Synchronizace v telekomunikačních sítích Ivan Pravda
Autor: Ivan Pravda Název díla: Synchronizace v telekomunikačních sítích Zpracoval(a): České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Kontaktní adresa: Technická 2, Praha 6
Inovace předmětů a studijních materiálů pro e-learningovou výuku v prezenční a kombinované formě studia
Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti
VYSVĚTLIVKY
Definice
Zajímavost
Poznámka
Příklad
Shrnutí
Výhody
Nevýhody
ANOTACE Synchronizace je jedním z nejvýznamnějších procesů moderních digitálních sítí zajišťující jejich vlastní provozuschopnost a efektivní spolupráci s ostatními digitálními sítěmi.
CÍLE V rámci modulu se studenti seznámí s problematikou synchronizace úzkopásmových a širokopásmových digitálních sítí a se strukturou přenášených multiplexních signálů. Dále jsou detailněji popsány jednotlivé metody synchronizace s návazností na možnosti vztahu dvou oscilátorů. Závěrečná část je věnována popisu členění spoje a povoleným hodnotám vzniku skluzů a vlastní konfiguraci synchronizační sítě, jejíž součástí je souhrn požadavků na referenční a řízené generátory.
LITERATURA [1]
BREGNI, S.: Synchronization of Digital Telecommunications Networks: Wiley 2002, 430 str., ISBN 978-0-471-61550-7
[2]
STRNAD, L.: Digitální sítě: Vydavatelství ČVUT Praha, 1996. ISBN 80-01-01482-7.
[3]
ETSI: Normy pro ETS 300 462 1 až 5
[4]
ITU-T: Doporučení řad G.81x, G.82x, Ženeva ITU
[5]
ČTÚ: Návrh TNT 1417: Plán synchronizace určující požadavky na synchronizaci digitálních telekomunikačních sítí
Obsah 1 Úvod ....................................................................................................................................... 6 1.1
Úvod do problematiky ................................................................................................ 6
1.2
Potřeba synchronizace ................................................................................................ 7
1.3
Digitální multiplexní signály a synchronizace ........................................................... 9
1.4
Synchronizace v úzkopásmových sítích ................................................................... 10
1.5
Synchronizace v širokopásmových sítích................................................................. 12
1.6
Normativní dokumenty............................................................................................. 14
2 Synchronizace digitální telekomunikační sítě ................................................................. 15 2.1
Metody synchronizace .............................................................................................. 15
2.2
Možnosti vztahu dvou oscilátorů ............................................................................. 16
2.3
Synchronizace sítě (1/2) ........................................................................................... 18
2.4
Synchronizace sítě (2/2) ........................................................................................... 20
2.5
Telekomunikační a synchronizační síť ..................................................................... 22
3 Synchronizační síť.............................................................................................................. 23 3.1
Členění spoje a povolené hodnoty vzniku skluzů .................................................... 23
3.2
Konfigurace synchronizační sítě .............................................................................. 25
3.3
Synchronizační postupy ........................................................................................... 28
3.4
Požadavky na generátory referenčního taktu ........................................................... 30
3.5
Požadavky na řízené generátory ............................................................................... 32
3.6
Synchronizační spoje ................................................................................................ 35
3.7
Vztahy sítí z hlediska synchronizace........................................................................ 37
3.8
Závěrečný test........................................................................................................... 39
1 Úvod 1.1 Úvod do problematiky V digitálních telekomunikačních sítích je většina kvalitativních parametrů, kterými se vyjadřuje jakost poskytovaných služeb, ovlivněna procesem synchronizace digitální sítě a opačně pomocí některých parametrů lze vyjádřit kvalitu synchronizace. Procesy při zpracování a příjmu signálu v digitálních telekomunikačních sítích se zakládají na rozhodování o velikosti digitálního signálu v rozhodovacích časových okamžicích. Navíc signál, jehož vnitřní struktura má formu časového multiplexu, ze své podstaty vyžaduje synchronizaci časových základen spolupracujících zařízení. Pokud by jednotlivá zařízení sítě neměla správně synchronizovány časové základny, docházelo by k chybnému vyhodnocování jednotlivých signálových prvků a ke ztrátám částí informace. Tyto ztráty mohou být v určitých případech (např. při přenosu řeči) zanedbatelné, avšak při přenosu datových nebo signalizačních informací mohou být naopak na závadu. Účelem synchronizace digitální sítě je zabránit ztrátám informace vznikajících při přenosu informace v rámci telekomunikační sítě. Charakteristickými parametry, vyjadřujícími kvalitu synchronizace jsou zejména: •
četnost výskytu specifických chyb – tzv. skluzů (slips), vzniklých v důsledku nedokonalé synchronizace sítě,
•
bitová chybovost BER (Bit Error Rate) přenášeného signálu.
Hodnoty těchto parametrů jsou většinou výsledkem působení dalších parametrů, které vyjadřují kvalitu digitálního telekomunikačního signálu.
1.2 Potřeba synchronizace Digitální telekomunikační sítě lze provozovat řadou konkrétních technik. Základní dělení těchto technik je na techniky využívající: •
spojování okruhů,
•
spojování paketů.
Mezi výše uvedenými technikami, které představují nejvýznačnější případy, je celá řada dalších technik. Ty se však vyznačují svými specifickými vlastnostmi. Při spojování okruhů je všeobecně základním formátem přenášené informace tzv. rámec. Ke spojování okruhů lze též přiřadit další případy, jako spojování okruhů více přenosových rychlostí, a také rychlé spojování okruhů.
Při spojování paketů je základním formátem přenášené informace tzv. paket. Ke spojování paketů lze též přiřadit rychlé paketové spojování.
Perspektivní technikou, která nabývá nejširšího uplatnění zejména v širokopásmových sítích, je asynchronní přenosový mód ATM (Asynchronous Transfer Mode). Asynchronní přenosový mód je kombinací rychlého paketového spojování FPS (Fast Packet Switching) s asynchronním statistickým multiplexováním ATDM (Asynchronous Time Division Multiplex) při zavedení datagramu stálé délky, tzv. buňky. Další hlediskem, které má také význam při synchronizaci telekomunikačních sítí, je šířka frekvenčního pásma telekomunikačních sítí s ohledem na portfolio poskytovaných služeb. Vedle hlediska módu činnosti telekomunikační sítě se tak uplatňuje i hledisko šířky frekvenčního pásma. Vzhledem k tomu, že podstatou digitální komunikace jsou procesy založené na rozhodování o velikosti digitálního signálu v rozhodovacím časovém okamžiku, synchronizací časových základen, podle kterých jednotlivá zařízení sítě pracují, se omezuje počet chybných rozhodnutí. Synchronizace digitální sítě je důležitá bez ohledu na to, zda se jedná o komunikaci se spojováním okruhů v synchronním módu, nebo o komunikaci se spojováním buněk v asynchronním módu. Synchronizace digitální sítě je poměrně nezávislá na funkci vyšších vrstev referenčního modelu a lze na ni pohlížet jako na určitý autonomní problém. Při synchronizačním vztahu různých digitálních sítí vystupuje jedna síť jak celek v určitém vztahu k jiným sítím. Po technické stránce existuje několik typů synchronizačních vztahů mezi různými sítěmi, jež jsou nezávislé na provozovatelích telekomunikačních sítí.
