1

SINCRONISMO EN SINCRONISMO EN REDES DIGITALES REDES DIGITALES

2

Niveles de sincronismo y transmisión Niveles de sincronismo y transmisión libre de erroreslibre de errores

Primer nivel de sincronismo

El receptor debe saber cuando y por cuanto tiempo “escuchara” los bits recibidos

Segundo nivel de sincronismo

El receptor debe saber que bits agrupar para formar los caracteres

Tercer nivel de sincronismo

El receptor debe saber que caracteres debe agrupar para formar los mensajes

3

¿Cuando se lee la data?¿Cuando se lee la data?

DATA ORIGINAL1 0 1 0 1 0 1 0 1

1 0 0 1 0 0 1

1 0 1 0 1 0 1 0 10 0 0 01 111

CK 1

CK 2

0 1 0 1 0 1 0 1

CK 3

¿CUAL RELOJ SE EMPLEA PARA LEER LA DATA?

CK 0 (TRANS.)

4

Efecto de perder sincronismoEfecto de perder sincronismo Voz

Efecto menor: impulso de ruido a veces imperceptible

Señalización por canal comúnEfecto menor: demora en la señalizacion dado los mecanismos de control de errores

Transmisión de datosPotencialmente grave: se refleja en retransmisiones que disminuyen la velocidad de transmision. De no existir correcciones en los extremos, puede ser muy dañina

FacsimilPotencialmente grave: puede deteriorar la imagen transmitida. La pérdida de sincronismo produce un desplazamiento de la linea que es transmitida

5

SincronismoSincronismo

Se obtiene cuando dos eventos se producen de acuerdo a una relación de tiempo específica y estan sujetos a un reloj maestro

Dos eventos:

Transmisión de bits (escritura sobre el canal de transmisión)

Recepcion de bits (lectura del canal de transmisión)

Relación de tiempo específica:

Momento en que se transmite (escribe) en fase con el momento en que se recibe (lee)

Momento: instante de tiempo significativo para el proceso

8

RelojesRelojes

Reloj maestroFuente de temporización que emplean todos los elementos de la red para fijar el instante de tiempo significativo de los procesos en cada uno de ellos

El instante de tiempo significativo para cada elemento debe estar en sincronismo con los de los otros elementos de la red

Reloj de transmisiónUsado para fijar el instante de tiempo significativo para la transmisión de los bits (escritura)

Reloj de recepciónUsado para fijar el instante de tiempo significativo para la recepción de los bits (lectura)

9

Propiedades de los relojesPropiedades de los relojes Precision (sincronizado)

Es la habilidad de un reloj de operar a la “misma” frecuencia que la de un reloj de referencia

Ambos relojes operan a la misma “hora”

Se mide en base a su nivel “stratum”

Estabilidad (sintonizado)Es la habilidad de un reloj para mantenerse operando sintonizado con una frecuencia de referencia producida por otro reloj

Los eventos controlados por ambas frecuencias varian a la misma tasa (se mantiene la diferencia relativa entre ellos)

Se mide en base al:• Corrimiento en fase que presenta un reloj dentro de un período de tiempo

• Intervalo de tiempo que puede operar sin que tenga que ser ajustado

10

Desviacion de relojes (precisión)Desviacion de relojes (precisión)

to t1

Frecuencia

Tiempo

fr = Frecuencia de referencia (Ejem. 2048 kbps)

fc = Frecuencia real del reloj

d = desviación en el tiempo t1 (bits errados en el tiempo t1)

A = Precisión en el tiempo t1 (Nivel de STRATUM)

A = Bits errados en t1 (d) fr

11

Precision de los relojesPrecision de los relojes

FUENTE

LORAN - C

STRATUM 1

STRATUM 2

STRATUM 3

STRATUM 4

PRECISION

5 x 10-12

1 x 10-11

1.6 x 10-8

4.6 x 10-6

3.2 x 10-5

CORRIMIENTOS (SLIPS)

1 CADA 289 Dias

1 CADA 145 Dias

1 CADA 130 Minutos

1 CADA 27 Segs

1 CADA 4 Segs

NOTA:• Tasa de transmision: 2.048 kbps• Slip: perdida de 1 trama (256 bits)• Se considera el efecto de un solo reloj

BITS ERRADOS

1/Día

2/Día

2/Min

10/Seg

66/Seg

SLIPS/PERIODO: 256 [2.048 Kbps x Período en segs (Mes/Día/Min./Segs) x Precisión]

12

S = d . 1 fr (t1 - t0)

Desviacion de relojesDesviacion de relojes(estabilidad a largo plazo)(estabilidad a largo plazo)

to t1

Frecuencia

Tiempo

fr = Frecuencia de referencia (Ejem. 2048 kbps)

fc = Frecuencia real del reloj

d = desviación en el tiempo t1 (bits errados en el tiempo t1)

