SDH網同步

摘 要:隨著通信技術的發展，電力系統通信在電力行業中越來越顯得重要，電力通信方式逐步向光纖方向發展、完善，SDH網正成為各企業的骨干傳輸網。作為通信專業維護人員，在理論上都認識到這個“S”——“同步”的重要性，但在實際工作中，往往在習慣性換板維護中，較少從理論，尤其是從“同步”這個方面去分析，本文以實際工作中遇到的三種故障現象，旨在說明:維護工作中，從理論的角度去分析、發現以及解決問題的重要性，特別是從同步的角度去分析。文中還對同步的知識，以及我公司的同步網建設的設想作一簡單介紹。

關鍵詞:SDH 自愈環 網同步 維護

中圖分類號:TN91文獻標識碼:A文章編號:1674-098x(2012)04(a)-0071-02

設備故障有時看得見、摸得著，人們習慣叫做硬故障;有時看不見、摸不著，時隱時現，莫明其妙，我們稱之為軟故障?，F代通信與計算機(軟件)相結合，使得維護人員覺得某些通信故障很“怪”。電力通信正在向電力系統的“大二次”融合發展，處理種各類通信故障需要具備多種知識、技能和實踐經驗。本文從“網同步”理論這一側面，就幾種故障的處理過程作一介紹，以資說明理論分析在實際維護中的重要性之管斑之見。

1 SDH網同步的基本知識

1.1 SDH網絡為什么要同步

在數字通信網絡中，傳輸和交換的都是數字信號。線路傳送的都是比特流，如果網元間不能同步，就會在數字交換機的緩存器中產生信息比特的溢出和取空，導致數字的滑動損傷，造成數據出錯?；瑒訐p傷對各種不同信號產生不同的影響，例如，對于64kbit/s的PCM語音信號，當滑動速率達到每天255幀時可聽見一些咯喳聲，對于壓縮的圖像信號，如:DSI信號，每滑動一幀，將丟失一行或多行信息或出現“定格”現象，對于采用9600波特率調制解調器的C3類傳真機，一次滑動會導致傳輸圖文垂直位置0.08英寸信息丟失。為此，應使網絡中所有交換節點的時鐘頻率和相位都控制在預先確定的容差范圍內，這就是所謂的網同步。數字網同步包括比特定時同步和幀同步。

1.2 同步方式及主從同步原理

同步網的工作模式有:主從同步方式和相互同步方式。所謂相互同步就是網絡內不設主時鐘，由網內各交換節點的時鐘相互控制，最后都調整到一個穩定的、統一的系統頻率上，從而實現全網的同步工作。因為一個同步設備的故障會影響網內所有設備，且相互同步還存在故障隔離困難等運用方面的問題，因此，在實際網絡中，一般使用主從同步方式來實現同步，即網絡中某網元(通常為中心站)設有高精度、高穩定度的時鐘源作為基準主時鐘(PRC)，并以此為基準時鐘通過樹狀結構的時鐘分配網傳送到網內其他交換局，各交換局采用鎖相技術將本局時鐘頻率和相位鎖定在基準主時鐘上，使全網各個交換節點時鐘都與PRC時鐘同步。ITU-T目前將各級時鐘劃分為四級:基準主時鐘(PRC)，由G..811規范;轉接局從時鐘(SSU-T)，由G.812規范;端局從時鐘(SSU-L)，由G.812規范;網元時鐘(SEC)，由G.813規范。顯而易見，主從同步的優點是網絡穩定性較好，組網靈活，對從節點時鐘要求低，運用于樹型結構和星型結構，但對同步分配鏈路的故障很敏感，一旦PRC發生故障會造成全網的問題。

1.3 SDH自愈環的同步要求及方法

如果主從同步網采用SDH作為傳輸手段，此時，不僅是各交換節點的時鐘全部要同基準主時鐘保持同步，同步鏈的長度有一定限制，而且SDH網元內的TM、ADM、REG、DXC等各種設備也應與基準主時鐘保持同步，因為SDH是靠指針值修正各設備之間的頻率差，且以字節為單位(TU-12和TU-3的調整單位為1個字節;AU-4的調整單位為3個字節)，因而抖動是難免的，也是PDH在SDH中傳輸保持同步所特有的。本段重點對目前電力系統通信中流行的單個的SDH自愈環網(業務網)，從同步網的概念，對SDH自愈環的同步作一原則概述:(1)整個網絡都同步于一個主時鐘，(主從同步方式);(2)同步信號不能環回;(3)不能采用經過SDH網絡的2MB/S支路信號作為同步信號;(4)為保證同步信號的精度，ITU-T規定，單個同步鏈中，SSV設備不應超過10個，因而應盡量尋找最短路由。

