sdh同步时钟源工作原理及厂家

SDH（SynchronousDigitalHierarchy，同步数字体系），根据ITU-T的建议定义，是不同速度的数位信号的传输提供相应等级的信息结构，包括复用方法和映射方法，以及相关的同步方法组成的一个技术体制。SDH时钟同步就必须采用sdh同步时钟来作为sdh时钟源，下来就给大家介绍一下SDH同步时钟源工作原理。

它可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护，因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点。

首先sdh与传统pdh不同，属于同步系统，需要时钟同步才能将sdh帧对其。比如若时钟不同步，首先出现指针调整。若严重则可能出现误码。若再严重一点，则A1、A2字节无法对齐解码，则系统判定信号lof。因为电网继电保护动作时间都是0.1秒甚至更短，所以作为通信设备的sdh需要时间同步，不然像纵差保护，等就不能正常工作了，时钟同步很重要线路时钟就是设备从光口收到上端设备发过来的时钟脉冲信息，SDH的线路时钟根据主从方式由主站向从站沿着光纤传递，有SDH帧结构中的S1表示时钟状态。

网同步networksynchronization是数字网所特有的问题。实现网同步的目标是使网中所有交换节点的时钟频率和相位都控制在预先确定的容差范围内以便使网内各交换节点的全部数字流实现正确有效的交换。否则会在数字交换机的缓存器中产生信息比特的溢出和取空导致数字流的滑动损伤造成数据出错。由于时钟频率不一致产生的滑动在所有使用同一时钟的系统中都会出现影响很大因而必须有效控制。

目前全球电信网中的交换节点时钟同步有两种基本方式即G.803建议规范的主从同步方式和相互同步方式。主从同步方式使用一系列分级时钟每一级时钟都与其上一级同步在网中最高一级时钟称为基准主时钟或基准参考时钟PRC。它是一个高精度和高稳定度的时钟该时钟经同步分配网即定时基准分配网分配给下面的各级时钟。目前ITU-T将各级时钟划分为4类

——基准主时钟G.811建议

——转接局时钟G.812建议

——本地局时钟G.812建议

——SDH网元时钟G.813建议。

同步分配网将定时基准信号送至网内各交换节点然后通过锁相环使本地时钟的相位锁定到收到的定时基准上从而使网内各交换节点的时钟都与基准主时钟同步。这是一种单端控制技术可以如0表示。

sdh时钟同步方式图

主从同步的主要优点是网络稳定性好组网灵活适于树形组网和星形组网对从节点时钟的频率精度要求较低控制简单网路的滑动性能也较好。主要缺点是对基准主时钟和同步分配链路的故障很敏感一旦基准主时钟发生故障会造成全网问题。因此基准主时钟应采用多重备份以提高可靠性。同步分配链路也尽可能有备用即通常我们说的时钟链路保护。

采用分级的主从同步方式不仅与交换分级网相匹配也有利于改进全网的可靠性。当定时基准信号主要在SDH网内进行传送分配时必须保证避免中间节点的指针调整以免产生输出相位跃变影响下行方向的从时钟。

有两种解决办法——从接受的STM-N高速信号中直接提取定时基准避免指针调整对下行方向从时钟的影响。准确的技术应用还在研究中。SDH的引入对网同步的影响SDH网本身并不一定需要同步才能工作由于有指针调整可以应付频率差因而携带信息的净负荷可以在网内很容易地传递。然而为了PDH和所承载地业务网的需要SDH仍需要工作在同步环境中。否则指针调整会使SDH解同步器和互连的PDH2Mbit/s设备性能劣化导致抖动超标甚至产生严重误块秒损伤。

有了同步环境后指针调整事件将很少发生对业务不会造成影响。此外有些业务网设备蜂窝通信网的基站信令业务等需要传送网提供高精度频率或时间基准。因此实际SDH网必须要有同步环境才能发挥作用。另外由于国内业务和国际业务的需要全路由各交换节点需要工作在同步环境下这就是为什么SDH尽量追求高精度基准定时。理想情况是全球所有交换节点都是同步的。

