СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ТАКТИРОВАНИЯ ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВОГО СИГНАЛА В СЕТЕВОМ УЗЛЕ СВЯЗИ Российский патент 2004 года по МПК H04L7/04 

Предлагаемый способ относится к технике связи, точнее к передаче цифровых сигналов и системам синхронизации, и может быть использован при построении систем синхронизации сетей связи, в оборудовании сетевых узлов, в частности в коммутационном оборудовании и оборудовании систем передачи цифровых сигналов. Наиболее эффективно использование предлагаемого способа для организации стыков сетей связи различных операторов с сохранением существующих параметров качества передачи цифровых сигналов в сети каждого оператора. Предлагаемый способ обеспечивает независимое развитие сетей связи различных операторов.

Основными причинами фазовых искажений являются:

- процессы дискретизации в передающем оборудовании связи,

- изменения задержки распространения сигналов, связанные с изменениями температуры кабельных линий,

- разность частот генераторов передающего и принимающего оборудования связи,

- блуждания фазы сигналов внутренних генераторов и др.

Такие фазовые искажения в технике связи разделяют на дрожания (jitter) и блуждания (wander) фазы сигналов, как указано в рекомендациях ETSI EN 300 462-1-1: "Transmission and Multiplexing (TM); Generic requirements for synchronization networks; Part 1-1: Definitions and terminology of synchronization networks" (Европейский Институт Стандартов Электросвязи, Европейский стандарт электросвязи 300 462-1-1 "Передача и мультиплексирование (TM); Общие требования для сетей синхронизации; Часть 1: Определения и терминология для сетей синхронизации").

В интерфейсах приема оборудования связи необходимо реализовать способы, обеспечивающие свободный от ошибок прием цифровых сигналов с фазовыми искажениями.

Примеры таких способов приведены в ITU-D, Report on Question 16/2-Fascicle 1-New technologies supporting new networks. Chapter 5.2002 (Международный союз электросвязи. - Сектор разработок. Отчет по вопросу 16/2. Издание 1. Новые технологии для новых сетей. Глава 5.2002.)

Снижение отрицательного эффекта от блужданий фазы принимаемых сигналов достигается за счет использования буфера, работающего по принципу "первым поступил - первым выводится" (first-in first-out") FIFO в интерфейсе приема, управления проскальзываниями (slip) и подстройки внутреннего генератора принимающего оборудования связи.

Устранение влияния дрожаний фазы принимаемого сигнала производится за счет управления тактами приема и также за счет использования упомянутого буфера FIFO в интерфейсе приема.

Варианты способов управления тактами приема также описаны в ITU-D, Report on Question 16/2-Fascicle 1-New technologies supporting new networks. Chapter 5.2002 (Международный союз электросвязи. Сектор разработок. Отчет по вопросу 16/2. Издание 1. Новые технологии для новых сетей. Глава 5.2002.)

В общем виде, способы управления тактами приема сводятся к следующим действиям, выполняемым циклически:

- формирование тактов приема,

- сравнение фазы тактов приема и временных границ существования битов информации в принимаемом сигнале,

- подстройка фазы тактов приема при приближении фазы такта приема к временной границе существования бита информации в принимаемом сигнале.

Варианты технической реализации способов управления тактами приема могут быть различны. Например, в Техническом описании 4a2.104.282 ТО 4. "Концентратор АПК-1000. Блок ET-L" описана структура и принцип действия блока оконечного станционного комплекта (exchange terminal) ET-L, являющегося интерфейсным блоком для приема и передачи цифровых сигналов ИКМ со скоростью 2048 кбит/с. В блоке ET-L управление тактами приема производится при помощи так называемого “выделителя” тактовой частоты, входящего в приемную часть согласующего устройства. Выделение тактовой частоты в ET-L основано на широко известном способе с использованием колебательного контура, настроенного на частоту 2048 кГц.

Тактирование передачи обычно производится от внутреннего генератора оборудования связи.

Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности существенных признаков является метод, изложенный в патенте США №5923704 "Transmit clock generation system and method", 13.07.1999, выбранный авторами в качестве прототипа. Предложенная в нем система связи состоит, как минимум, из двух блоков связи, содержащих внутренние генераторы. Генератор второго блока связи является ведущим, а генератор первого блока связи - ведомым. Второй блок связи передает, а первый блок связи принимает сигнал данных. В первом блоке связи производится определение величины разности фаз между принимаемым сигналом данных и тактами приема. По мере нарастания разности фаз, производится подстройка тактов приема. Информация об упомянутых подстройках накапливается и используется для подстройки внутреннего генератора первого блока связи. Сигнал с выхода внутреннего генератора подается на устройство деления/умножения частоты, формирующее сигнал тактирования передачи.

