1、第4章 數(shù)字同步網(wǎng)4.1 同步的基本概念,1數(shù)字網(wǎng)網(wǎng)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(yán)格的特定關(guān)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(guān)系，即兩個或兩個以上信號在相對應(yīng)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(nèi)。 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(guān)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(guān)系；,2） 同步網(wǎng)（Synchronization Network） 提供同步參考信號的網(wǎng)絡(luò)，是由同步鏈路將同步網(wǎng)節(jié)點(diǎn)連接起來而形成的物理網(wǎng)，同步網(wǎng)節(jié)點(diǎn)由各級時

2、鐘構(gòu)成。,3） 網(wǎng)同步（Network Synchronization） 網(wǎng)同步是一個廣義概念，用于描述網(wǎng)絡(luò)將頻率或時間信號傳送至網(wǎng)元的方案。 網(wǎng)同步是指為了保證數(shù)字通信網(wǎng)正常工作，分配定時信號到網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)，要求網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的時鐘頻率和相位嚴(yán)格控制在一定的容差范圍內(nèi)。 6） 同步鏈路（Synchronization Link） 指連接兩個同步網(wǎng)節(jié)點(diǎn)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(shù)字交換機(jī)，數(shù)字交換機(jī)都以等間隔數(shù)字比特流將消息送入傳輸系統(tǒng)，經(jīng)傳輸鏈路傳入另一個數(shù)字交換機(jī)，經(jīng)轉(zhuǎn)接后再傳送給被叫用戶。 在每個交換機(jī)中數(shù)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

3、流入信息流的比特率作為緩沖器的寫入時鐘，而進(jìn)入數(shù)字交換網(wǎng)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(yīng)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(chǎn)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(fù)讀出。 產(chǎn)生以上兩種情況都會造成幀錯位，這種幀錯位的產(chǎn)生就會使接收的信息流出現(xiàn)滑動(滑碼）。,2. 滑動,在實(shí)際的數(shù)字交換機(jī)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(shù)控制為1幀。 這樣

4、做的優(yōu)點(diǎn)是：僅對完整的一個幀漏讀或重讀，而不打亂幀結(jié)構(gòu)，防止幀失步的產(chǎn)生。,當(dāng)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(shù)字網(wǎng)的同步損傷，會對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用造成影響，例如通信網(wǎng)難以定位。,在數(shù)字通信網(wǎng)中，輸入各交換節(jié)點(diǎn)的數(shù)字信息流的比特速率必須與交換設(shè)備的時鐘速率一致，否則在進(jìn)行存儲和交換處理時將會產(chǎn)生滑動。 滑動將使所傳輸?shù)男盘柺艿綋p傷，影響通信質(zhì)量，若速率相差過大，還可能使信號產(chǎn)生嚴(yán)重誤碼，直至中斷通信。,目前提出的數(shù)字網(wǎng)的網(wǎng)同步方式主要有： 準(zhǔn)同步方式 主從同步方式 互同步方式,4.2 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)同步的方式,（1）準(zhǔn)同步方式 準(zhǔn)同步方式工作時，各局都具

5、有獨(dú)立的時鐘，且互不控制，為了使兩個節(jié)點(diǎn)之間的滑動率低到可以接受的程度，應(yīng)要求各節(jié)點(diǎn)都采用高精度與高穩(wěn)定度的原子鐘。 目前，國際數(shù)字網(wǎng)的連接是采用準(zhǔn)同步方式運(yùn)行，在ITU的G.811建議中已規(guī)定了所有國際數(shù)字連接的國家出口數(shù)字交換局時鐘穩(wěn)定度指標(biāo)為110-11，這意味著在國際數(shù)字連接中兩出口交換機(jī)之間每隔70天才可能出現(xiàn)一次滑動。,準(zhǔn)同步適用于各種規(guī)模和結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，易實(shí)現(xiàn)，無穩(wěn)定問題，各網(wǎng)之間相互平等， 其主要缺點(diǎn)是，為了滿足正常滑碼指標(biāo)，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(wǎng)內(nèi)某一主交換局設(shè)置高精度和高穩(wěn)定度的時鐘源，并以其作為主基準(zhǔn)時鐘的

6、頻率控制其他各局從時鐘的頻率，也就是數(shù)字網(wǎng)中的同步節(jié)點(diǎn)和數(shù)字傳輸設(shè)備的時鐘都受控于主基準(zhǔn)同步信息。,主從同步網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)：,（a）各同步節(jié)點(diǎn)和設(shè)備的時鐘納入主從同步網(wǎng)后，都能直接或間接地同步于主基準(zhǔn)時鐘，具有與主基準(zhǔn)時鐘相同的精度，因而在正常情況下不會產(chǎn)生滑動； （b）除要求高性能的主基準(zhǔn)時鐘外，其余從鐘與準(zhǔn)同步方式的獨(dú)立時鐘相比，由于性能要求低，所以建網(wǎng)費(fèi)用也低； （c）沒有準(zhǔn)同步所不可避免的周期性滑動。,等級主從同步方式的缺點(diǎn)：,（a）在傳送定時信號的鏈路和設(shè)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(chǎn)生的擾動會沿傳輸途徑逐段累積； （b）當(dāng)?shù)燃壨椒绞接糜谳^復(fù)雜的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)時，必須

