Phương thức đồng bộ mạng

Phương thức đồng bộ mạng

1. Phương thức đồng bộ mạng SDH Đồng bộ mạng SDH bao gồm đồng bộ phân tử mạng và đồng bộ thong tin số truyền giữa hai nút mạng trong đó đồng bộ phân tử mạng thức hiện phân chia tín hiệu định nhịp từ một nguồn chính đến các nút, phân tử . Thông tin số truyền giữa hai nút mạng được đồng bộ với hoạt động định nhịp phía thu và phía phát nhờ các phương pháp đồng bộ bit, khe thời gian và đồng bộ khung. Về mặt cấu tạo, mạng đồng bộ SDH bao gồm hệ thống đường số truyền thông tinvà hệ thống nút tái tạo đồng hồ tham khảo. 1.1 Phân cấp đồng mạng SDH Phân cấp đồng bộ mạng SDH là cách tổ chức các cấp đồng bộ trong mạng(4 cấp theo ITU-T) điều này phụ thuộc vào cấu hình mạng thực tế, dự báo phát triển mạng, khả năng tài chính và cách thức tối ưu hoá mạng Thực tế mạng SDH có cấu hình phức tạp bao gồm nhiều dạng mạng con. Điều này phù hợp với tính linh hoạt trong điều hành, giám sát và cho phép giảm thiểu chi phí xây dựng mạng. Nhìn chung, hai dạng mạng con được sử dụng nhiều hiện nay là cấu hình phân cấp và cấu hình vòng. Theo những khuyến nghị lien quan của ITU-T, số cấp đồng bộ phân chia trong mạng không lớn hơn 4 v à nguồn đồng bộ tương ứng là sơ cấp, trung chuyển, cục bộ và kết cuối( phân tử mạng) cấp 1( tham khảo sơ cấp) 1*10 -11 Cấp 2 (đồng bộ trung chuyển) 1*10 -8 Cấp 3 ( đồng bộ cục bộ) 1*10 -6 Cấp 4 (đồng bộ kết cuối) 1*10 -5 Phân cấp đồng hồ Phân cấp đồng bộ nhằm mục đích phân chia tín hiệu đồng bộ đến từng phần tử nhỏ nhất thuộc mạng với độ chính xác yêu cầu. Ngoài ra còn nhằm các mục đích khác như: giảm chi phí đồng bộ mạng, tạo thuận lợi cho đồng bộ, quản lý, khai thác mạng. 1.2 Phương thức đồng bộ mạng SDH Các yếu tố cần xét gồm: - cấu chúc mạng và độ tin cậy của hệ thống truyền dẫn, chuyển mạch khả năng thu nhận đồng bộ của thiết bị. - Tương lai phát triển mạng lưới, các dịch vụ trên mạng. Nhìn chung, cách thức đồng bộ bao gồm 4 loại hình sau: - Không đồng bộ(asynchronous): phần tử mạng mất tất cả nguồn tham khảo, thời gian lưu giữ tối đa với độ chính xác tối thiểu bị vi phạm lệch tần số lớn giữa các phần tử đang hoạt động, mạng SDh không tải được thông tin và cảnh báo AIS phát tán trên đường truyền. - Giả đồng bộ(plesynchronous): Phần tử mạng không còn nguồn đinh thời tham khảo, đồng hồ tại nút đang chạy chế độ lưu giữ hoặc tự do, con trỏ phải điều chỉnh pha khi truyền luồng số giữa các nút song còn nằm trong giới hạn cho phép. - Cận đồng bộ(plesynchronous): Mạng dung nhiều đồng hồ chủ sơ cấp và một đồng hồ bất kì thuộc mạng được định nhịp từ 1 trong các đồng hồ chủ này. - Đồng bộ( Synchronous): Thường dung trong mạng SDH quốc gia hay vùng, khu vực quy mô địa lý hownMoij nút, phần tử mạng nhận định thời từ một nguồn đồng hồ chủ duy nhất trên mạng và được điều chỉnh hoạt động bám theo tần số định thời này. Phân loại đồng bộ mạng theo quan hệ giữa các đồng hồ, có mạng đồng bộ, mạng đồng bộ chủ tớ, đồng bộ tương hỗ và mạng kết hợp(đồng bộ tương hỗ kết hợp đồng bộ chủ tớ, đồng bộ chủ tớ kết hợp hoạt động cận đồng bộ). 