, что частоты всех сетевых элементов равны в точности до фазы. Это называется фазовой синхронизацией, и добиться ее в жизни обычно сложнее, чем представить. И следующее, еще более строгое требование – привязать фазу к какой-то временной шкале. На практике обычно используют шкалу всемирного координированного времени (UTC), не привязанную к вращению Земли, а соотносящую с атомным стандартом времени.
Требование по синхронизации в современных сетях
До недавнего времени потребности в синхронизации по фазе и времени в сетях связи не было, поэтому транспортные сети SDH проектировались только с требованием передачи частоты. Строгих требований, изложенных в рекомендациях G.810, G.811, G.812, G.813, хватало на реализацию любых существующих на тот момент сервисов. Широкое распространение сети CDMA стандарта мобильных сетей, в котором, кроме частотного мультиплексирования (FDD), используется и временное (TDD), а так же специальные способы кодирования, открыли пути широкого использования и фазово-временной синхронизации на сетях электросвязи.
Следует отметить, что передача синхросигнала любого типа осуществляется с некоторой точностью, которая должна подчиняться требованиям технологий новых сервисов или нормативным документам. Таким образом, требования к синхронизации определяются в итоге приложениями и сервисами, которые предоставляются операторами связи, но транспортная сеть должна иметь возможность удовлетворить все потребности и соответствовать даже очень строгим нормам. В таблице представлены разные сетевые элементы, используемые для разных приложений, и соответствующие требования по синхронизации.
Нормы синхронизации для современных сетевых технологий
| Сетевой элемент | Нормы по частотной синхронизации | Нормы по фазовой синхронизации |
| cdma2000 BS | 5*e-8 | 3 мкс |
| GSM | 5*e-8 | - |
| UMTS-TDD BS | 5*e-8 | 1,25 мкс |
| UMTS-FDD BS | 5*e-8 | - |
| WiMax BS | 5*e-8 | 1 мкс* |
| LTE BS | 5*e-8** | 1 мкс** |
| APON/GPON OLT | 1*e-11 | - |
| SDH/SONET, ATM | 1*e-11 | - |
** - некоторые сервисы, предоставляемые в сети LTE, требуют более строгих норм - как по частотной, так и по фазовой синхронизации.
Как видно из таблицы, нормы по синхронизации достаточно строгие. На рисунке ниже показаны типовые примеры: имеется транспортная сеть мобильного оператора, сеть доступа PON или оператор кабельного телевидения. Встает вопрос о распространении синхронизации через транспортную среду Ethernet.
Пример типовой сети оператора
Сегодня можно сказать о трех способах решения этой проблемы - с помощью глобальных навигационных спутниковых систем (GNSS), стандарта Sync Ethernet или протокола PTP. Хотя каждому методу может быть посвящена отдельная статья, вкратце остановимся на них и рассмотрим каждый метод на типовом примере bakhaul сети мобильного оператора. Другие примеры идентичны и не нуждаются в дополнительных пояснениях.
Использование глобальных навигационных спутниковых систем (GNSS)
По сути, используя GNSS, мы строим распределенную систему тактовой сетевой синхронизации. Каждая базовая станция и контроллеры базовых стаций имеют приемник GNSS. Из передаваемой информации о времени приемник может получить синхросигнал, который удовлетворяет всем самым строгим требованиям, причем как для частотной, так и для фазово-временной синхронизации. К преимуществам метода можно отнести и то, что метод достаточно старый, и, следовательно, на рынке представлены различные модели приемников разных производителей. Помимо приемников, работающих с американской системой определения местоположения GPS, сейчас все большее распространение получают устройства, поддерживающие и ГЛОНАСС.
Типовая схема синхронизации с использованием GNSS
В ближайшем будущем появятся также китайская и европейская системы. Поэтому метод GNSS не будет сильно зависеть от политической обстановки или военных конфликтов (что важно, т.к. все системы используются для военных нужд). К недостаткам можно отнести обязательное использование антенны и то, что система не может работать в закрытых помещениях. Кроме того, резервирование может быть осуществлено только установкой двух приемников на каждую базовую станцию, что удорожает решение.
Совершенное время – для Symmetricom это больше чем слоган.
Во всем мире Symmetricom продукты обеспечивают точность, необходимую для установки часов по международной шкале времени. Это означает, что миллионы людей зависят от цезиевых, рубидиевых и кварцевых генераторов Symmetricom , которые обеспечивают точность атомных часов.
