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1、第4章 数字同步网4.1 同步的基本概念,1数字网网同步的必要性 同步是指信号之间频率相同、相位上保持某种严格的特定关系。,1）同步（Synchronization）指两个或两个以上信号之间，在频率或相位上保持某种特定关系，即两个或两个以上信号在相对应的有效瞬间，其相位差或频率差保持在约定的允许范围之内。位(bit)同步指通信双方的定时脉冲信号频率相等且符合一定的相位关系;帧同步指通信双方的帧定时信号的频率相同且保持一定的相位关系；,2）同步网（Synchronization Network）提供同步参考信号的网络，是由同步链路将同步网节点连接起来而形成的物理网，同步网节点由各级时钟构成。,3
2、）网同步（Network Synchronization）网同步是一个广义概念，用于描述网络将频率或时间信号传送至网元的方案。网同步是指为了保证数字通信网正常工作，分配定时信号到网内所有节点，要求网内所有节点的时钟频率和相位严格控制在一定的容差范围内。6）同步链路（Synchronization Link）指连接两个同步网节点的物理链路，用于承载定时信号和同步信息。,每个交换局都装有数字交换机，数字交换机都以等间隔数字比特流将消息送入传输系统，经传输链路传入另一个数字交换机，经转接后再传送给被叫用户。在每个交换机中数字信息流是以其流入的比特率接收并存储在缓冲器中，即以流入信息流的比特率作为缓冲
3、器的写入时钟，而进入数字交换网路（DSN）的信息流的比特率又必须与本局的时钟速率一致，故缓冲器的读出时钟应是本局时钟。,缓冲器的写入时钟速率和读出时钟速率必须相同，否则，将会产生以下两种传输信息差错的情况：写入时钟速率大于读出时钟速率，将会造成存储器溢出，致使输入信息比特丢失。写入时钟速率小于读出时钟速率，可能会造成某些比特被读出两次，即重复读出。产生以上两种情况都会造成帧错位，这种帧错位的产生就会使接收的信息流出现滑动(滑码）。,2.滑动,在实际的数字交换机中，缓冲器的容量可为1帧或大于1帧（典型值为2个帧长），把滑码一次丢失或增加的码元数控制为1帧。这样做的优点是：仅对完整的一个帧漏读或重
4、读，而不打乱帧结构，防止帧失步的产生。,当通信双方由于位定时偏差，造成码元增加和减少时，造成滑码(滑动)。滑码(滑动)与误码作为数字网的同步损伤，会对网络应用造成影响，例如通信网难以定位。,在数字通信网中，输入各交换节点的数字信息流的比特速率必须与交换设备的时钟速率一致，否则在进行存储和交换处理时将会产生滑动。滑动将使所传输的信号受到损伤，影响通信质量，若速率相差过大，还可能使信号产生严重误码，直至中断通信。,目前提出的数字网的网同步方式主要有：准同步方式 主从同步方式 互同步方式,4.2 实现网同步的方式,（1）准同步方式 准同步方式工作时，各局都具有独立的时钟，且互不控制，为了使两个节点之
5、间的滑动率低到可以接受的程度，应要求各节点都采用高精度与高稳定度的原子钟。目前，国际数字网的连接是采用准同步方式运行，在ITU的G.811建议中已规定了所有国际数字连接的国家出口数字交换局时钟稳定度指标为110-11，这意味着在国际数字连接中两出口交换机之间每隔70天才可能出现一次滑动。,准同步适用于各种规模和结构的网络，易实现，无稳定问题，各网之间相互平等，其主要缺点是，为了满足正常滑码指标，必须使用成本高的高稳定时钟。同时还存在周期性滑动。,（2）主从同步方式 主从同步方式是在网内某一主交换局设置高精度和高稳定度的时钟源，并以其作为主基准时钟的频率控制其他各局从时钟的频率，也就是数字网中的
6、同步节点和数字传输设备的时钟都受控于主基准同步信息。,主从同步网的优点：,（a）各同步节点和设备的时钟纳入主从同步网后，都能直接或间接地同步于主基准时钟，具有与主基准时钟相同的精度，因而在正常情况下不会产生滑动；（b）除要求高性能的主基准时钟外，其余从钟与准同步方式的独立时钟相比，由于性能要求低，所以建网费用也低；（c）没有准同步所不可避免的周期性滑动。,等级主从同步方式的缺点：,（a）在传送定时信号的链路和设备中，如有任何故障或扰动，都将影响同步信号的传送，而且产生的扰动会沿传输途径逐段累积；（b）当等级同步方式用于较复杂的数字网络时，必须避免造成定时环路，尤其是用于SDH系统的环路形网或网