1.2.1 Cận đồng bộ Phương pháp cận đồng bộ Trong chế độ cận đồng bộ sử dụng các đồng hồ có độ chính xác cao hoạt động tự do và các bộ nhớ đệm thích hợp để giảm sai lệch tần số. Độ dài bộ nhớ đệm phụ thuộc vào trôi tần số của đồng hồ, biến đổi độ dài truyền dẫn, tốc độ dữ liệu đường truyền và chu kỳ của bộ nhớ đệm… Các đồng hồ này trong thực tế hoạt động không đồng bộ với nhau nhưng sai lệch tần số bị giới hạn để chất lượng đồng bộ chấp nhận được. Phương pháp cận đồng bộ thích hợp đối với tất cả các kích cỡ mạng. ưu điểm của nó là thiết bị đơn giản và không có các vấn đề lớn về ổn định tần số. Tốc độ trượt cũng có thể định lượng dễ dàng S S M M Nhược điểm quan trọng nhất là giá thành quá cao và thời gian làm việc ngắn do vậy làm tăng chi phí bảo dưỡng và giá thành 1.2.2 Đồng bộ chủ tớ Một đồng hồ được coi là đồng hồ chủ (master) phân bố tín hiệu đến các đồng hồ tớ(Slave) theo 1 hướng, đồng hồ tớ hoạt động khoá theo đồng hồ chủ và duy trì sai pha giữa 2 tín hiệu định thời thu và phát tại đồng hồ không đổi trong dải chấp nhận được hoặc bằng zezo. Thông tin sai pha tức thời lưu lại trong bộ đệm đầu vào đồng hồ tớ và được đưa ra điều khiển tần số dao động nội. Cũng có thể dung PLL cho chức năng này. Trượt xảy ra khi bộ đệm và mạch điều khiển thiết kế không phù hợp với dung pha, trôi pha xảy ra trên đường truyền và khả năng ổn định tần số của bộ dao động nội, chất lượng mạch điện tử sử dụng, biến đổi của môi trường đặt đồng hồ hay là đường truyền. Đồng hồ tớ Đồng hồ chủ Tín hiệu đồ hồ Phương pháp đồng bộ chủ tớ Đồng hồ chủ t có thể là đồng hồ sơ cấp, chuyển tiếp hay cục bộ, BITS/SSU hoặc đồng hồ có chất lượng tương đương như Stratum 1,2,3. Phương pháp đồng bộ chủ tớ cho chất lượng đồng bộ cao, tần số tại nút ổn định và bám theo đồng hồ chủ, cấu hình đơn giản song không phù hợp khi mạng trải dài trên nhiều vùng địa lý. Thêm vào đó, hoạt động bình thường của mạng phụ thuộc chặt chẽ vào đồng hồ chủ. Mạng đồng bộ chủ tớ thường kéo theo việc xây dựng trung tâm điều khiển, giám sát, quản lý,khai thác thuận lợi tại nút chứa nguồn chủ định thời. a. Đồng bộ chủ tớ phân cấp. Các đồng hồ tớ sắp xếp theo cấp và được dán nhãn phân biệt tuỳ theo vị trí trên mạng. Thông tin về trạng thái phân cấp của đồng hồ và trạng thái tuyế nối được cấp lien tục tới các nút và phân tích nhờ điều khiển. Nút mạng cấp thấp đồng bộ hoạt động với nút mạng cấp cao nhờ tín hiệu đinh thời trực tiếp hoạc gián tiếp từ nút mạng cấp cao. Một đồng hồ cấp thể nhận nhiều đường tín hiệu tham khảo ngoài đường ưu tiên 1. Đồng hồ cấp cao nhất sau đồng hồ chủ sẽ làm nhiệm vụ phân phối định thời khi đồng hồ chủ gặp sự cố.Tuy nhiên, do chất lượng không cao nên thời gian chạy chế độ lưu giữ thấp. Đồng hồ chủ Đồng hồ tớ cấp n Tín hiệu đồng bộ sơ cấp Tín hiệu đồng bộ dự phòng