автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Исследование систем тактовой сетевой синхронизации и разработка метода их совершенствования

На правах рукописи

Давыдкин Павел Николаевич

Исследование систем тактовой сетевой синхронизации и разработка метода их совершенствования

Специальность 05.12.13. - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена в ФГУП Центральный научно-исследовательский институт связи

Научный руководитель:

кандидат технических наук, г.н.с. Колтунов М.Н.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, с.н.с. Цым А.Ю.

кандидат технических наук, доцент Ромбро В.С.

Ведущая организация:

ОАО «Вымпелком»

¿да

Защита состоится «/¡у» •< 2005 г в /С часов на заседании

диссертационного совета К219.001.03 при Московском техническом университете связи и информатики по адресу: 111024, Москва, ул. Авиамоторная, дом 8-а, ауд. ?ТУТ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МТУ СИ.

Автореферат разослан 2005г.

Ученый секретарь диссертационного совета К 219.001.03 кандидат технических наук, доцент

Н.Е. Поборчая

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. 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, H.H. Леготин, A.B. 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.

Целью диссертации является шяледовазЯггтгтеетаующих систем ТСС ЕСЭ РФ и разработка метода, позволяющего усовершенстввватьиЛШЙ^М'ЛЛЬНА*

I С-Пегарбуртл.л I

Для достижения поставленной цели в работе требуется решить следующие задачи:

- провести аналитический 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-1М.

Научная новизна работы заключается 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, та) 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.

Личный вклад автора. Теоретические и практические исследования, расчеты и имитационное моделирование, а также выводы и рекомендации получены автором лично.

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 МТУСИ, 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.

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 BOJIC различной протяженности подтвердили возможность применения цифрового сигнала El 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.

Структура и объём работы. Перечисленные выше положения раскрываются в материалах диссертационной работы, изложенной на 178 страницах машинописного текста, в котором приведено 65 рисунков и 16 таблиц. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений на 15 страницах и списка литературы, включающего 111 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и ее практическая значимость, сформулированы цели и задачи исследования, основные положения, выносимые на защиту

В первой главе диссертации проведён анализ структуры построения систем ТСС ЕСЭ РФ, рассмотрены параметры синхросигналов, применяемые для количественной оценки качества синхронизации на цифровых сетях, и методы их расчета Выполнен аналитический обзор аппаратуры синхронизации используемой в РФ и проанализированы ее технические характеристики.

В результате исследований существующих систем ТСС определены следующие положения.

- количество псевдосинхронных стыков в пределах синхронных зон ЕСЭ РФ растет по мере увеличения на цифровых сетях операторов связи собственных первичных эталонных генераторов и первичных эталонных источников;

- использовать единый первичный эталонный источник для синхронизации всего оборудования ЕСЭ РФ практически невозможно, по причине большой территории и числа цифровых сетей операторов связи. Непременно образуются цепи синхронизации, в которых число генераторов сетевых элементов будет превышать, установленные российскими и международными рекомендациями нормы, и качество синхронизации будет низким;

- использовать взаимное резервирование ПЭГ не целесообразно, т.к. в этом случае резервируемый ПЭГ становится по сути дела ВЗГ, а, следовательно, его выходные характеристики становятся хуже, чем у ПЭГ.

В результате предложен метод, обеспечивающий такое управление частотой ПЭГ, при котором характеристики последнего не ухудшаются, а зона, в которой установлены два и более ПЭГ становится синхронной.

Отмечается, что при рассмотрении причин нестабильности частоты генераторов уделяется внимание разновидностям спектральных плотностей шумов, а качественный анализ синхронизации в системе ТСС проводится с помощью двух основных параметров, значения которых нормируются в международных рекомендациях - максимальной ошибки временного интервала (МТ1Е) и девиации временного интервала (ТВЕУ), рис. 1.

ООЗг 1001 261 Ч ►00003Г

1?

1

10 1000 100000 иа6лМА««ия с

Рис. 1 Сетевые нормы МТ1Е, ТВЕУ для первичного эталонного генератора

Проведены исследования аппаратуры синхронизации разных фирм-производителей (табл.1) с точки зрения ее функциональных возможностей и основных технических характеристик. Проанализированы и обсуждены статистические и динамические характеристики ПЭГ и ВЗГ разных фирм-производителей в соответствии с требованиями рекомендаций МСЭ-Т 0.811, 0.812 и й.823 Определено, что основными параметрами ВЗГ, при настройке которых появляется возможность улучшить характеристики сигналов

синхронизации в системе ТСС и получить запас по нормам, являются постоянная времени г и пороговые значения МТ1Е, ТОЕУ. Следовательно, требуется разработать методику испытаний и методические рекомендации по установке указанных параметров в ВЗГ

Таблица 1__

Аппаратура синхронизации Тип Фирма-производитель, Страна фирмы-

представитель в РФ производителя

VCH-001 ПЭГ ЗАО «ВРЕМЯ-Ч» РОССИЯ

VCH-002 ВЗГ

OSA 6500 PRC ПЭГ OSC1LLOQUARTZ, ШВЕЙЦАРИЯ

OSA 5585 PRS пэи ЗАО «Датател»

OSA 5548В SASE ВЗГ

TimeCesium пэи SYMMETRICOM, США

55400А ВЗГ ООО «Актерна»

SSU-2000 ВЗГ

EPSINC SSU ВЗГ MARTEC-TEKELEC, ФРАНЦИЯ

ЗАО «Сайрус-Свстемс»

Исследованы тенденции развития систем ТСС и возможности их применения для предоставления перспективных услуг связи, таких как передача сигналов эталонного времени потребителю.

Проведен анализ предшествующих работ и определены актуальные вопросы, требующие решения. Поставлены задачи теоретических и экспериментальных исследований в диссертационной работе.

Вторая глава посвящена анализу статистических характеристик задающих генераторов в ведомых устройствах синхронизации в условиях комбинированных флуктуационных воздействий. Проведен анализ математических моделей устройств в системе синхронизации, построена математическая модель вторичного задающего генератора, а также рассчитаны параметры, необходимые для реализации метода управления частотой ПЭГ.

