СТРУКТУРА МЕРЕЖІ СИНХРОНІЗАЦІЇ ВУЗЛИ ЕЛЕМЕНТИ МЕРЕЖІ Лекція 2

СТРУКТУРА МЕРЕЖІ СИНХРОНІЗАЦІЇ. ВУЗЛИ, ЕЛЕМЕНТИ МЕРЕЖІ. Лекція 2 -1

Структура мережі з одним PRC, як правило, побудовано на основі первинного стандарту частоти PRS

Ієрхарічні рівні мереж синхронізації

ПЕРВИННИЙ ПРИСТРІЙ СИНХРОНІЗАЦІЇ PRC- primary reference clock • PRC- primary reference clock (первинний пристрій синхронізації) визначає довготривалу стабільність опорної частоти. Є провідним пристроєм синхронізації для мережі, точність його частоти має бути достатньою для псевдосинхронного функціонування міжнародних мереж з комутацією каналів 64 кбіт/с. Оператор мережі може впровадити два і більше PRC для підвищення надійності опорного сигналу у своїй мережі шляхом резервування. PRC має стики: вхідні радіоприймач (супутниковий PRC) або без вхідного стику у випадку автономного PRC. Вихідні стики: 2, 048 МГц; 2048 кбіт/с (код HDB 3) з відносною нестабільністю частоти ± 10 -11. Схемна побудова можлива декількома шляхами: • На основі одного чи 3 -х цезієвих генераторів (трубки на пучках цезію) з ресурсом до 10 -ти років залежно від виробника і типу трубки; до складу PRC уводять ведений блок синхронізації SSU. • З застосуванням супутникового радіоканалу (систем навігації GPS, де первинними також є цезієвий генератор). • Комбінований PRC на основі цезієвих генераторів і супутникового радіоканалу.

Стики (інтерфейси) Стик синхронізації (synchronization interface) – функціональний блок спрягання пристрою чи каналу зі стандартними електричними характеристиками, призначений передавати або приймати сигнали синхронізації. Синхронній стик (synchronous interface) – cтик синхронізації, на якому частота синхронізації є відстежена від первинного пристрою синхронізації (PRC). Асинхронній стик (аsynchronous interface) – cтик синхронізації, на якому частота синхронізації не відстежувана від первинного пристрою синхронізації. Транспортний стик (transport interface) – функціональний блок спрягання між обладнанням та каналом транспортної мережі зі стандартними електричними характеристиками, призначений передавати (транспортувати) інформаційний трафік. Транспортний стик можна використовувати в якості стику синхронізації, якщо його паспортизовано за показниками стабільності частоти.

Орієнтація на GPS Благодаря системе GPS, пользователь недорогого устройства — приемника GPS — способен получать эталонный сигнал со стабильностью частоты, присущей цезиевому стандарту — дорогому, почти уникальному устройству. На этой возможности и основаны технические решения, нашедшие применение во всех странах, строящих и эксплуатирующих цифровые сети электросвязи, в том числе и в Украине.

Функціональна схема PRC

Характеристики приймачів GPS для мереж синхронізації

Апаратна реалізація приймачів GPS для мереж синхронізації Необходимо иметь в виду, что приемниками GPS могут считаться как собственно приемные модули, принимающие и декодирующие сигналы GPS, так и законченные изделия— стандарты частоты или генераторы непрерывных колебаний (синусоидальной либо специальной формы) с частотой, «привязанной» к частоте GPS. Последние содержат в своем составе приемные модули а также дополнительные устройства на основе кварцевых или рубидиевых генераторов. Такие стандарты частоты совмещают в себе преимущества различных автономних стандартов с относительно невысокой стоимостью. Например, рубидиевый стандарт частоты СЧР-102, производимый в Украине компанией «Информационные системные технологии» , обеспечивает как кратковременную нестабильность рубидиевого стандарта (3 х10 -12 за 1 с), так и аналогичную долговременную (суточную) нестабильность как раз за счет использования встроенного модуля приемника GPS, корректирующего частоту рубидиевого генератора. Подобные устройства c похожими характеристиками производятся во многих странах как крупными, так и небольшими предприятиями, начиная от американской Trimble и французской TEMEX и заканчивая такими компаниями, как бельгийская Gillam FEi, шведская Pendulum или российская «Время-Ч» .

