第4章同步网.ppt

《第4章同步网.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第4章同步网.ppt（87页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第4章 同步网第4章 同步网4.1 概述概述4.2 网同步设备和定时分配链路网同步设备和定时分配链路4.3 网同步技术网同步技术4.4 同步网的主要技术指标同步网的主要技术指标4.5 我国的同步网我国的同步网思考题思考题第4章 同步网4.1 概概 述述 同同步步是是指指信信号号之之间间在在频频率率或或相相位位上上保保持持某某种种严严格格的的特特定定关关系系，也也就就是是它它们们相相对对应应的的有有效效瞬瞬间间以以同同一一个个平均速率出现。平均速率出现。在在模模拟拟通通信信网网中中，传传输输系系统统两两端端机机间间的的载载波波频频率率需需要要同同步步，即即收收发发终终端端机机的的载载波波频频率率

2、应应该该相相等等或或基基本本相等，并保持稳定，以保证接收端正确的复原信号。相等，并保持稳定，以保证接收端正确的复原信号。第4章 同步网 数数字字通通信信中中为为了了分分清清首首尾尾和和划划分分段段落落，还还要要在在规规定定数数目目的的时时隙隙间间加加入入识识别别码码组组，即即帧帧同同步步码码，形形成成按按一定时间规律排列的比特流，如一定时间规律排列的比特流，如PCM信息码。信息码。在在信信息息码码的的生生成成、复复用用、传传送送、交交换换及及译译码码等等处处理理过过程程中中，各各有有关关设设备备都都需需要要相相同同速速率率的的时时标标(Time Scale)去去识识别别和和处处理理信信号号，如

3、如果果时时标标不不能能对对准准信信号号的的最最佳佳判判决决瞬瞬间间，则则有有可可能能出出现现误误码码，所所以以就就需需要要各各时时标标具有相同的速率，即具有相同的速率，即时钟同步时钟同步。此外数字网的同步还包括网同步。此外数字网的同步还包括网同步。第4章 同步网数字网中的同步技术有以下几种：数字网中的同步技术有以下几种：(1)(1)接接收收同同步步：在在点点与与点点之之间间进进行行数数字字传传输输时时，收收端端为为了了正正确确地地再再生生所所传传递递的的信信号号，必必须须产产生生一一个个时时间间上上与与发发端端信信号号同同步步的的、位位于于最最佳佳取取样样判判决决位位置置的的脉脉冲冲序序列列。

4、因因此此，必必须须从从接接收收信信码码中中提提取取时时钟钟信信息息，使使其与接收信码在相位上同步。其与接收信码在相位上同步。第4章 同步网 (2)复复用用同同步步：进进行行复复用用的的各各个个支支路路信信号号，来来自自不不同同的的地地点点，可可能能具具有有不不同同的的相相位位，不不同同的的速速率率。为为了了使使这这些些支支路路信信号号在在群群路路信信道道上上正正确确地地进进行行合合路路，要要求求它它们们在在群群路路信信道道上上能能同同步步运运行行。这这种种复复用用同同步步是是线线路上传输所必需的。路上传输所必需的。复复用用包包括括同同步步复复用用、准准同同步步复复用用和和非非同同步步复复用用三

5、三种技术。种技术。同同步步复复用用将将各各支支路路信信息息依依次次插插入入群群路路时时隙隙中中，实实现现简简单单，传传输输效效率率高高，已已广广泛泛应应用用于于数数字字话话路路复复用用设设备和备和SDH设备中。设备中。第4章 同步网 准准同同步步复复用用采采用用码码速速调调整整技技术术，首首先先将将支支路路速速率率进进行行调调整整。因因此此能能将将在在一一定定频频率率容容差差范范围围内内的的各各个个支支路路信信号号复复用用成成一一个个高高速速数数字字流流，而而不不再再像像同同步步复复用用那那样样要要求求各各支支路路信信号号之之间间的的频频率率和和相相位位严严格格同同步步，传传输输效率也较高，广

6、泛应用于效率也较高，广泛应用于PDH数字群复用中。数字群复用中。非非同同步步复复用用采采用用多多个个二二进进制制数数码码传传送送一一个个二二进进制制数数字字信信息息的的方方法法(如如高高速速取取样样法法、跳跳变变沿沿编编码码法法等等)，因因此此各各复复用用支支路路信信号号之之间间的的频频率率和和相相位位都都不不必必同同步步。但但信信道道的的传传输输效效率率较较低低，一一般般只只用用在在低低速速数数据据信信号号复复用中。用中。第4章 同步网 (3)(3)交交换换同同步步：在在一一个个由由模模拟拟传传输输和和数数字字交交换换构构成成的的混混合合网网中中，网网内内不不存存在在交交换换同同步步问问题题

