Đồng bộ

Đồng bộ ( Vai trò của đồng bộ, phân loại đồng bộ và nguyên lý hoạt động, đòng bộ trong mạng viễn thông Việt nam )
(SGK)

8.1 Sự cần thiết phải đồng bộ mạng viễn thông 

Mạng đồng bộ là một mạng chức năng không thể thiếu được trong mạng viễn thông quốc gia số hiện đại. Cùng với sự phát triển nhanh chóng của các hệ thống chuyển mạch số, truyền dẫn số, công nghệ SDH, ATM... vai trò quan trọng của việc đồng bộ mạng viễn thông ngày càng gia tăng.Yêu cầu về đồng bộ mạng là điều kiện quan trọng cần thiết để triển khai và khai thác hiệu quả các công nghệ mới chất lượng cao trên mạng lưới.
Đồng bộ có ảnh hưởng lớn đến độ ổn định và chất lượng dịch vụ của mạng thông tin. Việc mất đồng bộ hay kém đồng bộ gây nên rung pha, trôi pha,trượt

8.2 Các phương pháp đồng bộ mạng 

Để các thiết bị trong cùng mạng lưới hoạt động đồng bộ với nhau và cùng theo một thời gian chuẩn, đòi hỏi tín hiệu đồng bộ phải có độ tin cậy cao và phương pháp thực hiện đồng bộ tối ưu. Hiện nay, có nhiều phương pháp đồng bộ mạng khác nhau, sau đây ta đi tìm hiểu các phương pháp này.

1.Phương pháp cận đồng bộ 
Mạng sử dụng phương pháp cận đồng bộ là mạng trong đó các đồng hồ tại các nút chuyển mạch độc lập với nhau; tuy nhiên độ chính xác của chúng được duy trì trong một giới hạn hẹp xác định.
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. 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. Các đồng hồ tại mỗi nút phải duy trì độ chính xác cao của chúng trong suốt thời gian làm việc của thiết bị.
Mạng quốc tế là mạng cận đồng bộ vì mỗi mạng quốc gia có có đồng hồ chủ riêng biệt, độc lập. Để đảm bảo chất lượng của kết nối quốc tế, ITU đẫ đề ra các khuyến nghị cho mạng cận đồng bộ. Đối với đồng hồ chủ quốc gia độ chính xác tối thiểu phải là 10-11.

2. Phương pháp đồng bộ chủ tớ 
Phương pháp đồng bộ chủ tớ dựa trên nguyên tắc một đồng hồ có cấp chính xác cao nhất hoạt động như một đồng hồ chủ, các đồng hồ khác được hoạt động bám (tham chiếu ) theo đồng hồ chủ.
Trong phương pháp chủ tớ, sử dụng vòng khoá pha để duy trì sai pha giữa đồng hồ chủ và các đồng hồ tớ không đổi hoặc tiến tới 0. Các đồng hồ tớ phải bám theo đồng hồ chủ và kích cỡ bộ nhớ đệm và mạch điều khiển phải được thiết kế thích hợp sẽ hạn chế được trượt. Mục tiêu của đồng bộ là hạn chế tốc độ trượt bằng cách sử dụng một số phương pháp điều khiển tần số và pha.
Trong đồng bộ chủ tớ phân cấp, tất cả các đồng hồ được sắp xếp theo các cấp. Thông tin về trạng thái phân cấp của đồng hồ và chất lượng tuyến nối được phân bố liên tục tới mỗi nút và được đánh giá, phân tích bởi hệ thống điều khiển.
Nguyên tắc chủ tớ phân cấp có dự phòng có khả năng hoạt động tốt, độ tin cậy cao hơn và thích hợp với các kiểu cấu trúc mạng. Hoạt động của mạng như sau: một tín hiệu định thời được truyền tới một số nút cấp cao đã lựa chọn. Sau khi các nút này đồng bộ các đồng hồ của chúng tới nguồn chuẩn, loại trừ các jitter, tín hiệu định thời lại truyền tới các nút cấp thấp hơn bằng các tuyến nối số đang tồn tại. Mức thấp hơn lại đồng bộ cho các nút phía dưới và quá trình cứ tiếp tục như vậy. Vì vậy tất cả các nút được đồng bộ một cách trực tiếp hoặc gián tiếp tới cùng một đồng hồ chủ và có cùng tốc độ đồng hồ.
Trong trường hợp có lỗi ở đồng hồ chủ, một đồng hồ ở phân cấp tiếp theo tự động được lựa chọn. Đồng hồ chủ (hoặc các đồng hồ chủ) thông thường là các chuẩn sơ cấp (Ceasi hoặc Rubidi) trong khi đó, đồng hồ tớ chỉ là đồng hồ có độ ổn định vừa phải như đồng hồ tinh thể. Đồng bộ được thiết lập thành mạng có cơ chế quản lý nghiêm ngặt. Số lượng đường dẫn đồng hồ chủ đến đồng hồ tớ phụ thuộc vào điều kiện của mạng nhưng ít nhất là hai.
Về mặt kinh tế - kỹ thuật đây là mạng đồng bộ được dùng rộng rãi trên thế giới

