Исследование систем тактовой сетевой синхронизации и разработка метода их совершенствования Давыдкин Павел Николаевич

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Характеристики системы тактовой сетевой синхронизации 16

1.1 Назначение тактовой сетевой синхронизагщи в цифровых сетях связи 16

1.2 Режимы работы систем ТСС 20

1.3 Влияние синхронизации на параметры качества цифровой связи 21

1.4 Анализ основных параметров оценки тактовой частоты в системе ТСС 24

1.4.1 Определения и свойства параметров, характеризующих вандер синхросигнала в системе ТСС 25

1.4.2 Девиация временного интервала 26

1.4.3 Максимальная ошибка временного интервала 28

1.4.4 Доводы за и против использования параметров (TDEV, МТ1Е, ADEV, MDEV, TIErms) при оценке

блуждания фазы синхросигналов в системе ТСС 30

1.5 Анализ систем ТСС российских и зарубежных цифровых сетей 32

1.5.1 Система ТСС ОАО «Ростелеком» 32

1.5.2 Система ТСС ЗАО «Компания ТрансТелеКом» 34

1.5.3 Системы ТСС зарубежных операторов связи 3 7

1.6 Используемая аппаратура синхронизации разных фирм производителей на российском рынке телекоммуникаций 41

1.6.1 Первичные эталонные генераторы 41

1.6.2 Вторичные /местные задающие генераторы 41

1.7 Перспективы использования единой системы навигационно- временного обеспечения Российской Федерации (ЕС НВО РФ) в отрасли связи 42

1.8 Анализ результатов предшествующих работ 45

1.9 Выводы 46

Глава 2 Математическое моделирование устройств синхронизации в системе ТСС 49

2.1 Математическая модель системы ФАПЧ 49

2.2 Характеристики ФАПЧ при наличии внешних источников шума 54

2.3 Характеристики ФАПЧ при наличии внутренних источников шума 57

2.4 Расчет выходных параметров MTIE и TDEV для модели ВЗГ 59

2.5 Расчет характеристик цепочки ведомых

устройств синхронизации 63

2.6 Анализ условий, при которых возможно проводить подстройку частоты ПЭГ, для обеспечения его синхронной работы с другими ПЭГ на сети ТСС 70

2.6.1 Расчет шага подстройки частоты ПЭГ 70

2.6.2 Определение времени анализа входного сигнала 75

2.7 Выводы 77

Глава 3. Экспериментальные исследования поведения фазовых блужданий синхросигналов в системе ТСС 79

3.1 Измерения поведения блуждания фазы сигнала Е1 в системе ТСС 79

3.2 Исследования характеристик системы управления частотой ПЭИ 83

3.3 Исследования и анализ характеристик синхросигнала ВЗГ в цепи синхронизации 88

3.3. Г Измерения выходных характеристик синхросигнала ВЗГ в рабочем режиме работы на цифровой сети ЗАО «Компания «ТрансТелеком» 89

3.3.2 Измерения характеристик синхросигнала на выходе ГСЭ в рабочем режиме работы на цифровой сети ОАО «Вымпелком» и ЗАО «Компания «МТУ-Информ» 92

3.3.3 Измерения выходных характеристик синхросигнала ВЗГ в автономном режиме работы при воздействии искусственно созданного шумового сигнала на цифровой сети ОАО «МГТС» 93

3.3.4 Анализ характеристик синхросигнала ВЗГ в цепи синхронизации 107

ЗА Выводы 109

Глава 4 Разработанные решения совершенствования системы ТСС и рекомендации по их практическому применению 110

4.1 Метод управления частотой первичного эталонного генератора ПО

4.2 Методика испытаний и установки эксплуатационных параметров ВЗГ 115

4.2.1 Проверяемые параметры ВЗГ 116

4.2.2 Методика измерений 116

4.2.3 Рекомендации по установке эксплуатационных параметров ВЗГ 121

4.3 Метод передачи сигналов эталонного времени 124

4.4 Выводы 130

Глава 5 Исследования применения тактовой сетевой синхронизации для организации сети передачи сигналов времени на основе единой системы навигационно-временного обеспечения РФ 131

5.1 Синхронизация сигналами времени с помощью сетевого протока времени NTP 132

5.2 Исследование возможности передачи сигналов эталонного времени по волоконно-оптической линии передачи 140

5.3 Предложения по использованию системы ТСС для передачи сигналов эталонного времени по ВОЛП 143

5.4 Выводы 150

Заключение

• Назначение тактовой сетевой синхронизагщи в цифровых сетях связи
• Характеристики ФАПЧ при наличии внешних источников шума
• Измерения поведения блуждания фазы сигнала Е1 в системе ТСС
• Метод управления частотой первичного эталонного генератора ПО

Введение к работе

Актуальность темы.

