Синхронизация SDH сетей

прерывания эталонный сигнал синхронизации не может быть использован. Когда

эталонный сигнал восстанавливается, или если прерывание сохраняется и

генератор переключает эталонные сигналы, сохраняется одна ошибка,

относящаяся к реальной временной разнице между местным генератором

приемника и вновь восстановленным эталонным сигналом. Ошибка временного

интервала, возникающая из-за каждого прерывания, зависит от конструкции

генератора, но должна быть меньше 1 мксек. Эта случайная ошибка

синхронизации будет накапливаться, как случайный набег, вызывающий

появление частотной модуляции белого шума в сигнале синхронизации

принимающего генератора.

В дополнение к частотной модуляции белого шума, прерывания могут

привести к частотному сдвигу между генератором приемника и генератором

источника. Это происходит из-за смещения фазы в генераторе приемника во

время восстановления эталонного сигнала. Число смещений зависит от

конструкции генератора. Величина этого смещения играет решающую роль для

рабочих характеристик долговременной синхронизации генератора приемника.

Это смещение будет накапливаться в цепочке генераторов приемников.

Конечным результатом является то, что возникает сдвиг частоты между всеми

генераторами в цепочке синхронизации. Величина сдвига по частоте

увеличивается с количеством генераторов в цепи. Поэтому, в условиях

реальной сети, генераторы приемника будут работать с долговременной

частотой, слегка отличающейся от частоты первичного эталонного генератора.

Величина этого частотного смещения является функцией возможностей

характеристик генератора приемника (смещения его ошибки временного

интервала во время перестроек) и числа кратковременных прерываний (SES)

устройства, передающего эталонный сигнал.

Таким образом, существует длительное частотное смещение, вызванное

кратковременными сбоями устройства и уходом частоты приемника, что является

основной причиной проскальзываний в сети. Долговременный сдвиг по частоте

может изменяться от нескольких единиц на 10 -12 до нескольких единиц на 10

- 10, в зависимости от сетевой конфигурации и от характеристик генератора и

устройства. Этот сдвиг по частоте на несколько порядков хуже, чем разница

частот между двумя первичными эталонными генераторами. По этой причине

среди операторов сетей существует растущая тенденция устанавливать в сети

множество источников первичного эталонного сигнала и ограничивать

количество каскадов эталонной синхронизации, подключенных к сети.

Работа в условиях стресса - генераторы СРЕ.

При работе в условиях стресса (экстремальных внешних воздействий)

функционирование генераторов СРЕ слоя 4 совершенно отличается от работы

других сетевых генераторов. Это обусловлено тем, что большинство

генераторов СРЕ не имеют фазовой автоподстройки для ограничения ошибок

временного интервала, возникающих вследствие кратковременных прерываний.

Большинство СРЕ плохо работают при кратковременных ошибках на входах

тактовой синхронизации.

Когда генератор слоя 4 подвергается кратковременному прерыванию, он

сигнализирует о невозможности использования эталонного сигнала и

переключает эталонный сигнал на запасной источник синхронизации. Этот

запасной источник может быть либо другим эталонным сигналом синхронизации,

либо его внутренним генератором. Во время этого переключения генератор

обычно будет выдавать большой, быстрый фазовый скачок длительностью 10-1000

мксек. Этот фазовый скачок возникает на всех исходящих линиях СРЕ.

Генераторы, расположенные вниз по направлению потока, не способны

оставаться «привязанными» к эталонному сигналу при таком фазовом выбросе.

Для устройства, расположенного вдоль сети, фазовый скачок не отличается от

ошибки устройства. В результате, генератор, расположенный вдоль сети, будет

переключать свой эталонный сигнал, вызывать другой фазовый выброс и

дальнейшее распространение событий ошибок. Поэтому одна ошибка в устройстве

в верхней точке цепи синхронизации может привести к ошибкам всех линий и

узлов , расположенных ниже по цепи синхронизации. (Рис.9).

Частных сети, использующие генераторы слоя 4, обычно имеют слабые

рабочие характеристики. Они могут быть в 1000 раз хуже, чем в сетях общего

пользования, работающих при эффективной долговременной нестабильности

частоты от 1х10-9 до 1х10-7. Обычным является появление десятков

проскальзываний в день/СРЕ. Кроме того, фазовые выбросы, вызванные плохой

синхронизацией, появляются как ошибки передачи. Синхронизация СРЕ может

вызвать до сотен до сотен ошибок передачи в день. Избыточные ошибки

передачи в частных сетях являются обычным симптомом плохих рабочих

характеристик синхронизации.