Phương pháp phân cấp chủ tớ Phương pháp đồng bộ chủ tớ phân cấp có thể áp dụng cho mọi loại mạng truyền dẫn do có khả năng hoạt động tốt, độ tin cậy cao, ít bị ảnh hưởng từ trạng thái tuyến nối. b. Đồng bộ chủ tớ phân cấp kết hợp đồng bộ Để tang độ tin cậy của mạng, cần phải thiết lập các đồng hồ dự phòng và tuyến nối dự phòng. Cấu hình này đòi hỏi một mạch vòng bảo vệ để phát hiện lôivà chuyển mạch qua cách tuyến hoặc đường nối dự phòng. Quá trình này là hoàn toàn tự động. Trong mạng rộng, độ dài cây phân cấp có thể rất lớn, giải pháp dung nhiều đồng hồ chủ độc lập tạo nên các mạnh con cận đồng bộ trong hoạt động được chấp nhận. Phương thức này phug hợp cho tuyến trải rộng, điều kiện thiết lập tuyến khó khăn. M M s Cấp Cấp Cấp Cấp Cấp Vùng2 Đồng bộ kết hợp 1.2.3 Đồng bộ ngoại Sử dụng một nguồn thời gian chính xác ngoài mạng sẵn có thong qua đường truyền cáp, vi ba, vệ tinh, cáp quang do đó cho phép dung nguồn đồng bộ rẻ tiền, không phụ thuộc vào topo mạng. Vấn đề trở ngại là chất lượng tín hiệu đồng bộ tuỳ thuộc khoảng cách, môi trường truyền dẫn. PRC PRC Đồng bộ ngoài GPS hiện coi như nguồn dự phòng ngoài cho mạng viễn thong Việt Nam thong qua đường truyền vệ tinh.Với quy mô mạng con, các BITS/SSUcũng được xem là nguồn đồng bộ ngoài. 1.2.4 Đồng bộ tương hỗ Mỗi đồng hoạt động nhờ tần số trung bình các định thời đầu vào tham khảo và sử dụng cho đồng hồ tại nút. Phương thức này cho phép mạng có một hay nhiều hoặc không cần đồng hồ chủ. Hỏng một đồng hồ tại nút cũng không ảnh hưởng lơn đến chất lượng hoạt động toàn bộ mạng. Tôpô mạng ảnh hưởng đến trễ truyền dẫn và các tham số khác là nguyên nhân của nhiễu loạn tần số định thời hệ thống. Nếu không dung đồng hồ chủ kết nối sẽ gặp trở ngại về quãng cách tần số có thể bị bi phạm tại vùng giáp ranh giữa các mạng. Đồng bộ tương hỗ không yêu cầu cao cho các đồng hồ nút song các đồng hồ này phải có cùng cấp chính xác và đảm bảo cho chức năng cung cấp tín hiệu định thời đến phần tử nội bộ. 1.2.5 Đồng bộ tín hiệu truyền dẫn Đồng bộ tín hiệu truyền dẫn được chia làm các phương thức sau: - Đồng bộ bit: dùng cho dữ liệu định thời cần được tái thiết lập tại đầu thu nhằm chuẩn hoá quá trình quyết định trong mạch lấy mẫu. - Đồng bộ khe thời gian: dung cho mức định thời mạng. Các khe thời gian ghép vào khung bằng hệ thống số đặt tại nút nguồn và chuyền tải nhờ hệ thống truyền dẫn đến phía thu. Phía thu đọc các khe thời gian sau một khoảng trễ cố định từ bộ nhớ. Bộ đệm khe thời gian có thể chứa ít nhất 125 MS của lỗi thời gian hệ thống và 18 MS cho lỗi thời gian ngẫu nhiên mà không gây trượt. - Đồng bộ khung: lien quan đến cấu trúc lặp và luồn xung trước khi phát. Các xung dữ liệu được cấu trúc thành các từ, kết hợp một số luồng tin lien lạc hiện đại kết nhóm nhiều từ số liệu vào tế bào trước khi cài vào cấu trúc khung. Khi khung đã thiết lập, khe thời gian cũng được nhân dạng và lưu giữ cho quá trình xử lý. Đồng