Процес синхронізації. Основні поняття та визначення

СЦІ здатна розширити корисну смугу пропускання, не дивлячись на скорочення кількості обладнання на мережі. Вона сумісна з існуючими плезіохронними системами і визначає структуру, яка комбінує плезіохронні сигнали і вводить їх в стандартний СЦІ-сигнал.

 

 

 

 

3. Системи синхронізації

Система синхронізації – це сукупність технічних засобів, що визначають початок і кінець прийнятих посилок, швидкість передачі і регулювання цієї швидкості з метою підтримки синхронного стану.

Для нормальної роботи системи синхронізації необхідне надходження синхроінформації на вхід приймача. Ця інформація може передаватися по окремому вузькосмуговому каналу, або виділятися із самого повідомлення.

Більш поширені – другі.

Для правильного підходу до питання синтезу систем синхронізації необхідно дотримуватися основних вимог, яким повинні задовольняти ці системи:

- точність  синхронізації – характеризує  відносну величину відхилення  опорного сигналу від прийнятого;

- час  фазування – визначається як  максимальний час входження в  синхронізм як при первинній  неузгодженості, так і при перервах  у роботі;

- збереження  синфазності при короткочасних  перервах зв’язку;

- незалежність  точності синхронізації від передаваємої  інформації;

- швидка  зміна фази опорного сигналу  при зміні фази приймаємих  посилок.

 

 Класифікація систем синхронізації.

В лініях зв’язку інформація передається блоками визначеної довжини, які складаються з елементарних посилок. Частина розрядів призначена для розміщення корисної інформації, а частина – допоміжної, такої, що виконує функції фазування, захисту від помилок і т. ін.

Відповідно до цього розрізняють синхронізацію двох типів:

• блоків інформації – циклову синхронізацію;
• елементарних посилок – тактову.

Ці дві задачі вимагають побудови двох різних систем синхронізації. Характерна риса систем синхронізації по циклам – необхідність передачі спеціальної синхроінформації. Класифікацію систем циклової синхронізації проводять в залежності від того, яким чином ця інформація передається по каналу зв’язку.

 

 

 

 

 

 

Системи тактової синхронізації є системами автоматичного регулювання. Тому теорія автоматичного регулювання може слугувати теоретичною основою для дослідження їх властивостей (статичних і динамічних). Це дозволить аналізувати одразу цілий ряд систем, які відносяться до одного класу.

 

 

 

 

 

 

У розімкнених алгоритм управління виробляється на основі заданого алгоритму функціонування і не контролюється іншими факторами – збуреннями чи вихідними координатами процесу;

У замкнених (системах з управлінням за відхиленням) корективи в алгоритм управління вносяться по фактичному значенню координат в системі;

У комбінованих використовується як принцип регулювання по відхиленню, так і принцип регулювання по зовнішньому впливу – керуючий, або обурюючий.

 

 

3.Основи побудови сучасної системи синхронізації.

 

Сучасна концепція побудови системи синхронізації характеризується повномасштабним впровадженням інтегральних систем синхронізації (ІСС).  Структура ІСС складається з трьох підсистем:

- підсистеми  міжвузлової синхронізації (ПМС) (Interoffice Timing);

- підсистеми  внутрішньовузлової синхронізації (ПВС) (Intraoffice Timing);

- підсистеми контролю та управління якістю синхронізації (ПКУ).

 

 

 

TMN – мережа управління телекомунікаціями

 

Підсистема міжвузлової синхронізації передбачає розміщення в ключових вузлах мережі пристроїв синхронізації та побудову мережі розподілення сигналів синхронізації. Вона є основою для будь-якої системи синхронізації, а отже, найважливішою ланкою при проектуванні, будівництві та експлуатації як мережі синхронізації, так і мережі телекомунікацій. ПМС має власну топологію, яка може відрізнятися від топології мережі телекомунікацій, але тісно пов'язана з її структурою та розмірами. В процесі розширення та реконфігурації основної мережі телекомунікацій мережу ПМС також слід змінювати та модернізувати.

