Тактовая синхронизация элементов сети SDH

Проблема  тактовой синхронизации  сетей  SDH  является частью  общей   проблемы синхронизации цифровых сетей, использующих плезиохронные  ЦСП  и системы передачи SDH. Общие вопросы синхронизации, описанные в  Рекомендации ITU-T G.810, актуальны как для плезиохронных, так и для  синхронных телекоммуникационных сетей. Отсутствие хорошей      тактовой       синхронизации      приводит,     например,      к      относительному

«проскальзыванию» цифровых последовательностей, или «слипам», что ведет к увеличению коэффициента ошибок при приеме сигналов в цифровых сетях.

Цель  тактовой синхронизации  –  получить  наилучший  из  возможных  хронирующий источник для всех узлов  сети, называемый также генератором  тактовых импульсов, или таймером. Для этого нужно иметь не только  высокоточный хронирующий источник, но и надежную систему передачи сигнала тактовой синхронизации на все узлы сети.

В настоящее время система такого распределения базируется на иерархической схеме, которая заключается в создании ряда точек, где находится первичный эталонный генератор тактовых импульсов, или первичный таймер.  Сигналы этого первичного источника затем распределяются по сети, создавая вторичные источники – вторичный (ведомый) эталонный генератор тактовых  импульсов, или вторичный таймер. Указанный вторичный источник реализуется либо в виде  таймера транзитного узла TNC (Transit Node Clock), либо таймера локального (местного) узла LNC (Local Node Clock). Первичный таймер обычно представляет собой  хронирующий  атомный  источник  тактовых  импульсов (рубидиевые или  цезиевые часы) с точностью хода 10-11 .Он периодически калибруется (автоматически или вручную) по сигналам  универсального (мирового) скоординированного времени UTC  (Universal  Time Coordinated). Затем эти сигналы распространяются по каналам наземных  линий  связи для реализации того или иного метода тактовой синхронизации.

Методы  тактовой  синхронизации.  Существует  два  основных  метода   тактовой синхронизации элементов сети NE, которые определены в Рекомендации ITU-T G.810:

1) иерархический метод принудительной тактовой синхронизации с  парами ведущий-

ведомый таймеры;

2) неиерархический метод взаимной тактовой синхронизации узлов сети.

Оба метода могут использоваться отдельно и в  комбинации, однако, как  показывает опыт, практически широко используется первый метод. Повсеместное внедрение сетей SDH, которые наряду с привычной топологией «точка – точка» широко используют кольцевую и ячеистую топологии сети, вызвало  дополнительные сложности в  решении задач тактовой синхронизации,  так  как  для  двух  последних  топологий  маршруты  сигналов в   процессе функционирования сети могут меняться.

Известно  [110,   164],   что   элементы   сети   SDH   имеют   несколько   дублирующих источников тактовой синхронизации:

1) сигнал внешнего сетевого таймера, поступающий на NE от центрального генератора синхроимпульсов,  определяемый   как   первичный   эталонный   генератор   PRC   (Primary Reference Clock) это колебание  частотой 2048 кГц (сигнал описан в  Рекомендации ITU-T G.811);

2) сигнал, выделяемый из первичного цифрового потока, поступающего  на интерфейс доступа данного NE со скоростью передачи 2048 кбит/с;  аналог таймера транзитного узла TNC – это колебание частотой 2048 кГц (сигнал описан в Рекомендации ITU-T G.812);

3) сигнал,  выделяемый из  линейного  сигнала  STM-N,  поступающего  на  оптический интерфейс данного элемента сети; сигнал определяется как линейный таймер колебание частотой 2048 кГц;

4) сигнал     внутреннего     таймера,     вырабатываемый    внутренним      генератором синхроимпульсов данного NE и определяемый как таймер локального узла LNC – колебание частотой 2048 кГц (сигнал описан в Рекомендации ITU-T G. 812).

