3.3.3. Механизм использования ssm сообщений системой управления при резервировании.
Сетевая синхронизация настолько важна, что должна отвечать самым высоким требованиям надежности и готовности. Поэтому устройства синхронизации, как правило, резервируются. Более того, автоматический алгоритм резервирования трактов синхронизации позволяет утройствам синхронизации восстанавливать синхросигнал, следующий, по крайней мере, по двум альтернативным маршрутам синхронизации, организованным по разнесенным, обходным трактам. Эти алгоритмы защиты синхронизации составлены так, что всегда сохраняется иерархия сети синхронизации: устройства синхронизации восстанавливают синхросигнал только от устройств синхронизации верхнего или равного уровня.
При нескольких задающих генераторах в устройствах сетевой синхронизации необходимо иметь некоторый алгоритм выбора, позволяющий восстанавливать передачу синхросигналов после сбоев или отказов по альтернативным путям. ETSI рекомендует следующие основные требования, которые должны учитываться при разработке алгоритма защиты сети синхронизации:
при защитных переключениях в схеме распределения синхросигналов не должны образовываться петли синхронизации;
если устройство синхронизации входит в режим удержания, то оно не должно становиться опорным источником для устройств синхронизации с лучшей стабильностью (более высокого уровня иерархии);
каждый сетевой элемент должен быть синхронизирован от источника с лучшими характеристиками качества;
должно быть как можно меньше переключений источников синхронизации.
Организации по стандартизации МСЭ-Т и ETSI определили механизмы автоматического выбора опорного источника и самовосстановления синхронизации при отказах. В основу положена схема оценки качества с использованием сообщений о статусе синхронизации SSM (Synchronization Status Messages), передаваемых в сигналах синхронизации.
Сообщения SSM транспортируются по сети в битах с 5-го по 8-й байта S1 заголовка мультиплексной секции MSOH цикла STM-N, в них указывается уровень качества синхронизации (Quality Level, QL) для данного сигнала. Переменная QL может принимать 16 значений, от 0 до 15, при этом чем меньше значение QL, тем уровень качества выше ( за исключением значения 0 – качество неизвестно, которое мультиплексоры интерпретируют, как эквивалент 15. Кодирование уровня QL обычно производится с помощью четырех значений двоичного кода, соответствующих четырем уровням точности синхронизирующего сигнала, т. е. уровням Stratum 1 (QL = 2, ПЭГ), Stratum 2 (QL = 4, ВЗГ транзитного узла), Stratum 3 (QL = 8, ВЗГ местного узла) и Stratum 4 (QL = 11, SEC). Значение QL = 15 воспринимается как «не использовать для синхронизации» (Do Not Use, DNU), обычно оно служит для указания ведущему мультиплексору не применять ведомый в качестве источника синхронизации. Это делается для предотвращения петель синхронизации.
В режиме по умолчанию, поступающее в заголовке цикла STM-N сообщение SSM принимается мультиплексором и используется при выборе источника синхронизации, а далее в неизменном виде передается в составе заголовка мультиплексной секции следующему мультиплексору. У администратора сети имеется возможность изменить значение QL в поступившем заголовке цикла, так что отправленный следующему мультиплексору заголовок цикла будет иметь новое значение QL.
Администратор также устанавливает для мультиплексора список приоритетов входных сигналов синхронизации, При этом мультиплексор выбирает источник синхронизации по следующему алгоритму – если у нескольких источников равное значение качества синхронизации, то предпочтение отдается источнику с высшим приоритетом, а если у нескольких источников соотношение значений качества QL противоречит указанным в списке приоритетам этих источников, то предпочтение отдается источнику с лучшим (меньшим) значением QL. Если опорный синхросигнал с нужным качеством отсутствует, сетевой элемент (мультиплексор) входит в режим удержания частоты и передает SSM, устанавливая на всех выходах уровень качества своего внутреннего генератора.