На рис. 2 приведена функциональная схема задающего генератора при наличии комбинированных флуктуационных воздействий. На схеме указаны: фазовый шум <рщ [рад] на входе задающего генератора, собственный фазовый шум генератора, управляемого напряжением (ГУН) (¡»«„[рад] и шум, накапливающийся в фазовом детекторе (ФД) и фильтре петли (ФП) Vor [В]. Все эти источники создают фазовый шум выходного сигнала 4><м [рад].

Рис.2 Функциональная схема задающего генератора при наличии комбинированных флуктуационных воздействий

Определим спектральные плотности мощности шума соответственно, как %JJ), S,,„,„(/), S yoAf), и Sv,Jf), при этом для трех независимых воздействий - ip,„, ipxo и VDF запишем передаточные функции: #(/), ЯА(/) и Ня(/). Тогда спектральную плотность мощности SудаДУ) фазового шума на выходе задающего генератора можно получить в виде:

+Svj№M(1)

Для приведенной схемы построена математическая модель вторичного задающего генератора с источником белого шума, отражающая его влияние на петлю фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) до и после генератора управляемого напряжением. На основе модели установлены аналитические соотношения между параметрами #а(/), #в(/) и В, где В - полоса частот фильтра задающего генератора, и асимптотическое поведение MTIE и TDEV. Основой для расчета последних послужили базовые выражения с учетом их аппроксимации и с использованием спектральной плотности фазовых флуктуаций выходного сигнала:

МЩт)* (/)5тг(^У/, (2)

(3)

где, т - интервал наблюдения.

При заданных значениях параметров ЯА(/), Яв(/) и В и аппроксимированных выражений асимптотические кривые МТ1Е и ТБЕУ, показанные на рис.3, дают основания полагать что, моделированные МТ1Е и ТйЕ¥ соответствуют предлагаемым маскам и могут использоваться для теоретического определения оптимального значения постоянной времени х в задающем генераторе при генерации входных шумов.

Рис.3 Совместимость между предлагаемыми и моделированными параметрами МТ1Е и TDEV

На основе построенной модели показана возможность минимизации дисперсии фазовых флуктуаций за счет выбора оптимальных параметров в ВЗГ. Чем уже полоса частот фильтра задающего генератора, тем больше происходит подавление фазовых шумов <рт на входе и увеличивается зависимость характеристик выходного сигнала от стабильности частоты внутреннего генератора устройства и его фазовых шумов фу«, и Уог Поэтому во всех ВЗГ используется система частотного управления собственного задающего генератор«, которая зависит от установленного значения постоянной времени х. Разработчики ВЗГ устанавливают определенную зависимость между полосой частот фильтра ФАПЧ и значением т, следовательно, при экспериментальных исследованиях требуется определить эту зависимость, с учетом наличия данных о характеристиках входных синхросигналов.

Определены условия, при которых возможно управление частотой ПЭГ без ухудшения его выходных характеристик. Исходя из установленных в рекомендации МСЭ-Т 0.811 требований, значение девиации временного интервала ТОЕУ не должно превышать <3 не. Требуется получить такое значение шага подстройки, при котором не будет заметным увеличение ТБЕУ на выходе ПЭГ, т.е. в пределах (0,3 - 0,5) не.

Предложен метод управления, основанный на сравнении в фазовом детекторе значащих моментов сигналов, полученных от генераторов с разными номинальными частотами и изменении этих значащих моментов с помощью установки специально выбранных коэффициентов деления в делителях.

Известно, что для каждого целого значения Ш существуют натуральные числа и такие, что можно записать следующее равенство:

ад-ад=№, (4)

где, Т - периоды сигналов, к - коэффициенты деления. Когда и fo,n являются коэффициентами деления соответствующих делителей, то за один период деления этих делителей временное положение между значащими моментами импульсов сигналов на входах фазового детектора изменятся на величину Nb. Величина 5, выраженная в соответствующих единицах времени, определит потенциальную точность разности фаз.

При частоте эталонного сигнала в ПЭГ, равной f, = 5 МГц, в качестве частоты управляемого генератора в фазовом детекторе выбрана частота /ущ = 8192 кГц. Сравнение частот _/э и fyпр может происходить на общей для них частоте сравнения, в данном случае /с = 8кГц. При этом наименьший шаг сдвига фаз между сравниваемыми сигналами можно определить с помощью формулы:

¿ = (5)

fafynr

Следовательно, необходимо определить коэффициенты деления, установка которых позволит получить указанное значение. Значения необходимых коэффициентов деления, вычислены с применением алгоритма Евклида, и равняются Ai n = Р = 367 и = Q = 224 Искомое значение шага подстройки проверяется по формуле-

s-f-f-, m

Je Jmr

и равняется 0,195нс, что с запасом соответствует поставленным условиям.

В третьей главе приводятся результаты экспериментальных исследований в системах ТСС. Проведены исследования по передаче сигналов на протяженных BOJ1C

Испытан метод управления частотой ПЭГ. Опробована разработанная методика испытаний и настройки ВЗГ.

Определены условия, при которых возможно использовать цифровой сигнал Е1 в качестве сигнала управления частотой ПЭГ. Для этого проанализированы характеристики цифрового сигнала Е1, переданного по ВОЛС синхронной цифровой иерархии (СЦИ) оператора связи ЗАО «Компания ТрансТелеКом», протяженностью - 8000 км. Путь передачи цифрового сигнала Е1 был организован по шлейфу от ПЭГ, расположенного в г. Москве, через оконечный мультиплексор СЦИ в г. Хабаровске и далее снова до мультиплексора, установленного в г. Москве, рис.4. Сигнал Е1 прошел транзитом, в сумме, через 160 мультиплексоров СЦИ и пять синхронных зон

Результаты трехсуточных измерений показали, что значение относительного отклонения частоты сигнала Е1, переданного по шлейфу, составило 0,6-10"12 отн.ед., а приходящего сигнала Е1 от ПЭГ, установленного в г.Хабаровске, 3,6-10"12 отн.ед. На основе сравнения полученных результатов с нормами по стабильности частоты эталонного генератора можно сделать вывод, что стабильность частоты переданного сигнала Е1 лучше нормированного значения более чем на порядок, следовательно, при таких условиях можно использовать этот сигнал для управления частотой ПЭГ.

