本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)建設(shè)淺析

葉伯承 葉志堅(jiān) 廣州通信學(xué)院

　　同步是通信網(wǎng)數(shù)字化的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)若無(wú)良好的同步，數(shù)字信息的傳遞就不可避免地會(huì)出現(xiàn)誤碼、滑碼等現(xiàn)象。根據(jù)承載業(yè)務(wù)和信息的不同，誤碼、滑碼的影響程度也大不相同，對(duì)普通話音會(huì)產(chǎn)生“喀喀”聲；對(duì)VoIP語(yǔ)音會(huì)造成時(shí)延和抖動(dòng)增大、音質(zhì)變差；對(duì)傳真業(yè)務(wù)會(huì)造成信息不全；對(duì)無(wú)線話音業(yè)務(wù)會(huì)產(chǎn)生切換遲鈍、掉話率高、單向通話等現(xiàn)象，使接通率降低或通話質(zhì)量變差；對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)尤其是加密和壓縮后的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)會(huì)使丟包率、掉線率變高、傳輸效率降低；對(duì)可視電話、視頻點(diǎn)播和會(huì)議電視等視頻業(yè)務(wù)會(huì)出現(xiàn)花屏和伴音中斷等現(xiàn)象，根本無(wú)法保證業(yè)務(wù)質(zhì)量；對(duì)智能增值業(yè)務(wù)會(huì)造成信令丟失，導(dǎo)致接通率降低、業(yè)務(wù)質(zhì)量欠佳等現(xiàn)象；對(duì)金融和電子商務(wù)業(yè)務(wù)則會(huì)造成效率低下，密鑰丟失、業(yè)務(wù)安全性降低。

　　長(zhǎng)途通信對(duì)互聯(lián)互通業(yè)務(wù)的影響最大，通過(guò)監(jiān)視個(gè)別業(yè)務(wù)鏈路質(zhì)量并不能客觀地反映全網(wǎng)的滑碼性能。通過(guò)對(duì)主要指標(biāo)的比較可以清楚地看出網(wǎng)絡(luò)同步性能的改善程度，當(dāng)頻率準(zhǔn)確度提高2～3個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí)，抖動(dòng)和漂移的累積將明顯地降低，時(shí)鐘的中、短期穩(wěn)定度也將獲得明顯的改善；在使用BITS系統(tǒng)后，通信設(shè)備在比特誤碼率、SDH指針調(diào)整、傳輸質(zhì)量的穩(wěn)定性、業(yè)務(wù)鏈路滑碼率、時(shí)鐘性能惡化告警等方面，均有明顯的改善。

建設(shè)數(shù)字同步網(wǎng)的意義

　　隨著新業(yè)務(wù)、新設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，業(yè)務(wù)需求綜合化、寬帶化，并要求靈活地實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。為了確保電信業(yè)務(wù)的質(zhì)量，ITU-T在不斷地更新時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)，1999年ITU-T頒布了新的時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)，大力推動(dòng)數(shù)字同步網(wǎng)的建設(shè)步伐；同步技術(shù)被列為2000年十大通信熱點(diǎn)，例如歐洲聯(lián)合實(shí)施的“歐米伽”計(jì)劃，促進(jìn)了同步時(shí)鐘的改進(jìn)及建設(shè)工作在整個(gè)歐洲展開(kāi)。

　　數(shù)字同步網(wǎng)是SDH技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)物，SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)需要嚴(yán)格的自身同步和網(wǎng)絡(luò)同步，為快速組建SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)，使SDH網(wǎng)元時(shí)鐘的時(shí)間過(guò)濾常數(shù)遠(yuǎn)比BITS小，即降低SDH網(wǎng)元時(shí)鐘的性能指標(biāo)和要求，從而降低建網(wǎng)的成本是必要的。然而為了確保傳輸業(yè)務(wù)的質(zhì)量，必須采用標(biāo)準(zhǔn)化BITS設(shè)備組建性能優(yōu)良的統(tǒng)一時(shí)鐘平臺(tái)，通過(guò)SDH本身的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)傳遞BITS的優(yōu)質(zhì)時(shí)鐘，使各種通信設(shè)備同步于BITS的優(yōu)質(zhì)時(shí)鐘，以提高SDH網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘同步性能（圖2）。隨著SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)的不斷建設(shè)與擴(kuò)大，數(shù)字同步網(wǎng)的建設(shè)刻不容緩。數(shù)字同步網(wǎng)猶如業(yè)務(wù)數(shù)字傳輸網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)，起著致關(guān)重要的作用。數(shù)字同步網(wǎng)建設(shè)的優(yōu)劣，直接影響DWDM/SDH的大容量、高速率、多業(yè)務(wù)、高性能、高可靠等優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。

