《通信网理论与技术》课件第8章.ppt

1、第 8 章 支 撑 网 第 8 章 支 撑 网 8.1 No.7信令网信令网8.2 数字同步网数字同步网8.3 电信管理网（电信管理网（TMN）8.4智能网（智能网（IN）第 8 章 支 撑 网 8.1 No.7信令网信令网 8.1.1 8.1.1 信令的基本概念信令的基本概念1.1.信令定义信令定义与通信有关的一系列控制信号称为信令。在各种电信网中,信令扮演着至关重要的角色,它如同交通指示灯一样,在各种信道上传递命令。它是控制通信网顺利运作、协调运行的关键。可见,信令是通信网的神经系统。信令方式以协议或规约的形式体现,实现信令方式功能的设备称之为信令设备。各种特定的信令方式和相应的信令设备就

2、构成了通信网的信令系统。信令系统在通信网的各节点(交换机用户终端操作中心和数据库等)之间传输控制信息,以便建立和终止各设备之间的连接。第 8 章 支 撑 网 2.2.信令分类信令分类随着通信设备的不断发展与进步,信令方式也在不断发展和完善。从最早的简单直流脉冲信号发展到多频互控信令,这不仅提高了信令的速度,而且增加了信令的容量。我们把这一时期的信令方式叫随路信令(Channel Associated Signalling,CAS)方式。随路的含义是指信令与话音占用同样的信道。第 8 章 支 撑 网 8.1.2 No.78.1.2 No.7信令网的概念信令网的概念1.No.71.No.7信令网的

3、特点信令网的特点No.7信令网的基本特点如下:(1)使用公共信道传输信令,利用分组交换技术,确保信号可靠传输。由于信令信道与话路分开,从而避免了话音干扰。在信令传输中利用分组交换技术提供可靠的差错控制手段,使信号能无差错地进行传输,从而提高了信号传输的可靠性。(2)采用可变信号单元，信号传输速度快,呼叫建立时间短,能满足现在和将来传输呼叫控制、遥控、维护管理信令及处理机之间事务处理信息的要求。第 8 章 支 撑 网(3)信号容量大。可提供多种网络集中服务信号,适应各种新业务的要求。(4)功能模块化结构,使用方便,易扩展。No.7信令系统由一个公共的消息传输部分和各种应用部分组成,它在公共的消息

4、传递部分上叠加各种各样的应用部分,各种功能模块具有一定联系但又相互独立。在实际使用中，可以根据需要，选择相应的功能模块来组成一个使用系统。(5)应用范围广,适用于各种网络的互连。第 8 章 支 撑 网 2.No.72.No.7信令网的用途信令网的用途No.7信令网的主要用途如下:(1)提供电话网的局间信令,完成本地、长途的自动和半自动电话接续。(2)提供数据网的局间信令,完成本地、长途的各种数据接续。(3)提供ISDN的局间信令,完成本地、长途的电话业务和非话业务的各种接续。(4)提供宽带ATM局间信令,完成本地、长途的宽带业务接续。(5)传输移动通信网中与用户移动有关的各种控制信息。第 8

5、章 支 撑 网(6)在业务交换点(SSP)和业务控制点(SCP)之间传输各种控制信息,支持各种类型的智能业务,开放各种用户补充业务。(7)提供各种运行、管理和维护中心的有关信息。No.7信令网能够支持如此广泛的业务,其主要原因是它采用了功能模块化结构。No.7 信令系统由一个公共的消息传递部分和各种应用部分组成,在公共的消息传递部分上可以叠加各种各样的应用部分。第 8 章 支 撑 网 8.1.3 No.78.1.3 No.7信令网和电话网的关系信令网和电话网的关系No.7信令网本身可构成一个既与电话网有关而又完全独立的网。世界各国都在组建No.7信令的信令网,我国也颁布了No.7信令网的技术体

6、制。信令网和电话网的关系如图8.1所示。第 8 章 支 撑 网 图 8.1 信令网和电话网的关系 第 8 章 支 撑 网 8.1.4 No.78.1.4 No.7信令网的组成信令网的组成1.1.信令点信令点信令点(SP)是处理控制消息的节点,它可以是各种交换局(如电话交换局、数据交换局和ISDN交换局)和各种服务中心(如操作维护管理中心、信令转换点和业务控制点等)。信令点的标识一般通过信令点编码来识别,我国规定信令点编码统一为24位编码方式。产生消息的信令点为该消息的源点,消息到达的信令点为该消息的目的地节点。任意两个信令点,如果它们的对应用户部分之间(例如电话用户部分之间)有直接通信的可能性

