第六章 SDH同步網(wǎng)1

1、第六章 SDH的網(wǎng)同步 本章主要內(nèi)容：1、 網(wǎng)同步的基本概念2、 SDH網(wǎng)同步結(jié)構(gòu)3、 對SDH網(wǎng)同步的要求4、 SDH網(wǎng)同步的工作方式及SDH網(wǎng)元時鐘的定時方法。 一、 網(wǎng)同步的基本概念 1、網(wǎng)同步的概念 所謂網(wǎng)同步是指使網(wǎng)中所有交換節(jié)點（即網(wǎng)元）的時鐘頻率和相位保持一致，以便使網(wǎng)內(nèi)各交換節(jié)點的全部數(shù)字流實現(xiàn)正確有效的交換。2、網(wǎng)同步的必要性 圖0-19 時分多路復用示意圖信號正常工作要求：在各交換節(jié)點上，每個數(shù)字交換機都以等間隔數(shù)字比特流將信號送入傳輸系統(tǒng)，并通過傳輸鏈路傳入另一個數(shù)字交換機，該交換機所接收的數(shù)字比特流的間隔與發(fā)送端所發(fā)送的比特流間隔相同。才能保證數(shù)字信息的正常通信質(zhì)量。

2、圖6-1表示了一個數(shù)字網(wǎng)。交換局C節(jié)點工作過程：（1） 輸入數(shù)字流的速率與上一節(jié)點（假設為A局）的時鐘頻率一致。 輸入數(shù)字流在寫入脈沖的控制下逐比特寫入到緩沖存儲器中，而在讀出脈沖（本局時鐘）控制下從緩沖存儲器中讀出。 當寫入速率與讀出速率相等時，才能保證信息的正常傳輸，否則，將會出現(xiàn)漏讀和重讀的現(xiàn)象。漏讀：當寫入速率大于讀出速率將會造成存儲器溢出，致使輸入信息比特丟失。 重讀。寫入速率小于讀出速率可能會造成某些比特被讀出兩次，即重復讀出. 發(fā)生差錯的結(jié)果：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。使所傳輸?shù)男盘柺艿綋p傷，嚴重時將產(chǎn)生誤碼，直接影響系統(tǒng)的通信質(zhì)量?；瑒訉Σ煌瑯I(yè)務的

3、影響不同在數(shù)字網(wǎng)中防止滑動的方法就是使全網(wǎng)各節(jié)點的時鐘頻率保持一致。 3、網(wǎng)同步的方式（1）同步方式：同步方式有多種，例如：主從同步方式、相互同步方式等。目前各國公用網(wǎng)中交換節(jié)點時鐘的同步主要采用主從同步方式。（2）主從同步方式概念： 主從同步方式是在網(wǎng)內(nèi)某一主交換局設置高精度高穩(wěn)定度的時鐘源，并以其為基準時鐘通過樹狀結(jié)構(gòu)的時鐘分配網(wǎng)傳送到網(wǎng)內(nèi)其他各交換局，各交換局采用鎖相技術(shù)將本局時鐘頻率和相位鎖定在基準主時鐘上，使全網(wǎng)各交換節(jié)點時鐘都與基準主時鐘同步。這種方式就是主從同步方式。主從同步方式下的時鐘分配網(wǎng)絡：PRC 采用主從同步方式時的時鐘等級：ITU-T將時鐘劃分為四級： 一級時鐘一一基準

4、主時鐘，由G.81l建議規(guī)范；銫原子鐘精度優(yōu)于10-11 二級時鐘一一轉(zhuǎn)接局從時鐘，由G.812建議規(guī)范；（石英晶體振蕩器） 三級時鐘端局從時鐘，也由G.8l2建議規(guī)范；（石英晶體振蕩器） 四級時鐘數(shù)字小交換機（PBX）、遠端模塊或SDH網(wǎng)絡單元從時鐘，由G.813建議規(guī)范。 （石英晶體振蕩器） 采用樹形網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) （3）主從同步方式的特點采用主從同步方式的網(wǎng)絡的穩(wěn)定性較好，組網(wǎng)靈活，適于樹形結(jié)構(gòu)和星形結(jié)構(gòu)。對從節(jié)點時鐘的頻率精度要求較低，控制簡單。網(wǎng)絡的滑動性能也較好。對基準主時鐘的故障很敏感，一旦基準主時鐘發(fā)生故障會造成全網(wǎng)的問題。采用時鐘備份對同步分配鏈路的可靠性要求高，對鏈路故障敏感。

