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0706030205
1数字同步网的概念
同步网是电信网的一个必不可少的重要组成部分,它是保证网络定时性能进而确保业务顺利展开的关键。
随着SDH,ATM,CDMA,IP等技术的发展和应用,各种业务网对同步的要求也越来越高,同步的内涵已从以往的频率同步逐步发展为频率与时间同步。
“同步”这一概念,最早在模拟通信时代提出,其含义是使通信网内运行的所有模拟设备工作在一个相同的平均频率上。
模拟网的同步是传输系统中的各个载频主振荡器之间的同步,它的目的是为了保证端到端的频差不超过+-2Hz,从而满足模拟网中传输各类业务的要求。
到了数字通信时代,同步的含义是要使通信网内运行的所有数字设备工作在一个相同的平均速率上,也就是说,数字通信网既要求频率同步,又要求相位同步,从而对同步提出了新的更高的要求。
字同步网作为电信网的三大支撑网(另外两个是信令网和网管网)之一,在未来通信领域中起着举足轻重的作用。
各运营商为了改善和提高通信服务质量、提高网络运行效率、增强自身的竞争力,纷纷规划建设自己的数字同步网。
经过几十年的发展,频率同步技术已经比较成熟,在通信网中的应用已相当广泛。
相对而言,时间同步则是最近才开始应用到通信网中。
因此,到目前为止,应用的例子比较少,应用的范围也不大。
到目前为止,各运营商组建的数字同步网主要是为了满足通信网上各种通信设备频率同步的要求,只在少数节点预留了高精度的时间输出接口。
随着通信网中各种业务对时间同步提出的新要求,以及时间同步技术的不断发展,人们越来越关注时间同步技术在通信网中的应用。
2我国数字同步网发展现状
2.1我国数字同步网结构
我国的数字同步网采用的是等级主从同步方式,如图2-1所示
图2-1中国数字同步网的网络结构
(1)一级节点设置一级时钟——PRC,作为全网的基准时钟源,由铷钟组成,其频率准确度达到一级时钟指标的要求。
(2)二级节点设置二级时钟,即设置LPR及同步供给单元(SSU:
SynchronousSupplyingUnit)作为一级时钟的从钟。
LPR由晶体振荡器组成,一般通过全球定位系统(GPS:
GlobalPositioningSys-tem)接收LPR的时钟信息,为区域内的同步提供基准时钟源,SSU具有频率基准选择,处理和定时分配的功能。
(3)三级节点设置三级时钟,即SSU,作为二级时钟的从钟。
在主从同步过程中,二级时钟始终跟踪基准时钟PRC,从与之相连的定时链路中提取定时信号,并滤除传输中产生的损伤,然后将基准信号向下级传递。
三级时钟则从二级时钟LPR提取定时信号,开成主从三级同步网络。
另外,同步网通常采用树状结构,各节点时钟直接或间接提取PRC的定时信号,每个SSU只能从上级或同级的时钟节点来获取参考信号,因此各节点时钟至少接入两个不同路由的参考信号,避免形成定时环路。
2.2中国数字同步网的建设目标
为满足数字通信网对同步的要求,我国建设了数字同步网,它要实现以下目标:
(1)向全网提供性能优良的同步信号:
长期频率准确度、天漂移、短稳等指标要求;
(2)节点时钟提供优良的保持性能和网络参考倒换性能;
(3)提供SSM功能,便于在SDH环境下避免定时环路和进行同步规划等;
(4)提供全面的定时性能监测功能;
监测同步信号的TIE、MTIE、TDEV等性能,完成对同步参考源性能的评估、判定数字通信网同步故障点和被同步设备同步质量好坏的功能,同时弥补SSM功能在避免形成定时环路方面的不足;
(5)提供完善的集中网管功能。
数字通信网的同步是一个全网全局的问题,节点时钟故障、定时传输链路故障、定时环路等问题均可以通过集中网管系统来迅速有效地发现和解决。