 

Підсистема внутрішньовузлової синхронізації визначає порядок синхронізації різних цифрових пристроїв в межах одного мережного вузла, тобто має більш локальне значення порівняно з ПМС. До складу ПВС можуть входити як окремі виділені пристрої синхронізації, так і вбудовані в окремі цифрові пристрої даного мережного вузла. На відміну від підсистеми міжвузлової синхронізації, яка проектується, будується та системно обслуговується з урахуванням топології та процесів, що відбуваються в мережі телекомунікацій, ПВС створюється локально у прив'язці до конкретного вузла мережі.

Обидві підсистеми будуються на базі єдиного типу виділеного пристрою синхронізації (SSU).

 

Підсистема контролю та управління якістю синхронізації призначена для управління, діагностики та контролю якості сигналів синхронізації.

Через високий рівень вимог до параметрів якості та надійності національної інтегрованої системи синхронізації оператори мережі зв'язку повинні постійно контролювати її стан.

З цією метою створюється система управління, інтегрована в загальну платформу TMN, тому оператор має можливість контролювати стан системи синхронізації та виконувати її реконфігурування в режимі реального часу.                     

Особливо важливі функції виконує система управління мережею синхронізації (СУМС) в процесі реконфігурування мережі синхронізації. Для цього у цифрових мережах, створених на базі технологій SDH, використовуються сигнали, що відображають інформацію про якість сигналів синхронізації (SSM).

 

Важливою особливістю інтегрованої системи синхронізації є необхідність регулярних вимірювань якості сигналів синхронізації. Досвід показує, шо точний розрахунок параметрів сигналів синхронізації для мережі з 20-30 вузлами з урахуванням резервування каналів є дуже складною задачею, розв'язання якої без сучасної системи автоматичного проектування (САПР) практично неможливе. Разом з тим донині системи САПР, які мають використовуватися при проектуванні мережі синхронізації, не знайшли широкого застосування на практиці, оскільки ше самі перебувають у стадії формування.

Тому проектувальники мережі синхронізації та системні фахівці, як правило, використовують оціночні методи аналізу параметрів сигналів синхронізації в конкретній мережі телекомунікацій. Такі методи не дають точного значення параметрів сигналів синхронізації й упевненості в тому, що вибір топології мережі синхронізації є оптимальним. У цьому разі при створенні інтегрованої системи синхронізації має застосовуватися метод ітерацій. Спочатку створюється спеціальна система, накладена на існуючу мережу телекомунікацій. Топологія цієї системи вибирається на базі існуючих рекомендацій ITU, параметри сигналів синхронізації розраховуються оціночно. Потім вимірюються параметри сигналів синхронізації в ключових точках. За одержаними результами вимірювань коригуються раніше прийняті технічні рішення щодо створення мережі синхронізації.

Таким чином, вимірювання стають дуже важливим компонентом інтегрованої системи синхронізації, яка динамічно розвивається.

Для вирішення більшості проблем, що виникають при проектуванні, експлуатації та розвитку системи синхронізації, потрібно створити єдину систему контролю та управління, котра виконуватиме функції контролю за якістю сигналів синхронізації, а також функції діагностики та тестування параметрів системи з використанням відповідних спеціалізованих вимірювальних компонентів.

 

4. Сигнали синхронізації.

 

Сигнал (в теорії інформації та зв’язку) — матеріальний носій інформації, що використовується для передавання повідомлень по системі зв’язку. Сигналом може бути будь-який фізичний процес, параметри якого змінюються у відповідності з передаваємим повідомленням.

Цифрови́й сигна́л — дискретний сигнал з певним значенням інформативного параметра, яке визначається у цифровій формі. Цифрові сигнали є цифровим зображенням дискретного сигналу, який часто добувається шляхом квантування аналогового сигналу.

Цифрові сигнали бувають: ізохронні, анізохронні.

Ізохронний цифровий сигнал – сигнал, у якого часові інтервали між значущими моментами мають в середньому однакову тривалість, або тривалості, кратні найменшій з них. Стандартні цифрові сигнали завжди ізохронні (наприклад, 2,048 Мбіт/с в коді HDV3).