5、當定時基準信號被在SDH網(wǎng)絡中進行傳送分配時，必須保證避免在中間節(jié)點出現(xiàn)的指針調(diào)整想象，以免產(chǎn)生輸出相位躍變。影響下行方向的從時鐘。解決方法：從接收的STM-N高速信號中直接提取定時基準，以避免指針調(diào)整對下行方向從時鐘的影響。 從純粹的PDH網(wǎng)獲取定時基準大樓綜合定時系統(tǒng) 4、時鐘類型和工作模式 （1）時鐘類型：目前公用網(wǎng)中實際使用的時鐘類型主要分為下面三類： 銫原子鐘 特點優(yōu)點：長期頻率穩(wěn)定度和精確度很高，其長期頻偏優(yōu)于。 缺點：可靠性較差，平均無故障工作時間僅58年； 短期穩(wěn)定度也不夠理想。 要求：采用多重備用和自動切換技術(shù)。 用途：作為基準主時鐘。 石英晶體振蕩器特點優(yōu)點：可靠性高，價格

6、低，頻率穩(wěn)定度范圍很寬。采用高質(zhì)量恒溫箱的石英晶振的老化率可達天。 缺點：長期頻率穩(wěn)定度不好 應用：作為長途交換局和端局的從時鐘。 銣原子鐘 特點性能和成本介于上述兩種時鐘之間。 具有出色的短期穩(wěn)定度，且成本較低，其壽命大約10年。 頻率可調(diào)范圍大于銫原子鐘，長期穩(wěn)定度低一個量級左右。 應用： 銣原子鐘適于作同步區(qū)的基準時鐘。 （2）從時鐘工作模式 在主從同步方式中，節(jié)點從時鐘有三種工作模式：正常工作模式 時鐘工作條件：正常工作模式是指在實際業(yè)務條件下工作的時鐘，此時，時鐘同步于輸入的基準時鐘信號。 影響時鐘精度的主要因素基準時鐘信號的固有相位噪聲和從時鐘鎖相環(huán)的相位噪聲。保持模式 工作條件：

7、當所有定時基準丟失后，從時鐘可以進入保持模式。 特點：從時鐘利用定時基準信號丟失之前所存儲的頻率信息作為其定時基準而工作。 持續(xù)時間：這種方式可以應付長達數(shù)天的外定時中斷故障。自由運行模式 工作條件：當從時鐘不僅丟失所有外部定時基準，而且也失去了定時基準記憶或者根本沒有保持模式，從時鐘內(nèi)部振蕩器工作于自由振蕩方式，即進入自由運行模式。 二、SDH的網(wǎng)同步 1、SDH的引入對網(wǎng)同步的影響指針調(diào)整產(chǎn)生相位躍變 指針調(diào)整的要求：當PDH網(wǎng)與SDH網(wǎng)進行連接時，在其邊界要進行復用和解復用指針調(diào)整操作。指針調(diào)整影響：在SDH/PDH網(wǎng)邊界產(chǎn)生很大的相位躍變。 每當用來傳送網(wǎng)絡定時基準的2Mbits信號通

8、過SDH網(wǎng)時，都會遭受到8UI的指針調(diào)整影響，使定時基準信號產(chǎn)生相位變化。對網(wǎng)同步的影響非常大。 對于嵌入在高次群（例如140Mbit/s等）信號內(nèi)的2Mbit/s信號通過SDH網(wǎng)時，由于承載速率很高，盡管也遭受8UI（34Mbits或8Mbits）甚至24UI（140Mbits）對網(wǎng)同步造成的影響也小得多。SDH不同規(guī)格的凈負荷的混合傳輸給網(wǎng)同步規(guī)劃帶來不利的影響混合傳輸優(yōu)點：在SDH中是以VC為單位獨立地進行傳輸?shù)?，VC有不同的規(guī)格，因而使SDH中信號上下話路非常方便。混合傳輸缺點：混合傳輸影響網(wǎng)同步。 例如2Mbits信號單獨傳輸對網(wǎng)同步的影響較大。 2Mbits信號嵌入高次群，再通過S