7、。只只有有在在数数字字传传输输和和数数字字交交换换构构成成的的综综合合数数字字网网内内，为为了了使使到到达达网网内内各各交交换换节节点点的的全全部部数数字字流流都都能能实实现现有有效效的的交交换换，必必须须使使到到达达交交换换节节点点的的所所有有数数字字流流的的帧帧定定位位信信号号同同步步，这种数字交换中需要的同步称为交换同步。这种数字交换中需要的同步称为交换同步。由由于于交交换换同同步步涉涉及及到到网网中中到到达达各各交交换换节节点点的的全全部部数数字字流流，因因此此又又称称为为网网同同步步。本本书书重重点点讨讨论论的的就就是是网网同步的基本概念及网同步技术。同步的基本概念及网同步技术。第4

8、章 同步网4.2 网同步设备和定时分配链路网同步设备和定时分配链路4.2.1 4.2.1 节点时钟设备节点时钟设备 节节点点时时钟钟设设备备主主要要包包括括独独立立型型定定时时供供给给设设备备和和混混合合型型定定时时供供给给设设备备。主主要要包包括括：铯铯原原子子钟钟、铷铷原原子子钟钟、晶晶体体钟钟、大大楼楼综综合合定定时时系系统统(BITS)(BITS)以以及及由由全全球球定定位位系系统统(GPS(GPS和和GLONASS)GLONASS)组组成成的的定定时时系系统统。混混合合型型定定时时供供给给设设备备是是指指通通信信设设备备中中的的时时钟钟单单元元，它它的的性性能能满满足足同同步步网网设

9、设备备指指标标要要求求，可可以以承承担担定定时时分分配配任任务务，如如交交换换机机时时钟钟，数数字字交交叉叉连连接接设设备备(DXC)(DXC)等。等。铯铯钟钟的的长长期期稳稳定定性性非非常常好好，没没有有老老化化现现象象，可可以以作作为为自自主主运运行行的的基基准准源源。但但是是铯铯钟钟体体积积大大、耗耗能能高高、价价格格贵贵,并并且且铯铯素素管管的的寿寿命命为为5 58 8年年，维维护护费费用用大大，一一般般在在网网络络中中只配置只配置l l2 2组铯钟做基准钟。组铯钟做基准钟。第4章 同步网 铷铷钟钟与与铯铯钟钟相相比比，长长期期稳稳定定性性差差，但但是是短短期期稳稳定定性性好好，并并且

10、且体体积积小小、重重量量轻轻、耗耗电电少少、价价格格低低。利利用用GPS校校正正铷铷钟钟的的长长期期稳稳定定性性，也也可可以以达达到到一一级级时时钟钟的的标准，因此配置了标准，因此配置了GPS的铷钟系统常用作一级基准源。的铷钟系统常用作一级基准源。晶晶体体钟钟长长期期稳稳定定性性和和短短期期稳稳定定性性比比原原子子钟钟差差，但但晶晶体体钟钟体体积积小小、重重量量轻轻、耗耗电电少少，并并且且价价格格比比较较便便宜宜，平平均均故故障障间间隔隔时时间间长长。因因此此，晶晶体体钟钟在在通通信信网网中中应应用用非常广泛。非常广泛。第4章 同步网4.2.2 定时分配定时分配 定定时时分分配配就就是是将将基

11、基准准定定时时信信号号逐逐级级传传递递到到同同步步通通信信网网中中的各种设备。定时分配包括局内定时分配和局间定时分配的各种设备。定时分配包括局内定时分配和局间定时分配 1局内定时分配局内定时分配 局局内内定定时时分分配配是是指指在在同同步步网网节节点点上上直直接接将将定定时时信信号号送送给给各各个个通通信信设设备备。即即在在通通信信楼楼内内直直接接将将同同步步网网设设备备(BITS)的的输输出出信信号号连连接接到到通通信信设设备备上上。此此时时，BITS跟跟踪踪上上游游时时钟钟信信号号，并并滤滤除除由由于于传传输输所所带带来来的的各各种种损损伤伤，例例如如抖抖动动和和漂漂移移，能能重重新新产产

12、生生高高质质量量的的定定时时信信号号，用用此此信信号号同同步步局局内内通通信设备：信设备：局局内内定定时时分分配配一一般般采采用用星星型型结结构构，从从BITS到到被被同同步步设设备之间的连线采用备之间的连线采用2 Mb/s或或2 MHz的专线。的专线。第4章 同步网图4.1 局内定时设备第4章 同步网 这这种种星星型型结结构构的的优优点点是是：同同步步结结构构简简单单、直直观观、便便于于维维护护。缺缺点点是是外外连连线线较较多多，发发生生故故障障的的概概率率增增大大。同同时时，由由于于每每个个设设备备都都直直接接连连到到同同步步设设备备上上，这这样样就就占用了较多的同步网资源。占用了较多的同

