淺述數(shù)字通信網(wǎng)的時鐘同步方式選擇

李秀全 郭玉鵬

摘 要 數(shù)字通信網(wǎng)時鐘同步是通信網(wǎng)系的支撐技術(shù)，它在追求通信網(wǎng)滑動的過程中也能實現(xiàn)數(shù)字同步網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。本文中簡單介紹了數(shù)字通信網(wǎng)時鐘同步的幾種主要方式，并對其數(shù)字通信網(wǎng)的抖動、漂移與滑動相關(guān)技術(shù)內(nèi)容進行了相關(guān)討論。

關(guān)鍵詞 數(shù)字通信網(wǎng);時鐘同步;滑動;漂移

數(shù)字通信網(wǎng)在規(guī)劃過程中必須考慮到時鐘同步問題，傳統(tǒng)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(guān)系，它主要基于不同交換點與轉(zhuǎn)接點實現(xiàn)時鐘頻率有效調(diào)整，追求相位統(tǒng)一追求，確保不同節(jié)點的時鐘頻率與相位始終保持一致。在組建同步網(wǎng)最終目標過程中，它也可滿足數(shù)字通信網(wǎng)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(zhì)量通信目標。隨著技術(shù)的發(fā)展，TDM網(wǎng)絡(luò)體系不再是數(shù)字通信唯一的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，IP承載網(wǎng)絡(luò)將成為主流的網(wǎng)絡(luò)體系，在該體系下，對時間戳的要求逐漸提高，特別是在網(wǎng)絡(luò)、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(shè)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(diào)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(tài)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(diào)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(tài)被稱為時間同步。

（3）滑動。結(jié)合數(shù)字鏈路失步因素展開分析，對數(shù)字網(wǎng)中所產(chǎn)生的滑動原因進行歸納總結(jié)，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(huán)境影響，例如傳輸設(shè)備中出現(xiàn)了環(huán)境溫差影響。再一種就是時鐘速率發(fā)生不統(tǒng)一變化，在數(shù)字規(guī)劃同步網(wǎng)時鐘過程中出現(xiàn)了上述問題，導(dǎo)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(yīng)該是3μs，如果小于3μs則說明了數(shù)字鏈路中節(jié)點信息傳輸系統(tǒng)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(shù)字通信網(wǎng)時鐘同步的主要分級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)同步時鐘方式，它在整個通信網(wǎng)中設(shè)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(jié)點內(nèi)容。這些交換節(jié)點內(nèi)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(wǎng)絡(luò)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(qū)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(shè)置A節(jié)點，實施緩沖存儲，然后回到系統(tǒng)主節(jié)點，調(diào)整到B節(jié)點。此時主時鐘源會專門設(shè)置鎖相環(huán)，完善緩沖存儲過程。從整體看來，不同節(jié)點時鐘的都是配合鎖相環(huán)與主時鐘源進行并行操作的，其節(jié)點連線長度有所不同，信息碼相位也并不一致，此時需要結(jié)合節(jié)點信息碼流來對相位不一致問題進行調(diào)節(jié)緩沖。該時鐘同步方式的優(yōu)勢在于所設(shè)置時鐘是穩(wěn)定安全的，且配備設(shè)備也相對簡單，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)總體投資相對節(jié)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(wǎng)絡(luò)內(nèi)布局時鐘同步原理建立局域網(wǎng)絡(luò)連接，統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)頻率，建立全網(wǎng)節(jié)點時鐘同步體系，實現(xiàn)對全網(wǎng)不同節(jié)點的統(tǒng)一調(diào)整。實際上，數(shù)字通信網(wǎng)時鐘互同步方式所設(shè)置的互連節(jié)點非常之豐富，且它的數(shù)字通信網(wǎng)時鐘互同步穩(wěn)定性也表現(xiàn)較高。如果某一節(jié)點出現(xiàn)了頻率相位變化問題，也要分析其網(wǎng)頻率動態(tài)變化狀況，對其暫態(tài)現(xiàn)象進行分析，了解其中可能產(chǎn)生的各種信號誤碼，最后穩(wěn)定數(shù)值，確保節(jié)點頻率變化降到最低，隨時調(diào)整互同步時鐘時間。該時鐘同步方式優(yōu)勢相當明顯，可在網(wǎng)內(nèi)任意節(jié)點分析故障問題，且影響范圍能夠控制在本節(jié)點，確保其他節(jié)點能夠正常工作。不過其缺陷在于控制線偏多，節(jié)點設(shè)備相對復(fù)雜多變。

（2）時間同步信號傳送。以北斗系統(tǒng)為例，傳統(tǒng)的時間同步是利用內(nèi)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(jù)計算校正內(nèi)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(tǒng)對目標的定位和各參數(shù)的測量發(fā)生不精準的情況，誤差較大，而北斗系統(tǒng)經(jīng)過對系統(tǒng)實際的結(jié)合，其采用的同步系統(tǒng)是由北斗接收機、短波數(shù)傳模塊、同步模塊、時間急速模塊和時間判決器共同組成。發(fā)射和接收兩站的北斗接收機分別接收來自“北斗一號”衛(wèi)星的信號，使用系統(tǒng)廣播的衛(wèi)星位置信息依據(jù)計算模型由用戶機自主計算單向傳播時延，校正衛(wèi)星位置誤差、建模誤差后就能夠?qū)崿F(xiàn)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(shù)傳模塊功能是將雷達工作模式、天線仰角及時間計數(shù)值傳導(dǎo)接收端，發(fā)射端的短波數(shù)傳設(shè)備完成對傳輸數(shù)據(jù)的編碼，調(diào)至并通過傳輸信道將信息傳送到接收端，接收端的短波數(shù)傳設(shè)備對數(shù)據(jù)進行解調(diào)、解碼，再將時間值傳送到接收端的時間判決其，而其他數(shù)據(jù)則直接傳送到接收端中心控制器，使數(shù)傳機降低誤碼率，實現(xiàn)高穩(wěn)定水平。

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

3結(jié)束語

針對數(shù)字通信網(wǎng)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(xiàn)對時鐘的同步設(shè)置，保證網(wǎng)絡(luò)拓撲復(fù)雜性與傳輸多樣性滿足時鐘同步技術(shù)需求，有效構(gòu)建高效率多媒體數(shù)字業(yè)務(wù)傳輸體系。

參考文獻

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

[2] 馬效溫.數(shù)字同步網(wǎng)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機械管理開發(fā)，2012（2）：211-212.

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