PSTN交换网和传输网时钟同步关系深入分析

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【摘要】本文作者先简要介绍了时钟同步在数字通信网中的作用；叙述了SDH传输网时钟同步的特殊性、通信网元间几种时钟同步方式的优缺点及其适应场合；然后从两个案例出发分析了时钟不同步时会对通信网特别是信令链路、POS机、传真等业务造成的不良影响；最后根据各种不同的组网场景，详细分析了交换网和传输网时钟同步关系，重点对现网中容易疏忽的环节进行了讨论。

【关键词】pstn交换机，SDH传输，时钟同步，信令、传真与POS机

中图分类号：TN916.43 文献标识码：A 文章编号：

一、时钟同步的原理

数字通信网中要解决的首要问题是网同步问题，因为要保证发端在发送数字脉冲信号时将脉冲放在特定时间位置上，而收端要能在特定的时间位置处将该脉冲提取解读以保证收发两端的正常通信，而这种保证收/发两端能正确的在某一特定时间位置上提取/发送信息的功能则是由收/发两端的定时时钟来实现的。因此，网同步的目的是使网中各节点的时钟频率和相位都限制在预先确定的容差范围内，以免由于数字传输系统中收/发定位的不准确导致传输性能的劣化

网元之间同步的方式有三种，主从同步、准同步和相互同步三种方式。

主从同步方式是数字通信网中设定一个网元作为主节点（该节点往往选核心节点），通过数字通道逐级传递时钟，下级（或后级）网元跟踪上级（前级）网元。在多个SDH网元组成环网时，必须注意几点，一是尽量使时钟跟踪的级数最少，如图1A所示是正确的、图1B没有按照最少跟踪级数原则，不是最好的方式；二是绝对要避免时钟跟踪成环（如图1C所示），如果时钟成环了，如果某个网元时钟波动，在时钟不断向下级传递过程中最终会传递给发生波动的网元本身，从而形成正反馈，此时如果主节点外接时钟中断，系统将会崩溃；三是一般都要跟踪线路而不要跟踪支路时钟。

准同步方式是网络中的各个网元时钟各自独立，没有任何联系，依靠本身时钟的精度来达到同步的目的。在网元没有设置时钟跟踪或者时钟源中断时（如取线路时钟的网元对应的光缆中断时），该网元就工作于准同步状态，对于SDH网元来说应满足G.813规范，对于程控交换端局来说应满足G.812规范。随着设备制造工艺的提高，设备本身的时钟精度已经有相当的精度，短时间工作在准同步方式可能不会对业务造成明显影响。

相互同步方式因网络复杂、造价高而很少使用。

PDH是一种准同步数字传输系统，能完全透传时钟。而SDH不同，它是一种同步数字传输系统，SDH网元间工作在同步状态。SDH中传送的的VC12、VC3、VC4颗粒可以理解为大小不一的标准虚容器(Virtual Container)，2Mbit/s和34Mbit/s、140Mbit/s 等PDH信号接入SDH系统时，被装入对应的标准虚容器中，以SDH规定的速率传送，所以SDH不会透传支路时钟；在在一个通道的支路发送端，其中码流中包含时钟是SDH网元所提供的时钟，而不再是通道接收端所包含的时钟。

二、时钟不同步的影响

在PSTN电话网中，对时钟的同步只要求频率同步，而没有要求相位同步。严重的时钟不同步，会对通话质量造成影响，如杂音、失真、甚至断线等。同步不严重造成传输通道轻微劣化，对语音通话不敏感，但对信令链路、传真、铁路红外线车号系统、POS机等会造成影响。

必须注意的时，由于制造工艺水平的提高，设备本身时钟精度已经比较高，即使没有时钟同步，往往不会马上反应出性能异常。当一些对时钟同步性能要求特别高的业务反应出异常时，或环境、器件老化等因素造成了影响，再回头去查找故障费时、费力。因此，在SDH传输系统中时钟同步和交换网各个网元间是必需的。下面两个案例说明时钟没有同步对业务造成的影响。