SDH的引入对同步网影响主要表现在以下三方面

SDH特有的指针调整会在SDH/PDH网络边界产生很大的相位跃变。由于SDH指针调整是按字节调整所以用来传送网络定时基准的2Mbit/s信号通过SDH网时都会遭受8UI的指针调整影响峰峰值相当于2ms的相位变化。嵌入在高次群例如140Mbit/s信号内的2Mbit/s信号通过SDH网时由于承载速率较高尽管也遭受8UI34Mbit/s或8Mbit/s甚至24UI140Mbit/s的指针调整影响但对应的输出相位变化要小得多造成的定时损伤也小得多。

SDH允许不同规格的净负荷实现混合传输这对传送网应用十分方便但对网同步规划却带来不利。SDH网中网元收到的2Mbit/s一次群信号既可能是单独传来的也可能是嵌入在高次群信号内一起传来的显然两者的定时性能有很大不同。但由于SDH网中的DXC和ADM都有分插和重选路由的能力因而在网中很难区分具有不同经历的2Mbit/s信号也就难以确定最适于作网络定时的2Mbit/s信号给网同步规划带来困难。SDH自愈环、路由备用和DXC的自动配置功能带来了网络应用的灵活性和高生存性也给网同步定时的选择带来了复杂性。

在SDH网中网络定时和路由随时都有可能变化因而其定时性能也随时可能变化这就要求网元必须有较高的智能从而决定定时源是否还适用是否需要搜寻其他更合适的定时源等。结果选择和管理适于传定时基准的新配置的通道成为一项复杂的任务需要对每一种网络配置及相关的各种故障影响都进行仔细分析和性能确认并在全网实施统一的同步选择算法才行。

SDH网同步方式

从工作原理上划分SDH网同步可以有4种不同的方式即同步方式、伪同步方式、准同步方式和异步方式。同步方式在网中的所有时钟都能最终跟踪到同一个网络的基准主时钟。此时指针调整只是由同步分配过程中不可避免的噪声所引起的呈随机性。

在单一网络运营者所管辖的范围内同步方式是正常工作方式同步性能也最好。伪同步方式在网中有几个都遵守ITU-TG.811建议的基准主时钟即它们具有相同的标称频率但准确的频率仍略有差别。这样网络中的从时钟可能跟踪于不同的基准主时钟。因而在不同同步网边界的网元中会出现频率和相位差异引起指针调整。通常在不同网络运营商所辖边界以及国际网接口处伪同步方式是正常工作方式。

准同步方式

同步网中有1个或多个时钟的同步路径和替代路径出了故障于是失去所有外同步链路的节点时钟将进入保持模式或自由运行模式工作。如果丢失同步的网络节点是执行异步映射功能的SDH输入网关则该节点时钟的频偏和频移将会导致整个SDH网络连接的持续指针调整恶化同步性能，如果丢失同步的网络节点是SDH网络连接的最后一个网元或者是最后一个网元处于被控状态例如构成环路定时复用器状态时的倒数第2个网元则SDH网络输出仍有指针调整会影响同步性能

如果丢失同步的是中间的网络节点只要输入网关仍然处于与PRC的同步状态则紧随故障节点的仍处于同步状态的网元可以吸收部分指针调整校正中间网络节点的指针移动不会在最后的输出网关产生净指针移动从而不会影响同步性能。异步方式此时网络中将出现很大的频率偏差即异步的含义，当时钟精度达不到G.813所规定的数值时SDH网不再维持业务量而将发送AIS信号。发送AIS所需要的时钟精度只要求有20×10-6适用于再生器以及所有同步丢失就意味着所有业务量丢失的其他SDH设备即可。