Estabilidad a largo plazo (S): Desviación en fase durante el período t1 y t0Precisión deseada: d (Ejem. en partes por millón: 1 x 10-6 x fr) fr

13

Estabilidad de los relojesEstabilidad de los relojes

TIPO

CESIO

RUBIDIO

QUARZO EN HORNO (BUENO)

QUARZO EN HORNO (MEDIO)

QUARZO SIN HORNO

DESVIACION /MES

3 x 10-12

2 x 10-11

1.5 x 10-9

1.5 x 10-8

5 x 10-7

PERIODO DE AJUSTE

33 MESES

5 MESES

2 DIAS

5 HORAS

12 MINUTOS

NOTA:Ajuste requerido para mantener una Estabilidad de 1 parte en 1010

14

Errores en precision o estabilidadErrores en precision o estabilidad

Dos señales digitales operando a la misma velocidad binaria si estan fuera de fase no se sincronizan (inestabilidad)

Dos señales digitales operando a distintas velocidades binarias no se sincronizan (imprecision)

Resultado: corrimientos (slips)

15

Mapeo de la carga en los intervalos de Mapeo de la carga en los intervalos de tiempotiempo

Vsalida

Vllegada

Si Vllegada > Vsalida, el cubo tiende a llenarse cada vez más, hasta desbordar

Si Vllegada < Vsalida, el cubo tiende a vaciarse cada vez más, hasta quedar vacío

velocidad comandada porel transmisor lejano

velocidad comandada porel reloj local

el cubo representauna memoria elástica

las bandas transportadorasrepresentan tramas subdivididasen intervalos de tiempo síncronos

Si Vllegada = Vsalida, el nivel en el cubo permanece constante

16

Errores de sincronismoErrores de sincronismo

ERROR ERROR

DATA ORIGINAL

LECTURA

1 0 1 0 1 0 1 0 1

1 0 0 1 0 0 1

• SE “PERDIERON” DOS BITS

DATA ORIGINAL1 0 1 0 1 0 1 0 1

1 0 1 0 1 0 1 0 1

LECTURA

0 1 0 1 0 1 0 1

LECTURACORRIDA

0 0 0 01 111

• SE “GANARON” OCHO BITS

SLIPS

PERDIDA DE ESTABILIDAD

INEXACTITUD DELOS RELOJES

INEXACTITUD DELOS RELOJES

17

Seleccion del esquemaSeleccion del esquema

Maestro- esclavoFacil de implementar y es muy estable

Alta dependencia de un unico reloj maestro

Muy util en redes tipo estrella

JerarquicaMas confiable que el anterior, pero mas complejo de implementar (varios relojes con su jerarquia)

Referencia externaEl mas facil de introducir, pero muy costoso a nivel de la recepcion en cada central y aun presenta problemas de confiabilidad

18

Seleccion del esquema (cont.)Seleccion del esquema (cont.)

Control uniterminal Conveniente en redes con estructuras arbitrarias Se pueden usar relojes de menor estabilidad Dependiente de cambios ambientales (temperatura)

Control biterminal Aunque mas complejo y costoso, es mas

independiente a las variaciones ambientales

Plesiócrono Muy estable pero altamente costoso

19

GeneralidadesGeneralidades

Generalidades del control mutuo: uniterminal y biterminal

En un sistema donde cada reloj controla a todos los demás, la adición de un nuevo reloj requiere que este se encuentre en estrecha alineación con la fase del resto del sistema

Criterios generales de seleccion Plesiócrono para centrales internacionales

Jerarquia descendiente hasta centrales locales, usando algun tipo de sincronismo mutuo o maestro/esclavo

Maestro/esclavo para concentradores o módulos remotos dependientes de la central principal

20

Etapa deRelleno

MemoriaElastica

Recuperaciónde Reloj (PLL)

Etapa deRelleno

MemoriaElastica

Recuperaciónde Reloj (PLL)

Afluentes a 2048 Kb/s

SEÑAL DE ALINEACION DE TRAMA (SAT)y BitsNacionales

Reloj de lectura 2112 KHz

Reloj de lectura 2112 KHz

DATOS

DATOS

En

trela

zad

o d

e lo

s b

itsy

Co

ns

ulta

de

SA

T

Oscilador de reloj8448 KHz

Salida8448 Kb/s1

4

Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH)Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH)

21

ArquitecturaArquitectura de de redesredes de de SincronismoSincronismo

PrimaryReference

Clock

SynchronizationSupply

Unit

SDHEquipment

Clock

PDH SlaveClock

10-9 (TNC)10-8 (LNC)