Анізохронний сигнал не є ізохронним. Наприклад, сигнал, в якому 1 і 0 кодуються імпульсами різної змінної довжини.

 

Синхронними називають два ізохронних сигнали, якщо відповідні їм тактові сигнали мають в середньому однакову частоту, а фазове співвідношення точно контролюється (тобто зсув фази Δφ= const).

Два цифрових сигнали є асинхронними, якщо вони не синхронні.

Мезохронні цифрові сигнали – це ізохронні асинхронні сигнали, для яких відповідні їм тактві сигнали мають в середньому однакову частоту, але фазове співвідношення не контролюється.

Плезиохронні – це ізохронні асинхронні цифрові сигнали, для яких відповідні їм тактові сигнали тільки номінально мають однакові значення частоти. Фактичні значення частоти розрізняються в межах заданого допустимого діапазону.

Гетерохронні – ізохронні, асинхронні сигнали, для яких відповідні їм тактові сигнали мають різні номінальні частоти.

Асинхронний режим передавання – коли джерела інформації взаємно асинхронні, і інформація розділяється на інформаційні блоки, які передаються в незалежні моменти часу з  інтервалами, які залежать від вимог джерела.

         Синхронний режим – коли джерела інформації взаємно синхронні, тобто можуть почати передавання своїх інформаційних блоків тільки в призначені часові інтервали. Має місце особливий випадок, коли слова фіксованого розміру передаються періодично (ІКМ).

Синхросигнал може бути визначений як неперіодичний або псевдоперіодичний сигнал, який використовується для управління цифровими сигналами в часі.

Відновлення синхронізації – процес виділення синхросигналу з прийнятого цифрового.

Типові форми сигналів синхронізації - синусоїдальна і прямокутна:

 

Синхросигнал можна представити послідовністю імпульсів з періодом Т в характерні моменти, які наз значущими. В ці моменти синхросигнал ініціює управляє мий процес. Для простоти в якості значущих моментів може бути вибрані моменти, які легко визначаються, наприклад, моменти, в які синхросигнал приймає нульові значення.

Регулярний синхросигнал – ізохронний тактовий сигнал з усіма очікуваними значущими моментами, рівномірно розподіленими в часі. Всі цифрові сигнали, які переносяться в мережах зв’язку, синхронізується такими регулярними сигналами.

 

 

Нерегулярний синхросигнал отримують з регулярного, вставляючи пропуски там, де в регулярному сигналі повинен бути імпульс. Це також ізохронний сигнал. Він має більш низьку середню частоту в порівнянні з регулярним, з якого він отриманий, але має такий же тактовий період (максимальну швидкість проходження тактів). Використовується при синхронізації вставок компонентних бітів в груповому сигналі.

Одиничний інтервал – номінальний часовий інтервал між послідовними значущими моментами ізохронного сигналу або самий короткий інтервал, якщо інтервали є кратними цілими числами.

 

Для формування синхросигналу (СС) використовується спеціальна кодова група, яка називається синхрогрупою (СГ).

СС формується на передавальному боці і передається разом з інформацією по лінійному тракту.

СС характеризується: структурою, часовим положенням в циклі та довжиною.

Ці параметри визначаються вибраною СП, виходячи з вимог до завадостійкості, можливостями забезпечення пропускної спроможності і мінімальної надлишковості заданих характеристик на час встановлення синхронізації.

Синхрогрупи класифікуються:

• по кількості символів: багатосимвольні, односимвольні;
• по структурі (характеру чергування імпульсів та пропусків);
• по розподілу символів в циклі передачі: зосередженні, розосередженні.

 

Багатосимвольні розосередженні і зосередженні СГ

 

 

СС по своїм властивостям повинен відрізнятися від інформаційного своєю особливістю, яка заключається в періодичному виникненні СС зі структурою S в кожному циклі передавання. На прийомному боці пристрій синхронізації, виділяючи синхросигнал з прийнятого сигналу, забезпечує синфазну роботу.