13、步网资源。在在实实际际网网络络中中，对对这这种种星星型型结结构构进进行行了了一一些些改改进进。当当局局内内的的设设备备较较多多时时，对对同同一一类类设设备备或或组组成成系系统统的的设设备备，可可以以通通过过业业务务线线串串接接，也也可可以以通通过过外外同同步步接接口口连连接。接。第4章 同步网图4.2 改进的局内定时分配第4章 同步网 例例如如，局局中中有有些些SDH设设备备,包包括括DXC、ADM、TM，组组成成局局内内传传输输系系统统，可可以以将将BITS的的定定时时信信号号直直接接连连到到DXC设设备备的的外外时时钟钟输输入入口口，DXC将将同同步步网网定定时时承承载载到到业业务务线线上

14、上，传传递递给给ADM、TM等等设设备备，这这些些设设备备从从业务信号中提取定时。业务信号中提取定时。另另外外，若若局局内内有有几几个个相相同同的的设设备备(例例如如交交换换机机)，并并且且有有业业务务关关系系，那那么么，可可以以将将一一个个交交换换机机的的外外时时钟钟输输入入口口连连到到BITS上上，其其他他交交换换机机从从相相连连的的业业务务线线中中提提取取同步网定时。同步网定时。这这样样连连接接的的优优点点是是：节节省省了了同同步步网网资资源源，降降低低了了由于外连线带来的故障，方便了维护。由于外连线带来的故障，方便了维护。第4章 同步网 2 2局间定时分配局间定时分配 局间定时分配是指

15、在同步网节点间的定时传递。局间定时分配是指在同步网节点间的定时传递。根根据据同同步步网网结结构构，局局间间定定时时传传递递采采用用树树状状结结构构，通通过过定定时时链链路路在在同同步步网网节节点点间间，将将来来自自基基准准钟钟的的定定时时信信号号逐逐级级向向下下传传递递。上上游游时时钟钟通通过过定定时时链链路路将将定定时时信信号号传传递递给给下下游游时时钟钟。下下游游时时钟钟提提取取定定时时，滤滤除除传传输输损损伤伤，重重新新产产生生高高质质量量信信号号提提供供给给局局内内设设备备，并并再再通通过过定时链路传递给它的下游时钟。定时链路传递给它的下游时钟。目目前前采采用用的的定定时时链链路路主主

16、要要有有两两种种：PDH定定时时链链路路和和SDH定时链路。定时链路。第4章 同步网 1)PDH定时链路定时链路 传传统统的的同同步步网网建建立立在在PDH环环境境下下，采采用用PDH的的2 Mb/s通通道道传传递递同同步步网网定定时时信信号号，定定时时链链路路包包括括2 Mb/s专专线线和和2 Mb/s业务线。业务线。传传输输系系统统对对2 Mb/s信信号号进进行行正正码码速速调调整整，比比特特复复接接至至高高次次群群(8 Mb/s、34 Mb/s、140 Mb/s等等)，通通过过PDH线线路路系系统统传传递递下下去去。传传输输设设备备不不受受该该2 Mb/s时时钟钟同同步步。因因此此，传传

17、输输系系统统所所引引入入的的抖抖动动和和漂漂移移损损伤伤较较小小，PDH传传输输设设备备的的2 Mb/s通通道道适适合合传传送送同同步步网网定定时时。同同时时，由由于于在在同同步步网网节节点点间间无无传传输输系系统统时时钟钟介介入入，当当定定时时链链路路发发生生故故障障时时，下下游游时时钟钟可可以以迅迅速速发发现现故故障障，进进入入保保持持工工作作状状态态或或倒倒换换到到备备用用参参考定时信号，即可以很快地进行定时恢复。考定时信号，即可以很快地进行定时恢复。第4章 同步网 PDH传递同步网定时的特点如下：传递同步网定时的特点如下：(1)PDH系系统统对对同同步步网网定定时时损损伤伤小小，适适合

18、合长长距距离离传传递递定时定时 (2)PDH传传输输网网结结构构多多为为树树型型，定定时时链链路路的的规规划划设设计计简单简单 (3)当定时链路发生故障时，便于定时恢复。当定时链路发生故障时，便于定时恢复。第4章 同步网 2)SDH定时链路定时链路 SDH定时链路是指利用定时链路是指利用SDH传输链路传送同步网定时。传输链路传送同步网定时。由由于于SDH采采用用指指针针调调整整技技术术，2 Mb/s支支路路信信号号不不适适于于传传递递同同步步网网定定时时，而而采采用用STM-N信信号号传传递递定定时时。在在定定时时链链路路始始端端的的SDH网网元元通通过过外外时时钟钟信信号号输输入入口口接接收

19、收同同步步网网定定时时，并并将将定定时时信信号号承承载载到到STM-N上上。在在SDH系系统统内内，STM-N信信号号是是同同步步传传输输的的，SDH网网元元时时钟钟接接收收线线路路信信号号定定时时，并并为为发发送送的的线线路路信信号号提提供供定定时时。特特殊殊情情况况下下经经过过再再定定时时处处理理的的2 Mb/s信信号可以在局部范围内传递定时。号可以在局部范围内传递定时。采采用用SDH系系统统传传递递同同步步网网定定时时信信号号时时，SDH网网元元时时钟钟将将串串入入到到定定时时链链路路中中，这这样样SDH网网元元时时钟钟和和传传输输链链路路成成为为同同步步网的组成部分。网的组成部分。第4

