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(fù)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(jī)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(jī)，該交換機(jī)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(shè)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(dāng)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(dāng)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(fù)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(yán)重時將產(chǎn)生誤碼，直接影響系統(tǒng)的通

3、信質(zhì)量。·滑動對不同業(yè)務(wù)的影響不同·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(shè)置高精度高穩(wěn)定度的時鐘源，并以其為基準(zhǔn)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(zhǔn)主時鐘上，使全網(wǎng)各交換節(jié)點時鐘都與基準(zhǔn)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(luò)：PRC &#

4、183;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(zhǔn)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(jī)（PBX）、遠(yuǎn)端模塊或SDH網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)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(luò)的滑動性能也

5、較好。·對基準(zhǔn)主時鐘的故障很敏感，一旦基準(zhǔn)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。 當(dāng)定時基準(zhǔn)信號被在SDH網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)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(zhǔn)，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(zhǔn)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

6、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(zhǔn)主時鐘。 ·石英晶體振蕩器特點優(yōu)點：可靠性高，價格低，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(dá)天。 缺點：長期頻率穩(wěn)定度不好 應(yīng)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(yīng)用： 銣原子鐘適于作同步區(qū)的基準(zhǔn)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：·

7、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(wù)條件下工作的時鐘，此時，時鐘同步于輸入的基準(zhǔn)時鐘信號。 影響時鐘精度的主要因素基準(zhǔn)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：當(dāng)所有定時基準(zhǔn)丟失后，從時鐘可以進(jìn)入保持模式。 特點：從時鐘利用定時基準(zhǔn)信號丟失之前所存儲的頻率信息作為其定時基準(zhǔn)而工作。 持續(xù)時間：這種方式可以應(yīng)付長達(dá)數(shù)天的外定時中斷故障。·自由運行模式 工作條件：當(dāng)從時鐘不僅丟失所有外部定時基準(zhǔn)，而且也失去了定時基準(zhǔn)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(jìn)入自由運行模式。 二、SDH的網(wǎng)同步 1、SDH的引

8、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(dāng)PDH網(wǎng)與SDH網(wǎng)進(jìn)行連接時，在其邊界要進(jìn)行復(fù)用和解復(fù)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(dāng)用來傳送網(wǎng)絡(luò)定時基準(zhǔn)的2Mbits信號通過SDH網(wǎng)時，都會遭受到8UI的指針調(diào)整影響，使定時基準(zhǔn)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(fù)荷的混合傳輸給網(wǎng)同

9、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(jìn)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SDH網(wǎng)進(jìn)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(fù)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

10、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(luò)接口所規(guī)定的指標(biāo)，但當(dāng)指針調(diào)整次數(shù)過多時，產(chǎn)生抖動。 ·嚴(yán)重時，將引起信息凈負(fù)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?fù)浣Y(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(zhǔn)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

11、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(yīng)具有足夠?qū)挼牟蹲椒秶＞謨?nèi)分配的同步網(wǎng)·拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星形拓?fù)?。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，通信設(shè)備較多的節(jié)點，通信網(wǎng)的重要樞紐。 ·優(yōu)點：采用BITS設(shè)備可以減少外部定時鏈路的數(shù)量，使局內(nèi)不同業(yè)務(wù)設(shè)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

12、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(yīng)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(yīng)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(luò)的基準(zhǔn)主時鐘。同步方式是單一網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的正常工作方式。（2） 偽同步方式偽同步方式是在網(wǎng)中有幾個都遵守G.811建議要求的基準(zhǔn)主時鐘，它們具有相同的標(biāo)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(zhǔn)主時鐘，形成幾個不同的

13、同步網(wǎng)。偽同步方式是在不同網(wǎng)絡(luò)邊界以及國際網(wǎng)接口處的正常工作方式。（3） 準(zhǔn)同步方式準(zhǔn)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(jìn)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(luò)中出現(xiàn)很大的頻率偏差時，SDH網(wǎng)不再維持業(yè)務(wù)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(zhǔn)傳輸鏈組成同步鏈 SDH同步網(wǎng)定時基準(zhǔn)傳輸鏈的組成： 基準(zhǔn)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

14、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(zhǔn)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(zhǔn)信號的質(zhì)量也逐漸惡化。 網(wǎng)元數(shù)目 當(dāng)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(zhǔn)信號的質(zhì)量也逐漸惡化。 ·同步網(wǎng)定時基準(zhǔn)傳輸鏈的長度要受限。 ·節(jié)點間允許的SDH網(wǎng)元數(shù)最終受限于定時基準(zhǔn)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(zhǔn)傳輸鏈所包含的G.812從時鐘數(shù)的最大值為K10

15、，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(zhǔn)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?fù)浣Y(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(hù)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

16、同的路由提供。一定要避免形成定時環(huán)路。定時質(zhì)量標(biāo)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(jìn)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(zhǔn)確度、相位噪聲的大小（1）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(yīng)用非常廣泛的一種同步定時方式。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

17、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(zhǔn)進(jìn)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(jìn)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(dāng)出現(xiàn)外同步源丟失時，節(jié)點設(shè)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(yīng)用終端復(fù)用器不具備外同步接口，一般采用環(huán)路定時，但在某些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場合，TM（或ADM）可能會遇到?jīng)]有任何外部數(shù)字連

18、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(fù)用器應(yīng)盡量選用外同步方式，當(dāng)丟失定時基準(zhǔn)時進(jìn)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(dāng)基準(zhǔn)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(shè)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(shè)備一方面跟蹤于局內(nèi)的BITS，同時還用其作進(jìn)一步同步分配的安排，此時要求DXC必須配置足夠的同步輸出口。 ·同步節(jié)點至少可接收兩路來自不同

19、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(shè)備分配定時時，應(yīng)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(luò)不宜設(shè)置備用定時信號。·2Mbit/s外同步信號應(yīng)盡量由PDH網(wǎng)來傳送。·當(dāng)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(zhǔn)確度，因而應(yīng)盡量避免進(jìn)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

20、式主要采用主從同步方式。所謂主從同步方式是在網(wǎng)內(nèi)某一主交換局設(shè)置高精度高穩(wěn)定度的時鐘源，并以其為基準(zhǔn)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(zhǔn)主時鐘上，使全網(wǎng)各交換節(jié)點時鐘都與基準(zhǔn)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(zhǔn)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(jī)（PBX）、遠(yuǎn)端模塊或SDH網(wǎng)絡(luò)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(yīng)與基準(zhǔn)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?fù)洹Ｋ芯W(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(luò)的基準(zhǔn)主時鐘。