MG002301時鐘同步系統(tǒng)原理及故障處理專題要點

1、課程 MG002301時鐘同步系統(tǒng)原理及故障處理專題ISSUE 1.0華為技術MG002301 時鐘同步系統(tǒng)原理及故障處理專題ISSUE 1.0目錄目錄課程說明 1課程介紹1課程目標1相關資料1第1章 同步的基本概念和同步網(wǎng)的介紹 21.1同步的基本概念 21.1.1時鐘原理21.1.1 同步的含義41.1.2 滑動(slip)41.1.3同步質(zhì)量對網(wǎng)絡的影響 51.1.4數(shù)字網(wǎng)同步系統(tǒng)的發(fā)展 51.2數(shù)字同步網(wǎng)的組織結構 71.2.1同步方式71.2.2我國數(shù)字同步網(wǎng)的等級結構 81.2.3我國交換機節(jié)點的時鐘等級 91.3同步信息傳送 101.3.1 PDH 網(wǎng)同步 101.3.2 SDH

2、 網(wǎng)同步 101.4 BITS 簡介131.5同步原則141.6同步參考源信號的介紹 15第2章MSC60時鐘同步系統(tǒng) 172.1 MSC60 同步系統(tǒng)技術指標和特點 172.1.1技術指標172.1.2 MSC60 同步系統(tǒng)特點： 182.2 MSC60 交換機的時鐘同步系統(tǒng)的構成 202.2.1時鐘模塊配置202.2.2時鐘同步板 GGCKS的原理介紹 202.2.3 GGCKS 的工作過程 212.2.4 GGCKS 的指示燈的含義 222.2.5時鐘系統(tǒng)控制結構 232.2.6時鐘系統(tǒng)信號分配 242.3 MSC60 的時鐘分配 282.3.1 AM的時鐘分配282.3.2 SM 模塊

3、的時鐘分配 29第3章時鐘系統(tǒng)故障處理指導 303.1定位方法303.1.1 了解本節(jié)點的網(wǎng)絡位置 303.1.2 了解時鐘參考源的來源以及傳輸途徑 303.1.3檢查GCKS的狀態(tài)以及通過后臺手段檢查參考源質(zhì)量 303.1.4檢查參考源的連線、以及中繼板等的相關配置 333.1.5查看歷史告警信息，統(tǒng)計告警類型以及相關的傳輸、中繼告警343.1.6示波器測試同步方法 353.2時鐘系統(tǒng)的告警處理建議 403.2.1單板故障告警及通訊故障告警處理建議 403.2.2參考源告警處理建議 413.3案例423.3.1 2MBit/s 參考源質(zhì)量問題案例 423.3.2個別局向滑碼的案例 433.3

4、.3設備間同步源獨立的案例 453.3.4傳輸設備與交換設備不同步引起滑碼的案例 453.3.5全局岀現(xiàn)滑碼的案例 463.3.6參考源接口接錯的案例 47總結 48習題 49附錄1時鐘指標及概念 51附錄2同步質(zhì)量規(guī)范 55縮略詞表 57iiMG002301 時鐘同步系統(tǒng)原理及故障處理專題ISSUE 1.0課程說明課程介紹課程目標課程說明本教材對應的產(chǎn)品版本為：MSC60。本課程主要介紹同步網(wǎng)的概述、同步的原理、移動網(wǎng)絡的時鐘系統(tǒng)介紹以及 故障處理方法等。完成本課程學習，學員能夠掌握：了解同步的基本概念和原理同步網(wǎng)的介紹了解MSC60的時鐘系統(tǒng)相關資料掌握時鐘系統(tǒng)故障的定位方法MSC60移動

5、交換中心技術手冊同步的相關國標1MG002301 時鐘同步系統(tǒng)原理及故障處理專題ISSUE 1.0第1章 同步的基本概念和同步網(wǎng)的介紹第1章同步的基本概念和同步網(wǎng)的介紹知識點1. 同步的基本概念2. 同步規(guī)范3. 同步網(wǎng)介紹1.1同步的基本概念1.1.1時鐘原理1. 時鐘和時間首先我們要區(qū)分兩個概念，時鐘和時間。時鐘只關心信號的頻率和相位，而 時間則是一個絕對時刻的概念。存在兩種同步，一種為時鐘同步，一種為時 間同步。時鐘同步一般是指頻率的同步，指信號的頻率跟蹤到基準頻率上， 但不要求起始時刻保持一致。時間同步又稱時刻同步，是指絕對時間的同步， 要求信號的起始時刻與 UTC時間保持一致。下面我

6、們先看一下一些基本的術 語。2. 時間原子時：秒：1963年，第13屆國際計量大會決定，以銫原子Cs-133基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷所對應的輻射的9192631770個周期的持續(xù)時間。國際原子時：1971年10月，國際時間局定義了國際原子時（ TAI ），以世界 上大約100臺銫原子鐘進行對比，再由國際時間局進行數(shù)據(jù)處理，求出統(tǒng)一 的原子時。我國位于陜西天文臺的國家授時中心代表我國參加國際原子時合作。3. 天文時以天體運動的周期現(xiàn)象為標準源的時標統(tǒng)稱為天文時。1820年法國科學院正式提出：一個平太陽日的1/86400為一個平太陽秒，稱為世界時秒長。零類世界時（UT0 ）:國際上將英國格林威

7、治所在的子午線的平均太陽時，定義為零類世界時。第一類世界時（UT1 ）:由于地球自轉(zhuǎn)軸的擺動，使得UT0存在一定的差異。對地球自轉(zhuǎn)軸微小移動效應進行修正后，得到第一類世界時。4. 協(xié)調(diào)世界時由于天文時和原子時存在差異，為了折衷，提出了協(xié)調(diào)世界時，即UTC時間（Coordinated Universal Time ）。UTC時間采用國際原子時，但是通過閏秒調(diào)整的方法使得原子時與 UT1時間的差距小于 0.9秒。閏秒調(diào)整在6月30日 或者12月31日通過加1秒或者減1秒的方式，來進行調(diào)整。一個正閏秒在23h 59 m 60s 結束后才是下一月的第一天的0h 0m 0s ，而一個負閏秒則在23h 5