г.Хабаровск

г.Москва ^

Рис.4 Путь передачи цифрового сигнала Е1

Разработана схема проверки работоспособности метода управления частотой ПЭГ, рис.5. Эксперимент основан на использовании возможностей измерительных приборов ИВО-1М, позволяющих проводить измерения относительного отклонения частоты Д/?У и осуществлять управление частотой собственных выходных сигналов.

Прибор ИВО-1М №1 использовался для оценки характеристик цифрового сигнала Е1, поступающего с линии и для подстройки частоты от первичного эталонного источника (ПЭИ) в ПЭГ по результатам получаемых измерений. ИВО-1М №2 предназначался для контроля и анализа результатов проведенной подстройки частоты

В результате четырехсуточных измерений получены значения, подтверждающие эффективность применения такого метода на сетях операторов связи С использованием управления частотой ПЭГ относительное отклонение частоты уменьшилось с 2,8 мкс до 1,8 мкс.

№г ИВО-Ш

ЮМГТц К2

Рис.5 Схема проверки работоспособности метода управления частотой ПЭГ

В таблице 2 приведены полученные результата измерений параметров синхросигналов оборудования СЦИ, установленного на цифровой сети ОАО «Вымпелком».

Таблица 2 Результаты измерений параметров синхросигналов оборудования СЦИ,

Ш1Е ..... ТБЕУ

Инге рвал оценки, с

Оборудование Порядковый 1 10 100 1000 1 10 100

номер в цепи Нормы МСЭ-Т 0 823

250 1000 2000 2000 12 12 70

БОМ-» 3 25 28 30 31 3 1 0,5

8БМ-4 3 30 45 50 '60 5 1 0,5

80М-16 4 40 41 48 60 5 1 0,5

8Ш-4 5 39 40 44 50 2 2 0,6

БОМ-4 5 41 44 50 59 8 1 0,5

ХОМ 5 3» 40 48 65 1 0,3 0,09

5ФМ 7 45 51 59 67 5 1 0,6

вОМ-16 7 46 50 58 70 7 4 14

вШИ-Ю 9 46 52 53 69 7 3 2

глвОМ-Ш 12 78 89 95 130 3 5 1,5

БОМ-1 12 80 94 112 139 2 3 1

ш80М-1Е 14 81 99 120 149 6 1,5 0,08

15 90 112 130 150 2,6 4 1

Определено, что в цепи синхронизации на выходе 12-го мультиплексора СЦИ значение флуктуации фазы синхросигнала резко увеличивается. По полученным данным параметров входных, а также выходных сигналов синхронизации ВЗГ, работающих в реальных условиях на цифровых сетях и в лабораторных условиях, определена зависимость между значениями параметров ВЗГ и характеристиками его входных синхросигналов. Предложены значения параметра т, которые рекомендуется устанавливать в ВЗГ, а также рекомендуемые пороговые значения по МТ1Е и ТОКУ. Определено, что существенный выигрыш в улучшении характеристик выходного сигнала ВЗГ происходит при соответствующей настройке параметра г с 3 по 7 ВЗГ, рис.6.

В четвёртой главе приводятся рекомендации по практическому применению методов и методик, разработанных в диссертации.

Метод управления частотой ПЭГ рекомендуется использовать на цифровой сети оператора связи в каждом синхронном регионе базовой системы ТСС ЕСЭ РФ. На рис. 7 показана схема включения устройства управления частотой ПЭГ.

Порядок реализации метода состоит в следующем:

- от ПЭГ базовой сети ТСС подается цифровой сигнал Е1 на мультиплексор системы передачи СЦИ «Прописывается» маршрут передачи цифрового сигнала Е1 до оконечного мультиплексора, установленного у ПЭГ или отдельного ПЭИ на узле связи другого оператора;

- с мультиплексора цифровой сигнал Е1 подается в устройство управления на модуль сравнения (МС), где происходит анализ входного сигнала;

- на модуль сравнения и модуль фазирования (МФ) от ПЭИ подаются опорные сигналы 5 МГц. Модуль сравнения определяет по возникающей ошибке временного интервала различие частот сравниваемых сигналов. Схема управления (СУ) по результатам измерений в модуле сравнения выдает команды управления в модуль фазирования провести с рассчитанным шагом подстройку фазы и частоты ПЭИ;

- подстроенный сигнал 2,048МГц с модуля фазирования передается на вход ВЗГ, а с его выхода сигналы синхронизируют оборудование цифровой сети другого оператора связи.

Рис.7 Схема включения устройства управления частотой ПЭГ

По разработанной методике испытаний ВЗГ рекомендуется измерять параметры, указанные в таблице 3. Определены три возможных варианта получения входных сигналов для ВЗГ: от приемника ОРЗАЗЬСЖАБЗ, от ПЭГ и с линии Для каждого такого варианта предложены значения настроечных параметров в ВЗГ

Таблица 3 Измеряемые параметры при испытаниях ВЗГ

№п.п. Измеряемые параметры

1 Относительное отклонение частоты в автономном режиме

2 Полоса захвата

3 Устойчивость к блужданиям фазы во входном сигнале синхронизации

4 МТ1Е, ТОЕУ выходного сигнала при синхронизации от внешнего источника

5 Относительное отклонение частоты выходного сигнала в режиме запоминания

6 МТ1Е, ТОЕУ входного сигнала

» Разработан алгоритм и функциональная схема устройства определения временной

задержки, позволяющего определить время, затрачиваемое сигналом при прохождении по BOJIC. Предложена схема применения устройства определения временной задержки при передаче данных о времени в сигнале Е1.

В пятой главе приводятся результаты исследований и предлагаются варианты решения задачи по применению системы ТСС в организации ЕС НВО на территории РФ Внедрение ЕС НВО направлено на получение потребителем необходимых данных о пространственно-временном состоянии объектов и их использовании при решении задач или достижении целей, определенных в пространстве и времени. Современные технологии ЕС НВО являются критически важными факторами, определяющими эффективность и независимость экономики РФ, ее обороноспособность. Актуальность проблемы подтверждается современными требованиями к точности измерений и характеристикам эталонных источников при метрологическом обеспечении цифровых систем, а также организации биллинговых систем.

При этом в зависимости от необходимой точности передачи сигналов эталонного времени задача разбивается на две части. Первая часть - распределение сигналов эталонного времени по системам передачи с точностью до миллисекунды, в основном, для потребителей бытового сектора, телекоммуникационных услуг Вторая часть относится к реализации ЕС НВО РФ и сфере метрологии и стандартизации, где требуется обеспечить * передачу сигналов эталонного времени в заданный регион с точностью до нескольких

наносекунд, например, для проведения поверки генераторного оборудования.