Рис. 9 – Ошибки каскадирования в частных сетях.

Работа в режиме удержания

Генератор приемника будет работать в режиме удержания в тех редких

случаях, когда он теряет все свои эталонные сигналы синхронизации на

значительный период времени. Существует два основных фактора, влияющих на

характеристики удержания:

начальный сдвиг по частоте и дрейф частоты. Начальный сдвиг частоты

вызывается возможностью установки частоты местного генератора и шумом

эталонного сигнала синхронизации, когда генератор впервые переходит в режим

удержания. Дрейф частоты возникает из-за старения кварцевых генераторов.

Требования ITU, предъявляемые к генератору, рассматривают влияние обоих

факторов на характеристики удержания по отдельности. Требования ANSI к

удержанию рассматривают объединенные характеристики.

Стандарты сопряжения

Современные стандарты генераторов не гарантируют приемлемой работы в

условиях стресса. Требования к сопряжению ANSI и ITU разработаны только для

идеальных условий. В условиях идеальной работы ежедневная ошибка временного

интервала должна сохраняться в пределах 1-10 мксек, а долговременный сдвиг

частоты должен быть менее чем 1х10-11. Однако, из-за неопределенности

характеристик при работе в условиях стресса, допускается, что

долговременные рабочие характеристики реальной сети могут быть хуже, чем

1х10-11.

Введение в планирование синхронизации.

Роль планирования синхронизации заключается в определении

распределение синхронизации в сети и в выборе генераторов и оборудования,

используемых для синхронизации сети. Это включает выбор и определение

местоположения управляющего генератора (ов), распределение функций

первичных и вторичных сигналов синхронизации и анализ сети, гарантирующий,

что достигаются и сохраняются приемлемые уровни характеристик.

Основные принципы.

Чтобы обеспечить наилучшие характеристики и устойчивость сети

синхронизации, следует придерживаться нескольких правил и процедур.

Наиболее важными из них являются отсутствие замкнутых петель синхронизации,

поддержание иерархии, следование принципу BITS, использование наилучших

возможностей для транспортировки эталонных сигналов синхронизации и

сведения к минимуму их каскадирования.

Петли синхронизации возникают, когда генератор использует для

отслеживания свой собственный эталонный сигнал синхронизации (рис. 10). При

возникновении таких петель, частота эталонного сигнала становится

нестабильной. Генераторы в петле синхронизации медленно начнут работать с

погрешностью полного диапазона генератора. Это приводит к тому, что

генератор показывает характеристики во много раз хуже, чем в свободном

режиме или в режиме удержания. Поэтому важно, чтобы поток эталонных

сигналов синхронизации в сети разрабатывался бы таким образом, чтобы петли

синхронизации не могли формироваться ни при каких обстоятельствах. Ни одна

комбинация первичных и/или вторичных эталонных сигналов не должна привести

к петле синхронизации. В правильно спланированной сети всегда можно

избежать петель синхронизации.

Рис. 10 – Петля синхронизации.

Поддержание иерархии важно для достижения наилучших рабочих

характеристик в сети. В идеальных условиях или в условиях стресса передача

синхронизации с лучших на худшие генераторы оптимизирует рабочие

характеристики. Синхронизация все еще будет сохраняться при нормальной

работе, если синхронизация передается с худшего на лучший генератор. При

этом могут немного пострадать рабочие характеристики, т.к. лучший генератор

менее чувствителен к кратковременным сбоям сети и будет накапливать меньше

ошибок временного интервала. Только в том случае, если генератор,

расположенный выше по сети, входит в режим удержания или в свободный режим,

это приводит к нарушению иерархии и вызывает основные проблемы. В этом

случае генератор с худшими характеристиками, расположенный выше по сети и

находящийся в режиме удержания, может иметь частотную погрешность хуже, чем

может обеспечить генератор, расположенный ниже по сети. Генератор,

расположенный ниже по сети, не будет оставаться ведомым и тоже перейдет в

режим удержания. Это приводит к появлению множества генераторов, работающих

в режиме удержания и к возникновению избыточных проскальзываний в сети.