Якість сигналів синхронізації З метою контролю якості сигналів синхронізації на різних рівнях ієрархій до транспортного потоку уводять закодоване 4 -ма бітами повідомлення SSM - synchronization status message

БЛОК ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ СИНХРОНІЗАЦІЄЮ - SSU • SSU- synchronization supply unit (блок забезпечення синхронізацією) призначено для фільтрування опорного сигналу після того як він пройшов низку SEC та для часового обслуговування мережі у разі несправного PRC. Зазвичай SSU сконцентровано в тих вузлах мереж, де потрібне розділення сигналу синхронізації по елементах мережі. Технічні вимоги до обладнання SSU визначено документами EN 300 462 частинами 4 -1 та 7 -1, згідно яких SSU має забезпечити: • Вузько смугове фільтрування джитера та короткочасних фазових блукань в опорних сигналах синхронізації. • Високу точність частоти в режимі її утримування для місцевого резервування синхронізації на період відновлення аварійних ситуацій. • Обмежений фазовий перехідний процес під час комутації вхідних опорних сигналів.

Різновиди SSU Поділяють блоки забезпечення синхронізації для транзитного вузла — SSU -A, і для кінцевого (місцевого) вузла — SSU-B. Вимоги до стабільності цих вузлів задають нормами, які мають певні розбіжності (див. Табл. ) SSU-A SSU-B Допустимий відхід відносної частоти за добу 7∙ 10 -10 1, 5∙ 10 -8 2∙ 10 -9 Ширина смуги частот фільтра ФАПЧ, Гц 3∙ 10 -3 1∙ 10 -1 2∙ 10 -2 Нормативні документи ITU-T G. 812 ETSI 300 462 -4 -1

Виокремлене обладнання синхронізації – SASE Фізичною реалізацією функції SSU може бути як вбудоване так і виокремлене обладнання синхронізації – SASE – Stand Alone synchronization equipment, унормоване EN 300 462 6 -1. Застосування SSU у вигляді SASE має додаткові функції: • Розподілення вихідних опорних сигналів синхронізації 2048 к. Гц чи 2, 048 Мбіт/с через належну кількість стиків. • Безперервний моніторинг зміщення частоти, джитера і блукань фази вхідних сигналів. • Забезпечення дистанційного моніторингу для безперервного вимірювання характеристик мережі. • Обчислювання MTIE та TDEV за даними вимірювань. • Функція ретаймінгу (пересинхронізації) потоку 2, 048 Мбіт/с до опорного сигналу. Вхідні стики: 2, 048 МГц; 2048 кбіт/с (код HDB 3); інтерфейс STM-N. Вихідні стики: 2, 048 МГц; 2048 кбіт/с (код HDB 3); інтерфейс STM-N. Утримування частоти Тип SSU Початковий зсув Де градаційний вихід частоти за добу Транзитний 5∙ 10 -10 2∙ 10 -10 Локальний 10 -9

Функціональна схема SSU

Аналіз схеми SSU На уровне функциональной схемы существует по крайней мере два схемотехнических решения, позволяющие обеспечить синхронизацию базового устройства SSU от сигналов приемника GPS. В первом случае базовое устройство SSU использует штатный вход внешнего синхронизирующего сигнала со стандартным интерфейсом (как правило, это синусоидальный сигнал 10 МГц или сигнал специальной формы типа меандра частотой 2, 048 МГц) для подключения внешнего сигнала от универсального стандарта частоты. Преимущество такого решения заключается в том, что дополнительная система ФАПЧ позволяет тщательнее отфильтровать флуктуации фазы, которые могут присутствовать в сигнале универсального стандарта, особенно с относительно низкой стабильностью. Кроме того, штатные входы базового оборудования оснащены функцией мониторинга качества (нестабильности) входного сигнала. Однако, за эти преимущества приходится расплачиваться повышенными стоимостью оборудования и массогабаритными характеристиками. В этой связи в последние несколько лет большой популярностью среди производителей оборудования стало пользоваться второе, альтернативное, решение - когда выходной сигнал с модуля приемника GPS (импульсный сигнал частотой 1 Гц) подается непосредственно на вход системы ФАПЧ основного встроенного генератора оборудования SSU. Это требует более гибкой настройки ФАПЧ, но обеспечивает подстройку сигнала встроенного генератора непосредственно по сигналу GPS. Возможность реализации такого решения подтверждают результаты измерений оборудования Epsilon SSU (Франция). Практически все ведущие производители стандартов частоты SSU/PRC имеют в своем ассортименте оборудование такого экономичного класса.