При построении современной телекоммуникационной сети, в которой совместно работают цифровые системы передачи и коммутации, важную роль выполняет система тактовой сетевой синхронизации (ТСС), позволяющая, за счет согласования шкал частоты задающих генераторов всех нуждающихся в синхронизации устройств сети, избежать или свести к минимуму проскальзывания (потери информации). Нельзя построить цифровую сеть с гарантированно высоким качеством связи без правильной организации системы ТСС, представляющей собой комплекс технических средств, обеспечивающих формирование и передачу сигналов синхронизации по линиям связи. Основными техническими средствами, от которых зависит работа системы ТСС, являются первичные эталонные генераторы (ПЭГ) и вторичные задающие генераторы (ВЗГ).

Актуальность проблемы заключается в том, что единая сеть электросвязи Российской Федерации (ЕСЭ РФ) состоит из пяти синхронных зон. В каждой зоне установлен ПЭГ, принадлежащий ОАО «Ростелеком», сеть ТСС которого, получила статус базовой. В пределах синхронных зон базовой сети ТСС работают и предоставляют телекоммуникационные услуги операторы связи, на цифровых сетях которых также установлены собственные ПЭГ, причем число таких сетей, независимых от базовой сети ТСС, быстро растет. Установка ПЭГ на цифровой сети оператора связи, безусловно, повышает надежность ее работы с точки зрения синхронизации, однако режим работы цифровых сетей этих операторов связи между собой и базовой сетью ТСС становится псевдосинхронным. При этом число псевдосинхронных стыков, через которые могут проходить цифровые сигналы и количество проскальзываний, возникающих, из-за небольшой, но имеющейся разности частот в оборудовании на псевдосинхронном стыке возрастает, и в некоторых случаях могут нарушаться требования Рекомендации МСЭ-Т G.822, нормирующие эти показатели. Поэтому на современном этапе построения цифровых сетей и развития системы ТСС ЕСЭ РФ необходимо разработать решение, которое, с одной стороны позволит не ограничивать количество устанавливаемых операторами связи ПЭГ, а с другой стороны, учитывая указанные обстоятельства проблемы, обеспечит синхронную работу оборудования всех цифровых сетей в пределах каждой зоны и выполнение существующих нормативных требований.

Кроме этого, характерной особенностью настоящего момента является растущая потребность различных потребителей в получении информации об эталонном времени, для чего на территории РФ создается единая система навигационно-временного обеспечения (ЕС. НВО). Проблема заключается в том, чтобы осуществить передачу сигналов эталонного времени от источника до потребителя с заданными временными параметрами. Решение этой задачи может быть найдено в применении технических возможностей систем ТСС ЕСЭ РФ, но при условии улучшения качественных показателей их работы.

Значительный вклад в исследования проблематики тактовой сетевой синхронизации внесли М.Н. Колтунов, Г.В. Коновалов, Н.Н. Леготин, А.В. Рыжков и др. В их работах рассматривались различные вопросы организации тактовой сетевой синхронизации на цифровых сетях, однако отмеченные выше проблемы практически не исследовались.

В связи с вышеизложенным, тема диссертации, направленная на исследование существующих систем ТСС ЕСЭ РФ и разработку метода, позволяющего усовершенствовать их работу, несомненно, является актуальной.

Цели работы и задачи исследования.

Целью диссертации является исследование существующих систем ТСС ЕСЭ РФ и разработка метода, позволяющего усовершенствовать их работу.

