Admin

Организация сети тактовой синхронизации

В.В. Шмытинский, В.И. Корхова

В статьях [1, 2], опубликованных ранее в журнале "АСИ", были рассмотрены режимы синхронизации в цифровых сетях связи и основные принципы построения тактовой сетевой синхронизации. В соответствии с концепциями развития связи в Российской Федерации и системы тактовой сетевой синхронизации (ТСС) эти принципы являются едиными для всех сетей, входящих во взаимоувязанную сеть связи РФ (ВСС РФ). Они выступают также основой для построения систем ТСС этих сетей, в том числе и ведомственных. Это единство является необходимым условием для реализации взаимодействия цифровых сетей, входящих в ВСС РФ.

Построение системы ТСС, предназначенной для обеспечения качественными синхросигналами всего необходимого оборудования выполняется путем ее наложения на подлежащую синхронизации цифровую сеть. Система ТСС не должна ухудшать живучесть цифровых сетей и должна быть рассчитана на работу в условиях оперативной перестройки сетей в процессе эксплуатации. Кроме этого, она не должна сдерживать развитие сетей связи и, следовательно, развиваться параллельно с ними.

Построение сети тактовой синхронизации для цифровой сети связи зависит от ее топологии и применяемого на ней оборудования. Важнейшим требованием при этом является избежание петель синхронизации. Это недопустимо, так как синхронизация на участках сети будет осуществляться синхросигналами не обязательно наилучшего качества, или поддерживаться оборудованием, не обеспечивающим требуемое качество синхросигналов. Все это может привести к ухудшению качества передачи информации и нарушению режима работы сети связи.

В зависимости от топологии и оборудования, применяемого на сети, выбираются места подключения разрабатываемой системы ТСС к внешним источникам синхронизации, основных и резервных ее направлений, а также, в случае необходимости, места установки специализированного выделенного генераторного оборудования. При построении системы ТСС также следует учитывать, что синхросигнал для центров коммутации должен передаваться от первичного эталонного генератора ПЭГ по кратчайшему пути с использованием линий синхронной цифровой иерархии (СЦИ) наиболее высокого уровня иерархии.

При проектировании особое внимание следует обращать на то, чтобы избегать замкнутых колец не только по основным маршрутам синхронизирующих сигналов, но и при реконфигурации сети связи в процессе плановых или аварийных переключений.

Оборудование, требующее синхронизации — это в первую очередь устройства коммутации (цифровые коммутационные станции, аппаратура кроссовой коммутации), а также мультиплексоры СЦИ и плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ), оборудование абонентского доступа. Все устройства имеют в своем составе генераторное оборудование, отвечающее требованиям рекомендаций МСЭ-Т, а также входы и выходы синхронизации. Для синхронизации различного оборудования могут служить различные сигналы. Основными сигналами в системе тактовой сетевой синхронизации являются: импульсная последовательность или синусоидальный сигнал с частотой 2048 кГц, цифровой информационный сигнал со скоростью передачи 2048 кбит/с и цифровые сигналы синхронной цифровой иерархии с линейными скоростями синхронных транспортных модулей CTM-N.

Например, в обычном режиме синхронизации мультиплексора СЦИ от внешних источников могут быть выбраны следующие варианты. Им должны быть назначены приоритеты, соответствующие общей идеологии построения ТСС: порты входящих линий (линейные сигналы СТМ); один из СТМ-портов трибутар-ных плат (компонентных потоков) плат (для мультиплексоров уровня иерархии выше первого) или один из 63 портов трибутар-ных плат 2 Мбит/с (для мультиплексоров любого уровня иерархии); специальный входной порт синхронизации, как правило, 2048 кГц.

На рис. 1 представлена схема выбора синхросигналов в мультиплексоре СЦИ.


При стандартном варианте анализируются заголовки СТМ в соответствии с установленными приоритетами выбора для направлений. Сначала анализируется сигнал, приходящий с основного направления, затем — с резервного. Если качество сигнала, приходящего с основного направления, ниже уровня качества ПЭГ, то он сравнивается с уровнем качества сигнала, приходящего со второго направления. Если последний лучше, то внутреннему генератору предписывается использовать для синхронизации сигнал со второго направления.

В качестве одного из приоритетов выбора также может быть программно определен вход синхронизации 2048 кГц или компонентный информационный сигнал 2048 кбит/с. В случае пропадания синхросигналов какого-либо источника используются синхросигналы доступного источника со следующим приоритетом.

Если первоначальный источник восстанавливается, то дальнейшее действие зависит от того, какой режим работы был выбран оператором: реверсивный или нереверсивный. При реверсивном режиме работы после любого отказа синхронизации всегда выбирается источник синхросигналов с наивысшим приоритетом, как только такой источник становится доступным. При нереверсивном режиме работы возврат к источнику с наивысшим приоритетом производится автоматически в том случае, если происходит отказ действующего источника. Восстановить работу от этого источника можно в принудительном режиме через интерфейс управления.