3. Phương pháp đồng bộ tương hỗ 
Đây là nguyên lý thực hiện đồng bộ trong một mạng số nhiều liên kết mà không có đồng hồ chủ. Trong đồng bộ tương hỗ mỗi nút lấy trung bình các nguồn tham chiếu vào và sử dụng nó cho đồng hồ truyền dẫn và cục bộ của nút. Phương pháp này chỉ sử dụng cho mạng đa phần có cấu trúc lưới.
Ưu điểm của đồng bộ tương hỗ là khả năng duy trì hoạt động của nó khi một đồng hồ nút bị hỏng.
Nhược điểm:
- Tần số cuối cùng rất phức tạp, vì nó là một hàm của tần số các bộ dao động, topo mạng, trễ truyền dẫn và các tham số khác.
- Sự biến đổi trễ đường truyền hoặc trễ nút có thể làm nhiễu loạn nghiêm trọng tần số nút và thay đổi lâu dài trong tần số hệ thống.
- Việc thiếu nguồn chuẩn cố định làm cho đồng bộ tương hỗ không thích hợp đối với kết nối liên mạng.
Đồng bộ tương hỗ có hai loại:
- Điều khiển kết cuối đơn (Single - ended control)
- Điều khiển kết cuối kép (Double - ended control)

3.a. Điều khiển kết cuối đơn. 
Điều khiển kết cuối đơn thích hợp với sử dụng trong một mạng tuỳ ý.
Trong phương pháp này luồng vào mạch điều khiển đồng hồ tổng đài bao gồm bù pha trung bình giữa đồng hồ nội hạt và tất cả các đồng hồ vào. Nhược điểm của điều khiển kết cuối đơn là chịu ảnh hưởng trực tiếp của biến đổi trễ đường truyền do thay đổi nhiệt độ.

3.b. Điều khiển kết cuối kép. 
Điều khiển kết cuối kép cải tiến được hệ thống đồng bộ, hơn nữa nó độc lập với biến đổi trễ. Mặc dù sơ đồ này phức tạp hơn song nó rất có lợi trong một mạng bao gồm các tuyến nối dài. Đầu vào mạch điều khiển là thông tin lệch pha đo được, và thông tin "kết cuối đơn tại tất cả các nút đang hoạt động. Khi sử dụng phương pháp này tần số mạng không biến đổi khi trễ biến đổi.

4. Phương pháp đồng bộ kết hợp 
4a. Kết hợp phương pháp đồng bộ chủ tớ và tựa đồng bộ 
Để tăng 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 lỗi và chuyển mạch qua tuyến hoặc đường nối dự phòng.
Quá trình chuyển đổi sang dự phòng là hoàn toàn tự động. Các thông tin
giám sát chất lượng đồng bộ để chuyển sang dự phòng khi cần thiết là:
- Thông tin về nút chủ của các đồng hồ cục bộ.
- Số lượng và chất lượng các đường nối trên tuyến xác định từ đồng hồ tham chiếu tới các đồng hồ cục bộ.
- Cấp của đồng hồ cục bộ.
Các nút trong mạng được phân thành một số mức. Mức 1 được xem là mức chủ. Các nút có đường nối trực tiếp tới mức 1 là mức 2. Các nút có đường nối trực tiếp tới mức 2 là mức 3... Mỗi nút kiểm tra tần số của tín hiệu định thời vào từ một số vị trí cao hơn và trung bình của các tần số đó được sử dụng để điều khiển đồng hồ cục bộ. Trong trường hợp cơ cấu phải ngăn chặn được lỗi do những ảnh hưởng bất lợi của đường truyền.
Trong một mạng viễn thông rộng, độ dài cây phân cấp có thể rất lớn. Trường hợp này phải triển khai nhiều đồng hồ chủ. Tại một thời điểm, một vùng thuộc khu vực điều khiển của một đồng hồ chủ hoạt động cận đồng bộ với các vùng khác. Mỗi nút có thể gồm các thiết bị sau:
- Đồng hồ tinh thể cục bộ
- Bộ lựa chọn tuyến đồng bộ chủ
- Bộ lấy trung bình tần số
- Giao diện điều khiển, quản lý
Phương pháp này thích hợp cho các khu vực có địa hình dài, điều kiện thiết lập các tuyến truyền dẫn an toàn khó khăn. Nó kết hợp được cả ưu điểm của cận đồng bộ và chủ tớ, hoạt động tin cậy và khả năng hoạt động cao khi các đồng hồ chủ theo chuẩn sơ cấp.

