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1、,第六章 SDH网络同步,SDH网络结构,SDH网同步,同步是指通信网中运行的所有数字设备的时钟在频率或相位上都控制在预先确定的容差范围内。数字同步网的网同步包括比特同步和帧同步。比特同步指收发两端必须有相同的频率及相位；帧同步是指在多路复用和时隙交换的过程中经过帧调整器的调整达到帧同步的目的。,SDH同步的目的,频率同步可以维持各网元相同的频率，但不能保证各点的相位。由于各点相位的随意性，在网络中会产生跟踪和传输损伤带来的相位误差积累，SDH同步网必须将其消除。SDH中净荷是异步传输的，虽然可以通过指针调整减小频率差，但指针会带来输出信号的抖动和漂移，对此，SDH同步网必须限制和减少网元指针
2、调整的次数。,SDH同步要解决的问题,如何消除SDH网指针调整对在SDH/PDH网边界产生的较大相位跃变。 SDH网允许不同规格的净荷实现混合传输，如何规划同步网。 SDH自愈环、路由备用和DXC的自动配置功能给网同步定时的选择带来了复杂性，增加了算法的难度。,数字网中的同步方式,同步网络能够提供定时参考信号，这是数字通信实现网同步的保障。同步网络中的网络节点通过链路连接，并按照一定的同步控制方式传送定时信息。基本的同步方式主要有以下四种：,同步方式,主从同步方式 相互同步方式 准同步方式 混合同步方式,主从同步方式,主从同步方式是指在同步网内设置一系列的等级时钟，最高级的时钟称为基准时钟，上
3、一级时钟与下一级时钟形成主从关系。通过使用锁相环技术，使从时钟的相位与定时基准信号的相位偏差保持在一定的范围内，从而使节点从时钟与基准时钟同步。主从同步的优点是对从时钟频率精度性能要求较低，控制简单、适用于多种网络，稳定性好，成本较低。缺点是对基准时钟的依赖性大。,主从同步网示意图,SDH同步网结构 - 同步参考链,相互同步方式,相互同步方式是指同步网内各节点接收从与它相连的其它节点时钟送来的定时信号，并根据所有接收到的定时信号频率的加权平均值来调整自身频率，将所有时钟都调整到一个稳定、统一的系统频率上，以实现全网的同步。相互同步的优点是对时钟性能要求不高，网络可靠性较高，对网络中链路故障不敏
4、感。缺点是整个网络系统复杂，网络稳态频率不确定且受外界因素的影响较大，网络参数的变化容易影响性能的稳定性。,准 同 步 方 式,准同步方式又称为独立时钟方式，是指在网内各节点上都设立高精度的独立时钟，这些时钟具有统一的标称频率和频率容差，各时钟独立运行，互不相控。虽然各个时钟的频率不可能绝对相等，但由于频率精度足够高，频差较小，产生的滑动可以满足指标要求。准同步方式的优点是简单、灵活，缺点是对时钟性能要求高，成本高，同时存在周期性的滑动。,准 同 步 示 意 图,混合同步方式,混合同步方式是主从同步和准同步相结合的同步方式，也被称为伪同步方式。将全网划分为若干个同步区，同步区内采用主从同步方式
5、，在区内设置一个主基准时钟，其它节点时钟跟踪主基准时钟，各个同步区内的主时钟则采用准同步方式。这种同步方式可以减少时钟级数，使定时信息链距离缩短，改善同步网性能。根据信产部数字同步网的规划方法与组织原则，我国现阶段采用这种同步方式。,混合同步示意图,BI TS1,BITS2,G.811钟,BITS3,从时钟的工作方式,从时钟有三种工作方式： 跟踪工作方式 保持工作方式 自由运行方式,跟踪工作方式,跟踪工作方式是指在正常业务条件下的工作方式，此时从时钟的振荡频率同步于外部输入的基准时钟信号。从时钟振荡频率的精度主要受基准时钟信号的固有相位噪声和从时钟锁相环的相位的相位噪声的影响。SDH设备时钟的
