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SDH微波傳輸中的同步時鐘
[ 通信界 / 21IC電子網(wǎng) / www.6611o.com / 2011/2/15 9:02:22 ]
 

  SDH微波傳輸電路是同步數(shù)字傳輸電路,電路中每個SDH傳輸設(shè)備都成為網(wǎng)元,電路中所有站點的網(wǎng)元時鐘頻率和相位都必須控制在預(yù)先確定的容差范圍內(nèi),以保證電路中各個中繼、交換節(jié)點的全部數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)正確有效的中繼和交換。

  如果SDH微波電路時鐘的性能或質(zhì)量下降,電路上出現(xiàn)了時鐘劣化,將引起各個網(wǎng)元不同步,使傳輸業(yè)務(wù)出現(xiàn)頻繁指針調(diào)整,影響信號的數(shù)據(jù)傳輸。在實時廣播電視節(jié)目傳輸中,若同步時鐘性能出現(xiàn)劣化,最終會導(dǎo)致傳輸干線或支線出現(xiàn)大的誤碼或中斷。

1 SDH微波設(shè)備及其定時方法

  SDH微波傳輸系統(tǒng)主要由SDH 復(fù)用設(shè)備、SDH微波傳輸設(shè)備和網(wǎng)管系統(tǒng)組成。

  SDH微波設(shè)備的定時有3種方法:

  (1) 外接同步定時信號———此時設(shè)備的同步信號由外部定時源提供,常用的有2 048 kHz和2 048 kbit/ s。

  (2) 從接收信號中提取定時信號———設(shè)備從接收到的微波側(cè)或線路側(cè)的STM - N信號中提取時鐘,作為同步信號。

  (3) 內(nèi)部同步時鐘源———目前所有的SDH微波設(shè)備都具有內(nèi)部定時元,以便在外部時鐘源丟失的情況下可以使用內(nèi)部自身的同步源。

2 網(wǎng)元同步的方式及方法介紹

  按照ITU - T建議G. 801,網(wǎng)元同步方式有3種:

  (1)全同步———指全網(wǎng)受一個或多個基準時鐘的控制。在多個基準時鐘情況下,所有基準時鐘之間應(yīng)是同步運行,即在正常運行條件下具有相同的長期準確度。

  (2)全準同步———指網(wǎng)絡(luò)中各時鐘獨立運行,互不控制,這時,要求各時鐘具有高準確度和穩(wěn)定度,以保證時鐘相對頻率偏差引起的滑動能達到指標的要求。

  (3)混合同步———指將數(shù)字網(wǎng)絡(luò)分為若干子網(wǎng),各子網(wǎng)內(nèi)數(shù)字設(shè)備的時鐘受屬于該子網(wǎng)的基準時鐘控制,在各子網(wǎng)內(nèi)部為全同步,而各子網(wǎng)基準時鐘之間則按照同步方式運行。

  根據(jù)不同的同步方式要求有兩種同步方法:

  (1)主從同步方式———指微波電路中設(shè)一時鐘主站,該站配有高精度的時鐘,電路內(nèi)各站的網(wǎng)元均受控于該主站(即跟蹤主站時鐘, 以主站時鐘為定時基準) , 并且逐級下控, 直到電路中末端網(wǎng)元———終端站。

  (2)相互同步方式———在微波電路中不設(shè)主時鐘,由電路中各站點的時鐘相互控制,最后都調(diào)整到一個穩(wěn)定的、統(tǒng)一的系統(tǒng)頻率上,從而實現(xiàn)全電路同步工作。

3 網(wǎng)元同步的相關(guān)參數(shù)

  在SDH微波電路中,由于設(shè)備故障或者電路傳輸衰落等原因,電路中的定時基準性能也隨時可能變化,網(wǎng)元必須能判斷出當前時鐘源是否有效,或搜尋其他有效時鐘源,最后依據(jù)跟蹤時鐘源級別的設(shè)置決定跟蹤質(zhì)量較高的時鐘源,還要判斷出全電路時鐘是否出現(xiàn)定時環(huán)路,予以解除。這一切的實現(xiàn)都需要首先了解以下的概念: SSM、S1字節(jié)。