Предложен вариант повышения точности передачи сигналов времени на основе k применения известного сетевого протокола времени NTP и оборудования NTP-сервер с

использованием в качестве опорных, сигналы системы ТСС (рис. 8).

Разработаны алгоритмы работы и способы передачи и хранения информации о сигналах времени с высокой точностью при использовании специального эталонного источника этих сигналов, при условии, что для передачи самих сигналов применяется метод, основанный на использовании свободных байтов заголовка мультиплексорной секции синхронного транспортного модуля уровня N = 1, 4,16, 64 (CTM-N) или свободных битов в сигнале Е1 Как известно, биты 4 - 8 в нулевом канальном интервале каждого нечетного цикла сигнала Е1, не содержащего цикловой синхросигнал, в настоящий момент не имеют жесткой функциональной привязки и могут быть использованы для различных целей, в том числе, для передачи данных об эталонном времени.

Рис 8 Организация передачи сигналов времени на основе протокола КГР

В заключении подведены итоги диссертации и изложены основные результаты работы и выводы.

В приложениях приведены дополнительные материалы по теме диссертации (характеристики ПЭГ и ВЗГ разных производителей, анализ параметров АВЕУ, МИЕУ, ТШгм, графические распечатки результатов экспериментальных исследований на сети ТСС), а также акты внедрения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем

1. Проведен анализ существующих систем ТСС ЕСЭ РФ, показавший что:

- наблюдается рост цифровых сетей операторов связи с независимыми системами ТСС на основе собственных первичных эталонных источников и генераторов, что приводит к появлению дополнительных проскальзываний на псевдосинхронных стыках, образующихся в точках взаимодействия таких сетей;

- имеется базовая сеть ТСС, состоящая из пяти синхронных регионов, в каждом из которых установлен первичный эталонный генератор; в задачу базовой сети входит обеспечение сигналами синхронизации всех цифровых сетей, входящих в ЕСЭ РФ, следовательно, от базовой сети ТСС требуется наличие необходимого запаса по сетевым элементам в цепи синхронизации и качеству синхросигналов;

- единая система навигационно-временного обеспечения может быть создана на основе усовершенствованной системы ТСС ЕСЭ РФ.

2. На основе проведенного анализа характеристик цифрового сигнала Е1, передаваемого по волоконно-оптическим линиям связи разной протяженности, определены условия, при которых этот сигнал может использоваться в качестве управляющего для первичного эталонного генератора.

3. Разработан метод управления частотой ПЭГ, позволяющий на ЕСЭ РФ обеспечить синхронный режим работы цифровых сетей разных операторов связи, оснащенных собственными ПЭГ, и исключить проскальзывания, возникающие из-за наличия псевдосинхронных стыков.

4. Рассчитано значение шага и периода подстройки частоты при управлении ПЭГ.

Доказано, что применение метода пошаговой подстройки частоты в первичном эталонном генераторе не ухудшает выходных характеристик последнего.

5. Разработана методика испытаний вторичного задающего генератора и методическое руководство по настройке его параметров. Применение методики позволит улучшить характеристики выходных сигналов ВЗГ и обеспечить запас по нормам на синхросигналы, предоставляемые сетью ТСС потребителю.

6 Предложен метод повышения точности передачи сигналов эталонного времени по волоконно-оптическим линиям связи с помощью системы ТСС Показано, что в канале передачи эталонного времени может возникать временная задержка, которую необходимо определять и учитывать.

7. Разработано устройство определения временной задержки сигналов (имеется патент на изобретение) при их передаче по волоконно-оптическим линиям связи, позволяющее повысить точность передаваемого сигнала эталонного времени до нескольких наносекунд.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Давьщкин П.Н., Колтунов М Н., Рыжков A.B. Тактовая сетевая синхронизация -М.: Эко-Трендз, 2004. ~ 204 с.

2. Давыдкин П.Н. Ведение технической эксплуатации системы тактовой сетевой синхронизации. Учебное пособие, Москва 2004. 103 с.

3. Давыдкин П.Н., Колтунов М.Н., Рыжков A.B. Патент №2240648 на изобретение «Устройство определения временной задержки».

4. Давыдкин П.Н. Установка параметров вторичных задающих генераторов при включении в сеть ТСС // Электросвязь - 2002, №8, С.13-14.

5. Давьщкин П.Н. Значение параметра постоянной времени петли ФАПЧ - tioop в работе вторичного задающего генератора (ВЗГ) на сети тактовой сетевой синхронизации // «Синхронизация, формирование и обработка сигналов», Материалы НТС, Ярославль 3-5 июля 2003, С.21-23.

б Давыдкин П.Н. Организация и проведение измерений и аудита в системах тактовой сетевой синхронизации // Метрология и измерительная техника в связи, №5, 2004г. С.32-33.

7. Давыдкин П.Н. Первичный аудит (мониторинг) сети. Мониторинг сети ТСС в процессе эксплуатации // Сборник тезисов докладов, 1-я международная конференция «Мониторинг как основа системы управления сетями электросвязи», 16-17 декабря 2003г, Москва, С.86.

8. Давыдкин П.Н., Колтунов М.Н. Рыжков A.B. Распределение сигналов времени и стандартных частот по волоконно-оптическим линиям с использованием системы тактовой сетевой синхронизации // Электросвязь - 2002, №7, С22-24.

9. Давыдкин П.Н, В.П Кириллов, Колтунов М Н. Рыжков А.В Система тактовой сетевой синхронизации ЗАО «Компания ТрансТелеКом»: результаты экспериментальных исследований // Ведомственные и корпоративные сети и системы - 2002, №1, С. 32-38

10. Давыдкин П.Н., Колтунов М.Н. Системы ФАПЧ сети ТСС. // Вюник Научно-технический журнал №1, Киев, 2004г. С.49-51.

11 Давыдкин П.Н., Еремин Е.В., Колтунов М.Н. Рыжков А В Система тактовой сетевой синхронизации федерального железнодорожного транспорта России' инструмент передачи частотно-временной информации // Ведомственные и корпоративные сети и

системы - 2002, №2, С. 4-17.