bộ khung cho phép chỉ rõ điểm đầu và điểm cuối một nhóm bit. - Định thời theo phương thức vonhf hồi quy. Tín hiều định nhịp sử dụng trong truyền thong tin giữa các nút mạng có nguồn gốc từ một đồng hồ chủ bên ngoài hoặc dung vòng hồi quy(loopback). Mỗi nút chứa một đồng hồ riêng, đầu thu định nhịp theo đồng hồ phát tại nút đó. Phương thức này yêu cầu bộ dao động nội 2 phía đường truyền có cách quãng tần số và sai pha chấp nhận được. Một nguồn khác cho tín hiệu định thời các nút là đồng hồ ngoài. Chung một đồng hồ ngoài cho phép hoạt động đồng bộ thong tin phát –thu dễ dàng, hạn chế trôi, trượt trong mạng. 2. Đồng bộ phần tử mạng SDH 2.1. Nguồn đồng bộ phần tử mạng SDH Phần tử mạng SDH bao gồm thiết bị phân cấp số đồng các cấp được cung cấp tín hiệu định thời nhờ các mạch đồng hồ làm việc ở chế độ tớ nội bộ hoặc trực tiếp từ nguồn định nhịp ngoài. 2.1.1. tín hiệu tham chiếu ngoài Tín hiệu tham chiếu ngoài( Tín hiệu đồng hồ) được lấy trực tiếp từ đồng hồ chuấn sơ cấp PRC, GPS hay BITS hoặc đồng hồ trung chuyển, cục bộ, Đồng hồ tổng đài qua đường cáp đồng trục, viba,vệ tinh hay cáp quang. Tín hiệu này thường không đi riêng trên một tuyến quang nhằm hạn chế chi phí cho bang tần và công suất phát. 2.1.2 Tín hiệu đường truyền STM-1 Luồng tín hiệu STM-1 được sử dụng cho đầu vào bộ tách tín hiệu định thời tham chiếu. Mức chất lượng nguồn định thời này chỉ rõ bởi giá trị byte S 1 trong phần SOH khung STM-1 gửi về phía sau. S 1 = T R R T 8 7 6 5 4 3 2 1 Thông báo cuối cùng chỉ đưa ra khi có uỷ thác do thu nhận AIS đoạn ghép kênh và được phiên dịch như một chỉ bảo cho lỗi vật lý cổng giao diện nguồn đồng bộ. Thông báo này được thiết lập không tương tác với quá trình phát hiện AIS đoạn ghép kênh. 2.1.3. Tín hiệu 2,048 Mbit/s chọn 2 trong các luồng tín hiệu 2,048 Mbit/s làm nguồn tham khảo, luồng số còn lại sử dụng cho nguồn dự phòng. Trường hợp này áp dụng với hệ thống SDH tại vùng cách ly và đồng hồ được truyền không kèm theo tin tức. Một khả năng chấp nhận được là đồng bộ phần tử mạng nhờ tín hiệu viba số 2,048 MHz song chất lượng không đảm bảo do các tác động từ biến đổi mỗi trường truyền như thời tiết, địa hình, mỏ lhoansg sản, đặc biệt là mưa và bão từ. 2.1.4. Chế độ lưu giữ Chế độ này áp dụng khi đồng hồ phân tử mạng mất mọi tham khảo vào. Các số liệu lưu giữ về tín hiệu đồng bộ: tần số pha dung điều chỉnh tín hiệu định thời từ bộ dao động nội. Tuy nhiên, sự sai biệt tần số và pha theo thời gian phụ thuộc vào độ chính xác của bộ dao động, nó quy định thời gian chạy lưu giữ cho đến khi xảy ra trượt. 