Для достижения поставленной цели в работе требуется решить следующие задачи:

- провести анализ состояния существующих систем ТСС ЕСЭ РФ и тенденций их развития, исследовать возможности и основные технические характеристики аппаратуры синхронизации разных фирм-производителей, установленной на цифровых сетях операторов связи;

- провести анализ математических моделей устройств синхронизации и их статистических характеристик в условиях комбинированных флуктуационных воздействий с целью выбора оптимальных параметров настройки ВЗГ в системе ТСС, рассчитать значения параметров, при которых обеспечивается управление частотой ПЭГ без ухудшения его выходных характеристик;

- провести экспериментальные исследования по передаче цифрового сигнала Е1 (2,048Мбит/с) по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) различной протяженности, региональных и межрегиональных операторов связи и измерить параметры используемого оборудования систем передачи и синхронизации;

- определить условия, при которых цифровой сигнал Е1 может использоваться для управления частотой территориально разнесенных ПЭГ и разработать соответствующий метод управления;

- разработать методику испытаний и настройки параметров ВЗГ с учетом характеристик входных синхросигналов;

- разработать предложения по способу и повышению точности передачи сигналов эталонного времени с помощью системы ТСС.

Методы исследования.

При решении поставленных задач использовались методы математического анализа, элементы теории помехоустойчивости и синтеза линейных частотных фильтров, а также схемотехническое и компьютерное моделирование. Проводились экспериментальные исследования параметров синхросигналов и характеристик аппаратуры синхронизации на цифровых сетях различных операторов связи с помощью измерительного оборудования ИВО-Ш.

Научная новизна результатов диссертационной работы состоит в следующем:

- определены условия, при которых цифровой сигнал Е1, переданный по волоконно-оптической линии связи, может использоваться в качестве управляющего для первичного эталонного генератора;

- разработан метод управления частотой первичного эталонного генератора, в котором, в качестве управляющего сигнала используется внешний цифровой сигнал Е1;

- доказано, что применение метода пошаговой подстройки частоты в первичном эталонном генераторе не ухудшает характеристик последнего и обеспечивает синхронный режим его работы в системах ТСС;

- разработан алгоритм работы устройства определения временной задержки сигналов, передаваемых по волоконно-оптическим линиям связи.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Практическая ценность диссертации состоит в следующем:

- метод управления частотой ПЭГ, позволяет на ЕСЭ РФ обеспечить синхронный режим работы цифровых сетей разных операторов связи, оснащенных собственными ПЭГ, и избежать проскальзываний из-за наличия псевдосинхронных стыков;

- методика испытаний и настройки параметров ВЗГ позволяет улучшить характеристики его выходных сигналов и обеспечить запас по нормам на синхросигналы, предоставляемые сетью ТСС;

- использование аппаратуры синхронизации системы ТСС и запатентованного устройства определения временной задержки обеспечивает требуемую точность при передаче сигналов эталонного времени потребителю.

Результаты диссертационной работы были использованы в работах ФГУП ЦНИИС, ОАО «Гипросвязь», внедрены в научно-производственную работу ОАО «Вымпелком», ОАО «Уралсвязьинформ», а также в учебный процесс ИПК при МТУ СИ, что подтверждено соответствующими актами.

• Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на 2-ой Международной конференции «Задачи управления сетями электросвязи» (Суздаль, 2004), V и VII Международных конференциях «Эволюция транспортных сетей телекоммуникаций. Проблемы построения, развития и становления» (Киев, 2004, 2002), 1-ой Международной конференции «Мониторинг как основа системы управления сетями электросвязи» (Москва, 2003), НТК «Синхронизация, формирование и обработка сигналов» (Ярославль, 2003), 4-ой Международной НТК «Перспективные технологии в средствах передачи информации» (Владимир, 2002).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано семнадцать печатных работ, в т.ч. пять работ без соавторства.

Структура и объём работы.

Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений и списка литературы.

В первой главе проведён анализ существующих систем ТСС, параметров синхросигналов и методов их расчета. Выполнен аналитический обзор рынка аппаратуры синхронизации, ее технических характеристик с точки зрения использования в системе ТСС. Рассмотрены предпосылки использования единой системы навигационно-временного обеспечения Российской Федерации в отрасли связь. Проведена систематизация известных исследований по ТСС. Поставлены и сформулированы задачи диссертационного исследования.

Во второй главе проведён сравнительный анализ математических моделей устройств синхронизации в системе ТСС. Исследовано поведение сигналов в цепочках синхронизации с помощью модели вторичного задающего генератора, при условии, что параметры у всех устройств синхронизации в цепочке одинаковы (гомогенная цепь). Рассчитаны временные параметры, при которых возможно управление частотой ПЭГ без ухудшения его характеристик.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям в системах ТСС. Проведены исследования по передаче сигналов Е1 между ПЭГ. Испытан метод управления частотой ПЭГ. Опробована методика испытаний вторичного задающего генератора. Выявлена зависимость между установочными параметрами аппаратуры синхронизации и его режимами работы.