案例一：沿海铁路甬台温、温福段开通前调测时，最早开始调试的鳌江站红外线轴温系统连接不上，检查半永久连接等各种数据没有发现问题；尝试传输速率降低到300Bit/s时，能与上海中心连接成功，但性能不稳定，更进一步说明半永久连接本身没问题，问题在于传输通道劣化，联系网管检查发现甬台温铁路和温福浙江段所有的传输系统SDH网元均没有设置时钟跟踪；在没有明确时钟源的情况下，先把该范围内的所有SDH网元，逐级跟踪，最终跟踪宁波网元的时钟。恢复红外线轴温系统传输速率到正常速率，试验正常。

案例二：浙江某运营商一远端用户单元上有一用户传真失败，但该用户单元的其他用户传真正常，与同一个远端用户单元内部的传真机互发传真正常，而且把传真失败的终端，挂接于电信网络是可以正常收发传真的。检查交换机的时钟数据正常。后检查母局与远端用户单元的SDH传输系统，发现时钟跟踪不正常，环内的几个网元时钟没有跟踪大环时钟。修改时钟跟踪数据后传真正常。该传真机对传输通道性能要求高，所以造成了传真失败。技术人员忽略了远端用户单元与母局之间也是需要时钟同步的，在交换上远端用户单元是默认跟踪2M线路时钟的的，SDH传输设备的时钟即使最简单的设备也是需要配置的。

三、PSTN交换网和SDH传输网时钟同步综合分析

如图二所示的两个交换局若干接入点通过SDH连接的通信系统，我们分析几种时钟同步情况。

1、程控交换机下级局B设置跟踪上级时钟（2M线路时钟）、所有传输网元没有设置时钟同步。那么所有的传输SDH网元均工作本身时钟（满足G.813规范的准同步）。那么程控交换机上级局A工作于自己的时钟，程控交换机下级局B实际同步与SDH-B网元的时钟；模块局C、远端用户单元、OLT、ONU没有时钟工作模式可选，自动取上级时钟，因为此时传输时钟没有同步，所以模块局C、远端用户单元、ONU实际上跟随的分别是SDH-D、SDH-F、SDH-I网元的时钟；OLT因为直接通过电缆与下级局B相连，所以OLT是跟随了下级局B的时钟，实际上也是跟踪了SDH-B网元的时钟。可见，程控交换机B的时钟实际上是降级了，由G.812规范降低为G.813规范

2、传输网元已经设置时钟同步并且最终同步跟踪SDH-A网元时钟（主从同步）。模块局C、远端用户单元、ONU跟踪的分别是SDH-D、SDH-F、SDH-I网元的时钟，最终跟踪的是SDH-A网元的时钟；OLT是跟踪下级局B的时钟，也跟踪了SDH-B网元的时钟，最终也是跟踪SDH-A网元的时钟。可见在这种貌似全部网元全网同步的情况下，程控交换机下级局B和程控交换机上级局A仍然没有实现同步。

3、要实现两个交换机之间时钟完全同步，可以通过同步网来实现，如图3所示。图3甲两台交换机均从同步网（G.811规范）中获取时钟，所以两台交换机是同步的；图3乙交换机B跟踪SDH支路2M BIT时钟，而SDH传输网与程控交换机A均从同步网获得时钟，所以交换机A和交换机B是同步的。

特别要再次提出，在实际的TDM网络中，只有少量的核心网元能够直接从同步网中获得基准时钟，大量的级别较低特别是接入层的SDH传输网元和模块局、远端用户单元、ONU等设备都只能跟踪上级网元的时钟，从而实现全网同步。所以每个网元特别是SDH传输网元，必须合理设置时钟数据，而接入层设备往往由于级别低、数量多、网络调整频繁、维护人员经验不足而产生时钟同步问题。

结束语

整个通信网的时钟同步，需要每个网元均按要求设置正确的时钟，其中有一个网元时钟设置不合理，其后级的网元往往也时钟不同的。在开局和日常维护中要认真设置和核对时钟数据，如果因时钟问题而发生问题，往往需要检查大量的系统和网元数据，费时费力，对用户的体验也会造成不良影响。

【参考文献】

1、肖萍萍/吴健学，《SDH原理与应用》，人民邮电出版社

2、华为技术，《C&CC08数字程控交换机高级工程师培训手册》第一分册