Пример автоматической защиты сети синхронизации в кольце SDH с использованием сообщений SSM приведен на рис. 3.26.
PRC
PRC
PRC
5
6
1
4
2
3
6
1
2
6
1
2
5
3
4
5
3
4
PRC
PRC PRC PRC
PRC DNU DNU PRC SEC DNU DNU SEC DNU PRC PRC DNU
PRC DNU DNU PRC SEC DNU DNU SEC DNU PRC PRC DNU
а) б) в)
Рис. 3.26. Автоматическая защита сети синхронизации в кольце.
Шесть узлов с мультиплексорами ввода/вывода соединены простым двухволоконным СЦИ кольцом, одно направление которого используется для рабочей нагрузки, а другое для резервной нагрузки. Узел 1 расположен в здании центральной станции, получающей cинхронизирующий сигнал через сеть синхронизации от сетевого ПЭГ (PRC). Все узлы кольца, за исключением основного (1), могут выделять синхросигнал из рабочих и резервных трактов, циркулирующий по кольцу в двух направлениях. В примере рис. 3.26а все узлы находятся в нормальном режиме и включены в рабочий тракт в направлении по часовой стрелке (показано серыми толстыми стрелками). Поэтому один узел по часовой стрелке передает другому сообщение SSM – PRC, которое означает, что синхросигнал отслеживается от сетевого ПЭГ. В направлении против часовой стрелки для предотвращения петель синхронизации передается SSM – DNU (не использовать для синхронизации). Кроме того, узел 1 против часовой стрелки передает SSM – PRC.
После отказа рабочего тракта на участке между узлами 1 и 2 (рис. 3.26 б) устройство синхронизации мультиплексора в узле 2 теряет опорный синхросигнал и входит в режим удержания частоты (Holdover). Затем он начинает передавать к следующему узлу по часовой стрелке сообщение SSM – SEC, извещая все следующие узлы, что с этого момента они получают синхросигнал от внутреннего генератора СЦИ, работающего автономно. Затем узел 3, получив из узла 2 SSM “SEC”, начинает передавать “SEC” к следующему узлу по часовой стрелке и т. д.
Восстановление оптимальной синхронизации (рис. 3.26в) начинается после того, как узел 6, приняв из узла 5 сообщение SSM “SEC”, переключается к узлу 1, из которого получает сообщение SSM “PRC” о высшем качестве синхронизации. Спустя некоторое время, необходимое для полного переключения опорного синала через режим удержания, узел 6 начинает передавать сообщение SSM “PRC” в узел 5 (направление против часовой стрелки), сообщая что его синхросигнал теперь отслеживается от сетевого ПЭГ. Аналогично, узел 5 после получения SSM “PRC” из узла 6 переключает опорный сигнал из узла 4, откуда он принимает SSM “SEC”, на узел 6. Таким же образом, по очереди переключают свой опорный сигнал узлы 4, 3 и 2. В конце этого процесса реконфигурации восстанавливается оптимальная синхронизация: кольцо снова синхронизируется узлом 1, а синхросигнал теперь передается против часовой стрелки по резервным трактам. После устранения отказа кольцо синхронизации по аналогичному алгоритму разворачивается в первоначальную сторону (по часовой стрелке).
Внутри системы SDH сигналы SSM могут меняться по указанию системы управления, либо автоматически в случае загрузки в МВВ специального сценария, который предусматривает изменение SSM при реконфигурации. Конечно, наиболее безопасным режимом является установление значений SSM из центральной системы управления.
Приведенный пример показывает принцип использования технологии SSM, при помощи которой можно обеспечить высокую стабильность работы системы синхронизации при резервных переключениях, а также управление ее топологией. Использование SSM дало развитие специализированным подсистемам управления параметрами систем синхронизации. Наличие сигналов SSM создает стандартизированный транспорт внутри SDH специального назначения для управления топологией системы синхронизации.