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:

a) не более 5 за 24 ч в течение 98,9 % времени работы;

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

c) 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).

Видеально работающей синхронной цифровой сети возможность возникновения проскальзыванийисключена. 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 резкимявляется 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 ивсех 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.