數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的時鐘同步

摘 要：本文中主要介紹的內(nèi)容有數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)同步的幾種方法和優(yōu)缺點(diǎn)，以及通信網(wǎng)絡(luò)滑動的概念，數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的時鐘同步等。最后，介紹了數(shù)字同步網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：時鐘同步 滑動 數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TN914 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)10(b)-0000-00

模擬通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)漸漸的被淘汰，伴隨著數(shù)字通信技術(shù)的快速發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN) 、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)等數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。隨著數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)不斷地向更高的傳輸速率發(fā)展，數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃已經(jīng)把數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的同步技術(shù)看成是非常重要的一個問題來考慮。

所謂的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)同步就是為了使各個節(jié)點(diǎn)的時鐘頻率和相位保持一致而對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的各個節(jié)點(diǎn)或者轉(zhuǎn)接點(diǎn)的時鐘頻率進(jìn)行調(diào)度。本文主要介紹的就是時鐘同步、通信網(wǎng)絡(luò)的時鐘同步是數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)工作的基本條件。主要包括幀同步和時鐘同步兩方面內(nèi)容。

數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的同步方式

數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的五種同步方式主要有主從同步方式、準(zhǔn)同步方式、脈沖塞入同步方式、互同步方式和主時鐘同步方式。由它們組成的混合同步方式也可以作為同步方式。以下將分別介紹這五種同步方式。

1.1 脈沖塞入同步方式

在PCM系統(tǒng)的高次群數(shù)字復(fù)接方式中采用的同步方法就是脈沖塞入同步方式，這種同步方式中各個節(jié)點(diǎn)的時鐘頻率不一定相等。但是，通過控制插入脈沖的多少可以來使被同步的瞬時碼速率保持一致，要求傳輸?shù)男畔⒋a速率低于時鐘頻率，在傳輸?shù)倪^程中人為的在各個被同步的信號中插入一些脈沖。因為這種同步方式在每個轉(zhuǎn)接口需要單獨(dú)地對每一路輸入信號采用塞入脈沖方法，所以用這種形式來解決全網(wǎng)的同步問題是不完美的，因此在實(shí)際應(yīng)用采用這種同步方式是少見的。

1.2 準(zhǔn)同步方式

準(zhǔn)同步方式要求在所有交換節(jié)點(diǎn)處使用高精度的時鐘，所以又叫做獨(dú)立時鐘方式。它不要求全網(wǎng)處于同步狀態(tài)，這就使得兩個節(jié)點(diǎn)之間的滑碼率降低到可接受的程度。因為它容易實(shí)現(xiàn)，大型的通信網(wǎng)絡(luò)通常采用這種方式。如國際數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的連接就采用準(zhǔn)同步方式。在設(shè)計中已經(jīng)規(guī)定所有國家的出口數(shù)字交換局的時鐘穩(wěn)定度為10-11量級，缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中較小的交換節(jié)點(diǎn)也要求安裝高精度的時鐘源，費(fèi)用不經(jīng)濟(jì)。

1.3 主從同步方式

采用信息鏈路本身來傳送主時鐘是主從同步方式為了解決主時鐘同步方式缺點(diǎn)的一種方案。

主從同步方式的方法是在整個通信網(wǎng)絡(luò)中只設(shè)立一個高精度的時鐘源，主節(jié)點(diǎn)在消除時鐘中的鏈路抖動后，網(wǎng)絡(luò)的主時鐘只傳送到少數(shù)幾個級別較高的交換節(jié)點(diǎn)，就能夠通過現(xiàn)有的數(shù)字鏈路把基準(zhǔn)時鐘繼續(xù)傳送到級別較低的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的時鐘通過鎖相環(huán)與主基準(zhǔn)時鐘同步。這種逐步向下傳送基準(zhǔn)時鐘的同步方式叫做“主從同步方式”，這種同步方式因為網(wǎng)中所有的節(jié)點(diǎn)都直接或者間接地與同一個基準(zhǔn)時鐘同步，各個節(jié)點(diǎn)都以同樣的時鐘頻率運(yùn)行，所以不會出現(xiàn)滑碼。

1.4 主時鐘同步方式

網(wǎng)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)都直接與主時鐘相連接，主時鐘同步方式是將一個主基準(zhǔn)時鐘獨(dú)立的傳送到所有的交換節(jié)點(diǎn)去，這就意味著需要一個單獨(dú)的傳送基準(zhǔn)時鐘的網(wǎng)絡(luò)，使得這些交換節(jié)點(diǎn)都鎖定在一個共同的頻率上。但是一般不采用直接向節(jié)點(diǎn)傳送時鐘的方式，因為這種傳遞方式費(fèi)用比較高，但是為了提高時鐘傳送的可靠性，還是應(yīng)該為節(jié)點(diǎn)提供迂回路由。.

