Синхронизация сетей sdh

5. Синхронизация сетей sdh.

Проблема синхронизации сетей SDH является частью общей проблемы синхронизации цифровых се­тей, использующих ранее плезиохронную иерархию. Общие вопросы синхронизации, описанные в рекомендации CCITT G.810, актуальны как для плезиохронных, так и для синхронных сетей. Отсутствие хорошей синхронизации приводит, например, к относительному "проскальзыванию" цифро­вых последовательностей или "слипам" (slip) и ведет к увеличению уровня ошибок синхронных сетей.

Цель синхронизации - получить наилучший возможный хронирующий источник или генератор та­ктовых импульсов или таймер для всех узлов сети. Для этого нужно не только иметь высокоточный хронирующий источник, но и надежную систему передачи сигнала синхронизации на все узлы сети.

Система такого распределения базируется в настоящее время на иерархической схеме, заклю­чающейся в создании ряда точек, где находится первичный эталонный генератор тактовых им­пульсов PRC (ПЭГ), или первичный таймер, сигналы которого затем распределяются по сети, соз­давая вторичные источники - вторичный или ведомый эталонный генератор тактовых импульсов SRC (ВЭГ), или вторичный таймер, реализуемый либо в виде таймера транзитного узла TNC, ли­бо таймера локального (местного) узла LNC. Первичный таймер обычно представляет собой хро­нирующий атомный источник тактовых импульсов (цезиевые или рубидиевые часы) с точностью не хуже 10^-11. Он обычно калибруется вручную или автоматически по сигналам мирового скоордини­рованного времени UTC. Эти сигналы затем распространяются по наземным линиям связи для реализации того или иного метода синхронизации.

5.1. Методы синхронизации

Существуют два основных метода узловой синхронизации: иерархический метод принудитель­ной синхронизации с парами ведущий-ведомый таймеры и неиерархический метод взаимной синхронизации. Оба метода могут использоваться отдельно и в комбинации, однако как показывает практика, широко используется только первый метод.

Внедрение сетей SDH, использующих наряду с привычной топологией "точка-точка", кольцевую и ячеистую топологии, привнесло дополнительную сложность в решение проблем синхронизации, так как для двух последних топологий маршруты сигналов могут меняться в процессе функционирования сетей.

Как уже было сказано, сети SDH имеют несколько дублирую­щих источников синхронизации:

- сигнал внешнего сетевого таймера, или первичный эталонный таймер PRC, определяемый в рекомендации ITU-T G.811, сигнал с частотой 2048 кГц;

Рекомендуемые материалы

- сигнал с трибного интерфейса канала доступа, аналог таймера транзитного узла TNC, опре­деляемый в рекомендации ITU-T G.812, сигнал с частотой 2048 кГц, выделяемый из первичного потока 2048 кбит/с;

- сигнал внутреннего таймера, или таймера локального узла LNC, определяемый в рекоменда­ции ITU-T G.812, сигнал 2048 кГц;

- линейный сигнал STM-N, или линейный таймер, сигнал 2048 кГц, выделяемый из линейного сигнала 155.520 Мбит/с или 4n x 155.520 Мбит/с.

Учитывая, что трибы 2 Мбит/с отображаются в виртуальные контейнеры и могут плавать в рам­ках структуры вложенных контейнеров, использующих указатели, их сигналы должны быть исключены из схемы синхронизации SDH сети. Точность сигналов внутреннего таймера порядка 1-5x10^-6 - мала, учитывая возможность накапливания ошибки в процессе так называемого "каскадирования сигналов таймеров", когда узел сети восстанавливает сигнал таймера по принятому сигналу и передает его следующему узлу. В этом смысле наиболее надежными источниками синхронизации являются сигнал внешнего сетевого таймера и линейный сигнал STM-N.

