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文章编号(Article ID)：1009-9336(2002)06-00 -
中图分类号(CLC number)：TN914.332
文献标识码(Document code)：B
摘要：讨论了北京通信同步网的发展过程和现状，对现有PDH传送同步信号的方式与SDH传送同步信号的方式进行了比较、论述。提出了利用SDH设备的Retiming功能，在SDH传输系统上建立统一的同步网传送、分配平台的观点。
关键词：同步网；PDH；SDH；Retiming
1 引言
同步网作为电信三大支撑网络之一，在现代通信网中正扮演着日益重要的角色。随着数据业务、Internet、3G等对同步精度要求很高的业务不断增长，为这些设备节点提供可靠、足够的同步时钟成了每个运营商需要面对的问题。同时，由于PDH设备的逐渐老化、厂家停产，对于原有依靠PDH（准同步数字体系）链路进行同步时钟信号传送的同步网来说，建立新的传送平台也是急需解决的问题。
SDH（同步数字体系）传输网络通过多年的建设已经发展为覆盖广、容量大的基础传送网。由于SDH协议完整、可靠的同步体系使得规划良好的SDH网络完全可以承担同步网时钟信号传送的工作，同时利用SDH设备厂家提供的Retiming（再定时）功能，利用现有SDH众多的支路端口为各类业务网元提供同步时钟信号，可以节省BITS（大楼综合定时系统）建设的投资，也能更有效地发挥SDH网的作用。
2 北京同步网发展历程
北京同步网的建设经历了一个从无到有、从小到大的过程。在20世纪80年代末、90年代初，数字程控交换机、PDH传输设备大规模建设、使用的时候，电信网几乎全部承载话音业务，对全网同步要求不高，采用交换机内部时钟为参考源的混合同步方式就可以满足业务要求。
但是随着国际业务的发展，没有高精度的时钟成了严重的问题。当时，北京国际交换机还使用内钟参考时，国外众多运营商已使用铯钟作为国际交换机的时钟参考源，由于我方时钟精度低，在用内钟参考的情况下与国外国际交换机通信时造成大量滑码、同步丢失，我方不得不采用从钟方式接收国外业务信号作为参考，这对国际业务的安全、和中国电信的形象都造成了不利的影响。于是从1993年开始在三元桥国际交换机房建立了铯钟，为国际业务提供高精度时钟，并成为原中国电信全国同步网两个PRC（基准参考时钟）之一。
多期工程建设，北京已建立了三级同步网，BITS节点覆盖了国际局、长途局、本地汇接局和部分本地端局。
3 同步网层次、北京同步网层次现状和问题
同步网各级时钟可分为一级钟、二级钟、三级钟和SDH设备时钟四类，各类时钟精度、构成见表1。表1中的频率精确度是各级钟源内部振荡时的精度，而在同步状态下，各级时钟应与PRC精度同步。
表1
北京同步网已按照主从全同步网的结构，建立了三级同步网，见图1。
现有同步网各级时钟节点间链路采用PDH传送2Mbit/s时钟信号。PDH体系采用的是正码速调整技术。所谓正码速调整是指PDH在由低次群向高次群复用时，采用插入无信息脉冲的方式进行不同时钟源设备间的复用。例如，一次群速率2.048Mbit/s，二次群速率8.448Mbit/s，8.448Mbit/s/4=2.112Mbit/s，在增加的9.962kbit/s中4Kbit/sB/S是用于正码速调整的插入比特。PDH的正码速调整技术对原有低次群信号不做任何调整，于是PDH成了传输同步时钟信号的首选。
但随着PDH设备厂家的停产，原有PDH设备老化，现在北京本地网PDH都已运行了7~10年。同时PDH设备点-点配置结构，安全性差，不具备网管功能使得时钟链路监控、故障排除难度增大。由于SDH网在大规模建设后PDH设备已不再安装，许多新局根本就没有PDH，再用PDH设备为同步网传送同步信号已不现实。
现在，北京本地同步网的BITS设备已经开始在大部分端局安装。在BITS设备端口的分配、使用中发现了这样的情况，在业务量大、各类设备安装集中的汇接局机房，各种业务设备都外接时钟，造成BITS端口紧张。而一些端局安装BITS机架配少量的端口板，都用不完。
因此，对于北京本地同步网面临的问题，一是寻找新的传送方式取代PDH；二是同步网节点的布放，是否每一个端局、模块局都要安装BITS，如不全面撒点如何解决未安装BITS局点设备的同步要求。
4 利用SDH网络建立统一的同步网传送、分配平台
4.1 利用SDH网络建立同步网传送平台
利用SDH设备进行同步时钟信号传送已成为业内的共同观点，ITU-T为SDH定义了完善的同步原理。从图2、图3中可以看出SDH设备的同步原理。
图2 SDH设备时钟参考模型
图3 SDH设备时钟方式选择示意
SDH设备可以灵活地选择站时钟入、线路信号、支路信号作为同步参考源。SDH设备可以按照原先设置的优先级选择时钟输入信号，此时处于时钟锁定状态（Locked），精度应与PRC相同；在所有外部时钟输入信号都失效时，SDH转入保持方式（Holded
over），此时SDH时钟保持在外部时钟输入信号失效时的精度；自由荡方式（Free Running），SDH设备使用自身的压控振荡器，精度为4.6
10-6。
现在北京本地SDH网的同步设计见图4。主要从汇接局的BITS引出，接入SDH网元，再利用SDH网元时钟输入、输出口串接多个SDH环。按照ITU定时参考链，在两个G.812时钟设备（BITS）间SDH网元最多不超过20个，按照这个规范在北京本地SDH网中都符合条件。
图4 北京本地SDH网的同步结构
