Главная | Обратная связь

Нормирование проскальзываний

Если разница между значениями тактовой частоты информационного сигнала на входе коммутационной станции и на выходе БП составляет ,то время между проскальзываниями равно

, (5.2)

где k - число битов, которые изымаются или повторяются при проскальзывании.

Обычно проскальзывание охватывает целый цикл цифрового сигнала, и в этом случае частость проскальзываний определяется разностью частот повторения циклов на входе и выходе БП.

Поскольку управление проскальзываниями производится так, что они не нарушают процесса синхронизации в ЦСП более высокого порядка, единственным их результатом является редкое выпадение или повторение информации в подверженных их воздействию каналах временного группообразования. Эффект проскальзывания в речевом сигнале, преобразованном в цифровую форму, состоит в слышимых щелчках. Теоретически доказано и экспериментально получено, что в ИКМ речевом сигнале слышимый щелчок возникает только в одном проскальзывании из 25. Если предположить, что приемлемым является интервал между слышимыми щелчками, обусловленными проскальзываниями, равный 5 мин, то приемлемая частость проскальзываний для речи равна 300 в час. При частоте повторения циклов, равной 8 кГц, 300 проскальзываний в час происходят, когда тактовые частоты отличаются на величину 300 /8000-3600 =10 , что соответствует легко достижимой точности.

Обмен засекреченной информацией (речь или данные) более чувствителен к проскальзываниям, поскольку процесс засекречивания обычно опирается на синхронность по битам скремблеров и дескремблеров. Когда число бит изменяется за счет выпадения или вставки бит в каком-либо канальном интервале, скремблеры и дескремблеры становятся несинхронизированными. В лучшем случае процесс рассекречивания приводит к слышимости каждого проскальзывания. В худшем случае, до тех пор пока синхронизм не восстановится, речь или данные остаются неразборчивыми.

Проскальзывания отражаются на качестве передачи факсимильных сигналов и телевидения в форме замораживания строк или даже целого кадра изображения. Частота проскальзываний N_пp в зависимости от разницы частот синхронизации может быть получена по формуле

)

где - номинальная частота синхронизации; - точность синхронизации.

Из формулы легко получить, что при точности синхронизации двух ЗГ сети, равной 1 , число проскальзываний будет равно 6,9 за сутки. При взаимодействии в так называемом псевдосинхронном режиме (о чем будет сказано ниже) двух автономных ЗГ, каждый из которых имеет точность установки частоты не хуже ±10¹¹ ( = 2x10¹¹), одно проскальзывание возникает в среднем за 71 день.

Требования к частоте проскальзываний при соединении абонент-абонент по ОЦК нормируется согласно Рекомендации МСЭ-Т G. 822 с помощью цифрового условного эталонного соединения двух национальных сетей через несколько международных транзитов, которое насчитывает в общей сложности 13 узлов и станций. Согласно этой рекомендации в таком соединении допускается:

а) не более 5 проскальзываний за 24 ч в течение 98,9% времени работы;

б) не более 30 проскальзываний за 1 ч в течение 1% времени работы;

в) более 30 проскальзываний за 1 ч в течение 0,1% времени работы. При этом считается, что общее время работы должно составлять не менее года и категория качества а) соответствует случаю нормальной работы эталонной цепи. Категории б) и в) соответствуют пониженному и неудовлетворительному качеству функционирования системы тактовой синхронизации.

Пример. Определить требования к относительной нестабильности двух независимых задающих (станционных) генераторов (ЗГ), чтобы выполнялась норма на частоту проскальзывания, равная 5 проскальзываниям за 24 ч для эталонной цепи ОЦК, содержащей 13 транзитных узлов.

Решение. Норма на частоту проскальзываний означает, что частота повторения циклов, формируемая одним ЗГ, может отличаться от частоты повторения циклов, формируемых другим ЗГ, не более чем на

∆F = 5/24 60 60= 5,8 10^-5 проскальзываний/с.

Поскольку в секунду передается 8000 циклов, что соответствует частоте дискретизации F_д, то относительная нестабильность будет равна δf= ∆F/F_д = 5,8 10^-5 / 8000 = 0,725 10^-8. Следовательно, точность установки частоты ЗГ должно быть не хуже 10^-8. Но эталонная цепь содержит 13 узлов или станций транзита, что соответствует каскадному включению. 26 генераторов. Если теперь, полученную норму отнести к отдельному генератору эталонной цепи, и учитывая, что их нестабильность оценивается среднеквадратическим значением, то получим, что нестабильность отдельного генератора должна быть не хуже , где N - число независимых ЗГ соответствующей цепи. Для нашего примера N = 26 и поэтому = 0,725-10^-8 / 5,1 1,4 9. Для передачи речевых сигналов это вполне допустимая величина, но с учетом передачи данных и сигналов управления и взаимодействия эта величина должна быть значительно меньше.

Рекомендацией МСЭ-Т G.803 (Рек. G.803) определены четыре режима работы сети тактовой синхронизации: синхронный, псевдосинхронный, плезиохронный и асинхронный.

Синхронный режим является нормальным режимом работы цифровой сети, при котором проскальзывания носят случайный характер (в идеальном случае проскальзывания отсутствуют). Это режим обычно используется в пределах регионов синхронизации (о чем будет сказано ниже), границы которых обычно совпадают с границами национальных сетей небольших государств. Цифровая сеть России имеет несколько регионов синхронизации.

Псевдосинхронный режим имеет место, когда на цифровой сети независимо друг от друга работают два (или несколько) генераторов, точность установки частоты которых не ниже 110"" согласно Рек. G.811. В этом режиме допускается не более одного проскальзывания за 70 суток.