同步网定时基准传输链

SDH同步网定时基准传输链如0所示各节点时钟经N个SDH网元互连其中每个网元都配备有一个符合建议G.813要求的时钟。最长的基准传输链所包含的G.812从时钟数不超过K个。由于转接局时钟和本地局时钟在保持模式性能上的差异与SDH网同步无关随着同步链路数的增加同步分配过程的噪声和温度变化所引起的漂移都会使定时基准传输链最后一个网元的定时质量逐渐恶化。通常可以大致认为最坏值为K=10N=20最多G.813钟的数目不超过60个。

需要注意的是由于再生器不装G.813钟因而上述数目不含再生器。实际设计时应尽量限制串联的网元数以保证网同步的可靠性。时钟的定时要求基准主时钟的定时要求全网的基准主时钟通常由多部铯原子钟或多部铯原子钟加GPS组成而区域的基准主时钟通常由两部铷原子钟加两部GPS组成。

一般经过相位对比或一定算法计算后择优输出。ITU-T建议G.811规定在所有可应用的运行条件下对于大于7天的观察时间基准主时钟的最低频率准确度为10-11。基准主时钟的输出接口为2048kHz和2048kbit/s两种。节点从时钟的定时要求ITU-T建议G.812规定了6种不同类型的种作为节点从时钟应用。

我们通常所说的转接局和端局时钟分别对应其中Ⅱ类和Ⅲ类钟。其中Ⅲ类钟的保持模式稳定度劣于Ⅱ类钟。Ⅱ类钟的频率准确度要求观察周期1年时不低于1.6×10-8Ⅲ类钟的频率准确度要求观察周期1年时不低于4.6×10-6。其中测试周期应在连续工作30天后开始观察。节点从时钟的输出接口为2048kHz、2048kbit/s和STM-N业务信号三种。

SDH网元时钟的定时要求ITU-T建议G.813规定了两种选项的频率准确度。选项1在自由运行条件下SDH网元的设备时钟SEC相对于可跟踪的G.811时钟的基准源输出频率准确度不应劣于4.6×10-6测试周期是1个月或1年。选项2在自由运行条件下SDH网元的设备时钟SEC输出频率准确度不应劣于20×10-6。从技术上看选项1并不必选项2复杂很多采用带温度补偿元件的无恒温箱压控晶体振荡器即可实现所以目前大都采用选项1的时钟标准。SDH网元时钟的输出接口为2048kHz、2048kbit/s和STM-N业务信号三种。

SDH时钟的应用从宏观上看SDH网提供了3种不同的网元定时方法，外同步定时源此时网元的同步由外部定时源供给。目前常用的是PDH网同步中的2048kHz和2048kbit/s同步定时源。从接收信号中提取的定时这是一种广泛应用的同步定时方式。有通过定时、环路定时和线路定时3种。

——通过定时网元由同方向终结的输入STM-N信号中提取定时信号并由此再对网元的发送信号以及同方向来的分路信号进行同步。因而每个ADM或再生器将有两个方向的定时信号再生器通常采用此种定时方式。

——环路定时网元的每个发送STM-N信号都由相应的输入STM-N信号中所提取的定时来同步主要用于线路终端设备。

——线路定时像ADM这样的网元中所有发送STM-N/M信号的定时信号都是由某一特定的输入STM-N信号中提取的。内部定时源网元都具备内部定时源以便在外同步源丢失时可以使用内部自身的定时源。REG这样的网元要求内部定时源的频率准确度20×10-6TM、ADM这样的网元要求内部定时源的频率准确度4.6×10-6而DXC这样的网元时钟可以是2级或3级钟也可以是频率准确度为4.6×10-6的时钟。0是上述5种不同的SDH网元的定时方法。

西安同步电子科技有限公司研发生产的SYN4104型数字网同步时钟是一款高精度锁相时钟频率源，接收GPS信号，使恒温晶振输出频率同步于GPS卫星铯原子钟信号上，提高了频率信号的长期稳定性和准确度，输出2mhz频率信号，满足sdh时钟同步需求。