Проектирование сети тактовой сетевой синхронизации

Hарушение тактовой синхронизации в сетях на основе оборудования SDH может привести к увеличению коэффициента ошибок и проскальзываниям в цифровой последовательности (и как следствие этого к нарушению циклового синхронизма). Поэтому отдельным этапом проектирования транспортной сети является проектирование системы тактовой сетевой синхронизации (ТСС).

В процессе разработки системы ТСС необходимо:

– выбрать источники синхросигнала (основной и резервные) и места их размещения;

– определить основные и резервные пути прохождения синхросигналов;

– установить приоритеты входов сигналов синхронизации во всем оборудовании сети ТСС;

– определить качество источников сигналов синхронизации;

– провести структурный анализ сети с целью исключения возможности образования петель и потери сигналов синхронизации при авариях;

– выяснить потребность в дополнительном оборудовании синхронизации, устанавливаемом на сети;

– разработать схемы внутриузловой синхронизации с учетом подключения сигналов синхронизации к коммутационным станциям и к другому оконечному оборудованию;

– проверить обеспеченность сигналами синхронизации каждой коммутационной станции в случае возникновения любой одиночной неисправности.

Для построения сети синхронизации SDH используется первичный эталонный генератор (Primary Reference Clock - PRС). Первичный генератор представляет собой атомный источник тактовых импульсов (цезиевый или рубидиевый генератор) с относительной нестабильностью не хуже 10^-11. Распределяется сигнал синхронизации на все узлы сети.

В сетях SDH применяется принудительная иерархическая синхронизация. Этот метод использует иерархию генераторов, в которой каждый генератор нижнего уровня синхронизирован от генератора более высокого уровня. Используются генераторы четырех уровней качества синхронизации:

- первичный опорный или эталонный генератор PRC (самого высокого качества);

- ведомый генератор в узле транзита (Transit Node Clock – TNC);

- ведомый генератор в местном, локальном узле (Local Node Clock – LNC);

- генератор оборудования синхронной цифровой иерархии (SDH Equipment Clock - SEC) (самого низкого качества).

Генератор более высокого качества не должен синхронизироваться генератором более низкого качества. Имеются пределы на число генераторов, которые могут быть связаны в цепи распределения синхронизации. Опорные сигналы генераторов распределены между уровнями иерархии через сеть, которая может использовать средства транспортной сети. Транспортная сеть может содержать генераторы оборудования SDH (SEC).

В сетях SDH возможно использование оборудования источников синхронизации следующих типов:

- PRC – автономный генератор, синхронизирующийся по радио- или спутниковому сигналу;

- ведомый задающий генератор (Synchronization Supply Unit - SSU) – выбирает один из источников синхронизации, подключенных к его входу, и распределяет его к другим элементам сети. Функциональная схема SSU показана на рисунке 7.1. Этот тип используется в генераторах транзитных и локальных узлов;

- внутренний генератор оборудования (SEC). Функциональная схема показана на рисунке 7.2.

На рисунках 7.1 и 7.2 приняты следующие обозначения:

T0 – внутренний опорный сигнал синхронизации сетевого элемента;
T1 – сигнал синхронизации, извлеченный из агрегатного сигнала STM-N;
T2 – сигнал синхронизации, извлеченный из сигнала 2,048 Мбит/с;
T3 – внешний сигнал синхронизации 2,048 MГц;
T4 – внешний выход синхронизации.

В транспортной сети возможны четыре режима синхронизации:

- синхронный;

- псевдосинхронный;

- плезиохронный;

- асинхронный.

Синхронный режим является нормальным режимом работы цифровой сети, в котором проскальзывания носят случайный характер. Используется на обширных географических территориях, границы которых совпадают с границами национальных 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 хуже 1´10^-11. Такой режим работы возникает при соединении независимых синхронных сетей (национальных или регионов синхронизации одной национальной сети).

При таких требованиях к точности установки частоты PRC (не хуже 1´10^-11) в основном цифровом канале (64×10³ бит/с) управляемые проскальзывания будут возникать не чаще одного раза за 70 суток.

Плезиохронный режим 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 этом случае генератор переходит в режим удержания (Holdover mode), при котором запоминается частота принудительной синхронизации. Точность установки частоты ЗГ не менее 1×10^-9.

Рисунок 7.1 – Функциональная схема SSU

Рисунок 7.2 – Функциональная схема SEC

Асинхронный режим характеризуется еще большим расхождением частот генераторов: точность установки частоты ЗГ не менее 1×10^-5 соответствует аварии на сетях SDH.

Распределение синхронизации может быть внутриузловое (в пределах узлов, содержащих SSU) и межузловое.

Распределение внутриузловое соответствует логической топологии «звезда»: все генераторы более низкого уровня в пределах узла получают сигнал синхронизации от генератора самого высокого иерархического уровня в узле.

Рисунок 7.3 – Архитектура сети синхронизации межузлового распределения

Распределение межузловое соответствует древовидной топологии. Иерархические отношения между генераторами показаны на рисунке 7.3. Такая архитектура, в которой генераторы более низкого иерархического уровня синхронизируются от генераторов того же самого или высшего иерархического уровня, позволяет предотвратить петлю по синхронизации, а это необходимо для правильной работы сети синхронизации.

Информация об опорной фазе передается между узлами синхронизации с помощью цепи синхронизации. При его повреждении генератор узла должен выбирать другой источник сигнала синхронизации. При отсутствии возможности выбора генератор узла переходит в режим удержания.

Опорная цепь сети синхронизации (Synchronization network reference chain) показана на рисунке 7.4. Сигнал синхронизации распределяется от PRC ко всем генераторам в цепи. Цепь синхронизации может содержать K´SSU, а между соседними SSU – N´SEC.

Рисунок 7.4 – Опорная цепь сети синхронизации

Качество синхронизации ухудшается с увеличением числа синхронизированных генераторов и, следовательно, для практического проекта сети синхронизации число каскадно включенных элементов сети должно быть минимизировано. Для самой длинной опорной цепи синхронизации K = 10, N = 20, при этом общее число SEC в цепи не должно превышать 60.

В случае отказа основного источника сигнала синхронизации все элементы сети перейдут на синхронизацию от источника с самым высоким уровнем синхронизации. Это гарантирует то, что SEC редко переходит в режим удержания или несинхронизированный режим. Пример переконфигурации цепи синхронизации показан на рисунке 7.5.

Статус сигнала синхронизации передается в заголовке мультиплексной секции (биты 5-8 байта S1).

Рисунок 7.5 – Пример переконфигурации в сети синхронизации