2.6 Sincronização do relógio da rede

Qualquer sistema digital requer fundamentalmente um oscilador mestre de relógio, que deve cronometrar todas as operações internas e externas de processamento de dados digitais. As maiores dificuldades nos sistemas digitais surgem quando é necessário estabelecer interação entre sistemas digitais fundamentalmente diferentes, ou seja, sistemas com diferentes geradores de relógio e implementações funcionais (sistemas de transmissão e comutação). Mesmo dentro de um mesmo sistema, por exemplo, um sistema de transmissão, é necessário sincronizar o receptor do sinal com o transmissor (sincronismo de relógio, sincronismo de quadro, sincronismo multiquadro). O uso de diferentes geradores de clock pode levar a falhas de transmissão se o gerador receptor não for forçado a sincronizar com o gerador transmissor. Neste caso, a estabilidade das frequências dos geradores em ambas as extremidades da linha de transmissão digital será influenciada por diversos fatores físicos que causam jitter na fase dos pulsos de clock.

Esses fatores são:

Ruído e interferência afetando o circuito de sincronização no receptor;
- mudança no comprimento do caminho de transmissão do sinal devido a mudanças de temperatura, refração na atmosfera, etc.;
- alteração na velocidade de propagação do sinal no ambiente físico (em linhas com e sem fio);
- violação da regularidade de recebimento de informações de prazos;
- Mudanças Doppler de dispositivos terminais móveis;
- comutação de linhas (acionando backup automático);
- jitter sistemático de fase do sinal digital que ocorre nos regeneradores (repetidores).

Para resolver os problemas de acumulação de jitter de fase de várias origens, são utilizadas uma série de medidas especiais.

Usando memória elástica para compensar a instabilidade do clock de curto prazo. Um exemplo de uso dessa memória é mostrado na Figura 2.47.

Aplicação de geradores de clock altamente estáveis ​​para redes de comunicação. Via de regra, esses geradores são fabricados com base em um padrão de frequência atômica (césio, hidrogênio, rubídio) e fornecem estabilidade de clock de longo prazo dentro de limites especificados, por exemplo

10 -12 .

A utilização de tais geradores permite organizar um sistema de controle hierárquico forçado para múltiplos geradores de clock.

Os termos e definições do TCC são fornecidos originalmente na Recomendação G.810 da ITU-T. Vários termos e definições necessários para uma apresentação posterior do material são fornecidos abaixo.

Nos sistemas digitais, o conceito de “sincronismo” está intimamente relacionado ao conceito de “deslizamentos”.
Slippage é a exclusão ou repetição de um ou mais bits em um sinal digital, que ocorre devido a diferenças na velocidade de escrita e leitura de dados binários em dispositivos buffer.

O deslizamento pode ser controlado ou descontrolado.

O deslizamento que não leva à falha na sincronização do quadro é chamado de controlado. Neste caso, o sinal com perdas restaura o sincronismo.

Com o deslizamento descontrolado, os momentos de perda e repetição de posições no sinal digital são insubstituíveis.

O jitter de fase é um desvio de curto prazo de momentos significativos de um sinal digital de suas posições ideais no tempo. Se a frequência dos desvios exceder 10 Hz, eles serão chamados de jitter. Se a frequência dos desvios não exceder 10 Hz, eles serão chamados de desvios ou desvios. A Figura 2.48 mostra as características de um sinal de pulso com momentos significativos variáveis.

Na moderna tecnologia de monitoramento, a prática de medir a amplitude do jitter do sinal digital em unidades de tempo tornou-se difundida: μs absolutos (microssegundos) ou intervalos unitários reduzidos UI (Unit Interval). O intervalo de uma unidade é o tempo necessário para transmitir um bit de informação a uma determinada taxa de transmissão.
As fontes de sinais de clock em sistemas e redes digitais são geradores de clock, que são divididos em referência primária (PEG), mestre escravo/secundário (SMG) e oscilador de elemento de rede (NEG).

Figura 2.48 Diagramas de temporização de um sinal digital com instabilidade e uma sequência de clock extraída de um sinal digital ideal

Oscilador de referência primária (PEG)- um gerador altamente estável, cujo desvio de frequência relativa de longo prazo do valor nominal é mantido não excedendo 1x10 -11 quando controlado pelo UTC.

Oscilador mestre escravo (MSG)- um gerador cuja fase é ajustada de acordo com o sinal de entrada recebido de um gerador de qualidade superior ou igual. O VZG fornece, como regra, alta estabilidade de frequência relativa de curto prazo (cerca de 10 -9 - 10 -11) e estabilidade relativa de longo prazo significativamente menor em comparação com PEG.

O gerador de elementos de rede (NGE) é um gerador (quartzo comum) sincronizado por um sinal de clock externo, colocado em multiplexadores PDI, SDH, ATM, switches cross-connect, etc. no VZG, mas sua própria estabilidade relativa a longo prazo não excede 10 -6.

Esses geradores possuem as seguintes posições hierárquicas em termos de importância na rede de sincronização de relógio (TSN).

O primeiro ou mais alto nível da hierarquia TSS é o PEG (às vezes chamado de zero).

1º nível da hierarquia TSS-PEI (fonte de referência primária), que não é parte integrante do TSS, por exemplo, o satélite de navegação GPS internacional ou o GLONASS russo, ou PEG de outra rede.

O 2º nível da hierarquia TSS é o VZG, que é representado como trânsito ou terminal e combinado com nós de comutação automática (ASK) e centrais telefônicas automáticas de longa distância (ATS) ou PBXs digitais.

O terceiro nível da hierarquia TSS é o GSE, que inclui multiplexadores SDH, switches cruzados SDH e terminais PBX digitais.

As fontes de relógio podem ser incluídas em certas configurações de rede e formar diferentes redes TSS.

Rede centralizada para distribuição de sinais de clock a partir de um único PEG. Esta é uma rede síncrona. em que os momentos significativos dos sinais são ajustados de forma a estabelecer um sincronismo em que os momentos significativos se repetem com alguma precisão média. Esta é uma rede sincronizada forçada.

Um conjunto de sub-redes centralizadas, cada uma contendo um PEG. Na ausência de interconexão entre PEGs, tal rede de sincronização fornece um modo de operação pseudo-síncrono para as sub-redes digitais correspondentes.

