SDH網(wǎng)同步

摘 要:隨著通信技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)通信在電力行業(yè)中越來越顯得重要，電力通信方式逐步向光纖方向發(fā)展、完善，SDH網(wǎng)正成為各企業(yè)的骨干傳輸網(wǎng)。作為通信專業(yè)維護人員，在理論上都認識到這個“S”——“同步”的重要性，但在實際工作中，往往在習慣性換板維護中，較少從理論，尤其是從“同步”這個方面去分析，本文以實際工作中遇到的三種故障現(xiàn)象，旨在說明:維護工作中，從理論的角度去分析、發(fā)現(xiàn)以及解決問題的重要性，特別是從同步的角度去分析。文中還對同步的知識，以及我公司的同步網(wǎng)建設的設想作一簡單介紹。

關鍵詞:SDH 自愈環(huán) 網(wǎng)同步 維護

中圖分類號:TN91文獻標識碼:A文章編號:1674-098x(2012)04(a)-0071-02

設備故障有時看得見、摸得著，人們習慣叫做硬故障;有時看不見、摸不著，時隱時現(xiàn)，莫明其妙，我們稱之為軟故障?，F(xiàn)代通信與計算機(軟件)相結合，使得維護人員覺得某些通信故障很“怪”。電力通信正在向電力系統(tǒng)的“大二次”融合發(fā)展，處理種各類通信故障需要具備多種知識、技能和實踐經(jīng)驗。本文從“網(wǎng)同步”理論這一側面，就幾種故障的處理過程作一介紹，以資說明理論分析在實際維護中的重要性之管斑之見。

1 SDH網(wǎng)同步的基本知識

1.1 SDH網(wǎng)絡為什么要同步

在數(shù)字通信網(wǎng)絡中，傳輸和交換的都是數(shù)字信號。線路傳送的都是比特流，如果網(wǎng)元間不能同步，就會在數(shù)字交換機的緩存器中產(chǎn)生信息比特的溢出和取空，導致數(shù)字的滑動損傷，造成數(shù)據(jù)出錯?；瑒訐p傷對各種不同信號產(chǎn)生不同的影響，例如，對于64kbit/s的PCM語音信號，當滑動速率達到每天255幀時可聽見一些咯喳聲，對于壓縮的圖像信號，如:DSI信號，每滑動一幀，將丟失一行或多行信息或出現(xiàn)“定格”現(xiàn)象，對于采用9600波特率調(diào)制解調(diào)器的C3類傳真機，一次滑動會導致傳輸圖文垂直位置0.08英寸信息丟失。為此，應使網(wǎng)絡中所有交換節(jié)點的時鐘頻率和相位都控制在預先確定的容差范圍內(nèi)，這就是所謂的網(wǎng)同步。數(shù)字網(wǎng)同步包括比特定時同步和幀同步。

1.2 同步方式及主從同步原理

同步網(wǎng)的工作模式有:主從同步方式和相互同步方式。所謂相互同步就是網(wǎng)絡內(nèi)不設主時鐘，由網(wǎng)內(nèi)各交換節(jié)點的時鐘相互控制，最后都調(diào)整到一個穩(wěn)定的、統(tǒng)一的系統(tǒng)頻率上，從而實現(xiàn)全網(wǎng)的同步工作。因為一個同步設備的故障會影響網(wǎng)內(nèi)所有設備，且相互同步還存在故障隔離困難等運用方面的問題，因此，在實際網(wǎng)絡中，一般使用主從同步方式來實現(xiàn)同步，即網(wǎng)絡中某網(wǎng)元(通常為中心站)設有高精度、高穩(wěn)定度的時鐘源作為基準主時鐘(PRC)，并以此為基準時鐘通過樹狀結構的時鐘分配網(wǎng)傳送到網(wǎng)內(nèi)其他交換局，各交換局采用鎖相技術將本局時鐘頻率和相位鎖定在基準主時鐘上，使全網(wǎng)各個交換節(jié)點時鐘都與PRC時鐘同步。ITU-T目前將各級時鐘劃分為四級:基準主時鐘(PRC)，由G..811規(guī)范;轉接局從時鐘(SSU-T)，由G.812規(guī)范;端局從時鐘(SSU-L)，由G.812規(guī)范;網(wǎng)元時鐘(SEC)，由G.813規(guī)范。顯而易見，主從同步的優(yōu)點是網(wǎng)絡穩(wěn)定性較好，組網(wǎng)靈活，對從節(jié)點時鐘要求低，運用于樹型結構和星型結構，但對同步分配鏈路的故障很敏感，一旦PRC發(fā)生故障會造成全網(wǎng)的問題。