8、9m 58s以后接下來的1s就是下月的第一天的 0h 0m 0s 。最近的一次 跳秒日是1999年1月1日。國際時間局決定并通知跳秒，該通知至少要提 前8周發(fā)出。5. 時鐘頻率頻率為周期的倒數(shù)，根據(jù)秒的定義，頻率可以定義為銫原子基態(tài)兩個超精細能級間躍遷所對應的輻射的頻率為9192631770Hz。以此為基準的測量儀器稱為銫頻率基準或銫頻標。時延（time delay ）時延是指時鐘信號與理想信號在相對應的有效瞬間（一般指上升沿或者下降 沿）的延遲時間，也稱為相位時間（ phase time ），或簡稱為"相位”。_ri_o_理想信號抖動指時鐘信號的各個有效瞬間相對于理想信號的時間位置

9、快速的往復變化，其變化的頻率超過 10Hz稱為抖動。抖動的大小用ns、ps或者UI來表示。飄動（wander）飄動指時鐘信號的各個有效瞬間相對于理想信號的時間位置快速的往復變 化，其變化的頻率小于 10Hz稱為飄動。1.1.1同步的含義同步的含義是使通信網(wǎng)內(nèi)運行的所有數(shù)字設備工作在一個相同的平均速率 上。存在兩種同步層：比特同步和幀同步。比特同步是指發(fā)端和鏈路最末的收端應工作在相同的時鐘頻率上，以防誤讀 比特。收端可以從輸入鏈路提取定時，以獲得比特同步。幀同步是指發(fā)送器和接收器的相位需要對齊，以便確認一幀的開始。我們通常所說的同步是指比特同步。同步的網(wǎng)，是指在這樣的一個網(wǎng)絡，在該網(wǎng)絡中，所有的

10、時鐘在正常運行條 件下具有相同的長期準確度。同步網(wǎng)是用于提供定時基準信號的網(wǎng)絡，一般而言同步網(wǎng)是由同步鏈路連接 的同步網(wǎng)節(jié)點構成。1.1.2 滑動(slip)滑動（slip ）：在同步傳輸或準同步傳輸?shù)谋忍亓髦杏捎诰彌_存儲器的讀寫速 率不一致造成一組比特丟失或重復插入的現(xiàn)象，稱為滑動?；瑒臃譃槭芸鼗?動和非受控滑動。F面我們以E1芯片為例，看看滑動產(chǎn)生的原因。圖1-1滑動產(chǎn)生的原理5E1接收芯片從輸入信號中提取時鐘，做為緩沖存儲器的寫時鐘，而系統(tǒng)時鐘 做為緩沖存儲器的讀時鐘。緩沖存儲器的容量至少為一幀。當寫入和讀出的/寫時速率一致時，緩沖存儲器不會發(fā)生溢出，任何小于緩沖存儲器長度的讀 鐘相位差

11、的變化都會被吸收，不影響通信。過大的相位變化，或者讀、寫時 鐘頻率不一致，則會導致緩沖存儲器的上溢或者下溢。當讀出速率小于寫入 速率時，會發(fā)生漏讀，丟失一幀信息，當讀出速率大于寫入速率時，會發(fā)生 重讀?；瑒影l(fā)生的兩個基本原因：第一、鏈路中時鐘間的頻率同步不好，導致時鐘 頻率的差別；第二、鏈路中的相位移動（抖動和漂移）或主鐘和從鐘間的相 位移動。1.1.3同步質(zhì)量對網(wǎng)絡的影響同步質(zhì)量不好的影響：話音，無明顯影響，偶爾有咯嚓聲傳真，丟失4 6掃行（對于無差錯校驗）數(shù)據(jù)，丟失，通常導致 1秒延遲可視電話，圖像失真圖像通信，可造成圖像長達 6秒的定格，聲音尖嘯保密通信,序列中斷，重發(fā)密鑰7號信令網(wǎng)，數(shù)

12、據(jù)錯誤嚴格的同步性能和規(guī)劃是需要的，這不僅僅是為避免不可接受的性能，也是 為了減少潛在的、代價高的、難于發(fā)現(xiàn)的問題，降低不同網(wǎng)絡管理者之間細 微的相互依賴性。1.1.4數(shù)字網(wǎng)同步系統(tǒng)的發(fā)展對現(xiàn)代數(shù)字信息網(wǎng)絡而言，從網(wǎng)絡的功能可以大致分解為應用層、業(yè)務層和 傳輸層。就通信業(yè)而言，隨著網(wǎng)絡由模擬到數(shù)字，由PDH到SDH的不斷發(fā)展和進步，網(wǎng)絡的同步也正變得越來越重要，每一種主要網(wǎng)絡在其網(wǎng)絡建設 中都提高了同步的要求，這些網(wǎng)絡的要求能確保數(shù)字交換機、數(shù)字交叉設備、SDH復用機、ADM等網(wǎng)絡單元在其工作頻率上能被同步到符合ITU、ETSI及ANSI對傳輸所提出的要求。一、數(shù)據(jù)業(yè)務的迅猛發(fā)展：對于網(wǎng)絡的同

13、步，正是數(shù)字數(shù)據(jù)服務（DDS ）使網(wǎng)絡規(guī)劃者發(fā)展了同步計劃，特別是由于數(shù)字數(shù)據(jù)流的連接而直接產(chǎn)生了對同步的要求。網(wǎng)絡的設計者們 發(fā)現(xiàn)為了提供可靠的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸，在連接時就需要一個精確的時鐘源，綜 合數(shù)字服務和信息交換網(wǎng)絡，則對網(wǎng)絡的同步提出了進一步的要求。MG002301 時鐘同步系統(tǒng)原理及故障處理專題ISSUE 1.0第1章 同步的基本概念和同步網(wǎng)的介紹16應用層信令會議 電視業(yè)務層傳送網(wǎng)圖1-2信息網(wǎng)的分層結構同步在現(xiàn)代網(wǎng)絡中變得越來越重要，其中一個例子就是七號信令網(wǎng)。七號信 令網(wǎng)非常類似于 DDS網(wǎng)，因而也要求有一個很高質(zhì)量的同步。現(xiàn)今，已經(jīng)并 非只有DDS這類特殊用戶要依靠高質(zhì)量的同步