Продукция Symmetricom обеспечивает целостность ИТ-систем крупных транснациональных компаний на всех континентах, используется в спутниках, самолетах, электростанциях, ракетах одновременно обеспечивая выполнение критически важных приложений в правительствах, метрологии и аэрокосмической промышленности.
Синхронизация сетей связи
Точный счет времени - залог безопасности и надежности работы как небольших локальных, так и крупнейших межнациональных цифровых сетей. В основе лежит тактовая синхронизация - выделение сигнала синхронизации из структуры информационного сигнала. Это обеспечивается за счет использования специального оборудования: стандартов частоты, первичных и вторичных генераторов, интеллектуальных систем синхронизации генераторов и других приборов. Оборудование объединяется в систему тактовой сетевой синхронизации (ТСС). Системы ТСС представляют собой сложные многоуровневые структуры, залогом бесперебойной работы которых является использование надежного и качественного оборудования.
Первичный эталонный генератор ПЭГ формирует эталонные тактовые последовательности, в сооответствие с которыми синхронизируется все оборудование узла связи. Первичный генератор может работать как в синхронизации с высшими по иерархии источниками, так и полностью автономно. Как правило, генератор принимает сигналы от радио или спутниковых источников и выполняет их фильтрацию.
Тактовая синхронизация
В состав первичного генератора входят источник-размножитель сигналов и ПЭИ - первичный эталонный источник. В качестве первичного эталонного источника могут выступать цезиевый или водородный стандарт частоты или спутниковые системы (GPS или ГЛОНАСС).
Чаще всего синхронизация первичных генераторов осуществляется по спутникам GPS или ГЛОНАСС. До недавнего времени использовалась синхронизация по GPS как более точная. С усовершенствованием российской навигационной системы все актуальнее становилась синхронизация ГЛОНАСС как более надежная в северных широтах. Сегодня синхронизация по российским спутникам используется в некоторых странах Скандинавии.
Вторичный задающий генератор ВЗГ - следующее после первичного генератора звено в обеспечении синхронизации. Вторичный генератор отслеживает и принимает синхросигналы, оценивает их качество, выбирает один входной сигнал, фильтрует тактовый сигнал источника и направляет конечные тактовые последовательности с заданной частотой на входы оборудования и распределяет между другими элементами узла. Синхронизация крупных сетей может требовать работы множества вторичных генераторов, объединенных в многоуровневую иерархическую структуру с одним первичным эталонным генератором.
1.3 Проектирование схем синхронизации
Несколько слов о проектировании схем синхронизации
Важное значение при построении сети синхронизации имеет правильный подход при проектировании и дальнейшей реализации схемы синхронизации.
Исходными данными для проектирования являются:
· существующие схемы организации связи;
· планируемые схемы организации связи или существующие с указанием планируемого оборудования;
· технические характеристики цифровых систем передачи и коммутации.
· При проектировании схем синхронизации необходимо:
· определить основной и резервный источник сигналов синхронизации;
· определить оборудование, на которое будут подаваться сигналы синхронизации от выбранных источников;
· определить возможность оборудования (по техническим характеристикам генератора и интерфейсам) принять сигналы синхронизации от выбранных источников;
· определить потребность в дополнительном оборудовании синхронизации в соответствии с нормами на цепь сетевых элементов (МСЭ-Т G.823 или исходя из условий присоединения к сетям ТСС);
· подготовить схему распределения основных и резервных сигналов синхронизации между узлами;
· подготовить схему внутриузловой синхронизации;
· указать приоритеты приема сигналов синхронизации на оборудовании (в случае если резервных синхросигналов более одного, а также при технической необходимости, учитывая конкретные особенности оборудования);
· определить качество источника (SSM) в передаваемом сигнале синхронизации в точке выдачи синхросигнала для сети синхронизации и на резервном оборудовании;
· определить объект и стык сопряжения разных колец ЦСП СЦИ для возможного резервирования;
· указать использование возможности мониторинга в оборудовании ВЗГ, а также путь прохождения тестового сигнала.
Перед разработкой схемы синхронизации необходимо усвоить следующее.
Каждый узел сети синхронизации обычно использует только один сигнал синхронизации, который затем может быть распределен между оборудованием внутри станции, начиная с точки получения синхронизации по схеме "звезда" без трансляций синхронизма в цепочке внутри узла. С этой целью рекомендуется использовать сигнал 2 048 кбит/с (2 048 кГц). На больших узлах необходимо использовать дополнительную аппаратуру разветвления синхросигналов (АРСС). Каждый узел должен иметь основной и резервные источники синхронизма. Если в случае отказа узел не может получать сигнал синхронизации ни по основному, ни по резервному маршруту, то необходимо в узле установить генератор горячего резерва (ВЗГ).
