西安电子科技大学－现代通信网概论4(编辑修改稿)

西安电子科技大学－现代通信网概论4(编辑修改稿)内容摘要：

有如下几点： (1) 系统采用单端控制，任何传输链路中的扰动都将导致定时基准的扰动。 这种扰动将沿着传输链路逐段累积，影响网中定时信号的质量。 为减小传输链路上日变化引起的定时基准相位扰动，从节点时钟的锁相环应采用带宽极窄的环路来滤除日变化的扰动。 第 4章 同步网 下载 (2) 一旦主节点基准时钟和传输链路发生故障，就会造成从节点定时基准的丢失，导致全系统或局部系统丧失网同步能力。 为此，主节点基准时钟须采用多重备份手段以提高可靠 性，而定时基准分配链路采用备用路由的时钟或者在从节点设置具有存储功能的松耦合锁相环路来实现同步。 主从同步方式由于优点多，而缺点又均可采取措施加以克服，因此广泛应用于公用电信网中。 当数字网为分布式结构时，主从同步方式就不太合适了。 第 4章 同步网 下载 相互同步 相互同步 (Mutually Synchronized)技术是指数字网中没有特定的主节点和时钟基准，网中每一个节点的本地时钟通过锁相环路受所有接收到的外来数字链路定时信号的共同加权控制。 因此节点的锁相环路是一个具有多个输入信号的环路，而相互同步网构成将多输入锁相环相互连接的一个复杂的多路反馈系统。 在相互同步网中各节点时钟的相互作用下，如果网络参数选择得合适，网中所有节点时钟最后将达到一个稳定的系统频率，从而实现了全网的同步工作。 第 4章 同步网 下载 相互同步方式必然是一个双向控制系统，它可以是单端或双端控制的。 单端控制技术无法消除传输链路时延变化的影响，只适用于局部地区的小网；双端控制技术消除了传输链路时延变化的影响，可以用在相当大的区域网中。 互同步系统主要有如下优点： (1) 当某些传输链路或节点时钟发生故障时，网络仍然处于同步工作状态 , 不需要重组网络，简化了管理工作。 (2) 可以降低节点时钟频率稳定度的要求，设备较便宜。 (3) 较好地适用于分布式网路。 第 4章 同步网 下载 互同步系统有如下缺点： (1) 稳态频率取决于起始条件、时延、增益和加权系数等，因此容易受到扰动。 (2) 由于系统稳态频率的不确定性，因此很难与其他同步系统兼容。 (3) 由于整个同步网构成一个闭路反馈系统，系统参数的变化容易引起系统性能变坏，甚至引起系统不稳定。 第 4章 同步网 下载 外时间基准同步 外时间基准同步方式是指数字通信网中所有节点的时间基准依赖于该节点所能接收到的外来基准信号。 通过将本地时钟信号锁定到外来时间基准信号的相位上，来达到全网定时信号的同步。 这种时间基准信号的频率精度很高 (大都采用铯钟 )，传输路径与数字信息通路无关。 但是这种信号只有在外时间基准信号的覆盖区才能采用，非覆盖区就无法采用。 同时，外时间基准信号还得采用专门的接收设备。 目前常用的外时间基准信号是 GPS(Globe Positioning System)或 GLONASS(Global Navigation Satellite System)系统。 本节只介绍 GPS系统。 第 4章 同步网 下载 1． GPS系统概述 GPS(全球定位系统 )是美国国防部组织建立并控制的卫星定位系统，它可以提供三维定位 (经度、纬度和高度 )、时间同步和频率同步，是一套覆盖全球的全方位导航系统。 早期的 GPS系统主要用于导航定位，主要为美国军方服务。 20世纪 90年代初，由于 GPS接收机价格低廉，不向用户收取使用费，并且能够提供高性能的频率同步和时间同步，因此，GPS开始在通信领域使用，并且随着近几年通信的迅猛发展，GPS的应用也越来越广泛。 第 4章 同步网 下载 2． GPS系统组成 GPS系统可以分为三部分： GPS卫星系统、地面控制系统和用户设备，如图。 1) GPS卫星系统 GPS卫星系统包括 24颗卫星，分布在 6个轨道上，其中 3颗卫星作备用。 每个轨道上平均有 3~4颗卫星。 每个轨道面相对于赤道的倾角为 55176。 ，轨道平均高度为 20 200 km，卫星运行周期为 11小时 58分。 这样，全球在任何时间、任何地点至少可以看到 4颗卫星，最多可以看到 8颗。 