14、，而是網(wǎng)絡中每一次交換連接 都如此，也就是說每使用一次電話都可能用到同步。二、傳輸網(wǎng)絡的快速發(fā)展：另一個需要同步的例子就是新興的 SDH網(wǎng)，其運行完全依靠一個高穩(wěn)定的定 時，正如其名稱那樣，同步數(shù)字系列（ SDH ）的工作需要同步，正如低速的PDH設備以56KHZ/S的速率和 DDS聯(lián)接，SDH會以51MHz/s甚至數(shù) GHz/s 的速率將數(shù)據(jù)管道與網(wǎng)絡聯(lián)接。以往的網(wǎng)同步系統(tǒng)是僅限于交換機的時鐘信號同步系統(tǒng)，是數(shù)字交換機自身 同步上級及為自身提供時間基準的設備，郵電部規(guī)定了相應級別時鐘系統(tǒng)的 入網(wǎng)要求，按級別有一級到四級時鐘之分，分別用于不同級別的交換局，對 于傳統(tǒng)的PDH網(wǎng)絡來說，這種中心局

15、之間定時分配的等級制定時結構已被證 明非常有效。隨著網(wǎng)絡不斷發(fā)展及傳輸技術更加成熟，網(wǎng)絡節(jié)點之間的定時 傳輸也變得越來越復雜。比如，一些在 PDH網(wǎng)中無關緊要的東西在 SDH網(wǎng)中產(chǎn)生了新的定時問題。 結果，就會產(chǎn)生一些更加隱秘的定時問題，如抖動積累、漂移、指針調(diào)整、 相位移動、噪聲等。隨著電信向多業(yè)務網(wǎng)發(fā)展，出現(xiàn)了分組交換網(wǎng)、數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN ）、幀中繼網(wǎng)絡和ATM寬帶交換網(wǎng)等多種網(wǎng)絡。這些業(yè)務網(wǎng)都要有各自的同步問題， 為了使業(yè)務網(wǎng)的節(jié)點能方便地獲得高準確度地定時基準，需要建立數(shù)字同步網(wǎng)的支撐網(wǎng)因此隨著傳輸網(wǎng)絡越來以SDH網(wǎng)絡為主，數(shù)據(jù)業(yè)務的迅猛發(fā)展，同步問題則顯得更加突出起來。各種業(yè)務和應

16、用對同步的要求也越來越高。因此就有了 與信息網(wǎng)絡密切相關的同步網(wǎng)的獨立。當然同步網(wǎng)離不開傳輸網(wǎng)絡和同步節(jié) 點。使用“獨立同步設備”（SASE ）或“大樓綜合定時供給系統(tǒng)”（BITS ）及等 級制定時分配來建立同步網(wǎng)是近幾年發(fā)展起來的定時分配系統(tǒng)的標準，也是 未來的發(fā)展方向。1.2數(shù)字同步網(wǎng)的組織結構1.2.1同步方式同步分為主從同步、準同步和互同步三種方式。主從同步以主基準時鐘的頻率控制從鐘的信號頻率，數(shù)字網(wǎng)中的同步節(jié)點及 數(shù)字設備的時鐘都受控于主基準時鐘的同步信息，此信息從一個時鐘按規(guī)定 順序傳遞至另一個時鐘。同步信息可以包含在傳遞業(yè)務的數(shù)字信號中的時標 中提取，也可以用指定鏈路專門傳送；還

17、可以通過同步節(jié)點將收到的基準信 號經(jīng)過處理向外轉(zhuǎn)發(fā)。這時存在時鐘等級，低級別的時鐘從高級別的時鐘中 提取定時基準信息并按規(guī)定順序傳給更低級別的時鐘?；ネ街笖?shù)字網(wǎng)中不單設主基準時鐘，沒有等級之分，網(wǎng)絡內(nèi)各時鐘相互控 制，達到一個穩(wěn)定的系統(tǒng)頻率。準同步網(wǎng)絡內(nèi)各時鐘節(jié)點獨立運行，互不控制，雖然時鐘頻率不能絕對相等， 但頻差較小，產(chǎn)生的滑動可以滿足指標要求。我國的同步網(wǎng)絡采用等級主從同步方式。準同步等級主從同步互同步圖1-3數(shù)字通信網(wǎng)同步方式1.2.2我國數(shù)字同步網(wǎng)的等級結構根據(jù)最新頒布的 YDN117-1999數(shù)字同步網(wǎng)的規(guī)劃方法與組織原則，我國 數(shù)字同步網(wǎng)劃分為三個級別，即一級基準時鐘、二級節(jié)點

18、時鐘和三級節(jié)點時 鐘。一級基準時鐘全國基準時鐘（PRC ）和區(qū)域基準時鐘（LPR ）。PRC為銫原子鐘組構成，我國在北京和武漢各有一個PRC，做為全國最高級別的時鐘基準。LPR由配置了 GPS的SSU構成，SSU既能接受GPS的同步，也 能接受PRC的同步。二級和三級節(jié)點時鐘由SSU構成，（SSU :，同步供給單元），SSU可以是獨立型同步設備，即BITS設備），也可 如數(shù)字程控交換設備、等。Syn cho ni zati on Supply UnitSDH交叉同步網(wǎng)分級時鐘等級通信樓位置第一級1級基準時鐘省中心省中心第二級2級節(jié) 點時鐘地市級匯接局（注1）第三級3級節(jié) 點時鐘匯接局和端局（S

19、ASE， Stand Alone Synchronization Equipment 以是依附于其他相關設備的一種功能單元， 連接設備SDXC、分插復用設備ADM注1 ：匯接長途話務量大且具有多種業(yè)務要求的重要匯接局。注2 :同步供給單元（SSU ）具有頻率基準選擇、處理和分配的邏輯功能。注3 : PRC設置的數(shù)量應至少為3個（目前已設置2個）。圖1-4 SDH同步網(wǎng)的節(jié)點規(guī)劃1.2.3我國交換機節(jié)點的時鐘等級我國交換機設備總技術規(guī)范書(YDN065 1997 )中對交換機的時鐘等級也作了規(guī)定YDN065 1997 12.1規(guī)定：同步方式選擇主從方式YDN065 1997 12.2規(guī)定各級交換