O modo plesiocrônico da rede TSS pode ocorrer em uma rede digital quando o gerador de um nó escravo (VZG ou GSE) perde completamente a capacidade de sincronização forçada externa devido a uma violação dos caminhos de sincronização principal e de backup. Neste caso, o gerador entra no modo holdover (na literatura inglesa - holdover), no qual é lembrada a frequência da rede de sincronização forçada. À medida que a frequência do gerador se afasta ao longo do tempo devido ao desvio do valor registrado no momento inicial na memória, ele entra no chamado modo free-run (na literatura inglesa - modo free-run). Este modo de sincronização já é denominado assíncrono e é caracterizado por uma grande discrepância nas frequências dos geradores, no qual, porém, o processo de transmissão da carga de informação na rede de comunicação ainda não é interrompido.

A rede de sincronização TSS é formada por um conjunto de geradores (PEG, VZG, GSE), um sistema de distribuição de sinais de clock em nós de comunicação SASE (Stand Alone Synchronization Equipment - equipamento de sincronização separado) ou unidades de sincronização de rede (NSB) e entre eles e os próprios sinais do relógio, que são transmitidos em uma determinada ordem.

Os seguintes sinais podem ser usados ​​como sinais de sincronização na rede TCC:

a) sinal digital 2048 kbit/s codificado em código ternário HDB3;
b) sinal harmônico de frequência única com frequência de 2.048 kHz;
c) sinal harmônico de frequência única com frequência de 10 MHz ou 5 MHz e alguns outros (8 kHz, 64 kHz).

Unidades de sincronização de rede (NSUs) ou SASEs são implementadas de acordo com o conceito de construção de redes de temporização integradas, por exemplo, na América do Norte BITS (Building Integrated Timing Supply). A integração na construção de um TSS envolve a combinação de redes de transporte, redes de acesso e redes secundárias para apoiar a sincronização. Neste caso, a rede de sincronização deve ser projetada e criada como uma rede sobreposta.

A normalização da taxa de escorregamento foi introduzida com a recomendação do ITU-T G.822 para uma conexão de referência digital condicional padrão com um comprimento de 27.500 km do canal digital principal de 64 kbit/s entre as extremidades do assinante. Esta ligação é uma ligação de duas redes nacionais através de vários trânsitos internacionais e tem um total de até 13 nós e estações (dos quais cinco centros de comutação internacionais e em cada rede nacional um centro de comutação terciário, secundário e primário).

Nessa conexão pode ocorrer o seguinte:

a) não mais que cinco recibos em 24 horas durante 98,9% do tempo de operação;
b) mais de cinco deslizes em 24 horas, mas menos de 30 em uma hora durante 1% do tempo de operação;
c) mais de 30 deslizamentos em uma hora durante 0,1% do tempo de operação.

Tempo de trabalho - pelo menos um ano.

A qualidade indicada por a) corresponde ao modo de rede pseudo-síncrona.
A qualidade indicada em b) é avaliada como uma qualidade reduzida, na qual o tráfego é preservado.
A qualidade indicada em c) é considerada insatisfatória e corresponde a uma falha de ligação.

As derrapagens afectam claramente a qualidade dos serviços de telecomunicações:

“Sobre a aprovação das Regras para utilização de equipamentos de sincronização de rede de relógio”

De acordo com o Artigo 41 da Lei Federal de 7 de julho de 2003 No. 126-FZ “Sobre Comunicações” (Coleção de Legislação da Federação Russa, 2003, No. 28, Art. 2895) e o parágrafo 4 das Regras para organização e realização de trabalhos de confirmação obrigatória da conformidade dos equipamentos de comunicação, aprovado pelo Decreto do Governo da Federação Russa de 13 de abril de 2005 No. 214 (Coleção de Legislação da Federação Russa, 2005, No. 16, Art. 1463) Eu ordeno:

1. Aprovar as Normas anexas para utilização dos equipamentos.

2. Envie este pedido de registro estadual ao Ministério da Justiça da Federação Russa.

3. O controle sobre a implementação desta ordem será confiado ao Vice-Ministro de Tecnologias de Informação e Comunicações da Federação Russa B.D. Antonyuk.

	L. D. Reiman
Registro nº 8652

Regras para usar equipamentos de sincronização de relógio de rede

(aprovado por ordem do Ministério de Tecnologias de Informação e Comunicações da Federação Russa
datado de 7 de dezembro de 2006 nº 161)

I. Disposições gerais

1. As regras para a utilização de equipamentos de sincronização de rede de relógio (doravante denominadas Regras) foram desenvolvidas de acordo com o artigo 41 da Lei Federal de 7 de julho de 2003 nº 126-FZ “Sobre Comunicações” (Legislação Coletada do Federação Russa, 2003, No. 28, Art. 2.895) a fim de garantir a integridade, estabilidade de operação e segurança da rede unificada de telecomunicações da Federação Russa.

2. As regras estabelecem requisitos obrigatórios para os parâmetros dos equipamentos de sincronização de redes de relógios (doravante designados por equipamentos) destinados à utilização em rede pública de comunicações e redes tecnológicas de comunicações em caso de ligação a uma rede pública de comunicações. A ligação dos equipamentos a uma rede de comunicações pública é efectuada através de circuitos físicos.

3. As regras aplicam-se aos seguintes tipos de equipamentos:

1) fonte primária de referência (PES);

2) oscilador de referência primária (PEG);

3) oscilador mestre secundário (MSG);

4) oscilador mestre local (LMG);

5) distribuidor de sinal de sincronização (SDS);

6) conversor de sinal de sincronização (SSC);

7) sistema de controle de sincronização de relógio de rede (NCCS).

A fonte de referência primária é projetada para gerar sinais de sincronização de referência. A fonte do sinal de referência são equipamentos autônomos ou receptores de sistemas de navegação por satélite: GLONASS - Sistema Global de Navegação por Satélite e Sistema Global de Navegação e Posicionamento (GPS)*, enquanto os sinais de sincronização de referência que chegam na entrada do equipamento de sincronização do sistema GPS são usados ​​como reserva.