Большинство сетевых администраторов при распределении синхронизации

следует принципу BITS (создание интегрированного источника синхронизации)

или SSU (рис. 11). При использовании метода BITS или SSU наилучший

генератор в офисе предназначен для приема эталонных сигналов из-за пределов

этого офиса. Все другие генераторы в офисе синхронизируются от этого

генератора.

Рис. 11 – Конфигурация BITS/SSU.

Во многих случаях BITS или SSU является генераторами сигнала

синхронизации, единственным назначением которого является синхронизация.

Другие администрации полагаются на синхронизацию BITS или от коммутационных

систем или кросс-коммутаторов. Генератор BITS или SSU должен быть

генератором, который наилучшим образом действует в условиях стресса и

удержания и является наиболее надежным. В соответствии с принципом BITS или

SSU, рабочие характеристики синхронизации офиса будут определяться

генератором BITS/SSU, т.к. только генератор BITS/SSU подвержен стрессу в

отношении его эталонного сигнала синхронизации.

Для сведения к минимуму количества проскальзываний необходимо

применять лучшее оборудование для передачи эталонного сигнала

синхронизации. Наилучшее оборудование должно вырабатывать эталонный сигнал

с наименьшим числом сбоев. Это относится к эталонному сигналу, который

имеет наименьшее среднее число SES и свободен от избыточной нестабильности

синхронизации (джиттера и вандера). Эталонные сигналы, являющиеся полезными

нагрузками на SDH не должны использоваться для синхронизации, т.к. они

подвержены обработке указателя, которая добавляет избыточный джиттер и

вандер к эталонному сигналу. Подобным же образом, эталонные сигналы,

которые передаются услугами ATM, будут иметь значительный вандер и не

должны использоваться для синхронизации.

Каскадирование эталонных сигналов синхронизации по сети должно

сводиться к минимуму (рис.12). Характеристики синхронизации будут всегда

ухудшаться, т.к. синхронизация передается от генератора к генератору. Чем

больше генераторов и оборудования в цепи синхронизации, тем больше будет

накопленное ухудшение и тем больше частотный сдвиг. Каждое устройство будет

добавлять ухудшения, на которые должны будут реагировать генераторы в

цепи. Поэтому, для обеспечения наилучших характеристик цепи синхронизации

должны оставаться короткими.

Рис. 12 – Избыточное каскадирование.

Планирование синхронизации в сети SDH

Основным моментом планирования сети синхронизации является решение

вопроса распределения тактовых сигналов и выбор источников синхросигналов и

другого оборудования для тактирования сети. Распределение тактовых

сигналов и выбор источников различны для сетей на основе SDH. В этом

разделе рассматривается планирование синхронизации для сетей SDH.

Распределение опорного сигнала

ITU определяет способ подключения источника опорного сигнала к сети

синхронизации (рисунок 13) как ключевой вопрос распределения сигналов

синхронизации. В цепи не должно быть более 10 транзитных или местных

узловых точек. Эти узловые точки относятся к 10 офисам, которые используют

источник синхросигнала транзитного или местного уровня в качестве источника-

размножителя синхросигналов (SSU). Между офисами существуют цепи источников

синхросигналов в виде элементов SDH. Ни одна цепь не должна содержать более

20 синхронизируемых источников. Общее число источников в полной цепи

подключения опорного сигнала должно быть не более 60. Каждый источник

синхросигнала в цепи получает сигнал синхронизации от оптической линии, как

показано на рисунке 14.

Рис. 14 – Распределение тактирования с использованием линий SDH

Такое подключение опорного источника было принято на основе

моделирования работы в идеальных условиях и должно удовлетворять

требованиям обеспечения величины джиттера 5 UI для транспортирования DS3,

DS1 и E1. Измерений для экспериментальной проверки результатов

моделирования не проводилось. Следует отметить, что дрейф, вносимый при

транспортировке DS1 и E1, был незначительным при таком подключении опорного

источника. Необходимость уменьшения величин дрейфа путем ограничения

допустимой величины временной ошибки в напряженном режиме может потребовать

изменения в подключении опорного источника, как обсуждалось в предыдущем

разделе. Кроме того, в интересах надежности может потребоваться укорочение

длины цепи.