7
Výsledný efekt synchronizace digitální sítě je ovlivněn šířkou frekvenčního pásma poskytované služby, např. ztrátovost buněk u ATM vyjádřená prostřednictvím bitové chybovosti. Podpůrným prostředkem synchronizace digitální sítě je tzv. synchronizační síť. Synchronizační síť má následující hlavní komponenty: •
řízené generátory,
•
synchronizační spoje.
Implementací metody hierarchické nucené synchronizace obsahuje synchronizační síť ještě jeden důležitý prvek tzv. generátor referenčního taktu. V synchronizační síti však může pracovat i více generátorů referenčního taktu.
8
1.3 Digitální multiplexní signály a synchronizace Digitální telekomunikační signál je vyjádřen formou multiplexu kanálů.
Digitální multiplexní signál obsahuje jako hlavní složky složku informační (I) složku signalizační (S) a složku synchronizační (T). Všechny tyto složky jsou součástí multiplexu (M), ale je možné je vyčlenit a pracovat s nimi poměrně nezávisle, jak je přehledně znázorněno na následujícím obrázku.
Jednotlivé složky multiplexního signálu
Podmínkou úspěšné práce s informací je bezchybná činnost signalizace a synchronizace. Podmínkou úspěšného procesu signalizace je bezchybná činnost synchronizace. Z toho plyne, že informaci (I), signalizaci (S) a synchronizaci (T) je tedy účelné sloučit a pracovat s nimi v rámci multiplexu (M). U digitálních multiplexních signálů se rozlišení různých kanálů děje prostorově a časově, i když u širokopásmových sítí bývá interpretace časové složky odlišná od její interpretace u sítí úzkopásmových. Pro přenos a zpracování multiplexního signálu je třeba, aby byl organizován a vyjádřen v určitém formátu. U sítí úzkopásmových pracujících v synchronním přenosovém módu a u širokopásmových sítí, pracujících v asynchronním přenosovém módu, se organizace a vyjádření signálu výrazně liší.
9
1.4 Synchronizace v úzkopásmových sítích Multiplexní signál má rámcovou strukturu. Signál primárního multiplexu E1, používaného v Evropě, má jako základní organizační strukturu rámec s konstantní délkou 125 µs. Rámec se tedy opakuje s kmitočtem 8 kHz. V rámci se nachází 256 symbolů (bitů). Přenosová rychlost primárního multiplexu E1 tedy je 256 · 8000 = 2048 kbit/s.
Multiplexní hierarchie slouží ke zvětšování počtu kanálových intervalů využitelných pro přenos uživatelské informace. Počty kanálových intervalů a přenosové rychlosti v různých stupních hierarchie definuje tzv. multiplexní schéma. V současné době se prakticky využívají dvě skupiny multiplexních hierarchií: •
plesiochronní digitální hierarchie PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) s přenosovými rychlostmi až do cca 140 Mbit/s,
•
synchronní digitální hierarchie SDH (Synchronous Digital Hierarchy) s přenosovými rychlostmi od cca 155 Mbit/s.
Při využívání multiplexních signálů pro přenos taktu je třeba jejich přenosové rychlosti respektovat, popřípadě je pro účely přenosu taktu využívána tzv. kmitočtová syntéza.
Předměty synchronizace v úzkopásmových sítích Přenos informace se děje převážně multiplexy PDH, SDH nebo OTH. Na synchronizaci lze pohlížet z různých pohledů podle toho, jaká složka signálu je synchronizována. Tímto způsobem tak lze odlišit několik případů.
Synchronizace multiplexního signálu Signál časového multiplexu se skládá organizačně z následujících složek, které se periodicky opakují – rámce, kanálové intervaly TS (Time Slots) nebo symboly (místa, bity,…). Podle toho lze na synchronizaci nahlížet jako na synchronizaci rámců, kanálových intervalů nebo symbolů (bitů,…). Přestože tyto možnosti synchronizace spolu úzce souvisejí, často se prakticky uvažují a realizují odděleně.
Synchronizace sítě Multiplexní signál je přenášen po digitálních spojích a je zpracováván v uzlech telekomunikační sítě, resp. v ústřednách nebo uzlech konkrétní digitální hierarchie, a v koncových zařízeních sítě. Synchronizace sítě je synchronizací časových základen různých zařízení sítě, která jsou geograficky vzdálená. Jejím účelem je zamezení vzniku ztrát v uzlech sítě při procesu spojování. Mohla by být 10
provozována na základě synchronizace kteréhokoliv v odstavci výše uvedeného prvku signálu. Z praktických důvodů se při ní nejčastěji využívá taktů odvozených od bitových toků. Synchronizace digitální telekomunikační sítě je hlavním předmětem zájmu tohoto výukového modulu. Výskyt skluzů je zapříčiněn především nedokonalostmi synchronizace sítě a bezprostředně se vztahuje na úzkopásmové sítě pracující v synchronním módu a využívající principu synchronního spojování okruhů v uzlech úzkopásmových digitálních sítí.
Synchronizace koncových zařízení sítě V úzkopásmových sítích pracujících v synchronním módu lze synchronizaci koncových zařízení provádět uplatněním metod synchronizace sítě směrem od nejbližšího uzlu sítě k uživatelskému zařízení.
11
1.5 Synchronizace v širokopásmových sítích V širokopásmových sítích se uplatňují hierarchie dvojího druhu. Jsou to multiplexy synchronní digitální hierarchie SDH a multiplexy ATM. V současné době má stále svůj význam vysokorychlostní synchronní digitální hierarchie SDH. Rychlost 155,52 Mbit/s je rychlostí základního signálu SDH, označovaného jako synchronní transportní modul STM (Synchronous Transport Module). Multiplexování v sítích SDH se děje s užitím multiplexního koeficientu m = 4. Rámce vyšších hierarchických signálů SDH mají označení STM-N, kde N označuje příslušný hierarchický stupeň. U SDH je dodržována konstantní doba trvání rámce 125 µs.
Širokopásmové sítě založené na užití principu ATM představují prostředek přenosu a zpracování informací s mnohostranným využitím. Jak již bylo uvedeno výše, podstatou asynchronního přenosového módu ATM je kombinace rychlého paketového spojování FPS a asynchronního statistického multiplexování ATDM.
U asynchronního statistického multiplexování ATDM se respektuje skutečnost, že u mnohých informačních toků se v průběhu času mění, často náhodně, jejich intenzita. Označení asynchronní se zde vztahuje především na tuto okolnost. Paket má konstantní délku. Vlastní přenos je však realizován po médiích s přísně organizovaným časem. Rozdělení času na médiu tedy znamená pouze úseky, do kterých jsou umisťovány pakety. Nepředstavuje tedy kanálové intervaly ani závaznou periodicitu uživatelské informace. Navíc na ně časování příspěvkových toků nemusí mít vazbu.
Jednou z výhod multiplexování ATDM je možnost multiplexace kanálů různých přenosových rychlostí a také kanálů s proměnnými rychlostmi. Protože se jedná o asynchronní statistický multiplex, pořadí kanálového intervalu pak postrádá smysl a neeviduje se. Důležitá je identita sběrnice a nepřekročení povolené hodnoty nabízeného provozního toku.