12 Давыдкин П.Н, Колтунов М.Н., Шлюгер Б.И. Влияние ТСС на качество услуг связи // Вестник связи, №8,2004г. С 60-62.

13. Алексеев Ю.А., Давьикин П.Н., Колтунов М.Н. Аудит системы тактовой сетевой синхронизации операторов связи // Bicmnc, Научно-технический журнал №1, Киев, 2004г С.11-14.

14 Давыдкин ПН., Колтунов М.Н., Меккель A.M., Шлюгер Б.И. Тактовая сетевая синхронизация ВСС Российской Федерации // Ведомственные и корпоративные сети и системы - 2000, №3, С. 111-116.

15 Давыдкин П.Н., Колтунов М.Н. Особенности построения и контроля состояния тактовой сетевой синхронизации (ТСС) цифровой сети связи // Bicmnc Украшського Будинку економ1чних та науково-техшчних знань - 2001, №1, С.81-83.

16. Давыдкин П.Н., Колтунов М.Н. Особенности системы синхронизации коммутационных станций и возможности использования этой системы на сети Тактовой Сетевой Синхронизации // Труды 4-ой международной НТК «Перспективные технологии в средствах передачи информации -ПТСПИ7001» 15-17 августа 2001 года Владимир -Суздаль. Изд. ВООО ВОИ ПУ «РОСТ». Владимир 2001, С.23-24.

17. Давыдкин П.Н., Колтунов М.Н. Заявка на полезную модель № 2004113936/09. «Система синхронизации первичных эталонных генераторов». Заявлено 05.2004.

Отпечатано в ООО «Компания Спутник+» ПД № 1-00007 от 25.06.2000 г. Подписано в печать 06.04.2005 Тираж 100 экз. Усл. печ. л. 1

Печать авторефератов 730-47-74,778-45-60

и

р - 6 6 8 2

РНБ Русский фонд

2006-4 5535

Список сокращений Введение

СОДЕРЖАНИЕ

Глава 1. Характеристики системы тактовой сетевой синхронизации

1.1 Назначение тактовой сетевой синхронизации в цифровых сетях связи

1.2 Режимы работы систем ТСС

1.3 Влияние синхронизации на параметры качества цифровой связи 21 % 1.4 Анализ основных параметров оценки тактовой частоты в системе ТСС

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

1.4.2 Девиация временного интервала

1.4.3 Максимальная ошибка временного интервала

1.4.4 Доводы за и против использования параметров (TDEV, MTIE, ADEV, MDEV, TIErms) при оценке блуждания фазы синхросигналов в системе ТСС

1.5 Анализ систем ТСС российских и зарубежных цифровых сетей

1.5.1 Система ТСС ОАО «Ростелеком»

1.5.2 Система ТСС ЗАО «Компания ТрансТелеКом»

1.5.3 Системы ТСС зарубежных операторов связи

1.6 Используемая аппаратура синхронизации разных фирм производителей на российском рынке телекоммуникаций

Ф 1.6.1 Первичные эталонные генераторы

1.6.2 Вторичные /местные задающие генераторы

-31.7 Перспективы использования единой системы навигационно-временного обеспечения Российской Федерации (ЕС ПВО РФ) в отрасли связи

1.8 Анализ результатов предшествующих работ

1.9 Выводы

Глава 2. Математическое моделирование устройств синхронизации в системе ТСС

2.1 Математическая модель системы ФАПЧ

2.2 Характеристики ФАПЧ при наличии внешних источников шума

2.3 Характеристики ФАПЧ при наличии внутренних источников шума щ 2.4 Расчет выходных параметров MTIE и TDEV для модели ВЗГ

2.5 Расчет характеристик цепочки ведомых устройств синхронизации

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

ПЭГ на сети ТСС

2.6.1 Расчет шага подстройки частоты ПЭГ

2.6.2 Определение времени анализа входного сигнала

2.7 Выводы

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

3.1 Измерения поведения блуждания фазы сигнала Е1 в системе ТСС

3.2 Исследования характеристик системы управления частотой ПЭИ

• 3.3 Исследования и анализ характеристик синхросигнала

ВЗГ в цепи синхронизации

-43.3.1 Измерения выходных характеристик синхросигнала ВЗГ в рабочем режиме работы на цифровой сети ЗАО «Компания «ТрансТелеком»

3.3.2 Измерения характеристик синхросигнала на выходе ГСЭ в рабочем режиме работы на цифровой сети

ОАО «Вымпелком» и ЗАО «Компания «МТУ-Информ»

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

3.3.4 Анализ характеристик синхросигнала ВЗГ в цепи синхронизации

3.4 Выводы

Глава 4. Разработанные решения совершенствования системы

ТСС и рекомендации по их практическому применению

4.1 Метод управления частотой первичного эталонного генератора

4.2 Методика испытаний и установки эксплуатационных параметров ВЗГ

4.2.1 Проверяемые параметры ВЗГ

4.2.2 Методика измерений

4.2.3 Рекомендации по установке эксплуатационных параметров ВЗГ

4.3 Метод передачи сигналов эталонного времени

4.4 Выводы

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

5.1 Синхронизация сигналами времени с помощью сетевого протока времени NTP

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

5.3 Предложения по использованию системы ТСС для передачи сигналов эталонного времени по ВОЛИ

5.4 Выводы 150 Заключение

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. НЕЮ). 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.

- 10

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 (BOJIC) 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-1М.

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;

- 12- 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 ИГЖ при МТУСИ, 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 BOJ1C 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.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем.

1. Проведен анализ существующих систем ТСС ЕСЭ РФ, показавший что:

- наблюдается рост цифровых сетей операторов связи с независимыми системами ТСС на основе собственных первичных эталонных источников и генераторов, что приводит к появлению дополнительных проскальзываний на псевдосинхронных стыках, образующихся в точках взаимодействия таких сетей;

- имеется базовая сеть ТСС, состоящая из пяти синхронных регионов, в каждом из которых установлен первичный эталонный генератор; в задачу базовой сети входит обеспечение сигналами синхронизации всех цифровых сетей, входящих в ЕСЭ РФ, следовательно, от базовой сети ТСС требуется наличие необходимого запаса по сетевым элементам в цепи синхронизации и качеству синхросигналов;

- единая система навигационно-временного обеспечения может быть создана на основе усовершенствованной системы ТСС ЕСЭ РФ.