7、,就称这两个信令点之间存在信令关系。第 8 章 支 撑 网 2.2.信令转接点信令转接点通常把能将信令消息从一条信令链路转发到另一条信令链路的信令节点称为信令转接点(STP)。信令转接点可以只具有消息传递部分的功能(称为独立的信令转接点),也可以包括用户部分功能(即信号转接点和信令点合在一起,称为综合的信令转接点)。第 8 章 支 撑 网 3.3.信令链路信令链路在两个信令点之间传输信令消息的链路称为信令链路(Link)。直接连接两个信令点的一束信令链路构成一个信令链组。由一个信令链组直接连接的两个信令点称为邻近信令点,非直接连接的信令点称为非邻近信令点。信令链由No.7信令功能级中的第一、二

8、级(即信令数据链路级和信令链路功能级)组成。目前有两种信令链路,一种是64 kb/s的数字信令链,另一种是4.8 kb/s的模拟信令链。这样可以满足数字传输网和模拟传输网使用No.7信令方式的要求。第 8 章 支 撑 网 8.1.5 No.78.1.5 No.7信令网的结构信令网的结构No.7公共信道信令网也和电话网一样,分为相互独立的国际信令网和国内信令网。在国内信令网中也分为全国的长途信令网和本地信令网。No.7信令网按拓扑结构分为无级信令网和分级信令网两种类型。所谓无级信令网就是没有引入信令转接点的信令网,各信令点之间只采用直连工作方式。如图8.2所示。第 8 章 支 撑 网 图 8.2

9、 No.7信令无级网第 8 章 支 撑 网 图 8.3 No.7信令分级图(a)二级网；(b)三级网 第 8 章 支 撑 网 8.1.6 No.78.1.6 No.7信令网的路由选择信令网的路由选择1.1.基本路由基本路由(1)采用直联方式的直达信令路由。当信令网中的一个信令点具有多个信令路由时,如果有直达的信令链路,则将该信令路由作为基本路由。(2)采用准直联方式的信令路由。当信令网中一个信令点的多个信令路由都是采用准直联方式经过信令转接点转接的信令路由,则基本路由为信令路由中的最短路由。其中当采用准直联方式的基本路由采用负荷分担方式时,这两个信令路由都为基本路由。第 8 章 支 撑 网 2

10、.2.迂回路由迂回路由因信令链路或路由故障造成基本路由不能传输信令业务流而另外选择的路由称为迂回路由。迂回路由都是经过信令转接点转接的准直联方式的路由。迂回路由可以是一个路由也可以是多个路由。当有多个迂回路由时,应按经过信令转接点的次数,由小到大依次分为第一迂回路由、第二迂回路由等。第 8 章 支 撑 网 8.1.7 No.7信令功能模块结构信令功能模块结构 图 8.4 No.7信令功能模块结构 第 8 章 支 撑 网 1.1.消息传递部分消息传递部分 消息传递部分(MTP)的功能是作为一个公共传递系统,在相对应的两个用户部分之间可靠地传递信令消息,并能在系统或信令网故障的情况下,采取必要措施

11、,恢复信令消息的正常传输。消息传递部分由三个功能级组成,即信号数据链路功能级、链路控制功能级和公共传递控制功能级。第 8 章 支 撑 网 2.用户部分用户部分用户部分(UP)是反映消息传递部分传输能力的功能实体。目前使用的用户部分主要有:电话用户部分(TUP)、数据用户部分(DUP)、综合业务数字网用户部分(ISUP)、信令连接控制部分(SCCP)、移动通信用户部分(MAP)、事务处理能力应用部分(TCAP)、操作维护应用部分(PMAP)及信令网维护管理部分。每个用户部分都包含其特有的用户功能或与其有关的功能。在采用多个用户部分的系统中,消息传递部分为各个用户部分所公用。因此,在组织一个信令系

12、统时,消息传递部分是必不可少的,而用户部分则可根据实际需要选择。当需要增加某功能时,只要增加相应的模块即可,因为系统结构的模块是按功能考虑的。第 8 章 支 撑 网 1)电话用户部分(TUP)TUP是No.7信令方式的第四功能级中最先得到应用的用户部分。TUP主要规定了有关电话呼叫的建立和释放的信令程序及实现这些程序的消息和消息编码,还有能支持部分用户补充业务。2)数据用户部分(DUP)数据用户部分是用来传输采用电路交换方式的数据通信网的信令信息。第 8 章 支 撑 网 3)综合业务数字网用户部分(ISUP)ISDN用户部分是在TUP的基础上扩展而成的。ISUP提供综合业务数字网中信令功能以支

