Основная задача: все элементы должны работать синхронно.
Любую схему заставляют работать синхроимпульсы.
Что должны учитывать? В БИС роль играет время распространения сигнала в физической среде.
Подсистема синхронизации должна обеспечивать широкий диапазон частот: от 500 Гц до десятков МГц. Необходимо учитывать время распространения сигналов, т.к. оно может быть соизмеримо с длительностью импульса тактовой последовательности.
Учитывая вышесказанное, синхронизация КО реализуется следующим образом:
-
устанавливается общестанционный генератор, который будет выдавать двойную максимальную частоту (выбрали из соображений эффективности). -
данная частота разводится по модулям надежности.
Под модулем надежности будем понимать часть КО, обычно совпадающую с элементом конфигурации, выход из строя любого элемента которого ни в коем случае не оказывает никакого влияния на функционирование других модулей надежности. В пределах модуля надежности осуществляется получение всех требуемых импульсных последовательностей для обеспечения функционировании схем.
Общестанционный генератор.
Является центральным устройством, выход из строя которого приводит к отказу функционирования всей системы. Учитывая это, к общестанционному генератору предъявляются очень высокие требования по надежности, и, как минимум, он должен быть дублирован.
Встречаются 2 подхода:
-
с использованием 2-ух генераторов (с очень высокой степенью надежности). -
с использованием 3-х генераторов (мажоритарная схема), с менее низкой степенью надежности.
При этом разводка задающей частоты (либо частот) (максимальная частота работы с тактами, максимальная частота работы с циклами) может осуществляться либо от всех генераторов к модулям надежности, либо в целом от генераторного оборудования.
Варианты построения схем.
Рисунок №1,2,3 – на экзамене будут.
Г – генератор.
ФСС – схема фазирования синхросигнала.
СУЧ – схема усреднения частоты.
Фазирование синхросигнала, как правило, осуществляется «голосованием» физическим или логическим.
Схема «логического голосования».
Рисунок №4 – на экзамене будет.
Схема №1 – с общим кварцем.
Недостаток: есть центральный элемент. Используется только на начальных этапах.
Схема №2 – 5 генераторов, ГА и ГВ – задающие генераторы, при этом один работающий, а второй в резерве. В аварийной ситуации происходит переключение.
Недостаток: много генераторов и есть центральный элемент схемы переключения. Используется редко.
Схема №3 – 2 режима: взаимной синхронизации и «ведущий – ведомый».
Взаимная синхронизация.
Задающей частотой является средняя частота трех генераторов, получаемая в схеме усреднения частоты.
Достоинство: высокая живучесть и надежность.
Недостаток: сложность СУЧ (схемы усреднения частоты).
«Ведущий – ведомый».
Один генератор ведущий, остальные – ведомые, и они подстраиваются под ведущего. Сигналы подстройки вырабатывают СУЧ. Эта схема получила наибольшее распространение.
Синхронизация цифровых сетей электросвязи.
Как известно, при включении ЦЛ осуществляется согласование тактовых частот. Данное согласование реализуется за счет проскальзывания, при этом допустимая частота проскальзывания регламентирована. Для обеспечения частоты проскальзывания не выше заданной, необходимо осуществлять синхронизацию задающих генераторов компонент сети.
Наибольшее распространение получили следующие способы синхронизации:
-
плезеохронный. -
изохронный. -
взаимный.
Плезеохронный способ.
Все компоненты сети с точки зрения синхронизации независимы. Чтобы обеспечить частоту проскальзывания не выше допустимой, каждая компонента должна иметь высокостабильное генераторное оборудование. В соответствии с рекомендациями МСЭТ G.811 стабильность должна быть не ниже, чем 10-11. для выполнения данного условия необходимо дорогостоящее оборудование. Учитывая это, данный способ синхронизации целесообразно использовать, когда сети или участки сетей с точки зрения синхронизации необходимо делать независимыми. Используется на международной сети и на сетях связи, покрывающих значительную территорию. Так ТфОП России разделена на регион синхронизации, каждый из которых независим с точки зрения синхронизации, и компоненты сети на стыках регионов синхронизации должны иметь оборудование в соответствии с рекомендацией G.811.
Изохронный способ («ведущий – ведомый»).
Все компоненты сети разбиваются на уровни иерархии, число которых, как правило, не более 3-х. на верхнем уровне находится одна компонента, имеющая генераторное оборудование со стабильностью 10-12 ÷ 10-11 и она является ведущей (задающей) с точки зрения синхронизации для компонент нижестоящего уровня, которые могут иметь генераторное оборудование со стабильностью 10-10 ÷ 10-9 (т.е. на порядок, два ниже). Компоненты 2-го уровня являются задающими (ведущими) для компонент 3-го уровня, при этом стабильность генераторного оборудования может быть примерно на 2 порядка ниже - 10-8 ÷ 10-6. Данный способ синхронизации является основным для национальных сетей электросвязи. При организации синхронизации данным способом необходимо обращать внимание на обеспечение надежности.
Взаимная синхронизация.
Задающей частотой для подстройки генераторного оборудования компонент сети является средняя частота сети, при этом все генераторы компонент сети являются равноправными и могут иметь стабильность такую же, как и на последнем уровне иерархии изохронного способа. Однако, каждая компонента сети должна иметь оборудование усреднения частоты, которая довольно дорогая. Учитывая это, данный способ синхронизации не нашел широкого применения и иногда используется на небольших местных сетях.
Различают 2 метода взаимной синхронизации:
-
односторонний. -
двухсторонний.
При одностороннем методе при усреднении частоты используют расхождение фаз только одного направления передачи на каждой из компонент сети.
При двухстороннем методе используют расхождение фаз двух направлений передачи, но в этом случае значение расхождения фаз необходимо доставлять на смежную компоненту сети.