Asynchronní statistické multiplexování ATDM naopak přináší problém identifikace kanálu na přijímací straně. Z toho plyne nutnost opatřit všechny pakety o identifikační a směrovací informace. Přes všechny výše uvedené skutečnosti je však režim přenosu ATM schopen zabezpečit jak časovou transparentnost přenášených signálů, tak všechny druhy služeb synchronních i asynchronních. Přes zřejmé odlišnosti způsobu přenosu informace oproti způsobu používanému v sítích pracujících v synchronním módu, zůstává předpokladem bezchybného
12
přenosu informace sítěmi pracujícími v ATM bezchybný přenos zajišťovaný funkcemi fyzické a spojové vrstvy v rámci referenčního modelu RM-OSI (Reference Model of Open Systems Interconnection). Bezchybnost přenosu společně zajišťuje synchronizace sítě stejně jako u sítí pracujících v synchronním módu. Pro přenos informace v síti pracující v ATM může být použito jak multiplexu SDH, tak multiplexu ATM. Při realizaci přenosu využitím multiplexů ATM je novým problémem synchronizace uživatelských koncových zařízení. Zvláštním předmětem zájmu je tudíž synchronizace přenosu informace mezi uživatelskými zařízeními sítě.
Předměty synchronizace v širokopásmových sítích Synchronizace sítě Také v širokopásmových sítích je synchronizace sítě synchronizací časových základen různých zařízení sítě, která jsou geograficky vzdálená, podobně jak tomu je u sítí úzkopásmových, pracujících v synchronním módu. Multiplexní signál je přenášen po digitálních spojích a je zpracováván v uzlech sítě (ústřednách nebo v uzlech sítě SDH, resp. ATM). Také zde je účelem synchronizace zamezení vzniku ztrát datových jednotek signálu v uzlech sítě při procesu spojování. Širokopásmové sítě jsou však založeny na odlišných principech spojování a přenosu než sítě úzkopásmové. Je to zejména princip asynchronního přenosového módu ATM. Předpokladem možnosti jeho realizace je však využití fyzického okruhu pracujícího v synchronním módu, podobně jako je tomu u fyzického okruhu u sítí úzkopásmových. U širokopásmových sítí se v současnosti předpokládá velmi nízká chybovost vlastního přenosu dat. Bylo by též škoda dobré vlastnosti fyzického média, jakým je optické vlákno, znehodnotit chybnou synchronizací sítě. Digitální telekomunikační síť založená na spojování okruhů a pracující v synchronním módu může být hostitelskou sítí také pro služby, které jsou komunikovány v sítích ATM. Z principu komunikace pomocí digitálních signálů, a tedy i z komunikace v sítích ATM vyplývá, že taktování je nepostradatelnou složkou rozhodovacích procesů. Z podstaty sítí ATM vyplývá, že i komunikace v sítích ATM je ve své podstatě komunikací v synchronizované síti.
Synchronizace koncových zařízení sítě Protože podstatou širokopásmových sítí je využití ATM, představuje synchronizace přenosu informace mezi uživatelskými zařízeními zvláštní problém. V širokopásmových sítích pracujících v ATM lze synchronizaci koncových zařízení provádět uplatněním hned několika metod synchronizace mezi uživatelskými zařízeními.
13
1.6 Normativní dokumenty Synchronizace sítě se týkají doporučení a normy mezinárodních standardizačních institucí, mezi které patří např. ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication Sector), ETSI (European Telecommunications Standards Institute), ale také ISO/IEC (International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission).
Za základní mezinárodní normativní dokumenty v této oblasti je třeba považovat především doporučení ITU-T. V době vzniku tohoto výukového modulu jsou již k dispozici taktéž normy ETSI (např. ETS 300 462-2: Synchronization network architecture nebo ETS 300 462-5: Timing characteristics of slave clocks suitable for operation in SDH). Úplný studijní program v této oblasti představují studijní materiály ETSI DE/TM-03017-1 až 5.
Norma ISO/IEC 11573 1994 (E) – Synchronization methods and technical requirements for Private Integrated Services Networks se již dle svého názvu zabývá synchronizací soukromých sítí. V nejvyšší míře je založena na odpovídajících doporučeních ITU-T. V České republice bylo projednáno a navrženo jednotné pravidlo vymezující „Plán synchronizace určující požadavky na synchronizaci digitálních telekomunikačních sítí“. Ve své příloze obsahuje toto pravidlo kromě pravidel pro synchronizaci digitální sítě také kapitolu týkající se synchronizačních vztahů mezi různými digitálními sítěmi sloužícími pro přenos a zpracování telekomunikačních signálů. Působení liberalizace a státní regulace telekomunikačního sektoru se výrazně promítá i do způsobu řešení vzniklých problémů. V podmínkách liberalizace telekomunikačního sektoru nabývá na významu státní regulace nejenom s ohledem na mezinárodní provoz, ale také s ohledem na vnitrostátní provoz telekomunikačních sítí. Z těchto důvodů je třeba respektovat výše zmíněné normativní dokumenty.
14
2 Synchronizace digitální telekomunikační sítě 2.1 Metody synchronizace Synchronizaci většího počtu geograficky vzdálených časových základen v telekomunikačních sítích je možné realizovat několika způsoby. Prakticky vždy se však používá metod tzv. fázové synchronizace. Pro synchronizaci digitální sítě je možné využít dvou základních metod, a sice: •
synchronizace nucená,
•
synchronizace vzájemná.
Výše uvedené metody synchronizace se liší jednak vztahem oscilátorů mezi sebou, jednak odpovídajícím uspořádáním řídicích obvodů oscilátoru. Obě metody lze provozovat ve dvou variantách řízení vykazující poněkud odlišné vlastnosti. Jsou to varianty: •
jednoduché řízení (Single Ended),
•
zdvojené řízení (Double Ended).
15
2.2 Možnosti vztahu dvou oscilátorů Podstatu obou metod v obou variantách řízení lze vysvětlit na vztahu dvou oscilátorů A, B (viz následující obrázek).
Synchronizační vztahy mezi dvěma oscilátory
Nucená synchronizace s jednoduchým řízením Oscilátor A není řízen a je tedy oscilátorem řídícím. Oscilátor B je oscilátorem fázově řízeným, a to na základě rozdílu fáze změřeného mezi fází přijímaného signálu (v místě oscilátoru B) a fází signálu oscilátoru B (místního).
Nucená synchronizace s dvojitým řízením Oscilátor A není řízen a je tedy oscilátorem řídícím. Oscilátor B je oscilátorem fázově řízeným, a to na základě rozdílu fáze změřeného mezi fází přijímaného signálu (v místě oscilátoru B) a fází signálu oscilátoru B (místního) a na základě rozdílu fáze změřeného mezi fází přijímaného signálu (v místě oscilátoru A) a fází signálu oscilátoru A. Tyto dva změřené rozdíly se v průměrovacím obvodu oscilátoru B průměrují.