13、持基本的承载业务和附加的承载业务。对于基本承载业务,ISUP的功能是建立、监视和拆除ISDN网中各交换机之间64 kbs 的电路连接。由于ISDN的承载业务包括了各种各样的信息传输(话音、不受限的数字信息、3.1 kHz音频、7 kHz音频、话音不受限的数字信息交替等),而不同信息对传输通路的要求是不同的,因此ISUP必须根据终端用户对承载业务的不同要求来选择电路及在业务类型交替时更换电路类型提供信令支持。第 8 章 支 撑 网 4)信令连接控制部分(SCCP)为了满足新的用户部分(例如智能网应用和移动通信应用)对消息传递的进一步要求,CCITT补充了SCCP,来弥补MTP在网络层功能的不足。

14、SCCP提供了较强的路由和寻址功能,叠加在MTP上,与MTP中的第三级一起共同完成OSI中网络层的功能,至于那些满足于MTP服务的用户部分(例如TUP),则可以不经SCCP直接与MTP第三级连接。第 8 章 支 撑 网 5)事务处理能力应用部分(TCAP)事务处理能力(TC)是指通信网中分散的一系列应用在相互通信时采用的一组规约和功能。这是目前通信网提供智能网业务和支持移动通信网中与移动台游动有关的业务的基础。TCAP是在无连接环境下提供的一种方法,以供智能网应用、移动通信应用和维护管理应用。TCAP包括执行远端操作的规约和业务。TCAP本身又分为两个子层:成分子层和事务子层。成分子层完成TC

15、用户之间对远端操作的请求及执行结果的数据,事务子层用来处理包括成分在内的消息交换,为其用户之间提供端到端的连接。第 8 章 支 撑 网 8.1.8 No.78.1.8 No.7信令功能分级结构信令功能分级结构No.7信令系统实质上是在通信网的控制系统之间传输有关通信网控制信息的数据通信系统,即一个专用的计算机通信系统。No.7信令功能分为四级结构,如图8.5所示。第 8 章 支 撑 网 图 8.5 No.7信令功能分级结构 第 8 章 支 撑 网 各级的主要功能如下:(1)信令数据链路级(L1):为信令的双向传输而提供的通路,该通路规定了信令数据链路的物理、电气、功能特性和接入方法。(2)信令

16、链路控制级(L2):为两个信令点之间提供进行可靠传输的信令链路,包括进行差错控制、流量控制及差错率监控等。(3)信令网功能级(L3):将要传输的信令消息送到相应的信令链路或用户部分,同时对网络中的业务量、信令链路和路由进行管理。当遇到故障时,完成信令网的重新组合,当遇到拥塞时,完成控制信令流量的功能及程序,以保证信令消息仍然能够可靠传输。(4)用户消息处理级(L4):控制各种基本呼叫的建立和释放。第 8 章 支 撑 网 8.1.9 No.78.1.9 No.7信令基本信号单元格式信令基本信号单元格式No.7信令信号是通过信号单元的形式在信号链路上传输的。每个信号单元由用户部分产生的可变长度信号

17、信息字段和固定长度的其他各种控制字段组成。No.7信令有三种形式的信号单元,它们是消息信号单元(Message Signal Unit,MSU)、链路状态信令单元(Link Status Signal Unit,LSSU)和插入信令单元(Full Insert Signal Unit,FISU)。(1)MSU：它是由用户产生的可变长的消息信令单元,用于传递来自用户级的信令消息。第 8 章 支 撑 网(2)LSSU：它是来自MTP第3级的链路状态信令单元,用于链路初始启用或链路故障时,表示链路的状态。(3)FISU：它是来自MTP第2级的插入信令单元,它在无消息时传输,用于链路空或链路拥塞时来填

18、补位置,以维持链路正常运行。第 8 章 支 撑 网 图 8.6 No.7信令基本信号单元格式 第 8 章 支 撑 网 信号单元中各个字段的意义说明如下:(1)标志符(Flag,F):F是信令单元的定界标志,由码组01111110组成,任一信令单元的开始都是F,结尾也是F,No.7信令系统采用比特填充的方法来防止其他段中出现伪标志符。(2)标准头:它用于差错校正。标准头包括后向序号(BSN)和前向序号(FSN)。其中，后向表示语比特(BIB),前向表示语比特(FIB)。FSN代表正在发送的信令单元的序号,BSN代表已正确接收的对端发来的信令单元的序号,用于肯定证实。FSN和BSN均为7位码组,因

19、此可以指示的序号为0127。FIBBIB和FSNBSN一起用于传输中的差错控制。BIB占一个比特,当BIB翻转时(10或01)表示要求对端重发,FIB也占一个比特,当其翻转时(10或01)表示正在开始重发。第 8 章 支 撑 网(3)长度表示语(Length Indicator,LI):它表示信息段的长度(字节数),具体用于指示SIF或SF字段的字节数。由于不同类型的信令单元有不同的信息段长度,LI又可以看成是信令单元类型的指示。LI为6位码组,因此最长可指示64位,即063。三种信号单元的长度表示语不同,它们分别为:插入信号单元,LI=0。链路状态信号单元,LI=1或2。消息信号单元LI2。