6、外部定时信号可以通过两种方式获得，一种是网元直接从外部2.048kHz或 2.048kbit/s的同步定时源获得；另一种是从接收的STM-N线路信号中提取。,保持工作方式,当从时钟丢失所有定时基准后，进入保持工作方式。进入保持工作方式后，从时钟利用定时基准信号丢失前所存储的最后频率信息作为定时基准信号，在受控振荡器上维持一定的电压。由于从时钟采用的定时基准信号不是当前主时钟的定时钟信号，因此振荡器的固有频率会慢慢的漂离当前主时钟的频率，但只要时钟性能稳定，仍可以保证从时钟频率在长时间内（24h）与基准频率的偏差保持在一定的范围内。,自由运行方式,当从时钟不仅丢失了所有的定时基准信息，而且丢失了
7、定时基准记忆或从时钟根本没有保持功能时，从时钟内部振荡器工作于自由振荡方式。另外，当从时钟处于保持模式的时间超过了规定的时间时，也会进入自由振荡方式。在SDH网中，当网元输入光信号丢失时，网元时钟就处于自由运行方式。,. 内部定时方式当外同步定时与提取定时不能正常工作时，设备转入内部定时工作方式。 A). 保持模式设备模拟它在24小时以前存储的同步记忆信息来维持设备的同步状态；其精度要求为：0.37ppm。 B). 自由运行模式超过24小时以后，设备内部存储的同步记忆信息已经用完，此时利用其内部的振荡器产生的信号作为同步信号；其精度要求为：4.6ppm。,不同时钟工作方式的精度,ITU-T规定
8、的4级时钟,基准主时钟满足G.811规范。转接局时钟满足G.812规范（中间局转接时钟）。端局时钟满足G.812规范（本地局时钟）。SDH网络单元时钟满足G.813 规范（SDH网元内置时钟）。,时钟的种类和要求,时钟种类,铯原子钟：长期频率稳定度和精确度很高的时钟，其精度优于1*10-11，但短期稳定度不够理想。,2. 石英晶体振荡器：廉价时钟源，可靠性高，但是长期频率稳定度不好。,3. 铷原子钟：稳定度、精度和成本介于上述两种时钟之间。频率可调范围大于铯原子钟，长期稳定度低一个量级左右，但有出色的短期稳定度和低成本特性，寿命约十年。,时钟的种类和要求,时钟要求,3. 噪声发生,2. 牵引范
9、围,4. 噪声容限,1. 频率准确度,5. 转移特性,6. 瞬态响应和保持特性,频 率 准 确 度,频率准确度要求： 在任何应用运行条件下，SDH网元设备时钟（SEC）相对可跟踪与G.811时钟的基准源的输出频率准确度，不应劣于110-11。,牵 引 特 性,牵引范围包括牵引入范围和牵引出范围： 牵引入范围由称捕捉范围，是指时钟能够获得锁定的输入定时信号的最大频带宽度。 牵引出范围是指当时钟已经和输入定时信号锁定，能够维持这种锁定的输入定时信号的最大频带宽度。,SDH同步定时的工作方式,SDH传输网中设备可以配置为DXC、ADM、TM、REG。这些不同的网络单元在SDH网中的地位和应用有很大的
10、区别，因而其同步配置和时钟要求也不同。一般来说，SDH同步网提供了三种不同的网络单元定时方法。,SDH网元时钟结构,T1：线路信号STM-N；,T2：未经SDH传输的PDH的2M信号，直接来自交换机；,T3：外同步基准。,T4：外时钟输出口，应具有SSM功能；,T0：为本设备各功能块提供定时。,在ITU-T G.707建议中规定了STM-N接口的SSM编码方式，用复用段开销字节S1的b5b8比特表示。,S1字节的使用,同步状态信息（SSM）与S1字节的使用,（SSM，Synchronization Status Message）也称为同步质量信息，用于在同步定时传递链路中直接反映同步定时信号的