16
Vzájemná synchronizace s jednoduchým řízením Oscilátor A i oscilátor B jsou řízeny a současně jsou oscilátory řídícími. Oscilátor B je oscilátorem fázově řízeným, a to na základě změřeného rozdílu fáze mezi fází přijímaného signálu (v místě oscilátoru B) a fází signálu oscilátoru B (místního). Oscilátor A je oscilátorem fázově řízeným, a to na základě změřeného rozdílu fáze mezi fází přijímaného signálu (v místě oscilátoru A) a fází signálu oscilátoru A (místního).
Vzájemná synchronizace s dvojitým řízením Oscilátor A i oscilátor B jsou řízeny a jsou oscilátory řídícími. Oscilátor B je oscilátorem fázově řízeným, a to na základě rozdílu fáze změřeného mezi fází přijímaného signálu (v místě oscilátoru B) a fází signálu oscilátoru B (místního) a na základě rozdílu fáze změřeného mezi fází přijímaného signálu (v místě oscilátoru A) a fází signálu oscilátoru A. Tyto dva změřené rozdíly se v průměrovacím obvodu oscilátoru B průměrují. Oscilátor A je oscilátorem fázově řízeným, a to na základě rozdílu fáze změřeného mezi fází přijímaného signálu (v místě oscilátoru A) a fází signálu oscilátoru A (místního) a na základě rozdílu fáze změřeného mezi fází přijímaného signálu (v místě oscilátoru B) a fází signálu oscilátoru B. Tyto dva změřené rozdílu se v průměrovacím obvodu oscilátoru A průměrují.
Nezávislý (plesiochronní) vztah Kmitočty oscilátorů nejsou nikterak řízeny.
17
2.3 Synchronizace sítě (1/2) V telekomunikační síti je zapotřebí synchronizovat zpravidla větší počty síťových uzlů. Přenos multiplexního signálu je však realizován s určitým zpožděním, které má svou konstantní a proměnnou složku, často v problematice synchronizace uváděnou jako tzv. chvění. Toto chvění (proměnnou složku zpoždění) je třeba potlačovat již na vstupech síťových uzlů a pro tento účel je ve všech případech využívána tzv. vyrovnávací paměť. Zatímco konstantní složku je třeba kompenzovat jen v některých případech, jelikož přímo souvisí s hodnotou zpoždění linky. Užití metod nucené, resp. vzájemné synchronizace většího počtu oscilátorů lze ukázat na příkladu sítě o třech uzlech.
Metoda nucené synchronizace Při užití metody nucené synchronizace se v síti vedle uzlů s řízenými oscilátory (uzly B a C) nachází též uzel s oscilátorem řídicím (uzel A) – konfigurace viz následující obrázek. V tomto případě je použita hvězdicová konfigurace sítě. Na vstupech uzlů B a C jsou umístěny vyrovnávací paměti VP, v nichž jsou kompenzovány změny fáze přijímaného signálu. Ty se měří a dále využívají za účelem řízení místních oscilátorů. V uzlech B a C je takt pro řízení místního oscilátoru odvozen od vybraného příchozího multiplexu z uzlu A (na následujícím obrázku je kreslen jen jeden odpovídající spoj).
Metoda nucené synchronizace
Zajímavé poměry nastávají na straně příjmu v uzlu A. Součet dob šíření TBA + TAB nebo TCA + TAC signálu po vedení oběma směry mezi oscilátory A-B-A a oscilátory A-C-A není obecně roven celistvému násobku doby trvání rámce TR. Protože je však rámcový souběh všech multiplexů nutným předpokladem pro správnou funkci spojování ve spojovacích uzlech, a tedy i v uzlu, který se nachází v místě A, je třeba rámcový souběh dodatečně zajistit tím, že součet dob šíření
18
s v uzlu A doplní o hodnotu zpoždění TB, resp. TC zpožďovacích členů ZLB, resp. ZLC na celistvý násobek doby trvání rámce. Platí tak: TBA + TAB + TB = n1·TR, resp. TCA + TAC + TC = n2·TR kde n1 a n2 jsou malá celá kladná čísla Mimo doplnění dob šíření signálu mezi uzly A-B-A, resp. A-C-A na dobu rovnou celistvému násobku doby trvání rámce a vyrovnání případných malých změn fáze pomocí vyrovnávací paměti není taktovací signál na straně příjmu v uzlu A nijak zhodnocován.
Metoda vzájemné synchronizace Při užití metody vzájemné synchronizace se v síti nacházejí pouze oscilátory řízené (uzly A, B a C) – konfigurace viz následující obrázek. V tomto případě je použita polygonální konfigurace sítě. Na všech vstupech v jednotlivých uzlech je třeba vyrovnávat jak stálé složky dob šíření zpožďovacími členy, tak složky proměnné. Ve všech uzlech B, C a A jsou měřeny fázové rozdíly na jednotlivých vstupech. Budeme-li předpokládat jednoduché řízení, jsou řídicí veličiny ve všech uzlech B, C a A pro oscilátory odvozovány z průměru fázových rozdílů změřených ve vyrovnávacích pamětech na obou jejich vstupech.
Metoda vzájemné synchronizace
19
2.4 Synchronizace sítě (2/2) Metoda asynchronní Princip spolupráce bez ohledu na počet uzlů (oscilátorů) a konfiguraci sítě vychází z principu uvedeného na následujícím obrázku.
Uspořádání vyrovnávací paměti
Je zapotřebí, aby vyrovnávací paměť měla kapacitu rámce. Vyrovnávací paměť pak plní funkci vyrovnání ustálených dob šíření i eliminaci proměnných složek (chvění). POZNÁMKY: Za fázi přijímaného signálu je v praktických případech považována fáze synchronizační složky (taktu) extrahované z multiplexního signálu (viz obrázek – složky multiplexního signálu). Ve staré názvoslovné normě techniky PCM je pro pojem jednoduché řízení (Single Ended) uveden pojem jednostranné řízení. Protože je však tento pojem zavádějící, je v tomto modulu užíván pojem jednoduché řízení a odpovídající pojem zdvojené řízení (Double Ended). Vedle základních metod synchronizace existují ještě tzv. hybridní metody, které jsou založeny na využití obou základních metod pro synchronizaci sítě. Metoda nucené synchronizace MS (Master-Slave) se v praxi často rozšiřuje na metodu hierarchickou HMS (Hierarchical Master-Slave). Obě poslední metody jsou v nejširší míře používány pro synchronizaci geograficky vzdálených časových základen digitálních sítí, zatímco metoda vzájemné synchronizace je vhodná pro zálohování časových základen v rámci jednoho síťového uzlu. Oblastí uplatnění metody vzájemné synchronizace se zdvojeným řízením je synchronizace na spojích s proměnnou dobou šíření signálu mezi jednotlivými uzly sítě. Pro synchronizaci pevných pozemních (terestriálních) sítí se používá 20
téměř výhradně varianta jednoduchého řízení. Obtíže při použití metody vzájemné synchronizace spočívají v dodržování počátečních podmínek matematického modelu. S ohledem na požadavky doporučení a norem, kterými je stanoveno, že uzel telekomunikační sítě umožňuje provoz metodou synchronní i provoz metodou asynchronní (plesiochronní), je třeba, aby vstupní paměti i řídicí obvody oscilátorů umožňovaly oba druhy provozu a případné přechody mezi nimi při dodržení dalších požadavků. Funkci zpožďovacího členu a vyrovnávací paměti vykonává zpravidla jedna konstrukční jednotka.