4. Os equipamentos e sistemas de controle especificados no parágrafo 3 das Regras são identificados como equipamentos de sincronização de rede de relógio e de acordo com o parágrafo 17 da Lista de equipamentos de comunicação sujeitos a certificação obrigatória, aprovada pelo Decreto do Governo da Federação Russa de dezembro 31, 2004 nº 896 (Coleção de Legislação da Federação Russa, 2005, nº 2, Art. 155), deve passar pelo procedimento de certificação obrigatória na forma estabelecida pelas Regras para a organização e condução de trabalhos de confirmação obrigatória de conformidade dos equipamentos de comunicação, aprovado pelo Decreto do Governo da Federação Russa de 13 de abril de 2005 No. 214 (Coleção de Legislação da Federação Russa, 2005, No. 16, Art. 1463).

II. Requisitos para equipamentos de sincronização de relógio de rede

5. Os requisitos para gerenciar a sincronização da rede do relógio são fornecidos no Apêndice nº 3 deste Regulamento.

6. Para equipamentos de sincronização de rede de relógio, são estabelecidos os seguintes requisitos de parâmetros obrigatórios:

a) sinais de sincronização de acordo com o Apêndice nº 1 deste Regulamento;

b) PEI, PEG, VZG, MZG, RSS, PSS de acordo com o Anexo nº 2 deste Regulamento;

c) fornecimento de energia conforme Anexo nº 4 deste Regulamento;

G) o parágrafo foi excluído de acordo com a ordem do Ministério das Comunicações e Comunicações de Massa da Federação Russa de 23 de abril de 2013 nº 93;

e) resistência às influências climáticas e mecânicas conforme Anexo nº 6 deste Regulamento.

_________________________

* Para referência: GPS - Sistema de Posicionamento Global.

Apêndice nº 1
sincronização de relógio de rede

Requisitos para parâmetros de sinal de sincronização

1. Os sinais de sincronização de entrada de 2.048 kHz são gerados a partir da sequência de pulso original, desde que a atenuação em 2.048 kHz não exceda 6 dB.

2. A forma e a amplitude dos pulsos da sequência original são mostradas na Figura 1.

"Figura 1. Forma e amplitude dos pulsos de sinal de clock de 2.048 kHz"

3. Os sinais de entrada de 2.048 kbps usados ​​para sincronização são gerados a partir da sequência de pulso original gerada no código HDB-3*, e desde que a atenuação em 1.024 kHz não exceda 6 dB.

4. A forma e a amplitude dos pulsos da sequência original são mostradas na Figura 2.

"Figura 2. Forma e amplitude dos pulsos de sinal de clock de 2.048 kbit/s"

5. Os sinais de clock de saída de 2.048 kHz são uma sequência de pulsos, a forma e a amplitude dos pulsos correspondem à forma e amplitude dos pulsos mostrados na Figura 1.

6. Os pulsos do sinal de clock de 2.048 kHz na saída do equipamento de sincronização, mostrados na Figura 1, têm amplitude B igual a 1,0 - 1,9 V com carga simétrica de 120 Ohms, e amplitude B igual a 0,75 - 1,5 V com uma carga de carga assimétrica de 75 Ohm. O período de repetição do pulso (T) é 488 ns, a amplitude B_1 é igual à metade da amplitude B.

7. Sinais de sincronização de saída de 2.048 kbit/s são gerados em código HDB-3. A forma e amplitude dos pulsos HDB-3 correspondem à forma e amplitude dos pulsos mostrados na Figura 2.

8. Um sinal de sincronização de 2048 kbit/s, composto por pulsos bipolares, na saída do equipamento com carga de 120 Ohms tem amplitude de pulso (Figura 2) igual a 3V ± 20%, com carga de 75 Ohms - 2,37 V ± 20%. Na pausa entre os pulsos, a tensão não ultrapassa 10% da amplitude nominal do pulso. A proporção das amplitudes dos pulsos de diferentes polaridades está na faixa de 0,95 - 1,05.

9. Os sinais de saída de 2.048 kbps são estruturados em quadros e multiquadros e também carregam informações sobre o nível de qualidade da fonte de clock**.

10. O jitter de fase dos sinais de clock de saída na banda de 20 Hz - 100 kHz não excede 0,05 intervalos de clock com um tempo de medição de 60 s.

11. Os parâmetros dos sinais de sincronização de saída são determinados sujeitos ao uso de sinais de entrada como sinais de referência para o equipamento de medição (ao medir os sinais de saída PEG e PEI, o sinal de referência para o equipamento de medição é o sinal recebido de um verificado padrão de frequência, para o qual o erro na configuração do valor nominal não excede 2 × 10(-11) unidades rel).

12. O desvio de fase dos sinais do relógio de saída ao sincronizar o equipamento do gerador de referência, expresso através das características do erro máximo do intervalo de tempo (doravante - MOVI) e desvio do intervalo de tempo (doravante - DVI), sob o especificado as condições são limitadas pelos seguintes limites:

12.1. Para PEG e PEI:

A máscara limitante é mostrada na Figura 3;

"Figura 3. Erro máximo de temporização para PEG, PEI"

A máscara limitante é mostrada na Figura 4.

“Figura 4. Desvio do intervalo de tempo para PEG, PEI”

12.2. Para VZG, MZG:

A máscara limitante é mostrada na Figura 5;

"Figura 5. Erro máximo de intervalo de tempo para VZG, MZG"

A máscara limitante é mostrada na Figura 6.

"Figura 6. Desvio do intervalo de tempo para VZG, MZG"

12.3. Para RSS e PSS:

a) MOVI (ns) ≤ 3 em todos os intervalos de observação τ (s);

b) DVI (ns) ≤ 1 em todos os intervalos de observação τ (s).

13. Os valores da amplitude do desvio de fase do sinal de sincronização nas entradas VZG e MZG para várias frequências f são dados na tabela.

_____________________

* Para referência: HDB-3 - High Density Bipolar 3 (código bipolar de alta densidade de 3ª ordem).

** Para sinais de saída PEI, PSS, RSS, é aceitável a ausência de informações sobre a qualidade da fonte do sinal de clock, e para o sinal de PEI - estruturado por ciclos.

Apêndice nº 2
às Regras para uso de equipamentos
sincronização de relógio de rede

Requisitos para parâmetros PEI, PEG, VZG, MZG, RSS, PSS

1. Os equipamentos (VZG e MZG) são sincronizados a partir de sinais de clock de entrada, cujos parâmetros de temporização estão dentro dos limites indicados no parágrafo 13 do Apêndice nº 1 deste Regulamento.

