Сд-04-6 Синхронная цифровая иерархия (сци), принципы формирования транспортных структур сци

Методы синхронизации

Существуют два метода узловой синхронизации: иерархический метод принудительной синхронизации с парами ведущий-ведомый таймеры и неиерархический метод взаимной синхронизации. Оба метода можно использовать отдельно и в комбинации, однако, как показывает практика, широко применяется только первый из них.

Появление сетей СЦИ/SDH, использующих наряду с привычной топологией «точка-точка», кольцевую и ячеистую структуры топологии, привнесло дополнительную сложность в решение проблем синхронизации, так как для двух последних топологий маршруты сигналов могут меняться в процессе функционирования сетей.

Сети СЦИ/SDH имеют несколько дублирующих источников синхронизации:

• сигнал внешнего сетевого таймера-с частотой 2048 кГц или первичный эталонный таймер PRC;

• сигнал с пользовательского интерфейса канала доступа - аналог- таймера транзитногоузла TNC - это сигнал с частотой 2048 кГц, выделяемый из первичного потока 2048 кбит/с;

- сигнал внутреннего таймера с частотой 2048 кГц или таймер локального узла LNC;

- линейный сигнал STM-N с частотой 2048 кГц - сигнал, выделяемый из линейного сигнала 155,520 Мбит/с или 4n x 155,520 Мбит/с, или линейный таймер.

Учитывая, что сигнал нагрузки Е1 (2 Мбит/с) отображаются в виртуальные контейнеры сигнала STM-1 и могут '«плавать» в структуре вложенных контейнеров, использующих указатели, их необходимо исключить мх синхронизации сети СЦИ/SDH.

Точность сигналов внутреннего таймера мала, порядка (1 ...5)хЮ"⁶, так как могут накапливаться ошибки в процессе «каскадирования сигналов таймеров», когда узел сети восстанавливает сигнал таймера по принятому сигналу и передает следующему узлу. В этом смысле наиболее надежными источниками синхронизации являются сигналы внешнего сетевого таймера и линейный сигнал STM-N.

Предусматривается четыре стандартных режима работы хронирующих источников узлов синхронизации в сети СЦИ/SDH:

а) первичного -эталонного таймера PRC или генератора ПЭГ (мастер узел);

б) принудительной синхронизации - режим ведомого задающего таймера SRC или ге нератора ВЗГ (транзитный и/или местный узлы);

в) режимы удержания с точностями 5x10"¹⁰ - для транзитного узла и 5x10'⁸ -для мест ного узла и суточным дрейфом 5x10"⁹ и 5x10"⁸ соответственно.

г)' свободный режим (для транзитного и местного узлов) - точность поддержания зави сит от класса источника. Ее значения могут составлять 5х10'⁸ для транзитного и 5x10^ для местного узлов.

Организации ITU-T и ETSI предложили применить понятие уровень качества хронирующего источника. Этот уровень может быть передан в виде сообщения о статусе синхронизации SSM (Synchronization Status Message) через заголовок синхронного транспортного модуля STM-N, для чего используются биты 5-8 байта синхронизации (например, S1), или последовательностью резервных бит в кадре Е1 (2 Мбит/с). В этом случае при сбое в сети, повлекшем за собой защитное переключение, сетевой элемент может послать сообщение таймеру о необходимости применить сигнал синхронизации, восстановленный из альтернативного маршрута,

В современных системах управления сетью может быть до шести уровней качества хронирующего источника (табл. 9.1).

Таблица 9.1. Уровни качества хронирующего источника

Симво	Сообщение
PRC или G. 811	Первичный эталонный таймер PRC, ITU-T G.811
Unknown	Уровень качества неизвестен
TNG илиО812Т	Таймер транзитного узла TNC, ITU-T G.8 12
LNCh™G.812L.	Таймер локального узла INC, ITU-T G.812
SETS	Таймер собственно узла SDH, инициированный линейным сигналом STM-N
Don't use	Не используется для целей синхронизации

Сообщение типа «уровень качества неизвестен» означает, что сигнал хронирующего источника получен со старого оборудования СЦИ/SDH, на котором не реализован сервис сообщений о статусе синхронизации. Сообщение «не используется для целей синхронизации» может прийти от блока, чей интерфейс STM-N не используется в данный момент для целей синхронизации.

Основные принципы построения и стандарты систем тактовой сетевой синхронизации

Принципы построения системы тактовой сетевой синхронизации

Планировать и строить магистральные транспортные цифровые сети связи необходимо од­новременно с созданием и совершенствованием системы тактовой сетевой синхронизации (ТСС). Необходимость в ней возникает, когда ДСП транспортной сети интегрируются с цифровыми системами коммутации в единую сеть, способную передавать и коммутировать сигналы в цифровой форме. Для эффективной работы цифровой сети необходима организация системы ТСС, обеспечивающей передачу цифровой информации с качеством, отвечаю­щим требованиям рекомендаций ITU-T, и практически не влияющей на надежность и живучесть цифровой сети [13,23,52].