21
2.5 Telekomunikační a synchronizační síť Pojmem digitální telekomunikační síť je v tomto modulu rozuměna digitální telekomunikační síť bez rozlišení, zda se jedná o síť veřejnou nebo o síť soukromého provozovatele. Okruh poskytovaných služeb není rozlišován jen do určité míry.
Synchronizací se obecně rozumí postup vedoucí k dosažení žádaného fázového vztahu, tj. synchronnosti, taktovacích signálů jednotlivých zařízení nacházejících se v síti. Tímto postupem lze prakticky dosáhnout toho, že taktovací signály jsou mezochronní. V případě, že digitální síť není synchronizována, jsou taktovací signály jednotlivých zařízení nacházejících se v jejích uzlech plesiochronní.
Synchronizace digitální sítě se provádí za účelem zamezení vzniku skluzů při procesu spojování v jednotlivých uzlech sítě, jakými jsou ústředny, nebo jiná zařízení sloužící ke spojování. Jejím účelem není umožňovat bezprostředně oddělování obsahu jednotlivých kanálových intervalů, ale sloužit synchronizaci základních generátorů taktu v jednotlivých uzlech sítě. S pomocí základních generátorů taktu se řídí odvození dalších taktovacích signálů pro zajištění všech funkcí uzlu telekomunikační sítě. Podle okolností na určitém teritoriu může být jediná, nebo může existovat více nezávislých telekomunikačních sítí, které spolu spolupracují. Synchronizaci digitální telekomunikační sítě slouží podpůrná síť, kterou lze označit jako synchronizační síť, jež pracuje pokud možno nezávisle na dalších procesech v digitální síti. Je vhodné, aby určitá samostatná telekomunikační síť měla, jako podpůrnou, jedinou synchronizační síť v celé svojí rozloze. Je to především z toho důvodu, aby ústředny a přenosové systémy této telekomunikační sítě mohly spolupracovat bezchybně, tj. bez skluzů, a aby případný počet skluzů pro spolupráci s jinými sítěmi byl minimální. Na druhé straně je možné a žádoucím aby jediná synchronizační síť podporovala více (nejlépe však všechny) digitální sítě, které spolu na určitém teritoriu spolupracují také co do synchronizačních vztahů. Synchronizační síť sestává z uzlů synchronizační sítě, ze synchronizačních spojů a z generátorů referenčního taktovacího signálu s parametry dle doporučení ITU-T a norem ETSI. Zatím co generátory referenčního taktu (neřízené) a další uzly synchronizační sítě (řízené generátory) představují zvláštní zařízení, ve funkci synchronizačních spojů jsou převážně využívána existující multiplexní spojení. Podle výše uvedených doporučení a norem má synchronizační síť hierarchickou strukturu HMS.
22
3 Synchronizační síť 3.1 Členění spoje a povolené hodnoty vzniku skluzů Hlavním kvalitativním ukazatelem, resp. měřítkem z hlediska kvality synchronizace, je četnost výskytu skluzů, která se vztahuje na jeden kanál s přenosovou rychlostí 64 kbit/s a čas.
Skluzy vznikají v nesynchronizované síti, ale i v sítích synchronizovaných při přechodné ztrátě synchronizace nebo v důsledku zásahů údržby. V hypotetickém mezinárodním spojení se doporučuje toto poměrné rozložení vzniku skluzů – mezinárodní tranzit (8%), národní tranzity (6%) a místní sítě (40%). Celkový počet skluzů ve spojení je 100% a celkový čas pozorování je alespoň jeden rok.
Mezinárodní tranzit je plesiochronní. Časový odstup skluzů v mezinárodním tranzitním spojení je určen kumulací skluzů na předpokládaných čtyřech plesiochronních úsecích mezinárodního spojení a je nejméně 17,5 dne mezi dvěma skluzy. Následující přehled v tabulce uvádí vliv kmitočtové nepřesnosti časových základen uzlů sítě na vznik skluzů v síti pracující se spojováním okruhů v synchronním módu, je-li tato co do vztahu časových základen v provozu plesiochronním. Na všech okruzích je uvažován nejnepříznivější případ odchylek oscilátorů řídících časové základny. Je uvažována jenom dvouúrovňová národní síť. Sloupce I a II udávají dvě varianty nepřesností (a tím i cen) oscilátorů a jim odpovídající výskyty skluzů v nejnepříznivějších případech. Příspěvek skluzů mezinárodního tranzitu, vzhledem k předpokladu splnění požadavků doporučení ITU-T G.811 u generátorů referenčního taktu lze, jak je vidět z prvního řádku následující tabulky, zanedbat.
23
Vliv kmitočtové nepřesnosti na výskyt skluzů
Relativní kmitočtová nepřesnost kategorie I kategorie II
Výskyt skluzů na okruhu [s-1] kategorie I
kategorie II
1×10-11
1×10-11
1,6×10-7
1,6×10-7
2×10-9
5×10-7
1,5×10-5
3,75×10-3
2×10-9
5×10-7
3×10-5
7,5×10-3
Ʃ
4,5×10-5
1,125×10-2
2Ʃ
9×10-5
2,25×10-2
Četnost výskytu celkem
8/den
1840/den
místní ústředny národní ústředny tranzit
Pozn.: kategorie I … přesnější oscilátory, kategorie II … méně přesné oscilátory Sečtením příspěvků obou národních tranzitů, které se účastní spojení, vychází, že pro variantu I je výskyt cca 8 skluzů/den, zatímco pro variantu II je výskyt již cca 1840 skluzů/den. Přitom ovšem nelze předpokládat, že povolená kmitočtová odchylka bude ve všech reálných případech skutečně dodržena. Výsledky tedy mohou být i horší podle stavu údržby oscilátorů. Pro omezení počtu skluzů za jednotku času ve spojení je tedy zapotřebí národní síť synchronizovat. V případě ztráty synchronizace v národní síti narůstá počet skluzů ve spojení jejich kumulací na větším počtu úseků národního tranzitu a místní sítě. Výskyt skluzů je předepisován odstupňovaně pro stav provozní a pro stavy degradované. V provozním stavu je povolený minimální odstup mezi dvěma skluzy alespoň 5,8 dne. Další stavy, které jsou považovány za degradované, jsou podle doporučení ITU-T G.822 ve třech stupních: •
výskyt nejvíce pěti skluzů za 24 hodin (více než 98,9% celkového času pozorování),
•
výskyt více než pěti skluzů za 24 hodin, ale nejvíce 30 za 1 hodinu (méně než 1% celkového času pozorování),
•
výskyt více než 30 skluzů za 1 hodinu (méně než 0,1% celkového času pozorování).
Celkový čas pozorování je alespoň 1 rok.
24
3.2 Konfigurace synchronizační sítě Z technických a ekonomických důvodů je třeba uzly digitální telekomunikační sítě, která pracuje v režimu spojování okruhů v synchronním módu, synchronizovat. Podpůrným prostředkem digitální telekomunikační sítě sloužícím synchronizaci telekomunikační sítě je synchronizační síť. Synchronizační sítě podporující činnost telekomunikačních sítí pracují téměř výhradně s užitím metody hierarchické nucené synchronizace HMS ve variantě jednoduchého řízení (Single Ended). Synchronizační síť se v tomto případě skládá z generátorů referenčního taktu, řízených generátorů taktu a synchronizačních spojů a je členěna do síťových rovin. Generátory nižší síťové roviny jsou řízeny generátory vyšší, popřípadě téže síťové roviny.