20、第 8 章 支 撑 网(4)校验码(Check,CK):CK是一种循环冗余校验码(CRC),用来检查信令单元传输中的错误。一个信号单元有16位校验位。CK由发端根据一定的算法对两个F之间的数据进行运算而产生,并和数据一起传输到接收端,供接收端检查传输错误。校验对象为开始标志码最后一位比特(但不包括它)至第一位校验比特(但不包括它)之间的信息,即BSN、BIB、FSN、FIB、LI、SIO、SIF(或SF)内容。(5)业务信息(Service Information Octet,SIO):SIO是业务信息8位位组,SIO的前四位叫做业务表示语,用来表示该MSU消息是为哪一个用户服务的,相当于消息

21、种类,SIO的后四位叫做子业务子段,指出该消息与哪种网络(国际、国内)有关。第 8 章 支 撑 网(6)信令信息字段(Signaling Information Field,SIF):SIF是要传输的消息本身,由用户部分规定,它包含了用户需要由MTP传输的信令信息。由于MTP采用数据方式来传递消息,消息在信令网中传输时全靠自身所带的地址来寻找路由。因此,每个SIF都带有一个路由标记。路由标记由目的信令点编码(Destination Point Code，DPC)、源信令点(Origination Point Code，OPC)和链路选择码(Signaling Link Selection，SL

22、S)组成。DPC和OPC分别表示消息的发源地信令点和目的地信令点的编码,SLS用来在信令网中选择迂回路由。第 8 章 支 撑 网 SIF由整数个字节组成,最长可达272个字节。根据用途不同,SIF可以分为A型、B型、C型、D型四类消息。A型:MTP管理消息。B型:TUP管理消息。C型:ISUP管理消息。D型:SCCP消息。第 8 章 支 撑 网 图 8.7 四种信令信息字段的组成 第 8 章 支 撑 网(7)状态字段:SF包括在链路状态信号单元中,以表示链路的状态。它由l2个字节组成，如图8.8所示。图中前三位ABC为状态指示比特,后5位码为备用码。状态指示比特的编码对应如下:C B A 状态

23、指示 0 0 0 “O”失去定位 0 0 1 “N”“正常”定位状态 0 1 0 “E”“紧急”定位状态 0 1 1 “OS 业务中断 1 0 0 “PO”处理机故障 1 0 1 “B”链路忙 第 8 章 支 撑 网 图8.8 状态字段组成第 8 章 支 撑 网 8.1.10 No.78.1.10 No.7信令传输方式信令传输方式(1)(1)直联方式：直联方式：指两个SP之间通过直达信令链路来传输信令信息,如图8.9(a)所示。(2)非直联方式：指两个SP之间信令信息的传输途径是任意的,即可通过信令网中的任一条路径来传输。(3)准直联方式：指两个SP之间通过两段或两段以上的串接信令链路来传递信

24、令信息,且传输路径和通过STP点在一定时间内是固定的,如图8.9(b)所示。第 8 章 支 撑 网 图 8.9 No.7信令传输方式(a)直联方式；(b)准直联方式 第 8 章 支 撑 网 8.1.11 No.78.1.11 No.7信令应用举例信令应用举例图8.10描述了在一个呼叫处理中,用No.7信令控制进程的例子。图 8.10 No.7信令应用举例 第 8 章 支 撑 网 图8.10中的符号含义及对应编码为:(1)IAM(00010001):初始地址消息。(2)ACM(00010100):地址全信号。(3)ANC(00011100):计费。(4)CBK(00100101):挂机信号。(5

25、)CLF(01110101):拆线信号。(6)RLG(0001110):释放监护信号。第 8 章 支 撑 网 8.2 数数 字字 同同 步步 网网 8.2.1 8.2.1 数字同步网的基本概念数字同步网的基本概念1.1.数字同步网的定义数字同步网的定义实现数字信号同步运行的网络称为数字同步网。同步是数字通信系统以及某些采用相干解调的模拟通信系统中一个重要的实际问题。由于收、发双方不在一地,要使它们能步调一致地协调工作,必须要有同步系统来保证。同步是指信号之间在频率或相位上保持某种严格的特定关系,也就是它们相对应的有效瞬间以同一个平均速率出现。第 8 章 支 撑 网 2.2.数字同步的意义数字同

26、步的意义数字通信的特点是将各路信号的传输时间安排在不同时隙内。为了分清首尾和划分段落,还要在规定数目的时隙间加入帧同步识别码组,形成按一定时间规律排列的比特流。在这些比特流的生成、复用、传输、交换及译码等处理过程中,各有关设备都需要相同速率的时标(Time Scale)去识别和处理信号,如果时标不能对准信号的最佳判决瞬间,则有可能出现码元丢失或码元重复。图8.11为发送时钟频率和接收时钟频率不一致时产生的误码现象。第 8 章 支 撑 网 图 8.11 发送时钟频率和接收时钟频率不一致时产生的误码现象(a)f发f收时，码元丢失；(b)f发f收时，码元重复 第 8 章 支 撑 网 3.3.数字同步