Однако такой способ имеет следующий существенный недостаток.

В способе, выбранном в качестве прототипа, синхронизация генератора первого блока связи осуществляется от генератора второго блока связи по принципу “ведущий-ведомый”, что обеспечивает безошибочную передачу цифровых сигналов между этими блоками вследствие отсутствия больших значений размаха относительных блужданий фазы между выходными сигналами внутренних генераторов блоков.

В том случае, когда внутренние генераторы блоков связи синхронизируются от разных источников сигналов синхронизации или по различным цепям синхронизации (например, принадлежат к сетям связи различных операторов), могут возникать ошибки при передаче цифровых сигналов вследствие больших относительных блужданий фазы между выходными сигналами внутренних генераторов блоков связи и принимаемыми цифровыми сигналами.

Если относительные блуждания фазы между выходными сигналами внутренних генераторов блоков и принимаемыми цифровыми сигналами превышает 18 мкс, безошибочная передача цифровых сигналов между блоками не обеспечивается, как указано в рекомендации ETSI EN 302 084 V1. 1.1 (2000-02) Transmission and Multiplexing (TM); The control of jitter and wander in transport networks. Таким образом, величина относительных блужданий фазы влияет на качество передачи цифровых сигналов между блоками связи.

Задачей настоящего изобретения является исключение влияния величины относительных блужданий фазы между выходными сигналами внутренних генераторов блоков связи и принимаемыми цифровыми сигналами на качество передачи цифровых сигналов между блоками связи.

С целью решения указанной задачи предлагается производить формирование сигнала тактирования передачи не из выходного сигнала внутреннего генератора, а из опорных тактов приема.

Суммируя изложенные выше признаки, можно констатировать, что суть предложенного метода состоит в следующем.

Способ организации системы тактирования передачи цифрового сигнала реализуется в сетевом узле связи, который содержит, в частности, интерфейс передачи сигнала, интерфейс приема сигнала и генератор сигнала тактирования приема, используемый для приема цифрового сигнала, и заключается в следующей последовательности действий:

- прием цифрового сигнала в интерфейсе приема с использованием сигнала тактирования приема, вырабатываемого генератором сигнала тактирования приема,

- накопление фазовых отклонений между сигналом тактирования приема и принимаемым цифровым сигналом в интерфейсе приема,

- подстройка генератора сигнала тактирования приема для устранения фазовых отклонений между сигналом тактирования приема и принимаемым цифровым сигналом,

- передача цифрового сигнала в интерфейсе передачи с использованием сигнала тактирования передачи.

Способ отличается от ранее известных тем, что в качестве сигнала тактирования передачи в интерфейсе передачи используется не сигнал, вырабатываемый внутренним генератором, а сигнал тактирования приема, вырабатываемый генератором сигнала тактирования приема после подстройки и устранения фазовых искажений.

В оборудовании связи цифровой сигнал, предназначенный для передачи, может иметь временные характеристики, отличающиеся от временных характеристик сигнала тактирования передачи. Чтобы при передаче этого цифрового сигнала не происходили битовые ошибки, дополнительно предлагается использовать буфер со структурой FIFO в интерфейсе передачи. Алгоритм работы этого буфера аналогичен алгоритму работы буфера FIFO в интерфейсе приема, за исключением того, что запись в буфер цифрового сигнала, предназначенного для передачи, производится с тактами, имеющими временные характеристики самого цифрового сигнала, затем передаваемый цифровой сигнал считывается из упомянутого буфера FIFO с тактами, определяемыми сигналом тактирования передачи.

Общая последовательность действий в предлагаемом способе представлена на фиг.1. На фиг.2 показан вариант реализации способа с использованием буфера FIFO.

На практике способ может быть реализован, например, при его использовании в адаптере сигналов, устанавливаемом на стыках между сетями связи. В одном из вариантов, такой адаптер может иметь два интерфейса приема-передачи цифровых сигналов. Один интерфейс может быть связан с оборудованием связи одной сети, а второй интерфейс - с оборудованием связи другой сети. Внутри адаптера сигналы, принимаемые на одном из интерфейсов, передаются на второй интерфейс для осуществления передачи.

