Нормирование проскальзываний

Если разница между значениями тактовой частоты информационного сигнала на входе коммутационной станции и на выходе БП составляет А/=Л ~/сг, то время между проскальзываниями равно

(5.2)

где к - число битов, которые изымаются или повторяются при проскаль­зывании.

Обычно проскальзывание охватывает целый цикл цифрового сигнала, и в этом случае частость проскальзываний определяется разностью частот повторения циклов на входе и выходе БП.

Поскольку управление проскальзываниями производится так, что они не нарушают процесса синхронизации в ЦСП более высокого порядка, единственным их результатом является редкое выпадение или повторение информации в подверженных их воздействию каналах временного груп-пообразования. Эффект проскальзывания в речевом сигнале, преобразо­ванном в цифровую форму, состоит в слышимых щелчках. Теоретически доказано и экспериментально получено, что в ИКМ речевом сигнале слышимый щелчок возникает только в одном проскальзывании из 25. Ес­ли предположить, что приемлемым является интервал между слышимымищелчками, обусловленными проскальзываниями, равный 5 мин, то при­емлемая частость проскальзываний для речи равна 300 в час. При частоте повторения циклов, равной 8 кГц, 300 проскальзываний в час происходят, когда тактовые частоты отличаются на величину 300/8000-3600 =10"⁵, что соответствует легко достижимой точности.

Обмен засекреченной информацией (речь или данные) более чувст­вителен к проскальзываниям, поскольку процесс засекречивания обыч­но опирается на синхронность по битам скремблеров и дескремблеров. Когда число бит изменяется за счет выпадения или вставки бит в каком-либо канальном интервале, скремблеры и дескремблеры становятся не-синхронизированными. В лучшем случае процесс рассекречивания при­водит к слышимости каждого проскальзывания. В худшем случае, до тех пор пока синхронизм не восстановится, речь или данные остаются неразборчивыми.

Проскальзывания отражаются на качестве передачи факсимильных сигналов и телевидения в форме замораживания строк или даже целого кадра изображения. Частота проскальзываний N_np в зависимости от раз­ницы частот синхронизации может быть получена по формуле

N_Iip = 6,9х10"⁸ (Д///_н),

где/„ - номинальная частота синхронизации; Д///_н - точность синхрони­зации.

Из формулы легко получить, что при точности синхронизации двух ЗГ сети, равной 10~⁸, число проскальзываний будет равно 6,9 за сутки. При взаимодействии в так называемом псевдосинхронном режиме (о чем бу­дет сказано ниже) двух автономных ЗГ, каждый из которых имеет точ­ность установки частоты не хуже ±10~^и (А/= 2хЮ"^и), одно проскальзы­вание возникает в среднем за 71 день.

Требования к частоте проскальзываний при соединении абонент-абонент по ОЦК нормируется согласно Рекомендации МСЭ-Т G. 822 с помощью цифрового условного эталонного соединения двух националь­ных сетей через несколько международных транзитов, которое насчиты­вает в общей сложности 13 узлов и станций. Согласно этой рекомендации в таком соединении допускается:

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

б) не более 30 проскальзываний за 1 ч в течение 1% времени работы;

в) более 30 проскальзываний за 1 ч в течение 0,1% времени работы.
При этом считается, что общее время работы должно составлять не

менее года и категория качества а) соответствует случаю нормальной ра­боты эталонной цепи. Категории б) и в) соответствуют пониженномуи неудовлетворительному качеству функционирования системы тактовой синхронизации.

Пример. Определить требования к относительной нестабильности двух независимых задающих (станционных) генераторов (ЗГ), чтобы вы­полнялась норма на частоту проскальзывания, равная 5 проскальзываниям, за 24 ч для эталонной цепи ОЦК, содержащей 13 транзитных узлов.

Решение. Норма на частоту проскальзываний означает, что частота по­вторения циклов, формируемая одним ЗГ, может отличаться от частоты по­вторения циклов, формируемых другим ЗГ, не более чем на AF = 5 / 24 -60-60= = 5,8 -10"⁵ проскальзываний/с.

Поскольку в секунду передается 8000 циклов, что соответствует час­тоте дискретизации F_a, то относительная нестабильность будет равна 5/= AF/F_a = 5,8 Ш⁵1 8000 = 0,725 -lO"⁸. Следовательно, точность ус­тановки частоты ЗГ должно быть не хуже 10"⁸. Но эталонная цепь со­держит 13 узлов или станций транзита, что соответствует каскадному включению. 26 генераторов. Если теперь, полученную норму отнести к отдельному генератору эталонной цепи, и учитывая, что их нестабиль­ность оценивается среднеквадратическим значением, то получим, что не­стабильность отдельного генератора должна быть не хуже 6/i_r = 5// Viv, где N - число независимых ЗГ соответствующей цепи. Для нашего при­мера N = 26 и поэтому 8/,_г = 0,725-Ю"⁸ / 5,1 = 1,410"⁹. Для передачи ре­чевых сигналов это вполне допустимая величина, но с учетом передачи данных и сигналов управления и взаимодействия эта величина должна быть значительно меньше.

Рекомендацией МСЭ-Т G.803 (Рек. G.803) определены четыре режима работы сети тактовой синхронизации: синхронный, псевдосинхронный, плезиохронный и асинхронный.

Синхронный режим является нормальным режимом работы цифровой сети, при котором проскальзывания носят случайный характер (в идеальном случае проскальзывания отсутствуют). Это режим обычно используется в пределах регионов синхронизации (о чем будет сказано ниже), границы ко­торых обычно совпадают с границами национальных сетей небольших го­сударств. Цифровая сеть России имеет несколько регионов синхронизации.