9、DH網(wǎng)進行傳輸時，對網(wǎng)同步的影響較小。 由于SDH網(wǎng)中的DXC和ADM都有分插和重選路由的能力，在SDH中很難區(qū)分2Mbits信號的傳輸路徑，因而給網(wǎng)同步規(guī)劃帶來困難。 SDH自愈環(huán)、路由備用和DXC的自動配置功能造成網(wǎng)同步定時的選擇的復雜性。 2、SDH網(wǎng)同步結(jié)構(gòu)（1）SDH網(wǎng)同步的特點 各節(jié)點之間的頻率差異利用指針調(diào)整來修正。 指針調(diào)整引入相位抖動 一次指針調(diào)整所引起的抖動可能不會超出網(wǎng)絡接口所規(guī)定的指標，但當指針調(diào)整次數(shù)過多時，產(chǎn)生抖動。 嚴重時，將引起信息凈負荷出現(xiàn)差錯。（2）SDH網(wǎng)同步結(jié)構(gòu)SDH網(wǎng)同步的結(jié)構(gòu)局間分配同步網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)各級時鐘關(guān)系：如圖6-6所示。 I、低等級的時

10、鐘只能接收更高等級或同一等級時鐘的定時。 注：避免形成定時環(huán)路 定時環(huán)路是指傳送時鐘的路徑包括主用和備用路徑形成一個首尾相連的環(huán)路，其后果是使環(huán)中各節(jié)點的時鐘一個個互相控制以脫離基準時鐘，造成同步不穩(wěn)定。II、采用STM-N信號傳送同步信息TU指針調(diào)整引起的相位變化，影響時鐘的定時性能，AU指針調(diào)整引起相位抖動小得多，故采用STM-N信號傳送同步信息。III、低等級時鐘應具有足夠?qū)挼牟蹲椒秶?。局?nèi)分配的同步網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)星形拓撲。如圖6-7所示。 所有網(wǎng)元時鐘都直接從本局內(nèi)最高質(zhì)量的時鐘綜合定時供給系統(tǒng)（BITS）獲取。綜合定時供給系統(tǒng)（BITS）通信大樓綜合定時供給系統(tǒng)使用地點：重要同步節(jié)點，通

11、信設備較多的節(jié)點，通信網(wǎng)的重要樞紐。 優(yōu)點：采用BITS設備可以減少外部定時鏈路的數(shù)量，使局內(nèi)不同業(yè)務設備都使用單一的局內(nèi)同步鏈路，使局內(nèi)保持同步。這里有幾點需要說明：注：帶有BITS的節(jié)點時鐘一般至少為三級或二級時鐘。 局內(nèi)通過BITS分配定時時，應采用2Mbit/s或2MHz專線。由于2Mbit/s 信號具有傳輸距離長等優(yōu)點，因而應優(yōu)選2Mbit/s信號。定時信號再由該局內(nèi)的SDH網(wǎng)元經(jīng)SDH傳輸鏈路送往其他局的SDH網(wǎng)元。 3、SDH網(wǎng)同步的工作方式 （1） 同步方式同步方式指在網(wǎng)中的所有時鐘都能最終跟蹤到同一個網(wǎng)絡的基準主時鐘。同步方式是單一網(wǎng)絡范圍內(nèi)的正常工作方式。（2） 偽同步方式

12、偽同步方式是在網(wǎng)中有幾個都遵守G.811建議要求的基準主時鐘，它們具有相同的標稱頻率，但實際頻率仍略有差別。這樣，網(wǎng)中的從時鐘可能跟蹤于不同的基準主時鐘，形成幾個不同的同步網(wǎng)。偽同步方式是在不同網(wǎng)絡邊界以及國際網(wǎng)接口處的正常工作方式。（3） 準同步方式準同步方式是同步網(wǎng)中有一個或多個時鐘的同步路徑或替代路徑出現(xiàn)故障時，失去所有外同步鏈路的節(jié)點時鐘，進入保持模式或自由運行模式工作。（4） 異步方式異步方式是網(wǎng)絡中出現(xiàn)很大的頻率偏差時，SDH網(wǎng)不再維持業(yè)務而將發(fā)送AIS告警信號。4、對SDH網(wǎng)同步的要求對SDH網(wǎng)同步的要求主要體現(xiàn)在以下幾個方面： （1）同步網(wǎng)定時基準傳輸鏈組成同步鏈 SDH同步網(wǎng)