Рис. 3 Схема организации связи Рис.4 Схема синхронизации
При проектировании для каждого сетевого элемента индивидуально должны быть определены установки порогов качества и приоритетов.
В связи с необходимостью обеспечения высокой надежности оборудования ТСС рекомендуется применять следующие меры: резервировать электропитание и все блоки ПЭГ, ВЗГ, ГСЭ, интерфейсы; резервировать все пути доставки синхросигналов к сетевым элементам.
Основой при разработке схемы тактовой синхронизации сети является детальная схема организации транспортной сети. При проектировании схемы синхронизации должно быть обеспечено согласование оборудования ПЭГ, ВЗГ, ГСЭ. Направление распределения синхросигналов должно быть указано стрелками в схеме синхронизации. На входах оборудования, предназначенного для принудительной синхронизации, должны быть указаны уровни качества (Q1-Q6), обозначены входы (Т1-Т3) и приоритеты (Р1-Р15 и т.д.) использования приходящих сигналов.
Транспортные сети часто строятся в виде колец и цепей. Планирование синхронизации кольца и цепей должно выполняться отдельно, т.к. в кольцах планируются механизмы самовосстановления. При этом для колец желательно иметь два ВЗГ.
Множественно-кольцевые сети необходимо разделять на несколько самовосстанавливающихся подсетей. Внутри каждой подсети синхронизация реализуется относительно просто. Возможно создание специальных колец распределения синхросигналов.
В линейной цепи распределения синхронизма также рекомендуется планировать два ВЗГ для поддержки устойчивой синхронизации в случае нарушений в линии или в источниках синхросигналов.
Узел для установки ПЭГ должен быть определен оптимально, т.е. так, чтобы поддержать передачу синхросигналов к узлам по “дереву” через минимальное число секций. В большинстве случаев ведущий узел определяется оператором сети. Если это не сделано, то выбор ведущего узла должен делать проектировщик. При этом критериями выбора могут быть: минимальное число иерархических уровней, равномерно сбалансированное “дерево” (с примерно одинаковым числом элементов в ветвях), максимально возможное число элементов на первом уровне иерархии.
Для наглядной интерпретации схемы синхронизации полезно составить иерархическую диаграмму сложной сети. При этом представлении относительно легко определяются узлы, которые не имеют резервных путей передачи синхросигнала. В зависимости от требуемого уровня надежности в таких узлах может потребоваться установка дополнительных резервных источников.
Иерархическая диаграмма поможет обнаружить петли синхронизации. Важное правило при исключении петель состоит в том, чтобы сигнал всегда шел с верхнего уровня на нижний в направлении стрелок (как для основных, так и для резервных путей). Пример иерархической диаграммы приведен на рис.5. Целесообразно проводить проверку разработанных схем путем моделирования отказов при тестировании фрагментов сети ТСС.
Рис. 5 Схема межузловой синхронизации
Глава 2 «Проблемы тактовой синхронизации»
Качественная синхронизация цифровых систем - основа их нормальной работы. При объединении различных цифровых систем передачи и коммутации в единую систему передачи информации возникает необходимость в обеспечении точного соответствия фазы хронирующего сигнала, управляющего всеми элементами цифровой телекоммуникационной сети. Для этого предназначена система ТСС. Основной ее задачей является обеспечение синхронной работы генераторного оборудования цифровой сети операторов связи.
Создание и развитие системы ТСС имеет важнейшее значение при организации и совершенствовании цифровых сетей общего пользования, особенно в период создания телекоммуникационных сетей следующего поколения (NGN).
Синхронизацией называется процесс подстройки значащих моментов цифрового сигнала для установления и поддержания требуемых временных соотношений. За счёт синхронизации поддерживается непрерывность передаваемой информации и обеспечивается её целостность, т.е. определяется положение передаваемых кодовых слов и их последовательность.
Тактовая синхронизация - это процесс установления точного временного соответствия между принимаемым сигналом и последовательностью тактовых импульсов. Здесь под тактовыми импульсами понимают периодически повторяющиеся импульсы, с частотой, равной частоте повторения символов (битов) в информационном сигнале.
Синхросигналы (СС) в системах передачи искажаются под воздействием помех, т.е. меняется их временное положение. При частоте изменения более 10 Гц происходит так называемое дрожание, а при частоте менее 10 Гц, - блуждание.