3数字同步网的规划内容
3.1设计原则
(1)必须以全程全网的思想来指导设计,确保整个同步网安全、合理、保护完善;
(2)每个BITS系统的时钟源都是以GPS为第一优先级,以省内SDH干线光传输设备的输出为第二、三优先级(最好来自于不同路由);
(3)省内SDH光传输干线的每个环都是以顺、逆时针分别跟随于两个不同BITS设备作为其时钟源的第一、二优先级(最好位于不同地点);
(4)必须防止时钟跟踪形成环路,否则将会使时钟质量迅速劣化,从而导致大量的指针调整;
(5)要求启动利用S1字节实现同步时钟保护倒换的控制协议;
(6)必须保证在各种故障情况下(如传输线路中断、BITS故障、GPS失效等)不出现定时环路或低级时钟同步高级时钟的现象,并设法减少网络基准参考倒换的影响;
(7)在一个网络中,如果有两个以上的网元其时钟单元处于自由振荡模式,会导致全网工作时钟的不同步。
所以应尽量避免应用此种工作方式。
3.2设计内容
3.2.1基础数据准备
①同步网的服务对象即各种业务网的情况,包括业务网的种类,网络规模,网络结构,网络的同步需求,设备同步功能和同步性能等。
②传输网的制式
③现有同步网设备情况,调查现有同步网设备是否能够瞒住要求
④现有运行管理维护体制,网管系统建设情况。
3.2.2局间定时基准链路
1.局间定时传送方式
局间定时传送主要有三种方式:
a.准同步数字系列(PDH)E1/2048MHz专线传送;
b.采用业务电路跨接方式;
c.利用同步数字系列(S-DH)线路码流传送定时信号。
2为保证定时传送的质量及可靠性,在选择定时传送链路时应考虑以下因素:
(1)优先选择有保护倒换的传输系统。
(2)主、备用两路定时尽量安排在不同的物理路由,只有一个物理路由时应分散在不同的传输媒介或传输系统中。
(3)尽量选择传输距离短,中继节点少,可靠性高的直达路由。
(4)选用的定时链路应满足传输对数字通道投入业务的传输测试指标,优先选择低误码、低漂动的链路。
3局间定时基准链路的选取
局间定时基准链路选取的原则是:
a.定时基准信号传输优先采用PDH制式;
b.在采用SDH传输系统作为局间定时基准链路时,只能利用SDH线路码型STM-N传送并从中提取定时基准信号;
c.局间定时基准链路原则上不得采用PDH/SDH混合链路。
3.2.3配置管理
一、配置管理包括以下内容
1.对设备主、备用卡板进行配置和倒换。
由于通信网对时钟设备的可靠性要求很高,因此在时钟设备的设计中,对各种主要功能单元都进行了冗余配置,如时钟设备的输入卡板、时钟卡板等都是双配置、可以互为主备用的。
2.对定时输入信号的配置和倒换。
3.对性能监测和故障监测门限的设置及修改。
即可以对传输性能参数AIS,BPV,CRC,OOF,LOS等进行监测,及对门限值进行设置和更改。
4.对告警级别设置。
根据故障对网络造成的实际影响,为故障设置告警级别。
二、时钟设置
在同步区内,时钟设置采用分层设计的原则,分为4层
1.PRC层:
主要完成基准钟的设置。
2.SSU层:
包括二级时钟和三级时钟的设置
3.SEC层:
当采用SDH传递定时的信息时,要根据同步网的需要设计SEC的定时。
4.被同步设备层:
各种业务网的同步,包括SDH网自身的网同步设计
3.3数字同步网网管系统结构及职能
数字同步网网管系统是由网管节点和同步网节点时钟设备以及连接它们的通信系统所组成的。
数字同步网网管系统的管理对象为各种同步设备和同步链路,其中同步设备有全国基准时钟PRC、区域基准时钟LPR和独立型同步设备BITS。
同步网网管系统应统一建设,并且可管理不同厂家的同步设备。
3.3.1SDH传送网与数字同步网的关系
SDH传送网是一个同步网,它与数字同步网有着双重的关系。
首先,同其它专业网一样,SDH传送网是数字同步网的一个客户;