27、网的任务数字同步网的任务所谓网同步,是指通过适当的措施使全网中的数字交换系统和数字传输系统工作于相同的时钟速率。数字网的同步还包括帧同步。这是因为在数字通信中,对比特流的处理是以帧来划分段落的,在实现多路时分复用或进入数字交换机进行时隙交换时,都需要经过帧调整器,使比特流的帧达到同步。数字网同步除了上述的时钟频率同步之外,还有一个相位同步问题。所谓相位同步指的是发送信号和接收信号之间的相应比特要对齐。相位同步可用缓冲存储器来补偿。因而,数字网同步的主要任务有两个,其一是使来自它局的群数字流帧建立并保持帧同步;其二是同步各数字设备的时钟频率,以减少各设备因频差引起的滑动。第 8 章 支 撑 网

28、8.2.2 8.2.2 网同步技术的应用网同步技术的应用网同步技术的应用有接收同步、复用同步和交换同步等。(1)接收同步:在点与点之间进行数字传输时,收端为了正确地再生所传递的信号,必须产生一个时间上与发端信号同步的、位于最佳取样判决位置的脉冲序列。因此,必须从接收信码中提取时钟信息,使其与接收信码在相位上同步。这种为了满足点对点通信的需要所提出的相位同步要求广泛用于数字传输之中。第 8 章 支 撑 网(2)复用同步:在数字信道上,为了提高信道利用率,通常采用时分多路复用的方式,将多个支路数字信号合路后在群路上传输,这称为数字复用。进行合路的这些支路信号来自不同的地点,可能具有不同的相位,通常

29、还可能具有不同的速率。为了使这些支路信号在群路信道上正确地进行合路,要求它们在群路信道上能同步运行。这种复用同步是线路上传输所必需的。第 8 章 支 撑 网 复用包括同步复用、准同步复用和非同步复用三种技术。同步复用将各支路信息依次插入群路时隙中,实现简单,传输效率高,已广泛应用于数字话路复用设备和SDH(同步数字传输体系)设备中。准同步复用采用码速调整技术,首先将支路速率进行调整。因此能将在一定频率容差范围内的各个支路信号复用成一个高速数字流,而不再像同步复用那样要求各支路信号之间的频率和相位严格同步,传输效率也较高,广泛应用于PDH(准同步数字传输体系)数字群复用中。非同步复用采用多个二进

30、制数码传输一个二进制数字信息的方法(如高速取样法、跳变沿编码法等),因此各复用支路信号之间的频率和相位都不必同步。但信道的传输效率较低,一般只用在低速数据信号复用中。第 8 章 支 撑 网(3)交换同步:在一个由模拟传输和数字交换构成的混合网中,网内不存在交换同步问题。只有在数字传输和数字交换构成的综合数字网内,为了使到达网内各交换节点的全部数字流都能实现有效的交换,必须使到达交换节点的所有数字流的帧定位信号同步,这种数字交换中需要的同步称为交换同步。由于交换同步涉及到网中到达各交换节点的全部数字流,因此又称为网同步。第 8 章 支 撑 网 8.2.3 8.2.3 数字网的网同步方式数字网的网

31、同步方式1.1.准同步方式准同步方式准同步方式又叫独立时钟法,在各个数字设备节点处均设立互相独立、标称速率相同的高稳定度时钟,它们的频率精度要求保持在极窄的频率容差之中。由于它们的频率并不完全相同,因此经过时间上的积累可能导致信码丢失或增加假信码。如果各个信息的码元是互相独立表达信息的,这种码元的增加或丢失无非是引入了一些噪音,对通信的影响并不是很大。但是对于多路复用信号来说,这种增加信码或丢失信码可能引起帧失步,从而造成信号分路、交换混乱,产生大量的信息丢失。第 8 章 支 撑 网 2.2.同步方式同步方式在数字通信网中采用的同步方式有主从同步方式、相互同步方式和分级的主从同步方式。如图8.