Выход тактовых сигналов через системный тактовый генератор оборудования используется для синхронизации всех внутренних интерфейсов передачи трафика и трибутарных плат СТМ-1, если таковые используются. Тактовые сигналы оборудования также поступают на выход внешней синхронизации (частота 2048 кГц).

В случае пропадания синхросигналов от всех источников, внесенных в таблицу приоритетов, системный тактовый генератор переходит в режим удержания "holdover". Работа в этом режиме происходит от сигналов внутреннего генератора, который ранее был синхронизирован с синхросигналом, поступавшим от исправного источника. Благодаря использованию цифровой формы хранения информации о самых последних условиях синхронизации стабильность тактовой частоты в режиме "holdover" в любой момент времени поддерживается в пределах 0,05 ррт относительно частоты синхросигнала, поступавшего от последнего исправного источника синхросигналов непосредственно перед отказом. Если системный тактовый генератор переходит в режим "holdover", внешние выходы синхросигналов отключаются.

В нормальном режиме работы мультиплексор может являться источником синхронизирующих сигналов для соседних элементов сети через выход внешней синхронизации 2048 кГц или через линейные и компонентные сигналы СТМ.

В цепочках и кольцах мультиплексоров СЦИ помимо оценки качества самого синхронизирующего сигнала происходит оценка "статуса синхронизации". Для этого зарезервированы и используются специальные байты в заголовке СТМ. Более подробно эта процедура описана далее при рассмотрении примера.

Любой элемент сети СЦИ использует несколько основных критериев при определении активного источника синхронизации. Уровень качества каждого источника определяется путем анализа информации, передаваемой в заголовке сигнала CTM-N, либо задается пользователем программно. В случае потери сигнала синхронизации на активном входе, последнему присваивается уровень качества "не использовать в качестве источника синхронизации". Сначала выделяются все источники с наивысшим уровнем качества. После этого из них выбирается тот, который имеет заданный пользователем приоритет. Если этому критерию удовлетворяют несколько возможных источников сигнализации, то аппаратура самостоятельно принимает решение.

Любой сетевой элемент выбирает не только опорный сигнал для своего внутреннего тактового генератора, но и для внешнего выхода синхронизации. В зависимости от цели могут различаться критерии, по которым выполняется поиск наилучшего решения. Механизм же его в обоих случаях одинаков.

Если внешние сигналы ниже качества сигнала внутреннего тактового генератора, то они будут отвергнуты, а тактовый генератор переходит в режим удержания.

Если уровень качества сигнала внешнего и внутреннего тактовых генераторов ниже определенного программно заданного порогового уровня качества, то будет сформировано соответствующее сообщение о статусе синхронизации ("не использовать в качестве источника синхронизации") или сигнал индикации аварийного состояния. Следует заметить, что обычно аппаратура использует автоматический выбор сигнала синхронизации и предусматривает возможность блокировки оператором отдельных источников или принудительное переключение на более предпочтительный.


На сети связи железнодорожного транспорта имеются как сравнительно небольшие СЦИ-кольца СТМ-1 в пределах отделений дорог, так и кольца магистральной сети большей пропускной способности в масштабах регионов.

Рассмотрим пример построения фрагмента цифровой первичной сети связи (рис. 2). На нем представлены кольца СЦИ (СТМ-16 и СТМ-1), сходящиеся в узле, где располагается аппаратура кроссовой коммутации (КК). Линией СТМ-4 узел связан с другим удаленным узлом в топологии "точка-точка". Доступ цифровых каналов на малых станциях между двумя соседними мультиплексорами СЦИ организован через гибкие мультиплексоры ГМ на уровне первичных трактов 2048 кбит/с.

Следует обратить внимание на то, что на рис. 2 изображена не информационная сеть, а сеть синхронизации. Здесь основные пути сигналов синхронизации первого выбора показаны сплошной линией, а резервные нити сигналов второго выбора — штриховой.

Первый уровень ТСС, включающий первичный эталонный генератор ПЭГ, находится вне рассматриваемого фрагмента. Второй и третий уровни ТСС должны содержать ведомые задающие генераторы ВЗГ, выполненные как отдельная аппаратура, генераторы коммутационных станций (удовлетворяющие требованиям Рекомендации G.812 для транзитных узлов) или задающие генераторы аппаратуры кроссовых соединений.

Все эти генераторные элементы могут играть роль как транзитных (второй уровень ТСС), так и местных (третий уровень ТСС) ведомых задающих генераторов ВЗГ. Иначе говоря, приведенный на схеме узел может рассматриваться как второй уровень ТСС, где основным элементом является ВЗГ, получающий синхросигнал по кратчайшему пути от первичного эталонного генератора ПЭГ. Сигнал синхронизирующих ВЗГ выделяется из линейного сигнала СТМ-16 и, после соответствующей обработки, подается на выход внешней синхронизации мультиплексора СТМ-16 как 2048 кГц. Последний уровень ТСС представлен генераторными элементами мультиплексоров СЦИ (ТМ) и гибких мультиплексоров ГМ, обеспечивающих абонентский доступ.
Синхросигнал от первичного эталонного генератора ПЭГ в данный узел должен приходить по двум независимым направлениям. Сигналом второго выбора для ведомого задающего генератора ВЗГ будет сигнал 2048 кГц от мультиплексора СТМ-4. Сигналами 2048 кГц, вырабатываемыми ВЗГ, будут синхронизироваться все сетевые элементы, установленные в узле, включая кроссовый коммутатор. Резервирование источника синхронизации для кроссовой коммутации КК целесообразно предусмотреть от мультиплексора СТМ-16, так как он находится ближе к первичному эталонному генератору ПЭГ.

