淺述數字通信網的時鐘同步方式選擇

李秀全 郭玉鵬

摘 要 數字通信網時鐘同步是通信網系的支撐技術，它在追求通信網滑動的過程中也能實現數字同步網絡規劃。本文中簡單介紹了數字通信網時鐘同步的幾種主要方式，并對其數字通信網的抖動、漂移與滑動相關技術內容進行了相關討論。

關鍵詞 數字通信網;時鐘同步;滑動;漂移

數字通信網在規劃過程中必須考慮到時鐘同步問題，傳統意義上的同步就是指信號之間在頻率相位上保持某種特定關系，它主要基于不同交換點與轉接點實現時鐘頻率有效調整，追求相位統一追求，確保不同節點的時鐘頻率與相位始終保持一致。在組建同步網最終目標過程中，它也可滿足數字通信網始終同步中抖動、滑動與漂移的多相位同步一致，以求達到較高質量通信目標。隨著技術的發展，TDM網絡體系不再是數字通信唯一的網絡技術，IP承載網絡將成為主流的網絡體系，在該體系下，對時間戳的要求逐漸提高，特別是在網絡、計費等方面對時間的精度要求越高，為了解決這個問題，就要建設一個集時鐘頻率、時間同步一體的綜合同步平臺。

1概述

（1）頻率同步。頻率同步是通過頻率比對將分布在不同地方的頻率源的率值調整到一定的準確度或一定的符合度。也被稱為對頻率同步。舉例來講，如果兩個時鐘的時間不同，但其保持著恒定的差，則這種狀態被稱為頻率同步[1]。

（2）時間同步。時間同步是通過時刻比對將分布在不同地方的鐘時刻值調整到一定的準確度或一定的符合度。前者稱絕對時間同步，所以其也被稱為相對時間同步。解釋來講，如果兩個時鐘，其每一刻的時間都保持一致，這個狀態被稱為時間同步。

（3）滑動。結合數字鏈路失步因素展開分析，對數字網中所產生的滑動原因進行歸納總結，一般來說包含兩方面原因。一方面在于傳輸鏈路嚴重受到周邊工作環境影響，例如傳輸設備中出現了環境溫差影響。再一種就是時鐘速率發生不統一變化，在數字規劃同步網時鐘過程中出現了上述問題，導致時鐘滑動指標分配與基準時鐘分配不到位。比如說，標準的時鐘滑動指標應該是3μs，如果小于3μs則說明了數字鏈路中節點信息傳輸系統漂移有變化，大約在6μs左右[2]。

2時鐘同步方式選擇

（1）頻率同步信號傳送。主從同步方式為數字通信網時鐘同步的主要分級網絡結構同步時鐘方式，它在整個通信網中設置一高精度時鐘源，且對會對時鐘鏈路基準鐘進行逐級鎖定，分析主時鐘的多個交換節點內容。這些交換節點內容可有效解決主時鐘同步方式缺陷問題，確保主時鐘基準同步到位。不過考慮到網絡傳輸時鐘信號漂移嚴重，累計漂移量較大，因此需要在地域面積比例較小的同步區域展開這一時鐘同步操作。在采用主從同步時鐘方式過程中，首先設置A節點，實施緩沖存儲，然后回到系統主節點，調整到B節點。此時主時鐘源會專門設置鎖相環，完善緩沖存儲過程。從整體看來，不同節點時鐘的都是配合鎖相環與主時鐘源進行并行操作的，其節點連線長度有所不同，信息碼相位也并不一致，此時需要結合節點信息碼流來對相位不一致問題進行調節緩沖。該時鐘同步方式的優勢在于所設置時鐘是穩定安全的，且配備設備也相對簡單，網絡建設總體投資相對節約[3]。

互同步方式有效克服了上述主從同步方式中對于主時鐘的過分依賴，它基于網絡內布局時鐘同步原理建立局域網絡連接，統一網絡頻率，建立全網節點時鐘同步體系，實現對全網不同節點的統一調整。實際上，數字通信網時鐘互同步方式所設置的互連節點非常之豐富，且它的數字通信網時鐘互同步穩定性也表現較高。如果某一節點出現了頻率相位變化問題，也要分析其網頻率動態變化狀況，對其暫態現象進行分析，了解其中可能產生的各種信號誤碼，最后穩定數值，確保節點頻率變化降到最低，隨時調整互同步時鐘時間。該時鐘同步方式優勢相當明顯，可在網內任意節點分析故障問題，且影響范圍能夠控制在本節點，確保其他節點能夠正常工作。不過其缺陷在于控制線偏多，節點設備相對復雜多變。

（2）時間同步信號傳送。以北斗系統為例，傳統的時間同步是利用內部振蕩器振蕩頻率誤差、信號漂移誤差和相位誤差進行計算，并根據計算校正內部振蕩器的振蕩頻率獲得準確的時間信息，此方式的同步裝置需要很長的時間來進行頻率誤差的校正，其校正精度較低，特別是瞬時頻率精度難以有效把握，這就會使得系統對目標的定位和各參數的測量發生不精準的情況，誤差較大，而北斗系統經過對系統實際的結合，其采用的同步系統是由北斗接收機、短波數傳模塊、同步模塊、時間急速模塊和時間判決器共同組成。發射和接收兩站的北斗接收機分別接收來自“北斗一號”衛星的信號，使用系統廣播的衛星位置信息依據計算模型由用戶機自主計算單向傳播時延，校正衛星位置誤差、建模誤差后就能夠實現北斗接收機的同步，校正同步后的北斗接收機輸出標準時間秒脈沖信號，作為中心控制器的始終，而此時兩基地的時間同步短波數傳模塊功能是將雷達工作模式、天線仰角及時間計數值傳導接收端，發射端的短波數傳設備完成對傳輸數據的編碼，調至并通過傳輸信道將信息傳送到接收端，接收端的短波數傳設備對數據進行解調、解碼，再將時間值傳送到接收端的時間判決其，而其他數據則直接傳送到接收端中心控制器，使數傳機降低誤碼率，實現高穩定水平。

（3）時鐘同步系統結構。時鐘同步可采用基準時鐘+骨干節點+接點用戶的網絡結構。基準時鐘通過內置銫原子鐘或配置北斗、GPS等全球定位系統，為全網提供高精度的時鐘基準源;骨干接點分為全網的基準時鐘（PRC）和地區基準參考時鐘（LPR），各級骨干節點通過鏈路引接來自全網基準時鐘或PRC、LPR的時間頻率基準，通過內置銣原子鐘或內置晶體振蕩器完成定時;用戶接入點作為同步網的末端，通過鏈路接收上級節點時鐘源，通過內置銣原子鐘或晶體振時鐘完成守時。

3結束語

針對數字通信網時鐘同步方式選擇這一問題本文提出了多點思路，它們都能在某種程度上實現對時鐘的同步設置，保證網絡拓撲復雜性與傳輸多樣性滿足時鐘同步技術需求，有效構建高效率多媒體數字業務傳輸體系。

參考文獻

[1] 段惠敏，李翠花，鄭娟.數字通信系統中位同步時鐘提取的改進設計[J].蚌埠學院學報，2018（2）：57-61.

[2] 馬效溫.數字同步網在鐵路通信系統中的應用[J].機械管理開發，2012（2）：211-212.

[3] 汪順來.PSTN交換網和傳輸網時鐘同步關系深入分析[J].城市建設理論研究（電子版），2012（33）：39.