Указанные дублирующие источники сигнала тактовой синхронизации  элемента сети

SDH показаны на рис. 5.20.

Рис. 5.20

Учитывая, что  передаваемые цифровые потоки  со  скоростью  передачи  2048  кбит/с размещаются в виртуальных контейнерах и могут «плавать» в рамках структуры вложенных контейнеров, использующих указатели, сигналы VC-12 должны быть исключены из системы тактовой синхронизации сети SDH. Относительная нестабильность источника синхросигнала внутреннего  таймера  невысока,  порядка   (1…5)  •  10-6,  поэтому  использовать его  для получения  синхроимпульсов нужно  только  в   крайнем  случае.  В  этом  смысле  наиболее надежными  источниками  синхронизации  являются сигнал  внешнего сетевого таймера  и линейный таймер.

Целостность  тактовой   синхронизации  сети  PDH  базировалась  на   использовании иерархической   принудительной   синхронизации   (ведомый/ведущий    таймеры).   В   ней прохождение сигналов таймеров через узлы сети было прозрачным. В сети SDH, где сигнал таймера восстанавливается в каждом узле из линейного сигнала STM-N, такая прозрачность теряется.   В   этой   ситуации   целостность   тактовой  синхронизации   сети   SDH   лучше обеспечивается при  использовании распределенных первичных эталонных источников PRS (Primary Reference Source). Это позволяет уменьшить накапливание ошибок в хронирующем сигнале   за   счет   эффекта   «каскадирования   сигналов   таймеров»:   когда   узел    сети восстанавливает сигнал таймера по принятому сигналу и передает его следующему узлу.

Режимы  работы  источника  тактовых  синхросигналов.  Предусмотрено   четыре режима работы хронирующих источников узлов сети:

1)      режим первичного эталонного таймера PRC (мастер-узел);

2)      режим принудительной тактовой синхронизации, или режим ведомого задающего генератора (транзитный и (или) местный узлы);

3)      режим удержания с точностью удержания 5 • 10-10 для транзитного узла и 1 • 10-8

для местного узла с суточным дрейфом 1 • 10-9 и 2 • 10-8 соответственно;

4)      свободный  режим  (для  транзитного  и  местного  узлов),  точность  поддержания которого зависит от класса источника.

Рекомендациями международных организаций ITU-T и ETSI предложено использовать понятие уровень качества хронирующего источника. Этот уровень  может быть передан в виде сообщения  о  статусе  синхронизации  SSM   (Synchronization  Status  Message)  через заголовок сигнала  STM-N,  для  чего  используются  биты  5,  6,  7,  8  байта  синхронизации, например S1, или  последовательность резервных битов в  сигнале цифрового потока E1. В

этом случае при сбое в  сети, вызвавшим защитное переключение, NE имеет  возможность послать сообщение таймеру о необходимости использовать сигнал тактовой синхронизации, восстановленный из сигнала, принятого по альтернативному маршруту.

Современные системы управления сетью SDH могут иметь несколько уровней качества хронирующего источника (табл. 5.3).

Символ

Уровень качества хронирующего источника

PRC или G.811

Первичный эталонный таймер PRC, ITU-T G.811

Unknown

Уровень качества не известен

TNC или G.812Т

Таймер транзитного узла TNC, ITU-T G. 812

LNC или G.812L

Таймер локального узла LNC, ITU-T G.812

SETS

Таймер собственно узла SDH, инициированный линейным сигналом

STM-N

Don’t use

Не используется для целей синхронизации

Аттестация типа «уровень  качества неизвестен» означает, что сигнал  хронирующего источника получен от оборудования системы передачи SDH, на котором сервис сообщений о статусе    синхронизации    не    реализован.    Сообщение    «не    используется    для    целей синхронизации» может быть получено от линейного блока, чей интерфейс STM-N в данный момент используется для целей синхронизации.