13、定時基準傳輸鏈的組成： 基準主時鐘（G.81l時鐘）下面接K個轉(zhuǎn)接局從時鐘（G.812時鐘）或端局從時鐘（G.8l2時鐘）。 各節(jié)點（轉(zhuǎn)接局或端局）時鐘要經(jīng)過N個SDH網(wǎng)元互連。 每個網(wǎng)元都配備有一個符合ITU-T建議G.813要求的時鐘，從而形成一個同步網(wǎng)定時基準傳輸鏈。（2） 影響同步鏈上同步信號傳輸質(zhì)量的因素引起漂移 溫度變化、噪聲引起漂移。 隨著同步鏈路數(shù)的增加，同步分配過程的噪聲和溫度變化所引起的漂移都會使定時基準信號的質(zhì)量也逐漸惡化。 網(wǎng)元數(shù)目 當網(wǎng)元數(shù)較多時，指針調(diào)整事件的數(shù)目會迅速上升抖動增加定時基準信號的質(zhì)量也逐漸惡化。 同步網(wǎng)定時基準傳輸鏈的長度要受限。 節(jié)點間允許的SDH

14、網(wǎng)元數(shù)最終受限于定時基準傳輸鏈最后一個網(wǎng)元的定時質(zhì)量。 結(jié)論： 一般規(guī)定，最長的基準傳輸鏈所包含的G.812從時鐘數(shù)的最大值為K10，網(wǎng)元數(shù)N20，G.813時鐘的數(shù)目最多不超過60個。 分布式定時 所謂分布式定時是在網(wǎng)內(nèi)主要節(jié)點上均安裝具有一級時鐘質(zhì)量的本地基準主時鐘源（LPR），就近為網(wǎng)元提供高質(zhì)量的定時源。這就避免了經(jīng)過長距離同步鏈路提供定時的問題。 可以確保定時質(zhì)量，使定時質(zhì)量與所用傳輸技術(shù)和拓撲結(jié)構(gòu)無關(guān)。 網(wǎng)同步的運行和性能不會由于同步于一未知的定時源而受損 簡化了局間定時分配的維護和管理工作。 （2）同步網(wǎng)的可靠性 同步網(wǎng)的可靠性必須很高。因此要求：所有節(jié)點時鐘都至少可以從兩條同步

15、路徑獲取定時。這樣，原有路徑出故障時，從時鐘可重新配置從備用路徑獲取定時。不同的同步路徑最好由不同的路由提供。一定要避免形成定時環(huán)路。定時質(zhì)量標記方法：采用狀態(tài)消息方法來顯示定時的質(zhì)量，如定時來源、以及所經(jīng)過的時鐘等級數(shù)等。狀態(tài)消息經(jīng)S1字節(jié)的b5b8比特進行傳遞。 5、SDH網(wǎng)元時鐘的定時方法要求內(nèi)容包括頻率準確度、相位噪聲的大?。?）SDH網(wǎng)元的定時方法SDH網(wǎng)元的定時方法有三種： 外同步定時源外同步定時源是網(wǎng)元的同步由外部定時源供給，如圖6-9（a）所示。 從接收信號中提取的定時從接收信號中提取的定時是指，定時信號是從所接收的數(shù)據(jù)碼流中提取的。從接收信號中提取定時信號是應用非常廣泛的一種

16、同步定時方式。該方式又可分為通過定時、環(huán)路定時和線路定時3種。 環(huán)路定時：網(wǎng)元所發(fā)送的STM-N信號都是以所接收的STM-N信號中提取的定時信號為基準進行發(fā)送的。 通過定時：網(wǎng)元由同方向終結(jié)的輸入STM-N信號中提取定時信號，并由此再對網(wǎng)元的發(fā)送信號以及同方向來的分路信號進行同步。 線路定時：所有發(fā)送STM-NM信號的定時信號都是從某一特定方向輸入的STM-N信號中提取的。 內(nèi)部定時源：網(wǎng)元都具備內(nèi)部定時源，當出現(xiàn)外同步源丟失時，節(jié)點設備可以使用自身所帶的定時源。但不同的網(wǎng)元，其內(nèi)部定時源的要求也不同。（2）SDH網(wǎng)元時鐘的定時方法的具體應用終端復用器不具備外同步接口，一般采用環(huán)路定時，但在某