Блок-схема адаптера на стыке двух сетей связи представлена на фиг.3. В интерфейсе приема-передачи №1 производится выделение тактов из принимаемого сигнала 2048 кбит/с, поступающего из сети связи №1.

Сигнал тактирования передачи, формируемый из сигнала тактирования приема, используется для передачи цифрового сигнала в сеть связи №1.

На интерфейсе приема-передачи №2 производится выделение тактов из принимаемого сигнала 2048 кбит/с, поступающего из сети связи №2. Сигнал тактирования передачи, формируемый из сигнала тактирования приема, используется для передачи цифрового сигнала в сеть связи №2.

При использования предлагаемого способа организации системы тактирования передачи цифрового сигнала на обоих интерфейсах адаптера, может быть обеспечено исключение влияния фазовых характеристик цифровых сигналов, принимаемых из одной сети, на качество передачи этих сигналов в другой сети.

Внедрение предлагаемого способа позволит снизить затраты на организацию стыков между сетями связи (в том числе и различных операторов), обеспечивая при этом их независимое развитие.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа может быть показан на примере.

Развитие сетей связи приводит к изменению их структурных параметров и, как следствие этого, в большинстве случаев, к увеличению величины относительных блужданий фазы на стыках между сетями. Для обеспечения безошибочной передачи цифровых сигналов требуется установка дополнительного оборудования на таких стыках. Это оборудование должно устранять влияние относительных блужданий фазы сигналов. Используемое в настоящее время оборудование вторичных задающих генераторов (ВЗГ) или адаптеров/разветвителей сигналов синхронизации (АРСС) лишь частично устраняет это влияние, поскольку реализуют способ описанного прототипа.

Внедрение предлагаемого способа позволит не только полностью устранить влияние относительных блужданий фазы сигналов, но и существенно снизить затраты на дополнительное оборудование.

Ориентировочная стоимость устройства, реализующего предлагаемый способ, не превышает 32000 рублей. Минимальная стоимость сертифицированных ВЗГ превышает 580000 рублей. Минимальная стоимость сертифицированного АРСС составляет около 102000 рублей. Таким образом экономический эффект может составить от 70000 р до 550000 рублей на каждый стык.

Изобретение относится к технике связи. Технический результат заключается в исключении влияния величины относительных блужданий фазы между выходными сигналами внутренних генераторов блоков связи и принимаемыми цифровыми сигналами на качество передачи цифровых сигналов между блоками связи. Способ заключается в приеме цифрового сигнала в интерфейсе приема с использованием сигнала тактирования приема, вырабатываемого генератором сигнала тактирования приема, накоплении фазовых отклонений между сигналом тактирования приема и принимаемым цифровым сигналом в интерфейсе приема, подстройке генератора сигнала тактирования приема для устранения фазовых отклонений между сигналом тактирования приема и принимаемым цифровым сигналом, передаче цифрового сигнала в интерфейсе передачи с использованием сигнала тактирования передачи. Отличается тем, что в качестве сигнала тактирования передачи в интерфейсе передачи используется сигнал тактирования приема, вырабатываемый генератором сигнала тактирования приема после подстройки и устранения фазовых искажений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ организации системы тактирования передачи цифрового сигнала в сетевом узле связи, который содержит интерфейс передачи сигнала, интерфейс приема сигнала и генератор сигнала тактирования приема, используемый для приема цифрового сигнала, заключающийся в приеме цифрового сигнала в интерфейсе приема с использованием сигнала тактирования приема, вырабатываемого генератором сигнала тактирования приема, накоплении фазовых отклонений между сигналом тактирования приема и принимаемым цифровым сигналом в интерфейсе приема, подстройке генератора сигнала тактирования приема для устранения фазовых отклонений между сигналом тактирования приема и принимаемым цифровым сигналом, передаче цифрового сигнала в интерфейсе передачи с использованием сигнала тактирования передачи, отличающийся тем, что в качестве сигнала тактирования передачи в интерфейсе передачи используется сигнал тактирования приема, вырабатываемый генератором сигнала тактирования приема после подстройки и устранения фазовых искажений.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что интерфейс передачи сетевого узла содержит буфер, работающий по принципу “первым поступил - первым выводится” (first-in first-out) FIFO, из которого цифровой сигнал, предназначенный для передачи, считывается с использованием сигнала, вырабатываемого генератором сигнала тактирования приема.