Пристрої синхронізації обладнання СЦІ -SEC SEC- SDI equipment clock-(пристрої синхронізації обладнання СЦІ) вбудовані в елементи мережі СЦІ, вони мають гнучкий вибір опорних сигналів для автоматичного реконфігурування в кільцевих та лінійних мережах СЦІ. SEC пристрій, який, разом з селекторами, вбудовано в джерело синхронізації SETS(synchronous equipment timing source) для вибору вихідного сигналу. SEC повинен відповідати нормам EN 300 462 5 -1 та забезпечити наступні функції: • Певну точність частоти в режимі утримування за умови прийнятної вартості генератора. • Фільтрування в смузі частот, що є оптимальною для точного відстежування вхідних опорних сигналів та фільтрування джитера. • Незначне генерування фазового шуму для забезпечення послідовного з’єднання низки аналогічних генераторів у мережі розподіляння без надмірного накопичення фазового шуму. • Підтримку характеристик синхронізації за протоколом SSM, який дозволяє в автоматичному режимі реконфігурувати субмережі SEC з метою зменшення інтервалу функціонування в режимі утримування частоти за аварійних ситуацій.

Структура SEC Частиною джерела синхронізації SETS є генератор SETG. Функції джерела доповнено селекторами (A, B, C) вибору вихідного опорного сигналу спрямованого до виходу Т 4. До цього виходу можна спрямувати сигнал розподілений в середині елемента мережі, наприклад, який підключено до виходу SETG (Т 0), або опорний сигнал вилучений з будь якого транспортного порту СЦІ.

Вхідні та вихідні сигнали SETS Призначення виводів структури SETS наступне: Т 0 – вихід сигналу для розподілення синхронізації всередині елементу мережі; Т 1 – вхід сигналу синхронізації, який вилучено з сигналу STM-N; Т 2 – вхід сигналу синхронізації, який вилучено з сигналу 2 Мбіт/с (PDH); Т 3 – зовнішній вхід сигналу синхронізації від станційного джерела 2 МГц (2 Мбіт/с); Т 4 - зовнішній станційний вихід сигналу синхронізації 2 МГц (2 Мбіт/с) SETS підключають до елементу мережі не прямо, а через транспортні стики. Його типове застосування: у якості пристрою синхронізації синхронних мультиплексорів та лінійного обладнання.

Опорные генераторы для серверов точного времени и оборудования синхронизации Тип генератора: TCXO (кварц) OCXO LQ (кварц) OCXO MQ (кварц) OCXO HQ (кварц) OCXO DHQ (кварц) Рубидий(1) Краткосрочная стабильность (t = 1 секунда) 2 х10 -9 1 х10 -9 2 х10 -10 5 х10 -12 2 х10 -11 точность выхода PPS (импульс в секунду) < ± 250 нс < ± 100 нс фазовый шум 1 Гц -60 д. Бс/Гц 10 Гц -90 д. Бс/Гц 100 Гц -120 д. Бс/Гц 1 k. Гц -130 д. Бс/Гц 1 Гц -75 д. Бс/Гц 10 Гц -110 д. Бс/Гц 100 Гц -130 д. Бс/Гц 1 k. Гц -140 д. Бс/Гц 1 Гц < -85 д. Бс/Гц 10 Гц < -115 д. Бс/Гц 100 Гц < -130 д. Бс/Гц 1 k. Гц < -140 д. Бс/Гц 1 Гц < -80 д. Бс/Гц 10 Гц < -110 д. Бс/Гц 100 Гц < -125 д. Бс/Гц 1 k. Гц < -135 д. Бс/Гц 1 Гц -75 д. Бс/Гц 10 Гц -89 д. Бс/Гц 100 Гц -128 д. Бс/Гц 1 k. Гц -140 д. Бс/Гц точность автономной работы (сутки) ± 1 х10 -7 ± 1 Гц (2) ± 2 х10 -8 ± 0. 2 Гц (2) ± 1. 5 х10 -9 ± 15 m. Гц (2) ± 5 х10 -10 ± 5 m. Гц (2) ± 1 х10 -10 ± 1 m. Гц (2) ± 2 х10 -11 ± 0. 2 m. Гц (2) точность автономной работы (1 год) ± 1 х10 -6 ± 10 Гц (2) ± 4 х10 -7 ± 4 Гц (2) ± 1 х10 -7 ± 1 Гц (2) ± 5 х10 -8 ± 0. 5 Гц (2) ± 1 х10 -8 ± 0. 1 Гц (2) ± 5 х10 -10 ± 5 м. Гц (2) средняя точность при подстройке от GPS (сутки) ± 1 х10 -11 ± 5 х10 -12 ± 1 х10 -12 точность часов при автономной работе (сутки) ± 8. 6 мс ± 1. 8 мс ± 130 мкс ± 44 мкс ± 10 мкс ± 1. 8 мкс точность часов при автономной работе (1 год) ± 32 с ± 13 с ± 3. 5 с ± 1. 6 с ± 300 мс ± 16 мс температурный дрейф при автономной работе ± 1 х10 -6 (-20. . . 70°C) ± 2 х10 -7 (0. . . 60°C) ± 5 х10 -8 (-20. . . 70°C) ± 1 х10 -8 (5. . . 70°C) ± 2 х10 -10 (5. . . 70°C) ± 6 х10 -10 (-25. . . 70°C) 1 - только для моделей в корпусе 3 U; 2 - точность указанная в Гц базируется на стандартной частоте 10 МГц: например, точность автономной работы в течение суток генератора TCXO составляет ± 1∙ 10 -7∙ 10 Мгц = ± 1 Гц;