Так как кроссовый коммутатор является центральным элементом узла и получает надежный сигнал синхронизации высокого качества, вырабатываемые им информационные потоки 2048 кбит/с можно использовать для резервирования основных сигналов синхронизации (2048 кГц от ВЗГ)- Так, сигналом второго выбора для мультиплексора СЦИ кольца СТМ-1 будет один из трибутарных сигналов 2048 кбит/с от кроссовой коммутации КК. Третьим приоритетом для всей аппаратуры узла обычно является режим удержания частоты.

Мультиплексоры СЦИ в кольце по основному и резервному направлениям синхронизируются линейными сигналами СТМ. Рассмотрим восстановление синхронизации в кольце при обрыве линии между мультиплексорами (рис. 3, а).


Сообщение о статусе синхронизации "От ПЭГ" посылается в заголовке сигнала СТМ в двух направлениях от основного узла. Остальные мультиплексоры транслируют его в основном направлении, а в обратном передают сообщение "не использовать для синхронизации" ("Не исп."). Направление каналов синхронизации по кольцу определяется пользователем путем установки приоритетов источников синхронизации в каждом мультиплексоре. В данном случае выбрано направление по часовой стрелке.

Для рассматриваемого примера в случае отказа на одном из участков кольца первый, расположенный после поврежденного участка, узел переводит собственный тактовый генератор в режим удержания. Других вариантов нет, так как с другого направления приходит поток СТМ-4. В его заголовке содержится сообщение о том, что он не может использовать в качестве сигнала синхронизации "Не исп.". Это предотвращает возникновение замкнутой петли. На выходе этого узла сообщение о статусе синхронизации изменяется на статус "генератора линейного оборудования СЦИ".

Таким образом, все элементы кольца за поврежденным участком, за исключением последнего узла (расположенного перед основным), переходят в режим синхронизации от узла, тактовый генератор которого работает в режиме удержания, и меняют на выходах соответственно статусное сообщение. Этот последний перед основным узел на своем входе имеет поток СТМ с уровнем качества "От ПЭГ". В результате выбора между источниками с уровнями "От ПЭГ" и "генератор линейного оборудования СЦИ" узел перед основным переключается на новый источник синхронизации "От ПЭГ" и транслирует его в противоположном направлении. Аналогично переключаются и все остальные узлы вплоть до участка повреждения. Таким образом происходит автоматическое восстановление синхронизации в кольце (рис. 3, б).

Гибкие мультиплексоры, обеспечивающие абонентский доступ, соединены в цепь между соседними мультиплексорами СЦИ. Первый мультиплексор в цепи должен быть синхронизирован сигналом 2048 кГц от близстоящего мультиплексора СЦИ. Последующие гибкие мультиплексоры ГМ в цепи используют для синхронизации тактовые сигналы, выделяемые из информационных потоков 2048 кбит/с. В гибких мультиплексорах не применяются механизмы сообщений о статусе тактовой синхронизации. Именно поэтому для исключения образования петель синхронизации в качестве второго приоритета выбора не следует выбирать сигналы 2048 кбит/с обратного направления. В случае потери основного тактового сигнала гибкий мультиплексор, как правило, должен переходить в автономный режим работы.

Даже на этом, достаточно условном примере, где рассматривались только сетевые элементы первичной сети, видно, что проблема организации сети ТСС — вариантная. Выбор решения для узлов или линий передачи определяется, прежде всего, критериями соответствия требованиям, нормам и правилам построения системы, изложенным в документах [3, 4]. Следующими критериями будут такие, как надежность, стоимость, быстродействие и др. В каждом проекте эти критерии могут определяться в зависимости от конкретных условий и имеющихся ограничений.

Литература

1. Шмытинский В. В., К о р-х о в а В. И. Режимы синхронизации в цифровых сетях связи. "Автоматика, связь, информатика", 2000, Ns 12.

2. Ш м ы т и н с к и й В. В., К о р-х о в а В. И. Принципы построения тактовой сетевой синхронизации. "Автоматика, связь, информатика", 2001, № 1.

3. Руководящий технический материал по построению тактовой сетевой синхронизации на цифровой сети связи Российской Федерации. ЦНИИС, Москва, 1995 г.

4. Рекомендации МСЭ-Т G.810-G.812.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Автоматика, связь, информатика".

Перенес: Admin