10-11

4.6 x 10-6

Low-passfilter

Low-passfilter VCOVCO

Output Clock

1 / X1 / X

Frequency Divider

/ /

Phase comparator

ReferenceClock

ITU-T ETSI ANSI/Bellcore

Definition G.810 300 462-1 T1.101/ GR-253

Network G.825 300 462-3 T1.105/GR-253

PRC G.811 300 462-6 T1.101

SSU G.812 300 462-4

SEC G.813 300 462-5 GR-253(G.81s)

22

1

2 2 2

33 3

3 4

4 4

SINCRONIZACION PRIMARIA

SINCRONIZACION SECUNDARIA

ENLACE DIGITAL

PRC

ESCLAVO

ESCLAVO

N elementos de red

Unidad de Suministro de Sincronización

G.812

Reloj Síncronode Equipo

G.81s

Reloj Primario de Referencia

G.811

Distribución del SincronismoDistribución del Sincronismo

23

Determinación del valor TIEDeterminación del valor TIE

ObservationInterval (s)

Time (t)

TIE

Measurement time (T)

TIE

TIE: Time Interval Error

•Representa la desviación de tiempo en la señal de reloj bajo prueba relativa a una fuente de referencia.

•Recomendación G.813 al menos 30 muestras/seg deberian ser tomadas (low pass filter 10 Hz cutoff)

24

Determinación del valor MTIEDeterminación del valor MTIE

Measurement time (T)

TIE

Time (t)

ObservationInterval (s)

MT

IE

MTIE: MaximunTime Interval Error

Representa el máximo error en el intervalo de tiempo (valor pico a pico) de la señal de reloj que esta siendo medida en un tiempo de observación específico (s). Medida a largo plazo de estabilidad de la señal de reloj

•Detecta los ajustes de frecuencia

•Configuración del buffer

25

TIE

Measurement time (T)

Short Interval Medium Interval Long IntervalS1 S2 S3

RMS Interval RMS Interval RMS Interval

0.42S1

0.42S2

0.42S3

H(f) H(f)H(f)

Observation Interval

Time (t)Sx

Higher Lowerfrequency components

TD

VE

Determinación del valor TDEVDeterminación del valor TDEV

TDVE: Time DeviationRepresenta la variación de error de fase vs. La intergación de tiempo.

El análisis TDEV provee información acerca del contenido espectral de la variación de fase, es decir comportamiento de la frecuencia o ruido en el oscilador. Medida a corto plazo de estabilidad

26

¿Cómo se manifiestan los problemas ¿Cómo se manifiestan los problemas de sincronismo?de sincronismo?

Si una prueba de BER no indica la causa puede ser un problema de sincronismo

Fallas en la transmisión aunque la degradación de la característica física de la línea no sea aparante

Esporádica y posiblemente periódica ocurrencia de interferencia (sync. loss)

Análisis de pruebas de puntero y wander (SDH)

27

¿Por qué pueden ocurrir los problemas ¿Por qué pueden ocurrir los problemas de sincronismo?de sincronismo?

Interacción entre varias redes de sincronismo,

cada una de las cuales esta alimentada de

diferentes fuentes de referencia (PRC)

Transición entre diferentes tecnologías (SDH ->

ATM, ISDN, GSM, PDH, etc).

Interrupción de la cadena de sincronización, la

fuente local reduce la exactitud

28

¿Dónde y cómo se mide?¿Dónde y cómo se mide?

REF

PRC

SSU

SEC

SECSEC

Alternativas

10, 5, 2.048, 1.544 MHz

Standard PDH/SDH optical/electrical data signals

Clock

Data

Mediciones en los elementos de red a través de su cadena de sincronización. (mediciones relativas o absolutas)

29

¿Dónde y cómo se mide?¿Dónde y cómo se mide?

2.048 Mb/s

2.048 Mb/s

2.048 Mb/s

TIEMTIE

GSM

PDH

ATM

SDH

PRC

SwitchB

SwitchA

Mediciones de una señal transmitida sobre varios elementos de red. (mediciones relativas)

30

¿Dónde y cómo se mide?¿Dónde y cómo se mide?

Mediciones de la calidad del reloj en los limites de la red (medición absoluta)

Medida absoluta: contra una fuente de referencia externa.

STM-1, PCM 30 SDHnetwork

SDHnetwork

31

Restablecimiento de servicio en anillos Restablecimiento de servicio en anillos digitalesdigitales

Sistemas de transmisión

de linea

B

A

D

C

OPERACION NORMALAnillo de ServicioAnillo de Proteccion

32

Sistemas de transmision

de linea

B

A

D

C

OPERACION DE RESTAURACION

Restablecimiento de servicio en anillos Restablecimiento de servicio en anillos digitalesdigitales

Anillo de ServicioAnillo de Proteccion