20、章 同步网 在在SDH定定时时链链路路上上，除除了了包包括括定定时时信信号号的的传传递递，还还包包括括同同步步状状态态信信息息(SSM：Synchronization Status Message)的的传传递递。SSM用用于于传传递递定定时时信信号号的的质质量量等等级级。同同步步网网中中的的节节点点时时钟钟通通过过对对SSM的的解解读读获获得得上上游游时时钟钟等等级级信信息息后后，可可对对本本节节点点时时钟钟进进行行相相应应操操作作(例例如如跟跟踪踪倒换或转入保持状态倒换或转入保持状态)。在在STM-N接接口口中中，复复用用段段开开销销S1字字节节的的第第5、6、7、8 bit定定义义了了不不

21、同同的的时时钟钟质质量量等等级级。在在2048 kb/s接接口口，采用奇帧采用奇帧TS0的第的第58 bit承载承载SSM信息。信息。第4章 同步网表表4.1 STM-N接口的接口的SSM编码编码第4章 同步网表表4.2 2048 kb/s接口接口CRC-4复帧结构复帧结构第4章 同步网 另另外外，由由于于SDH网网复复杂杂的的网网络络结结构构和和灵灵活活的的网网络络保保护护功功能能，使使定定时时链链路路的的规规划划设设计计变变得得复复杂杂，同同时时给给定定时时链链路路的的恢恢复复带带来来一一些些困困难难。因因此此采采用用SDH网网传传送送同同步步定定时信号要注意：时信号要注意：(1)SDH网

22、网多多采采用用环环形形结结构构，当当上上游游定定时时链链路路故故障障时，会出现高级时钟受低级时钟同步的现象。时，会出现高级时钟受低级时钟同步的现象。(2)当当同同步步网网定定时时链链路路规规划划不不合合理理，或或定定时时参参考考信信号号的的来来源源及及时时钟钟信信号号等等级级不不明明时时，会会在在同同步步网网内内形形成成定定时环。时环。(3)ITU-T 标标准准规规定定，基基准准定定时时链链路路上上SDH网网元元时时钟个数不能超过钟个数不能超过60个。这样定时传递距离就会受到限制个。这样定时传递距离就会受到限制第4章 同步网4.3 网网 同同 步步 技技 术术 网同步技术可分为两大类：网同步技

23、术可分为两大类：准同步和同步准同步和同步。同同步步又又有有主主从从同同步步和和互互同同步步之之分分，它它们们又又可可分分成成各种不同的实施方法。各种不同的实施方法。同同步步的的概概念念可可用用图图4.34.3来来加加以以说说明明。图图中中的的圆圆圈圈代代表表网网中中的的各各交交换换节节点点，线线条条和和箭箭头头代代表表网网中中控控制制的的来来源源和和方方向向。交交换换节节点点中中的的同同步步控控制制信信号号来来自自线线条条中中的的时时钟钟信信号号和和节节点点本本地地时时钟钟信信号号之之间间的的相相位位差差值值，或或者者直接来自线条中的控制信号。直接来自线条中的控制信号。第4章 同步网图4.3

24、同步概念示意图(a)准同步；(b)主从(单端，单向)；(c)时间基准(双端，单向)；(d)外部基准(单向)；(e)单端控制(双向)；(f)双端控制第4章 同步网4.3.1 4.3.1 准同步准同步 准准同同步步方方式式中中各各交交换换节节点点的的时时钟钟彼彼此此是是独独立立的的，但但它它们们的的频频率率精精度度要要求求保保持持在在极极窄窄的的频频率率容容差差之之中中，网网络络接接近近于于同同步工作状态。步工作状态。准准同同步步工工作作方方式式的的优优点点是是网网络络结结构构简简单单，各各节节点点时时钟钟彼彼此此独独立立工工作作，节节点点之之间间不不需需要要有有控控制制信信号号来来校校准准时时钟

25、钟的的精精度度。网络的增设和改动都很灵活，因此得到了广泛的应用。网络的增设和改动都很灵活，因此得到了广泛的应用。它适合于国际交换节点之间同步使用。它适合于国际交换节点之间同步使用。军用战术移动通信网，也采用准同步方式工作。军用战术移动通信网，也采用准同步方式工作。民民用用数数字字通通信信网网，为为提提高高网网同同步步的的可可靠靠性性，要要求求在在所所选选用的网同步技术出现用的网同步技术出现故障故障时利用准同步工作方式来过渡。时利用准同步工作方式来过渡。第4章 同步网 准同步方式有如下缺点：准同步方式有如下缺点：(1)节节点点时时钟钟是是互互相相独独立立的的，不不管管时时钟钟的的精精度度有有多多