7、避免造成定時環(huán)路，尤其是用于SDH系統(tǒng)的環(huán)路形網(wǎng)或網(wǎng)孔形的傳輸網(wǎng)時，由于有保護(hù)倒換和主、備用定時信號的倒換，使同步網(wǎng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)變得復(fù)雜.,（3）互同步方式 采用互同步方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)同步時，網(wǎng)內(nèi)各局都設(shè)置自己的時鐘，但這些時鐘源都是受控的。在網(wǎng)內(nèi)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(shè)置多輸入端加權(quán)控制的鎖相環(huán)電路，在各局時鐘的相互控制下，如果網(wǎng)路參數(shù)選擇適當(dāng)，則全網(wǎng)的時鐘頻率可以達(dá)到一個統(tǒng)一的穩(wěn)定頻率，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)時鐘的同步。,4.3 我國同步網(wǎng)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)及組網(wǎng)原則,1同步網(wǎng)的組網(wǎng)方式及等級結(jié)構(gòu) 第一級：基準(zhǔn)時鐘。是數(shù)字網(wǎng)中最高質(zhì)量的時鐘，是網(wǎng)內(nèi)唯一的主控時鐘源，它作為全網(wǎng)的基準(zhǔn)時鐘

8、，采用銫原子鐘組實(shí)現(xiàn)。 第二級：為具有保持功能的高穩(wěn)定度時鐘，由受控的銣鐘或高穩(wěn)定度晶體鐘實(shí)現(xiàn)。分為A類和B類，設(shè)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(tǒng)的時鐘屬于A類時鐘，它通過同步鏈路直接與基準(zhǔn)時鐘源相連并與之同步。設(shè)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(tǒng)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(zhǔn)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(shè)置于匯接局和本地網(wǎng)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

9、鐘設(shè)置在遠(yuǎn)端模塊、數(shù)字終端設(shè)備和數(shù)字用戶交換設(shè)備。,(1) 全國性的基準(zhǔn)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(yuǎn)省的省中心;,(3) 其它省中心安裝有加強(qiáng)2A 級時鐘的綜合定時供給設(shè)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(shè)備外,其它樞紐樓應(yīng)安裝高精度的BITS。,在規(guī)劃和設(shè)計(jì)數(shù)字同步網(wǎng)時必須考慮到地域和網(wǎng)路業(yè)務(wù)情況，一般應(yīng)遵循下列原則： 在同步網(wǎng)內(nèi)應(yīng)避免出現(xiàn)同步定時信號傳輸?shù)沫h(huán)路。 選擇可用度最高的傳輸系統(tǒng)傳送同步定時基準(zhǔn)信號

10、，并應(yīng)盡量縮短同步定時鏈路的長度，以提高可靠性。,2我國數(shù)字同步網(wǎng)的組網(wǎng)原則,主、備用定時基準(zhǔn)信號的傳輸應(yīng)設(shè)置在分散的路由上，以防止主、備用定時基準(zhǔn)傳輸鏈路同時出現(xiàn)故障。 受控時鐘應(yīng)從其高一級設(shè)備或同級設(shè)備獲取定時基準(zhǔn)時鐘，不能從下一級設(shè)備中獲取定時基準(zhǔn)時鐘。 同步網(wǎng)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(shè)備的數(shù)量，因此，應(yīng)盡量減少定時鏈路中介入時鐘同步設(shè)備的數(shù)量。,3基準(zhǔn)時鐘信號的傳送 同步基準(zhǔn)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(tǒng)之間用PDH 2.078Mbit/s專用鏈路傳送同步基準(zhǔn)信號。 采用PDH 2.078Mbit/s傳

11、輸業(yè)務(wù)信息的鏈路，利用上、下級交換機(jī)之間的2.078Mbit/s傳送業(yè)務(wù)信息流的中繼電路傳送同步定時基準(zhǔn)信號，這時的同步定時基準(zhǔn)信號是經(jīng)時鐘提取電路提取的。 在采用SDH傳輸系統(tǒng)時，是利用SDH線路碼傳送定時基準(zhǔn)信號的。上級SDH設(shè)備已同步于該局的BITS，通過STM-N線路碼傳送下級SDH設(shè)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(zhǔn)信號。,規(guī)劃數(shù)字同步網(wǎng)應(yīng)該遵守以下原則： （1）同步網(wǎng)應(yīng)保證安全可靠、高起點(diǎn)和高質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理軟件應(yīng)由國內(nèi)自主開發(fā)，且方便維護(hù)； （2）在同步網(wǎng)內(nèi)不應(yīng)形成環(huán)路，這是因?yàn)?，一是在同步定時環(huán)路中所有時鐘與基準(zhǔn)時鐘應(yīng)隔離開來，二是由于定時參考的反饋會出現(xiàn)頻率不穩(wěn)定； （3）同步網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)時鐘應(yīng)從不同路由獲得主用和備用基準(zhǔn)；,（4）同步網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)時鐘可以從其他同一級或高一級設(shè)備獲得基準(zhǔn)； （5）從基準(zhǔn)時鐘到末端局站的基準(zhǔn)傳輸之間介入的時鐘數(shù)量應(yīng)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(tǒng)傳送同步基準(zhǔn)，并盡量縮短鏈路長度來提高可靠性。,4. 同步網(wǎng)中產(chǎn)生定時環(huán)路的問題,同步網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的時鐘或數(shù)字設(shè)備的時鐘有多個基準(zhǔn)信號，一般至少有兩個基準(zhǔn)信號作為主用和備用。 當(dāng)傳輸基