20、中心配置的時鐘等級為時鐘交換中心第二級A類一級和二級長途交換中心時鐘，國際局時鐘B類關口局時鐘，三級和四級長途交換中心時鐘第三級端局時鐘第四級遠端模塊、數(shù)字用戶交換設備、數(shù)字終端設備時鐘注：若本地網(wǎng)中的匯接局相當與第四級長途交換中心C4時，該匯接局時鐘等級為二級(B類)時鐘等級最低準確度°牽引范圍2)最大頻率偏移3)初始頻率偏差4)二級A/B類± 4X 10 7能夠同步到準確度為± 4 X 10 7的時鐘八-"1。，十 5)A: v 5X 10/天 丿9B: v 1 X 10/天v 5 X10 10/天三級± 4.6 X 10-6能夠同步到準確

21、度為± 4.6 X 10-6的時鐘v 2 X 10 8/ 天8十v 1 X10/ 天四級± 50 X106能夠同步到準確度為 ± 50 X 10-6的時鐘表1-1各級時鐘指標注：(1) 最低準確度是指交換機時鐘頻率相對標稱頻率的最大長期偏離。(2) 牽引范圍是指交換機時鐘能受其他時鐘同步的最大輸入頻率偏離(與標稱頻率相比)。(3) 最大頻率偏移表示交換局時鐘在失去頻率基準的情況下時鐘頻率的單向 最大變化率。(4) 表示交換局時鐘在失去輸入頻率基準后的最大頻率偏差。(5) 在國際局，一級和二級長途交換中心設置的時鐘。時鐘的指標還有較多參數(shù)：輸入輸出抖動漂移容限、理想

22、狀態(tài)以及保持狀態(tài)下的相位漂移和抖動、相位不連續(xù)性、傳遞參數(shù)等。詳細資料可以參見 YDN065 1997、YDN112 1999、G.812 等規(guī)范。1.3同步信息傳送數(shù)字同步網(wǎng)的同步信息主要通過兩種方式傳遞：PDH和SDH。1.3.1 PDH網(wǎng)同步PDH的傳送是點對點的傳送方式。PDH采用準同步，各網(wǎng)元的時鐘是相互獨立的。PDH的復用是逐級進行的，因為被復接的支路信號可能來自不同方向，各支路信號的碼率和到達時間不 可能完全相同，因此在復接之前各支路信號的碼率和幀同步碼都要對齊。為 此，PDH采用了碼速調(diào)整技術，通過在支路信號中插入比特，提高其碼速率， 使參與復接的各路支路信號達到同步。復接后的

23、高次群信號在收信端分接， 分接后的支路信號再經(jīng)過碼速恢復，使碼速率達到與原輸入碼相同。因此，PDH對時鐘傳遞是透明的，即收信端和發(fā)信端的信號碼率相等，但是 在比特插入和恢復過程中引入了抖動，導致定時損傷。這種抖動是高頻、低 幅度的。PDH系統(tǒng)引入的抖動可以被 BITS設備或同步設備濾除，BITS設備或同步設備利用本身高穩(wěn)定度的恒溫晶振（BITS還使用銣原子鐘）對輸入時鐘信號進行濾波，濾除高頻抖動影響。因此，PDH系統(tǒng)適合用于傳遞時鐘。我國PDH傳輸網(wǎng)絡應用較為普及，由于其設計本身的特點，PDH滿足同步方面要求。1.3.2 SDH網(wǎng)同步SDH是傳送網(wǎng)的概念。SDH使用指針調(diào)整技術來解決節(jié)點之間的

24、時鐘差異帶來的問題。一次TU-12指針調(diào)整會在 VC-12支路信號上造成一個字節(jié)， 即8UI，約3565ns的相位跳 變，一次AU-4指針調(diào)整最大會在 VC-4信號上產(chǎn)生最大3字節(jié)，即24UI，約 154ns的相位跳變。STM-N:：l：AUGVC-4同步傳送模塊管理單元組管理單元高階虛容器x 1 支路單元組x 1x 3TUG-2指針處理“復用*定位校準事映射TUG-3 ； x 7x 3 廠一VC-3容器支路單元低階虛容器 C-4 *139264kbit/s44736kbit/sC-3 J 34368kbit/s| TU-11 |VC-12 C-12 v 2048kbit/sVC-2 .C-2

25、. 6312kbit/s|TU-12| VC-11 卜 C-11 卜 1544kbit/s圖1-5 SDH同步復用結構一次指針調(diào)整引起的抖動可能不超過網(wǎng)絡接口(例如2048kbit/s支路信號)所規(guī)定的指標，但是當指針調(diào)整的速率不能受到控制而使抖動頻繁地出現(xiàn)和 積累并超過網(wǎng)絡接口抖動的規(guī)定指標時，將引起凈荷出現(xiàn)錯誤。SDH設備有五種定時工作方式：(1) STM-N線路信號定時方式：所有發(fā)送的 STM-N信號都將同步于從某一 特定的輸入STM-N信號中提取定時信號。此方式適用于ADM。 外部基準信號定時方式：SDH設備的內(nèi)部時鐘鎖定于外部基準信號，ADM、DACS適合于這種方式。 環(huán)路定時方式：

26、SDH設備的發(fā)送時鐘從相應的 STM-N接收信號中提取, 這種定時方式適用于終端復用器。 通過定時方式：SDH設備只能由同方向終結的 STM-N信號中提取定時, 并以此同步發(fā)送時鐘，此方法適用于SDH再生器和ADM。 內(nèi)部定時源：SDH設備都具有內(nèi)部時鐘，可以不使用上述4種方法，內(nèi) 部時鐘獨立運行，但時鐘性能應符合設備要求。圖1-6 SDH設備定時方式由于SDH的支路信號存在指針調(diào)整，因此ITU-T不建議使用SDH傳輸系統(tǒng)載運的2048kbit/s信號傳輸定時信號。使用SDH傳遞定時，必須使用STM-N 線路時鐘。在發(fā)端的 SDH網(wǎng)元采用外部基準信號定時方式，從外同步接口或 者2048kbit

27、/s支路信號接口接受來自BITS的時鐘信號，做為 STM-N線路的時鐘。SDH鏈路上的網(wǎng)元必須采用通過定時方式或者STM-N線路信號定時方式，將定時信號傳遞至下一個網(wǎng)元。從SDH的結構來看：SDH傳送網(wǎng)要正常工作必須考慮和規(guī)劃以下三個方面的 因素：(1) SDH設備在工作 時必須以一個時鐘作為其時鐘基準；(2) SDH的網(wǎng)元之間存在同步基準設定的問題；(3) SDH的支路信號中有指針調(diào)整的設計因素。因此ITU對SDH網(wǎng)絡的同步有專門的規(guī)范建議，我國也制定了一些規(guī)范。以 正確的指導SDH網(wǎng)絡的同步規(guī)劃。從傳送網(wǎng)的容量、技術、管理、成本來講，SDH具有各個方面的優(yōu)勢。然而從同步信息的傳遞來講，PD