7、孔形的传输网时，由于有保护倒换和主、备用定时信号的倒换，使同步网的规划和设计变得复杂.,（3）互同步方式 采用互同步方式实现网同步时，网内各局都设置自己的时钟，但这些时钟源都是受控的。在网内各局相互连接时，它们的时钟是相互影响、相互控制的，各局设置多输入端加权控制的锁相环电路，在各局时钟的相互控制下，如果网路参数选择适当，则全网的时钟频率可以达到一个统一的稳定频率，实现网内时钟的同步。,4.3 我国同步网的网路结构及组网原则,1同步网的组网方式及等级结构 第一级：基准时钟。是数字网中最高质量的时钟，是网内唯一的主控时钟源，它作为全网的基准时钟，采用铯原子钟组实现。第二级：为具有保持功能的高稳定
8、度时钟，由受控的铷钟或高稳定度晶体钟实现。分为A类和B类，设置于一级（C1）和二级（C2）长途交换中心的通信楼综合定时供给系统的时钟属于A类时钟，它通过同步链路直接与基准时钟源相连并与之同步。设置于三级（C3）和四级（C7）长途交换中心的通信楼综合定时供给系统的时钟属于B类时钟，它通过同步链路受A类时钟控制，间接地与基准时钟源同步。,第三级：具有保持功能的高稳晶体时钟，其频率稳定度可低于二级时钟，通过同步链路受二级时钟控制并与之同步。三级时钟设置于汇接局和本地网端局。第四级：一般晶体时钟。它通过同步链路受第三级时钟控制并与之同步。第四级时钟设置在远端模块、数字终端设备和数字用户交换设备。,(1
9、)全国性的基准钟(PRC)配备2 套,分别安装在北京和武汉;(2)区域性的时钟(LPR)11 套,分别安装在除北京、武汉以外的6 大区中心和5 个边远省的省中心;,(3)其它省中心安装有加强2A 级时钟的综合定时供给设备(BITS);(4)在有多个长途枢纽楼的中心城市,除在主枢纽楼安装PRC/LPR 或主同步设备外,其它枢纽楼应安装高精度的BITS。,在规划和设计数字同步网时必须考虑到地域和网路业务情况，一般应遵循下列原则：在同步网内应避免出现同步定时信号传输的环路。选择可用度最高的传输系统传送同步定时基准信号，并应尽量缩短同步定时链路的长度，以提高可靠性。,2我国数字同步网的组网原则,主、备
10、用定时基准信号的传输应设置在分散的路由上，以防止主、备用定时基准传输链路同时出现故障。受控时钟应从其高一级设备或同级设备获取定时基准时钟，不能从下一级设备中获取定时基准时钟。同步网中同步性能的高低的决定因素之一就是通路上介入时钟同步设备的数量，因此，应尽量减少定时链路中介入时钟同步设备的数量。,3基准时钟信号的传送 同步基准信号的传送方式：采用PDH 2.078Mbit/s专线，即在上、下级综合定时供给系统之间用PDH 2.078Mbit/s专用链路传送同步基准信号。采用PDH 2.078Mbit/s传输业务信息的链路，利用上、下级交换机之间的2.078Mbit/s传送业务信息流的中继电路传送
11、同步定时基准信号，这时的同步定时基准信号是经时钟提取电路提取的。在采用SDH传输系统时，是利用SDH线路码传送定时基准信号的。上级SDH设备已同步于该局的BITS，通过STM-N线路码传送下级SDH设备，从信息码流中提取2.078Mbit/s时钟信号作为本级BITS的同步基准信号。,规划数字同步网应该遵守以下原则：（1）同步网应保证安全可靠、高起点和高质量，网络监控管理软件应由国内自主开发，且方便维护；（2）在同步网内不应形成环路，这是因为，一是在同步定时环路中所有时钟与基准时钟应隔离开来，二是由于定时参考的反馈会出现频率不稳定；（3）同步网内各节点时钟应从不同路由获得主用和备用基准；,（4）
12、同步网内各节点时钟可以从其他同一级或高一级设备获得基准；（5）从基准时钟到末端局站的基准传输之间介入的时钟数量应尽可能的少（其中二级时钟不得多于23个，三级时钟不得多于34个）；（6）选择可用性最高的传输系统传送同步基准，并尽量缩短链路长度来提高可靠性。,4.同步网中产生定时环路的问题,同步网节点的时钟或数字设备的时钟有多个基准信号，一般至少有两个基准信号作为主用和备用。当传输基准信号的链路发生故障，或其他原因使基准信号中断时，则发生倒换。同步网络发生变化时，有可能发生“定时环路”，定时环路是指一个时钟经过另外的链路，收到它自身发出的定时信号。,一个时钟如果只接收比它级别高的时钟的定时信号，则不会发生定时环路。发生定时环路的条件是：在各个具有相同级别时钟的局间，时钟主用或备用的基准信号相互传递，尤其是在定时信号倒换时，容易发生定时环路。,