1.3 SDH自愈環(huán)的同步要求及方法

如果主從同步網(wǎng)采用SDH作為傳輸手段，此時，不僅是各交換節(jié)點的時鐘全部要同基準主時鐘保持同步，同步鏈的長度有一定限制，而且SDH網(wǎng)元內(nèi)的TM、ADM、REG、DXC等各種設備也應與基準主時鐘保持同步，因為SDH是靠指針值修正各設備之間的頻率差，且以字節(jié)為單位(TU-12和TU-3的調(diào)整單位為1個字節(jié);AU-4的調(diào)整單位為3個字節(jié))，因而抖動是難免的，也是PDH在SDH中傳輸保持同步所特有的。本段重點對目前電力系統(tǒng)通信中流行的單個的SDH自愈環(huán)網(wǎng)(業(yè)務網(wǎng))，從同步網(wǎng)的概念，對SDH自愈環(huán)的同步作一原則概述:(1)整個網(wǎng)絡都同步于一個主時鐘，(主從同步方式);(2)同步信號不能環(huán)回;(3)不能采用經(jīng)過SDH網(wǎng)絡的2MB/S支路信號作為同步信號;(4)為保證同步信號的精度，ITU-T規(guī)定，單個同步鏈中，SSV設備不應超過10個，因而應盡量尋找最短路由。

由于各廠家SDH設備不盡相同，但基本都具有以下幾種時鐘源的配置方式:(1)外同步定時源輸入(PRC，符合G.811規(guī)定);(2)從接受信號中提取定時:①線路定時:所有發(fā)送STM-N/M信號的定時信號都是由某一特定的輸入STM-N信號中提取;②通過定時:網(wǎng)元由同方向輸入的單一STM-N信號中提取定時信號，再對同方向的發(fā)送或輸入進行同步;③環(huán)路定時:網(wǎng)元中的每個發(fā)送STM-N信號都由相應的輸入STM-N信號中提取的定時來同步;(3)內(nèi)部定時源(SEC，符合G.813規(guī)定)。

PRC可配置一個獨立的高精度時鐘發(fā)生器，如銫原子時鐘;或從GPS(全球定位系統(tǒng))采集參考時鐘，或由BITS(大樓綜合定時系統(tǒng))提供。

為了實現(xiàn)同步系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠自動恢復，SDH的段開銷(SOH)引入了S1字節(jié)(后4比特)，作為同步狀態(tài)標志(SSM)字節(jié)(定義了6種狀態(tài)標志)，對網(wǎng)同步的狀態(tài)與質量進行監(jiān)測，并幫助進行網(wǎng)同步的保護倒換。如果某一網(wǎng)元能夠接受到多個定時參考時，它應能夠選擇其中質量等級最高的信號，當有相同質量等級信號存在時，可以通過人為設置的優(yōu)先級來進行選擇，如果設備不具備識別SSM信息，對其應具有設定定時質量等級的功能。SDH自愈環(huán)不僅能對業(yè)務實行保持，同時也對時鐘源的選擇提供了保護機制。

目前，地區(qū)SDH光纖自愈環(huán)網(wǎng)基本用GPS的2Mbit/s定時信號作為主站的外時鐘源，網(wǎng)元節(jié)點以線路抽時鐘為主的主從同步方式。

1.4 節(jié)點的同步運行模式

網(wǎng)絡從時鐘(從節(jié)點)工作模式有三種狀態(tài):(1)正常工作模式:內(nèi)部晶振鎖定于外部定時參考源(鎖定模式);(2)保持模式:外部定時基準失效時，內(nèi)部電路采用失效前存儲的最后的頻率信號為基準進行工作。在一定期間內(nèi)(至少24小時)，當外部參考信號恢復后，系統(tǒng)將倒換到鎖定模式工作。(3)自由運行模式:保持模式超過一定時間后，由于內(nèi)部晶振的精度較低，偏差越來越大，從而完全由時鐘內(nèi)部振蕩器工作于自由振蕩方式。

2 故障1:SDH自愈環(huán)中電話、遠動信息正常，撥號上網(wǎng)不行

2.1 故障現(xiàn)象

作者所在公司的城區(qū)自愈光纖環(huán)網(wǎng)初期為南北兩個相切的環(huán)，中心站為中興一體化機型(S360-155)，南北環(huán)各有5個、6個節(jié)點，采用中興緊湊型(V2-S310)。中心站配有4個ZXSM-10智能PCM，分別用于二線電話、環(huán)路中繼、四線遠動、V.28數(shù)據(jù)，各節(jié)點配有一個智能PCM。保護方式為1+1的子網(wǎng)連接保護(VC-12保護)，主站的PRC為GPS-2Mbit/s時鐘源。網(wǎng)元節(jié)點依據(jù)最短路由，并以不形成環(huán)路方式配置兩個方向的線路抽時鐘。