Целостность синхронизации сети PDH базировалась на использовании иерархической принуди­тельной синхронизации (ведомый/ведущий таймеры). В ней прохождение сигналов таймеров через узлы сети было прозрачным. В сети SDH, восстанавливающей в каждом узле сигнал таймера из ли­нейного сигнала STM-N, такая прозрачность теряется. В этой ситуации целостность синхронизации сети SDH лучше поддерживается при использовании распределенных первичных эталонных источ­ников PRS, что позволяет устранить эффекты "каскадирования сигналов таймеров". Метод распределенных PRS описан в стандарте Bellcore GR-2830-CORE.

5.2. Режимы работы и качество хронирующего источника

Предусматривается четыре стандартных режима работы хронирующих источников узлов синхрониза­ции:

а) режим первичного эталонного таймера PRC или генератора ПЭГ (мастер узел);

   б) режим принудительной синхронизации - режим ведомого задающего таймера SRC или ге­нератора ВЗГ (транзитный и/или местный узлы);

    в) режим удержания с точностью удержания 5x10^-10 для транзитного узла и 1x10^-8 для местного узла и суточным дрейфом 1х10^-9 и 2х10^-8 соответственно.

 г) свободный режим (для транзитного и местного узлов) - точность поддержания зависит от класса источника и может составлять 1x10^-8 для транзитного и 1x10^-6  

для местного узлов.
              Организации ITU-T и ETSI предложили использовать понятие уровень качества хронирующе­го источника. Этот уровень может быть передан в виде сообщения о статусе синхронизации SSM   через, заголовок  фрейма   STM-N   для   чего   используются   биты   5-8   байта  синхронизации или последовательностью резервных бит в фрейме Е1 2 Мбит/с. В этом случае при сбое в сети, повлекшем защитное переключение, сетевой элемент имеет возможность послать сооб­щение таймеру о необходимости использовать сигнал синхронизации, восстановленный из альтерна­тивного маршрута.

Современные системы управления сетью могут использовать до шести уровней качества хронирующего источника (таблицу 5.1).

Таблица 5.1 Возможные уровни качества хронирующего источника

Аттестация типа "уровень качества неизвестен" означает, что сигнал хронирующего источника получен со старого оборудования SDH, на котором не реализован сервис сообщений о статусе синх­ронизации. Сообщение "не используется для целей синхронизации" может прийти от блока, чей ин­терфейс STM-N используется в данный момент для целей синхронизации.

5.3. Использование мирового скоординированного времени

Среди хронирующих источников наиболее универсальным и точным является мировое скоордини­рованное время UTC. Для его трансляции используются спутниковые системы LORAN-C и глобаль­ная система позиционирования GPS. Традиционные системы приема UTC требуют значительных затрат и используются как правило в центрах спутниковой связи. Однако в связи с широким развити­ем GPS была разработана альтернатива первичным эталонным источникам PRS - технология локаль­ных первичных эталонов LPR, основанная на использовании UTC для подстройки частоты. Многие телефонные компании используют эту технологию в местах развертывания GPS для создания альтер­нативы таймерам класса TNC на транзитных узлах. На таких узлах в качестве таймеров TNC устанав­ливаются улучшенные рубидиевые часы. В комбинации с технологией LPR использование синхрониза­ции от UTC позволяет получать локальные первичные эталоны существенно перекрывающие требования по точности 10^-11, устанавливаемые стандартами ITU-T и ETSI для первичных эталонных таймеров.

Создание системы распределенных первичных эталонных хронирующих источников не только позволяет увеличить надежность синхронизации сетей SDH, но и устраняет (при использовании со­общений о статусе синхронизации) возможности нарушения синхронизации при осуществлении за­щитного переключения в кольце SDH или ячеистой сети SDH.

5.4. Пример синхронизации кольцевой сети SDH

Основным требованием при формировании сети синхронизации является наличие основных и резер­вных путей распространения сигнала синхронизации. Однако и в том и в другом случае должны строго выдерживаться топология иерархического дерева и отсутствовать замкнутые петли синхрони­зации. Другим требованием является наличие альтерна­тивных хронирующих источ­ников. Идеальная ситуация, когда альтернативные источ­ники проранжированы в соо­тветствии с их приоритетом и статусом.