　　早期的通信網(wǎng)采用隨路信令，以提供低速話音和少量傳真為主要業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)的傳輸以PDH為主，通信網(wǎng)絡(luò)同步性能的重要性并不突出。隨著電信網(wǎng)絡(luò)向數(shù)字化、綜合化、寬帶化、智能化、個(gè)人化方向的發(fā)展，采用標(biāo)準(zhǔn)化BITS設(shè)備組建性能優(yōu)良的統(tǒng)一時(shí)鐘平臺(tái)，變得十分重要和必要。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)同步技術(shù)基于交換機(jī)和PDH傳輸系統(tǒng)，PDH設(shè)備無(wú)需同步（圖1）；而現(xiàn)在的同步網(wǎng)技術(shù)則為基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的BITS系統(tǒng)和SDH傳輸系統(tǒng)傳遞同步時(shí)鐘信息，SDH設(shè)備需要嚴(yán)格地與傳輸網(wǎng)絡(luò)同步（圖2）。BITS系統(tǒng)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和當(dāng)今最新的時(shí)鐘同步技術(shù)，同步網(wǎng)絡(luò)自成平臺(tái)，不受其它網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的制約，局間同步等級(jí)分明，局內(nèi)同步可靠、維護(hù)方便。

　　有了數(shù)字同步網(wǎng)，就既能夠滿足普通業(yè)務(wù)的定時(shí)要求，又能夠滿足各種新業(yè)務(wù)、新設(shè)備對(duì)定時(shí)性能的苛刻要求，極大地改善通信設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境和互聯(lián)對(duì)接環(huán)境，使設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮卓越的品質(zhì)、大幅度提高業(yè)務(wù)質(zhì)量。而對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備種類繁多、使用年限己久、技術(shù)老化的傳統(tǒng)電信設(shè)備而言，數(shù)字同步網(wǎng)的引入可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、保護(hù)用戶的原有投資。通過(guò)發(fā)揮BITS系統(tǒng)具有的精密監(jiān)測(cè)等特有功能，還可以全面監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘同步性能，為故障定位和全網(wǎng)優(yōu)化提供有力的支持。

建設(shè)本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)的必要性

綜合業(yè)務(wù)同步傳輸之必需

本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)位于整個(gè)數(shù)字同步網(wǎng)的最底層，對(duì)改善業(yè)務(wù)質(zhì)量起著非常重要的作用。

　　對(duì)于固定網(wǎng)來(lái)說(shuō)，本地網(wǎng)是各種網(wǎng)絡(luò)（PSTN、ISDN、PSPDN、DDN、FR、ATM、IP）和業(yè)務(wù)（語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像）的融合點(diǎn)，端局各種業(yè)務(wù)攜帶著不同的時(shí)鐘基淮，為了保證業(yè)務(wù)的對(duì)接質(zhì)量，時(shí)鐘環(huán)境的優(yōu)劣至關(guān)重要。固定網(wǎng)的用戶多、業(yè)務(wù)多，設(shè)備種類多、歷史又長(zhǎng)久。由于受到歷史條件的限制，目前網(wǎng)上交換機(jī)的時(shí)鐘性能良秀不齊，交換機(jī)系統(tǒng)自己使用還可以，如果輸出到其它設(shè)備，則存在精度不高、漂移大、穩(wěn)定度差等問(wèn)題，因此繼續(xù)依賴交換機(jī)時(shí)鐘已經(jīng)無(wú)法滿足業(yè)務(wù)的發(fā)展需求。

　　移動(dòng)業(yè)務(wù)也是固定網(wǎng)的重要業(yè)務(wù)之一，聯(lián)通CDMA基站全部采用GPS接收機(jī)提供同步定時(shí)，中國(guó)移動(dòng)GSM系統(tǒng)則通過(guò)地面鏈路組建主從同步的時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)。固定網(wǎng)的本地網(wǎng)匯接局和端局的數(shù)量遠(yuǎn)比移動(dòng)網(wǎng)大很多。目前一些省份開(kāi)通了無(wú)線市話業(yè)務(wù)，但通話質(zhì)量并不理想，原因是無(wú)線通信需要高精度的時(shí)鐘，傳輸?shù)乃俾试礁�。�?duì)精度要求也越高，而且無(wú)線市話系統(tǒng)的基站覆蓋范圍很小、基站數(shù)量又多、造成越區(qū)切換頻繁。只有提供高精度時(shí)鐘才能確保越區(qū)切換的成功率和切換效率。無(wú)線市話系統(tǒng)由于本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)建設(shè)未到位，與早期SDH建網(wǎng)時(shí)的情況相似，其基站只能借助于GPS接收機(jī)。