11、等级。根据这些信息可以判断所收到同步定时信号的质量等级，以控制本节点时钟的运行状态，比如继续跟踪该信号，或倒换输入基准信号，或转入保持状态等。,外时钟同步,SDH网络单元提供输出定时输入定时接口，接口具有G.703 2Mbit/s的物理特性。外部提供的定时源一般有三种。 PDH网中的2.048M同步定时源； 同网中其它SDH网络单元输出的定时信号； 同网中BITS输出的时钟。,外同步定时源,三级以上时钟,从接收信号中提取的定时,从接收信号中提取定时是广泛应用的网元间同步定时方式。根据SDH设备应用的场合不同，该方式由可细分为五种类型。 由STM-N导出的外定时方式； 线路定时； 环路定时； 通
12、过定时； 支路定时。,由STM-N导出的外定时,提取时钟 发送时钟,该定时方式通常适合于链路中间的SSU同步单元。,线 路 定 时,西侧 STM-N,东侧 STM-N,提取时钟 发送时钟,该定时方式通常适合于链路中间SDH网关网元。,环 路 定 时,提取时钟 发送时钟,该定时方式通常适合于TM网元。,通 过 定 时,西侧 STM-N,东侧 STM-N,提取时钟 发送时钟,该定时方式通常适合于REG网元。,支 路 定 时,西侧 STM-N,东侧 STM-N,提取时钟 发送时钟,内 部 定 时 源,时钟,西侧 STM-N,东侧 STM-N,所有网元都应有内部定时源，以便在外同步源丢失时利用内部定时
13、源产生定时信息，使该网元工作于内部定时方式。,时钟的定时要求,抖 动 与 漂 移,抖动与漂移含义抖动：数字信号的特定时刻（如最佳抽样时刻）与理想时刻位置的短时间偏差。噪声、码间干扰、时钟的不稳定；映射、指针调整等是产生抖动的主要原因。漂移：数字信号的特定时刻（如最佳抽样时刻）与理想时刻位置的长时间（10Hz以下）偏差。温度的变化是产生漂移的主要原因。,输入抖动与漂移容限,A）. STM-N光接口输入抖动与漂移容限在STM-N 输入信号上使光设备产生1dB光功率代价的最大正弦抖动(漂移)峰-峰值。 B）. STM-N电接口输入抖动与漂移容限在STM-N 输入信号上使设备刚刚不产生误码的最大正弦抖
14、动(漂移)峰-峰值。 C）. PDH接口输入抖动与漂移容限在PDH 支路输入信号上使设备刚刚不产生误码的最大正弦抖动(漂移)峰-峰值。,在无输入抖动的条件下，设备在其输出端所产生 的最大正弦抖动（漂移）峰-峰值。 A）. STM-N光接口抖动与漂移的产生在无输入抖动的条件下，用12KHz高通滤波器在设备的光接口输出端测得的抖动根均方值。 B）. STM-N电接口抖动与漂移的产生在无输入抖动的条件下，用规定滤波器在设备的电接口输出端测得的抖动根均方值。,抖动与漂移的产生,C）. 映射抖动与漂移又称因支路信号映射产生的抖动与漂移。是指在无指针调整的条件下，因进行映射、去映射处理所产生的输出抖动与漂
15、移值。 D）. 指针调整抖动与漂移因进行指针调整而产生的抖动与漂移值。 E）. 结合抖动是考虑支路映射与指针调整同时发生时所产生的抖动值。,抖动与漂移的种类,SDH传送网中的同步,关于定时环路,G.811 时钟,定时环路出现故障状态,仅一个外定时源的方案设计,S1=0010,S1=1111,S1=1111,故障状态（光缆断）,二个外定时源的方案设计,S1=1111,S1=1111,B站,S1=1111,故障状态,设备应具有二个以上的外同步信号输入接口。A）、定时保护倒换功能当高等级的外同步源失效时，设备应能自动倒换到较低级别的外同步源。B）、恢复功能而当高等级外同步源恢复正常后，设备应能再恢复到从高级别的外同步源获取定时信号。,定时保护倒换与恢复,复习题：,1.简述SDH传输网基本的同步方式。 答： 主从同步方式 相互同步方式 准同步方式 混合同步方式,2.简述ITU-T规定的等级时钟。,基准主时钟满足G.811规范。转接局时钟满足G.812规范（中间局转接时钟）。端局时钟满足G.812规范（本地局时钟）。SDH网络单元时钟满足G.813 规范（SDH网元内置时钟）。,3.简述从时钟的工作方式,答： 从时钟有三种工作方式： 跟踪工作方式 保持工作方式 自由运行方式,