網(wǎng)絡建成運行一年多，電話、遠動信息(2.4K)運行正常。由于工作需要，準備在網(wǎng)元節(jié)點上利用二線話路開通撥號上網(wǎng)業(yè)務(163)，但在其中某一節(jié)點調(diào)試時，幾乎撥不上去。換一節(jié)點再試，最多出現(xiàn)一個顯示不全的主頁，根本瀏覽不了。而語音電話聽起來基本沒有噪聲，自動化信息運行正常，網(wǎng)管也無任何告警指示。問題出在哪里呢？經(jīng)過多次主站節(jié)點的換板及音頻部分軟件設置修改，還是沒用！設備是應該支持的，不通是沒有道理的，但這個不通的道理是什么呢？說實在的，那時只是想不通。廠方維護人員也是沒招。

2.2 處理方法

一段時間后，廠方維護人員無意中發(fā)現(xiàn)，所有PCM的定時源未定義，這下才恍然大悟，原來是“同步”在作怪，短短的幾分鐘設置，問題就迎刃而解了。

2.3 原因分析

從同步網(wǎng)理論來看，此種情況下，所有PCM時鐘的運行模式，都處于自由振蕩方式，而各PCM的晶振電路差異各不相同，其頻率和相位精度的誤差對話音信號及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(遠動信息)的影響不太明顯，雖然網(wǎng)管和PCM沒有顯示“失步”或誤碼之類的告警，一旦進行相對高速大流量的數(shù)據(jù)交換就顯得突出了—— 失去同步，一定的誤碼率對不同的數(shù)字通信的影響是不同的。道理很簡單，也是人所共知的，但就是未從這方面去分析、查找故障的原因。為此，我們對中心站的四個PCM業(yè)務配置進行重新調(diào)整。因為原先是按話路性質集中配置的，只能有一種業(yè)務“點到點”，其它業(yè)務要從PCM 2M進出線轉接，在PCM間穿透，這樣對“同步”的質量也是有影響的。這也算是對教訓的總結吧。

3 故障2:視頻會議終端與MCU間經(jīng)SDH(2M)傳輸后幀失步

3.1 故障現(xiàn)象

作者所在公司的視頻會議系統(tǒng)是選用華為ViewPoint8620綜合視訊交換平臺及8620視訊終端。主站與終端間通過北電SDH市——縣光纖環(huán)網(wǎng)的2M通道進行連接，運行正常。由于工作需要，欲將MCU對某縣的通道切換到中興V2(155M)電路上傳輸。

兩中興V2傳輸設備配置正確，尤其是同步定義，業(yè)務正常，但把視頻2M切換(主站上，北電、中興SDH及華為MCU，共用一個DDF架;縣公司端，北電與中興分放兩室，視頻終端的2M線約需增加10m，原2M線路長度約30m。)其上時，MCU卻顯示幀失步，不能正常工作。

3.2 原因分析及處理

對V2通道進行2M誤碼監(jiān)測，正常。這種現(xiàn)象究其原因，可能有兩方面原因:1、2M線路衰耗過大，(乃至于中間搭接引起頻率特性失真);2、中興2M接口傳送能力差，滿足不了相對長距離的傳輸。但，在縣公司端的2M線兩端分別對MCU及視頻終端進行環(huán)回時，卻都顯示正常。這足以排除線路上的問題，因為環(huán)回時，相當于原來兩倍的線路長度。問題到底出在哪里？難道還存在兩種端口不匹配導致失步？

從理論上來講，視頻終端應同步于MCU，SDH 2M通道只是提供一種“透明”傳輸，一臺數(shù)字設備對其自身的信號肯定是同步的。因此，只能是視頻終端與MCU工作在不同步狀態(tài)。那么，它們的同步機理是什么呢？不同步的原因又是什么呢？

在對中心站2M配線做進一步檢查時，發(fā)現(xiàn)DDF架上MCU的2M線屏蔽層與中興SDH 2M線屏蔽層不通！把中興的2M線屏蔽層處理好后，視頻系統(tǒng)正常。

4 故障3:開關電源RS232監(jiān)測端口接上V.28端口不傳數(shù)據(jù)

