數字同步網系統在電力系統中的應用與發展

摘要：本文對同步網以及數字同步網的概念做了基本介紹，并對電力系統采用的同步方式及結構進行了論述，最后對電力系統專用通信網的數字同步網組網原則提出了基本要求。

關鍵詞：同步、數字同步網、必要性、組網原則

引言

數字同步網是電力系統通信網的重要支撐網之一，它不僅是保證網絡正常運行的基礎，也是保證網絡定時性能質量的關鍵，對電力通信網各種業務的高質量傳送起著重要的作用。在電力通信網快速發展的今天，隨著各種新業務的不斷發展和SDH傳輸網的不斷延伸、擴大，網絡的數字化和信息化的高速化、多樣化對網絡的同步有著更高的要求，為適應電力傳輸網不斷的發展要求，時鐘同步網的適時規劃和分布建設是十分必要和必需的。

1 建設數字同步網的必要性

1.1 同步網的含義

同步網其實就是一個物理網，由同步網節點設備和定時鏈路組成，為其他網絡提供定時參考信號。而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，接收端就會周期性的丟失一些送給他的信息，這種丟信息稱為漏讀滑動；如果接收端的時鐘頻率快于發送端的時鐘頻率，接收端就會周期性的重讀一些送給它的信息，這種信息重讀稱為重讀滑動。

1.2 同步網的地位

數字同步網作為三大支撐網之一，它的服務對象是各種業務網，它為各種業務網提供定時，以保障業務網的服務質量。雖然同步網不能產生直接的經濟效益，但是，它在通信網中的地位卻非常重要，因為任何通信設備都需要時鐘（這里指設備時鐘）為其提供工作頻率，所以，時鐘性能是影響設備性能的一個重要方面。

1.3 同步網建設的必要性

電力系統數字同步網是應通信網的快速發展應運而生的，要保證通信網絡運行的可靠性和穩定性，就必須保證通信網內同步的質量，而要保證同步的高質量，就必須建立一個獨立于業務網的數字同步網提供高質量的定時基準信號。同步的高質量不僅僅是為控制受控滑動的發生，還為控制與同步有關的其他損傷（如漂移和抖動等）。隨著電力系統通信網數字化和信息的高速進程，按相關標準的要求，網絡同步精確度需達到１×E（－９），這一同步精度是傳輸設備、交換設備內置的傳統晶體振蕩器所無法達到的。為減少受控滑動的發生并減輕滑動及其他損傷對數字業務信號的影響，必須組建獨立于電信業務網的電力通信數字同步網。

2 數字同步網的定義及規劃

2.1 數字同步網的發展

數字同步網是一種網絡體系，它是由各個節點上的同步時鐘設備和相應的定時鏈路共同構成的一種實體網絡，它不僅有屬于自己的網管，同時還有能夠對全網進行控制的監控網絡。同步網主要負責為所有的業務網絡業務網提供各種定時方式，以實現對各種業務網絡的同步功能。同步網與電信管理網、信令網一起并列為通信網的三大支撐網，是通信網正常運行的基本元素，也是保障各種業務網的運行質量的重要措施。

2.2 電力系統通信數字同步網規劃要求

根據電力系統二次部分相關規劃要求，全國電力通信數字同步網內同步方法采用等級主從同步，共分三級。網內各同步節點之間是主從關系，每個同步網節點賦予一個等級地位。一級節點采用一級基準時鐘，二級節點采用二級節點時鐘，三級節點采用三級節點時鐘。

全國電力數字同步網將按分區式多基準時鐘方案建設，并將同步網按照同步區來劃分，在各省、直轄市、自治區各設一個同步區。

基準時鐘的等級為一級，包括基準鐘（PRC）和區域基準鐘（LPR）兩種。在國家電力公司（北京）、華中分公司（武漢）、西北分公司（西安）和南方電力聯合公司（廣州）各設一個基準鐘（PRC）。

除在上海、北京、遼寧省市公司設SSU外，在各省公司設區域基準鐘（LPR）。

3 電力系統數字同步網構成的基本原則和建設方式

3.1 電力系統同步網的組網原則

（1）積極采用新技術，符合同步網的發展趨勢；

（2）注重同步網的安全性，實現空中（GPS）、地面（地面鏈路）同時傳送，通過優先級來選擇；

（3）原則上區域基準時鐘（LPR）應有4路輸入基準：2路GPS，2路通過不同物理路由的地面鏈路直接來源于不同的PRC；

（4）本地網節點時鐘至少應具有2路輸入基準，1路GPS，1路或（2路）為來源于LPR的地面鏈路信號；

（5）主、備用2路地面鏈路同步信號盡量安排在不同的物理路由中傳遞；

（6）盡量選擇傳輸距離短，中繼節點少，可靠性高的直達路由；

（7）數字同步網節點時鐘應從高于或等于本級時鐘的節點方向取得同步信號，不得從低等級節點取得同步信號。

3.2 電力系統同步區的劃分

數字同步網的同步區劃分有多基準小同步區和少基準大同步區，多基準小同步區適合地域大、網絡大的情形，少基準大同步區適合地域小、網絡小的情形。

多基準小同步區的優點是：每個同步區內結構簡單，網絡規模小；便于設計業務網的同步；定時傳輸鏈路短，易于保證網絡的同步性能。但缺點是基準鐘多，投資大；同步區數量多，集中管理困難。

