浅议通信网及网同步的建立

摘　要：通信网同步运行是现代通信网的基本要求。本文阐述了网同步的基本概念、网同步体系的基本模式及几种业务网的同步问题。对通信网的特点、网同步现状、网同步所存在的问题及解决措施等进行了分析和探讨。

关键词：网同步；通信网；网同步建立

1.引 言

   通信网同步运行是数字通信的基础，也是保证各种业务网正常运行、提高服务质量的重要手段。在现代通信网中，网同步系统是一个相对独立的实体网，称为同步网。同步网与电信管理网、信令网并称为电信网的支撑网。

   目前，我国电信网已建成了覆盖C3以上交换中心的全国数字同步网（有的已延伸到乡、镇级），并形成了一套较完善的监控、管理和维护体制，这对我国电信事业的快速发展和正常运行发挥了重大作用。在新形势下，全面建立和完善通信网的网同步系统，是一个十分紧迫的任务。

   本文阐述了网同步的基本问题和实现技术，对通信网网同步方面存在的问题及其网同步系统的建立等进行了分析和探讨。

2.网同步的基本概念

2.1网同步的发展   

   通信网同步运行是随着通信（传输和交换）模式从模拟向数字的演进而提出的，网同步系统由多级节点时钟设备和定时信号传递链路组成的实体网。早期网同步的目标是使程控电话交换网同步，要求较低，网络同步系统一般采用树状结构。即网络中心的基准钟（通常由自主运行的铯原子钟组成）产生的基准定时信号，通过传输网络逐级传递给各级交换机，各级交换机的时钟作为节点时钟，称之为混合型同步网。

   随着通信网的快速发展壮大和各种数字业务的不断涌现，对网络同步性能提出了更高的要求，网同步系统也逐渐独立出来，形成了由专门节点时钟设备和同步信息传递链路组成的相对独立的实体网，称为独立型同步网，简称同步网。

   目前，网络同步只要求频率同步，不要求时间同步（CDMA网除外）。现有的同步网也只提供频率同步，而不进行时间同步。

2.2同步网的节点时钟设备及其工作状态  

2.2.1节点时钟设备

    同步网的节点时钟设备，是指为通信网设备提供定时信号的各级时钟单元。分为基准时钟、定时供给单元和设备时钟。

　  1）基准时钟：包括基准钟（PRC）和基准源（PRS）。PRC是能够提供G.811建议频率基准的自主运行的原子钟组，通常由铯钟组成。PRS指能够提供符合G.811建议的频率参考信号，一般由GPS配置铷钟或精选晶振组成，在失去GPS信号后，降为二级时钟。

    2）定时供给单元（SSU）：是一个能够对同步参考信号进行选择、处理和分配的逻辑功能单元，性能符合G.812建议。分为独立型和混合型两种，独立型SSU（即SASE）是指具有定时供给功能和自身管理功能的专门设备，也称为通信楼综合定时系统（BITS）。混合型SSU即定时供给功能与其它功能结合在同一通信网设备中，如SDH网元DXC等。

    3）设备时钟：即网络中各种通信设备（如交换机、SDH）的时钟单元，性能满足G.813建议。

2.2.2节点时钟设备的工作状态

    节点时钟的工作状态一般分为：自由运行状态、锁定状态和保持状态三种。

    1）自由运行状态：时钟自主运行，输出信号取决于内部振荡源，不受其它信号的控制。即时钟从来没有外参考信号，或外参考信号丢失并且没有存储数据供时钟参考。

    2）锁定状态：也称为跟踪状态，是从钟的正常工作状态。即输出信号锁定于输入参考信号，输出的长期平均频率准确度与输入信号一致；当主钟在从钟的牵引范围内劣化时，从钟也随之劣化。

    3）保持状态：即时钟的外参考信号丢失，但使用存储的数据，在一定时间内控制输出信号的相位和频率，使其在指标范围内运行。

3.同步网的体系结构

   同步网由节点时钟设备和定时链路组成，并根据通信网的规模、结构、同步性能要求，以及网络同步方式和节点时钟同步方式等构成一定的网络结构，多为树状结构。

   根据同步状态的不同，实际通信网分为：全同步网、全准同步网和混合同步网三种。

3.1 全同步网

    就是整个通信网工作于同步状态。全同步网按照节点时钟受控于一个基准钟还是几个基准钟分为两种类型，一种是网络中只有一个基准钟，其它时钟都逐级同步到该基准钟上。如图1所示，其一级时钟即基准钟（性能符合G.811的规定）作为主钟为全网提供基准定时信号，二级时钟作为从钟同步于一级时钟，它从上游定时链路上提取定时，滤除传输损伤，产生高质量时钟信号供给本节点的通信设备，并将该时钟信号通过定时链路向下传递给三级时钟，三级时钟再同步于二级时钟，这样就形成了主从同步的全同步网。