В четвёртой главе рассмотрена возможность практической реализации, разработанных в диссертации метода и методик. Приводятся правила применения метода управления частотой ПЭГ. Даны рекомендации по проведению испытаний ВЗГ, а также методическое руководство по настройке ВЗГ. Описан принцип работы устройства определения временной задержки,

функциональная схема устройства.

В пятой главе приводятся результаты исследований и предлагаются варианты решения задачи по применению системы ТСС в организации ЕС НВО на территории РФ. Предлагаются варианты решения задачи по передаче сигналов эталонного времени, что требует дополнительных исследований в дальнейшем. Предложен вариант организации передачи времени на основе известного протокола времени NTP, но с использованием в качестве эталонных, сигналов от системы ТСС, а также разработаны алгоритмы работы и способы передачи и хранения информации о сигналах времени с теоретически достижимой точностью при использовании эталонного источника этих сигналов. 

В заключении изложены основные результаты работы.

В приложениях приведены дополнительные материалы по теме диссертации, а также акты внедрения.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный метод управления частотой первичных эталонных генераторов на ЕСЭ РФ позволяет обеспечить синхронный режим работы оборудования цифровых сетей разных операторов связи, оснащенных собственными первичными эталонными генераторами, и исключить проскальзывания, возникающие из-за наличия псевдосинхронных стыков.

2. Применение разработанной методики настройки параметров вторичных задающих генераторов позволяет добиться улучшения характеристик его выходных сигналов и увеличить запас по нормам на синхросигналы, предоставляемые сетью ТСС.

3. Результаты проведенных экспериментальных исследований на ВОЛС различной протяженности подтвердили возможность применения цифрового сигнала Е1 в качестве управляющего частотой первичного эталонного генератора и доказали эффективность работы метода управления частотой ПЭГ.

4. Каналы, организованные для передачи сигналов эталонного времени, должны оборудоваться разработанным устройством определения временной задержки в точках ввода и вывода этих сигналов, что позволит повысить точность их передачи.

5. Внедрение комплекса решений по усовершенствованию системы ТСС ЕСЭ позволит организовать на ее основе единую систему навигационно-временного обеспечения РФ с высокими качественными показателями.

Все основные результаты диссертации получены автором лично.  

Назначение тактовой сетевой синхронизагщи в цифровых сетях связи

Тактовая сетевая синхронизация (ТСС) является одним из видов синхронизации, применяемой для обеспечения работы систем передачи и коммутации на цифровых сетях связи РФ [1, б, 12].

Тактовой синхронизацией называется процесс установления точного временного соответствия между принимаемым информационным сигналом и последовательностью тактовых импульсов, где тактовыми импульсами называются периодически повторяющиеся импульсы, имеющие частоту равную частоте повторения символов (битов) в информационном сигнале [12]. С помощью тактовой сетевой синхронизации обеспечивается поддержание непрерывности передачи информации на цифровой сети, содержащей системы передачи и коммутации, расположенные в различных точках этой сети. Комплекс технических средств (аппаратуры синхронизации, цифровых систем передачи и коммутации) обеспечивающих формирование и передачу сигналов синхронизации по линиям связи всем элементам цифровой сети определяет систему ТСС, показанную на рис Л Л.

В идеальной цифровой системе передачи импульсы цифровой импульсной последовательности должны поступать в моменты времени, кратные целому периоду повторения импульсов Т, т.е. в моменты tk = kT(k = .... -2. -1,0, +1, +2. ...). Однако в реальных системах импульсы поступают в моменты времени, отличающиеся от идеальных моментов, кратных Т. Количественной оценкой этих временных нарушений, проявляющихся в цифровых сигналах, являются джиттпер и еандер (фазовые дрожания и блуждания).