其次,SDH传送网作为定时传送的重要手段,承担着区间、局间、站间定时信号传送的任务。
因此在SDH设备组网时,合理地设计全网的同步时钟源跟踪方式及各BITS单元地面信号的传送方案,对全网的业务运行至关重要。
一段时间以来人们一直对利用SDH传递定时信号持怀疑态度,认为SDH设备的晶体频率准确度不够高且SDH存在指针调整影响,不能用于传递定时信号。
其实这里有两个误区:
一是SDH的晶体在网络中处于从属地位,是被同步的对象,在正常跟踪外部参考信号时不决定网络的频率准确度;
第二是指针调整用于适配传输设备业务码流时钟与传输设备本身时钟之间的偏差,它仅存在于SDH净荷或支路信号中,而同步网组网利用SDH线路信号不存在指针调整。
因此SDH可以用来传递定时信号。
3.3.2网管系统结构
同步网网管采用二级结构,如图2所示。
一级网管节点设置全国网管中心SNM,二级网管节点设置省网管中心SRM。
图3-1同步网网管系统结构
3.3.3SDH条件下的同步连接方法和措施
PDH对2Mbit/s信号采用的是正码速率调整异步复用的传输方式,链路在传送业务的同时也可以传送定时信号。
而SDH则对2Mbit/s信号采用+/0-码速调整和将信号适配进VC12的方式,在传输中会受到链路抖动、漂移或不同步等因素的影响产生指针调整,使得SDH2Mbit/s链路不合适传送定时信号。
因此ITU-T建议不采用业务链路传送定时信号,而以STM-N传送定时信号的方式。
SDH条件下,各设备主要从楼内BITS获取定时同步信号。
当楼内无BITS时,可采取从SDH网上获取定时信号的方式,即用STM-N传送的方式。
当以上条件都难实现时,可以根据条件,采用“从业务链路获取定时”的方法。
3.3.4“从SDH网获取定时”和“从业务链路获取定时”的有关方法
1、从SDH网元外同步输出口的2MHz/2Mbit/s信道获取定时
SDH网元一般配有外同步输出口,可提供经SDH网元STM-N传送的定时信号,即SDH网上同步信号,有关设备可直接从SDH网元同步输出口连接到本设备的外同步输入口。
如果SDH网元同步输出口送出的是2Mbit/s信号,则相关设备也可以划出一个2Mbit/s业务中继口作为同步专用接口。
2、为2Mbit/s业务码流换定时
经过SDH传输后的2Mbit/s业务码流会受适配处理和指点针调节的影响,因此采用换定时(Retiming)的方法可以获取同步。
所谓换定时就是让2Mbit/s的业务码流读出。
这时2Mbit/s业务码流即具有了SDH网上的确良定时信号,可为相关设备定时和同步。
但不是2Mbit/s业务码流与上游业务节点的同步,而是与SDH网的同步。
3、从2Mbit/s业务码流获取定时
在两个SDH网元端到端使用的特殊情况下,不存在适配抖动和指针调节的问题,这是因为:
a.2Mbit/s固定路由仅经过一对SDH网元端到端连接,不必迂回改路由;
b.SDH的定时与2Mbit/s业务“同源同路由”。
因此B局业务设备可以从A局来的任一2Mbit/s业务码流中获取定时,如图7所示。
4、以高次群的速率在SDH中传送定时
指针调整对140Mbit/s的影响仅约为150ns,相关设备一般都能接受这样小幅度跃变的定时信号。
但VC12一次指针调整所引起的信号改变则约为3.6μs,相关设备是不能容忍如此大的幅度跃变的。
所以为了传定时,可以把多个2Mbit/s集合在一起,形成一个整体在SDH中传输,到相关设备的收端局后再分出各自的2Mbit/s。
这一般也有两种方法。
(1)以PDH方式复用到140Mbit/s后再适配到VC4,然后在SDH中传输。
(2)将2Mbit/s适配到VC12,再在SDH网元内同步复用到VC4,然后进行相关设置,使SDH沿途各节点能把该VC4作为整体处理,使VC4不被分解(如果出现指针调整也仅在VC4级进行调整)。
