Основи синхронізації, необхідність її виконання мереж на прикладі на ВАТ ЄГУЕС Уралтелеком
Архітектура побудови мереж синхронізації із прийнятною якістю. Функціональне призначення та загальна характеристика еталонних джерел (генераторів) та приймачів мережевої синхронізації. Особливості обслуговування вимог щодо синхронізації ETSI, ANSI, ITU.
Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.
Міністерство України з зв'язку та інформатизації
Уральський Державний Технічний Університет - УПІ
з виробничої практики
Основи синхронізації, необхідність її виконання в мережах на прикладі на ВАТ "ЄГУЕС Уралтелеком"
Керівник практики підприємства: Клубакова В.Г.
Керівник практики від УДТУ-УПІ:
Студент: Ковязін Д. А.
ADM  Ada-Drop Multiplexor Мультиплексор вводу/виводу - МВВ
ANSI &American National Standard Institute Американський національний інститут стандартів
APS Automatic Protection Switching Автоматичне перемикання
ATM  Asynchronous Transfer Mode  Режим асинхронної передачі
AD Administrative Unit Адміністративний блок
AUG  Administrative Unit Group  Група адміністративних блоків
AU-PJE  AU Pointer Justification Event Зміщення вказівника AU
BBE  Background block error Блок із фоновою помилкою
BBERBackground block error rate Коефіцієнт помилок блоків з фоновими помилками
BER  Bit Error Rate Параметр помилки по бітах, що дорівнює відношеннюкількості помилкових бітів до загальної кількості переданих
BIN  Binary Двійкове представлення даних
BIP Bit Interleaved Parity Метод контролю парності
B-ISDN Broadband Integrated Service Digital  Широкополосна цифрова мережа з інтеграцією Networks служб (Ш-ЦСІС)
CRC Cyclic Redundancy Check Циклічна перевірка надмірності
CRC ERR CRC errors Число помилок CRC
DEMUX Demultiplexer Демультиплексор
ETS European Telecommunication Standard Європейський телекомунікаційний стандарт
ETSI European Telecommunication Standard Institute Європейський інститут стандартизації в телекомунікаціях, протокол ISDN, стандартизований ETSI
FEBE Far End Block Error Наявність блокової помилки на віддаленому кінці
FERF Far End Receive Failure Наявність несправності на віддаленому кінці
HEX Hexagonal 16-річне подання інформації
НО-РОН High-order POH Заголовок маршруту високого рівня
ISDN Integrated Service Digital Networks Цифрова мережа з інтеграцією служб (ЦСІБ)
ITU International Telecommunication Union Міжнародний Союз електрозв'язку
LO-POH Low-order POH Заголовок маршруту низького рівня
M1, М2 Management Interface 1, 2 Інтерфейси керування
MSOH Multiplexer Section Overhead Заголовок мультиплексорної секції
MSP Multiplex Section Protection Ланцюг резервування мультиплексорної секції
MUX Multiplexer Мультиплексор
OSI Open System Interconnection Еталонна модель взаємодії відкритих систем
РОН Path Overhead Заголовок маршруту
PTR Pointer Вказівник у системі SDH
RGEN, REG Regenerator Регенератор
RSOH Regenerative Section Overhead Заголовок регенераторної секції
SDHSynchronous Digital Hierarchy Синхронна цифрова ієрархія
SDXC Synchronous Digital Cross Connect Синхронний цифровий комутатор
SOH Section Overhead Секційний заголовок
STM Synchronous Transport Module Синхронний транспортний модуль – стандартний цифровий канал у системі SDH
ТММ Tandem Connection Monitoring Моніторинг взаємного з'єднання
ТМ Traffic Management Управління графіком
TMN Telecommunications Management Автоматизована система керування зв'язком
TU Tributary Unit Блок навантаження
TUG Tributary Unit Group Група блоків навантаження
VC Virtual Container Віртуальний контейнер
Стрімкий розвиток цифрових систем комутації та засобів передачі інформації, впровадження технологій SDH призвело до значного зростання ролі систем синхронізації у мережах телекомунікації. Нові сфери застосування та види послуг також викликають підвищені вимоги до характеристик та роботи мереж синхронізації.
Точна робота та ретельне планування систем синхронізації потрібно не тільки для того, щоб уникнути неприйнятних робочих характеристик, але щоб послабити приховані, дорогі та важковизначені проблеми та зменшити малопомітні взаємні впливи мереж різного підпорядкування.