В отличие от синхронизации аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH в системе ТСС не требуется обеспечивать определенные фазовые соотношения между сигналами синхронизации и информационными сигналами. Для исключения влияния фазовых сдвигов между этими сигналами в цифровой сети используют эластичные буферные устройства (память), указатели и вставки (стаффинги). При сопряжении цифровых потоков разного уровня с тактовыми частотами 2 МГц и выше ТСС не требуется, так как имеется система согласования скоро­стей с помощью стаффинг-команд. И только при объединении сигналов ПЦИ/PDH уровня Е1 (2 Мбит/с) требуется их синхронизация и, следовательно, при использовании разнесенных ЦСП необходима система ТСС. Последняя должна выдавать сигналы синхронизации с очень высокой точностью установки номинального значения и высокой стабильностью тактовой частоты. Для этого на цифровой сети устанавливают ПЭГ.

В настоящее время для взаимоувязанной сети связи Российской Федерации (ВСС России) основой является система ТСС? базовой сети, в качестве которой выбрана система ТСС ОАО «Ростелеком». Эта система способна обеспечить сигналами синхронизации надлежащего качества всех операторов связи, взаимодействующих с ВСС, так как на этой сети установлено достаточное число ПЭГ и обеспечивается необходимый контроль качества передаваемых синхросигналов [23]. Базовая система ТСС позволяет подключить к ней любого оператора связи, гарантируя при этом требуемое качество синхронизации в соответствии с рекомендациями ITU-T и стандартами ETSI [52]. Однако существует ряд ведомственных и больших корпоративных сетей, в которых в силу их специфических особенностей необходима установка собственной системы ТСС и ПЭГ.

Сигналами синхронизации могут служить как специальные сигналы с частотой 2048 кГц, так и информационные сигналы полезной нагрузки уровня Е1 (2048 кбит/с) ЦСП ПЦИ/PDH, соответствующие Рек. G.703 ITU-T [95]. Для передачи сигналов синхронизации по цифровой сети могут использоваться сигналы ЦСП СЦИ/SDH и ПЦИ/PDH. По сети ПЦИ/PDH синхросигналы передаются в составе сигнала уровня Е1.

По сети СЦИ/SDH синхросигналы передаются в составе цифровых потоков синхронных модулей STM-N (N= 1, 4,...). Цифровые потоки полезной нагрузки уровня Е1 (2048 кбит/с) ЦСПСЦИ/5ОН практически не пригодны для применения в качестве носителей синхросигналов, В мультиплексорах ЦСП СЦИ/SDH из синхронных модулей STM-N формируются сигналы синхронизации с частотой 2048 кГц. Для восстановления качества сигналов синхронизации, переданных с помощью синхронных модулей STM-N, используются генераторы СЭ (ГСЭ), которые входят в состав мультиплексоров ЦСП СЦИ/8ВН. На ГСЭ могут поступать синхросигналы, полученные по линейному потоку или потоку нагрузки. Сигналы синхронизации 2U48 кГц могут поступать на ГСЭ непосредственно от ПЭГ, вторичного задающего генератора (ВЗГ), иногда от ГСЭ другого мультиплексора.

Рассмотренные принципы построения ТСС ВСС России используются и для построения систем ТСС ведомственной или корпоративной цифровой сети связи.

Стандартизация систем тактовой сетевой синхронизации

Основы построения систем ТСС. Основой стандартизации систем ТСС являются рекомендации ITU-T и Руководящий технический материал (РТМ) но построению систем ТСС на цифровой сети связи Российской Федерации [52]. Общие вопросы синхронизации сетей описаны в Рек. G.810 ITU-T [105], обзор международных рекомендаций и стандартов по построению систем ТСС проведен в [4, 23, 61]. Поэтому кратко изложим основные положения по стандартизации систем ТСС на основе РТМ [52].

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 ЦСП с временным разделением каналов TDM приемное оборудование всегда должно работать синхронно с передающим. 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.

Проблема ТСС возникает, когда ЦСП интегрируются с электронными цифровыми системами коммутации в единую сеть, обеспечивающую передачу и коммутацию сигналов в цифровой форме. Для выравнивания скоростей передачи на стыках включаются устройства буферной памяти (ВЦ) гак, что запись входной информации в БП происходит на частоте приходящего сигнала, а списывание - на частоте сигнала местного генератора. На цифровых электронных АТС в качестве устройств буферной памяти применяются цикловые вы­равниватели, которые включаются в приемные тракты первичных групп 2048 кбит/с.