2. Os sinais de saída do equipamento MSS não dependem da presença de desvio de fase no sinal de entrada de 2048 kbit/s, cujos limites não excedem 10 μs no intervalo de tempo (10 - 100) s.

3. A precisão do ajuste do valor nominal da frequência dos sinais de saída na ausência de um sinal de relógio externo (no modo offline) é limitada aos seguintes limites:

3.1. Para PEI e PEG, o desvio relativo da frequência em relação ao valor nominal não é superior a 1 × 10(-11) num intervalo de tempo diário e mais longo.

3.2. Para VZG, a mudança na frequência quando o sinal de sincronização é perdido não é superior a 5 × 10(-10) e 2 × 10(-10) em um intervalo de tempo diário.

3.3. Para MPG, a mudança na frequência quando o sinal de sincronização é perdido é 1 × 10(-9) e em um intervalo de tempo diário é 1 × 10(-9).

4. O desvio diário da frequência relativa no modo de memória não excede: para VZG - 2 × 10(-10), para MZG - 1 × 10(-9).

5. A largura de banda de aquisição do sinal de sincronização é: para VZG - 2 × 10(-8), para MZG - 2 × 10(-7).

6. A redundância é fornecida no PEG e VZG; a comutação para o conjunto backup não causa saltos de fase no sinal de saída excedendo os limites:

1) para PEG, VZG e MZG:

a) não mais que 60 ns em um intervalo de tempo τ ≤ 0,001 s;

b) 120 ns em um intervalo de tempo de 0,001< τ ≤ 4 с;

c) 240 ns num intervalo de tempo τ ≥ 4 s;

2) para RSS e PSS - 240 ns em intervalo de tempo de 0,1< τ ≤ 2,5 с.

7. A característica de transferência corresponde à característica de um filtro passa-baixa com largura de banda de 3 MHz para VZG e 20 MHz para MZG. O ganho da banda passante não excede 0,2 dB.

8. Os sinais de saída com frequência de 5 e (ou) 10 MHz e 1 Hz, gerados por equipamento de sincronização, possuem formato de pulso senoidal ou retangular com amplitude de pelo menos 1 V em uma carga de 50 ou 75 Ohms.

9. O sinal de 1 Hz gerado pelo equipamento de sincronização tem a forma de um pulso, cuja amplitude é (3,5 - 5) V, a duração não excede 50 μs.

Apêndice nº 3
às Regras para uso de equipamentos
sincronização de relógio de rede

Requisitos de gerenciamento de relógio de rede

1. O TSS CS assegura a implementação de funções de monitorização e controlo ao nível da gestão dos elementos da rede nas seguintes áreas:

1) áreas de controle para tratamento de falhas;

2) áreas de controle de qualidade de sinais de sincronização;

3) áreas de gerenciamento de configuração;

4) áreas de gestão de segurança.

1.1. Na área de gerenciamento de processamento de falhas, o sistema de controle TSS oferece as seguintes funções:

1) detecção e localização de falhas;

2) indicação de falhas no sinal de entrada;

3) manter registro do histórico de eventos e acidentes indicando: bloco - origem do evento, tipo de evento e horário da ocorrência.

1.2. No campo da sincronização do gerenciamento da qualidade do sinal, o sistema de controle TSS oferece as seguintes funções:

1) monitorar os parâmetros dos sinais de entrada e compará-los com as máscaras instaladas;

2) saída dos resultados da medição;

3) análise dos resultados das medições.

1.3. Na área de gerenciamento de configuração, o TSS SU oferece as seguintes funções:

1) para sinais de entrada:

a) seleção de canais;

b) definição de prioridades;

c) definir o tipo de sinal de entrada;

d) definir o nível de qualidade aceitável do sinal de entrada;

2) para sinais de saída:

a) definir a redundância do sinal de saída;

b) ligar (desligar) o sinal de saída;

c) definir o nível de qualidade no sinal gerado em 2.048 kbit/s;

3) em relação à gestão:

a) habilitar (desabilitar) a porta de controle local;

b) definir a velocidade da porta serial.

1.4. No domínio da gestão da segurança, o TSS SU desempenha as seguintes funções:

a) introdução de classes de usuários: com permissão apenas para visualizar, com permissão para visualizar e configurar, com permissão para visualizar, configurar e gerenciar usuários do TSS CS;

b) inserir senhas e identificadores para usuários.

1.5. O equipamento é controlado através de um terminal operacional local conectado via interface Ethernet e RS-232.

1.6. O equipamento fornece operação contínua 24 horas por dia do sistema de controle TSS.

1.7. O sistema de controle TSS possui meios de monitoramento, diagnóstico e recuperação em caso de falhas e mau funcionamento.

Apêndice nº 4
às Regras para uso de equipamentos
sincronização de relógio de rede

Requerimentos poderosos

1. Os requisitos para os parâmetros da fonte de alimentação são fornecidos nas tabelas nº 1 a 5.

Tabela nº 1. Requisitos para parâmetros de fonte de alimentação

Tabela No. 2. Requisitos para limites de mudança de tensão de fontes de alimentação CC

Tabela nº 3. Requisitos para parâmetros de ruído da fonte de alimentação DC

Tabela nº 4. Requisitos para os parâmetros de tensão de interferência gerada por equipamentos no circuito de alimentação

Tabela nº 5. Requisitos para os parâmetros das fontes de alimentação CA

Parâmetro	Significado
1. Mudanças permitidas na tensão CA, V	de 187 a 242
2. Frequência permitida de corrente alternada, Hz	de 47,5 a 52,5
3. Coeficiente de distorção de tensão não linear permitido, %
4. Desvio de tensão permitido do valor nominal, %:
a) com duração de até 1,3 s
b) com duração de até 3 s
5. Sobretensão de pulso permitida (duração frontal/duração do pulso - 1/50 μs), V
__________________ Notas:
1) Após exposição aos pontos 4, 5, o equipamento atende aos requisitos especificados.
2) Se a tensão da fonte de alimentação diminuir além dos limites aceitáveis ​​e quando a tensão for posteriormente restaurada, os parâmetros do equipamento serão restaurados automaticamente

2. O equipamento fornece proteção contra surtos de até 500 V.

Apêndice nº 5
às Regras para uso de equipamentos
sincronização de relógio de rede

Requisitos para parâmetros de compatibilidade eletromagnética

A aplicação foi excluída de acordo com a ordem do Ministério das Comunicações e Comunicações de Massa da Federação Russa datada de 23 de abril de 2013 nº 93.