4.1 故障現(xiàn)象

作者有一次檢修城區(qū)SDH環(huán)網(wǎng)中某節(jié)點的華為電源監(jiān)測通道?，F(xiàn)象是中心站監(jiān)控系統(tǒng)顯示該站RS232通道不通，節(jié)點監(jiān)控模塊也不發(fā)數(shù)據(jù)。但在節(jié)點上用筆記本運行電源監(jiān)控模塊工作正常，并且在光端機PCM V.28該端口處環(huán)回給中心站時，工作也正常。在VDF架上用萬用表測量收、發(fā)電壓(對地線)均在正常范圍內(nèi)(RS232發(fā)送電壓在9V左右均屬正常值)，對DB9串口2、3腳短接測量還是好的。終端和通道分別運行都正常，可怎么就聯(lián)不上呢？

4.2 故障原因及處理

正當一籌莫展，準備換一個V.28通道試試時，突然想，何不把5腳地線(因為是用的網(wǎng)絡線連接DB9頭，用四根白線中的一根白線作為地線卡在VDF上)也量一量。測量結果不通，DB9的5號線是另一根未卡的白線(原來，上次檢查時，有人把線對重新卡接了一回，卡錯了)。重新卡接地線后，通信正常。

本故障及故障2從理論上解釋似乎與“同步”相去甚遠，從電路的工作原理去分析可能更清晰明白一點。但從故障2MCU顯示“幀失步”這個角度看，本人有一個新的想法:各自能夠獨立運行，而只是連接不上的(當然是同一規(guī)約)，是不是就可以把它稱之為“失步”——不能協(xié)調(diào)工作是它的真正含義。而不是局限于網(wǎng)絡失去了網(wǎng)同步才稱之為“失步”。產(chǎn)生“失步”的原因是多種多樣的，作為一名通信維護人員，如何在眾多復雜的故障現(xiàn)象中，找出故障的真正原因，不僅要借助于設備，更要從理論的高度去分析問題，查找故障原因，從而更好地解決問題。

5 關于公司同步網(wǎng)建設的一點建議

同步是如此重要。特別是隨著信號速率的不斷提高和我公司交換網(wǎng)絡的進一步發(fā)展，同步尤顯重要。同步不僅是一個站點的通信設備接口間的匹配，更主要的是通信網(wǎng)絡內(nèi)的系統(tǒng)同步。網(wǎng)絡內(nèi)共用一個(或幾個)高等級、高精度的PRC同步信號才能得以保證系統(tǒng)同步。目前我公司系統(tǒng)在市公司通信機房內(nèi)建有全球定位系統(tǒng)(GPS)作為同步源，而縣公司沒有高精度的同步源，都上GPS投資較大。把同步信號傳到其它通信節(jié)點的系統(tǒng)就叫同步網(wǎng)。目前公司系統(tǒng)的市—縣信息網(wǎng)采用的SDH制式，不能作為同步傳輸通道，因此，應根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)展情況，結合其它通信需求建立一個同步網(wǎng)，確保通信健康發(fā)展。

6 結語

電力系統(tǒng)通信設備種類較多，網(wǎng)絡結構復雜，多種通信接口對接頻繁，因而通信故障的種類不勝枚舉。但通信技術的發(fā)展，特別是數(shù)字設備的高度集成化，使得通信維護變得似乎簡單了，只要知其然，而不知其所以然變得心安理得。但是，經(jīng)驗是個寶，理論少不了。理論是理解各類設備、分析各種運行狀態(tài)的靈魂。它不僅有助于分析、解決問題，甚至還能避免產(chǎn)生人為的故障。本文從SDH為代表的數(shù)字通信中網(wǎng)同步原理這一側面，通過實際工作中處理問題的過程，旨在說明專業(yè)基礎理論在實際工作中的重要性。由于篇幅及水平有限，故障2和故障3未能作出詳盡的理論分析。不妥之處，敬請各位專家及同仁不惜指正！

參考文獻

[1]樊昌信，張甫翊.通信原理[M].國防工業(yè)出版社，2005，3.

[2]孫學康，毛京麗.SDH技術[M].人民郵電出版社，2004，4.

[3]韋樂平.光同步數(shù)字傳送網(wǎng)[M].人民郵電出版社，1998，8.

[4]郞訊科技(中國)有限公司光網(wǎng)絡部.光傳輸技術[M].清華大學出版社、北方交通大學出版社，2003，1.

[5]ZXSM同步數(shù)字復用設備培訓教材(理論篇).深圳市中興通訊股份有限公司，2000，9.