Někteří provozovatelé používají hybridní synchronizační sítě kombinující metodu HMS mezi síťovými rovinami a metodu vzájemné synchronizace v rámci některé ze síťových rovin. Při nevyhovující kvalitě všech v určité části sítě dostupných řídicích taktů je přechodně možný plesiochronní provoz. Konfigurace synchronizační sítě, resp. její členění do síťových rovin, nemusí přesně odpovídat organizačnímu a provoznímu členění podporované telekomunikační sítě. Z provozních důvodů je však výhodné, jestliže hierarchické členění synchronizační sítě odpovídá hierarchickému členění (pokud existuje) sítě synchronizované. V závislosti na provozních stavech se může její konfigurace měnit. Základní způsob hierarchického členění znázorňuje následující obrázek.
Konfigurace synchronizační sítě
25
Roviny synchronizační sítě jsou číselně označeny počínaje 1 pro rovinu generátorů referenčního taktu. Funkce jednotlivých rovin jsou následující: 1. V rovině 1 je jeden nebo více geograficky vzdálených generátorů referenčního taktovacího signálu, které vytvářejí řídicí takt pro synchronizační síť, a tím i pro synchronizaci celé digitální telekomunikační sítě. Nacházejí se v místech mezinárodních ústředen. Nejsou-li v síti mezinárodní ústředny, pak se nacházejí v místech řídicích ústředen sítí, nebo jsou zcela osamoceny (Stand Alone). Některé referenční generátory pracují za provozního stavu v tzv. zatížené záloze. 2. Generátory roviny 2 jsou řízeny metodou nucené synchronizace některým z referenčních generátorů roviny 1 nebo generátorem roviny 2 prostřednictvím synchronizačního spoje. Záložní synchronizační spoje pro všechny generátory synchronizační roviny 2 jsou vedeny od referenčních generátorů roviny 1 i od řízených generátorů roviny 2. Uspořádání rovin 1 a 2 synchronizační sítě je znázorněno na následujícím obrázku. Čísla vstupů řízených generátorů představují jejich prioritu. Pro přenos taktu k řízeným generátorům se používají synchronizační spoje, kterými se takt přenáší prostřednictvím multiplexních nebo příspěvkových signálů, nebo prostřednictvím signálů o určitých kmitočtech.
Uspořádání rovin 1 a 2 synchronizační sítě
3. V rovině 3 se nacházejí generátory, které jsou ke svému příslušnému generátoru roviny 2 ve stejném vztahu, jako jsou generátory roviny 2 ke generátoru referenčnímu. Využití záložních synchronizačních spojů vedených od nepříslušných generátorů roviny 2 i od generátorů roviny 3 je žádoucí.
26
4. V rovině 4 synchronizační sítě jsou generátory taktovacích signálů řízeny generátory roviny 3. Řízení taktovacích generátorů se obvykle provádí prostředky spojovacího systému, který je nasazen v síťové rovině nejblíže vyšší. 5. V rovině 5 synchronizační sítě jsou generátory řízeny generátory roviny 4.
27
3.3 Synchronizační postupy Pro správnou činnost systému synchronizace je zapotřebí, aby byla respektována určitá pravidla, která lze shrnout do následujících bodů: •
Každý z řízených generátorů synchronizační sítě může být řízen pouze z generátoru vyšší nebo téže roviny.
•
UZAVŘENÁ SMYČKA sestávající z jednosměrně řízených generátorů a synchronizačních spojů NENÍ PŘÍPUSTNÁ!!! Každá změna v konfiguraci sítě musí být s ohledem na tento stav předem prověřena.
Uvedené dvě okolnosti je třeba brát v úvahu při stanovování strategie výběru záložních synchronizačních spojů. Provozní pružnosti synchronizační sítě se dosahuje výběrem taktovacího signálu u řízeného generátoru buď: •
podle předem stanoveného algoritmu, a to využitím synchronizační informace o původu taktovacího signálu a okolnostech jeho přenosu, nebo na základě aktuálního stavu taktovacího signálu, jakým je jeho přítomnost (existence),
•
podle fázového chvění,
•
podle funkcí řídicího systému (managementu) sítě.
Pro potřeby synchronizační sítě lze užít jen takový taktovací signál, který pochází z generátoru splňujícího požadavky na generátory uzlů synchronizační sítě. Pro přenos synchronizační informace je využíváno určených míst v rámcích multiplexů. Např. u multiplexů SDH se pro označení původu taktovacího signálu využívá kombinací nesených v záhlavích MSOH (Multiplex Section OverHead) rámců podle následující tabulky. Synchronizační informace záhlaví MSOH (byte S1)
Kombinace
Generátor
Norma
0000
neznámého původu
0010
roviny 1
ITU-T G.811
0100
roviny 2
ITU-T G.812
1000
roviny 3
ITU-T G.812
1011
prvku SDH
ETS DE/TM 3017
1111
nepoužitelného taktu
Normy ITU-T uvádějí doporučení ohledně tolerovatelných hodnot fázového chvění (jitteru a wanderu) na multiplexech PDH a SDH v rámci kvalitativních parametrů digitálního signálu:
28
•
Pro výběr nebo odmítnutí taktovacího signálu je rozhodující jeho skutečná kvalita. Jestliže signál neexistuje, nebo jestliže nastal některý z poplachových signálů, má taktovací signál nevyhovující kvalitu.
•
V případě nevyhovující kvality taktovacího signálu nebo jeho obnovení dochází k výběru taktovacího signálu.
•
V síti mohou v čase poruchových stavů nebo v období výstavby pracovat různé oblasti sítě z hlediska synchronizace nezávisle, tj. mezi sebou plesiochronně.
•
V případě nevyhovující kvality všech dostupných taktovacích signálů přejde postižený generátor ne mód volný, nebo přídržný.
Pří výstavbě sítě se doporučuje nejprve oživit a přezkoušet na všechny možné provozní stavy příslušnou část synchronizační sítě a teprve potom připojovat taktovací signál na telekomunikační zařízení.
29
3.4 Požadavky na generátory referenčního taktu Relativní kmitočtová odchylka referenčního generátoru národní sítě je stanovena dlouhodobě povolenou hodnotou maximálně ±1×10-11 jmenovité hodnoty (dle ITU-T G.811). Tomuto požadavku odpovídá odstup mezi dvěma skluzy na jednom úseku 70 dní. Tyto požadavky plní primární etalon kmitočtu (např. césiový oscilátor).
Po určitou část celkové doby činnosti referenčního generátoru může být absolutní odchylka větší. V následující tabulce jsou uvedeny povolené chyby časového intervalu v závislosti na velikosti časového intervalu, resp. doby pozorování S, pro taktovací signál 2048 kbit/s. Degradace je omezena povolenou chybou časového intervalu na výstupu generátoru referenčního taktu. Chyba časového intervalu pro taktovací signál 2048 kbit/s
Doba pozorování S [s]
Chyba časového intervalu [ns]
S≤5
100·S
5 < S ≤ 500
(5·S + 500)
500 < S
(1·10-2·S + 3000)
UI je doba trvání jednotkového intervalu, S má v obou sloupcích stejnou číselnou hodnotu Referenční generátor s povolenou relativní kmitočtovou odchylkou ±1×10-11 se nachází buď v budově příslušné ústředny, nebo může být vzdálen. (viz následující obrázek). Výstup referenčního generátoru je ošetřen proti krátkodobé kmitočtové nepřesnosti a je zálohován.