Б І Л О Р У С Ь Новгород-Сіверський Оріхів Скиток Шостка 22 32 37 Ріпки М Глухів 46 Шацьк 40 Любомль Володимирець Ковель Турійськ ЧЕРНІГІВ 46 Мена Маневичі Сарни Кролевець Путивль Сосниця Конотоп Бахмач 61 Білопілля Р О С І Я 97 Костопіль Антополь Гоща 24 Дубно Демидівка Горохів Радехів 21 Мостиська ЦЕЗ Яворів Черняхів Червоноармійськ Бузськ ЦЕЗ Баранівка Із’яслав Дзержинськ Козова Золочів Васильків Миколаїв Перемишляни Збарвж Красилів Волочийськ НА 56 66 Скалат Підволочиськ Миронівка ХМЕЛЬНИЦЬКИЙ ЧИ Болехів Калуш СЛ Свалява Дунаївці Лисянка Кіцмань Снятин Хотин Заставна Новодністровськ Кельмінці Сокіряни ИН А Сторожинець Могилів. Подільський Нова Водолага Тульчин Слов`янськ Кобеляки 63 19 П’ятихатки Кринички Балта УГ Михайлівка Жовтень Нова Одеса Велика Михайлівка Гуляйполе Волноваха Пологи Василівка Дніпрорудне 78 Березівка Володарське 42 Березнігувате Токмак 73 Калинівка 54 - план введення до кінця 2002 р. Іванівка Осіпенко М 25 МИКОЛАЇВ Мелітополь 103 Роздільне Каховка ХЕРСОН 64 80 Ільїнка Приазовське ЦЕЗ 83 - план введення у 2003 р. а Ширяєво М О Л Д О В А 29 Оріхів Енергодар 52 Докучаєвськ ївк Вознесенськ Фрунзівка Покровське 60 Нікополь Єланець 95 43 ла Марганець Котовськ Красні Окни 57 30 ЗАПОРІЖЖЯ ко ми Томаківка во Р У М У Н І Я 43 Вільнянськ 70 Цюрупинськ ЦЕЗ Акимівка Приморськ Бердянськ Нова Каховка 48 М Біляївка ОДЕСА 53 63 Білгород. Дністровський Овідіополь Великодолинське Великі Копані 42 Гола Пристань Чаплинка 41 М Генічеськ Каланчак Ілічівськ М Скадовськ 58 Армянськ Затока Сарата Сергіївка Арциз БС “ITUR” М Красноперекопськ 19 Роздольне Болград Джанкой М Первомайське Кілія Рені Ясинувата 23 Красногвардійське Кіровське Советське 29 Ізмаїл Євпаторія Нижньогірський Октябрське 29 Гвардійське М Саки Білогірськ Богданівка СІМФЕРОПОЛЬ 35 М Бахчисарай Севастополь 16 Научне Ялта Алушта Феодосія Судак Керч Маріуполь ЛУГАНСЬК Брянка Алчевськ Дебальцеве 113 Краснодон Лутугине Антрацит Єнакієве Красний луч 71 Селидове ДОНЕЦЬК 31 79 Кривий Ріг 20 Кіровськ Слав`яносербськ Первомайськ Стаханов 14 8 37 65 Михайлівка 55 Бобринець Красноармійськ Горлівка М Долинська 69 38 Межова Васильківка Но ОР Синельникове 51 Артемівськ Костянтинівка Дзержинськ Добропілля Петропавлівка Першотравенськ 54 Солоне Кодима - існуюча магістральна ВОЛЗ; 27 68 Чечельник Первомайськ Дружківка ДНІПРОПЕТРОВСЬК Дніпродзержинськ М 30 Жовті води Попасна 22 Булахівка 79 КІРОВОГРАД Краматорськ Новомосковськ Олександрія 78 Герца 17 Магдалинівка Онуфріївка Новгородка Ізюм 12 22 Чернівці Бершадь Машівка Лозова 53 Знамянка Мала Виска Щастя Комсомольськ 27 28 РВЗ Северодонецьк 4 Кременчук 90 Олександрівка Старобільськ Балаклея Бутенки 42 Світловодськ Шевченкове Лисичанськ 29 36 Кам`янка Тальне Умань Глибока Щ Чигирин Рубіжне Ново-Айдар Мерефа РВЗ 50 53 Тростянець Новоселиця ЧЕРНІВЦІ Вижниця 65 Кременна Зміїв 41 Козельщина 44 Сміла Звенигородка Щученці Муровані Курилівці Шаргород Глобине 41 Маньківка Немирів 53 Нова Ушиця Печеніжин Городище Ільїнці ЦЕЗ Тиврів Бар Заліщики Кам`янець- Подільський Коломия Мукачево 70 Жмеринка Чортків Надвірна Чоп ЦЕЗ Бучач ІВАНОФРАНКІВСЬК ЧЕРКАСИ Тетіїв 86 Тисмениця Долина 26 Сватове Куп’янськ Високий 3 Мерефа 55 63 Лисянка 57 Деражня Оратів Воловець 22 Чутове ПОЛТАВА Решетилівка Корсунь-Шевченковський Володарка 61 ВІННИЦЯ УЖГОРОД Велика Богачка 43 Теребовля Галич 27 Валки 55 Підгайці Моршин Диканька Чугуїв 28 М 1 1 Миргород Лубни Кагарлик Біла Церква ТЕРНОПІЛЬ Стрий 44 52 69 Токарівка Дергачі ХАРКІВ Богодухів Обухів 63 Бердичів Старокостянтинів 49 26 4 48 49 Зіньків Фастів Попільня Золочів Охтирка Пирятин 58 Чуднів Зборів Водники Трускавець ОВ АЧ Брусилів 32 Гадяч Чорнухи Тростянець 3 М 7 Бориспіль КИЇВ Вишневе Андрушівка 29 Турка Коростишів ЖИТОМИР Кременець Прилуки Бровари 20 Макарів 65 59 Вишгород Бородянка Ірпінь Радомишль Новоград -Волинський Самбір Старий Самбір Ромни РВЗ Малин Володарськ-Волинський Здолбунів Острог Броди 81 Ємільчено Славута ЛЬВІВ ЦЕЗ Корець 29 5 Коростень РІВНЕ Млинів Червоноград Сокаль Ульянівка Козелець ЛУЦЬК Володимир-Волинський П О Л Ь Щ А СУМИ Миколаївка Ківерці Нововолинськ 46 73 Рожище Макіївка Ровеньки Свердловськ