4b. Kết hợp phương pháp đồng bộ chủ tớ và đồng bộ tương hỗ 
- Đồng bộ tương hỗ với một tham chiếu chủ và các mức phân cấp: Phương pháp này kết hợp được ưu điểm của đồng bộ tương hỗ và chủ tớ. Nếu nguồn tham chiếu hỏng, các nút vẫn hoạt động tương hỗ.
Để tăng mức độ tin cậy và khả năng hoạt động liên mạng có thể sử dụng sơ đồ tương hỗ dự phòng nóng hoặc đa chủ, sơ đồ đồng bộ cũng tương tự như đồng bộ tương hỗ có phân cấp nhưng với 2 chủ trở lên. Mô hình đồng bộ kết hợp có dự phòng :

5.Phương pháp đồng bộ ngoài 
Một số tài liệu về đồng bộ trình bày về phương pháp đồng bộ ngoài, thực chất phương pháp đồng bộ ngoài là sử dụng một số nguồn thời gian và tần số có sẵn như GPS (Hệ thống định vị toàn cầu) hoặc tham chiếu theo đồng hồ chủ của một quốc gia khác (gọi là "đồng hồ chủ giả")... Giải pháp đồng bộ này có ưu điểm là tiết kiệm đầu tư tuy nhiên có độ chính xác không cao và phụ thuộc vào nhiều yếu tố phi kỹ thuật khác.

8.3.Giới thiệu về mạng đồng bộ của Việt nam 

Trong phần này chúng ta tìm hiểu mạng đồng bộ của Việt Nam. Hiện nay, ở Việt Nam mạng viễn thông lớn nhất, đầy đủ nhất do Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam VNPT quản lý và khai thác, vì vậy, trong phần này chúng ta sẽ đi tìm hiểu mạng đồng bộ của VNPT.
Mạng đồng bộ là mạng chức năng trong mạng viễn thông chung của VNPT, mạng đồng bộ có ý nghĩa hết sức quan trọng trong việc nâng cao chất lượng mạng luới. Cùng với sự phát triển của mạng viễn thông, mạng đồng bộ đã được đầu tư xây dựng.
Mạng đồng bộ của VNPT hoạt động theo phương thức chủ tớ có dự phòng. Các đồng hồ cấp dưới là đồng hồ tớ bám theo các đồng hồ cấp trên kề nó là đồng hồ chủ.
Mạng đồng bộ của VNPT đang phát triển hình thành 4 cấp bao gồm: cấp 0, cấp 1, cấp 2, cấp 3 như mô hình phân cấp mạng đồng bộ của ITU
- Cấp 0: là cấp của các đồng hồ chủ quốc gia (PRC)
- Cấp 1: là cấp mạng được đồng bộ trực tiếp từ đồng hồ chủ (PRC) tới các tổng đài nút chuyển tiếp quốc tế, chuyển tiếp quốc gia và các đồng hồ thứ cấp.
- Cấp 2: là cấp mạng được đồng bộ từ đồng hồ của các nút chuyển tiếp quốc tế hoặc chuyển tiếp quốc gia hoặc đồng hồ thứ cấp tới các tổng đài HOST và các tổng đài có trung kế với các nút chuyển tiếp quốc tế và chuyển tiếp quốc gia.
- Cấp 3: là cấp mạng được đồng bộ từ đồng hồ của các tổng đài HOST và từ các tổng đài có trung kế với các nút chuyển tiếp quốc tế và chuyển tiếp quốc gia tới các thiết bị thuộc phần mạng cấp thấp hơn.
Các pha (giai đoạn) trong quá trình xây dựng mạng đồng bộ cho mạng viễn thông quốc gia và triển khai các đồng hồ đồng bộ thứ cấp cho các mạng viễn thông khu vực:

Pha 1 của quá trình xây dựng mạng đồng bộ đã triển khai lắp đặt hai đồng hồ chủ PRC sử dụng nguòn mẫu Cesium tại Hà nội và thành phố Hồ Chí Minh. Hai đồng hồ này được đưa vào khai thác sử dụng chính thức từ tháng 8/1995.

Pha 2 đã thực hiện nâng cấp mạng đồng bộ, lắp đặt mới đồng hồ chủ PRC tại Đà nẵng, cải tạo nâng cấp các đồng hồ chủ PRC tại Hà nội và tp Hồ Chí Minh và trang bị thêm một số đồng hồ thứ cấp SSU tại Hà nội, Đà nẵng, Tp Hồ Chí Minh, Hà tĩnh, Quy nhơn.

Pha 3 của quá trình xây dựng phát triển mạng đồng bộ đang được chuẩn bịtiến hành với dự án đầu tư đã được phê duyệt. Trong pha 3 sẽ trang bị thêm một số các đồng hồ thứ cấp SSU/BITS và một số modul đồng bộ để có khả năng tiếp nhận các tín hiệu đồng bộ 2MHz.

Nguồn http://www.wattpad.com/440317-cau-8-dong-bo

Posted in: Các nguyên tắc và kỹ thuật cơ bản, Đồng bộ, Kỹ thuật truyền dẫn số