2. На основе проведенного анализа характеристик цифрового сигнала Е1, передаваемого по волоконно-оптическим линиям связи разной протяженности, определены условия, при которых этот сигнал может использоваться в качестве управляющего для первичного эталонного генератора.

3. Разработан метод управления частотой ПЭГ, позволяющий на ЕСЭ РФ обеспечить синхронный режим работы цифровых сетей разных операторов связи, оснащенных собственными ПЭГ, и исключить проскальзывания, возникающие из-за наличия псевдосинхронных стыков.

- 1524. Рассчитано значение шага и периода подстройки частоты при управлении ПЭГ. Доказано, что применение метода пошаговой подстройки частоты в первичном эталонном генераторе не ухудшает выходных характеристик последнего.

5. Разработана методика испытаний вторичного задающего генератора и методическое руководство по настройке его параметров. Применение методики позволит улучшить характеристики выходных сигналов ВЗГ и обеспечить запас по нормам на синхросигналы, предоставляемые сетью ТСС потребителю.

6. Предложен метод повышения точности передачи сигналов эталонного времени по волоконно-оптическим линиям связи с помощью системы ТСС. Показано, что в канале передачи эталонного времени может возникать временная задержка, которую необходимо определять и учитывать.

7. Разработано устройство определения временной задержки сигналов (имеется патент на изобретение) при их передаче по волоконно-оптическим линиям связи, позволяющее повысить точность передаваемого сигнала эталонного времени до нескольких наносекунд.

Заключение

1. Алексеев Ю.А., Колтунов М.Н., Назаров Я.Н., Шлюгер Б.И. Принципы построения сети ТСС ОАО «Ростелеком» // Электросвязь. 2000. № 8. С. 24 - 25.

2. Алексеев Ю.А., Колтунов М.Н., Шварц М.Л. Аудит сетей ТСС. Необходимость и практика применения // Электросвязь. — 2000. № 8. С. 27-28.

3. Алексеев Ю.А., Давыдкин П.Н., Колтунов М.Н. Аудит системы тактовой сетевой синхронизации операторов связи // Вюник, Научно-технический журнал №1, Киев, 2004г. С. 11-14.

4. Антонова Г.С. Разработка модели и исследование многосвязной системы тактовой сетевой синхронизации цифровой сети -Диссертация на соискания учёной степени кандидата технических наук-СПб. 1997г.

5. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов, Москва, 1986.

6. Брени Стефано. Синхронизация цифровых сетей связи//изд. «Мир» 2003г.

7. Бубук Г.А., Еремин Е.В., Рыжков А.В. Использование системы тактовой сетевой синхронизации федерального железнодорожного транспорта метрологическими службами // Ведомственные и корпоративные сети и системы. Connect! 2002. - № 3. - С. 23 -30.

8. Давыдкин П.Н. Установка параметров вторичных задающих генераторов при включении в сеть ТСС // Электросвязь. 2002. № 8. С. 13-14.

9. Давыдкин П.Н. Первичный аудит (мониторинг) сети. Мониторинг сети ТСС в процессе эксплуатации // Сборник тезисов докладов, 1-я международная конференция «Мониторинг как основа системы управления сетями электросвязи», 16-17 декабря 2003г., Москва, С.86.

10. Давыдкин П.Н., Колтунов М.Н., Рыжков А.В. Тактовая сетевая синхронизация. -М.: Эко-Трендз, 2004г., 203С.

11. Давыдкин П.Н., Кириллов В.П., Колтунов М.Н., Рыжков А. В. Система тактовой сетевой синхронизации ЗАО «Компания ТрансТелеКом»: результаты экспериментальных исследований // Ведомственные и корпоративные сети и системы. Connect! 2002. -№1.-С. 32-38.

12. Давыдкин П.Н., Колтунов М.Н., Рыжков. А.В. Использование системы тактовой сетевой синхронизации при передаче сигналов времени по волоконно-оптическим линиям связи // Вюник Украшского Будинку економ1чних та науково-техшчних знань. -2002. № 1.С. 66-70.

13. Давыдкин П.Н., Колтунов М.Н. Рыжков А.В. Распределение сигналов времени и стандартных частот по ВОЛП с использованием системы ТСС // Электросвязь. 2002. № 7. С. 22 - 24.

14. Давыдкин П.Н., Колтунов М.Н. Проектирование и аудит сетей синхронизации // Вюник Украшського Будинку економ1чних та науково-техшчних знань — 2000, № С.6.

15. Давыдкин П.Н., Колтунов М.Н. Особенности построения и контроля состояния тактовой сетевой синхронизации (ТСС) цифровой сети связи // BicHHK Украшського Будинку економ1чних та науково-техшчних знань-2001, №1, С.81-83.

16. Давыдкин П.Н., Колтунов М.Н., Шлюгер Б.И. Влияние ТСС на качество услуг связи // Вестник связи, №8, 2004г. С60-62.

17. Давыдкин П.Н., Колтунов М.Н., Рыжков А.В. Патент №2240648 на изобретение «Устройство определения временной задержки».

18. Давыдкин П.Н., Колтунов М.Н. Заявка на полезную модель № 2004113936/09. Система синхронизации первичных эталонных генераторов. Заявлено 05.2004

19. Зильберг Е.В. Исследование вопросов построения и алгоритмического обеспечения ведущих узлов регионов системы синхронизации цифровой сети ЕАСС Диссертация на соискания учёной степени кандидата технических наук - М. 1991г.

20. Зильберг Е.В., Колтунов М.Н. А/с №1443173, 1988г. Устройство фазовой автоподстройки частоты.

21. Зильберг Е.В., Колтунов М.Н, А/с 1700751, 1991г. Устройство синхронизации с фазовой автоподстройкой частоты.

22. Кадерлеев М.К., Кириллов В.П., Рыжков А.В. Система тактовой сетевой синхронизации ЗАО «Компания ТрансТелеКом»: состояние и перспективы// Ведомственные и корпоративные сети и системы. 2000. №3. С. 47-54.

23. Кириллов В.П., Рыжков А.В. Реализационные основы системы тактовой сетевой синхронизации ЗАО «Компания ТрансТелеКом» // Автоматика, связь, информатика. 2001. № 8. С. 8 13.