Apêndice nº 6
às Regras para uso de equipamentos
sincronização de relógio de rede

Requisitos para parâmetros de resistência a influências climáticas e mecânicas

1. Os equipamentos instalados em ambientes aquecidos atendem aos requisitos especificados em temperaturas de + 5 °C a + 40 °C.

2. Os equipamentos instalados em ambientes aquecidos atendem aos requisitos especificados quando expostos a alta umidade de até 80% a uma temperatura de + 25 °C.

3. O equipamento não contém componentes e elementos estruturais com ressonância na faixa de frequência (5 - 25 Hz).

A sincronização das redes digitais é a base para o seu funcionamento normal. Ao reconstruir um sinal, não só a sua forma é importante, mas também o momento em que é detectado pelo receptor. Portanto, o “relógio” em qualquer um dos nós da rede de transporte deve mostrar “a mesma hora” – ou seja, trabalhe de forma síncrona, com precisão de picossegundos. Como conseguir isto sem custos excessivos, se os nós estão por vezes separados por milhares de quilómetros?

TIPOS BÁSICOS DE SINCRONIZAÇÃO E CONCEITOS RELACIONADOS

Os problemas de sincronização de redes digitais fazem parte do problema geral de sincronização de sequências digitais, mas também possuem algumas características específicas. As duas sequências digitais comparadas podem ser sincronizadas de três maneiras:

• pelo tempo de chegada ao nó da rede t – sincronização de tempo;
• de acordo com a fase inicial do bloco sincronizado – sincronização de fase;
• pela duração do intervalo (t) ou frequência de repetição do pulso f = 1/t – sincronização de frequência.

O problema da sincronização de tempo é global, mas pode ser facilmente resolvido se você usar o serviço de Tempo Coordenado Unificado (UTC) ou uma única fonte de sincronização, por exemplo, os sistemas de navegação Loran-C e GPS/GLONASS. A sincronização de fase é relevante apenas para um dispositivo físico específico e é simplesmente fornecida por sistemas de loop de bloqueio de fase, que permitem vincular a fase inicial do sinal ao início do ciclo de clock do gerador de clock local.

O problema de sincronização de frequência é o mais complexo porque é global e local ao mesmo tempo (é relevante tanto para toda a rede de transporte quanto para qualquer multiplexador ou switch específico no ponto de recuperação). A grande maioria dos problemas de sincronização está relacionada especificamente à sincronização de frequência, portanto consideraremos apenas isso a seguir.

Em sistemas digitais com modulação por código de pulso (PCM), utilizando hierarquia digital plesiocrônica e síncrona (PDH, SDH/SDH), o principal tipo de sincronização é o relógio, que determina os demais tipos de sincronização (frame e multiframe). Problemas de sincronização surgem quando várias redes locais simples (nós têm topologia em estrela e estão tão próximos uns dos outros que o tempo de propagação dos sinais entre eles pode ser desprezado), cada uma com sua própria fonte de sincronização de relógio de rede (NSC), são combinadas em uma complexa rede de transmissão.

Se nos nós de transmissão e recepção as frequências das fontes de sincronização do relógio (fontes de temporização ou temporizadores) não coincidem, um erro de intervalo de tempo (TIE) é acumulado ao longo de um determinado tempo, igual à diferença entre o momento de chegada (tp) do enésimo pulso da sequência digital e do momento de geração (tg) do enésimo pulso pela fonte de sincronização do relógio do nó receptor. A frequência da fonte local de TCC pode ser superior ou inferior à frequência da sequência recebida. Dependendo disso, quando o JVI se torna proporcional à duração do intervalo do clock, um pulso desaparece ou um pulso extra é formado, o que leva a uma falha na sincronização. Este fenômeno é chamado de deslizamento ou escorregamento. Ao transmitir um sinal de áudio, os deslizes são percebidos como cliques - até certo nível, isso é tolerável. No entanto, ao transmitir dados, eles levam à interrupção da comunicação.

A qualidade da sincronização pode ser avaliada pelo período de tempo durante o qual o JVI acumulado leva a uma falha na sincronização do relógio, ou pela frequência de deslizamentos por unidade de tempo. Considerando que seções individuais de uma rede complexa podem ser sincronizadas a partir de fontes de precisão variável, é importante determinar os valores máximos permitidos da frequência de escorregamento. De acordo com as diretrizes técnicas do Ministério das Comunicações (RTM MS) da Federação Russa, todos os sistemas TSS são classificados em quatro tipos: síncronos - praticamente não há deslizes; pseudossíncrono – é permitido Ј1 deslizamento/70 dias; plesiocrônico – Ј1 deslizamento/17 horas e assíncrono – Ј1 deslizamento/7 s.

ESQUEMAS BÁSICOS DE CONTROLE EM REDES TSS

Questões gerais de sincronização e definições básicas são descritas na Recomendação G.810 da ITU-T e são relevantes para redes PDH e SDH; O objetivo da sincronização do relógio é transmitir, com a precisão necessária, informações sobre a duração de um intervalo de relógio unitário t0 (ou frequência de relógio f0) para todos os dispositivos/nós de uma rede ou para todas as redes em interação. Uma rede regional compacta pode ser sincronizada com um temporizador de alta precisão (primário) no nó central da rede, transmitindo seus ciclos de clock para outros nós da rede (como em um serviço de horário de uma cidade grande). Isto requer não apenas um temporizador primário, mas também um sistema confiável de distribuição de sinal de sincronização (SRSS) para todos os nós da rede.

Se a rede for global, para sincronização ela poderá ser dividida em várias redes regionais, cada uma com seu próprio temporizador primário e SRSS. Existem dois métodos principais de sincronização de relógio: um método hierárquico de sincronização forçada com pares de temporizadores mestre-escravo e um método não hierárquico de sincronização mútua. Na prática, apenas o primeiro método é comum. Também é aceito como o único na Rede Interconectada de Comunicações (ICN) da Federação Russa.