2.1.5. Chế độ tự do Áp dụng cho đồng hồ mất tham khảo quá thời gian lưu giữ cho phép. Vùng chịu ảnh hưởng của đồng hồ này có liên hệ cận đồng bộ với các vùng khác về mặt thong tin. Nguồn đồng hồ được xếp thứ tự ưu tiên tuỳ thuộc vào kế hoạch điều hành đồng bộ mạng. 2.1.6. Giao diện đồng bộ ngoài ESI (External Synchronous Tnterfaces) ESI dung cho giá nút đầu cuối và nút ADM (xen tách kênh) trong mạng vòng. ESI được sử dụng như đồng hồ chung cho phân giá khi tham chiếu tín hiệu chuẩn thứ nhất và thứ hai. Đồng bộ sử dụng ESI phụ thuộc: - Đồng hồ cung cấp chuẩn thứ nhất, thứ hai. - Các phương thức chọn lọc mục tiêu của ESI: bình thường, tự do lưu giữ. Các phương thức lọc dòng: tụ do, thu nhận, nhanh, bình thường, lưu giữ. - Tự do: ESI cung cấp tín hiệu đồng bộ chạy tự do tang 3, nó là kết quả của ESi đang chạy tự do trong phương thức lọc mục tiêu khi không cps đồng hồ chuẩn hay khi mất tín hiệu chuẩn trong lúc ESI đang ở trạng thái thu nhận, khi khở động lại. - Thu nhận: Dùng để đưa đồng hồ đầu ra ESI vào đồng bộ tới tần số đồng hồ chuẩn đã chọn. - Nhanh: ESI làm thay đổi ít về tần số để đồng bộ đồng hồ với tần số đồng hồ chuẩn đã chọn. - Bình thường: đồng hồ bên trong ESI được đồng bộ tới tín hiệu và đã đi vào hoạt động. - Lưu giữ: ESI đang ở phương thức lọc dòng bình thường sau đó mất tất cả đầu vào. Tham khảo vẫn hoạt động Mất tham khảo Đạt các tiêu chuẩn nhanh Không đạt tiêu chuẩn nhanh Khôi phục Mất tham ít nhất một tham Đạt các tiêu chuẩn bình thường chiếu Lưu giữ Sơ đồ mô tả các chế ộ hoạt động của giao diện đồng bộ ngoài ESI. 2.2. Đồng bộ phần tử mạng 2.2.1. Các phân thức đồng bộ phần tử mạng - Đồng bộ đường: tách tín hiệu đồng hồ từ tín hiệu quang thu và dung trong bộ xen tách kênh để đồng hồ tín hiệu quang 2 hướng phát. - Đồng bộ ngoài: dung một nguồn đồng hồ độc lập với đồng hồ nội, thường là BITS/SSU hay đồng hồ cấp trung chuyển trở lên. - Đồng bộ xuyên qua: áp dụng cho trạm lặp, tín hiệu quang thu được dung để đồng bộ tín hiệu quang phát cùng hướng, mỗi hướng cần một đồng hồ riêng, không cần ESI do không yêu cầu đồng bộ ngoài. - Chạy tự do: Đồng hồ nội dung đinh thời tín hiệu hướng phát và có ảnh hưởng trực tiếp đến các đòng hồ khác trong mạng. - Đồng bộ vòng: dung cho giá NE đầu cuối, một dang của đồng bộ thường, tín hiệu được tách từ đầu vào được dung để đồng bộ cho hướng phát ngược lại và tín hiệu nhánh. 2.2.2. Nguồn định thời thống nhất công trình BITS BITS là nguồn cung cấp định thời chung cho một công trình bao gồm nhiều thiết bị , phần tử mạng, cổng và đầu cuối số. Chạy tự doBắt đầu Thu nhận Nhanh Bình thường Lưu giữ Nguyên tắc BITS: các thiết bị số trong công trình phải nhận đồng từ cùng một đồng hồ chủ BITS qua luồng số DS0, DS1. Ưu Điểm của BITS: - Nâng cao độ tin cậy của phân phối đồng hồ , tối thiểu hoá số lượng tuyến đồng bộ đi vào trạm trung tâm do BITS thu đồng hồ chuẩn bên ngoài trạm, - Tăng số dịch vụ trong trạm. - Thuận lợi cho cung cấp, bảo dưỡng dịch vụ số mới. BITs chỉ phụ thuộc địa điểm, không phụ thuộc vào loại dịch vụ. 2.2.3. Các sơ đồ cơ bản của đồng bộ mạng SDH a. Đồng bộ mạng SDH tuyến thẳng BITS #1 BITS #2 đồng bộ ngoài Tuyến cấp đồng Tuyến cấp đồng đồng hồ ngoài Mạng vòng đồng cấp cho BITS#1 hò cho BITS#1 bộ cho BITS#2 cấp cho BITS#2 hồ BITS#2 Đồng bộ các