Změny výstupní fáze v důsledku jakýchkoliv vnitřních operací nesmí způsobit prodloužení nebo zkrácení výstupního impulsu o hodnotu větší než 0,125×UI. Při přenosu taktovacího signálu od vzdáleného cesiového oscilátoru k oscilátorům v příslušné ústředně (viz následující obrázek sekce b)) musí být cesta zálohována. Tyto cesty nepřenášejí uživatelskou informaci.
30
Umístění referenčního generátoru
31
3.5 Požadavky na řízené generátory Ve funkci řízeného generátoru v uzlu sítě může být využit generátor, který je buď: •
součástí spojovacího zařízení, nebo
•
generátorem uzlu SDH SSU (Synchronization Supply Unit), nebo
•
je zcela samostatný (Stand Alone).
Tento generátor musí umožňovat provoz v následujících módech: •
synchronní mód (Linked Mode) – kmitočet oscilátoru je řízen metodou nucené synchronizace
•
plesiochronní mód – používaný v případech synchronizace, který se dále dělí na dva typy:
poruchy
či
výpadku
o volný mód (Free Running Mode) – kmitočet je závislý pouze na vlastnostech oscilátoru o přídržný mód (Hold Over Mode) – výstupní kmitočet je řízen s ohledem na zapamatovaná data Vazby řízeného generátoru na synchronizační spoje a na telekomunikační zařízení jsou částečně patrny z následujícího obrázku, kde je znázorněna vnitřní struktura generátoru. Generátor sestává ze vstupní části s výběrovými obvody, řízeného a zpravidla zálohovaného oscilátoru a z výstupní části.
Řízený generátor
Řízený generátor v uzlu sítě často představuje samostatnou konstrukční jednotku, pro kterou bývá používáno různých názvů, jako synchronizér, synchronizační jednotka a podobně. Pro jeho výstupní část bývá též užíváno názvů, jako distributor apod.
32
Je třeba, aby synchronizační vstupy řízených generátorů (synchronizérů) v uzlech sítě byly řízeny řídicími obvody v souladu s požadavky na synchronizační postupy v hierarchické síti s nucenou synchronizací HMS. Synchronizéry některých spojovacích zařízení mohou na svých vstupních částech přijímat, resp. být řízeny, taktovacími signály nejenom z různých oprávněných uzlů, ale také signály o různých jmenovitých hodnotách kmitočtu (2048 kHz, 5000 kHz, 300 kHz, 308 kHz, atd.). Synchronizér sám provádí potřebnou kmitočtovou syntézu podle typu vstupu.
V rovině 2 mohou být použity řízené oscilátory s povolenými relativními kmitočtovými odchylkami menšími než ±1×10-9/den. V rovině 3 mohou být použity řízené oscilátory s povolenými relativními kmitočtovými odchylkami menšími než ±2×10-8/den. Pro relativní kmitočtové odchylky řízených generátorů platí, že v provozním stavu jsou průměrné hodnoty shodné s hodnotami referenčního generátoru.
Povolené odchylky v časové oblasti stanovuje doporučení ITU-T G.812 hodnotami maximální relativní chyby časového intervalu MRTIE (Maximum Relative Time Interval Error) pro řízené generátory roviny 2 a 3 v závislosti na době pozorování S (viz následující tabulka). Hodnoty maximální relativní chyby časového intervalu MRTIE
Doba pozorování S [s]
Hodnota MRTIE [ns]
0,05 ≤ S ≤ 100
studuje se
100 ≤ S
1000
Nespojitost výstupní fáze nesmí překročit hodnotu 0,125×UI v každém intervalu pozorování do délky 211×UI. Výběrové obvody generátorů musí zajistit samočinný výběr ze dvou až čtyř vstupních taktovacích signálů s ohledem na jejich existenci, poplachové signály, nebo s ohledem na synchronizační informaci. Pro stanovení pořadí výběru taktovacího signálu (priority) pro synchronizaci řízeného taktovacího generátoru jsou rozhodujícími původ taktovacího signálu, spolehlivost přenosu, vlastnosti a počet generátorů a syntezátorů kmitočtu, jimiž taktovací signál na cestě od svého zdroje prošel, fyzické přenosové médium a délka synchronizačního spoje.
Vyšší prioritu má, resp. přednostně je nastaven, taktovací signál, pocházející z generátoru vyšší úrovně, který prochází menším počtem generátorů a syntezátorů. V provozním stavu pocházejí všechny taktovací signály z referenčního generátoru. Generátor musí umožnit také volný a přídržný chod oscilátorů při absenci taktovacích signálů a blokování i výběr vstupů obsluhou.
33
Uspořádání uzlu SSU synchronizační sítě založeného na využití generátoru prvky SDH podle normy ETSI 300 462-2 je uvedeno na předchozím obrázku v sekci b), kde T0 vyjadřuje takt pro potřeby vlastního prvku SDH, T1 je takt získaný ze vstupu STM-N, T2 je takt získaný ze vstupu 2 Mbit/s, T3 je takt získaný ze vstupu 2 MHz a T4 je výstup externího taktu. Řízené generátory nemusí mít všechny vyznačené funkce. V případě nedostupnosti vstupního taktu pracují plesiochronně, a to v módu volném (Free Running) nebo přídržném (Hold Over).
34
3.6 Synchronizační spoje Synchronizační spoje využívají v široké míře k přenosu taktu digitálních přenosových zařízení. V synchronizační síti je kterýkoliv řízený generátor řízen taktovacím signálem prostřednictvím řetězce nadřazených generátorů a synchronizačních spojů. Synchronizační spoje jsou realizovány pomocí multiplexů PDH nebo SDH. V některých případech lze pro distribuci taktovacího signálu do určitého uzlu užít také sekundárního etalonu kmitočtu. Pro přenos taktovacího signálu pro účely synchronizace uzlů digitální sítě lze využít jenom takového taktovacího signálu, který je svázán určitým konkrétním způsobem s řídicím (referenčním) taktem. Při využití digitálního multiplexu pro distribuci taktu je možno využít buď taktu multiplexního signálu, nebo taktu příspěvkového signálu. V každém případě však musí být použitý taktovací signál vázán na referenční takt. Možné situace znázorňuje následující obrázek.
Přenos taktu příspěvkovými signály
S ohledem zejména na procesy při demultiplexování, resp. při demapování a s ohledem na funkce ukazatele u SDH jsou některé takty příspěvkových toků pro toto využití více či méně vhodné: •
příspěvkové signály přenesené multiplexem PDH jsou vhodné,
•
příspěvkové signály přenesené multiplexem SDH jsou méně vhodné, jsou-li takty příspěvkového signálu a multiplexního signálu nezávislé,
•
příspěvkové signály přenesené multiplexem SDH jsou vhodné, jsou-li takty příspěvkového signálu a multiplexního signálu závislé,
35
•
takt multiplexu čtvrtého řádu PDH je vhodný pro distribuci taktu i tehdy, je-li příspěvkovým signálem a je mapován multiplexním zařízením SDH.