Джиттер и вандер определяются как отклонение фазы (времени) значащих моментов принятого цифрового сигнала в каждый момент времени от фазы (времени) ожидаемых значащих моментов идеального сигнала. Граница между джиттером и вандером находится на частоте 10 Гц: если частота флуктуации /$ 10 Гц, то эти отклонения называются джиттером, а если Д 10 Гц - вандером. Частоты джиттера, представляющие интерес, могут быть порядка 100 кГц, в то время как вандер может быть настолько медленным, что имеет частоты, измеряемые микрогерцами (суточный вандер) или даже наногерцами (годовой вандер). Джиттер обычно измеряется и выражается в единицах единичного интервала, а вандер принято измерять в единицах времени. Джиттер оценивают относительно средней тактовой частоты приходящего цифрового сигнала, в то время как оценку вандера необходимо проводить относительно частоты высокостабильного опорного источника. Кроме этого джиттер хорошо фильтруется с помощью выделителей тактовой частоты, и на качество работы систем ТСС не влияет. Поэтому дальнейшие исследования -посвящены вандеру, как основному негативному фактору, воздействие которого на работу цифровых сетей уменьшается благодаря наличию системы ТСС.

Основными источниками вандера в цифровых системах передачи являются регенераторы, мультиплексоры и сами линии передачи.

Большинство регенераторов, обычно используемых в цифровых системах передачи, — это самосинхронизирующиеся регенераторы, которые извлекают информацию о синхронизации непосредственно из входящей импульсной последовательности. Поскольку процесс вьщеления тактовой частоты неидеален, то передаваемая импульсная последовательность не является точной копией исходной импульсной последовательности.

В цифровых мультиплексорах несколько импульсных последовательностей с более низкой скоростью объединяются в импульсную последовательность с более высокой скоростью, используя мультиплексирование с временным разделением, и в последовательно соединенных системах мультиплексирования / демультиплексирования происходит накопление вандера в передаваемых компонентных потоках.

Также одной из причин возникновения вандера в линиях передачи являются колебания температуры, так как скорость распространения сигнала в среде передачи зависит от температуры среды (особенно это касается кабелей, подвешенных на опорах). Суточные и годовые колебания температуры имеют псевд опериодические тенденции, которые создают так называемый суточный и годовой вандер.

Характеристики ФАПЧ при наличии внешних источников шума

На рис. 2.2 показана линеаризованная модель ФАПЧ в основной полосе при воздействии на ее вход аддитивного белого шума. После фазового детектора добавлен ввод шума n {t), а в уравнениях петли указаны постоянные множители: Kd = АКт К] [В] - для коэффициента передачи фазового детектора, KQ/S [с"1 D 1 ] - для коэффициента передачи ГУН, F(s) -фильтр нижних частот.

При анализе предположим, что к входному сигналу добавляется узкополосный гауссовский шум n(t) с нулевым средним.

По определению узкополосный шум в частотной области имеет пренебрежимо малые спектральные составляющие везде кроме диапазона частот \со — со0\ пВі?«а о, где шо - центральная частота, В\7 — эквивалентная шумовая полоса, формальное определение которой будет дано ниже. В этом случае выражение для аддитивного шума n{t) на входе имеет вид n(t) = -J2ne(t) cos ш0ґ - -J2ns (t) sin ay = -J2 Re\iL(t)ej&Qt j (2.14) где «o(0 и ns(f) — два стационарных гауссовых случайных процесса с нулевым средним и в основной полосе (т. е. Медленно меняющиеся). Комплексный вектор nL0) = nc(t) + jne(ty (2.15) называют комплексной огибающей случайного процесса.

Чтобы определить эквивалентную шумовую полосу BJF [Гц], спектральную плотность мощности шума Sn(w) аппроксимируют двумя одинаковыми прямоугольниками на положительной и отрицательной полуосях частоты с основаниями, равными 27TBIF, И высотой 8ПС( ). Площадь таких прямоугольников равна площади под функцией:

Отметим, что Btp измеряется в периодах в 1 с, а не в радианах в 1 с. Величину SDC(s) часто обозначают как N J2, где NQ — спектральная плотность мощности шума (если эта величина постоянная).

Аддитивный шум и (0 в разности фаз в схеме на рис 2.2, можно рассматривать как искажения угловой фазы, которые равносильны -узкополосному шуму n(t), добавленному во входной сигнал в модели ФАПЧ в основной полосе. В результате имеем [58] ri(r) = Icosh + -зіпв = Re L(t)ejb). (2.18) A A A

В работе [33] показано, что в первом приближении статистическое описание п (0 не зависит от фазы Q(s) сигнала на выходе ГУН, по меньшей мере, при условии, что ФАПЧ находится в режиме захвата входного сигнала. Поэтому в обозначении п (f) имеется единственная независимая переменная L Другими словами, фазу можно считать почти постоянной на коротком интервале времени 1/ на котором два соседних отсчета шума n(t) и n{t + 1) сильно коррелированны (предполагается что спектральная мощность шума не равна нулю только на интервале шириной 2жВіР около частоты шо).