Требования к источнику-размножителю синхросигналов (SSU)

Чтобы удовлетворить требованиям к величине джиттера при

транспортировании DS3, DS1 и E1, источник-размножитель синхросигнала,

используемый для создания единого времени для офисов в сети ВН, должен

иметь транзитный или местный уровень. Источник синхросигнала должен иметь

низкий уровень собственного шума и полосу пропускания фильтра не более 0,1

Гц для фильтрации шума сети. Источник должен обрабатывать МТIЕ, равную 1000

наносекунд при скорости изменения фазы менее 5х10-8 для наибольшего из

периодов восстановления синхронизации. Эта скорость изменения фазы

значительно меньше, чем требуется в сетях, основанных на SONET.

Рис. 13 – Цепь подключения опорного источника в сети синхронизации

SDH.

Для ограничения дрейфа E1 и DS1 следует использовать SSU с лучшей

характеристикой отработки MTIE и улучшенной фильтрацией. ITU еще не

разработал подходов для выполнения требований по дрейфу DS1/E1.

Требования к тактированию сетевого элемента SDH

Источник синхросигнала сетевого элемента имеет более низкие

характеристики, чем источник местного уровня, соответствующий ITU. Он

удовлетворяет требованиям по удержанию частоты 5х10-8 для начального сдвига

частоты и 5х10-7 за сутки для дрейфа частоты. Требования к восстановлению

синхронизации: MTIE менее 1,0 микросекунды при скорости изменения фазы

менее 5х10-8 для наибольшего из периодов восстановления синхронизации.

Основное различие между источниками синхросигнала сетевых элементов

SDH и SSU состоит в полосе пропускания. Сетевой элемент SDH имеет полосу от

1 до 10 Гц, которая ограничена этими пределами по двум причинам. Во-первых,

полоса пропускания должна быть, по крайней мере, в 10 раз больше полосы

SSU, чтобы накопление дрейфа в условиях идеального режима было минимальным.

Во-вторых, источник синхросигнала сетевого элемента должен обеспечивать

быстрое восстановление синхронизации.

Когда сетевые элементы SDH сконфигурированы в кольцо, и в тракте

передачи сигнала синхронизации происходит разрыв (рисунок 15а),

распределение синхронизации в кольце переконфигурируется.

Переконфигурированное распределение показано на рисунке 156.

Переконфигурирование распределения синхронизации полного кольца из 20

сетевых элементов должно занимать около 15 секунд. Это означает, что каждый

сетевой элемент должен закончить переконфигурирование своей синхронизации и

выйти на режим установившегося выходного сигнала за время около одной

секунды. Это условие требует достаточно быстрой реакции сетевого элемента

SDH и, следовательно, ограничивает полосу фильтрации.

Рис. 15а – Кольцевая конфигурация SDH Рис. 15б – Кольцевая

конфигурация SDH с

с нормальным потоком сигнала синхро- разрывом в тракте

передачи сигнала синх-

низации, направленным против часовой ронизации, поток которого

направлен про-

стрелки. тив часовой стрелки.

Заключение.

В данной работе был представлен обзор сетевой синхронизации. Было

показано, что характеристики синхронизации оказывают значительное влияние

на предоставление услуг по передаче цифровых данных, услуг передачи

кодированных сообщений и на развитие новых технологий, таких как SDH.

Главным фактором воздействия на характеристики синхронизации в реальной

работе сети является частотный сдвиг, который генератор приемника

демонстрирует относительно источника первичного эталонного сигнала (ПЭГ), к

которому он "привязан". Это ухудшение характеристик может управляться

введением нескольких первичных эталонных генераторов, путем использования

устойчивых генераторов и правильного планирования синхронизации.

Литература

1. И.Г.Бакланов "Технологии измерений первичной сети. Часть 1. Системы

Е1,PDH, SDH."; ЭКО-ТРЕНДЗ, 2000

2. Н.Н.Слепов "Синхронные цифровые сети SDH."; ЭКО-ТРЕНДЗ, 1999

3. В.Н. Папантонопуло, Б.И. Круг, «Телекоммуникационные системы и сети»;

СГАТИ, Новосибирск 1997

4. В.Г. Фокин «Аппаратура и сети доступа»; СГТУТИ, Новосибирск 1999.

5. «Учебный курс SDH мультиплексор SMA-1»; НПЦ СПЕКТР, Самара 1996

6. Кашин М.В., Муштаков Е.А «Основы SDH»; СРТТЦ, Самара, 2001

Страницы: 1, 2, 3, 4