由于各廠家SDH設備不盡相同，但基本都具有以下幾種時鐘源的配置方式:(1)外同步定時源輸入(PRC，符合G.811規定);(2)從接受信號中提取定時:①線路定時:所有發送STM-N/M信號的定時信號都是由某一特定的輸入STM-N信號中提取;②通過定時:網元由同方向輸入的單一STM-N信號中提取定時信號，再對同方向的發送或輸入進行同步;③環路定時:網元中的每個發送STM-N信號都由相應的輸入STM-N信號中提取的定時來同步;(3)內部定時源(SEC，符合G.813規定)。

PRC可配置一個獨立的高精度時鐘發生器，如銫原子時鐘;或從GPS(全球定位系統)采集參考時鐘，或由BITS(大樓綜合定時系統)提供。

為了實現同步系統發生故障時能夠自動恢復，SDH的段開銷(SOH)引入了S1字節(后4比特)，作為同步狀態標志(SSM)字節(定義了6種狀態標志)，對網同步的狀態與質量進行監測，并幫助進行網同步的保護倒換。如果某一網元能夠接受到多個定時參考時，它應能夠選擇其中質量等級最高的信號，當有相同質量等級信號存在時，可以通過人為設置的優先級來進行選擇，如果設備不具備識別SSM信息，對其應具有設定定時質量等級的功能。SDH自愈環不僅能對業務實行保持，同時也對時鐘源的選擇提供了保護機制。

目前，地區SDH光纖自愈環網基本用GPS的2Mbit/s定時信號作為主站的外時鐘源，網元節點以線路抽時鐘為主的主從同步方式。

1.4 節點的同步運行模式

網絡從時鐘(從節點)工作模式有三種狀態:(1)正常工作模式:內部晶振鎖定于外部定時參考源(鎖定模式);(2)保持模式:外部定時基準失效時，內部電路采用失效前存儲的最后的頻率信號為基準進行工作。在一定期間內(至少24小時)，當外部參考信號恢復后，系統將倒換到鎖定模式工作。(3)自由運行模式:保持模式超過一定時間后，由于內部晶振的精度較低，偏差越來越大，從而完全由時鐘內部振蕩器工作于自由振蕩方式。

2 故障1:SDH自愈環中電話、遠動信息正常，撥號上網不行

2.1 故障現象

作者所在公司的城區自愈光纖環網初期為南北兩個相切的環，中心站為中興一體化機型(S360-155)，南北環各有5個、6個節點，采用中興緊湊型(V2-S310)。中心站配有4個ZXSM-10智能PCM，分別用于二線電話、環路中繼、四線遠動、V.28數據，各節點配有一個智能PCM。保護方式為1+1的子網連接保護(VC-12保護)，主站的PRC為GPS-2Mbit/s時鐘源。網元節點依據最短路由，并以不形成環路方式配置兩個方向的線路抽時鐘。

網絡建成運行一年多，電話、遠動信息(2.4K)運行正常。由于工作需要，準備在網元節點上利用二線話路開通撥號上網業務(163)，但在其中某一節點調試時，幾乎撥不上去。換一節點再試，最多出現一個顯示不全的主頁，根本瀏覽不了。而語音電話聽起來基本沒有噪聲，自動化信息運行正常，網管也無任何告警指示。問題出在哪里呢？經過多次主站節點的換板及音頻部分軟件設置修改，還是沒用！設備是應該支持的，不通是沒有道理的，但這個不通的道理是什么呢？說實在的，那時只是想不通。廠方維護人員也是沒招。

2.2 處理方法

一段時間后，廠方維護人員無意中發現，所有PCM的定時源未定義，這下才恍然大悟，原來是“同步”在作怪，短短的幾分鐘設置，問題就迎刃而解了。

2.3 原因分析

從同步網理論來看，此種情況下，所有PCM時鐘的運行模式，都處于自由振蕩方式，而各PCM的晶振電路差異各不相同，其頻率和相位精度的誤差對話音信號及低速數據業務(遠動信息)的影響不太明顯，雖然網管和PCM沒有顯示“失步”或誤碼之類的告警，一旦進行相對高速大流量的數據交換就顯得突出了—— 失去同步，一定的誤碼率對不同的數字通信的影響是不同的。道理很簡單，也是人所共知的，但就是未從這方面去分析、查找故障的原因。為此，我們對中心站的四個PCM業務配置進行重新調整。因為原先是按話路性質集中配置的，只能有一種業務“點到點”，其它業務要從PCM 2M進出線轉接，在PCM間穿透，這樣對“同步”的質量也是有影響的。這也算是對教訓的總結吧。

3 故障2:視頻會議終端與MCU間經SDH(2M)傳輸后幀失步

3.1 故障現象

作者所在公司的視頻會議系統是選用華為ViewPoint8620綜合視訊交換平臺及8620視訊終端。主站與終端間通過北電SDH市——縣光纖環網的2M通道進行連接，運行正常。由于工作需要，欲將MCU對某縣的通道切換到中興V2(155M)電路上傳輸。

