刘晓丽 李伟英　　张家口供电公司调度所

　　多年来，华北电力集团公司在通信方面投入了大量的资金，现已拥有国内先进的数字微波系统和交换系统，目前正在加紧建设光纤传输系统，预计在未来的2～3年内将建成一个覆盖华北各地电力调度中心和重要电厂的以光纤为主体的华北电力通信传输网，来形成国家电力公司全系统、全国电通传输网的子网。而数字同步网是通信网的三大支撑网之一，通信网发展初期，需要同步的业务网种类较少，对同步的要求也并不高，网络同步实现的方式均是以各业务内码流提取时钟并采用主从同步的方式，随着通信网的不断发展扩大，需要同步的业务网日益增多，尤其是高速数据业务和SDH传输系统在网上的大量使用，对同步的性能提出了更高的要求。如仍然采用传统的同步方式，将无法保证同步质量及可靠性，因此，必须建立一个独立于业务网之外的数字同步网来支撑整个华北电力通信网的通信质量。为此，华北电力集团公司的全系统同步网，已经2001年下半年建成并投入运行。

一、同步网技术探讨
　　1．同步网的发展
　　数字同步网的发展经历了两个阶段。第一，混合型同步网。此种同步网采用交换机时钟作为同步网节点时钟。早期的数字同步网目标是使交换网同步，采用混合型组网。其结构非常简单，一般采用简单的树状结构，在网络运营维护中心设置了一个基准钟（一般由自主运行的铯原子钟组成），基准定时信号经传输网传递到各个交换中心，各级交换机时钟成为同步网节点时钟。可以认为，同步网不是一个独立的物理网，它的维护管理依赖于交换网。第二，独立型同步网。随着通信网由模拟向数字演进，新业务不断涌现，对同步的要求越来越高，对同步网各级节点时钟提出了新的要求，对网络的安全性和可靠性也提出了更高的要求。这样，同步网逐渐独立出来，形成了各级时钟（PRC，PRS，BITS）和传输链路组成的独立型同步网，并建立了相应的监控管理网，形成一套运行，维护和管理机制。下文将重点论述独立同步网。
2．同步的必要性
　　在数字传输系统和数字交换设备构成的综合数字网内，所传递的是离散脉冲信号，若两个数字交换设备之间的时钟频率或相位不一致，或由数字比特流在传输中受相位飘移和抖动的影响，就会在数字交换系统中的缓冲存储器中产生码元的丢失和重复，从而导致在交换节点中出现滑动，而交换节点出现滑动时的影响取决于一次群码流所传送的业务，举例如表1。
表1 一次群码流所传送的业务对滑动时的影响
传送的业务 滑动产生的影响
话音通信业务 产生噪声
C3类传真业务 图文垂直位置信息丢失
数据通信业务 数据包的丢失，可靠性降低
压缩视频业务 产生帧"定格"
SDH传输系统 数据业务无法正常工作