Псевдосинхронный режим имеет место, когда на цифровой сети неза­висимо друг от друга работают два (или несколько) генераторов, точность установки частоты которых не ниже 1-Ю"¹¹ согласно Рек. G.811. В этом режим 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 этом случае генератор переходит так называемый режим удержания, при котором запоминается частота сети принудительной синхронизации.

Далее по мере ухода частоты вследствие дрейфа от величины, зафик­сированной в начальный момент в памяти, генератор переходит в так на­зываемый свободный режим. При этом длительность работы в режиме удержания, в отличие от псевдосинхронного режима, должна быть жестко ограничена во времени, В плезиохронном режиме точность установки частоты должна быть не хуже 1-Ю""⁹ и допускается не более одного про­скальзывания за 17 ч.

Асинхронный режим характеризуется большим расхождением частот задающих генераторов при точности установки не хуже 1-10" и допуска­ется не более одного проскальзывания за 7 с.

Основными видами аппаратуры цифровых сетей, подлежащими син­хронизации, являются цифровые телефонные станции, системы передачи PDH, аппаратура цифровых кроссовых переключений и мультиплексоры, формирующие цифровые потоки со скоростью 2048 кбит/с (поток Е1), сетевые элементы SDH. Для синхронизации этой аппаратуры могут ис­пользоваться как собственные входные сигналы 2048 кбит/с, так и сигна­лы синхронизации, получаемые на данном узле (сетевой станции) в виде гармонического колебания 2048 кГц.

В связи с широким внедрением технологии синхронной цифровой ие­рархии SDH тактовая сетевая синхронизация (ТСС) также строится по иерархическому принципу, в соответствии с которым ТСС должна содер­жать четыре уровня:

- первичный стандарт или первичный эталонный генератор (ПЭГ);

- вторичные (или ведомые) задающие генераторы (ВЗГ) сетевых узлов
(транзитных узлов);

- задающие генераторы сетевых станций (местных узлов);

- задающие генераторы цифровой аппаратуры.

Каждый уровень системы синхронизации, начиная со второго, должен принудительно синхронизироваться от верхнего по принципу ведущий-ведомый.

Характеристики первичного стандарта или ПЭГ должны отвечать сле­дующим требованиям:

- формирование эталонных тактовых последовательностей с частотой
е допускается не более одного проскальзывания за 70 суток. следования 2048 кГц, с относительной погрешностью частоты не более
1-Ю-¹¹;

- генерировать сигналы синхронизации полностью автономно от дру­
гих источников эталонных сигналов или может управляться от стандарт­
ных эталонных источников частоты и времени;

- должен иметь возможность работать в синхронном режиме с внеш­
ними сигналами, но при этом управляющие воздействия не должны вызы­
вать даже кратковременных отклонений от частоты, превышающих мак­
симально допустимую ошибку временного интервала;

- должен быть высоконадежным и, соответственно, включать в свой
состав резервное оборудование с целью обеспечения непрерывности вы­
ходного сигнала. Любое нарушение непрерывности фазы, вызванное
внутренними операциями, проводимыми в генераторе, должно приводить
лишь к удлинению или укорочению тактового интервала потока Е1 на
величину, меньшую 1/8 тактового интервала (т. е. не более 61 не);

—■ для достижения высокой надежности ПЭГ требуется такая избыточ­ность, чтобы можно было определить возникающие отклонения частоты выше допустимых пределов и произвести переключение на исправный генератор, не допуская при этом превышения допустимых значений ошибки временного интервала;

- должен иметь не менее 16 выходов тактовой частоты 2048 кГц;

- должны обеспечиваться дистанционный контроль и управление.

В качестве ПЭГ, удовлетворяющих вышеприведенным требованиям, используются атомные генераторы, а именно: цезиевые ПЭГ, обладающие высокой долгосрочной стабильностью, и рубидиевые ПЭГ, обладающие несколько меньшей долгосрочной стабильностью, чем цезиевые ПЭГ, но более экономичные.

Характеристики ВЗГ должны отвечать следующим требованиям:

должны выполнять функции аппаратуры синхронизации

- второго
уровня иерархии;

- должны формировать тактовые последовательности с частотой
2048 кГц для синхронизации различного оборудования, установленного
на станции (или сетевом узле); формируемые в ВЗГ выходные последова­
тельности тактовой частоты должны управляться внешним синхронизи­
рующим сигналом, не производя при этом фазовых дрожаний, сущест­
вующих в последнем, и иметь при этом не менее 16 выходов;

- ВЗГ должен допускать кратковременную автономную работу в ре­
жиме запоминания частоты синхросигнала; точность запоминания при
этом должна быть не хуже 5-10"¹⁰, а суточный дрейф частоты не должен
превышать Ы0~⁹;

синхросигнал на ВЗГ может поступать в составе информационного сигнала потока Е1 или в виде гармонического эталонного сигнала 5 или 10 МГц;

- при проведении на ВЗГ внутренних работ по переоборудованию не
должна нарушаться непрерывность фазы выходного сигнала: на времен­
ном интервале до 8 периодов тактовой частоты скачок фазы не должен
превышать 1/64 периода, т. е. 7,6 не, а на интервале до 2 с - 1/8 тактового
интервала, или 61 не;

- фазовые дрожания выходного сигнала должны быть минимальными
и не превышать долей наносекунды;

- полоса захвата и удержания ВЗГ должна быть менее чем 210~⁸ от
номинальной частоты ВЗГ;

- ВЗГ должен взаимодействовать с сетью обслуживания, обеспечи­
вающей дистанционный контроль и управление.

В качестве ВЗГ, как правило, используются кварцевые генераторы, ко­торые обеспечивают достаточно высокую краткосрочную стабильность и являются достаточно надежными простыми и экономичными.