少基準大同步區的優點是：同步網結構簡單，層次分明，投資相對小，缺點是定時傳遞鏈路長，鏈路復雜，定時鏈路不宜采用SDH鏈路。另外同步設計復雜，管理維護任務大。

電力通信網覆蓋全國，地域大，網絡復雜，有縣、地區、省、網和國家五級網絡，采用少基準大同步區的體制對同步網的設計帶來很復雜的問題，另外定時鏈路太長不能用SDH鏈路傳遞，而PDH微波電路的質量和可靠性相對低，考慮到目前GPS的價格十分經濟，高性能GPS產品較多，因此采用加強型銣鐘＋GPS的多基準小同步區的體制更適應電力通信網。根據目前的網絡規模和今后的規劃，以一個省為一個同步區的體制比較經濟合理。

具體到各電力數字同步區，規劃近期為少基準大同步區，視今后通信網絡的發展情況，規劃遠期為多基準小同步區。

3.3 省級同步區內等級結構

現階段，電力數字同步網采用混合同步方式，同步區內采用等級主從同步，各跨同步區的以準同步運行。

每個基準時鐘控制的同步區內的同步方法采用等級主從同步，同步區內各同步節點之間是主從關系，每個同步網的節點都賦予一個等級地位，只容許某一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達到同步，根據《數字同步網規劃方法和組織原則》（YDN117-1999）和相應電力通信網的實際情況，主從同步分為三個等級，省調為一級基準時鐘，各地區局調度所為二級時鐘，縣局和部分網絡樞紐節點為三級時鐘，二級時鐘受控同步于一級時鐘，三級時鐘受控同步于二級時鐘。

3.4 節點時鐘設置方式

3.4.1基準時鐘設置原則

同步網的最后一級時鐘到所有基準鐘之間的定時鏈路要求盡可能短，同時基準時鐘盡可能位于網絡的地域中心。

通信網內需要同步的網元都能跟蹤到基準鐘上，要求基準鐘盡可能位于通信樞紐中心，這樣既便于基準信號的分配和傳遞，又便于維護管理。

3.4.2 同步供給單元（SSU）的設置原則

SSU不僅要為局內設備提供定時，而且要將來自基準鐘的信號向下傳遞。因此，每個地區局調度中心內均應設SSU，如條件允許，220KV及以上的樞紐變電所、大型水（火）電站廠亦可設SSU，并為二級節點時鐘。

根據網絡規模和同步需求，可在縣局站設置SSU，并為三級節點時鐘。

在省電力SDH光纖通信主干電路和各地區城區SDH光纖環網的互聯點上，可以根據需要設置SSU，并采用三級節點時鐘。

每個SSU應至少接收兩路參考信號，同時有條件的可采用GPS作參考信號作為地面鏈路的備份。

3.4.3 節點時鐘設置

（1）一級基準時鐘（LPR）設置

根據全國電力通信相關規劃，省電力系統為一個同步區，同步區內設置一級基準時鐘，在省電力信通公司通信機房，按照等級劃分，為一級節點時鐘，即可接收GPS同步，亦考慮今后接收上游國調（網調）的RPC同步。

（2）二級節點時鐘的（SSU）設置

根據相關省電力通信網的規劃，考慮到今后SDH傳輸網建設后，同步丟失對地區通信網造成影響嚴重，必須在相應重要的多個地區地區（州）局的局本部設置同步供給單元，考慮地區通信網對同步時鐘精度的要求、同步設備的價格，并參照中國電信同步時鐘節點的設置原則，設計按二級節點時鐘考慮。

當地區的SDH傳輸網內最遠的網元設備與地區局之間超過10個網元時，應在中間設置第二個同步供給單元以減少SDH指針調整對時鐘的損傷。

當地區的SDH傳輸為環網結構時，應至少在網內設置第二個同步供給單元以避免定時環的產生。

地區局所轄各縣級調度，同步供給單元的設置要視各縣通信網建設規模和需要而定，當縣局的通信網達到一定規模，局內需要超過4個以上的定時同步信號時，可以考慮在縣局設置同步供給單元，按三級節點時鐘考慮，一個縣的三級節點時鐘的同步供給單元可以為相鄰縣的設備提供同步定時信號。

參考文獻：

[1] 人民郵電出版社 程跟蘭《數字同步網 》．

[2] 人民郵電出版社 喬桂紅《數據通信》．

[3] 人民郵電出版社 于佳亮 程華 于天澤《寬帶城域網與MSTP技術》．

作者簡介：

李海曦：（1976－），女，山東青島人，1997年畢業于蘭州大學電子與信息工程系，學士學位，工程師，從事通信設計、運行、維護管理工作。

楊潤芳：（1973－），女，甘肅蘭州人，1995年畢業于江蘇工程學院電信系通信工程專業，工程師，從事通信設計、運行、維護工作。

平常：（1988－），男，湖北武漢，2009年畢業于華北電力大學通信系統工程系，學士學位，助理工程師，從事通信設計、運行、維護工作。