Получение задающей частоты при изохронной и взаимной синхронизации.
Схема №5 – рисунок будет на экзамене.
УВТЧ – устройство выделения тактовой частоты.
ЭП – эластичная память.
СУЧ – схема усреднения частоты.
Изохронный способ.
В зависимости от требуемой стабильности тактовая частота может браться от 2-ух и более ЦСЛ, при этом она может усредняться в СУЧ и поступать на генераторное оборудование для подстройки. Либо поступать на переключатель, с помощью которого можно брать задающую частоту от любой из подключенных ЦСЛ.
Взаимная синхронизация.
В отличие от предыдущего способа, частота всегда усредняется от всех смежных компонент.
Пусть разработчик мне дает импульсные последовательности. Из них часть совпадает, а часть – нет.
Необходимо определить, какие импульсные последовательности необходимы?
Легче построить делитель частот (простейший триггер).
Разработали управляющий автомат, который будет так делить частоту, поступающую от генератора, что получим все необходимые импульсные последовательности:
Реально нужно, чтобы Δt = const, т.е. время распространения было одинаковым при распространении к схеме.
Можно изменить сечение каждого проводника. Тогда нужно менять тактовую синхронизацию (почему???). Это плохо.
Можно поставить один УА на статив, тогда не нужно менять тактовую синхронизацию.
Нагрузка будет зависеть от числа источников, времени занятия (значность номера).
Синхронная сеть – это сеть, в которой значащие моменты сигналов подстраиваются таким образом, чтобы установился синхронизм, при котором значащие моменты точно повторяются с некоторой средней скоростью.
В коммутационном оборудовании работа всех схем должна быть четко синхронизирована между собой. Учитывая это необходимо иметь единый задающий генератор, но очень сложно добиться того, чтобы все АТС страны обращались к этому генератору, так как они разбросаны на очень большой территории. (Хотя существуют генераторы, у которых погрешность настолько мала, что их можно не синхронизировать (это генераторы с цезиевым эталоном частоты), но они очень дорогие.) К тому же разброс частот импульсных последовательностей составляет 100 Гц- десятки МГц, а сигналы различных частот имеют различное время распространения. Поэтому нельзя централизованно генерировать все импульсные последовательности, кроме того нельзя схемы делать зависимыми по тактированию, в целях обеспечения надежности, следовательно, на каждой станции должен быть свой задающий генератор, то есть генераторное оборудование каждой станции является автономным. Частоту подстройки будем выделять на входе каждого узла коммутации из ЦСЛ из стандартного цифрового потока. Эти генераторы могут работать четко, но все равно будут проскальзывания, то есть мы не можем построить идеально синхронную сеть. Любое проскальзывание приводит к потере отрезка информации или к повторному чтению отрезка информации, то есть в общем случае к потере отрезка информации, следовательно, в критериях качества должны присутствовать ограничения по частоте проскальзывания.
Построить такую синхронизированную сеть мы можем двумя способами:
-
Принудительно синхронная сеть – это сеть, в которой единственный генератор управляет всеми остальными генераторами компонент сети. -
Иерархически синхронизированная сеть – это сеть, в которой каждому генератору придан определенный статус, который определяет степень управления им со стороны других генераторов. (В России пошли по этому пути.)
Таким образом, создается сеть тактовой сетевой синхронизации (ТСС) и предусматриваются следующие возможные режимы работы ТСС:
-
Синхронный – нормальный режим работы цифровой сети, при котором проскальзывания носят только случайный характер. -
Псевдосинхронный – режим, при котором на цифровой сети независимо друг от друга работают два и более генератора, при этом коэффициент стабильности этих генераторов не более 10-11 (т.е. не более одного проскальзывания за 70 суток) (это генератор с цезиевым эталоном частоты). Такой режим целесообразен, когда сети или регионы необходимо сделать независимыми по синхронизации. -
Плезиохронный – это режим, который возникает на цифровой сети, когда генератор ведомого узла теряет возможность внешней принудительной синхронизации. В таком режиме сеть может находиться только непродолжительное время. При этом коэффициент стабильности этих генераторов не более 10-9 (т.е. не более одного проскальзывания за 17 часов). -
Асинхронный – это недопустимый режим для ВСС РФ (ВСС - взаимоувязанная сеть).
В России пошли по иерархическому принципу построения сети. Цифровая сеть разбивается по синхронизации на регионы (4 региона). В каждом регионе устанавливается первичный эталонный генератор (ПЭГ) с цезиевым эталоном частоты, с коэффициентом стабильности 10-11. Первичный эталонный генератор имеет не менее 3 источников частоты, которые непрерывно сличаются между собой. В каждом регионе синхронизации синхронная работа осуществляется по иерархическому принципу принудительной синхронизации, при котором нижестоящий генератор является задающим для нижестоящих.
Количество последовательно включенных генераторов от ПЭГ не должно превышать 10 (то есть должно быть не более 10 уровней иерархии).
Регионы между собой работают в псевдосинхронном режиме.
Схема синхронизации в пределах региона должна иметь древовидную форму без замкнутых колец. Каждому генератору любого уровня, кроме ПЭГ, синхронизирующие сигналы должны поступать хотя бы по двум пространственно разнесенным направлениям.
При этом на сети России должна соблюдаться иерархия распределения сигнала от ПЭГ: магистральная сеть – внутризоновые сети – местные сети. Иногда возможно, что местные сети синхронизируются непосредственно от магистральной.
Для синхронизации всего оборудования на узле должен использоваться только один источник сигналов синхронизации.
Для принудительной синхронизации ведомых генераторов в качестве синхросигнала используется тактовая частота, выделенная из цифрового потока со скоростью 2048 кбит/с.