28、H還是具有穩(wěn)定、透明的特點。1.4 BITS 簡介數(shù)字同步網(wǎng)是現(xiàn)代通信網(wǎng)的一個必不可少的重要組成部分，能準確地將同步 信息從基準時鐘向同步網(wǎng)各同步節(jié)點傳遞，從而調(diào)節(jié)網(wǎng)中的時鐘以建立并保 持同步，滿足電信網(wǎng)傳遞業(yè)務信息所需的傳輸和交換性能要求，它是保證網(wǎng) 絡定時性能的關鍵。隨著各種數(shù)字業(yè)務和通信方式的發(fā)展，要求整個數(shù)字網(wǎng) 的時鐘性能有所提高。以往我國電信網(wǎng)的同步方式采用自上而下的主從同步 方式，以交換機作為同步中心。而今，多種數(shù)字設備日益增加，所需要的基 準定時信號的數(shù)量和類型也增多，因而引出了時鐘設備和定時信號的供給問 題。目前，主要存在以下問題：(1) 現(xiàn)裝用的數(shù)字交換機內(nèi)，時鐘的部分性能與

29、規(guī)定的標準和ITU-T的建議不符，達不到相應的時鐘等級要求。 新型數(shù)字設備的應用，如同步數(shù)字系列(SDH)、No.7信令系統(tǒng)(SS7)、數(shù)字交叉連接設備(DACS)、全球移動通信系統(tǒng)(GSM)、智能網(wǎng)(IN) 等，都對時鐘的性能提出了更為嚴格的要求。而現(xiàn)有時鐘不能滿足新增 設備的要求。(3) 同步網(wǎng)的運行受通信業(yè)務操作的影響，因節(jié)點時鐘是通信設備(主要是 交換設備)的一部分，當進行涉及時鐘的操作時，有可能影響同步網(wǎng)的 運行。因此，有必要在同步節(jié)點或通信設備較多的情況下，以及通信網(wǎng)的重要樞紐 上，單獨設置時鐘系統(tǒng)，承上啟下，溝通整個同步網(wǎng)，對所在的通信樓的設 備提供滿意的同步基準信號。這種設備稱

30、為“通信樓綜合定時供給系統(tǒng)”， 英文簡稱 BITS ( Building Integated Timing Supply)。以我司的BITS設備為例來看BITS的一些特點。SYNLOCK硬件整體采用了 多重備份技術，增強了系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。系統(tǒng)重要單元，如GPS(Globe Positioning System )、輸入接口、銣原子時鐘源等均為雙重備份結構。內(nèi)部分配總線亦采用了多重信號源備份結構。其特點如下：(1) 靈活配置，適應不同級別時鐘源既可為銣原子鐘、又可為高穩(wěn)晶體鐘，能夠靈活地進行不同時鐘級別 的配置，適合 C1C5不同級別的交換局用作專用定時供給設備。(2) 采用GPS技術

31、，大大提高時鐘源性能GPS信號為實現(xiàn)精密的全球衛(wèi)星同步提供了基礎，采用高性能的銣原子振蕩 器或優(yōu)質(zhì)高穩(wěn)晶體振蕩器，從本質(zhì)上保證了輸出頻率的短期穩(wěn)定度，加上當 今GPS新技術，更能大大提高時鐘源的長期穩(wěn)定性能，使銣原子鐘擁有銫原 子鐘的指標，使晶體鐘擁有銣鐘的指標。GPS技術和銣原子鐘技術的結合獲得了最完美的時鐘。 先進的DDS技術采用先進的DDS技術，使得智能軟件鎖相電路擁有強大的抗輸入漂移、抖動、相位瞬變等干擾能力，和無基準源時的長久高精度保持能力。加上基準源的 多重參考控制和靈活配置輸入?yún)⒖嫉募墑e模式，使得時鐘性能穩(wěn)定可靠。(4) 時鐘終身免維護采用智能軟件和 DDS技術，不但使系統(tǒng)擁有很

32、強的抗輸入干擾的能力，而且 使時鐘長期相位漂移得到補償，終身免校正，免維護。(5) 外基準源輸入豐富既可跟蹤 GPS，又可跟蹤外部的 2048kHz、2048kbit/s、10MHz、8kHz等 時鐘信號，當多輸入源存在時，智能選擇最高精度的輸入源使用。擁有可靠的防雷接口，可以使輸入、輸出端口不受雷擊。(6) 靈活豐富的輸出端口既有 2048kHz、2048kbit/s 輸出，又可提供 10MHz、5MHz、1544kHz、64kHz、 16kHz、8kHz等同步時鐘信號輸出。端口數(shù)量多達 400個，適用于75 Q /120 Q不同負載。輸出電路具有智能識別功能，能自動判斷輸出接口的線路狀態(tài)。

33、(7) 擁有精密同步信號質(zhì)量監(jiān)測除能測量定性指標信號丟失(LOS)、幀失步(OOF)、傳輸系統(tǒng)告警指示(AIS)、循環(huán)冗余校驗(CRC)、雙極性破壞(BPV)夕卜，還能提供高精度的最大時間間隔 誤差(MTIE )、時間偏差 TDEV、 f/f定量指標數(shù)據(jù)，并以曲線方式顯示， 與國際標準對比。(8) 擁有中文 WINDOWS98 終端維管臺采用基于中文 WINDOWS98平臺的頁面和菜單系統(tǒng)，醒目、直觀、方便的完 成與系統(tǒng)的各種交流。包括模式、參數(shù)、口令設定，系統(tǒng)工作狀態(tài)監(jiān)視、維 護操作、數(shù)據(jù)存儲打印等。(9) 提供集中網(wǎng)管接口提供接受省級或全國同步網(wǎng)管中心統(tǒng)一集中監(jiān)控，采用TL1語言(一種通信