现在北京本地SDH网的同步设计只是用于网内同步，尚未用于传送BITS间同步时钟信号。实际上对于一个同步结构设计完整、运行良好的SDH网中每一个SDH都运行着与PRC精度相同的时钟信号，完全可以作为BITS的参考输入信号。这种方式的应用已经有很多实例。
1999年11月在长-长网中就有了此种应用。当时，皂君庙新INT1交换机建成准备投入业务，但是皂君庙作为新局根本没有PDH设备，无法使用PDH链路。于是我们利用三元桥-皂君庙间一套点-点ADM16/1设备传送时钟，从三元桥铯钟引出两路2MB/S时钟接入三元桥ADM16/1站时钟入1、2，设置为参考时钟源。皂君庙ADM16/1将2.5Gbit/s线路1、2设置为参考时钟源，同时在站时钟出1、2两路2Mbit/s信号接至皂君庙BITS为INT1交换机提供时钟。后来又为鲁谷BITS按此种方式提供了时钟链路。这两个局点运行近3年，均未发生问题。
从原理和实际应用中都可以看出SDH完全可以作为同步传送平台。
图5 SDH传送同步信号实例
4.2 利用SDH设备进行同步信号的分配
4.2.1 SDH设备的Retiming功能
SDH设备可以用于同步信号的传送已经是不争的事实。而将SDH设备用于同步信号的分配还未见到论证和应用，但没有应用的功能并不是没有可行性。
首先，在业务应用中有需求。随着，各类数据、宽带接入、模块局等设备的广泛安装，安装电信设备的局所、机房布点越来越广，越来越延伸至各大厦、居民小区。作为通信全网接入用户的末端设备，这些设备同样需要高精度的同步时钟，而在这些局点都布放BITS是不现实的，也是不经济的。同样在一些小容量的端局安装BITS，也会造成BITS端口的空闲。而这些局点几乎全部装有各类SDH设备，如能从SDH中引出时钟将是很好的选择。
接下来是从哪个端口引出时钟。一般SDH设备都有两个站时钟入口、两个站时钟出口。而站时钟出口又很可能为其他SDH设备做时钟源，所以利用SDH站时钟出口直接为业务节点提供同步时钟源数量太少，不能满足业务需求。SDH厂家提供的Retiming功能正好满足了这方面需求，他可以利用SDH最丰富的2Mbit/s支路端口为业务节点提供同步时钟。现有北京网中朗讯公司ADM16/1、AM1均能提供Retiming功能。
Retiming功能的原理如图6。SDH网络与PRC同步，携带原时钟成分的2Mbit/s信号进入SDH网络，在其输出节点端口设置为Retiming方式，2Mbit/s信号由VC12解包后进入一个弹性存储器，
SDH输出节点的时钟对弹性存储器中的2Mbit/s信号进行再定时，使得最终输出的2Mbit/s信号携带有PRC的时钟成分，可以用于其他业务节点的时钟参考。
图6 Retiming
4.2.2 SDH设备的Retiming功能测试
通过原理、设备说明书和网管设置还不能完全验证Retiming功能应用的可行性。因此，设计了一个简单的测试环境（见图7）以验证Retiming的功能。在北京本地朗讯网国际局-复外局间配置了2个2Mbit/s电路，在复外局的2Mbit/s端口做转接，在国际局端接仪表测试，经网管检查全程经过SDH设备同步均处于Locked状态。这样测试电路经过的设备、距离相当于北京本地普通2Mbit/s电路的2倍。
图7 测试环境示意
测试条件：
（1）测试仪表：安捷伦OminBER 718；
（2）在ITM-SC上将2M1收口设为Self-timing方式；
（3）在ITM-SC上将2M2收口设为Retiming方式。
测试结果如表2。
表2
测试结果分析：
测试1中收口设为Self-timing方式，SDH设备时钟不改变测试仪2Mbit/s时钟信号，OminBER
718自发、自收，无误码、同步丢失；
测试2中收口设为Retiming方式，SDH设备时钟改变了原有2Mbit/s时钟信号，由于OminBER
718自身晶振精度低于SDH设备锁定的PRC时钟，弹性存储器读入、写出时钟不一致，造成周期性同步丢失；
测试3中其余测试条件同测试2，但在OminBER 718自身晶振的基础上加了2 106偏移，由于时钟偏差的增加，造成同步丢失加剧；
测试4中改为从INT2的1条2Mbit/s业务信号中跨接出1路信号接入OminBER 718作为参考时钟，收口设为Retiming方式，经过60min测试，无误码、同步丢失，说明SDH网元中锁定的时钟与PRC完全同步。
同时从P-P JITTER结果可以看出，Retiming方式与Self-timing方式相比有隔离、减小输出抖动的作用。
4.3 利用SDH设备外接Retiming设备进行同步信号的分配
现有网上运行的SDH设备中并不是每个厂商的每种型号都可以提供支路Retiming功能。针对这种情况，在时钟需求量小的端局、模块局，可以采用SDH设备站时钟输出口外接小型Retiming设备进行同步信号的分配。这种Retiming设备实际上是对时钟进行了整形、放大，并提供了多路输出端口（见图8）。
图8 SDH外接Retiming设备示意图
5 结论
以上是通过自己的学习和实践，对SDH网络用于同步网传送、分配的一些看法。SDH网络用于同步网时钟信号传送已经有了大量的应用，在北京本地SDH网肯定也将全面应用。利用SDH支路端口的Retiming功能、SDH外接小型Retiming设备等方式，与大型BITS相结合进行全网时钟信号的分配，是一种经济、有效的方式，经过更广泛的专家论证和测试，也肯定会有它应用的空间。
作者简介：
杨利刚 2000年北京邮电大学函授学院通信工程专业毕业。现任北京通信公司网络局网络调度部本地中心主任工程师，主要从事本地传输网调度工作。
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