1.5 互同步方式

在連接局域網(wǎng)時，人們提出了這種同步方式是為了克服主從同步方式過于依賴主時鐘的缺點(diǎn)，它們相互控制和相互影響，最后使得全網(wǎng)絡(luò)時鐘頻率都被調(diào)整到統(tǒng)一的頻率上。這個統(tǒng)一的頻率的變化是可以相互抵消的，與全網(wǎng)各個節(jié)點(diǎn)的時鐘都存在關(guān)系，由于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部有多個時鐘，所以穩(wěn)定性非常高，互聯(lián)的節(jié)點(diǎn)也會越來越多。網(wǎng)絡(luò)頻率的穩(wěn)定性比網(wǎng)內(nèi)各個時鐘源的頻率穩(wěn)定性高。隨著網(wǎng)絡(luò)頻率的不斷變化，在穩(wěn)定后，某個節(jié)點(diǎn)的頻率或者相位也會變化的，網(wǎng)絡(luò)頻率從起始到最后穩(wěn)定都需要一段時間。要求網(wǎng)內(nèi)的各個節(jié)點(diǎn)頻率變化小，互同步方式是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個局都需要有自己的時鐘，最后又會穩(wěn)定在某一值上，而這之間的暫態(tài)現(xiàn)象會使信號產(chǎn)生一定的誤碼，優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)內(nèi)任意的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障后只會影響本節(jié)點(diǎn)，缺點(diǎn)是控制線過多，節(jié)點(diǎn)設(shè)備比較復(fù)雜。

綜合主從同步方式以及相互同步方式，混合同步方式把這兩種同步方式的優(yōu)點(diǎn)集中在一起，統(tǒng)稱為全網(wǎng)同步方式，混合同步方式綜合了這兩種同步方式的優(yōu)點(diǎn)，將兩者稱為全網(wǎng)同步方式，通過對頻率的穩(wěn)定度分等級而進(jìn)行相互同步，若高一級的時鐘出現(xiàn)問題，可以使用低一級的時鐘工作。

數(shù)字通信網(wǎng)的滑動

數(shù)字通信網(wǎng)的滑動現(xiàn)象是：在數(shù)字信號傳輸過程中或者數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)字信號時，若數(shù)字交換設(shè)備之間的時鐘頻率不一致，或者受到相位漂移和抖動的影響，數(shù)字交換系統(tǒng)的緩沖器將會產(chǎn)生溢出。

時鐘頻率的不一致所引起的滑動和傳輸鏈路受工作環(huán)境的影響，由于傳輸設(shè)備環(huán)境溫度的變化引起的滑動是在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生滑動的兩方面主要原因。

在規(guī)劃數(shù)字同步網(wǎng)絡(luò)時要考慮以下問題：

1.滑動指標(biāo)：服從滑動指標(biāo)的分配，服從對從鐘及基準(zhǔn)時鐘的基本進(jìn)網(wǎng)要求。

2.漂移指標(biāo)：數(shù)字網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任何節(jié)點(diǎn)之間信息傳輸系統(tǒng)的漂移小于6us，基準(zhǔn)時鐘漂移小于3us。

3.同步網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)性：數(shù)字同步網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有統(tǒng)一、可靠的監(jiān)測及告警控制功能，這些是為了確保數(shù)字同步我拿過來在滿足滑動指標(biāo)的條件下的正常運(yùn)行。

4.從鐘：對從鐘以及進(jìn)網(wǎng)不可缺少的監(jiān)測及告警控制功能做出相應(yīng)的規(guī)定。

結(jié)語

本文主要介紹了數(shù)字通信網(wǎng)的五種同步方式，它們分別是主時鐘同步方式、互同步方式、主從同步方式、脈沖塞入同步方式和準(zhǔn)同步方式以及由五種同步方式混合而成的同步方式。淺析了數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的滑動現(xiàn)象的基本概念及其原因，主要根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗對數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的時鐘同步概念進(jìn)行了簡要的介紹。

參考文獻(xiàn)

[1]周炯，通信網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)，人民郵電出版社

[2]通信系統(tǒng)，子工業(yè)出版社

[3]李建東，信息網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)，西安電子科技大學(xué)出版社