26、高高，节节点点之之间间的的数数字字链链路路在在节节点点入入口口处处总总是是要要产产生生周周期期性性的的滑滑动动，这样对通信业务的质量有损伤。，这样对通信业务的质量有损伤。(2)为为了了减减小小对对通通信信业业务务的的损损伤伤，时时钟钟必必须须有有很很高高的的精精度度,通通常常要要求求采采用用原原子子钟钟，需需要要较较大大的的投投资资，可可靠靠性性也也差差。为为保保证证时时钟钟的的可可靠靠性性，节节点点时时钟钟通通常常采采用用三三台台原原子子钟钟自动切换方式，这样将使时钟的管理维护费用增大。自动切换方式，这样将使时钟的管理维护费用增大。采采用用准准同同步步方方式式的的网网络络，为为了了保保证证端

27、端到到端端的的滑滑动动速速率率符符合合要要求求,采采用用定定期期复复位位各各节节点点输输入入口口缓缓冲冲存存储储器器的的方方法法来实现同步。来实现同步。第4章 同步网4.3.2 4.3.2 主从同步主从同步 主主从从同同步步(Master Slave Synchronized)方方式式指指数数字字网网中中所所有有节节点点都都以以一一个个规规定定的的主主节节点点时时钟钟作作为为基基准准，主主节节点点之之外外的的所所有有节节点点或或者者是是从从直直达达的的数数字字链链路路上上接接收收主主节节点点送送来来的的定定时时基基准准，或或者者是是从从经经过过中中间间节节点点转转发发后后的的数数字字链链路路上

28、上接接收收主主节节点点送送来来的的定定时时基基准准，然然后后把把节节点点的的本本地地振振荡荡器器相相位位锁锁定定到到所所接接收收的的定定时时基基准准上上，使使节节点点时时钟钟从从属属于于主主节节点时钟。点时钟。主主从从同同步步方方式式的的定定时时基基准准由由树树型型结结构构传传输输链链路路的的数数字字信息来传送。信息来传送。第4章 同步网图图4.4 主从同步方式主从同步方式第4章 同步网 主从同步方式的优点主要有：主从同步方式的优点主要有：(1)避免了准同步网中固有的周期性滑动。避免了准同步网中固有的周期性滑动。(2)锁锁相相环环的的压压控控振振荡荡器器只只要要求求较较低低的的频频率率精精度度

29、，较准同步方式，大大降低了费用。较准同步方式，大大降低了费用。(3)控制简单，特别适用于星型或树型网。控制简单，特别适用于星型或树型网。第4章 同步网 但但主主从从同同步步方方式式也也存存在在一一些些缺缺点点，主主要要有有如如下下几几点：点：(1)系系统统采采用用单单端端控控制制，任任何何传传输输链链路路中中的的扰扰动动都都将将导导致致定定时时基基准准的的扰扰动动。这这种种扰扰动动将将沿沿着着传传输输链链路路逐逐段累积，影响网中定时信号的质量。段累积，影响网中定时信号的质量。为为减减小小传传输输链链路路引引起起的的定定时时基基准准相相位位扰扰动动，从从节节点时钟的锁相环应采用点时钟的锁相环应采

30、用带宽极窄的环路带宽极窄的环路来滤除扰动。来滤除扰动。第4章 同步网 (2)一一旦旦主主节节点点基基准准时时钟钟和和传传输输链链路路发发生生故故障障，就就会会造造成成从从节节点点定定时时基基准准的的丢丢失失，导导致致全全系系统统或或局局部部系系统丧失网同步能力。统丧失网同步能力。为为此此，主主节节点点基基准准时时钟钟须须采采用用多多重重备备份份手手段段以以提提高高可可靠靠性性，而而定定时时基基准准分分配配链链路路采采用用备备用用路路由由的的时时钟钟或或者者在在从从节节点点设设置置具具有有存存储储功功能能的的松松耦耦合合锁锁相相环环路路来来实现同步。实现同步。主主从从同同步步方方式式广广泛泛应应

31、用用于于公公用用电电信信网网中中。当当数数字字网为分布式结构时，主从同步方式就不太合适了。网为分布式结构时，主从同步方式就不太合适了。第4章 同步网4.3.3 4.3.3 相互同步相互同步 相相互互同同步步(Mutually Synchronized)技技术术是是指指数数字字网网中中没没有有特特定定的的主主节节点点和和时时钟钟基基准准，网网中中每每一一个个节节点点的的本本地地时时钟钟通通过过锁锁相相环环路路受受所所有有接接收收到到的的外外来来数数字字链链路路定时信号的定时信号的共同加权控制共同加权控制。因因此此节节点点的的锁锁相相环环路路是是一一个个具具有有多多个个输输入入信信号号的的环环路路