  SSM也稱為同步質(zhì)量信息,用于在同步定時傳遞鏈路中直接反映同步定時信號的等級。根據(jù)這些信號可以判斷所收到同步定時信號的質(zhì)量等級,以控制本站點的運行狀態(tài),比如繼續(xù)跟蹤該信號、或倒換輸入基準信號、或轉(zhuǎn)入保持狀態(tài)等。

  S1字節(jié)位于SDH 幀結(jié)構(gòu)中的MSOH 中的第9行、第1列。在ITUT - TG. 703建議中規(guī)定了STM - N接口的SSM編碼方式,用復(fù)用段開銷字節(jié)S1的b5~b8 bite表示。S1字節(jié)定義如表1所示。

表1 S1字節(jié)在SDH幀結(jié)構(gòu)中的定義

SDH微波傳輸中的同步時鐘

  需要注意的是在進行時鐘配置時,為了實現(xiàn)時鐘保護倒換,必須啟動S1字節(jié)。

4 同步方案設(shè)計的一般原則

  (1)盡量減少定時基準傳輸?shù)拈L度。在鏈狀微波電路中,最好將電路站點從中間劃成兩個部分,每個部分分別設(shè)立一個時鐘基準,每個部分分別跟蹤各自的時鐘基準,這樣可以減少定時基準的傳輸長度,使原有的傳輸長度減半,減少了時鐘劣化的可能性。

  (2)將網(wǎng)元的受控時鐘設(shè)置成從高等級時鐘獲取定時。時鐘等級越高,傳輸?shù)姆(wěn)定性就越好。

  (3)在一條微波電路中盡量配置1個以上的外定時基準?稍陔娐返钠鹗己徒K端各設(shè)立1 個時鐘基準,相互作為備份。

  (4)在形成環(huán)路的微波電路中,充分利用S1 字節(jié),防止出現(xiàn)定時環(huán)路。

  (5)在中繼傳輸?shù)奈⒉娐分校笠徽镜木W(wǎng)元要從前一站傳輸?shù)腟TM - N (群路信號)信號中提取定時信息

5 常見的SDH微波電路時鐘配置

  (1)僅一個外定時源的方案設(shè)計。

圖1是典型SDH微波電路單B ITS配置組網(wǎng)。站1外接1個B ITS,假設(shè)為G. 811時鐘,其余各站點需要通過電路定時跟蹤此基準定時源。

SDH微波傳輸中的同步時鐘

圖1 SDH微波電路單B ITS正常工作圖

  電路正常情況下,即沒有電路中斷和站點故障等異,F(xiàn)象時,所有從電路上提取定時的站點,會同時回送同步定時不可用( S1 = 1111)信息。每個站點都從所有配置時鐘源提取定時信息,并獲取同步質(zhì)量信息,優(yōu)先跟蹤質(zhì)量較高的同步源,相同質(zhì)量的同步源則跟蹤優(yōu)先級別較高的同步源,此時全電路跟蹤各自的時鐘源。全電路進入時鐘跟蹤穩(wěn)態(tài)如圖1所示。

  當兩個站點間傳輸中斷時,譬如發(fā)生在站2和站3之間,正常時鐘跟蹤鏈從傳輸中斷處的下游網(wǎng)元(站3)的跟蹤狀態(tài)會發(fā)生變化,進入保持模式,同時向下游網(wǎng)元(站4)插入S1字節(jié)1111,下游網(wǎng)元站因此也進入保持模式,如圖2,這時站3以下的站點全部進入保持模式,電路部分進入時鐘跟蹤異態(tài),直到站2和站3之間傳輸恢復(fù)才恢復(fù)全電路的時鐘跟蹤穩(wěn)態(tài)。

  (2)兩個外定時源的方案設(shè)計圖3是SDH微波點數(shù)雙B ITS配置組網(wǎng)。站1和站6各外接1個B ITS,假設(shè)為G. 811時鐘。電路正常情況下,即沒有電路中斷和站點故障等異,F(xiàn)象時,站1、站2和站3都主動跟蹤B ITS1時鐘源,B ITS2作為備用時鐘源,站4、站5和站6都主動跟蹤B ITS2, B ITS1為備用時鐘源。這種配置可以有效解決時基信息多次轉(zhuǎn)接造成質(zhì)量下降的問題。