每颗卫星上都载有铷钟，称为卫星钟，接受地面主钟的控制。 第 4章 同步网 下载 图 GPS系统 卫星监测站 监测站 G P S 接收机主控站 地面站第 4章 同步网 下载 2) 地面控制系统 地面控制系统包括 1个主控站 (MCS： Master Control Station)、5个监控站 (MS： Monitor Station)和 3个地面站 (GA： Ground Antennas)。 监控站分布在不同地域，能够同时检测多达 11颗卫星。 监控站对收集来的数据并不做过多的处理，而将原始的测试数据和相关信息送给主控站处理。 主控站根据收集来的数据估算出每个卫星的位置和时间参数，并且与地面基准相比对，然后形成对卫星的指令。 这些新的数据和指令被送往卫星地面站，通过卫星地面站发送出去，卫星按这些新的数据和指令进行工作，并把有关数据发送给用户。 在主控站中用于比对的同步基准由美国海军天文台控制，它是原子钟与协调世界时 (UTC： Coordinated Universal Time)比对后的信号。 这样就使卫星钟与 GPS主时钟之间保持精确同步。 第 4章 同步网 下载 卫星发射的信号有两种，其中每一种用不同的频率发射： L1波段： MHz，载有民用码 (C/A伪随机码 )、军用码 (P伪随机码 )和数据信息。 L2波段： MHz，仅供军用码 (P伪随机码 )和数据信息使用。 第 4章 同步网 下载 3) 用户设备 用户设备指 GPS接收机，包括天线、馈线和中央处理单元。 其中中央处理单元由高稳晶振和锁相环组成，它对接收信号进行处理，经过一套严密的误差校正，使输出的信号达到很高的长期稳定性。 定时精度能够达到 300 ns以内。 在通信网中，常将 GPS与铷钟配合使用，利用 GPS的长稳特性，结合铷钟的短稳特性 , 得到准确度和稳定度都很高的同步信号。 该信号可以作为基准源使用。 第 4章 同步网 下载 4． GPS在通信系统中的应用 频率同步是指信号的频率跟踪到基准频率上，使其长期稳定地与基准保持一致。 但不要求起始时刻保持一致。 这样，基准不一定跟踪 UTC，可以使用独立运行的铯钟组作为同步基准，也可以使用 GPS对铯钟组进行校验，以使其保持更好的准确度。 传统的电信网主要要求频率同步，因此，已建成的同步网主要满足频率同步的要求。 时间同步不仅要求信号的频率锁定到基准频率上，使其长期稳定地与基准保持一致，而且要求信号的起始时刻与 UTC保持一致。 这样，时间同步的基准必须跟踪到 UTC上。 第 4章 同步网 下载 在 CDMA移动通信系统中，要求基站之间相对于 UTC的时刻差＜ 177。 500 ns，由于地面传输的时延问题，时间基准不能像频率基准那样传输和分配，因此，目前不得不采用 GPS技术，即在每个基站配置 GPS。 GLONASS系统是前苏联紧跟美国 GPS系统研究发展的卫星导航定位系统。 其工作原理与 GPS相似，但目前的应用没有GPS广泛。 第 4章 同步网 下载 通信楼综合定时供给系统 早期的数字同步网，用数字交换机的内部时钟作为节点时钟使用。 随着数字通信网的发展，通信楼内安装的数字设备的种类和数量日益增加，所需要的基准定时信号的数量和类型也增多了，同时要求的时钟性能指标也提高了，因此有必要在同步节点或通信设备较多以及通信网的重要枢纽，单独设置时钟系统，这就是通信楼综合定时供给系统 (BITS)。 其功能结构见图。 第 4章 同步网 下载 图 BITS系统 定时信号输出定时信号输出单元 …时钟 A基准信号输入控制 A同步基准信号输入A 侧同步时钟信号插入单元B 侧被监测的信号入口同步信号监测单元时间信号…日历时钟至其他单元基准信号输入控制 B同步基准信号输入相位控制时钟 B维护控制接口至各单元控制及告警维护命令及控制总线告警状态第 4章 同步网 下载 1．基准信号输入控制单元 基准信号输入控制单元应具有下列功能： (1) 基准信号输入控制单元应有两个，一个为主用，一个为备用。 主用发生故障时应能自动转备用，维护工作需要时，应能人工控制转备用。 (2) 基准信号输入口一般为 4个，可按 ITUT 求接 2048 kb/s或 MHz的信号，有的可根据需要配接 5。