34、語言)進行對話。1.5同步原則網(wǎng)絡同步的目標是控制滑動的發(fā)生，然而同步不好不僅僅造成滑動這一個損傷，在SDH網(wǎng)絡中，同步不完善將導致傳輸信號中大量的抖動和幀失步。因 此所有與基于時隙交換的設備相連的設備，都必須保持網(wǎng)絡同步。即交換設 備、傳輸設備之間保持同步。(1) 當本地同步網(wǎng)有 BITS設備時，優(yōu)選BITS輸出作為交換設備的參考源。(2) 至少保證主備兩路同步參考源。(3) 兩路參考源建議選擇高級別的不同路由、不同方向的定時信息。（4）YDN123 1999 （同步網(wǎng)的規(guī)范方法和組織原則）中建議以下同步原則：當同級別路由傳輸網(wǎng)絡是以PDH和SDH傳輸路徑共存時，首選PDH鏈路作為定時同步。

35、SDH是用STM N線路信號來傳送定時信息， SDH設備應提供一個和 STM N時鐘相關的專用 2048KHZ （ Kbits ）通道，這個通道只提供定時 信息，不傳送業(yè)務信息。下端設備應從此通道中提取定時。SDH設備中的PDH支路不能傳送定時基準。由于SDH的各個等級 VCn所支持的PDH通道中，業(yè)務信息和定時信息是同時傳送的，但有指 針調(diào)整等原因匯引入較大的抖動和漂移，因此不建議從SDH的支路業(yè)務碼流中提取時鐘。SDH網(wǎng)元的末端設備不能提供專用定時接口的，以及末端設備（交換機 設備、基站等）不便于提供專用定時接口的，而必須從SDH的業(yè)務碼流中提取同步定時的，應保證SDH傳輸網(wǎng)絡與上級交換設

36、備處于同步。1.6同步參考源信號的介紹2048Kbits :其幀結構符合ITU T建議的G.704中的要求。為 HDB3碼。其物理特性符合G.703相關要求。75歐姆和120歐姆兩者阻抗方式。即我們通 常所說的E1信號。信號標準2048kbit/s ,波形應符合IUT-T G.703建議，幀結構符 合ITU-T G.704 建議，抖動應符合 ITU-T G.823 建議信號碼形HDB3每個傳輸方向的線對一個同軸線對一個對稱線對測試負載阻抗75 Q電阻性120 Q電阻性脈沖（傳號）的標稱峰值電壓2.37V3V無脈沖（空號）的峰值電壓0 ± 0.237V± 0.3V標稱脈沖寬度

37、244ns脈沖寬度中點處正負脈沖幅度比應優(yōu)于0.951.05標稱脈沖半幅度處正負脈沖寬度比應優(yōu)于0.951.05表1-2 2048Kbit/s接口輸出口一般要求2.048MHz :是無幀格式的時鐘信號，其物理特性符合G.703相關要求。75歐姆和120歐姆兩種阻抗方式。接口形式SMA同軸電纜輸入或?qū)ΨQ電纜輸入輸入信號標準2048kHz ,波形應符合ITU-T G.703建議，抖動應符合 ITU-T G.823 建議信號碼形雙極性脈沖波形輸入信號阻抗75W （同軸電纜輸入）/120W （對稱電纜輸入）表1-3 2048KHZ/S接口輸出口一般要求MG002301 時鐘同步系統(tǒng)原理及故障處理專題I

38、SSUE 1.0第2章MSC60時鐘同步系統(tǒng)第2章MSC60時鐘同步系統(tǒng)知識點1. MSC60的時鐘體系的技術指標、特點2. 時鐘同步系統(tǒng)的構成3. 128AM和SM系統(tǒng)的時鐘分配2.1 MSC60同步系統(tǒng)技術指標和特點MSC60同步系統(tǒng)采用數(shù)字鎖相環(huán)及可靠的軟件鎖相方式，使MSC60移動交換中心整機時鐘可靠地跟隨上級局時鐘。 由于其二級A類時鐘的高準確度，還 可以以準同步方式接入長途匯接局使用。2.1.1技術指標同步系統(tǒng)的技術指標如表四所示，MSC60的同步系統(tǒng)滿足并高于國標要求。序號項目名稱指標與功能1時鐘進網(wǎng)參數(shù)最低準確度二級時鐘：土 4 X 10-7三級時鐘：土 4.6 X 10-6牽

39、引范圍二級時鐘：能夠同步到準確度為土4X 10-7時鐘三級時鐘：能夠同步到準確度為土4.6 X 10-6最大頻率偏移二級時鐘：5 X 10-10/天 三級時鐘：2 X 10-8/天初始最大頻率偏差二級時鐘：V 5 X 10-10三級時鐘：V 1 X 10-82長期相位變化理想工作狀態(tài)MRTIE < 1ms保持工作狀態(tài)MRTIE < as+ (1/2 ) bs2+cns二級時鐘： a=0.5b=1.16 X 10-5 c=1000三級時鐘： a=10 b=2.3 X 10-4c=10003時鐘工作方式應具有快捕、跟蹤、保持和自由運行四種方式。4時鐘備用冗余度具有二個性能相同的獨立時鐘

40、，一個時鐘岀故障時另一個時鐘能立即正常工作5時鐘的可維護性各級時鐘應具有頻率粗調(diào)、微調(diào)功能生產(chǎn)廠家提供維護方法，應盡可能在現(xiàn)場 調(diào)節(jié)步率。6頻率基準的保護 倒換二級時鐘或三級時鐘的交換設備應至少有兩條同步鏈路的輸入口即主用和備 用，當推動輸入主用頻率基準后，對于二級時鐘的交換設備，時鐘自動轉(zhuǎn)入保持工作狀態(tài)；對于三級時鐘的交換設備應自動倒換到備用頻率基準，如果備用 頻率基準也發(fā)生故障，則應自動轉(zhuǎn)入保持工作狀態(tài)。7告警功能對下述情況應能從控制中心和本局自動檢測并發(fā)岀告警：1) 對任何輸入下的2048kbit/s數(shù)字信號，每24小時發(fā)生四次滑動， 產(chǎn)生一般性 告警。2) 對任何輸入的2048kbit