32、，而而相相互互同同步步网网构构成成将将多多输输入入锁锁相相环环相相互互连连接接的的一个复杂的多路反馈系统。一个复杂的多路反馈系统。在在相相互互同同步步网网中中各各节节点点时时钟钟的的相相互互作作用用下下，如如果果网网络络参参数数选选择择得得合合适适，网网中中所所有有节节点点时时钟钟最最后后将将达达到到一一个稳定的系统频率，从而实现了全网的同步工作。个稳定的系统频率，从而实现了全网的同步工作。第4章 同步网 相相互互同同步步方方式式必必然然是是一一个个双双向向控控制制系系统统，它它可可以以是是单单端端或或双双端端控控制制的的。单单端端控控制制技技术术无无法法消消除除传传输输链链路路时时延延变变化

33、化的的影影响响，只只适适用用于于局局部部地地区区的的小小网网；双双端端控控制制技技术术消消除除了了传传输输链链路路时时延延变变化化的的影影响响，可可以以用用在在相相当当大大的的区域网中。区域网中。互同步系统主要有如下优点：互同步系统主要有如下优点：(1)当当某某些些传传输输链链路路或或节节点点时时钟钟发发生生故故障障时时，网网络络仍仍然然处处于于同同步步工工作作状状态态,不不需需要要重重组组网网络络，简简化化了了管管理理工工作作;(2)可以降低节点时钟频率稳定度的要求，设备较便宜可以降低节点时钟频率稳定度的要求，设备较便宜 (3)较好地适用于较好地适用于分布式分布式网路。网路。第4章 同步网

34、互同步系统有如下缺点：互同步系统有如下缺点：(1)稳稳态态频频率率取取决决于于起起始始条条件件、时时延延、增增益益和和加加权权系数等，因此容易系数等，因此容易受到扰动受到扰动。(2)由由于于系系统统稳稳态态频频率率的的不不确确定定性性，因因此此很很难难与与其其他同步系统兼容。他同步系统兼容。(3)由由于于整整个个同同步步网网构构成成一一个个闭闭路路反反馈馈系系统统，系系统统参参数数的的变变化化容容易易引引起起系系统统性性能能变变坏坏，甚甚至至引引起起系系统统不不稳定。稳定。第4章 同步网4.3.4 外时间基准同步外时间基准同步 外外时时间间基基准准同同步步方方式式是是指指通通信信网网中中所所有

35、有节节点点的的时时间基准依赖于该节点所能接收到的间基准依赖于该节点所能接收到的外来基准信号外来基准信号。这这种种时时间间基基准准信信号号的的频频率率精精度度很很高高(大大都都采采用用铯铯钟钟)，传传输输路路径径与与数数字字信信息息通通路路无无关关。外外时时间间基基准准信信号号还还得采用专门的接收设备。得采用专门的接收设备。目目 前前 常常 用用 的的 外外 时时 间间 基基 准准 信信 号号 是是 GPS(Globe Positioning System)或或GLONASS系统。系统。第4章 同步网 1GPS系统概述系统概述 GPS(全全球球定定位位系系统统)是是美美国国国国防防部部组组织织建

36、建立立并并控控制制的的卫卫星星定定位位系系统统，它它可可以以提提供供三三维维定定位位(经经度度、纬纬度度和和高高度度)、时时间间同同步步和和频频率率同同步步，是是一一套套覆覆盖盖全全球球的的全全方方位导航系统。位导航系统。GPS系系统统主主要要用用于于导导航航定定位位，GPS接接收收机机价价格格低低廉廉，不不向向用用户户收收取取使使用用费费，并并且且能能够够提提供供高高性性能能的的频频率率同同步步和和时时间间同同步步。因因此此，GPS开开始始在在通通信信领领域域使使用用，并并且且随随着着近近几几年年通通信信的的迅迅猛猛发发展展，GPS的的应应用用也也越越来来越越广泛。广泛。第4章 同步网 2G

37、PS系统组成系统组成 GPS系系统统可可以以分分为为三三部部分分：GPS卫卫星星系系统统、地地面面控制系统和用户设备，如图控制系统和用户设备，如图4.5所示。所示。1)GPS卫星系统卫星系统 GPS卫卫星星系系统统包包括括24颗颗卫卫星星，分分布布在在6个个轨轨道道上上，其其中中3颗颗卫卫星星作作备备用用。每每个个轨轨道道上上平平均均有有34颗颗卫卫星星。每每个个轨轨道道面面相相对对于于赤赤道道的的倾倾角角为为55，轨轨道道平平均均高高度度为为20 200 km，卫卫星星运运行行周周期期为为11小小时时58分分。这这样样，全全球球在在任任何何时时间间、任任何何地地点点至至少少可可以以看看到到4

38、颗颗卫卫星星，最最多多可可以以看看到到8颗颗。每每颗颗卫卫星星上上都都载载有有铷铷钟钟，称称为为卫卫星星钟钟，接受地面主钟的控制。接受地面主钟的控制。第4章 同步网图4.5 GPS系统第4章 同步网 2)地面控制系统地面控制系统 地地面面控控制制系系统统包包括括1个个主主控控站站(MCS：Master Control Station)、5个个监监控控站站(MS：Monitor Station)和和3个个地地面面站站(GA：Ground Antennas)。主主控控站站中中用用于于比比对对的的同同步步基基准准由由美美国国海海军军天天文文台台控控制制，它它是是原原子子钟钟与与协协调调世世界界时时(

