《現代通信網及其關鍵技術》第4章1-數字同步網

1、第4章 數字同步網4.1 同步的基本概念1數字網網同步的必要性 同步是指信號之間頻率相同、相位上保持某種嚴格的特定關系。 1） 同步（Synchronization） 指兩個或兩個以上信號之間，在頻率或相位上保持某種特定關系，即兩個或兩個以上信號在相對應的有效瞬間，其相位差或頻率差保持在約定的允許范圍之內。位(bit)同步指通信雙方的定時脈沖信號頻率相等且符合一定的相位關系;幀同步指通信雙方的幀定時信號的頻率相同且保持一定的相位關系；2） 同步網（Synchronization Network） 提供同步參考信號的網絡，是由同步鏈路將同步網節(jié)點連接起來而形成的物理網，同步網節(jié)點由各級時鐘構成。

2、 3） 網同步（Network Synchronization） 網同步是一個廣義概念，用于描述網絡將頻率或時間信號傳送至網元的方案。 網同步是指為了保證數字通信網正常工作，分配定時信號到網內所有節(jié)點，要求網內所有節(jié)點的時鐘頻率和相位嚴格控制在一定的容差范圍內。6） 同步鏈路（Synchronization Link） 指連接兩個同步網節(jié)點的物理鏈路，用于承載定時信號和同步信息。 每個交換局都裝有數字交換機，數字交換機都以等間隔數字比特流將消息送入傳輸系統，經傳輸鏈路傳入另一個數字交換機，經轉接后再傳送給被叫用戶。 在每個交換機中數字信息流是以其流入的比特率接收并存儲在緩沖器中，即以流入信息流

3、的比特率作為緩沖器的寫入時鐘，而進入數字交換網路（DSN）的信息流的比特率又必須與本局的時鐘速率一致，故緩沖器的讀出時鐘應是本局時鐘。 緩沖器的寫入時鐘速率和讀出時鐘速率必須相同，否則，將會產生以下兩種傳輸信息差錯的情況： 寫入時鐘速率大于讀出時鐘速率，將會造成存儲器溢出，致使輸入信息比特丟失。寫入時鐘速率小于讀出時鐘速率，可能會造成某些比特被讀出兩次，即重復讀出。 產生以上兩種情況都會造成幀錯位，這種幀錯位的產生就會使接收的信息流出現滑動(滑碼）。 2. 滑動在實際的數字交換機中，緩沖器的容量可為1幀或大于1幀（典型值為2個幀長），把滑碼一次丟失或增加的碼元數控制為1幀。這樣做的優(yōu)點是：僅對

4、完整的一個幀漏讀或重讀，而不打亂幀結構，防止幀失步的產生。當通信雙方由于位定時偏差，造成碼元增加和減少時，造成滑碼(滑動)。 滑碼(滑動)與誤碼作為數字網的同步損傷，會對網絡應用造成影響，例如通信網難以定位。在數字通信網中，輸入各交換節(jié)點的數字信息流的比特速率必須與交換設備的時鐘速率一致，否則在進行存儲和交換處理時將會產生滑動?；瑒訉⑹顾鶄鬏數男盘柺艿綋p傷，影響通信質量，若速率相差過大，還可能使信號產生嚴重誤碼，直至中斷通信。 目前提出的數字網的網同步方式主要有： 準同步方式 主從同步方式 互同步方式4.2 實現網同步的方式（1）準同步方式 準同步方式工作時，各局都具有獨立的時鐘，且互不控制，

5、為了使兩個節(jié)點之間的滑動率低到可以接受的程度，應要求各節(jié)點都采用高精度與高穩(wěn)定度的原子鐘。 目前，國際數字網的連接是采用準同步方式運行，在ITU的G.811建議中已規(guī)定了所有國際數字連接的國家出口數字交換局時鐘穩(wěn)定度指標為110-11，這意味著在國際數字連接中兩出口交換機之間每隔70天才可能出現一次滑動。 準同步適用于各種規(guī)模和結構的網絡，易實現，無穩(wěn)定問題，各網之間相互平等，其主要缺點是，為了滿足正?；a指標，必須使用成本高的高穩(wěn)定時鐘。同時還存在周期性滑動。 （2）主從同步方式 主從同步方式是在網內某一主交換局設置高精度和高穩(wěn)定度的時鐘源，并以其作為主基準時鐘的頻率控制其他各局從時鐘的頻率

6、，也就是數字網中的同步節(jié)點和數字傳輸設備的時鐘都受控于主基準同步信息。 主從同步網的優(yōu)點：（a）各同步節(jié)點和設備的時鐘納入主從同步網后，都能直接或間接地同步于主基準時鐘，具有與主基準時鐘相同的精度，因而在正常情況下不會產生滑動；（b）除要求高性能的主基準時鐘外，其余從鐘與準同步方式的獨立時鐘相比，由于性能要求低，所以建網費用也低；（c）沒有準同步所不可避免的周期性滑動。等級主從同步方式的缺點：（a）在傳送定時信號的鏈路和設備中，如有任何故障或擾動，都將影響同步信號的傳送，而且產生的擾動會沿傳輸途徑逐段累積；（b）當等級同步方式用于較復雜的數字網絡時，必須避免造成定時環(huán)路，尤其是用于SDH系統的