Применяя принцип суперпозиции, можно оценить влияние аддитивного шума на входе, полагая, что 9= 0, а затем, подставляя п , вместо 9, получить: %( ) Hfafafa) (2.19)

Что касается мощности шума, то при 0=0 имеем р — — ё и дисперсия разности фаз (дополнительная дисперсия разности фаз из-за того, что введен шуми (0)Равна = h 1ЯН V»- . (2.20)

Во многих случаях, представляющих практический интерес, спектральная плотность мощности шума n (t) почти постоянна на всех частотах, (т. е. где \Н(со)\2 существенно отличается от нуля) и тогда можно использовать приближение ЬМ—Ьц—Л, (2.21) А 2Л на основании которого получим (2.22) i N0 1 "rt„- .,2, N0BL G; = — — \\H( a)\ dm = —2- и определим эквивалентную шумовую полосу петли (2.23) і 4 Ы2 аналогичную эквивалентной шумовой полосе J?iF.

Применяя линейную модель для системы ФАПЧ, работающей в режиме захвата опорного сигнала, можно предположить, что уровень внутренних шумов и уровень шума на ее входе (если он имеет место) достаточно малы. На рис. 2.3 показана упрощенная линейная модель, которая позволяет аппроксимировать поведение системы ФАПЧ с учетом внутренних источников шума. Для их описания используются два основных случайных процесса, аддитивных по отношению к фазе; собственный фазовый шум ГУН Фусо [рад] и напряжение шума VDF [В], который накапливается в фазовом детекторе и в фильтре петли. Кроме того, имеется фазовый шум Ф;п [рад] входного сигнала. Все эти источники создают фазовый шум выходного сигнала Фоц[ [рад].

Отметим отличие этой схемы от схемы на рис. 2.2, если в предыдущем разделе анализу подвергалось влияние шума, добавленного к входному сигналу, то в этом разделе рассматривается влияние шумов, моделирующих фазу сигналов, циркулирующих в петле.

Измерения поведения блуждания фазы сигнала Е1 в системе ТСС

В данной главе приводятся результаты экспериментальных исследований, проводимых на цифровых сетях российских операторов связи, как городских, так и междугородных. Исследования велись с целью получения опытных данных о фазовых блужданиях синхросигналов на этих цифровых сетях и получения возможности практической реализации на сети ТСС результатов, полученных во второй главе.

При экспериментальных исследованиях необходимо решить следующие задачи:

1. определить возможность использования сигнала Е1 (2,048Мб/с), переданного от ПЭГ по транспортной сети в качестве сигнала, который необходим для управления частотой ПЭИ, установленного в ПЭГ. Для чего проанализированы характеристики сигнала Е1, пройденного по системам передачи СЦИ, протяженностью 8000 км., на цифровой сети оператора связи ЗАО «Компания «ТрансТелеКом»;

2. определить характеристики управления частотой ПЭГ, путем использования возможностей приборов ИВСММ, позволяющих проводить с одной стороны измерения TIE и Д а с другой стороны осуществлять управление частотой выходных сигналов;

3. исследовать характеристики ВЗГ и опробовать методику установки постоянной времени т и пороговых значений в ВЗГ. Для чего провести измерения на цифровых сетях различной протяженности. Измерения решено провести на сети ЗАО «ТрансТелеКом», используя при этом наихудшие из возможных условия передачи сигнала El.

На рис. 3.1 показана схема организации шлейфа сигнала Е1 от ПЭГ, расположенного в г. Москве, через оконечный мультиплексор СЦИ в г.Хабаровске и далее снова до мультиплексора в г.Москве. Сигнал с мультиплексора в г.Москве подавался на измерительный прибор ИВО-1М (ООО «АЛТО», СПб), с помощью которого, в этом и последующих экспериментах проводятся измерения TIE, а также анализ сигналов синхронизации с помощью таких характеристик, как MTIE и TDEV и определяется относительное отклонение частоты синхросигнала А/.