O SRSS é construído de acordo com três esquemas alternativos:

• estrela de nível único - todos os nós da rede são alimentados por um gerador de clock de referência primário (PEG), localizado no centro da estrela (hub);
• circuito distribuído de nível único - cada (ou cada segundo) nó da rede é equipado com um PEG ou seu equivalente - um receptor de sinal de um único oscilador de referência primário;
• diagrama hierárquico multinível. Sua essência é que os sinais PEG (primeiro nível da hierarquia) sejam distribuídos pelos elementos sincronizados (SE) da árvore da rede de sincronização até o segundo nível da hierarquia, onde controlam fontes secundárias - osciladores mestres secundários (MSG), que, através das cadeias SE, controlam fontes de sincronização locais do terceiro nível de hierarquia. Este circuito de controle é freqüentemente chamado de circuito mestre-escravo (ou mestre-escravo). É este esquema de controle de sincronização que é adotado nos documentos das Forças Armadas Russas.

O PEG é construído com base na cronometragem de fontes atômicas de pulsos de relógio (padrão de hidrogênio ou césio) com uma precisão de frequência não pior que 10-13–10-12. Calibrado manualmente ou automaticamente usando sinais UTC. Os sinais PEG (assim como os geradores de níveis inferiores da hierarquia) são distribuídos por equipamentos de distribuição de sinais de sincronização (SDU/ARSS), que na prática fornecem de 16 a 520 saídas de interface de sinais TSS, que são transmitidos via linhas de comunicação terrestre para controlar o VZG.

Os padrões prevêem quatro modos de operação de fontes de temporização: – modo PEG (nó mestre); modo de sincronização forçada (VZG escravo, trânsito e/ou nós locais); modo de retenção com uma precisão de retenção de 5 10-10 para um nó de trânsito e 10-8 para um nó local e com um desvio diário de 10-9 e 2 10-8, respectivamente; modo de execução livre para nós locais e de trânsito com precisão de retenção de 10-8 e 10-6, respectivamente.

PARÂMETROS DE PRECISÃO E PRINCIPAIS ERROS DAS FONTES DE REFERÊNCIA

Fontes de referência de diferentes níveis geram os seguintes sinais de clock de referência:

• 2048 kHz – sinal de frequência síncrona conforme ITU-T G.703/13 – para sincronização de centrais telefônicas automáticas, ASN (nós de comutação automática), sistemas PDH/PDH e SDH/SDH;
• 2048 Kbps – sinal síncrono de streaming de uma sequência pseudo-aleatória de acordo com ITU-T G.703/9, ou um sinal obtido do sinal de entrada E1 (de uma central telefônica ou UAC) usando a função retiming. Utilizado para sincronização de sistemas PDH, SDH e equipamentos multiplexadores;
• sinal síncrono de 64 kHz para sincronização dos principais canais digitais (BCC) do PDH;
• sinais síncronos adicionais de 8 kHz; 1; 5 e 10 MHz – para sincronização de equipamentos digitais.

Ao mesmo tempo, as fontes de referência apresentam uma certa instabilidade, cujos parâmetros individuais são padronizados pelas normas pertinentes para cada classe de equipamento. Os principais:

• jitter/jitter de fase – deslocamentos de curto prazo, com frequência acima de 10 Hz, das bordas do sinal de sincronização do relógio em relação às suas posições ideais no tempo. Para todos os tipos de geradores, o jitter não deve exceder 5% da duração de um intervalo unitário no sinal de saída de 2.048 kHz ou 2.048 Kbps;
• desvio / desvio de fase - deslocamentos lentos, com frequência não superior a 10 Hz, das bordas do sinal de sincronização do relógio em relação às suas posições ideais no tempo. Para todos os tipos de geradores, o vander não deve exceder 12,5% da duração de um intervalo unitário no sinal de saída de 2.048 kHz ou 2.048 Kbps;
• faixa de retenção – a discrepância máxima entre as frequências de clock dos geradores mestre e escravo, dentro da qual o gerador escravo fornece controle automático de frequência;
• erro de intervalo de tempo OVI/TIE – a diferença entre os valores medidos do intervalo de tempo T necessário para que o gerador em teste gere n pulsos de duração t0 (T = n t0), e um intervalo de tempo semelhante Tref para o gerador de referência (Tref = n tref): TIE(t, n) = T(t, n) – Tref(t, n);
• erro máximo do intervalo de tempo MOVI/MTIE – valor máximo da propagação dos desvios de tempo dos sinais do gerador em teste em relação ao de referência durante um determinado período de medição T;
• desvio do intervalo de tempo DVI/TDEV – desvio máximo medido dos parâmetros do intervalo de tempo em relação ao seu valor médio;
• desvio relativo de frequência Df/fн = (fд – fн) / fн, onde fд é a frequência real do sinal, fн é a frequência nominal do sinal especificada.

CLASSES E CARACTERÍSTICAS DAS FONTES CRÔNICAS

Existem duas classificações internacionais principais de fontes de temporização - baseadas no padrão ANSI T1.101 e nas recomendações ITU-T G.811, G.812, G.813. Existem também classificações nacionais, por exemplo, a classificação proposta no RTM do Ministério das Finanças da Federação Russa com base no conceito de “unidade do sistema de sincronização” (BSS). Estatísticas sobre a ocorrência de deslizamentos durante a interação de dois nós sincronizados por temporizadores de precisão variável mostram que com a precisão existente dos temporizadores, o modo síncrono é geralmente inatingível, o modo pseudo-síncrono é fornecido apenas por nós com Stratum 1 ou G.811 temporizadores de classe e o modo plesiócrono podem ser suportados se a precisão dos temporizadores dos nós em interação não for pior que 10-9. Dos temporizadores domésticos, o último modo é fornecido apenas por geradores baseados em BSS-1. É importante que as estatísticas apresentadas caracterizem apenas um link de sincronização. Num circuito multi-link, a situação piora proporcionalmente ao número de links.