3.3.5数字同步网网管系统的基本功能
数字同步网网管系统发展到今天,已具有以下基本功能:
数据采集处理功能、故障管理功能、性能管理功能、配置管理功能、数据统计分析功能、长期性能相关分析功能、静态网络拓扑功能、动态网络拓扑功能、安全管理功能和系统管理功能等。
1数据采集处理功能包括:
数据采集、数据处理、异常处理。
2故障管理功能包括:
告警的实时图形/列表显示、告警清除、告警同步。
3性能管理功能包括:
性能列表、性能曲线。
其参数有LOS、AIS、OOF、CRC和BPV以及PHASE、MTIE、TDEV和ΔF/F。
4配置管理功能包括:
仿真配置管理、命令终端。
5数据统计分析功能包括:
数据的后期处理、报表统计、输出端口统计。
其中性能数据统计分析的参数有MTIE、TDEV和ΔF/F。
6长期性能相关分析功能包括:
人工相关分析和自动相关分析,可设置门限、曲线显示、告警显示,并生成相关分析记录。
其参数有ΔF/F。
7静态网络拓扑功能包括:
根据网络规划,静态显示网络拓扑结构图,反映同步网节点时钟在网络规划中所处的最坏网络位置,自动检查网络规划是否存在定时环路,并告警显示。
8动态网络拓扑功能包括:
根据运行中所辖节点同步设备输入信号的来源,动态显示网络拓扑结构图,实时反映同步网节点时钟在运行中所处的相对网络位置,实时显示故障告警和性能超限告警,自动检查网络运行中是否存在定时环路,并告警显示。
9安全管理功能包括:
用户权限、用户日志。
10系统管理功能包括:
增加/删除网元设备、修改网元属性并配置数据、设置输入信号的各种门限、定期查看通信链路状况、系统的时间同步管理。
今天的数字同步网网管系统是集网元层和网络层管理功能为一体的专家管理系统,它不仅实现了数字同步网节点时钟设备的集中监控管理,而且还实现了数字同步网同步链路的集中监控管理。
3.3.6数字同步网网管系统的作用
由于今天的数字同步网网管系统大大增强了性能管理功能和数据统计分析功能,并增加了长期性能相关分析功能、静态网络拓扑功能和动态网络拓扑功能,所以,今天的数字同步网网管系统具备了非常重要的强大的网络层管理功能。
从而实现了对同步网节点时钟设备和同步链路运行状况及其质量的监控管理,使用户可以方便、有效、智能化的从整个网络的全局去维护和管理数字同步网。
特别是在SDH传输环境下,其意义更加重大。
在SDH传输环境下,数字同步网适合于采用由多个基准时钟控制的混合同步网的组网方式,其混合同步与多个定时源头的监控问题、GPS安全性与降质问题,以及SDH同步链路运行维护问题等,通过今天的数字同步网网管系统,可以为此提供有效的解决办法。
由于SDH传送网和各种业务网网元设备不具备同步性能监测功能,所以其网管难以监控管理其同步运行状况及其同步运行质量。
在目前这种情况下,电信网的同步运行状况及其同步质量完全处于失控状态,将会直接影响到全程全网的服务质量,所以,同步设备强大的监测功能和数字同步网网管系统强大的网络层管理功能,为实现对整个电信网同步运行状况及其同步质量的监控管理提供了一种非常现实的手段。
因此,建立一个统一的集网元层和网络层为一体的数字同步网网管系统,将为数字同步网、SDH传送网和各种业务网提供可以监控管理全程全网同步运行状况及其同步质量的专家级的维护管理手段。
从而保证数字同步网高质量、高可靠地运行,充分发挥其支撑作用,以便保证和改善整个电信网同步运行状况及其同步质量,提高网络服务质量及运行效率。
参考文献
[1]梁雄健,孙青华,张静,杨旭.通信网规划理论与务实.2007,7
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