SDH微波傳輸中的同步時鐘

圖2 SDH微波電路單B ITS異常工作圖

SDH微波傳輸中的同步時鐘

圖3 SDH微波電路雙B ITS正常工作圖

  當兩個站點傳輸中斷時,如圖4所示,例如發(fā)生在站4和站5之間,這時,站5、站6主用的外部時鐘源不變,但失去了備用的外部時鐘源。站4 由原來跟蹤B ITS2轉(zhuǎn)換成跟蹤B ITS1 的時鐘, 同時向站3 發(fā)送S1111,因此,站1、站2和站3失去了備用的外部時鐘源。直到電路傳輸恢復(fù)時鐘源跟蹤關(guān)系才能恢復(fù)。廣州市廣播電視數(shù)字微波電路的時鐘配置就是采用這種方式。

SDH微波傳輸中的同步時鐘

圖4 SDH微波電路雙B ITS異常工作圖

6 主要的時鐘性能指標

  主要的時鐘性能指標(1) 頻率準確度: 表征的是實際頻率值與理想的或定義的頻率值的偏離度或符合程度,一般用相對頻率偏差表示:

SDH微波傳輸中的同步時鐘, 式中f0 為頻率標稱值; fx 為頻率實測值。

  在各種應(yīng)用運行條件下,對于大于7天的連續(xù)觀察時間,基準時鐘的頻率準確度應(yīng)優(yōu)于±1 ×10- 11 ns。

  (2) 頻率穩(wěn)定度:指在一個相當長的時間內(nèi)由于時鐘內(nèi)在的因素或環(huán)境影響而導(dǎo)致的頻率波動。在數(shù)字同步網(wǎng)中,頻率穩(wěn)定度是△f / fx ,如果用最大時間間隔誤差M TIE來表征,其表達式為M TIE / s ( s表示實際測試的時間) 。我們習(xí)慣用的頻率穩(wěn)定度為負的多少次方與現(xiàn)在的M TIE為μs多少是一致的。

  (3) 時間間隔誤差( TIE) :指在特定的時間周期內(nèi),給定的時間信號與理想信號的相對延時,其單位通常用ns、μs或時間間隔U I表示。

  (4) 最大時間間隔誤差(M TIE) :指在一個測量周期內(nèi),一個給定的窗口內(nèi)最大相位變化稱為最大時間間隔誤差,是用來約束網(wǎng)絡(luò)接口中相位變化的峰—峰值和頻率抵消的一項技術(shù)指標。

  (5) 時間偏差( TDEV ) :是使用網(wǎng)絡(luò)接口上相位的特定組成范圍的指標。TDEV 和M TIE是表征時鐘相位變化特性的兩種方法,在同樣的觀察時間內(nèi),兩者的M TIE是相同的,但TDEV 值就可能有很大差別, TDEV正是反映時鐘信號的這一特性。

7 常見問題的處理方法

  (1)對有時鐘同步劣化告警的網(wǎng)元,或者曾經(jīng)出現(xiàn)過時鐘同步劣化的網(wǎng)元,可以考慮先更換該網(wǎng)元的時鐘板,如果問題沒有解決,可以更換上游站網(wǎng)元的時鐘。

  (2)如果連續(xù)多個時鐘跟蹤方向相同的網(wǎng)元同時出現(xiàn)時鐘同步劣化告警,可先排除最前面網(wǎng)元的時鐘同步劣化。

  (3)如果一個網(wǎng)元對應(yīng)的兩側(cè)網(wǎng)元的傳輸同時有誤碼、RLOS、RLOF告警,可以更換該網(wǎng)元的時鐘板。

  (4)如果配有主備時鐘板,可以將主備時鐘板進行調(diào)換。 

 

作者:21IC電子網(wǎng) 合作媒體:21IC電子網(wǎng) 編輯:顧北

 

 

 
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