EQUIPAMENTO DE SINCRONIZAÇÃO DE REDE

Os equipamentos para sincronização de rede podem ser divididos em duas grandes categorias: fontes de temporização autônomas e sensores de tempo precisos. Os primeiros baseiam-se em padrões de tempo atômicos de precisão (hidrogênio, rubídio ou césio). Bastante caros e raros até recentemente, eles (devido ao rápido desenvolvimento dos sistemas de comunicação síncrona) são produzidos em massa e bastante acessíveis para instalação em redes. Exemplos típicos de tais dispositivos: padrões de hidrogênio - VCH-1003A ativo (erro de frequência ±1,5 10-12) e VCH-1004 passivo (erro ±3,0 10-12); césio HP 5071A (precisão ±1,5 10-12); rubídio NNIPI R-1050S (±2,0 10-11). Osciladores com fonte primária de quartzo são mais amplamente usados ​​(principalmente como WSS), mas não são usados ​​em PEGs. Um exemplo típico é o temporizador de quartzo ONIIP M0075 com instabilidade de frequência diária ±1,0 10-9.

No entanto, hoje a solução mais simples são sensores de tempo de precisão que funcionam com sistemas de tempo de precisão de satélite. Eles têm uma precisão de sincronização de 10-11 e uma precisão de retenção de frequência de 10-10. O sistema mais acessível (universal e preciso) é a hora mundial coordenada UTC. Vários sistemas de satélite são usados ​​para transmiti-lo. Os mais famosos deles são o sistema internacional de radionavegação por satélite LORAN-C, o sistema de posicionamento doméstico GLONASS e o sistema de posicionamento global GPS (EUA). Este último, devido ao baixo custo do equipamento de recebimento, tornou-se mais difundido.

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1.3 Projeto de circuitos de sincronização

Algumas palavras sobre o projeto de circuitos de sincronização

Ao construir uma rede de sincronização, é importante a abordagem correta para o projeto e implementação adicional de um esquema de sincronização.

Os dados iniciais para projeto são:

· esquemas de comunicação existentes;

· esquemas de comunicação planejados ou existentes indicando o equipamento planejado;

· características técnicas dos sistemas digitais de transmissão e comutação.

· Ao projetar circuitos de sincronização, você deve:

· determinar as fontes principais e de backup dos sinais de sincronização;

· determinar o equipamento ao qual serão fornecidos os sinais de sincronização das fontes selecionadas;

· determinar a capacidade do equipamento (com base nas características técnicas do gerador e das interfaces) em receber sinais de sincronização de fontes selecionadas;

· determinar a necessidade de equipamentos adicionais de sincronização de acordo com as normas para a cadeia de elementos de rede (ITU-T G.823 ou com base nas condições de ligação às redes TSS);

· preparar um esquema para distribuição de sinais de sincronização principais e de backup entre nós;

· preparar um esquema de sincronização intra-nós;

· indicar as prioridades de recepção dos sinais de sincronização no equipamento (caso exista mais do que um sinal de sincronização de backup, bem como se for tecnicamente necessário, tendo em conta as especificidades do equipamento);

· determinar a qualidade da fonte (SSM) no sinal de sincronização transmitido no ponto de emissão do sinal de clock para a rede de sincronização e nos equipamentos de backup;

· determinar o objeto e a junção dos diferentes anéis do DSP SDH para possível redundância;

· indicar a utilização de recursos de monitoramento no equipamento VZG, bem como o caminho do sinal de teste.

Antes de projetar um esquema de sincronização, você precisa entender o seguinte.

Cada nó em uma rede de sincronização normalmente utiliza apenas um sinal de clock, que pode então ser distribuído entre os equipamentos dentro da estação, a partir do ponto de recebimento da sincronização em estrela, sem transmissões de sincronização na cadeia dentro do nó. Para este efeito, recomenda-se a utilização de um sinal de 2048 kbit/s (2048 kHz). Em nós grandes é necessário utilizar equipamentos adicionais para ramificação de sinais de clock (ARCC). Cada nó deve ter fontes de sincronização primária e de backup. Se, em caso de falha, um nó não puder receber um sinal de sincronização pelas rotas principal ou de backup, será necessário instalar um gerador de espera quente (HSG) no nó.

Arroz. 3 Diagrama de comunicação Fig. 4 Diagrama de sincronização

Durante o projeto, os limites e prioridades de qualidade devem ser determinados individualmente para cada elemento da rede.

Devido à necessidade de garantir alta confiabilidade dos equipamentos TSS, recomenda-se a utilização das seguintes medidas: fonte de alimentação de backup e todas as unidades PEG, VZG, GSE, interfaces; reserve todos os caminhos para entregar sinais de clock aos elementos da rede.

A base para o desenvolvimento de um esquema de sincronização de relógio de rede é um diagrama detalhado da organização da rede de transporte. Ao projetar um circuito de sincronização, deve-se garantir a coordenação dos equipamentos PEG, VZG e GSE. A direção de distribuição dos sinais de clock deve ser indicada por setas no diagrama de sincronização. Nas entradas dos equipamentos destinados à sincronização forçada devem ser indicados os níveis de qualidade (Q1-Q6), as entradas (T1-T3) e as prioridades (P1-P15, etc.) para utilização dos sinais de entrada.

As redes de transporte são frequentemente construídas na forma de anéis e correntes. O planejamento da sincronização de anel e cadeia deve ser feito separadamente porque mecanismos de autocura são planejados nos anéis. Neste caso, é desejável ter dois VZGs para anéis.

As redes multi-anel devem ser divididas em várias sub-redes auto-recuperáveis. Dentro de cada sub-rede, a sincronização é relativamente simples. É possível criar anéis especiais de distribuição de sinais de sincronização.

Em uma cadeia de distribuição de sincronização linear, também é recomendado programar dois VGs para manter a sincronização estável em caso de perturbações na linha ou nas fontes de relógio.

O nó para instalação do PEG deve ser determinado de forma ideal, ou seja, de modo a suportar a transmissão de sinais de relógio aos nós ao longo da “árvore” através de um número mínimo de seções. Na maioria dos casos, o nó mestre é determinado pela operadora de rede. Caso isso não seja feito, a escolha do nó mestre deverá ser feita pelo projetista. Neste caso, os critérios de seleção podem ser: o número mínimo de níveis hierárquicos, uma “árvore” uniformemente equilibrada (com aproximadamente o mesmo número de elementos nos ramos), o número máximo possível de elementos no primeiro nível da hierarquia.

