劉曉麗 李偉英 張家口供電公司調度所
多年來，華北電力集團公司在通信方面投入了大量的資金，現已擁有國內先進的數字微波系統和交換系統，目前正在加緊建設光纖傳輸系統，預計在未來的2～3年內將建成一個覆蓋華北各地電力調度中心和重要電廠的以光纖為主體的華北電力通信傳輸網，來形成國家電力公司全系統、全國電通傳輸網的子網。而數字同步網是通信網的三大支撐網之一，通信網發展初期，需要同步的業務網種類較少，對同步的要求也并不高，網絡同步實現的方式均是以各業務內碼流提取時鐘并采用主從同步的方式，隨著通信網的不斷發展擴大，需要同步的業務網日益增多，尤其是高速數據業務和SDH傳輸系統在網上的大量使用，對同步的性能提出了更高的要求。如仍然采用傳統的同步方式，將無法保證同步質量及可靠性，因此，必須建立一個獨立于業務網之外的數字同步網來支撐整個華北電力通信網的通信質量。為此，華北電力集團公司的全系統同步網，已經2001年下半年建成并投入運行。
一、同步網技術探討
1．同步網的發展
數字同步網的發展經歷了兩個階段。第一，混合型同步網。此種同步網采用交換機時鐘作為同步網節點時鐘。早期的數字同步網目標是使交換網同步，采用混合型組網。其結構非常簡單，一般采用簡單的樹狀結構，在網絡運營維護中心設置了一個基準鐘（一般由自主運行的銫原子鐘組成），基準定時信號經傳輸網傳遞到各個交換中心，各級交換機時鐘成為同步網節點時鐘。可以認為，同步網不是一個獨立的物理網，它的維護管理依賴于交換網。第二，獨立型同步網。隨著通信網由模擬向數字演進，新業務不斷涌現，對同步的要求越來越高，對同步網各級節點時鐘提出了新的要求，對網絡的安全性和可靠性也提出了更高的要求。這樣，同步網逐漸獨立出來，形成了各級時鐘（PRC，PRS，BITS）和傳輸鏈路組成的獨立型同步網，并建立了相應的監控管理網，形成一套運行，維護和管理機制。下文將重點論述獨立同步網。
2．同步的必要性
在數字傳輸系統和數字交換設備構成的綜合數字網內，所傳遞的是離散脈沖信號，若兩個數字交換設備之間的時鐘頻率或相位不一致，或由數字比特流在傳輸中受相位飄移和抖動的影響，就會在數字交換系統中的緩沖存儲器中產生碼元的丟失和重復，從而導致在交換節點中出現滑動，而交換節點出現滑動時的影響取決于一次群碼流所傳送的業務，舉例如表1。
表1 一次群碼流所傳送的業務對滑動時的影響
傳送的業務 滑動產生的影響
話音通信業務 產生噪聲
C3類傳真業務 圖文垂直位置信息丟失
數據通信業務 數據包的丟失，可靠性降低
壓縮視頻業務 產生幀"定格"
SDH傳輸系統 數據業務無法正常工作
隨著各種新業務的引入，要求數字網具有一個高穩定度、高精度、安全可靠的網絡同步環境。因此必須建立一個獨立于業務網之外的同步網來支撐整個通信網的服務質量。
3．同步時鐘等級
同步網由各節點時鐘和傳遞同步信息的同步鏈路組成。根據數字同步網的分級，其節點時鐘等級可分為1級基準時鐘，2級節點時鐘和3級節點時鐘。其具體說明見表2。
表2 同步節點時鐘等級分類和說明
節點時鐘等級 應用 指標
1級基準時鐘
一般作為全網基準時鐘網絡中心NPRC和區域基準時鐘LPRC
長期精度應優于1X10-11，與UTC比對的時間精度應≤300 ns，符合ITU-T G.811規定。
2級節點時鐘 作為同步網中一般匯接點有保持功能的高穩時鐘 頻率準確度以基準時鐘為參考標準，在連續同步工作30天后，在保持一年時間的情況下，2級節點時鐘的準確度應優于±1.6 X10-8,其他指標應符合ITU-T G.812標準。
3級節點時鐘 作為SDH傳輸系統中的網元時鐘 以基準時鐘為參考標準，在連續同步工作30天后，在保持一年時間的情況下，3級節點時鐘的頻率準確度應優于±4.6X10-6。其他指標應符合ITU-T G.813規定的指標。
4．同步網的組網原則
規劃數字同步網應該遵守以下原則：（1）同步網應保證安全可靠、高起點和高質量，網絡監控管理軟件應由國內自主開發，且方便維護；（2）在同步網內不應形成環路，這是因為，一是在同步定時環路中所有時鐘與基準時鐘應隔離開來，二是由于定時參考的反饋會出現頻率不穩定；（3）同步網內各節點時鐘應從不同路由獲得主用和備用基準；（4）同步網內各節點時鐘可以從其他同一級或高一級設備獲得基準；（5）從基準時鐘到末端局站的基準傳輸之間介入的時鐘數量應盡可能的少（其中二級時鐘不得多于2～3個，三級時鐘不得多于3～4個）；（6）選擇可用性最高的傳輸系統傳送同步基準，并盡量縮短鏈路長度來提高可靠性。
