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简论SDH数字微波传输网同步时钟的概念及应用
作者:杨晓霞  时间:2014/5/28 11:04:00  来源:论文天下论文网

  论文摘要 文章首先针对SDH系统以及时钟同步的相关概念和主要工作方式做出了分析,而后就常见的同步故障以及形成原因进行剖析,对于深入理解SDH同步有着积极意义。

  论文关键词 SDH;同步;时钟


  在铁路工作环境中,通信占据着重要的地位。当前铁路运输工作不断提速,干线建设日趋庞大复杂,能否顺利安全地展开,有效的完成运输任务,在很大程度上依赖于调度工作以及信息传输的效果。我国铁路系统是最先引入光通信网络的系统之一,其对通信的需求和依赖也由此可见一斑。在这个复杂的环境中,SDH技术以其良好的可靠性能受到一致认可。
  1 SDH以及时钟同步概念
  同步数字体系(SDH,Synchronous Digital Hierarchy),该技术中最为重点的两个方面就在于自愈和同步,其中自愈是可以确保在网络出现通信故障的时候,无需人工干预就可以迅速恢复的机制,而同步则能够确保其通信网络中所有参与数据交换的节点的时钟频率和相位都维持在确定的容差范围之内,从而确保网内数据交换的有效性和正确性。时钟同步的技术目标在于在数据交换和传输过程中,实现顺畅工作,不会因为交换数据总量的不断升高而导致缓存器中的信息溢出或者取空,从而进一步导致误码率的升高。毋庸置疑,时钟工作的质量,直接影响到了整个SDH数据传输网络的传输质量。
  SDH对于同步的要求相对较高,当整个系统处于正常工作状态中时,通常节点时钟之间只存在相位差而不存在频率差,需要的只不过是针对指针的偶然调整;而当网络中存在节点时钟丢失现象的时候,尤其是当SDH网络出现故障的时候,SDH网络即进入保持模式或自由运行模式,此时会推动数据通信网络进入准同步工作状态,指针会在这种情况下连续调整,直至获取到同步时钟参数。
  从SDH网络的同步机制角度看,可以将同步方式划分为四种,即全同步、伪同步、准同步以及异步。其中全同步是最为常见的应用方式,伪同步在应用中也占据有一定份额,后两者则相对较为少见。
  在全同步工作方式中,SDH通信网络中的所有节点时钟都会跟踪唯一的基准时钟PRC,并且根据主时钟来调节不同节点的时钟指针。这种方式获取同步效果较好,但是当数据传输网络覆盖范围不断增大,加入到SDH网络中的节点总量也在不断增加,在这种情况之下,众多数据节点对一个时钟进行追踪的难度就会越来越大,尤其是对于铁路通信系统而言,不但从地域角度看横贯我国南北,参与通信的数据节点更是缤纷繁杂。在这样的情况下,在系统中通常针对时钟进行分级控制,即等级主从同步工作方式。
  等级主从同步工作方式是在SDH领域最为常见的时钟同步工作方式,其网络稳定性良好,并且能够呈现出良好的弹性,组网方式也并不因此而受到更多局限,网络滑动性能也表现良好。采用此种时钟同步工作方式,对于从节点时钟的频率精度要求较低,对于主从时钟的控制也比较简单。但是相对而言,此种同步方式对于主时钟的依赖性很强,一旦主时钟发生故障,单纯依靠从时钟就会造成精度下降等问题,间接影响到通信的质量,因此需要将主时钟在网络中进行多重备份,而这也为网络资源的占用带来一定负担。
  而对于伪同步工作方式而言,其核心思路在于从逻辑层面将整个SDH通信网络视为多个子网,各个子网中的基准时钟确保与G.811要求相符合,而子网中则采用等级主从同步方式进行运作,并且使其中的从时钟同步于基准时钟,借此方式确保子网中的时钟相互保持独立,在允许一定误差的基础上,将误差控制在可以接受的范围内,趋近于同步。此种方式中的同步时钟方式对于网络资源占用相对较少因此网络的工作效率存在一定程度的提升,虽然并不明显但仍然不失为在面对庞大网络时的一种有效解决方式。
  除此以外的准同步方式是将网络中同步链路禁用,使时钟进入保持或者自由运行模式,此时的时钟间会存在有相同的标称频率,但是会出现较多的指针调整。而异步方式中,网络的节点时钟会出现较大偏差。准同步方式仍然能够负担起数据传输工作,但会存在较多误码率问题,异步模式基本无法承担数据传输工作,因此这两种工作方式均属于不正常的故障状态,应当予以警惕。
  2 SDH同步时钟常见故障分析
  时钟技术在SDH的应用环境中至关重要,同步的质量直接关系到整个数据传输网络的工作质量和效率,因此有必要对常规会出现的同步故障进行必要的了解,一旦面对故障可以快速准确定位,对于SDH的应用效果和铁路安全等方面都至关重要。
  常见的SDH同步故障可以划分为三个大类,即环境故障、数据配置故障以及设备故障。其中环境故障指来源于SDH数据网络外部环境的原因而引发的故障,主要包括外部时钟故障,诸如性能降低以及时钟自身质量下降等问题;光纤架设不合理,诸如光纤接反导致两个网元之间的同步时钟互跟;设备工作环境造成的问题,诸如环境中温湿度以及粉尘控制不合理,导致设备性能下降;以及时钟本身规划不合理,诸如数据传输网络或子网覆盖面过大,参与节点过多导致时钟链路过长精度下降等问题。在数据配置故障方面,通常是由不合理的参数设置而引起的故障,包括同一个网络中存在多个独立的时钟使得节点无所适从;时钟源级别配置错误,导致两个网元间时钟互跟;以及未能正确启用SSM功能等问题。从设备故障角度看,同时是由相关设备的硬件故障导致同步故障,具体包括时钟板性能故障、线路板性能故障以及交叉板性能故障等。
  在SDH系统出现同步故障的时候,应当认真分析引发故障的具体原因,并提出针对性解决方案。具体而言,工作的重点应当放置在检查时钟配置数据,以及设备工作环境具体状况和检查光纤等方面,尤其是在面对反复发作的同一类型故障的时候,应当综合前后故障状况进行综合分析。通常当SDH网络发生故障之后,时钟系统都会面临重新的同步,在这个时候,如果发生同步故障,通常是基于参数设置的,而日常发生的故障,则对于硬件和环境的依赖性更重一些。
  3 结论
  SDH通信系统是当前广泛采用的数据传输技术之一,并且基于其自愈特征,在很多重要领域都有应用。而同步时钟技术作为保证其顺畅工作的重要技术特征,必须予以充分重视。在实际的工作过程中,一方面应当对同步状态进行监督及时发现问题,另一方面也应当尽最大可能建立起相应的数据档案,纵观时间领域去看待同步系统,能够帮助有效发现潜在的问题。

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[本文关键字] SDH 同步 时钟
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