Сигнал Е1 был передан через 160 ГСЭ мультиплексоров СЦИ, пять псевдосинхронных стыков по синхронизации, (1 ГСЭ — 20 ГСЭ, 21 ГСЭ — 56 ГСЭ, 51 ГСЭ - 80 ГСЭ). При этом направление сигнала Е1 не всегда совпадало с направлением основного сигнала синхронизации в той или иной зоне. Кроме того путь передачи сигнала Е1 проходил через 12 ВЗГ, которые использовались для восстановления синхросигналов мультиплексоров, через которые проходил тестируемый сигнал Е1.

Измерения проходили в соответствии со стандартом ETC 302 084, ETC 300.462-2 и Рекомендацией МСЭ-Т G.810 описывающими схемы и требования к измерениям такого рода.

На рис. 3.2 показаны полученные результаты измерений. Результаты трехсуточных измерений показали, что значение относительного отклонения частоты сигнала Е1, переданного по шлейфу, составило 0,6-10 отн.ед., а приходящего сигнала Е1 от ПЭГ, установленного в г.Хабаровске, 3,6-10"12 отн.ед.

Для выполнения поставленной экспериментальной задачи по управлению частотой ПЭИ рассмотрим схему передачи сигнала Е1 от ПЭГ к ПЭГ, показанную на рис.3.3.

От ПЭГ А сигнал Е1 вводится в цифровую систему передачи СЦИ. С помощью системы управления СЦИ конфигурируем путь передачи этого сигнала до оконечного мультиплексора, установленного непосредственно у ПЭГ Б. С этого мультиплексора сигнал должен подаваться на устройство управления ПЭГ. Существует также в некоторых случаях возможность передачи сигнала 2,048 МГц для управления ПЭГ, однако при этом должно выполняться правило - путь передачи должен совпадать с основным направлением сигнала синхронизации в сети ТСС. Маршрут прохождения сигнала Е1, как показал эксперимент на линии Москва - Хабаровск - Москва может содержать несколько регионов синхронизации.

Для моделирования устройства управления частотой ПЭИ использовались приборы измерения ошибки временного интервала ИВО-1М.

Прибор ИВО-1М является высокоточным измерительным средством со встроенным рубидиевым стандартом частоты, относительная точность установки выходного сигнала относительно опорного не хуже 1-Ю"12 отн.ед., погрешность измерения параметров синхронизации и генерации тестовых синхросигналов соответствует требованиям, изложенным в Рекомендации МСЭ-Т 0.172.

Конструктивно прибор ИВО-1М состоит из модуля измерителя и модуля имитатора с использованием функциональных возможностей, которых проводился эксперимент.

Схема эксперимента показана на рис. 3.4. ИВО-1М №1 использовался для оценки характеристик сигнала Е1, поступающего с линии и для подстройки частоты от ПЭИ по результатам получаемых измерений. ИБО 1M №2 предназначался для контроля и анализа результатов проведенной подстройки частоты от ПЭИ.

Команды о необходимости коррекции частоты в ИВО-1М выполнялись с помощью персональных компьютеров, соединенных с прибором через порт RS-232. Тактовые частоты 10 МГц для ИВО-1М №1 вырабатывались непосредственно от ПЭИ, а для ИВО-1М №2 использовался сигнал с выхода ПЭИ, который поступал в линию.

Принцип экспериментального измерения заключался в следующем.

1. Сигнал Е1 с линии от ПЭГ подали на вход модуля измерителя ИВО ІМ № 1. В качестве опорной частоты для внутренней синхронизации модуля измерителя использовался сигнал 10 МГц от ПЭИ, относительно которого и проводилась оценка измеряемого сигнала.

2. С выхода модуля имитатора ИВО-1М №1 подали сигнал синхронизации на вход ИВО-1М №2, при этом модуль имитатора также синхронизировался от ПЭИ частотой 10МГц.

3. Измерения характеристик входного сигнала Е1 продолжались четверо суток. После шести суток, вычислено значение относительного отклонения частоты, которое составило 4.5-10" отн. ед. рис.3.5 (результаты измерения ИВО-1М №1).

4. С помощью команд в ПК изменили конфигурацию модуля имитатора ИВО-1М №1 и на вход ИВО-1М №2 стала подаваться управляемая частота, рис. 3.6 (результаты измеренияИВО-1М №2).