Использование    мирового    скоординированного    времени.    Среди    хронирующих источников наиболее универсальным и точным является мировое скоординированное  время UTC.  Для  его  трансляции  используются  спутниковые системы  LORAN-C  и  глобальная система   позиционирования   (объекта)   GPS   (Global  Positioning  System).  Традиционные системы  приема  UTC  являются сравнительно дорогими  и  используются  в   основном в центрах спутниковой связи. Однако в связи с широким развитием системы GPS первичным эталонным   источникам   PRC  была   разработана   альтернатива  –   технология   локальных первичных эталонов LPR (Local Primary Reference), основанная на использовании UTC для подстройки частоты. Многие  телефонные  компании используют эту технологию в  местах развертывания  GPS для создания альтернативы таймерам класса TNC на транзитных узлах сети   SDH.   На   таких  узлах   в    качестве  таймеров  TNC  устанавливаются   улучшенные рубидиевые часы. В комбинации с технологией LPR использование синхронизации от UTC позволяет   получать    локальные    первичные    эталоны,    существенно   перекрывающие требования по  точности  1  •  10-11,   установленные рекомендациями  ITU-T  и  ETSI  для

первичных эталонных таймеров.

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

Пример синхронизации кольцевой сети SDH. Основным требованием при построении сети  синхронизации  является наличие  основных и  резервных  путей  передачи  сигналов тактовой синхронизации. Однако и в том, и в другом случае должны строго выдерживаться топология  иерархического  дерева и  отсутствовать замкнутые  петли  синхронизации.  Еще одним   требованием   является  наличие   альтернативных  хронирующих   источников.  В идеальном случае альтернативные источники должны быть проранжированы в соответствии с их приоритетом и статусом.

На схеме (рис. 5.21) [77] тактовой  синхронизации кольцевой сети SDH  левая часть соответствует функционированию  исправной сети, а правая – сбою тактовой синхронизации в сети, вызванному разрывом СЛТ между узлами В и С сети.

В  схеме  используется  ставший классическим  иерархический  метод  принудительной тактовой синхронизации.  Здесь  узел  А  является ведущим,  или  мастер-узлом,  и  на  него подается  сигнал  тактовой синхронизации  от   внешнего PRC.  От  этого  узла  основная 285

синхронизация  (источник  первого приоритета  1)  распределяется  в   направлении  против часовой стрелки, т. е. к узлам В, С и D. Синхронизация по резервной ветви (источник второго приоритета  2)  распределяется  по  часовой стрелке,  т.  е.  к  узлам  D,  С  и  В.  Начальное распределение  хронирующих  источников по  узлам  сети,  которое  по  мнению  некоторых специалистов называется планом синхронизации, приведено в табл. 5.4.

Рис. 5.21

Узел сети

Источник первого приоритета

Источник второго приоритета

А

Внешний PRC, 2048 кГц

Не предусмотрен

В

Линейный сигнал STM-N от узла А

Линейный сигнал STM-N от узла С

С

Линейный сигнал STM-N от узла В

Линейный сигнал STM-N от узла D

D

Линейный сигнал STM-N от узла С

Линейный сигнал STM-N от узла А

При разрыве СЛТ, например между узлами В и С, узел С, не получая сигнала тактовой синхронизации от узла В, переходит в  режим удержания синхронизма и  посылает узлу D сообщение    о    статусе    хронирующего    источника    синхронного    оборудования   SETS (Synchronous Equipment Timing Source) уровня  качества тактовой синхронизации. Узел D, получив сообщения об уровне качества  синхронизации от узлов А и С и выбрав лучший уровень (от узла А), посылает узлу С сообщение «PRC» вместо «Don’t use». Узел С, получив это сообщение от узла D изменяет источник тактовой синхронизации на «РRС» от узла D.

Источник: Хмелёв К. Ф. Основы SDH: Монография. – К.: ІВЦ «Видавництво «Полігехніка»», 2003.-584 с.:ил.

Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.

Оставьте отзыв

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 
Rambler's Top100