41、/s數(shù)字信號，每24小時發(fā)生滑動次數(shù)等于或多于255次產(chǎn)生嚴重告警。3) 二級節(jié)點或三級節(jié)點失去輸入頻率基準十分鐘或連續(xù)錯幀十分鐘產(chǎn)生一般性 告警。4) 二級節(jié)點或三級節(jié)點失去頻率基準24小時或連續(xù)錯幀24小時產(chǎn)生嚴重告警。5) 鎖相環(huán)路頻率調(diào)節(jié)范圍的監(jiān)界告警。由于進鐘晶體的老化而導致固有的時鐘 頻率偏離鎖相環(huán)的控制范圍(控制信號超岀時鐘調(diào)節(jié)范圍的四分之三)時發(fā)生 一般性告警。6) 時鐘本身發(fā)生故障，例如恒溫槽故障、時鐘停止工作等發(fā)岀嚴重告警。8顯示功能能顯示時鐘的工作方式(快捕、跟蹤、保持和自由運行)，能顯示正在使用的 頻率基準、時鐘、上一次頻率基準的倒換時間以及人為強制狀態(tài)。9控制功能可選

42、擇時鐘工作狀態(tài)，可倒換頻率基準和時鐘。表2-1時鐘系統(tǒng)技術指標2.1.2 MSC60同步系統(tǒng)特點：(1) 擁有國標三級和二級 (包括A和B類)時鐘，可滿足移動端局、 關口局、匯接局等各種交換中心局的不同要求；做端局時還可以為 BSC提供參考時鐘。(2) MSC60各級別時鐘系統(tǒng)的各項指標均達到并優(yōu)于國標的相應要求，其中GGCKS采用國外晶體經(jīng)測試達到2級A類的指標。(3) 結構選配靈活，三級和二級時鐘可以通過終端進行配置選擇。(4) GGCKS時鐘系統(tǒng)可以檢測參考源的頻率和MRTIE值，并提供參考源降質(zhì)倒換功能。實現(xiàn)硬件失鎖檢測，時鐘板故障時硬件能自動進行倒換。(5) 軟件功能強大。在維護界面

43、能方便的控制時鐘的參考源基準、鎖相方式 等工作方式，擁有完備的，完全符合國標要求的告警功能。(6) MSC60同步系統(tǒng)可以接收交換機中繼板DTM、E16、STU板從中繼線路中提取并分頻后的 8K時鐘，另外，提供 2.048MHz，2.048Mbit/s等 接口可以直接與 BITS設備相連，同步系統(tǒng)“凈化”提取的時鐘后，合 成交換網(wǎng)所需的時間信號。(7) MSC60時鐘系統(tǒng)具有強大的鎖相能力，適應各種時鐘傳輸情況。在PDH和SDH傳輸網(wǎng)絡共存時期，數(shù)字同步網(wǎng)的局間定時傳輸鏈路是以PDH傳輸系統(tǒng)為基礎，以SDH系統(tǒng)為輔助，某些數(shù)字同步網(wǎng)節(jié)點在不得已的 情況下可能要選用 SDH傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)亩〞r信號

44、作為備用定時信號或 主用定時信號。目前的電信網(wǎng)絡上，SDH相對PDH有許多優(yōu)點，大量的本地電信網(wǎng)的新增傳輸系統(tǒng)都采用SDH ,這就造成大量末端設備和上游設備只用SDH傳輸系統(tǒng)連接。SDH傳輸定時信號時會串入 SDH設備 時鐘（SEC ）而不具有透明性，對載運碼流的指針調(diào)整會對載運碼流造 成較大的漂移損傷，這就導致了大量SDH系統(tǒng)連接的末端設備的同步問 題。這些末端設備又是數(shù)字同步網(wǎng)現(xiàn)在鞭長莫及的地方。MSC60時鐘系統(tǒng)鎖相模式有 PDH模式和SDH模式兩種。在 SDH模式下，時鐘系統(tǒng) 能可靠鎖定以 SDH傳輸系統(tǒng)作為局間定時傳輸鏈路而傳輸?shù)暮兄羔?調(diào)整達15卩的定時信號，凈化時鐘信號，徹底保

45、證業(yè)務質(zhì)量。在局間傳 輸?shù)亩〞r信號比較好時，可選用PDH模式。（8）提供高精度的實時時間參數(shù)（年月日時分秒）。GGCKS可以軟件設置并提供硬件保護來選取參考源，參考源信號和本板的 鎖相后的時鐘由數(shù)字鑒相電路進行鑒相，CPU讀取鑒相的結果后調(diào)整數(shù)字時鐘調(diào)整器件輸出的時鐘，以達到與上級時鐘同步的狀態(tài)。同步后的時鐘信號 經(jīng)過分頻后，產(chǎn)生 RTC需要的時鐘，CPU讀取RTC的時間參數(shù)，通過串口 與主控設備通訊。按照理論計算：在本局時鐘級別為二級時鐘時，每月最大時間偏差為30x24x3600x0.4ppm =I. 036s。在本局時鐘級別為三級時鐘時，每月最大時間偏差為30x24x3600x4.6ppm

46、 =II. 923s。遠遠高于50ppm精度的計算機時間。正常情況下，時鐘板與上級局時鐘同步，RTC的時鐘源是采用與上級局同步的時鐘信號，最終同步到一級時鐘，偏差很?。s小于0.2ppm ），且輸出頻率在標稱值上下來回擺動，實際的每月最大時間偏差小于30x24x3600x0.2ppm=0.518s。在異常情況下，如交換機時鐘加入自由振蕩狀態(tài)，由于GGCKS時鐘板采用高于數(shù)字程控交換設備 2A級恒溫晶體，在10年內(nèi)的偏差小于 0.4ppm，每天最大時間偏差為24x3600x0.4ppm = 0.03456s （由于交換設備不可能長期處于自由振蕩狀態(tài)，我們只計算每天最大偏差）。因此，MSC60可提

47、供高準確度的時間參數(shù)。2.2 MSC60交換機的時鐘同步系統(tǒng)的構成MSC60的時鐘同步系統(tǒng)包含時鐘同步模塊和中繼模塊，時鐘同步模塊完成主 要的同步處理功能和交換機系統(tǒng)工作時鐘供給功能，中繼模塊則完成線路接 口和線路時鐘的提取功能。中繼模塊在這里我們不多介紹。2.2.1時鐘模塊配置如圖2-1所示，MSC60移動交換中心的時鐘框 CKM框由PWC（電源板）、 GGCKS（時鐘源板卜GCKD（時鐘輸出驅(qū)動板卜及CKB（時鐘框母板）組成。該 框只占標準機框的一半。012345678910 1 12 13 14151617 18 19 2C2122 232425GGGPW-CJCK-CC K-PW-圖2