Рекомендації щодо побудови мереж синхронізації З аналізу побудови вітчизняних і закордонних мереж синхронізації та публікацій з цього приводу можна зробити наступні висновки: - при побудові мереж синхронізації в основному застосовується примусова чотирьох рівнева ієрархія побудови; - тактову частоту роботи мережі задає Первинний Еталонний Генератор ( PRC ) або генератор першого рівня, далі сигнал синхронізації може передаватися послідовною низкою з не більше 20 -ти ведених пристроїв SDH (SEC). Далі, по напряму розповсюдження синхросигналу повинні бути встановлений Ведений Задаючий Генератор (SSU, ) або генератор другого рівня. Завдання SSU полягає у фільтрації сигналу від фазових спотворень, а також в самостійній короткочасній (до декількох тижнів) синхронізації мережі, що нижче стоїть, при порушенні синхронізації від PRC. За SSU дозволяється послідовно встановлювати ще до 20 -ти SEC, після чого необхідне включення в низку додаткового SSU і т. д. Загальна кількість Мережевих Елементів (МЕ), що послідовно поширюють синхросигнал від PRC, обмежена 60 -ма МЕ. - як правило виконують поділ національної мережі на незалежні регіональні ділянки, кожна з яких містить свій PRC; - як правило використовується розвинена мережа каналів розподілу сигналів синхронізації і сучасна система управління, моніторингу, обслуговування і резервування.