鐵路通信同步網建設方案研究

高大綱

0 引言

同步的含義是使通信網內運行的所有數字設備工作在一個相同的平均速率上。如果發送設備的時鐘頻率快于接收設備的時鐘頻率，接收端就會周期性地丟失一些送給它的信息，該信息丟失稱為漏讀滑動；如果接收端的時鐘頻率快于發送端的時鐘頻率，接收端就會周期性地重讀一些送給它的信息，該信息重讀稱為重讀滑動。網絡同步的基本目標是控制受控滑動的發生。同步網合理的規劃建設是為避免不可接受的同步性能，并減少潛在的、難于發現的問題，從而降低運行維護成本。

1 鐵路通信同步網現狀

鐵路既有通信同步網經過多年的建設，已覆蓋了全國31個省、自治區、直轄市，不僅為鐵路通信系統提供同步，同時還為鐵通公司公網設備提供著同步業務。

1.1 鐵路通信同步網主要時鐘節點分布

（1）既有鐵路全國基準時鐘（PRC）的 5個節點分布在北京（通信中心）、沈陽、西安、武漢、廣州等城市。既有PRC節點設備的配置為單銫鐘+雙GPS+銣鐘。

（2）既有鐵路區域基準時鐘（LPR）在各省內設置有1～2套1級基準時鐘，第一基準時鐘設置在省會、直轄市、自治區首府所在地，可以是省內 PRC兼做或者是 LPR，第二基準時鐘一般是LPR。既有LPR節點設備的配置為雙銣鐘+雙GPS。

1.2 鐵路通信同步網結構

既有省際同步網按混合同步方式組網。北京（通信中心）、沈陽、武漢、廣州、西安設置的PRC分別為所轄區域的各省 LPR提供上一級同步定時源，每個LPR有來自2個不同路由的地面定時輸入信號。各省 LPR向本省內的二級時鐘提供同步定時源；二級時鐘向三級時鐘提供定時同步源。

既有省內同步網節點二級時鐘，主要設置在各通信樞紐、地級市所在地，每個 SSU-T有來自本同步區內的 2個不同的一級基準時鐘的主備用地面定時輸入信號，也有來自另一同步區的一級基準時鐘的主備用地面定時輸入信號。

1.3 鐵路通信同步網定時鏈路的組織原則

（1）既有省際同步網定時鏈路是LPR從省際傳送網上獲取定時鏈路，定時傳送鏈路的組織原則：每個LPR必須有來自2個不同路由的地面定時輸入信號；省內第一基準 LPR必須有直接來自1～2個PRC的地面定時輸入信號；省內第二基準LPR可以有直接來自1～2個不同PRC的地面定時輸入信號，也可以從相鄰省內的 LPR獲得地面定時輸入信號；第一基準時鐘為PRC時，可以向第二基準時鐘提供定時信號，第二基準時鐘不可以向第一基準時鐘提供定時信號。

（2）既有省內同步網定時鏈路主要是為二級時鐘 SSU-T從一級基準時鐘獲得定時，定時傳送鏈路的組織原則為每個 SSU-T應有來自本同步區內的 2個不同的一級基準時鐘的主備用地面定時輸入信號，也可有來自另一同步區的一級基準時鐘的主備用地面定時輸入信號。在實際工程中，二級時鐘SSU-T可從省際傳送網獲得PRC/LPR的定時基準，也可以從省內傳送網層獲得其他一級基準或二級時鐘傳來的定時信號。但是二級時鐘信號不能注入到省際傳送網中。

1.4 鐵路通信同步網局內定時分配

既有鐵路通信同步網除了為傳輸設備提供同步定時信號，還為程控電話交換機SPC、數字交叉連接設備DXC、No.7號信令設備、數字數據網DDN設備、ATM設備、智能網設備等提供定時信號。

1.5 鐵路通信同步網網管

既有通信同步網網管采用二級管理結構，第一級全國網管中心，設在北京（通信中心），通過收集二級網管中心的數據，負責省際同步網管理，監控各省基準時鐘設備及同步鏈路故障。第二級網管中心設在各省會城市或鐵路局所在地，負責集中監控省內、鐵路局內各同步節點設備和同步鏈路。

同步網網管數據傳送網是基于TCP/IP協議的傳送網絡。各個同步節點設備采用TCP/IP接口，將網管維護信息接入網管數據傳送網，傳送到二級網管中心和一級網管中心。既有同步網網管數據傳送是利用既有同步網管DCN，分骨干層和接入層2級，骨干層節點設置在省會城市或鐵路局，接入層節點設置在地級城市。

2 鐵路通信同步網建設方案

2009年鐵通公司拆分后，分別與鐵道部和中國移動通信公司重新整合，引起通信系統資源的重新分配；另外，鐵路通信維護管理體制也隨之進行了調整。為了適應鐵路通信網的發展，滿足鐵路運輸生產的實際需要，有必要對鐵路通信同步網進行重新規劃建設。

2.1 同步網的等級結構

數字同步網工程設計規范中，將基于SDH傳送網的同步網等級結構分為3級，如圖1所示。在采用等級主從同步網絡內各節點之間的關系中，每個同步網節點都賦予一個等級地位，只允許較高等級的節點向較低等級或同等級的節點傳送定時基準信號。

圖1 同步網等級結構圖

這里，PRC（全網基準時鐘）和LPR（區域基準時鐘）均為一級基準時鐘，其性能指標滿足ITU-T G.811建議；二級節點時鐘配備了基于銣鐘振蕩器的數字鎖相環（DPLL），具有極優良的跟蹤特性、過濾特性和保持特性，其性能指標滿足ITU-T G.812建議；三級節點時鐘配備了基于高穩晶體振蕩器的數字鎖相環，在跟蹤特性和過濾特性上，與二級時鐘幾乎一致，僅在保持特性上與二級時鐘有一些差距，其性能指標滿足ITU-T G.813建議。