39、UTC：Coordinated Universal Time)比比对对后后的的信信号号。这这样样就就使使卫卫星星钟钟与与GPS主主时时钟钟之之间间保保持精确同步。持精确同步。监监控控站站分分布布在在不不同同地地域域，能能够够同同时时检检测测多多达达11颗颗卫卫星星。监监控控站站对对收收集集来来的的数数据据送送给给主主控控站站处处理理。主主控控站站根根据据收收集集来来的的数数据据估估算算出出每每个个卫卫星星的的位位置置和和时时间间参参数数，对对卫卫星星的的运运行行进进行控制。行控制。第4章 同步网 卫卫星星发发射射的的信信号号有有两两种种，其其中中每每一一种种用用不不同同的的频频率发射：率发射：

40、L1波波段段：1575.42 MHz，载载有有民民用用码码(C/A伪伪随随机机码码)、军用码、军用码(P伪随机码伪随机码)和数据信息。和数据信息。L2波波段段：1227.26 MHz，仅仅供供军军用用码码(P伪伪随随机机码码)和数据信息使用。和数据信息使用。第4章 同步网 3)用户设备用户设备 用用户户设设备备指指GPS接接收收机机，包包括括天天线线、馈馈线线和和中中央央处处理理单单元元。其其中中中中央央处处理理单单元元由由高高稳稳晶晶振振和和锁锁相相环环组组成成，它它对对接接收收信信号号进进行行处处理理，经经过过一一套套严严密密的的误误差差校校正正，使使输输出出的的信信号号达达到到很很高高的

41、的长长期期稳稳定定性性。定定时时精精度度能够达到能够达到300 ns以内。以内。在在通通信信网网中中，常常将将GPS与与铷铷钟钟配配合合使使用用，利利用用GPS的的长长稳稳特特性性，结结合合铷铷钟钟的的短短稳稳特特性性,得得到到准准确确度度和和稳稳定定度度都都很很高高的的同同步步信信号号。该该信信号号可可以以作作为为基基准准源源使使用。用。第4章 同步网 4GPS在通信系统中的应用在通信系统中的应用 频频率率同同步步是是指指信信号号的的频频率率跟跟踪踪到到基基准准频频率率上上，使使其其长长期期稳稳定定地地与与基基准准保保持持一一致致。但但不不要要求求起起始始时时刻刻保保持持一一致致。这这样样，

42、基基准准不不一一定定跟跟踪踪UTC，可可以以使使用用独独立立运运行行的的铯铯钟钟组组作作为为同同步步基基准准，也也可可以以使使用用GPS对对铯铯钟钟组进行校验，以使其保持更好的准确度。组进行校验，以使其保持更好的准确度。传传统统的的电电信信网网主主要要要要求求频频率率同同步步，因因此此，已已建建成成的同步网主要满足频率同步的要求。的同步网主要满足频率同步的要求。时时间间同同步步不不仅仅要要求求信信号号的的频频率率锁锁定定到到基基准准频频率率上上，而而且且要要求求信信号号的的起起始始时时刻刻与与UTC保保持持一一致致。这这样样，时时间同步的基准必须跟踪到间同步的基准必须跟踪到UTC上。上。第4章

43、 同步网 在在CDMA移移动动通通信信系系统统中中，要要求求基基站站之之间间相相对对于于 UTC的的时时刻刻差差500ns，由由于于地地面面传传输输的的时时延延问问题题，时时间间基基准准不不能能像像频频率率基基准准那那样样传传输输和和分分配配，因因此此，目目前不得不采用前不得不采用GPS技术，即在每个基站配置技术，即在每个基站配置GPS。GLONASS系系统统是是前前苏苏联联紧紧跟跟美美国国 GPS系系统统研研究究发发展展的的卫卫星星导导航航定定位位系系统统。其其工工作作原原理理与与GPS相相似似，但目前的应用没有但目前的应用没有GPS广泛。广泛。第4章 同步网4.3.5 通信楼综合定时供给系

44、统通信楼综合定时供给系统 随随着着数数字字通通信信网网的的发发展展，通通信信楼楼内内安安装装的的数数字字设设备备的的种种类类和和数数量量日日益益增增加加，所所需需要要的的基基准准定定时时信信号号的的数数量量和和类类型型也也增增多多了了，同同时时要要求求的的时时钟钟性性能能指指标标也也提提高高了了，因因此此有有必必要要在在同同步步节节点点或或通通信信设设备备较较多多以以及及通通信信网网的的重重要要枢枢纽纽，单单独独设设置置时时钟钟系系统统，这这就就是是通通信信楼楼综综合合定定时时供供给给系系统统(BITS)。其功能结构见图其功能结构见图4.6。第4章 同步网图4.6 BITS系统第4章 同步网