Цей документ містить основні відомості про тактову мережну синхронізацію. У Розділі I розглянуто основи синхронізації та доводиться необхідність синхронізації мереж. Як приклади наведені деякі види збоїв, викликані поганою якістю синхронізації, такі як прослизання, пропуски кадрів і пучки помилок. Обговорюється вплив цих збоїв на якість послуг та різних застосувань.
У розділі II описуються різні архітектури побудови мереж синхронізації,що використовуються для підтримки прийнятної якості синхронізації. У цьому розділі розглянуто первинні еталонні джерела (генератори) та приймачі мережевої синхронізації. Поряд із описом функціонального призначення цих джерел синхронізації наводиться відносна важливість кожної функції для роботи та планування мережної синхронізації. Розділ II завершує обслуговування вимог до синхронізації ETSI, ANSI та ITU.
У розділі III розглянуто робочі характеристики тактової мережевої синхронізації. Показано вплив первинних еталонних генераторів, засобів передачі синхронізації та приймачів тактової синхронізації на робочі характеристики. У цьому розділі показано, що частота синхронізації тактової приймачів зазвичай відрізняється від частоти первинного еталонного генератора, до якого вони приєднані. Такий зсув по частоті дуже впливає на робочі характеристики мереж синхронізації.
Розділ IV розкриває основні засади планування мережевої синхронізації. Також обговорюються найзагальніші проблеми планування мережі.
1. Необхідність синхронізації
1.1 Основні положення
Синхронізація - це засіб підтримки роботи всього цифрового устаткування мережі зв'язку однієї середньої швидкості. Для цифрової передачі інформація перетворюється на дискретні імпульси. Під час передачі цих імпульсів через лінії та вузли зв'язку цифрової мережі всі її компоненти повинні синхронізуватися. Синхронізація повинна існувати на трьох рівнях: бітова синхронізація, синхронізація на рівні канальних інтервалів (time slot) та кадрова синхронізація.
Бітова синхронізація полягає в тому, що передавальний та приймаючий кінці лінії передачі працюють на одній тактовій частоті, тому біти зчитуються правильно. Для досягнення бітової синхронізаціїприймач може отримувати свої тактові імпульси з вхідної лінії. Бітова синхронізація включає такі проблеми як джиттер лінії передачі та щільність одиниць. Ці проблеми піднімаються при пред'явленні вимог до синхронізації та систем передачі.
Синхронізація канального інтервалу (time slot) з'єднує приймач і передавач таким чином, щоб канальні інтервали могли бути ідентифіковані для отримання даних. Це досягається шляхом використання фіксованого формату кадру для поділу байтів. Основними проблемами синхронізації на рівні канального інтервалу є час зміни кадру та виявлення втрати кадру.
Тактовий генератор мережі, розташований у вузлі джерела, керує частотою передачі через цей вузол бітів, кадрів та канальних інтервалів. Вторинний генератор мережі розташований в вузлі, призначений для управління швидкістю зчитування інформації. Метою тактової мережевої синхронізації є узгоджена робота первинного генератора і приймача для того, щоб приймаючий вузол міг правильно інтерпретувати цифровий сигнал. Різниця в синхронізації вузлів, що знаходяться в одній мережі, може призвести до пропуску або повторного зчитування приймаючим вузлом надісланої на нього інформації. Це називається прослизанням.
Наприклад, якщо обладнання, що передає інформацію, працює на частоті, більшій, ніж частота обладнання, що приймає, то приймач не може відстежувати потік інформації. У цьому випадку приймач періодично пропускатиме частину інформації, що йому передається. Втрата інформації називається прослизанням видалення.
У випадку, якщо приймач працює на частоті, що перевищує частоту передавача, приймач буде дублювати інформацію, продовжуючи працювати на своїй частоті і все ще здійснюючи зв'язок зпередавач. Це дублювання інформації називається ковзанням повторення.
Для керування прослизаннями в потоках DS1 та E1 використовуються спеціальні буфери (див. рис.1). Дані записуються в буфер обладнання, що приймає, з частотою первинного генератора, а зчитуються з буфера тактовою частотою приймаючого обладнання. Насправді можуть застосовуватися різні розміри буферів. Зазвичай буфер містить більше одного кадру. У цьому випадку приймальне обладнання при прослизу пропускатиме або повторюватиме цілий кадр. Це називається керованим прослизанням.
Мал. 1 - Буфер прослизання.