32、12所示。第 8 章 支 撑 网 图 8.12 同步方式(a)主从同步方式；(b)相互同步方式；(c)分级的主从同步方式第 8 章 支 撑 网 1)主从同步方式主从同步方式(Master Slave Synchronized)如图8.12(a)所示。在主从同步方式中,网内有一个中心局,它设有一个高精度的基准时钟源,用以产生网内的标准频率,该频率通过传输链路被送到各个数字设备节点作为各数字设备的时钟基准。各个数字设备节点设置有从时钟,它们利用锁相环把本地时钟频率锁定在基准时钟频率上,从而实现网内各节点之间的时钟信号同步。主从同步方式的优点是从节点的控制过程较为简单,适用于树型或星型网络,这和当前

33、电信网的结构相一致。其缺点是过分依赖于主时钟。一旦主时钟发生故障,或定时信号传输链路发生故障,将会导致全系统或局部系统丧失同步能力。因此主从同步方式需设置多重备份设备。第 8 章 支 撑 网 2)相互同步方式相互同步方式(Mutually Synchronized)如图8.12(b)所示。相互同步方式中,交换节点无主节点和从节点之分,时钟传输路线呈网状结构。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,而相互同步网是一个将多输入锁相环相互连接的多路反馈系统。在相互同步网中各节点时钟的相互作用下,如果网络参数

34、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,从而可实现全网的同步工作。相互同步方式的优点是网内任何一个数字设备发生故障只停止本节点工作,不影响其他节点的工作。从而提高了通信网工作的可靠性。其缺点是系统频率变化频繁,同步系统较为复杂。第 8 章 支 撑 网 3)分级的主从同步方式分级的主从同步方式如图8.12(c)所示。分级的主从同步方式介于主从同步方式与相互同步方式之间,它把网内各个数字设备节点分为不同等级,级别越高,振荡器的稳定度越高。每个数字设备节点只与附近的数字设备有连线,在连线上互送时钟信号,并送出时钟信号的等级和转接次数。一个数字设备节点收到附近各数字设备节点送来的时钟

35、信号以后,就选择一个等级最高、转接次数最少的信号去锁定本局振荡器。这样使全网最后以网中最高等级的时钟为标准。一旦该时钟出现故障,就以次一级时钟为标准,不影响全网通信。分级的主从同步方式克服了主从同步方式和相互同步方式的部分缺点。第 8 章 支 撑 网 8.2.4 8.2.4 我国数字网的同步方式我国数字网的同步方式1.1.我国数字同步网等级结构我国数字同步网等级结构我国数字同步网主要由基准时钟源、通信枢纽楼的综合定时供给系统(亦称为同步供给单元SSU)以及同步信号分配链路组成。根据时钟的级别数字同步网形成一个等级结构,它与传统电话网的等级结构的对应关系如图8.13所示。第 8 章 支 撑 网

36、图 8.13 我国数字同步网的四级结构示意图 第 8 章 支 撑 网 第一级为基准时钟源,它由稳定性极高的含铯原子钟的基准时钟(PRC)组成。全国设置两个铯钟,分别位于北京和武汉,互为备用。对于同步网中的全部时钟而言,它是最高基准源。基准时钟除PRC外,还有一种是在同步供给单元上配置的全球定位系统GPS组成的区域基准(LPR),它可以接受PRC的同步。第二级是有保持功能的高稳晶体时钟,分为A类和B类两种。A类时钟设置在一级(C1)和二级(C2)长途交换中心,并通过同步链路直接与基准时钟同步;B类时钟设置在三级(C3)和四级(C4)长途交换中心,并通过同步链路受A类时钟控制,间接地与基准时钟同步

37、。第 8 章 支 撑 网 第三级也是有保持功能的高稳晶体时钟,但其性能指标低于第二级时钟。它通过同步链路与第二级时钟或同级时钟同步。第三级时钟设置在本地网中的汇接局和端局中。第四级时钟是一般的晶体时钟,它通过同步链路与第三级时钟同步。第四级时钟设置在本地数字终端设备和数字交换设备中。因第四级时钟处在同步网的低层,在失去基准时,允许在降级状态下工作。第 8 章 支 撑 网 从等级结构可以看出,第二级和第三级的同步设备应具有下列网同步功能:(1)每一个数字设备必须能接入一个主用基准以及至少接入一个备用基准,它们通常由不同地点连至数字设备。(2)同步基准总是由主数字设备送往从数字设备,它的速率由主数

38、字设备控制。从数字设备的同步设备根据这一基准速率驱动从数字设备时钟。主数字设备在同步网中的地位总是高于从数字设备或与从数字设备相等。第 8 章 支 撑 网 2.2.同步网中从时钟的工作状态同步网中从时钟的工作状态(1)快捕状态。开机后时钟首先进入快捕状态。这时时钟锁定于外同步基准,并使用改变了的时间常数,以迅速使自己的时钟频率与同步基准频率一致。在这种工作方式下,锁相环的牵引范围必须超过时钟的总调整范围。(2)跟踪状态。这是一种无故障时的正常工作状态。时钟由快捕工作状态自动转入跟踪工作状态。这时时钟锁定于外同步基准,锁相环的时间常数略大于快捕工作方式,其调节速度很慢，即随输入信号的缓慢变化而变