mạng SDH tuyến thẳng. Trong đồng bộ tuyến thẳng có 4 cách bố trí đồng bộ như sau: - Cả 2 thiết bị đầu cuối đường dây LTE đều ở chế độ hoạt động tự do và không dung ESI - Cả hai LTE được đồng bộ từ bên ngoài bởi BITS. - Một LTE được đồng bộ bởi 1 BITS, LTE kia cấp tín hiệu tham chiếu cho BITS của LTE đó. - Một LTE được đồng bộ bởi 1 BITS và LTE kia loop vòng ngõ ra tham chiếu tín hiệu tham chiếu quay trở lại ESI. b. Đồng bộ cho các mạng Ring. NE2 NE22 NE11 NE12NE1 ESIG2 G1 [...]... loop đồng bộ sinh ra khi đồng hồ BITS hoặc đồng hồ của ESI đồng bộ lại chính nó một cách trực tiếp hoặc gián tiếp qua các thiết bị trung gian Điều này có thể do các mức đồng bộ ngang hang đồng bộ lẫn nhau Vòng lặp thời gian sẽ gây ra rung pha rất lớn và kết quả là mất nguồn Bởi vì vòng lặp thời gian không thể phát hiện được trong NE tại chỗ BITS NE32 NE21 NE12 NE22 BITS NE1 NE23 NE2 NE3 Dùng hai đồng. .. yêu cầu 1 BITS, đầu kia của mạng ring đồng bộ theo đồng hồ thu của Ring lân cận Đối với các mạch vòng ADm có thể lựa chọn đồng hồ thu từ tuyến cáp quang Bộ ESI có thể nhận tín hiệu ddoonhf bộ trên tuyến cáp quang từ hai hướng A hoặc B, sau đó đo đồng bộ ra trên giá ADM Đối với các tuyến SDH để bảo đảm thong tin trong quá trình khắc phục nguồn mẫu cần chọ đồng hồ nội bộ của thiết bị có tiêu chuẩn chất... nút Đồng bộ cho các mạng Ring có thể dung một BITS cho tất cả các nút Khi có sự cố thì tự động chuyển sang chế độ chạy tự do Cũng có thể dung đồng hồ hoạt động theo 2 ưu tiên khác nhau hoặc mỗi nút dùng một đồng hồ riêng lẻ với chế độ chạy tuỳ chọn Mạng Ring SDh, đặc biệt là loại SPRing yêu cầu một nguồn đồng bộ mẫu ngoài tại hai đầu của một vòng Ring hoặc một đầu ring yêu cầu 1 BITS, đầu kia của mạng. .. tiên khác nhau Đồng bộ trong SDH tuân thủ 5 nguyên tắc sau: Không taọ vòng thời gian: tránh tín hiệu định thời quay lại chính nút đã phát đi Duy trì phân cấp: để đạt hoạt động tốt nhất trong mạng, đồng hồ không nhận tham khảo từ nguồn định thời cấp thấp hay kém chính xác hơn Đảm bảo nguyên tắc BITS Sử dụng thiết bị tốt nhất: hạn chế tối đa lỗi tín hiệu đinh thời Cực tiểu hoá phân tần đồng bộ: trên cơ... dụng thiết bị tốt nhất: hạn chế tối đa lỗi tín hiệu đinh thời Cực tiểu hoá phân tần đồng bộ: trên cơ sở đó để giảm tích luỹ rung pha, trôi trượt dọc tuyến, tang chất lượng và độ ổn định trong hoạt động mạng ` . đồng bộ, mạng đồng bộ chủ tớ, đồng bộ tương hỗ và mạng kết hợp (đồng bộ tương hỗ kết hợp đồng bộ chủ tớ, đồng bộ chủ tớ kết hợp hoạt động cận đồng bộ) . 1.2.1 Cận đồng bộ Phương pháp cận đồng bộ . 1. Phương thức đồng bộ mạng SDH Đồng bộ mạng SDH bao gồm đồng bộ phân tử mạng và đồng bộ thong tin số truyền giữa hai nút mạng trong đó đồng bộ phân tử mạng thức hiện phân chia. diện đồng bộ ngoài ESI. 2.2. Đồng bộ phần tử mạng 2.2.1. Các phân thức đồng bộ phần tử mạng - Đồng bộ đường: tách tín hiệu đồng hồ từ tín hiệu quang thu và dung trong bộ xen tách kênh để đồng