Основною метою мережевої синхронізації є обмеження виникнення керованих прослизувань. Існують дві основні причини виникнення ковзань. Перша причина - відсутність частоти синхронізації через втрату зв'язку між генераторами, що призводить до відмінності тактових частот. Друга причина - разові зрушення або в лініях зв'язку (такі, як джиттер і вандер), або між первинним та веденим генераторами. Остання, тобто. фазові зрушення між частотами первинного генератора та приймача, як буде показано вище, є основною причиною виникнення прослизу в мережах зв'язку.
Прослизання, однак, не є єдиними збоями, викликаними відсутністю синхронізації. Погана синхронізація в мережах SDH може призвести до надмірного джиттера і втрати кадрів під час передачі цифрових сигналів, як викладено у розділі "Необхідність синхронізації SDH". У корпоративних (приватних) мережах погана синхронізація обладнання користувача (СРЕ) може призвести до виникнення пакетів (пучків) помилок у цифровій мережі. (Див. "Пакети помилок, викликані синхронізацією" на стор. 8). Тому, незважаючи на те, що мінімізація ковзань залишаєтьсяосновною метою синхронізації при проектуванні мереж синхронізації необхідно розглядати й інші збої, пов'язані з синхронізацією.
1.2 Вплив прослизувань на послуги, що надаються
Вплив одного або кількох ковзань на якість послуг у цифрових мережах зв'язку залежить від типу цих послуг. Нижче описано вплив поодиноких ковзань на різні види послуг.
Як показано на рис. 2, де розглядається вплив керованих ковзань на передачу факсимільних повідомлень групи З, одиночні ковзання призводять до спотворення або пропадання рядків у прийнятому факсимільному повідомленні. Прослизання може викликати пропадання до 8 сканованих ліній. Це відповідає пропуску 0,08 дюйма вертикального простору. На стандартній надрукованій сторінці прослизання виглядає як відсутність верхньої або нижньої половини надрукованого рядка. Тривала поява прослизу приведе до необхідності повторної передачі сторінок, що зазнали їх впливу. Повторна передача може бути автоматизована і здійснюється користувачем вручну.
Вплив ковзань на передачу даних за допомогою модемів проявляється у вигляді довгих пакетів помилок. Тривалість такого пакета помилок залежить від швидкості передачі даних і типу модему в діапазоні від 10 мілісекунд до 1,5 секунд. У період появи цих помилок кінцевий приймальний пристрій, підключений до модему, приймає спотворені дані. В результаті користувач має здійснити повторну передачу даних.
Вплив прослизувань на передачу цифрових даних залежить від протоколу. У протоколах, які передбачають можливості повторної передачі, можливі пропуски, повторення чи спотворення даних.
Можлива втрата кадровоїсинхронізації, що викликає спотворення множини кадрів при відновленні надходження імпульсів кадрової синхронізації. Протоколи з повторною передачею мають можливість виявити прослизання та ініціювати повторну передачу. Для ініціалізації та виконання такої ретрансляції зазвичай потрібна одна секунда. Тому прослизання впливатимуть на пропускну здатність, зазвичай призводячи до втрати секунди часу передачі.
Найбільший вплив прослизання надають при наданні послуг із передачі шифрованих даних. Прослизання призводить до втрати ключа кодування. Втрата ключа призводить до недоступності переданих даних до повторної передачі ключа та повторного здійснення зв'язку. Тому весь зв'язок зупиняється. Що важливіше, необхідність ретрансляції ключа значно впливає на безпеку. Для багатьох додатків, пов'язаних з проблемами безпеки, кількість ковзань, що перевищує 1 на день, вважається неприйнятною.
1.3 Необхідність синхронізації SDH
З появою SDH до мереж синхронізації висуваються нові вимоги. SDH є високошвидкісними синхронними транспортними системами. Елементи мереж SDH вимагають синхронізації, оскільки оптичний сигнал, що передається ними, є синхронним. Однак втрата синхронізації мережевими елементами SDH не призводять до виникнення ковзань. Це зумовлено тим фактом, що робоче навантаження SDH передається асинхронно. Для ідентифікації початку кадру SDH використовують покажчики. Розбіжність швидкостей передачі та прийому викликає зміни в покажчику (див. мал.2).
Мал. 2 - Вирівнювання покажчика.
Однак, вирівнювання покажчика може призвести до виникнення джиттера і вандера в сигналі, що передається. Джиттер це швидка (10 Гц) зміна фази сигналу («тремтіння фази»).Вандер - це повільне (