5．基準定時信號選擇傳輸系統的原則
�。�1）自上而下規劃主備用基準傳輸系統路由。（2）基準傳輸系統的優選順序分別為：有保護倒換的地下光纜數字傳輸系統；有保護倒換的架空光纜數字傳輸系統；有保護倒換的數字微波系統；一次群對稱電纜數字傳輸系統。并且，當同時具有PDH和SDH傳輸系統時應優先選用PDH系統。（3）當傳輸系統僅有SDH系統時應通過STM-N信號直接提取時鐘同步網元時鐘。（4）基準傳輸系統性能的選擇盡量選擇直達路由，且選擇高可靠性、低誤碼、低漂移的傳輸系統。
6 . SDH傳輸系統接入方法
以SDH傳輸網絡為局間定時傳輸鏈路組織和規劃數字時鐘同步具有相當大的難度，這方面的應用還不是十分成熟。根據ITU-T對SDH的研究進展和國外的研究成果，只有在SDH系統內利用同步狀態信息實現了對SDH系統的管理控制并能防止出現定時環路時，才能在SDH系統內設置主備用定時鏈路。在不能通過同步狀態信息對SDH系統實現智能管理之前，為防止出現定時環路，只能利用線路定時方式并且不設備用定時鏈路。只設主用定時鏈路以后，一旦SDH系統發生故障，如中斷，將會出現SDH系統時鐘（低級鐘）長時間去同步下游綜合定時供給設備，從而導致綜合定時供給時鐘較長時間降質，其結果是上游中斷故障向下游擴散，同步質量下降。
由于SDH傳輸系統的特點，不能用2Mbit/s來傳基準定時信號，但可以用STM-N線路信號傳送定時基準信號。由于STM-N線路信號終端接入影響多路業務，必須采用高阻跨接方式直接從線路信號提取時鐘。圖1（見同步網圖1）為大唐電信公司采用高阻跨接方式在不影響同步業務的情況下提取時鐘，同步被同步設備（BITS）的方式圖解。
二、 華北電力通信網的同步網絡建設
華北電力通信同步網的設備均采用大唐電信科技公司的GNSS-97同步設備。
1．華北電力數字同步網建網出發點
�。�1）建設一個性能優良、安全可靠、便于擴容升級、方便維護，并且性價比較高，盡量一步到位的全華北電網數字同步網； （2）隨著SDH傳輸網的大規模建設，SDH傳輸系統本身會對同步信號的傳遞帶來新的問題，SDH網內傳送定時信號有不少困難，必須避免采用2Mbit/s傳送定時信號，應從STM-N線路碼流中提取定時信號，以免產生相位躍變影響下行方向的從時鐘；（3）隨著華北電力通信網的發展，將來將開通數據業務、寬帶業務等各種新業務，這些業務對同步必將提出更高的要求；（4）同步網必須方便升級擴容，能夠適應以后華北電力通信事業的發展。
2．華北電力通信同步網的網絡結構 （見圖2）
該網絡工程分別在北京、廊坊、唐山、秦皇島、承德、張家口和大同等市級電力公司和天津、河北、山西內蒙等省級電力公司設立一級基準時鐘LPR，包括全球定位系統GPS和同步供給單元系統SSU/BITS。這些節點與先期建立的華北局PRC將組成華北電力通信網主網同步時鐘網。區域基準時鐘LPR平時同步于GPS（或GPS、GLONASS雙星系統），在GPS（或GPS、GLONASS雙星系統）不可用時，能使其同步于來自基準時鐘PRC的定時基準信號。
同步供給單元SSU/BITS是受控鐘（即從時鐘），它對輸入的時鐘信號進行跟蹤與過濾整形，并提供多路輸出，為通信樓內的數字交換設備、數字數據設備、數字復用設備等提供定時信號，其精度受基準時鐘PRC和區域基準鐘LPR控制，內置的時鐘為Rb鐘。也可以采用PRC成與BITS一體的結構。
盡管GPS系統是目前造價低廉，精度很高的一種定位和定時系統，但是由于美國政府實施SA（可選擇性使用）政策，使我國接收到的時間和頻率精度大大下降。當GPS喪失后基站就無法切換，通信網的安全就會受到嚴重的損傷。針對SA政策，人們提出了GNSS全球導航定位系統。目前已經有GPS+GLONASS方式應用于華北電力通信網中，在接收GPS的同時又在接受俄羅斯的GLONASS衛星。由于有兩種基準供選擇，當一種基準出現人為干擾現象就能及時發現。從而大大提高了接收機的定位和定時精度，提高了接收的可靠性，保證了通信網的安全．