　　随着各种新业务的引入，要求数字网具有一个高稳定度、高精度、安全可靠的网络同步环境。因此必须建立一个独立于业务网之外的同步网来支撑整个通信网的服务质量。
3．同步时钟等级
　　同步网由各节点时钟和传递同步信息的同步链路组成。根据数字同步网的分级，其节点时钟等级可分为1级基准时钟，2级节点时钟和3级节点时钟。其具体说明见表2。
表2 同步节点时钟等级分类和说明
节点时钟等级 应用 指标
1级基准时钟
　　 一般作为全网基准时钟网络中心NPRC和区域基准时钟LPRC
　　长期精度应优于1X10-11，与UTC比对的时间精度应≤300 ns，符合ITU-T G.811规定。
　　2级节点时钟 作为同步网中一般汇接点有保持功能的高稳时钟 频率准确度以基准时钟为参考标准，在连续同步工作30天后，在保持一年时间的情况下，2级节点时钟的准确度应优于±1.6 X10-8,其他指标应符合ITU-T G.812标准。
　　3级节点时钟 作为SDH传输系统中的网元时钟 以基准时钟为参考标准，在连续同步工作30天后，在保持一年时间的情况下，3级节点时钟的频率准确度应优于±4.6X10-6。其他指标应符合ITU-T G.813规定的指标。
4．同步网的组网原则
　　规划数字同步网应该遵守以下原则：（1）同步网应保证安全可靠、高起点和高质量，网络监控管理软件应由国内自主开发，且方便维护；（2）在同步网内不应形成环路，这是因为，一是在同步定时环路中所有时钟与基准时钟应隔离开来，二是由于定时参考的反馈会出现频率不稳定；（3）同步网内各节点时钟应从不同路由获得主用和备用基准；（4）同步网内各节点时钟可以从其他同一级或高一级设备获得基准；（5）从基准时钟到末端局站的基准传输之间介入的时钟数量应尽可能的少（其中二级时钟不得多于2～3个，三级时钟不得多于3～4个）；（6）选择可用性最高的传输系统传送同步基准，并尽量缩短链路长度来提高可靠性。
5．基准定时信号选择传输系统的原则
　　（1）自上而下规划主备用基准传输系统路由。（2）基准传输系统的优选顺序分别为：有保护倒换的地下光缆数字传输系统；有保护倒换的架空光缆数字传输系统；有保护倒换的数字微波系统；一次群对称电缆数字传输系统。并且，当同时具有PDH和SDH传输系统时应优先选用PDH系统。（3）当传输系统仅有SDH系统时应通过STM-N信号直接提取时钟同步网元时钟。（4）基准传输系统性能的选择尽量选择直达路由，且选择高可靠性、低误码、低漂移的传输系统。
6 . SDH传输系统接入方法
　　以SDH传输网络为局间定时传输链路组织和规划数字时钟同步具有相当大的难度，这方面的应用还不是十分成熟。根据ITU-T对SDH的研究进展和国外的研究成果，只有在SDH系统内利用同步状态信息实现了对SDH系统的管理控制并能防止出现定时环路时，才能在SDH系统内设置主备用定时链路。在不能通过同步状态信息对SDH系统实现智能管理之前，为防止出现定时环路，只能利用线路定时方式并且不设备用定时链路。只设主用定时链路以后，一旦SDH系统发生故障，如中断，将会出现SDH系统时钟（低级钟）长时间去同步下游综合定时供给设备，从而导致综合定时供给时钟较长时间降质，其结果是上游中断故障向下游扩散，同步质量下降。
　　由于SDH传输系统的特点，不能用2Mbit/s来传基准定时信号，但可以用STM-N线路信号传送定时基准信号。由于STM-N线路信号终端接入影响多路业务，必须采用高阻跨接方式直接从线路信号提取时钟。图1（见同步网图1）为大唐电信公司采用高阻跨接方式在不影响同步业务的情况下提取时钟，同步被同步设备（BITS）的方式图解。

二、 华北电力通信网的同步网络建设
　　华北电力通信同步网的设备均采用大唐电信科技公司的GNSS-97同步设备。
　　1．华北电力数字同步网建网出发点
　　（1）建设一个性能优良、安全可靠、便于扩容升级、方便维护，并且性价比较高，尽量一步到位的全华北电网数字同步网；　　　（2）随着SDH传输网的大规模建设，SDH传输系统本身会对同步信号的传递带来新的问题，SDH网内传送定时信号有不少困难，必须避免采用2Mbit/s传送定时信号，应从STM-N线路码流中提取定时信号，以免产生相位跃变影响下行方向的从时钟；（3）随着华北电力通信网的发展，将来将开通数据业务、宽带业务等各种新业务，这些业务对同步必将提出更高的要求；（4）同步网必须方便升级扩容，能够适应以后华北电力通信事业的发展。
　　2．华北电力通信同步网的网络结构 （见图2）
　　该网络工程分别在北京、廊坊、唐山、秦皇岛、承德、张家口和大同等市级电力公司和天津、河北、山西内蒙等省级电力公司设立一级基准时钟LPR，包括全球定位系统GPS和同步供给单元系统SSU/BITS。这些节点与先期建立的华北局PRC将组成华北电力通信网主网同步时钟网。区域基准时钟LPR平时同步于GPS（或GPS、GLONASS双星系统），在GPS（或GPS、GLONASS双星系统）不可用时，能使其同步于来自基准时钟PRC的定时基准信号。
　　同步供给单元SSU/BITS是受控钟（即从时钟），它对输入的时钟信号进行跟踪与过滤整形，并提供多路输出，为通信楼内的数字交换设备、数字数据设备、数字复用设备等提供定时信号，其精度受基准时钟PRC和区域基准钟LPR控制，内置的时钟为Rb钟。也可以采用PRC成与BITS一体的结构。
　　尽管GPS系统是目前造价低廉，精度很高的一种定位和定时系统，但是由于美国政府实施SA（可选择性使用）政策，使我国接收到的时间和频率精度大大下降。当GPS丧失后基站就无法切换，通信网的安全就会受到严重的损伤。针对SA政策，人们提出了GNSS全球导航定位系统。目前已经有GPS+GLONASS方式应用于华北电力通信网中，在接收GPS的同时又在接受俄罗斯的GLONASS卫星。由于有两种基准供选择，当一种基准出现人为干扰现象就能及时发现。从而大大提高了接收机的定位和定时精度，提高了接收的可靠性，保证了通信网的安全．