17、些網(wǎng)絡應用場合，TM（或ADM）可能會遇到?jīng)]有任何外部數(shù)字連接的情況，此時必須提供自己的內(nèi)部時鐘并處于自由運行模式。分插復用器應盡量選用外同步方式，當丟失定時基準時進入保持模式維持系統(tǒng)定時。ADM也可選用通過定時和線路定時方式。再生中繼器采用通過定時方式，因為其正常工作時，只能從同方向終結(jié)的STM-N信號中獲取定時。當基準定時丟失后，可以轉(zhuǎn)向內(nèi)部精度較低的時鐘，處于自由震蕩狀態(tài)。數(shù)字交叉連接設備（DXC）像其它網(wǎng)元一樣,同步于局內(nèi)BITS，有些情況下也可采用DXC時鐘作為局內(nèi)同步分配網(wǎng)的主時鐘，有時DXC設備一方面跟蹤于局內(nèi)的BITS，同時還用其作進一步同步分配的安排，此時要求DXC必須配置足

18、夠的同步輸出口。 同步節(jié)點至少可接收兩路來自不同地理路由的定時信號，一保證同步的可靠性。局內(nèi)通過BITS設備分配定時時，應采用2Mbit/s或2MHz專線。局間通過STM-N傳送定時時，不宜采用支路信號來傳送定時。為了避免產(chǎn)生定時環(huán)路，SDH網(wǎng)絡不宜設置備用定時信號。2Mbit/s外同步信號應盡量由PDH網(wǎng)來傳送。當SDH用于為蜂窩通信基站提供定時時，由于其時鐘精度不足以保證基站空中接口的頻率準確度，因而應盡量避免進入保持狀態(tài)。 小 結(jié)1、網(wǎng)同步是使網(wǎng)中所有交換節(jié)點的時鐘頻率和相位保持一致，以便使網(wǎng)內(nèi)各交換節(jié)點的全部數(shù)字流實現(xiàn)正確有效的交換。網(wǎng)同步的必要性是為了防止滑動。網(wǎng)同步的方式主要采用主

19、從同步方式。所謂主從同步方式是在網(wǎng)內(nèi)某一主交換局設置高精度高穩(wěn)定度的時鐘源，并以其為基準時鐘通過樹狀結(jié)構(gòu)的時鐘分配網(wǎng)傳送到網(wǎng)內(nèi)其他各交換局，各交換局采用鎖相技術(shù)將本局時鐘頻率和相位鎖定在基準主時鐘上，使全網(wǎng)各交換節(jié)點時鐘都與基準主時鐘同步。主從同步方式一般采用等級制，目前ITU-T將時鐘劃分為四級：一級時鐘一一基準主時鐘，由G.81l建議規(guī)范；二級時鐘一一轉(zhuǎn)接局從時鐘，由G.812建議規(guī)范；三級時鐘端局從時鐘，也由G.8l2建議規(guī)范；四級時鐘數(shù)字小交換機（PBX）、遠端模塊或SDH網(wǎng)絡單元從時鐘，由G.813建議規(guī)范。 目前公用網(wǎng)中實際使用的時鐘類型主要分為：銫原子鐘、石英晶體振蕩器及銣原子鐘。在主從同步方式中，節(jié)點從時鐘有三種工作模式：正常工作模式、保持模式和自由運行模式。 2、SDH網(wǎng)同步通常采用主從同步方式。SDH網(wǎng)內(nèi)各網(wǎng)元均應與基準主時鐘保持同步。局間同步時鐘分配采用樹形結(jié)構(gòu)，使SDH網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點都能同步。局內(nèi)同步分配一般采用邏輯上的星形拓撲。所有網(wǎng)元時鐘都直接從本局內(nèi)最高質(zhì)量的時鐘綜合定時供給系統(tǒng)（BITS）獲取。 SDH網(wǎng)同步有4種工作方式：同步方式。同步方式指在網(wǎng)中的所有時鐘都能最終跟蹤到同一個網(wǎng)絡的基準主時鐘。偽同步方式。偽同步方式是在網(wǎng)中有幾個都遵守G.811建議要求