39、化，所以叫做跟踪状态。第 8 章 支 撑 网(3)保持状态。第二级时钟失去主用基准之后,自动进入保持状态;第三级时钟失去主用基准之后,自动倒换到备用基准,如再失去备用基准,则自动进入保持状态。在保持状态时,时钟使用频率记忆技术,以维持失去同步前的良好频率准确度。(4)自由运行状态。这时时钟不同步于外同步基准,也不使用频率记忆技术以维持频率的准确性。此状态用于时钟的自检、频率调整和时钟进网兼容性测试等。第 8 章 支 撑 网 3.3.数字网中定时供给设备数字网中定时供给设备1)铯原子钟铯原子钟是长期频率偏离低于110-11的基准参考时钟源,其主要部件是铯素管。它利用铯原子的固有特性,根据能级跃迁

40、的谐振特性,产生9 192 631 770 Hz的固定谐振频率。9 192 631 770 Hz的谐振频率不能直接使用,得利用一个相位锁定环路把输出为5 MHz 的高稳石英晶体振荡器锁定于铯素管的谐振频率上,再通过2.048 MHz处理器和接口电路,输出一组标称频率为2.048 MHz的定时基准信号。也可以根据需要输出64 kHz、10 MHz、5 MHz和1 MHz的信号。第 8 章 支 撑 网 图 8.14 基准时钟源的组成 第 8 章 支 撑 网 2)铷原子钟铷原子钟在同步网中一般作为从节点的时钟源。铷原子钟的基本工作原理与铯原子钟相似,也是根据能级跃迁的谐振特性产生固定频率,根据需要输

41、出5 MHz和10 MHz的频率。与铯原子钟相比,铷原子钟的体积小,预热时间短,老化率低,成本也较低。第 8 章 支 撑 网 3)晶体钟在晶体钟中，振荡器的输出频率往往会随着温度变化而变化,为了改善晶体振荡器的温度特性可以采取以下三种措施：(1)把晶体和对温度敏感的元件封装起来,从而减少外界温度的变化对谐振频率的影响。(2)设置温度补偿电路,用温度传感器生成校正电压,加到振荡器电路中的温度敏感元件上,用感抗值的变化来补偿温度变化而引起时钟频率变化。(3)把晶体和其他对谐振频率的准确性有影响的元件放入恒温槽中,调节其温度,使晶体的频率对温度的影响很小。第 8 章 支 撑 网 4)GPS设备基准时

42、钟源的另一个提供者是全球定位系统(GPS)设备。GPS系统除了能够精确定位以外,还可以作为精确时间的世界资源,从GPS接收机收到的时钟信号具有足够的精度,在电信网的同步中作为本地的基准时钟信号。GPS设备是利用跟踪从GPS接收到的定时信息的铷原子钟或晶体钟作为时钟源,这些时钟源是受控源,但是这些时钟能够达到基准钟的精确度。第 8 章 支 撑 网 我国数字同步网中所使用的接收设备为通信领域中专用的多通道GPS接收机。它不仅提供GPS的精度定位服务信号和10 MHz频率基准信号,还提供跟踪GPS的通信专用的E1、T1信号输出。通过采用数字滤波电路平滑滤除时钟信号的抖动分量,同时使用多通道接收即动态

43、均衡的方法,使GPS信号的长期稳定性和机内高稳晶体钟或铷原子钟的短期稳定性相结合,滤除大部分由于实施SA干扰所增加的误差,从而达到电信网中对基准时钟信号的要求。第 8 章 支 撑 网 5)大楼综合定时系统(BITS)在多通信设备的环境中,解决同步问题的有效方法是引入综合定时供给系统(Building Integtated Timing Supply,BITS)。BITS是一种承上启下的设备,一方面它受上一级时钟的控制,输出信号锁定于上一级基准时钟源;另一方面它作为一个时钟源,向局内的各种设备统一提供时钟信号。BITS中的时钟源也可以采用GPS接收机形成高精度时钟源。第 8 章 支 撑 网(1)

44、BITS配置。在各省中心长途通信枢纽楼配置BITS,内置加强型二级时钟。在各大区中心及一些边远省中心的BITS上增加两部GPS接收机,使其升级为地区基准(LPR),从而进一步提高整个同步网的准确性和可靠性。LPR有四个输入定时信号,两路来自GPS接收机,两路来自通过不同地面传输链路传输来的基准信号。其中，大区中心接受由铯原子钟提供的基准定时信号,边远省中心接受两路来自铯原子钟或其他就近提供的地面定时基准信号。各省中心的定时基准信号来自就近的PRC或LPR,同时省中心的BITS向省内其他通信节点供给定时基准信号。第 8 章 支 撑 网(2)BITS应用。在通信楼中,BITS形成一个同步的时钟源,