45、4.3.6 数字同步网结构数字同步网结构 1全同步网全同步网 在在全全同同步步方方式式下下，同同步步网网接接受受一一个个或或几几个个基基准准时时钟控制。钟控制。当当同同步步网网内内只只有有一一个个基基准准时时钟钟时时，同同步步网网内内的的其其他时钟就都同步到该基准时钟上，如图他时钟就都同步到该基准时钟上，如图4.7所示。所示。第4章 同步网图图4.7 主从同步网主从同步网第4章 同步网 在在这这种种类类型型的的同同步步网网中中，最最高高一一级级时时钟钟为为符符合合G.811规规定定的的性性能能的的时时钟钟，即即基基准准时时钟钟,也也称称为为一一级级时时钟钟。它它作作为为主主钟钟为为网网络络提提

46、供供基基准准定定时时信信号号。该该信信号号通通过定时链路传递到全网。过定时链路传递到全网。二二级级时时钟钟是是它它的的从从钟钟，从从与与之之相相连连的的定定时时链链路路提提取取定定时时，并并滤滤除除由由于于传传输输带带来来的的损损伤伤，然然后后将将基基准准定定时时信信号号向向下下级级时时钟钟传传递递。三三级级时时钟钟从从二二级级时时钟钟中中提提取取定时，这样就形成了主从全同步网结构。定时，这样就形成了主从全同步网结构。全全同同步步网网的的另另一一种种类类型型是是在在同同步步网网中中，存存在在着着几几个个基基准准时时钟钟，网网络络中中的的其其他他时时钟钟接接受受这这几几个个基基准准时时钟钟的共同

47、控制，典型结构如图的共同控制，典型结构如图4.8所示。所示。第4章 同步网图图4.8 多基准全同步网多基准全同步网第4章 同步网 在在这这种种结结构构的的同同步步网网中中，存存在在着着多多个个基基准准时时钟钟。采采用用一一定定的的方方法法对对基基准准时时钟钟进进行行校校验验，以以保保证证基基准准时时钟间的同步。一般采用如下两种方法：钟间的同步。一般采用如下两种方法：(1)在在所所有有的的基基准准时时钟钟上上装装配配GPS接接收收机机，使使所所有有基基准准时时钟钟通通过过GPS系系统统跟跟踪踪UTC，保保持持与与UTC一一致致的的长期频率准确度长期频率准确度,从而达到全网同步运行的目的。从而达到

48、全网同步运行的目的。(2)基基准准时时钟钟间间采采用用互互同同步步的的方方法法，每每个个基基准准时时钟钟都都与与其其他他基基准准时时钟钟相相连连，进进行行对对比比计计算算，以以获获得得一一个个更更为为准准确确的的综综合合频频率率基基准准。然然后后去去调调整整每每个个基基准准时时钟钟，使网络同步运行。使网络同步运行。第4章 同步网 第第二二种种方方法法较较复复杂杂，首首先先要要通通过过地地面面链链路路将将基基准准时时钟钟组组成成网网络络；其其次次要要对对基基准准时时钟钟进进行行长长期期的的性性能能监监测测；然然后后再再通通过过一一套套复复杂杂的的算算法法对对网网络络进进行行加加权权计计算算；最最

49、后后再再对对各各个个基基准准时时钟钟进进行行控控制制调调整整。其其优优点点是是：可可靠性高，自主性强，不依赖于靠性高，自主性强，不依赖于GPS等外界手段等外界手段 第第一一种种方方法法只只需需配配备备GPS接接收收机机，实实现现简简单单，成成本低，被大量采用。缺点是可靠性低、自主性差。本低，被大量采用。缺点是可靠性低、自主性差。GPS系统归美国政府所有，受控于美国国防部，对世界各地的GPS用户未有任何政府承诺，用户只付了购买GPS接收机的费用，并未支付GPS系统的使用费用第4章 同步网 2全准同步网全准同步网 在在全全准准同同步步方方式式下下，网网内内的的所所有有时时钟钟都都独独立立运运行行，

50、不不接接受受其其他他时时钟钟的的控控制制。网网络络采采用用分分布布式式结构。结构。网网络络内内时时钟钟没没有有高高级级和和低低级级之之分分，同同步步网网以以各各个个时时钟钟为为中中心心，划划分分为为多多个个独独立立的的同同步步区区，各各时时钟钟负负责责本本区区内内设设备备的的同同步步。在在各各个个时时钟钟之之间间不不需要定时链路的连接，没有局间定时分配。需要定时链路的连接，没有局间定时分配。第4章 同步网图图4.9 4.9 全准同步全准同步第4章 同步网 全全准准同同步步网网要要求求网网内内各各个个时时钟钟都都具具有有很很高高的的准准确确度度和和稳稳定定度度，时时钟钟具具有有相相同同的的级级别