Требования к частоте проскальзываний при соединении от абонента до абонента по ОЦК (64 кбит/с) нормируются согласно Рек. G.822 ГШ-Т с помощью стандартною цифрового условного эталонного соединения длиной 27 500 км, которое представляет собой соединение двух национальных сетей через несколько международных транзитов и насчитывает в общей сложности 13 узлов и станций. В соответствии с Рек. G.822 ITU-T в этом соединении за общее время работы не менее 1 года должно происходить следующее число проскальзываний:

1. не более 5 за 24 ч в течение 98,9 % времени работы;

2. более 5 за 24ч, но менее 30 за 1 ч в течение 1% времени работы;

3. более 30 за 1 ч в течение 0,1 % времени работы.

При этом считается, что категория качества а) соответствует случаю нормальной работы эталонной цепи, а распределение времени работы с пониженным и неудовлетворительным качеством (категории качества Ъ) и с)) между международным и национальными участками соединения от абонента до абонента составляет соответственно 8 и 46% от времени работы для каждой из двух национальных сетей (из которых 40% - на местную сеть).

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

Режимы работы системы ТСС. В соответствии с Рек. G.803 ITU-T определены четыре режима работы сети синхронизации: синхронный, псевдосинхронный, плезиохронный, асинхронный.Синхронный резким является нормальным режимом работы цифровой сети, при котором проскальзывания носят случайный характер. Этот режим обычно используется в пределах регионов синхронизации, границы которых обычно 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 ниже 1x10" в соответствии с Рек.С811 ITU-T. Такой режим возникает, например, при соединении двух независимых синхронных национальных сетей или регионов синхронизации одной национальной сети. На псевдосинхронной сети ухудшение качества для всех видов связи за счет расхождения частот будет практически неощутимо малым (не более одного проскальзывания за 70 суток) по сравнению со всеми другими нарушениями в передаче сигналов, которые могут произойти в течение промежутка времени между проскальзываниями вследствие других, часто трудно предсказуемых, причин.

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 путей синхронизации. В том случае генератор переходитв режим удержания (holdover mode), при котором запоминается частота сети принудительной синхронизации. При этом длительность работы в режиме удержания, в отличие от псевдосинхронного режима, должна быть жестко ограничена во времени. По точности запоминания и допустимому дрейфу частоты генераторы транзитных и местных станций, относящиеся соответственно ко второму и третьему иерархическим уровням, в соответствии с Рек. G.812 ITU-T должны удовлетворять требованиям, указанным в табл. 9.2.

Асинхронный режим характеризуется большим расхождением частот генераторов и на ВСС России неприменим.

Для принудительной синхронизации ведомых генераторов на сети ПЦИ/PDH используется в качестве синхросигнала тактовый сигнал 2048 кГц. выделенный из первичного тракта 2048 кбит/с, несущего полезную нагрузку.

В соответствии с Рек. G.803 ITU-T для передачи сигналов синхронизации через сеть СЦИ/SDH должны использоваться сигналы STM-N (N=1.4, 16, 64), которые не подвержены влиянию фазовых дрожаний от обработки указателей, С помощью сигналов STM-N па стыках формируются сигналы синхронизации 2048 кГц, которые таким образом становятся основными синхросигналами в системе ТСС.

Для передачи сигналов синхронизации от систем СЦИ к линиям ПЦИ формируются специальные первичные тракты 2048 кбит/с, которые синхронизируются от синхросигнала 2048 кГц, полученного от системы СЦИ/SDH.

Интерфейсы системы ТСС сети ВСС общего пользования с ведомственными и

корпоративными сетями. Сети ограниченного пользования (спецпотребителей, ведомственные и корпоративные) могут взаимодействовать с цифровой синхронной сетью общего пользования ВСС России и синхронном или асинхронном режимах. При этом необходимые для синхронизации сигналы должны извлекаться на стороне потребителя из цифровых сигналов пх64 кби1/с (п= 1,2,...32), поступающих от цифровой сети общего пользования. Непосредственно на узлах и станциях цифровой сети общего пользования для синхронизации другим сетям могу г быть предоставлены сигналы 2048 кГц или 2048 кбит/с.

При асинхронном сопряжении для качественного взаимодействия на стыке. Требуется обеспечивать псевдосинхронный режим работы, т.е. точность установки номинала тактовой частоты у потребителей должна быть не ниже lxlO"¹¹

Независимо от вида цифровые сигналы, предназначенные для передачи через спутниковые линии, должны синхронизироваться от системы ТСС сигналами 2048 кбит/с или тактовым сигналом 2048 кГц для обеспечения точности установки их частоты не ниже 1x10"".

Должна соблюдаться определенная иерархия в распространении сигналов: от ПЭГ синхронизируется в основном магистральная сеть, от магистральной сети внутризоновые, а от внутризоновых или магистральной -местные сети.

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