Para interpretar visualmente o padrão de temporização, é útil criar um diagrama hierárquico de uma rede complexa. Com esta representação, é relativamente fácil identificar nós que não possuem caminhos redundantes de transmissão de sinais de sincronização. Dependendo do nível de confiabilidade exigido em tais nós, pode ser necessário instalar fontes de backup adicionais.

Um diagrama hierárquico pode ajudá-lo a identificar loops de tempo. Uma regra importante ao eliminar loops é que o sinal sempre vá da camada superior para a camada inferior na direção das setas (tanto para os caminhos primários quanto para os caminhos de backup). Um exemplo de diagrama hierárquico é mostrado na Fig. É aconselhável testar os circuitos desenvolvidos simulando falhas ao testar fragmentos da rede TSS.

Arroz. 5 Esquema de sincronização entre nós

Capítulo 2 “Problemas de sincronização do relógio”

A sincronização de alta qualidade dos sistemas digitais é a base para o seu funcionamento normal. Ao combinar vários sistemas de transmissão e comutação digital num único sistema de transmissão de informação, é necessário garantir a correspondência exacta de fase do sinal de temporização que controla todos os elementos da rede de telecomunicações digitais. É para isso que o sistema TCC foi projetado. A sua principal tarefa é garantir o funcionamento síncrono dos equipamentos geradores da rede digital das operadoras de telecomunicações.

A criação e desenvolvimento do sistema TSS é de extrema importância na organização e melhoria das redes digitais públicas, especialmente durante a criação de redes de telecomunicações de próxima geração (NGN).

A sincronização é o processo de ajuste de momentos significativos de um sinal digital para estabelecer e manter as relações de temporização necessárias. Devido à sincronização, a continuidade das informações transmitidas é mantida e sua integridade é garantida, ou seja, A posição das palavras de código transmitidas e sua sequência são determinadas.

A sincronização do relógio é o processo de estabelecer uma correspondência de tempo exata entre um sinal recebido e uma sequência de pulsos de relógio. Aqui, pulsos de clock são entendidos como pulsos que se repetem periodicamente com frequência igual à frequência de repetição de símbolos (bits) no sinal de informação.

Os sinais de sincronização (SS) em sistemas de transmissão são distorcidos sob a influência de interferências, ou seja, sua posição temporária muda. Quando a frequência de mudança é superior a 10 Hz, ocorre o chamado jitter, e quando a frequência é inferior a 10 Hz, ocorre oscilação.

Os sistemas de transmissão usam sincronização por símbolos, ciclos de clock e ciclos, enquanto os sistemas de comutação usam sincronização por bits e ciclos.

A grande maioria dos problemas de sincronização está relacionada especificamente à sincronização de frequência, portanto consideraremos apenas isso a seguir. Em sistemas digitais com modulação por código de pulso (PCM), utilizando hierarquia digital plesiocrônica e síncrona (PDH, SDH/SDH), o principal tipo de sincronização é o relógio, que determina os demais tipos de sincronização (frame e multiframe). Problemas de sincronização surgem quando várias redes locais simples (nós têm topologia em estrela e estão tão próximos uns dos outros que o tempo de propagação dos sinais entre eles pode ser desprezado), cada uma com sua própria fonte de sincronização de relógio de rede (NSC), são combinadas em uma complexa rede de transmissão.

Se nos nós de transmissão e recepção as frequências das fontes de sincronização do relógio (fontes de temporização ou temporizadores) não coincidem, um erro de intervalo de tempo (TIE) é acumulado ao longo de um determinado tempo, igual à diferença entre o momento de chegada (tп) do enésimo pulso da sequência digital e do momento de geração (tg) do enésimo pulso pela fonte de sincronização do relógio do nó receptor. A frequência da fonte TCC local pode ser superior ou inferior à frequência da sequência recebida. Dependendo disso, quando o JVI se torna compatível com a duração do intervalo do clock, um pulso desaparece ou um pulso extra é formado, o que leva a uma falha de sincronização. Este fenômeno é chamado de deslizamento ou escorregamento. Ao transmitir um sinal de áudio, os deslizes são percebidos como cliques - até certo nível, isso é tolerável. No entanto, ao transmitir dados, eles levam à interrupção da comunicação.

A qualidade da sincronização pode ser avaliada pelo período de tempo durante o qual o JVI acumulado leva a uma falha na sincronização do relógio, ou pela frequência de deslizamentos por unidade de tempo. Considerando que seções individuais de uma rede complexa podem ser sincronizadas a partir de fontes de precisão variável, é importante determinar os valores máximos permitidos da frequência de escorregamento. De acordo com as diretrizes técnicas do Ministério das Comunicações (RTM MS) da Federação Russa, todos os sistemas TSS são classificados em quatro tipos:

· síncrono – praticamente não há deslizamentos;

· pseudossíncrono – é permitido 1 boleto/70 dias;

· plesiocrônica - 1 deslizamento/17 horas e

· assíncrono - 1 deslizamento/7 s.

Qualquer sistema digital requer fundamentalmente um relógio mestre, que deve sincronizar todas as operações internas e externas de processamento de dados digitais. As maiores dificuldades nos sistemas digitais surgem quando é necessário estabelecer a interação de sistemas digitais fundamentalmente diferentes, ou seja, sistemas com diferentes geradores de relógio e implementações funcionais (sistemas de transmissão e comutação). Mesmo dentro de um mesmo sistema, por exemplo, um sistema de transmissão, é necessário sincronizar o receptor do sinal com o transmissor (sincronismo de relógio, sincronismo de quadro, sincronismo multiquadro). O uso de diferentes geradores de clock pode levar a falhas de transmissão se o gerador receptor não for forçado a sincronizar com o gerador transmissor. Neste caso, a estabilidade de frequência dos geradores em ambas as extremidades da linha de transmissão digital será influenciada por diversos fatores físicos que causam jitter na fase dos pulsos de temporização. Esses fatores são: ruído e interferência atuando no circuito de sincronização do receptor; mudanças no comprimento do caminho de transmissão do sinal são causadas por mudanças de temperatura, refração na atmosfera, etc.; mudança na velocidade de propagação do sinal no ambiente físico (em linhas com e sem fio); violação da regularidade de recebimento de informações de prazos; Mudanças Doppler em terminais móveis; comutação de linhas (acionando backup automático); jitter de fase sistemático de um sinal digital que ocorre em regeneradores (repetidores), etc.

Capítulo 3 "d"

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