Метод управления частотой первичного эталонного генератора ПО

Метод управления частотой ПЭИ в ПЭГ рекомендуется использовать в каждом синхронном регионе базовой сети ТСС. Цель метода заключается в следующем. Базовая сеть ТСС состоит из пяти регионов по синхронизации. Однако в каждом синхронном регионе базовой сети ТСС могут находится ПЭГ других операторов связи, цифровые сети которых, также выходят на сеть общего пользования. Следовательно, в синхронном регионе базовой сети ТСС появляются сети, работающие по отношению к базовой в псевдосинхронном режиме. Только в Центральном регионе насчитывается более десяти стационарных ПЭГ.

Поэтому на основе разработанного решения предлагается организовать управление частотой ПЭГ цифровых сетей других операторов связи, -Ill-взаимодействующих с сетью общего пользования с целью получения надежного эксплуатационного запаса по «проскальзываниям».

«Проскальзывания» происходят на стыке двух синхронных зон за счет небольшой, но существующей разности фаз синхросигналов, установленных в этих зонах ПЭГ. Кроме того может получится ситуация когда путь прохождения цифрового сигнала будет лежать через большее число псевдосинхронных стыков, чем максимально разрешенное (максимум 13 стыков в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Т G.822).

Отклонение действительного значения частоты синхросигналов на выходах ПЭГ (в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Т G.811) для цифровых сетей электросвязи от ее номинального значения не должно превышать 10 11 относительных единиц при заданных допустимых значениях фазовых блужданий. С целью выполнения требований к качественным показателям синхросигналов в качестве источников обычно используются цезиевые или водородные стандарты частоты, отклонение действительного значения частоты которых от ее номинального значения составляет не более нескольких единиц 10" . Для надежности формирования синхросигналов обычно в состав ПЭГ входят три первичных эталонных источника (ПЭИ) и вторичный задающий генератор (ВЗГ), обеспечивающий выбор исправного ПЭИ с хорошими характеристиками.и формирование необходимого числа синхросигналов на его выходах, являющихся одновременно выходами ПЭГ.

Известны решения взаимного резервирования ПЭГ разных операторов связи посредством простой подачи синхросигналов на входы ВЗГ (в составе ПЭГ) от другого ПЭГ [36]. Однако в данном случае рассматривается аварийная ситуация ПЭГ, и такое включение ухудшает качество синхросигналов на выходе ВЗГ в результате накопления фазовых шумов, которые отражаются на качестве передачи информации по сети.

На рисунке АЛ приведена схема передачи сигналов от ПЭГ базовой сети ТСС к ПЭГ сетей ТСС других операторов связи.

На рисунке 4.2 приведена схема включения устройства управления частотой ПЭГ на узле оператора связи.

Алгоритм реализации метода состоит в следующем.

1 От ПЭГ базовой сети ТСС подается сигнал Е1 на мультиплексор системы передачи ГЩИ или СЦИ. «Прописывается» маршрут передачи сигнала Е1 до оконечного мультиплексора, установленного у ПЭГ или отдельного ПЭИ на узле связи другого оператора связи.

2 С мультиплексора сигнал Е1 подается в устройство управления на модуль сравнения где происходит анализ входного сигнала.

3 Модуль сравнения, работая по принципу сравнения фаз, определяет усредненную ошибку временного интервала. Команды от схемы управления проводят корректировку фазы сигнала с рассчитанным шагом и изменяют усредненное значение частоты ПЭИ не более, чем на несколько единиц 10"12.

4 От каждого ПЭИ в ПЭГ подаются опорные сигналы 5 МГц в устройство управления на модуль сравнения и модуль фазирования

5 Подстроенный по частоте сигнал с модуля фазирования передается на вход ВЗГ, в данном случае на ВЗГ подается сигнал 2,048 МГц.

Технический результат метода заключается в управлении частотой каждого ПЭИ в ПЭГ.

Сравнение разработанного устройства с другими аналогичными техническими решениями показывает, что наличие измерителя фазовых отклонений с высокой точностью, а также устройства фазовой авто подстройки, не вносящего фазовых шумов известно. Однако, благодаря использованию их в составе ПЭГ, при соответствующем схемном соединении с другими элементами, с целью сравнения опорного от ПЭИ и измеряемого с линии сигналов позволило решить поставленную задачу.