48、-1 MSC60時鐘框配置時鐘框可由7塊單板組成：PWC為二次電源板，占2個槽位，2塊PWC板互為熱備份。GGCKS為二、三級時鐘合一板，占 2個槽位，2塊GGCKS板互為主備 用，可提供兩種輸入標準源信號接口和MSC60中繼提取的線路時鐘接口。GCKD為時鐘驅(qū)動板，占2個槽位，2塊GCKD板為時鐘驅(qū)動雙備份， 功能是為各個功能框提供時鐘信號。僅在128模塊AM中配置。可以提供32路8KFRAME 和2MHz差分信號。2.2.2時鐘同步板GGCKS的原理介紹GGCKS是交換機同步系統(tǒng)的核心。GGCKS的功能：提供三種參考源接口，通過本板的數(shù)字鑒相器、軟件濾波和 鎖相，利用先進的 DDS技術輸出

49、與參考源同步的高質(zhì)量的時鐘信號，供交換 機系統(tǒng)使用，同時提供高精度的實時時間參數(shù)。GGCKS提供一個差分串口，可以和主機通訊，通報本板狀態(tài)、上報時間參數(shù)和執(zhí)行主機的配置命令。2.2.3 GGCKS的工作過程上電自僉 tf （復位恒溫晶體預熱|200秒1:沒有可用參考源2 :有可用參考源3 :保持狀態(tài)下發(fā)現(xiàn)有可用參考源圖2-3 GGCKS的工作過程GGCKS在上電后會進行內(nèi)部器件等的自檢，若自檢不過，則會復位自己，重新自檢，直到自檢通過。自檢通過后才可以進入主程序中。由于恒溫晶振工 作需要工作在相對恒定的溫度環(huán)境中，因此主程序保留200秒的時間以便恒溫晶體的加熱，在此階段，GGCKS處于自由狀態(tài)

50、下。GGCKS的輸出時鐘的頻率隨著時間有一個變化，直到穩(wěn)定下來。此間大約有200秒的時長。在此過程中，GGCKS通過串口與主機通訊，請求主機配置參數(shù)（時鐘級別、參考 源級別、實時時間參數(shù)等）。GGCKS隨后開始對參考源進行判斷，如果沒有可用參考源，GGCKS繼續(xù)保持自由時鐘狀態(tài)。當有可用時鐘，則進入快捕狀態(tài)，此間GGCKS對參考源進行同步鎖相處理，并以大步長調(diào)節(jié)GGCKS的輸出，以便盡快與輸入?yún)⒖荚催_到同步。此時 GGCKS的輸出的短期相位變化較大。快捕時間一般為 750秒，對于一般的參考源都可以到達同步的穩(wěn)定。此時 GGCKS進入跟蹤狀態(tài)。跟蹤狀態(tài)下，GGCKS的輸出指標滿足 G.812以及

51、國標的參數(shù)要求。在跟蹤狀態(tài)下，如果參考源丟失，GGCKS進入保持狀態(tài)，以跟蹤時的數(shù)據(jù)流作為調(diào)節(jié)參數(shù)，繼續(xù)保持輸出與跟蹤前時刻（時間段）的時鐘特性。直到參 考源恢復。2.2.4 GGCKS的指示燈的含義GGCKS板采用標準單板結構，面板上有17個指示燈。名稱顏色狀態(tài)描述RUN紅色通訊正常時，該燈每秒閃爍1次；不正常時，則 0.25秒閃爍1次。ACT綠色常亮：本板主用指示；常滅：本板備用指示。F0綠色所選/外參考源狀態(tài)指示：常亮：參考源異常時；常滅：參考源好；閃爍：輸岀與外部參考源失鎖 時F1綠色系統(tǒng)全部正常時滅（包括恒溫晶振、DDS、硬件倍頻電路等屬綜合信息 ）。LOF綠色亮：硬件倍頻電路失鎖；

52、滅：硬件倍頻電路鎖相正常DDS綠色亮：DDS輸出異常；滅：DDS輸出正常LOCK綠色亮：軟件鎖相異常；滅：軟件鎖相正常CLK綠色滅：主機配置時間完成且時間芯片工作正常；否則閃爍R8K0綠色亮：選中外參考源8K0 ；滅：沒選中外參考源8K0R8K1綠色亮：選中外參考源8K1 ；滅：沒選中外參考源8K12MB0綠色亮：選中外參考源2MBit/s0 ； 滅：沒選中外參考源2MBit/s02MB1綠色亮：選中外參考源2MBit/s1 ； 滅：沒選中外參考源 2MBit/s1R2M0綠色亮：選中外參考源2MHz0 ；滅：沒選中外參考源 2MHz0R2M1綠色亮：選中外參考源2MHz1 ；滅：沒選中外參考

53、源2MHz1REFA綠色亮：選中外參考頻偏太大（二級時鐘超過0.4ppm，三級時鐘超過4.6ppm）； 滅：正常范圍。MOD綠色同步工作方式指示燈：滅：自由振蕩；快閃：快捕；慢閃：跟蹤；常亮：記憶（保持）+12V綠色指示12V電源，正常時常亮；滅：表示由48V轉(zhuǎn)換給恒溫晶振用的12V電源出現(xiàn)故障。表2-2 GGCKS指示燈的定義2.2.5時鐘系統(tǒng)控制結構時鐘系統(tǒng)控制結構如圖 2-4所示。操作維護臺與主處理機之間通過10M/100M的以太網(wǎng)口通信， 交換機主處理機與 GGCKS直接通信或通過 GALM板（B模 塊獨立成局時）通信。圖2-4 GGCKS時鐘系統(tǒng)整體控制結構由于GGCKS設計兼容了原時鐘板 CK3、CK2等單板，因此在不同的系統(tǒng)中,有不同的通訊速率。 因此對應GGCKS的單板的撥碼開關和 CKB母板的撥碼 開關也有不同的選擇。不同的系統(tǒng)也對應不同的通訊線的接口。B獨立局時鐘 框（僅有GGCKS）配置SLT +GGCKS的時鐘