    第二种是网络中存在几个符合G.811建议的基准钟，其它时钟接受这几个基准钟的共同控制，如图2所示。这种同步类型在基准钟层面上，需要对基准钟进行校验，以保证基准钟同步。基准钟校验：一是在所有基准钟上配备GPS接收机，使基准钟通过GPS系统跟踪UTC（世界协调时），与UTC保持相同的长期频率准确度。这种方法简单易行，但由于GPS为美国所有，基准钟校验的自主性和可靠性较差。二是在基准钟间采用类似于互同步的方法，即基准钟间两两互连，通过比对计算，获得一个综合频率基准，然后去调整每个基准钟。这种方法比较复杂，但其可靠性高，自主性强。实际中多采用第一种方法。

3.2全准同步网

   就是网内的所有时钟都独立运行，没有级别之分，时钟之间不需要定时链路连接，也

没有局间定时分配。有时仅以各个时钟为中心，进行局内设备同步。全准同步网要求各个

时钟都要有很高的频率准确度和稳定度，时钟性能具有相同的级别。

   一般国与国之间一般采用准同步方式，国内不同运营者之间有的也采用准同步方式。

3.3混合同步网

   就是将网络划分为若干个同步区，在每个区设置一个基准时钟来提供基准定时，区内采用主从同步方式建立区域同步网，区域间内采用准同步方式。

4.同步网中的定时分配

    在全同步网中，网同步的任务就是通过节点时钟设备，将基准定时信号传送给网内需要同步的所有通信设备，这就是定时分配。定时分配分为局内定时分配和局间定时分配。

4.1局内定时分配

    就是节点时钟设备（BITS）跟踪上游时钟信号，滤除传输损伤及抖动和漂动，产生高质量的定时信号，直接馈送给本局的各种通信设备（通信设备工作于外时钟方式），并将该定时信号通过定链路传递给下游时钟设备。

    局内定时分配一般采用星形网结构，从BITS到被同步设备之间采用2Mbps或2MHz连接。当局内设备较多时，同类设备或组成系统的设备，一般进行 同步串联，以节省同步网资源，减小定时分配的复杂性。同步串联即在系统内通过业务线向下游传递，同类设备则通过外时钟输入、输出口进行同步串接。

4.2局间定时分配

    就是将同步网上级节点时钟信号向下级节点时钟设备传递。局间定时传递通常采用树状结构，将来自基准钟的定时信号，通过定时链路逐级向下游节点时钟设备传递。定时链路一般有两种，即PDH定时链路和SDH定时链路。

5.几种业务网的同步

   同步网是支撑网，其功能是为各种业务网提供同步定时，业务网是同步网的用户。SDH传输网有别于其它业务网，它既是同步网的用户，又是同步网的载体。

5.1传输网的同步

   目前传输网主要有PDH传输网和SDH传输网，或以SDH传输网为主的二者混合网。PDH传输采用码速调整技术，网同步的实现比较简单，对系统同步和设备同步也没有特别要求。SDH网称为同步传输网，根据其工作原理，需要有严格的网同步。

   SDH网从一个点或多个点接受同步网定时供给单元（SSU）提供的定时，并按一定的方式将定时信息在网内传递。定时传递方式分为：全程定时、分段定时和主备用定时等。SDH的设备定时，一般以数字交叉连接设备DXC作为定时分配中心，局内没有DXC时，选择一个线路复用设备ADM作为定时分配中心。

5.2程控交换网的同步

    程控交换是一种电路交换，是通过时隙交叉连接实现交换功能，因此需要严格的网同步。根据在网络中所处的地位不同，交换机采用不同级别的时钟。一般长途交换中心采用二级时钟，本地交换中心采用三级时钟，其分别相当于G.812中的转接时钟和本地时钟。

5.3ATM网、帧中继网FR、分组交换网和IP网的同步

   ATM网、帧中继网FR、分组交换网（X.25）中,数字信息在设备内部采用“存储转发”的分组交换方式，各端口之间无须时隙一一对应，速率也可以不同，具有异步传递特性。所以，不需使终端及业务与网络保持同步，一般不需要网同步，只要求设备同步。设备同步包括外同步和业务同步两种同步方法，实际中多采用业务同步。

5.4 DDN网的同步

   DDN网是以DDN节点设备和数字传输链路构成的数字数据网，节点设备本质上是电路交换，相当于“半永久性连接” 交换机，而且承载的主要是数据业务。所以，DDN网需要严格的网同步，否则会引起数据丢失。

   DDN节点设备有两种同步方式：一是通过外时钟接口，直接接受同步网定时；一是从上游业务码流中提取定时。一般首选从业务码流中提取定时。

参考文献：

[1]程根兰   编著： 电信技术丛书 --《数字同步网》      人民邮电出版社     2001年4月

[2]邓忠礼  赵 晖   编著： 《光同步数字传输系统测试》  人民邮电出版社     1998年5月

[3]魏 珍 等 编   测控通信技术书 -- 《时频技术应用》    西安卫星测控中心  2003年8月

[4]《中国有线电视》，2003年22期。

[5]《光通信技术》，2006年第10期。