Плезиохронный режим работы возникает на цифровой сети, когда генератор ведомого узла полностью теряет возможность внешней принудительной синхронизации вследствие отказов как основного, так и всех резервных путей синхронизации. В этом случае генератор переходит так называемый режим удержания, при котором запоминается частота сети принудительной синхронизации.

Далее по мере ухода частоты вследствие дрейфа от величины, зафиксированной в начальный момент в памяти, генератор переходит в так называемый свободный режим. При этом длительность работы в режиме удержания, в отличие от псевдосинхронного режима, должна быть жестко ограничена во времени. В плезиохронном режиме точность установки частоты должна быть не хуже 1 10^-9 и допускается не более одного проскальзывания за 17 ч.

Асинхронный режим характеризуется большим расхождением частот задающих генераторов при точности установки не хуже 1 10^-5 и допускается не более одного проскальзывания за 7 с.

Основными видами аппаратуры цифровых сетей, подлежащими синхронизации, являются цифровые телефонные станции, системы передачи PDH, аппаратура цифровых кроссовых переключений и мультиплексоры, формирующие цифровые потоки со скоростью 2048 кбит/с (поток Е1), сетевые элементы SDH. Для синхронизации этой аппаратуры могут использоваться как собственные входные сигналы 2048 кбит/с, так и сигналы синхронизации, получаемые на данном узле (сетевой станции) в виде гармонического колебания 2048 кГц.

В связи с широким внедрением технологии синхронной цифровой иерархии SDH тактовая сетевая синхронизация (ТСС) также строится по иерархическому принципу, в соответствии с которым ТСС должна содержать четыре уровня:

- первичный стандарт или первичный эталонный генератор (ПЭГ);

- вторичные (или ведомые) задающие генераторы (ВЗГ) сетевых узлов (транзитных узлов);

- задающие генераторы сетевых станций (местных узлов);

- задающие генераторы цифровой аппаратуры.

Каждый уровень системы синхронизации, начиная со второго, должен принудительно синхронизироваться от верхнего по принципу ведущий-ведомый.

Характеристики первичного стандарта или ПЭГ должны отвечать следующим требованиям:

- формирование эталонных тактовых последовательностей с частотой следования 2048 кГц, с относительной погрешностью частоты не более 1 10^-11;

- генерировать сигналы синхронизации полностью автономно от других источников эталонных сигналов или может управляться от стандартных эталонных источников частоты и времени;

- должен иметь возможность работать в синхронном режиме с внешними сигналами, но при этом управляющие воздействия не должны вызывать даже кратковременных отклонений от частоты, превышающих максимально допустимую ошибку временного интервала;

- должен быть высоконадежным и, соответственно, включать в свой состав резервное оборудование с целью обеспечения непрерывности выходного сигнала. Любое нарушение непрерывности фазы, вызванное внутренними операциями, проводимыми в генераторе, должно приводить лишь к удлинению или укорочению тактового интервала потока Е1 на величину, меньшую 1/8 тактового интервала ( т. е. не более 61 нс);

- для достижения высокой надежности ПЭГ требуется такая избыточность, чтобы можно было определить возникающие отклонения частоты выше допустимых пределов и произвести переключение на исправный генератор, не допуская при этом превышения допустимых значений ошибки временного интервала;

- должен иметь не менее 16 выходов тактовой частоты 2048 кГц;

- должны обеспечиваться дистанционный контроль и управление.

В качестве ПЭГ, удовлетворяющих вышеприведенным требованиям, используются атомные генераторы, а именно: цезиевые ПЭГ, обладающие высокой долгосрочной стабильностью, и рубидиевые ПЭГ, обладающие несколько меньшей долгосрочной стабильностью, чем цезиевые ПЭГ, но более экономичные.

Характеристики ВЗГ должны отвечать следующим требованиям:

- должны выполнять функции аппаратуры синхронизации второго уровня иерархии;

- должны формировать тактовые последовательности с частотой 2048 кГц для синхронизации различного оборудования, установленного на станции (или сетевом узле); формируемые в ВЗГ выходные последовательности тактовой частоты должны управляться внешним синхронизирующим сигналом, не производя при этом фазовых дрожаний, существующих в последнем, и иметь при этом не менее 16 выходов;

- ВЗГ должен допускать кратковременную автономную работу в режиме запоминания частоты синхросигнала; точность запоминания при этом должна быть не хуже 5 10^-10, а суточный дрейф частоты не должен превышать 1 10^-9;

- синхросигнал на ВЗГ может поступать в составе информационного сигнала потока Е1 или в виде гармонического эталонного сигнала 5 или 10 МГц;

- при проведении на ВЗГ внутренних работ по переоборудованию не должна нарушаться непрерывность фазы выходного сигнала: на временном интервале до 8 периодов тактовой частоты скачок фазы не должен превышать 1/64 периода, т. е. 7,6 нс, а на интервале до 2 с - 1/8 тактового интервала, или 61 нс;

- фазовые дрожания выходного сигнала должны быть минимальными и не превышать долей наносекунды;

- полоса захвата и удержания ВЗГ должна быть менее чем 2 10^-8 от номинальной частоты ВЗГ;

- ВЗГ должен взаимодействовать с сетью обслуживания, обеспечивающей дистанционный контроль и управление.

В качестве ВЗГ, как правило, используются кварцевые генераторы, которые обеспечивают достаточно высокую краткосрочную стабильность и являются достаточно надежными, простыми и экономичными.