В системах передачи применяется синхронизация по символам, тактам и циклам, а в системах коммутации - по битам и циклам.
Подавляющее большинство проблем синхронизации относится именно к частотной синхронизации, поэтому далее будем рассматривать только ее. В цифровых системах с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), использующих плезиохронную и синхронную цифровую иерархию (ПЦИ/PDH, СЦИ/SDH), основной вид синхронизации - тактовая, она определяет остальные (по фреймам и мультифреймам) виды синхронизации. Проблемы синхронизации возникают, когда несколько простых локальных сетей (узлы имеют топологию "звезды" и настолько близки друг к другу, что временем распространения сигналов между ними можно пренебречь), причем каждая со своим источником тактовой сетевой синхронизации (ТСС), объединяются в сложную сеть передачи.
Если на передающем и принимающем узлах частоты источников тактовой синхронизации (хронирующих источников, или таймеров) не совпадают, за определенное время накапливается ошибка временного интервала (ОВИ/TIE), равная разности момента прихода (tп) n-го импульса цифровой последовательности и момента генерации (tг) n-го импульса источником тактовой синхронизации принимающего узла. Частота местного источника ТСС может быть выше или ниже частоты принимаемой последовательности. В зависимости от этого, когда ОВИ становится соизмеримой с длиной тактового интервала, происходит либо пропадание одного импульса, либо формирование лишнего - что приводит к срыву синхронизации. Данное явление называют проскальзыванием или слипом (slip). При передаче аудиосигнала слипы воспринимаются как щелчки - до определенного уровня это терпимо. Однако при передаче данных они приводят к нарушению связи.
Качество синхронизации можно оценить периодом времени, за который накопленная ОВИ приводит к срыву тактовой синхронизации, или частотой проскальзываний в единицу времени. Учитывая, что отдельные участки сложной сети могут синхронизироваться от источников различной точности, важно определить предельно допустимые значения частоты слипов. В соответствии с руководящими техническими материалами Министерства связи (РТМ МС) РФ все системы ТСС классифицируются по четырем типам:
· синхронный - слипов фактически нет;
· псевдосинхронный - допускается 1 слип/70 дней;
· плезиохронный - 1 слип/17 часов и
· асинхронный - 1 слип/7 с.
Любая цифровая система в своей основе требует тактовый задающий генератор, который должен синхронизировать все внутренние и внешние операции по обработке цифровых данных. Наибольшие сложности в цифровых системах возникают, когда необходимо наладить взаимодействие различных в своей основе цифровых систем, т. е. систем с различными тактовыми генераторами и функциональными реализациями (системы передачи и коммутации). Даже внутри одной системы, например, системы передачи, требуется синхронизировать приемник сигнала с передатчиком (тактовый синхронизм, цикловой синхронизм, сверхцикловой синхронизм). Применение разных тактовых генераторов может повлечь за собой сбои передачи, если не произвести принудительной синхронизации генератора приемника генератором передатчика. При этом на стабильность частот генераторов на обоих концах линии цифровой передачи будут влиять различные физические факторы, которые вызывают дрожание фазы хронирующих импульсов. Этими факторами являются: шум и помехи, действующие на цепь синхронизации в приемнике; изменение длины пути передачи сигнала обусловлены температурными перепадами, рефракцией в атмосфере и т. д.; изменение скорости распространения сигналов в физической среде (в проводных и беспроводных линиях); нарушение регулярности поступления хронирующей информации; доплеровские сдвиги от подвижных оконечных устройств; переключения в линиях (срабатывание автоматического резервирования); систематические дрожания фазы цифрового сигнала, возникающие в регенераторах (повторителях) и т.д.
Глава 3 «д»
Блок питания мониторов
Первый преобразователь реализован на микросхеме IC602 широтно-импульсного регулятора выходного напряжения с мощным выходом и обеспечивает работу монитора в основном (рабочем) режиме. Рассмотрим режим запуска...
Внутризоновая сеть связи Могилевской области
Сеть тактовой сетевой синхронизации (ТСС) строится на базе цифровых сетей связи как наложенная сеть. В ней определяются направления, по которым передаются или могут передаваться сигналы синхронизации...
Времяимпульсный аналого-цифровой преобразователь
Информационно-измерительная система
Вероятность ошибки приема (выделения) кодовой комбинации из 8 разрядов при допустимой вероятности ошибки выделения разрядного импульса (ошибки приема разрядов независимы) находим из выражения }