45、对大楼中的以下通信设备供给同步的时钟信号。各种数字交换设备,如电路交换、分组交换、ATM交换等。各种SDH数字传输设备。各种数字交叉连接设备,如传输网、DDH中的DXC。No.7信令网设备。智能网设备。向下级BITS或专网BITS提供定时基准用的专线。第 8 章 支 撑 网 8.2.5 8.2.5 定时信号分配定时信号分配1.1.局内定时基准信号分配局内定时基准信号分配局内定时基准信号分配是指在通信楼内直接将同步网设备(BITS)的输出信号连接到通信设备上,向局内被同步的设备提供定时基准信号的过程。此时,BITS跟踪上级时钟信号,并滤除由于传输所带来的抖动和漂移损伤,重新产生高质量的定时信号,

46、用此信号同步局内通信设备。局内定时基准信号分配如图8.15所示。从BITS到被同步设备之间的连线采用2 Mb/s或2 MHz的专线。第 8 章 支 撑 网 图 8.15 采用BITS的局内定时 第 8 章 支 撑 网 局内定时信号分配一般采用星型结构,这种星型结构具有同步结构简单、直观、便于维护的优点。缺点是外连线较多,发生故障的概率较大。同时,由于每个设备都直接连到同步设备上,这样就占用了较多的同步网资源。因此在实际网络中,对这种星型结构进行了一些改进。当局内的设备较多时,对同一类设备或组成系统的设备,可以通过业务线串接,也可以通过外同步接口连接,如图8.16所示。第 8 章 支 撑 网 图

47、 8.16 改进的局内定时基准信号分配 第 8 章 支 撑 网 在局内定时基准信号分配时要注意以下要求:(1)局内定时基准信号分配采用星型结构时,不允许在局内串接多个网元时钟进行串联分配,以避免输入网元的定时基准信号质量下降。(2)具有一主一备外定时接口的设备应与SSU(从时钟源)不同时钟信号输出卡上的两路定时基准信号进行同步,且两种信号的走线应尽可能分开,以提高同步分配的可靠性。第 8 章 支 撑 网(3)对有些SDH设备,包括DXC、ADM、TM,组成局内传输系统,可以将BITS的定时信号直接连到DXC设备的外时钟输入口,DXC将同步网定时承载到业务线上,传递给ADM、TM等设备,这些设备

48、从业务信号中提取定时。背靠背的TM之间,可以通过外时钟输入口和外时钟输出口相连来传递定时,也可以提供业务线传递定时。(4)若局内有几个相同的设备(例如交换机),并且有业务关系,那么,可以将一个交换机的外时钟输入口连到BITS上,其他交换机从相连的业务线中提取同步网定时。这样连接的优点是:节省了同步网资源,降低了由于外连线带来的故障,方便了维护。第 8 章 支 撑 网 2.2.局间定时基准信号分配局间定时基准信号分配局间定时基准信号分配是指在同步网节点间的定时信号分配。根据同步网结构,局间定时信号传递采用树型结构,通过定时链路在同步网节点间,将来自基准钟的定时信号逐级向下传递。上级时钟通过定时链

49、路将定时信号传递给下级时钟。下级时钟提取定时,滤除传输中的抖动和漂移损伤,重新产生高质量信号提供给局内设备,并再通过定时链路传递给它的下级时钟。第 8 章 支 撑 网 1)PDH定时链路PDH定时链路是指利用PDH的2 Mb/s通道传递同步网定时信号。传统的同步网建立在PDH环境下,定时链路包括2 Mb/s专线和2 Mb/s业务线。第 8 章 支 撑 网 PDH传输系统对2 Mb/s信号进行正码速调整,比特复接至高次群(8 Mb/s、34 Mb/s、140 Mb/s等),通过PDH线路系统地传递下去。传输设备不接受2 Mb/s时钟的同步。因此,传输系统所引入的抖动和漂移损伤较小,PDH传输设备

50、的2 Mb/s通道适合传输同步网定时。同时,由于在同步网节点间无传输系统时钟介入,当定时链路发生故障时,下级时钟可以迅速发现故障,进入保持工作状态或倒换到备用参考定时信号,即可以很快地进行定时恢复。PDH传递同步网定时的优点是:PDH传输网结构多为树型,定时链路的规划设计简单;PDH系统对同步网定时损伤小,适合长距离传递定时;当定时链路发生故障时,便于定时恢复。第 8 章 支 撑 网 2)SDH定时链路SDH定时链路是指利用SDH传输通道传递同步网定时信号。由于SDH采用指针调整技术,2 Mb/s支路信号不适于传递同步网定时,一般采用STM-N信号传递定时。在定时链路始端的SDH网元通过外时钟