數字通信網絡的時鐘同步

摘 要：本文中主要介紹的內容有數字通信網絡同步的幾種方法和優缺點，以及通信網絡滑動的概念，數字通信網絡的時鐘同步等。最后，介紹了數字同步網絡規劃時應注意的問題。

關鍵詞：時鐘同步 滑動 數字通信網絡

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

模擬通信網絡已經漸漸的被淘汰，伴隨著數字通信技術的快速發展，已經出現了異步轉移模式(ATM)、數字數據網(DDN) 、綜合業務數字網(ISDN)等數字通信網絡。隨著數字通信網絡不斷地向更高的傳輸速率發展，數字通信網絡規劃已經把數字網絡的同步技術看成是非常重要的一個問題來考慮。

所謂的數字通信網絡同步就是為了使各個節點的時鐘頻率和相位保持一致而對網絡內部的各個節點或者轉接點的時鐘頻率進行調度。本文主要介紹的就是時鐘同步、通信網絡的時鐘同步是數字通信網絡工作的基本條件。主要包括幀同步和時鐘同步兩方面內容。

數字通信網絡的同步方式

數字通信網絡的五種同步方式主要有主從同步方式、準同步方式、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系統的高次群數字復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點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，要求傳輸的信息碼速率低于時鐘頻率，在傳輸的過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接口需要單獨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的同步問題是不完美的，因此在實際應用采用這種同步方式是少見的。

1.2 準同步方式

準同步方式要求在所有交換節點處使用高精度的時鐘，所以又叫做獨立時鐘方式。它不要求全網處于同步狀態，這就使得兩個節點之間的滑碼率降低到可接受的程度。因為它容易實現，大型的通信網絡通常采用這種方式。如國際數字網絡的連接就采用準同步方式。在設計中已經規定所有國家的出口數字交換局的時鐘穩定度為10-11量級，缺點是網絡中較小的交換節點也要求安裝高精度的時鐘源，費用不經濟。

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的一種方案。

主從同步方式的方法是在整個通信網絡中只設立一個高精度的時鐘源，主節點在消除時鐘中的鏈路抖動后，網絡的主時鐘只傳送到少數幾個級別較高的交換節點，就能夠通過現有的數字鏈路把基準時鐘繼續傳送到級別較低的節點，節點的時鐘通過鎖相環與主基準時鐘同步。這種逐步向下傳送基準時鐘的同步方式叫做“主從同步方式”，這種同步方式因為網中所有的節點都直接或者間接地與同一個基準時鐘同步，各個節點都以同樣的時鐘頻率運行，所以不會出現滑碼。

1.4 主時鐘同步方式

網內的所有節點都直接與主時鐘相連接，主時鐘同步方式是將一個主基準時鐘獨立的傳送到所有的交換節點去，這就意味著需要一個單獨的傳送基準時鐘的網絡，使得這些交換節點都鎖定在一個共同的頻率上。但是一般不采用直接向節點傳送時鐘的方式，因為這種傳遞方式費用比較高，但是為了提高時鐘傳送的可靠性，還是應該為節點提供迂回路由。.

1.5 互同步方式

在連接局域網時，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，它們相互控制和相互影響，最后使得全網絡時鐘頻率都被調整到統一的頻率上。這個統一的頻率的變化是可以相互抵消的，與全網各個節點的時鐘都存在關系，由于網絡內部有多個時鐘，所以穩定性非常高，互聯的節點也會越來越多。網絡頻率的穩定性比網內各個時鐘源的頻率穩定性高。隨著網絡頻率的不斷變化，在穩定后，某個節點的頻率或者相位也會變化的，網絡頻率從起始到最后穩定都需要一段時間。要求網內的各個節點頻率變化小，互同步方式是網絡內各個局都需要有自己的時鐘，最后又會穩定在某一值上，而這之間的暫態現象會使信號產生一定的誤碼，優點是網內任意的節點出現故障后只會影響本節點，缺點是控制線過多，節點設備比較復雜。

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點集中在一起，統稱為全網同步方式，混合同步方式綜合了這兩種同步方式的優點，將兩者稱為全網同步方式，通過對頻率的穩定度分等級而進行相互同步，若高一級的時鐘出現問題，可以使用低一級的時鐘工作。

數字通信網的滑動

數字通信網的滑動現象是：在數字信號傳輸過程中或者數字網絡中傳輸數字信號時，若數字交換設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，數字交換系統的緩沖器將會產生溢出。

時鐘頻率的不一致所引起的滑動和傳輸鏈路受工作環境的影響，由于傳輸設備環境溫度的變化引起的滑動是在數字網絡中產生滑動的兩方面主要原因。

在規劃數字同步網絡時要考慮以下問題：

1.滑動指標：服從滑動指標的分配，服從對從鐘及基準時鐘的基本進網要求。

2.漂移指標：數字網絡內任何節點之間信息傳輸系統的漂移小于6us，基準時鐘漂移小于3us。

3.同步網絡的維護性：數字同步網絡應該具有統一、可靠的監測及告警控制功能，這些是為了確保數字同步我拿過來在滿足滑動指標的條件下的正常運行。

4.從鐘：對從鐘以及進網不可缺少的監測及告警控制功能做出相應的規定。

結語

本文主要介紹了數字通信網的五種同步方式，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。淺析了數字通信網絡的滑動現象的基本概念及其原因，主要根據實踐經驗對數字通信網絡的時鐘同步概念進行了簡要的介紹。

參考文獻

[1]周炯，通信網絡理論基礎，人民郵電出版社

[2]通信系統，子工業出版社

[3]李建東，信息網絡理論基礎，西安電子科技大學出版社