При аккуратном фор­мировании сетевой синхро­низации можно избежать возникновения замкнутых петель синхронизации как в кольцевых, так и в ячеистых сетях. Использование сооб­щений о статусе синхрони­зации позволяет в свою очередь повысить надеж­ность функционирования сетей синхронизации. На рис. 5.1 приведена схема синхронизации кольцевой сети SDH, где верхняя схема соответствует нормальному функционированию сети, а нижняя - сбою, вызванному разрывом кабеля между уз­лами В и С.

Схема использует ста­вший классическим иерар­хический метод принуди­тельной синхронизации.
Один из узлов (узел А) наз­начается ведущим (или мастер-узлом) и на него подается сигнал синхрони­зации от внешнего PRC. От этого узла основная синхро­низация (источник первого приоритета) распределяется в
 направлении против часо­вой стрелки, т.е. к узлам В, С и D. Синхронизация по резервной   ветви   (источник второго приоритета) распределяется по часовой стрелке, т.е. к узлам D, С и В. Начальное распреде­ление хронирующих источников по узлам сведено                            

в таблицу 5.2.

                                                                   Рис. 5.1 Схема синхронизации кольцевой сети SDH

  Таблица 5.2  Распределение источников синхронизации кольцевой сети

При разрыве кабеля между узлами В и С узел С, не получая сигнала синхронизации от узла В, переходит в режим удержания синхронизации и посылает узлу D сообщение о статусе SETS уровня качества синхронизации. Узел D, получив сообщения об уровне качества синхронизации от А и С и выбрав лучший (от А), посылает узлу С сообщение "PRC" вместо "Don't use". Узел С, получив это со­общение от узла D, изменяет источник синхронизации на "PRC" от D.

5.5. Пример синхронизации ячеистой сети SDH

Лекция "4 Автоматизация индивидуальных тепловых пунктов" также может быть Вам полезна.

Рассмотрим схему синхронизации в ячеистой сети SDH. Один из примеров формирования цепей син­хронизации в такой сети приведен на рис. 5.2. Сеть имеет 12 узлов и несложную транспортную топологию звезды, включающую несколько линейных участков, связанных через узлы концентраторов.

Для облегчения задачи постро­ения сети синхронизации схема раз­бивается на несколько цепей синхро­низации, учитывая при этом особен­ности топологии исходной транспор­тной сети. Полученные цепи: W, X, Y, Z - показаны в нижней части

рис. 5.2. Цифрами 1 и 2 на этом рисунке показаны приоритеты в использова­нии сигналов синхронизации. Сплош­ной линией показаны основные кана­лы синхронизации, пунктиром - ре­зервные каналы синхронизации. Мас­тер-узлы заштрихованы.

Для распределения синхрони­зации используется та же иерархиче­ская схема. Каждая цепь синхрониза­ции может быть обеспечена одним или двумя узлами, получающими синхронизацию от внешних источни­ков (PRC). Эти узлы называют

 мас­тер-узлами. Источник PRC, располо­женный на основной станции, являет­ся внешним PRC, от которого полу­чают синхронизацию два мастер-узла W и X цепей W и X. Цепи Y и Z имеют общий мастер-узел C&D, который получает сигнал синхронизации от последнего узла цепи X. Суть пред­ложенного решения состоит в орга­низации альтернативного пути пере­дачи сигнала синхронизации в каж­дой цепи. Проблемы могут возник­нуть только при низкой надежности
Рис. 5.2 Схема синхронизации ячеистой сети SDH           связи, обеспечивающей синхрониза­цию

                                                                                                  мастер-узлу C&D. В этом смысле для этого мастер-узла логично использовать локальный первичный эталон LPR.