24. Клэппер Дж. И Фрэнкл Дж. Системы фазовой и частотной автоподстройки частоты: Пер. с англ. Под ред. А.Ф. Фомина М.: Энергия, 1977.-440 с.

25. Колтунов М.Н., Рыжков А.В. Организация системы тактовой сетевой синхронизации на ведомственных и корпоративных цифровых сетях // Электросвязь. 2001. № 6. С. 21 24.

26. Колтунов М.Н, А/с 1569940, 1990г. Цифровой фазовый дискриминатор.

27. Коновалов Г.В., Рыжков А.В. Взаимное резервирование первичных эталонных генераторов подсетей сети синхронизации // Вюник Украшского Будинку економ1чних та науково-техшчних знань. -2001.-№ 1.-С. 85- 87.

28. Куликов И.Е. Исследование и разработка систем тактовой сетевой синхронизации Диссертация на соискания учёной степени кандидата технических наук - М. 2004г

29. Куликов И.Е., Рыжков А.В., Волкодаев Б.В. К вопросу повышения устойчивости работы системы ТСС магистральной ВОЛП//56-я Научная сессия, посвященная Дню радио. Москва 16-17 мая 2001 г. Труды т. 1. М.: ИПРЖР 2001. С. 98 -100.

30. Куликов И.Е. Компенсация влияния температурных колебаний ВОК на работу системы синхронизации сети связи // НТК ППС и НИТС / тезисы докл./М: МТУСИ 2002.

31. В.Линдсей Системы синхронизации в связи и управлении: Пер. с англ./ Под ред. Ю.Н. Бакаева, М.В. Капранова М.: Советское радио, 1978.-600 с.

32. Леготин Н.Н., Савчук А.В. Метрологическая поддержка сетей синхронизации, Сети и телекоммуникации. 2002.-№6(25).-С.12-19.

33. Мельникова Н.Ф., Еремин Е.В. Метрологическое обеспечение систем тактовой сетевой синхронизации на национальных цифровыхсетях общего пользования стран СНГ. // Метрология и измерительная техника №2, 2004г. С. 14-23.

34. Нетес В.А. Обеспечение надежности системы тактовой сетевой синхронизации. // Вестник связи 2001, №4. - С. 114 - 119.

35. Рыжков А.В., Кириллов В.П., Кадерлеев М.К. Основы системы ТСС магистральной цифровой сети//Вестник связи. 2000. № 10. С. 37—42.

36. Якимов И.М. Исследование и оптимизация цепи последовательно синхронизируемых генераторов в условиях комбинированных случайных воздействий Диссертация на соискания учёной степени кандидата технических наук - М. 2004г.

37. Рыжков А.В., Попов В.Н. Синтезаторы частот в технике радиосвязи. М.: Радио и связь, 1991. - 264

38. Стифлер Дж. Дж. Теория синхронной связи (Статистическая теория связи). М. Связь, 1979 г.

39. Сухман С.М, Бернов А.В. Шевкопляс Б.В. Синхронизация в телекоммуникационных системах. Эко-Тренз, М. 2003 г 270 стр.

40. Шмытинский В.В., Корхова В.И. Принципы построения тактовой сетевой синхронизации в цифровых сетях связи // Автоматика, связь, информатика. 2001. № 1. С. 38 41.

41. Шмытинский В.В., Корхова В.И. Организация сети тактовой синхронизации//Автоматика, связь, информатика.2001.№ 2. С.31-34.

42. S. Bregni. A historical perspective on network synchronization. IEEE Communications Magasine 1998; 36(6).

43. S. Bregni. Measurement of maximum time interval error for telecommunications clock stability characterization. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 1996; IM-45 (5).

44. L. S. Cutler, C. L. Searle. Some aspects of the theory and measurement of frequency fluctuations in frequency standards. Proceedings of the IEEE, vol. 54, no. 2, Feb. 1966.

45. С. A. Greenhall. A method for using a time interval counter to measure frequency stability. Proceedings of the 41st Annual Frequency Control Symposiums, 1987.

46. P. Kartaschoff. Synchronization in digital communications network. Proceedings of the IEEE 1991; 79(7): 1019-1028.

47. M. Carbonelli. Jitter and Wander performance in synchronization distribution chains. Brussels, Belgium, 4-6 June, 1996.

48. H. Meyr, G. Ascheid. Synchronization in Digital Communications. Vol. I: Phase-, Frequency-Locked Loops, and Amplitude Control. New York: John Wiley&Sons, 1990.1. РЕКОМЕНДАЦИИ И СТАНДАРТЫ

49. Руководящий технический материал «По построению тактовой сетевой синхронизации на цифровой сети связи Российской Федерации», принят решением ГКЭС России от 01.11.95 г. ЦНИИС, Москва. 55 с.

50. Руководящий документ "Основные положения развития Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации на перспективу до 2005 года", книга 1 и 2 М.: ГКЭС, 1996.

51. Рекомендация отрасли Р45.12-2001 «Эксплуатация первичных эталонных генераторов на Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации». Минсвязи России. Москва.

52. РД 45.230-2001 "Аудит системы тактовой сетевой синхронизации. Организационное обеспечение. Методика проведения".

53. Рекомендации по метрологическому обеспечению системы тактовой сетевой синхронизации (ТСС на цифровой сети общего пользования РФ (Дополнение к РТМ по построению ТСС на цифровой сети ВСС России), Москва, 1998.-46 с.

54. Создание и развитие системы управления тактовой сетевой синхронизацией (ТСС) цифровой сети общего пользования (Дополнение к РТМ по построению ТСС на цифровой сети ВСС России), Москва 2001.

55. Рекомендация МСЭ-Т G.803: Архитектура транспортных сетей, основанная на синхронной цифровой иерархии (06/98).

56. Рекомендация МСЭ-Т G.810: «Определения и терминология для сетей синхронизации». (08/96 г).

57. Рекомендация МСЭ-Т G.811: "Временные характеристики первичных эталонных генераторов, пригодных для обеспечения плезиохронной работы международных цифровых трактов".(1988)

58. Рекомендация МСЭ-Т G.812: "Временные характеристики ведомых генераторов, пригодных для использования в качестве генераторов на узлах сети синхронизации" (1988).