2.2 鐵路通信同步網結構及設備配置

鐵路通信同步網一般分為一級基準時鐘（PRC/LPR）、二級節點時鐘和三級節點時鐘。新建通信同步網全網采用混合同步，每個同步區內為主從同步，同步網結構可按照第1.2節、第1.3節所述的基本原則構建。PRC的作用，一是為 LPR提供定時基準，二是為傳輸系統骨干層提供定時同步信號源；并按照2套GPS/北斗雙模衛星接收+ 1套銫鐘+1套銣鐘進行配置；輸入信號優先級順序依次為GPS/北斗雙模衛星接收、銫鐘、銣鐘。LPR的作用，一是為二級節點時鐘提供定時基準，二是為傳輸系統匯聚層及以下各類通信系統提供定時同步信號源，有PRC的節點可兼做LPR使用；按照1套GPS+1套北斗雙模衛星接收+2套銣鐘進行配置；輸入信號優先級順序依次為 GPS/北斗雙模衛星接收、主用PRC信號源、備用PRC信號源、銣鐘。二級節點時鐘的作用是為傳輸系統匯聚層及以下各類通信系統提供定時同步信號源；配置2套銣鐘，輸入信號優先級順序依次為主用 LPR信號源、備用 LPR信號源、銣鐘。三級節點時鐘的作用是為傳輸系統匯聚層及以下各類通信系統提供定時同步信號源；配置晶體鐘；輸入信號優先級順序為二級鐘信號源、晶體鐘。

2.3 鐵路通信同步網時鐘設置

根據鐵路通信網現狀及發展需求，國內鐵路通信同步網PRC應在北京、沈陽、武漢、廣州、西安、成都的6個節點設置。

LPR按照每個省會城市設置1個主用，省內另一城市設置1個備用（鐵路線不發達的省份和直轄市除外）的方式進行建設。LPR設置地點如表 1所示。

表1 LPR設置地點情況表

二級節點時鐘根據鐵路建設項目的需要，一般考慮在鐵路沿線極長定時鏈路情況下設置。二級節點時鐘的作用是為傳輸系統匯聚層及以下提供定時同步信號源。

三級節點時鐘按每隔n（建議n取10）臺SDH設備設置1臺，該三級節點時鐘以其上一級SDH設備的線路時鐘為時鐘源。其作用是為傳輸系統匯聚層及以下提供定時同步信號源。在鐵路通信同步網建設中，盡量避免使用三級節點時鐘。

2.4 鐵路通信同步網定時鏈路

鐵路通信同步網定時鏈路組織原則與第1.3節組織原則相同。需說明的是新建同步網局間定時鏈路應優選骨干層傳輸系統的傳輸通道，根據鐵路骨干層傳輸系統的規劃方案，全路18個路局各設置1處OTN骨干層傳輸設備，故同步網設備應與OTN設備設置于同一機房。由此，北京（通信中心）、武漢、廣州、上海、西安、成都等6個PRC至所轄區域內的主用LPR的鏈路可分為以下3種情況：

（1）北京（通信中心）、武漢、廣州、上海、西安、成都等本地LPR如果與PRC同機房，則直接相連；如果異地，需要借助匯聚層傳輸系統或其他傳輸系統相連。

（2）其他城市，而且LPR所在省會城市同時又是鐵路局所在地的，如濟南、太原等城市，可直接利用OTN網絡傳遞定時同步信號。

（3）其他非鐵路局所在地的省會城市，如長春、石家莊等城市，首先利用OTN骨干層傳輸系統連接到其所屬PRC路局，然后借助局內相關傳輸網絡進行連接，此時定時鏈路可能較長。

2.5 時鐘的連接原則

時鐘的連接原則如圖2所示，n表示相鄰2個時鐘設備間的SDH網元數量；K表示鐵路線極長定時鏈路中二級/三級時鐘數量。根據 ITU-T的建議取值：n≤20，K≤7，n×K≤60。

圖2 同步網時鐘傳輸鏈示意圖

2.6 鐵路通信同步網局內定時分配

使用同步網提供定時信號的通信設備主要有傳輸設備（SDH、OTN等）、GSM-R設備、No.7信令設備、DDN設備、智能網設備、程控電話交換機SPC、數字交叉連接設備DXC、ATM設備以及其他通信設備等。

2.7 鐵路通信同步網網管

同步網網管可分2層兩級建設，一級管理中心設在鐵道部（北京通信中心），主要職責是對二級管理中心的監測和管理，通過收集二級網管中心的數據，負責省際（局間）同步網的管理，監控各省（局）基準時鐘設備及同步鏈路故障；二級管理中心設在18個鐵路局（通信段），主要職責是管理鐵路局所轄區域內的同步設備（包括PRC、LPR、二級、三級時鐘）。其他節點視重要性可設置本地維護終端。同步網網管信息的傳送，主要利用鐵路數據網傳遞網管信息。

3 結束語

鐵路通信同步網應圍繞鐵路發展的戰略目標、結合鐵路運輸生產的實際需要、適應鐵路通信的維護管理體制進行建設，同時還應綜合考慮各通信子系統對鐵路通信同步網的需求。另外，近期建議鐵路通信同步網應維持現狀，根據鐵路建設的需要對既有PRC/LPR進行端口擴容，同時增建部分二級節點時鐘，加快既有同步網網管的整合，隨著客運專線的建設，鐵路數據通信網的完善，同步網的網管逐步利用數據網解決網管信息傳遞問題。總之，加快鐵路通信同步網的建設，對提高鐵路通信網的服務質量是非常必要的。

[1]YD 5089-2005 數字同步網工程設計規范[S].