時間同步在電力交換網中的作用

趙良敏

（武威供電公司，甘肅武威 733000）

1 引言

時鐘系統是數字程控交換電話設備的基礎，它為交換設備的電話控制單元提供時鐘、定時和同步信號。交換機時間是各系統對交換機信息進行分析處理的基礎，交換機的時間如果和標準時間不一致，會造成各種處理錯誤，降低為用戶提供服務的質量。尤其在數字通信網內，時間同步與否直接影響著交換機之間語音、數據、圖像信息的交換與處理。同步信號的好壞在很大程度上決定了整個交換系統的運行穩定程度，尤其決定著語音、數據、圖像信息交換持續的正常進行。

2 時間同步系統在電力交換網中的作用

在數字通信系統中，時鐘的作用是使數字網中所有節點設備的時鐘頻率都控制在預定的容限之內，使通過網內節點設備的數字流實現正確、有效的傳送與交換。數字交換機在進行時隙交換時，要求各交換時隙在時間上對準，即要求交換設備與其各入中繼接口的數據流同步，解決辦法是在入中繼接口中設置緩沖存儲器。該存儲器以中繼傳輸線路所提取的時鐘寫入，以交換機時鐘讀出，由于兩者時鐘的差異，有可能隔一定時間重讀一幀或丟失一幀，稱為滑碼（滑動）。滑動會造成話音通路雜音或數據通路的誤碼［1］，數據通信時造成數據丟失。

2.1 交換機時鐘的工作方式

電力交換網是一個星形網絡，與電力專網、電信公網等通過2M數字中繼互連。而程控交換機本身的時鐘采用高穩定度石英晶體振蕩器，為電話控制單元的其它電路板提供時鐘、定時和同步信號。交換機可以在沒有外控時鐘信號的情況下自由運行，也可在外控信號控制下工作，此時頻率鎖定在外控信號的頻率上。因此程控交換機的時鐘工作方式有以下幾種。

（1）使用參考定時單元：提供一個外部輸入時鐘源來允許交換機主振蕩器能夠鎖定到一個用戶提供的參考源上。如主振蕩器被鎖定到一個RTU外部輸入源，就有了外部參考源的計時精確度，這樣就允許時鐘系統依靠外部參考源達到I級精確度（1×10-11）；

（2）時鐘提取，2M數字中繼接收電路從接收到的PCM碼流中提取時鐘信號，一方面為接收端能夠準確的接收信號，另一方面作為本地交換機的基準時鐘；

（3）內部時鐘，如果沒指定一個RTU外部輸入源或2M數字中繼線路時鐘作參考時鐘源，那么系統時鐘處于自由運行狀態，即系統時鐘不與外部源同步。交換機的時鐘工作原理如圖1所示。

圖1 交換機時鐘工作原理

2.2 時間同步差異產生的后果

電力專網內的交換機作為用戶交換機工作，各交換機的時鐘工作于獨立時鐘，網內各局或采用獨立的時鐘源，或從線路提取時鐘，或者工作于自由運行狀態，沒有統一的時鐘精度要求，各局的時鐘頻率不一定完全相等。對于交換機的時間設置，通常通過交換機網管系統，利用交換機的人機命令查詢和修改交換機時間。因此對交換機進行時間設置會產生誤差，導致網內各交換機在時間同步上存在個別誤差。交換機時鐘的相位差異、傳輸系統的時延差異和變化，都可能引起傳輸到某臺數字交換機的碼流相位與本地交換機的時鐘相位之間產生差異［2］。此差異的積累，就可能使交換機產生漏讀或重讀輸入信號的現象，造成信息傳遞的差錯。各類數字交換機均采取了各種措施來解決這個問題，如在數字交換機中設置幀調整器（彈性儲存器），或采用幀排齊技術，使外來PCM鏈上的幀定時經過全幀的延時，最后與本地交換機的幀定時排齊。但不論采用什么措施，當這種時鐘相位的差異積累到一定程度，超出了幀調整器的調節范圍時，必然造成整幀信號的重讀或漏讀現象，即滑碼（滑動）現象。滑碼的結果使通信系統噪聲增加，數據丟失。這種損傷，對于采用隨路信令的通信系統影響還不十分明顯，一般只在耳機中聽到“咔嚓”一聲干擾，嚴重滑動時也可能產生失步。但對于采用No.7號信令方式的通信系統，滑動將可能造成整“包”信令的丟失。使系統紊亂。同樣，如果交換系統還用來交換數據，就可能丟失大塊數據，造成不能允許的誤差［3］。因此實現數字網的同步，尤其作為數字網的重要組成部分之一的數字程控交換機，其同步性能是否符合要求，是保證同步網正常運行的基本條件，因此，加強數字程控交換機時鐘同步建設是十分必要的。