7、環(huán)路形網或網孔形的傳輸網時，由于有保護倒換和主、備用定時信號的倒換，使同步網的規(guī)劃和設計變得復雜. （3）互同步方式 采用互同步方式實現網同步時，網內各局都設置自己的時鐘，但這些時鐘源都是受控的。在網內各局相互連接時，它們的時鐘是相互影響、相互控制的，各局設置多輸入端加權控制的鎖相環(huán)電路，在各局時鐘的相互控制下，如果網路參數選擇適當，則全網的時鐘頻率可以達到一個統一的穩(wěn)定頻率，實現網內時鐘的同步。4.3 我國同步網的網路結構及組網原則 1同步網的組網方式及等級結構 第一級：基準時鐘。是數字網中最高質量的時鐘，是網內唯一的主控時鐘源，它作為全網的基準時鐘，采用銫原子鐘組實現。 第二級：為具有保持

8、功能的高穩(wěn)定度時鐘，由受控的銣鐘或高穩(wěn)定度晶體鐘實現。分為A類和B類，設置于一級（C1）和二級（C2）長途交換中心的通信樓綜合定時供給系統的時鐘屬于A類時鐘，它通過同步鏈路直接與基準時鐘源相連并與之同步。設置于三級（C3）和四級（C7）長途交換中心的通信樓綜合定時供給系統的時鐘屬于B類時鐘，它通過同步鏈路受A類時鐘控制，間接地與基準時鐘源同步。 第三級：具有保持功能的高穩(wěn)晶體時鐘，其頻率穩(wěn)定度可低于二級時鐘，通過同步鏈路受二級時鐘控制并與之同步。三級時鐘設置于匯接局和本地網端局。 第四級：一般晶體時鐘。它通過同步鏈路受第三級時鐘控制并與之同步。第四級時鐘設置在遠端模塊、數字終端設備和數字用戶交

9、換設備。(1) 全國性的基準鐘( PRC) 配備2 套,分別安裝在北京和武漢;(2) 區(qū)域性的時鐘(LPR) 11 套, 分別安裝在除北京、武漢以外的6 大區(qū)中心和5 個邊遠省的省中心;(3) 其它省中心安裝有加強2A 級時鐘的綜合定時供給設備(BITS) ;(4) 在有多個長途樞紐樓的中心城市,除在主樞紐樓安裝PRC/ LPR 或主同步設備外,其它樞紐樓應安裝高精度的BITS。 在規(guī)劃和設計數字同步網時必須考慮到地域和網路業(yè)務情況，一般應遵循下列原則： 在同步網內應避免出現同步定時信號傳輸的環(huán)路。 選擇可用度最高的傳輸系統傳送同步定時基準信號，并應盡量縮短同步定時鏈路的長度，以提高可靠性。

10、2我國數字同步網的組網原則 主、備用定時基準信號的傳輸應設置在分散的路由上，以防止主、備用定時基準傳輸鏈路同時出現故障。 受控時鐘應從其高一級設備或同級設備獲取定時基準時鐘，不能從下一級設備中獲取定時基準時鐘。 同步網中同步性能的高低的決定因素之一就是通路上介入時鐘同步設備的數量，因此，應盡量減少定時鏈路中介入時鐘同步設備的數量。 3基準時鐘信號的傳送 同步基準信號的傳送方式： 采用PDH 2.078Mbit/s專線，即在上、下級綜合定時供給系統之間用PDH 2.078Mbit/s專用鏈路傳送同步基準信號。 采用PDH 2.078Mbit/s傳輸業(yè)務信息的鏈路，利用上、下級交換機之間的2.07

11、8Mbit/s傳送業(yè)務信息流的中繼電路傳送同步定時基準信號，這時的同步定時基準信號是經時鐘提取電路提取的。 在采用SDH傳輸系統時，是利用SDH線路碼傳送定時基準信號的。上級SDH設備已同步于該局的BITS，通過STM-N線路碼傳送下級SDH設備，從信息碼流中提取2.078Mbit/s時鐘信號作為本級BITS的同步基準信號。規(guī)劃數字同步網應該遵守以下原則：（1）同步網應保證安全可靠、高起點和高質量，網絡監(jiān)控管理軟件應由國內自主開發(fā)，且方便維護；（2）在同步網內不應形成環(huán)路，這是因為，一是在同步定時環(huán)路中所有時鐘與基準時鐘應隔離開來，二是由于定時參考的反饋會出現頻率不穩(wěn)定；（3）同步網內各節(jié)點時鐘應從不同路由獲得主用和備用基準；（4）同步網內各節(jié)點時鐘可以從其他同一級或高一級設備獲得基準；（5）從基準時鐘到末端局站的基準傳輸之間介入的時鐘數量應盡可能的少（其中二級時鐘不得多于23個，三級時鐘不得多于34個）；（6）選擇可用性最高的傳輸系統傳送同步基準，并盡量縮短鏈路長度來提高可靠性。4. 同步網中產生定時環(huán)路的問題 同步網節(jié)點的時鐘或數字設備的時鐘有多個基準信號，一般至少有兩個基準信號作為主用和備用。 當傳輸基準信號的鏈路發(fā)生故障，或其他原因使基準信號中斷時，則發(fā)生倒換。 同步網絡發(fā)生變化時，有可能發(fā)生“定時環(huán)路”， 定時環(huán)路是指