　　GPS方案具有投資實(shí)惠的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)GPS依賴性強(qiáng)、功能單一。端口數(shù)量有限、易受天氣、雷電等影響。對(duì)于GPS定時(shí)性能的惡化，由于缺乏高精度的定時(shí)基準(zhǔn)作為參考，因而難以自己發(fā)現(xiàn)。大量應(yīng)用GPS，必然會(huì)使同步區(qū)縮小，受到ITU-T滑碼指標(biāo)分配的影響，必

須對(duì)一級(jí)基準(zhǔn)鐘的平均頻率準(zhǔn)確度提出更苛刻的要求。從組建同步網(wǎng)的角度來(lái)看，在端局大量采用GPS不是同步網(wǎng)的最佳解決方案。

　　除了時(shí)鐘同步之外，時(shí)間同步問(wèn)題也日趨重要，組建時(shí)間同步網(wǎng)可使全網(wǎng)在時(shí)間上達(dá)成協(xié)調(diào)一致，改善計(jì)費(fèi)、日志和告警等性能，提高數(shù)據(jù)網(wǎng)的時(shí)間準(zhǔn)確性。

增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)商的核心競(jìng)爭(zhēng)力

　　隨著電信運(yùn)營(yíng)商之間競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，如何改善服務(wù)、提高業(yè)務(wù)質(zhì)量、豐富業(yè)務(wù)種類、降低運(yùn)營(yíng)成本、提高投資效益等已經(jīng)成為普遍關(guān)注的課題。怎樣提高核心競(jìng)爭(zhēng)力和投資效益？合理地建設(shè)本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)是理想的選擇。

　　從整體網(wǎng)絡(luò)著手，優(yōu)化和完善數(shù)字同步網(wǎng)，是減小網(wǎng)絡(luò)滑碼、漂移、誤碼，提高運(yùn)營(yíng)質(zhì)量的有效方法。采用標(biāo)準(zhǔn)化BITS設(shè)備，借助于傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，組建一個(gè)高精度、高穩(wěn)定度、高可靠性的時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，不但可以超越普通業(yè)務(wù)對(duì)定時(shí)性能的要求，而且適應(yīng)高速數(shù)據(jù)、寬帶視頻等新業(yè)務(wù)對(duì)定時(shí)性能的苛刻要求，充分發(fā)揮通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的整體性能，吸引眾多的用戶，同時(shí)還可優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高維護(hù)效率和投資效益。

　　由此可見(jiàn)，建立本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)十分必要，為避免重復(fù)投資，最佳的解決方案是組建時(shí)鐘和時(shí)間的綜合同步網(wǎng)。

我國(guó)數(shù)字同步網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)狀

　　我國(guó)主要電信運(yùn)營(yíng)商（中國(guó)電信、中國(guó)網(wǎng)通、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)鐵通等）已經(jīng)完成了省際骨干數(shù)字同步網(wǎng)的建設(shè)，省內(nèi)骨干數(shù)字同步網(wǎng)的建設(shè)也己基本到位，數(shù)字同步網(wǎng)幾乎覆蓋了所有本地網(wǎng)的長(zhǎng)途局，部分發(fā)達(dá)省份（如廣東電信、浙江電信、南京電信、太原電信、沈陽(yáng)電信、福州電信等）完成了本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)的建設(shè)�？傊�，本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)己成為我國(guó)電信行業(yè)的熱點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。

　　我國(guó)數(shù)字同步網(wǎng)的建設(shè)起步較晚，以往我國(guó)只能參考北美的同步時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)，由于SONET與SDH時(shí)鐘存在差異，因此影響了我國(guó)數(shù)字同步網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)程。1999年發(fā)布的新國(guó)標(biāo)解決了我國(guó)的同步時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，成為我國(guó)數(shù)字同步網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。加上近幾年來(lái)我國(guó)自行開(kāi)發(fā)成功擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的BITS產(chǎn)品，打破了國(guó)外產(chǎn)品壟斷的局面，使數(shù)字同步網(wǎng)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展機(jī)遇。到目前為止，我國(guó)BITS應(yīng)用數(shù)量己達(dá)數(shù)千套，我國(guó)的數(shù)字同步網(wǎng)絡(luò)正在不斷的完善。