3 時間同步故障分析

故障現象：某地調電力交換網由河北遠哈、昆明塔迪蘭、深圳華為等廠商的交換機組成，采用No.1信令、No.7信令和Q信令方式組網。在運行過程中發現，采用No.7信令連接的電信公網2M電路常出現信令鏈路不能進入服務狀態，將本端2M電路板及信令鏈路電路板復位后，故障消失，中繼電路運行正常。運行一段時間后，故障會再次出現。同時該中繼還出現不能正常收發傳真、遠程MODEM不能工作的故障現象。

原因分析：地調Harris數字程控交換機未配置外部參考定時單元（RTU），通過軟件管理程序查詢，交換機運行于自由運行時鐘方式。

交換系統的時間通過人機會話程序設置后，在交換機未升級前，采用No.1信令方式與電信公網連接，無論是語音通信、163上網業務、傳真、遠端MODEM都工作正常。自Harris數字程控交換機升級后，與電信公網之間采用No.7信令方式連接，經常出現信令鏈路不能進入服務狀態的現象，而且不能正常收發傳真、遠程MODEM不能工作，而與電力專網（采用Q信令方式）的通信正常。維護人員通過維護軟件對交換機的時鐘情況進行查詢對照分析，發現交換機處于自由運行時鐘方式，時鐘為交換機內置時鐘，精度不高，長期運行引起系統時鐘的漂移，性能變差，對于采用No.7號信令方式的通信系統，時鐘不同步導致2M中繼電路誤碼增加，導致通信中斷，造成數據業務的斷續現象，但對于No.1及Q信令連接的中繼，語音業務未受影響。將Harris數字程控交換機的時鐘設置跟蹤電信中繼線路時鐘，傳真、遠程MODEM不能工作的故障現象消除，信令鏈路故障現象隨之減少。故認為是交換機同步設置不合理引起的故障。

4 結束語

隨著電網的日趨復雜和智能化程度的不斷提高，精準的同步系統很必要。統一的時間在快速準確分析判斷電網故障原因、支持電網自動化系統以及支持電力市場運作等方面都將發揮極為重要的作用。尤其在智能電網的建設中，如調度自動化系統、電量計費系統、負荷監控系統、事件順序記錄裝置、故障錄波器、微機繼電保護裝置、雷電定位系統、各級MIS系統、電廠、變電站監控系統、關口計費乃至電力市場等的應用中，時間同步顯得尤為重要。有的不僅依賴于時鐘同步網來保證傳輸數據完整高效，而且要利用同步系統網中的時鐘來計算、處理在線信息。采用電力通信網已經建成的SDH網絡或者光纖網絡作為傳輸平臺，建立全網統一、主從等級結構完善、同時實現可管理、易運維的高精度時間同步網，為數字通信網乃至電網智能化提供強有力的保障。

［1］李偉章，時鐘同步與時間同步網［J］.數字通信世界2008，（7）：75.

［2］蘇明，程控數字交換機同步性能指標的測試［J］.電信技術 1994，（1）：19.

［3］藤亞連，時鐘同步在程控交換網中的應用［J］.電力系統通信 2011，（1）：79.

［4］國家電網公司生產技能人員職業能力培訓教材電力通信［Z］.中國電力出版社.