59. Рекомендация МСЭ-Т G.813: "Временные характеристики ведомых задающих генераторов аппаратуры SDH (SEC)" (1996).

60. Рекомендация МСЭ-Т G.822: "Нормы на частость управляемых проскальзываний в международном цифровом соединении".

61. Рекомендация МСЭ-Т G.823: "Управление дрожанием и дрейфом фазы в цифровых сетях, основанных на иерархии 2048 кбит/с" (03/93)

62. Рекомендация МСЭ-Т G. 703 «Физические и электрические характеристики иерархических цифровых стыков» (10/98 г).

63. Рекомендация МСЭ-Т G. 704 «Синхронные цикловые структуры, используемые на иерархических уровнях» (07/95 г).

64. Рекомендация МСЭ-Т G. 781 «Функции уровней синхронизации» (02/99 г).

65. ETSI EN 300 462-1-1: «Передача и мультиплексирование (ТМ); Общие требования к сетям синхронизации; Часть 1-1: Определения и термины для сетей синхронизации» (04/97 г).

66. ETSI EN 300 462-2-1: "Передача и мультиплексирование (ТМ); Общие требования к сетям синхронизации; Часть 2-1: Архитектура сетей синхронизации" (09/97).

67. ETSI EN 300 462-3-1: "Передача и мультиплексирование (ТМ); Общие требования к сетям синхронизации; Часть 3-1: Управление дрожанием и дрейфом фазы в сетях синхронизации" (10/97).

68. ETSI EN 300 462-5-1: "Передача и мультиплексирование (ТМ); Общие требования для сетей синхронизации; Часть 5-1: Временные характеристики ведомых задающих генераторов для функционирования аппаратуры синхронной цифровой иерархии (SDH)" (06/97).

69. ETSI EN 300 462-6-1: "Передача и мультиплексирование (ТМ); Общие требования для сетей синхронизации; Часть 6-1: Временные характеристики первичных эталонных генераторов" (03/98).

70. ETSI EN 300 462-7-1: "Передача и мультиплексирование (ТМ); Общие требования для сетей синхронизации; Часть 7-1: Временные характеристики ведомых задающих генераторов для источника синхронизации аппаратуры, применяемого в местных узлах" (07/2001).

71. ETSI EG 201 793 v 1.1.1: «Передача и мультиплексирование (ТМ); Проектирование сети синхронизации» (10/2001).

72. Рекомендации МСЭ-R TF.374-2. Использование службами стандартных частот и сигналов времени измененной юлианской даты.

73. Рекомендации МСЭ-R TF.458-2. Международное сличение шкал атомного времени.

74. Рекомендации МСЭ-R TF.536. Системы обозначений шкал времени.-17791 ПР 50.2.009. Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок проведения испытаний и утверждения типа средств измерений.

75. ГОСТ Р 8.563-96 "Методики выполнения измерений".

76. Рекомендация МСЭ-Т 0.171 Оборудование измерения характеристик дрожания и блуждания фазы в цифровых системах на базе ПЦИ

77. Рекомендация МСЭ-Т 0.172 Оборудование измерения характеристик дрожания и блуждания фазы в цифровых системах на базе СЦИ

78. ГОСТ 8.441-81.ГСИ. Меры частоты и времени высокой точности. Методы и средства поверки.- М.: Изд-во стандартов, 1982.

79. ОСТ 45.150-99 "Методики выполнения измерений. Порядок разработки и аттестации".

80. РД 45.002-96 "Руководство по установлению номенклатуры средств измерений, подлежащих поверке"

81. Закон РФ "Об обеспечении единства измерений" № 4871-1, 1993 г.

82. Рекомендация МСЭ-Т М.З010 Принципы TMN (5/96г);

83. ETSI EN 300 166: "Передача и мультиплексирование (ТМ); Физические и электрические характеристики иерархических цифровых стыков, использующих аппаратуру плезиохронной или синхронной цифровой иерархии на основе 2 048 кбит/с".

84. ETSI EN 300 147-4-1: "Передача и мультиплексирование (ТМ); Общие требования к транспортной функциональности аппаратуры; Часть 4-1: Функции на уровне тракта синхронной цифровой иерархии (SDH)".

85. ETSI EN 302 082: "Передача и мультиплексирование (ТМ); Управление дрожанием и дрейфом фазы в транспортных сетях".

86. ETSI EN 302 084: "Передача и мультиплексирование (ТМ); Управление дрожанием и дрейфом фазы в транспортных сетях".

87. ETSI TR 101 685: "Передача и мультиплексирование (ТМ); Аспекты тактовой синхронизации и синхронизма в асинхронных сетях передачи (ATM) ".

88. Рекомендация МСЭ-Т G.707: "Интерфейс сетевого узла для синхронной цифровой иерархии (SDH)".

89. Рекомендация МСЭ-Т G.958: "Цифровые линейные системы для волоконно-оптических кабелей, основанные на синхронной цифровой иерархии".

90. Материалы сайта: http://www.oscilloquartz.com

91. Материалы сайта: http://www.symmetricom.com

92. Материалы сайта: http://www.datum.com

93. Первый заместитель Генерального директора1. АКТвнедрения результатов диссертационной работы П.Н. Давыдкина на тему «Исследование систем тактовой сетевой синхронизации и разработка

94. Начальник технического отдела ^^ н. И. Миронова

95. Главный специалист технического отдег~ А М. Вольфсонметода их совершенствования»

96. УТВЕРЖДАЮ» Вице-президент, Главный технический директорвнедрения результатов диссертационной работы П.Н. Давыдкина на тему «Исследование систем тактовой сетевой синхронизации и разработкаметода их совершенствования»

97. Руководитель группы отдела развития транспортной сетик.т.н. Беляков А.А.уралсформ

98. Открытое акционерное общество «Уралсвязыщформ» ул. Московская, д. 11, г. Екатеринбург, Россия, 6200141. УТВЕРЖДАЮ»tbil (343) 376-20-00, факс (343) 376-81-71 It-mnil- mi и» internet: www.usi.nl

99. ОКПО 01134530, ОГРН 1025900510349 ИНН/КПП 5902183094/997750001

100. Начальник отдела департаментаг. Екатеринбургтехнического развития и систем управления1. А. П. Барановл1. Главный метролог1. В. Э. Вейс1. АКТ

101. Хачиров Л.И. Алексеев Е.Б.