兩中興V2傳輸設備配置正確，尤其是同步定義，業務正常，但把視頻2M切換(主站上，北電、中興SDH及華為MCU，共用一個DDF架;縣公司端，北電與中興分放兩室，視頻終端的2M線約需增加10m，原2M線路長度約30m。)其上時，MCU卻顯示幀失步，不能正常工作。

3.2 原因分析及處理

對V2通道進行2M誤碼監測，正常。這種現象究其原因，可能有兩方面原因:1、2M線路衰耗過大，(乃至于中間搭接引起頻率特性失真);2、中興2M接口傳送能力差，滿足不了相對長距離的傳輸。但，在縣公司端的2M線兩端分別對MCU及視頻終端進行環回時，卻都顯示正常。這足以排除線路上的問題，因為環回時，相當于原來兩倍的線路長度。問題到底出在哪里？難道還存在兩種端口不匹配導致失步？

從理論上來講，視頻終端應同步于MCU，SDH 2M通道只是提供一種“透明”傳輸，一臺數字設備對其自身的信號肯定是同步的。因此，只能是視頻終端與MCU工作在不同步狀態。那么，它們的同步機理是什么呢？不同步的原因又是什么呢？

在對中心站2M配線做進一步檢查時，發現DDF架上MCU的2M線屏蔽層與中興SDH 2M線屏蔽層不通！把中興的2M線屏蔽層處理好后，視頻系統正常。

4 故障3:開關電源RS232監測端口接上V.28端口不傳數據

4.1 故障現象

作者有一次檢修城區SDH環網中某節點的華為電源監測通道?，F象是中心站監控系統顯示該站RS232通道不通，節點監控模塊也不發數據。但在節點上用筆記本運行電源監控模塊工作正常，并且在光端機PCM V.28該端口處環回給中心站時，工作也正常。在VDF架上用萬用表測量收、發電壓(對地線)均在正常范圍內(RS232發送電壓在9V左右均屬正常值)，對DB9串口2、3腳短接測量還是好的。終端和通道分別運行都正常，可怎么就聯不上呢？

4.2 故障原因及處理

正當一籌莫展，準備換一個V.28通道試試時，突然想，何不把5腳地線(因為是用的網絡線連接DB9頭，用四根白線中的一根白線作為地線卡在VDF上)也量一量。測量結果不通，DB9的5號線是另一根未卡的白線(原來，上次檢查時，有人把線對重新卡接了一回，卡錯了)。重新卡接地線后，通信正常。

本故障及故障2從理論上解釋似乎與“同步”相去甚遠，從電路的工作原理去分析可能更清晰明白一點。但從故障2MCU顯示“幀失步”這個角度看，本人有一個新的想法:各自能夠獨立運行，而只是連接不上的(當然是同一規約)，是不是就可以把它稱之為“失步”——不能協調工作是它的真正含義。而不是局限于網絡失去了網同步才稱之為“失步”。產生“失步”的原因是多種多樣的，作為一名通信維護人員，如何在眾多復雜的故障現象中，找出故障的真正原因，不僅要借助于設備，更要從理論的高度去分析問題，查找故障原因，從而更好地解決問題。

5 關于公司同步網建設的一點建議

同步是如此重要。特別是隨著信號速率的不斷提高和我公司交換網絡的進一步發展，同步尤顯重要。同步不僅是一個站點的通信設備接口間的匹配，更主要的是通信網絡內的系統同步。網絡內共用一個(或幾個)高等級、高精度的PRC同步信號才能得以保證系統同步。目前我公司系統在市公司通信機房內建有全球定位系統(GPS)作為同步源，而縣公司沒有高精度的同步源，都上GPS投資較大。把同步信號傳到其它通信節點的系統就叫同步網。目前公司系統的市—縣信息網采用的SDH制式，不能作為同步傳輸通道，因此，應根據系統的發展情況，結合其它通信需求建立一個同步網，確保通信健康發展。

6 結語

電力系統通信設備種類較多，網絡結構復雜，多種通信接口對接頻繁，因而通信故障的種類不勝枚舉。但通信技術的發展，特別是數字設備的高度集成化，使得通信維護變得似乎簡單了，只要知其然，而不知其所以然變得心安理得。但是，經驗是個寶，理論少不了。理論是理解各類設備、分析各種運行狀態的靈魂。它不僅有助于分析、解決問題，甚至還能避免產生人為的故障。本文從SDH為代表的數字通信中網同步原理這一側面，通過實際工作中處理問題的過程，旨在說明專業基礎理論在實際工作中的重要性。由于篇幅及水平有限，故障2和故障3未能作出詳盡的理論分析。不妥之處，敬請各位專家及同仁不惜指正！

參考文獻

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