Vhodnost či nevhodnost vyplývá ze způsobu demultiplexování nebo demapování a velikosti fázových skoků, které je při těchto procesech třeba eliminovat. Při využití příspěvkových signálů je dále třeba respektovat vliv obvodů potlačujících fázové skoky vznikající při demultiplexování a demapování na dynamické vlastnosti uzlu a tím synchronizačního řetězce.
Při použití multiplexního signálu pro distribuci taktu je někdy potřebné provést převody hodnot multiplexních kmitočtů. K tomu účelu slouží tzv. kmitočtová syntéza. Současně je také třeba respektovat vliv syntezátorů použitých pro převody mezi kmitočty a zahrnout jej do celkového přenosu uzlu pro fázové odchylky.
36
3.7 Vztahy sítí z hlediska synchronizace S postupem liberalizace v oblasti telekomunikační techniky nabývá na důležitosti otázka vztahů mezi sítěmi různých provozovatelů. S ohledem na spolupráci mezi sítěmi při pronajímání okruhů nebo poskytování služeb je nutné udržet správné taktování mezi digitálními sítěmi. Vztahy mohou být horizontální, tj. mezi srovnatelnými sítěmi nebo mohou být vertikální, mezi sítěmi přístupovými a sítěmi transportními. Zvláštním případem jsou pak virtuální pobočkové sítě vytvořené programovými prostředky. Synchronizaci mezi digitálními sítěmi, právě tak jako synchronizaci uvnitř těchto sítí, je třeba řešit tam, kde při zpracování digitálního signálu může dojít ke ztrátám informace z důvodu nesynchronnosti časových základen zařízení sítí. Účelem synchronizace je takovýmto ztrátám zabránit nebo je alespoň výrazným způsobem omezit. Vztah mezi digitálními sítěmi může být synchronní nebo plesiochronní (nezávislý), viz následující obrázek. Tento vztah je určen vztahem generátorů referenčního taktu jednotlivých sítí. Spoje mezi sítěmi v nižších úrovních nejsou součástí synchronizačních sítí a neslouží pro přenos taktu ani synchronizační informace. Výjimku tvoří případy podle poznámky k synchronizaci koncových zařízení.
Různé synchronizační vztahy digitálních sítí
Při synchronním vztahu sítí jsou jejich synchronizační sítě řízeny buď týmiž generátory referenčního taktu, nebo je jedna síť řízena prostřednictvím synchronizační sítě jiné digitální telekomunikační sítě. Do skupiny synchronních vztahů lze zařadit i vztah pseudosynchronní, kdy jsou sítě řízeny různými referenčními generátory, které splňují příslušné požadavky.
V případě plesiochronního (nezávislého) vztahu, kdy mají digitální sítě vlastní generátory referenčního taktu, musí tyto odpovídat příslušným požadavkům.
37
Jestliže určitá digitální síť pracuje mezi svými uzly nezávisle (plesiochronně), pracuje nezávisle i ve vztahu k jiným sítím. Kmitočtovou nepřesnost ±1×10-9 u referenčního generátoru je třeba považovat pouze za provizorní. Takto řízená síť NEMŮŽE být zdrojem referenčního taktu pro jinou síť!!!
38
3.8 Závěrečný test 1. Jaký je účel synchronizace? a) zabránit ztrátám informace vznikajících při přenosu informace v rámci telekomunikační sítě b) omezit chybovost synchronizačního spoje c) omezit chybovost přenosového spoje d) zajistit bezchybnou spolupráci zařízení v digitální síti správné řešení: a
2. Který parametr synchronizace?
je
charakteristickým
pro
vyjádření
kvality
a) PLR b) HLR c) BER d) VLR správné řešení: c
3. Základním formátem přenášené informace při spojování okruhů je: a) paket b) rámec c) buňka d) datagram správné řešení: b
4. Při spojování paketů je základním formátem přenášené informace: a) paket b) rámec c) buňka d) datagram správné řešení: a
39
5. Synchronizace digitální sítě je poměrně nezávislá na funkci vyšších vrstev referenčního modelu, lze ji tedy charakterizovat jako: a) neautonomní systém b) dohledový systém c) řídicí systém d) autonomní systém správné řešení: d
6. Co je podpůrným prostředkem synchronizace digitální sítě? a) řízený generátor b) referenční generátor c) synchronizační síť d) synchronizační spoj správné řešení: c
7. Pro implementaci metody hierarchické nucené synchronizace je důležitým prvkem: a) řízený generátor b) referenční generátor c) autonomní generátor d) závislý generátor správné řešení: b
8. V synchronizační síti může pracovat: a) více generátorů referenčního taktu b) pouze jeden generátor referenčního taktu c) dva generátory referenčního taktu d) žádný referenční generátor správné řešení: a
40
9. V jaké formě je přenášen digitální telekomunikační signál? a) ve formě sdružených okruhů b) ve formě komplexního signálu c) ve formě jednoduchého signálu d) ve formě multiplexu kanálů správné řešení: d
10. Podmínkou úspěšné práce s informací je: a) dostupnost taktovacího signálu b) bezchybná činnost signalizace c) bezchybná činnost signalizace a synchronizace d) bezchybná činnost synchronizace správné řešení: c
11. Podmínkou úspěšného procesu signalizace je: a) bezchybná činnost synchronizace b) dostupnost jakékoliv synchronizace c) přítomnost digitálního signálu d) pouhá přítomnost taktovacího signálu správné řešení: a
12. Jaká skupina metod synchronizace se používá nejčastěji? a) frekvenční b) fázové c) časové d) amplitudové správné řešení: b
41
13. Co je základním prvkem asynchronní metody synchronizace? a) vyrovnávací paměť b) posuvný registr c) kmitočtový generátor d) referenční generátor správné řešení: a
14. Co je hlavním kvalitativním ukazatelem, resp. měřítkem z hlediska kvality synchronizace? a) četnost vyrovnání ve vyrovnávací paměti b) četnost výpadků c) četnost BER d) četnost výskytu skluzů správné řešení: d
15. Uzavřená smyčka sestávající a synchronizačních spojů:
z jednosměrně
řízených
generátorů
a) je přípustná b) není přípustná správné řešení: b
16. Relativní kmitočtová odchylka referenčního generátoru národní sítě je stanovena dlouhodobě povolenou hodnotou maximálně: a) ±1×10-10 jmenovité hodnoty b) ±1×10-8 jmenovité hodnoty c) ±1×10-11 jmenovité hodnoty d) ±1×10-15 jmenovité hodnoty správné řešení: c
42
17. Pro synchronizaci digitální sítě je možné využít dvou základních metod: a) synchronizace nucená b) synchronizace vázaná c) synchronizace vzájemná d) synchronizace podmíněná e) synchronizace nenucená správné řešení: a, c
18. Z jakých prvků se skládá synchronizační síť? a) z řízených generátorů b) ze spojů c) z generátoru referenčního taktu d) z uzlů e) z taktovacích okruhů správné řešení: a, b, c
43