　　　本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)投資雖然不大，但對(duì)固話網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等的重要性卻非常大。由于端局最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中各類業(yè)務(wù)的接入，就需要把本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)一直覆蓋到端局。本地固定網(wǎng)正在向大容量、少局所目標(biāo)演進(jìn)，但固定網(wǎng)的匯接局和端局?jǐn)?shù)量還是遠(yuǎn)比移動(dòng)網(wǎng)多，為此，本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)的建設(shè)對(duì)傳統(tǒng)的固定網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商而言意義更重大、時(shí)間也更緊迫。

本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)的解決方案

　　應(yīng)自上而下、由高到低地分步建設(shè)數(shù)字問(wèn)步網(wǎng)，依據(jù)我國(guó)數(shù)字同步網(wǎng)的組織規(guī)劃原則，可概括為總體規(guī)劃、分層建設(shè)、分步實(shí)施三個(gè)步驟，國(guó)家骨干網(wǎng)以一級(jí)基準(zhǔn)鐘為主、省內(nèi)骨干網(wǎng)以二級(jí)節(jié)點(diǎn)從鐘為主、本地同步以三級(jí)節(jié)點(diǎn)從鐘為主，最終達(dá)到覆蓋每個(gè)端局的建設(shè)目標(biāo)。按《“九五”期間本地網(wǎng)建設(shè)的若干規(guī)定》，本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)建設(shè)的方案應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：

組網(wǎng)方案

　　遵循國(guó)標(biāo)組網(wǎng)規(guī)范，從本地網(wǎng)現(xiàn)狀出發(fā)，本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)宜以主從同步方式作為主要組網(wǎng)方式。按照漂移分配估算，自基準(zhǔn)鐘到末端局的極長(zhǎng)定時(shí)鏈路最多可以串連7個(gè)BITS時(shí)鐘，其中二級(jí)節(jié)點(diǎn)從鐘為2～3個(gè)，三級(jí)節(jié)點(diǎn)從鐘為3～4個(gè)，所以本地同步網(wǎng)的時(shí)鐘等級(jí)以

三級(jí)鐘為主。

　　可以利用數(shù)字同步網(wǎng)綜合解決時(shí)間同步問(wèn)題，BITS不但可以配置GPS獲得同步所需的TOD信息，也能通過(guò)組網(wǎng)傳送TOD信息。采用何種數(shù)字同步網(wǎng)的解決方案，應(yīng)該由對(duì)同步時(shí)鐘精度的需求、投資成本來(lái)決定。事實(shí)證明，數(shù)字同步網(wǎng)不同方式方法的組合應(yīng)用是最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的全網(wǎng)TOD解決方案。

　　本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)的組網(wǎng)目標(biāo)是高精度、高穩(wěn)定度、高可靠性，功能靈活、使用方便。

時(shí)鐘選擇

　　在一般的端局／普通匯接局配置三級(jí)節(jié)點(diǎn)從鐘，可在網(wǎng)絡(luò)地位重要、提供重要業(yè)務(wù)、匯接通信設(shè)備眾多的匯接局配置二級(jí)節(jié)點(diǎn)從鐘。我國(guó)雖然不提倡大規(guī)模使用GPS，但可以合理和有效地利用GPS。

　　GPS的應(yīng)用場(chǎng)合主要有兩種：（1）BITS的外基準(zhǔn)源僅有一路時(shí)；（2）需要將BITS作為一級(jí)時(shí)間服務(wù)器時(shí)。由于本地網(wǎng)內(nèi)所有局點(diǎn)的地理位置十分集中，使用GPS應(yīng)以備用力主，而不應(yīng)該濫用GPS，避免分割出眾多的同步區(qū)，以確保業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量。

鏈路選擇

　　從本地固定網(wǎng)的現(xiàn)狀來(lái)看，應(yīng)發(fā)揮原有PDH的組網(wǎng)優(yōu)勢(shì)，以PDH傳送定時(shí)信號(hào)為主，SDH光路傳送定時(shí)信號(hào)為輔，考慮到SDH業(yè)務(wù)的抖動(dòng)性能，應(yīng)避免SDH業(yè)務(wù)端口傳送定時(shí)信號(hào)。理想的情況是建立兩個(gè)互力備份的同等級(jí)時(shí)鐘源，作為本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)的最高時(shí)鐘基準(zhǔn)，為下游BITS提供參考，利用互為備份的最高時(shí)鐘保護(hù)機(jī)制確保本地?cái)?shù)字同步網(wǎng)的可靠性。

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