同步时钟技术建议书

1、南水北调东线一期工程山东段调度运行 管理系统 同步时钟子系统 技术建议书 上海泰坦通信工程有限公司 2012 年 3 月 本次投标我方严格按照技术规范书的要求， 提出以下适合技术规范书要求的 详细的方案建议书： 本次工程拟定在干线公司和穿黄现地管理处（备调中心）各配置一套同步时 钟设备，作为区域基准钟 LPR 作为全网主备用基准钟 LPR。每套配置为双 GPS 接收系统+BITS设备。设备选型为美国 Brilliant 公司的 GPS 接收机 ST2000、美 国 Symmetricom 公司的TPIU 和 TimeProviderllOO。干线公司和穿黄现地管理处（备 调中心）的传输设备从时

2、钟同步设备上引接同步时钟信号。 其他节点的传输设备从 线路侧提取同步时钟信号。 单个站点设备连接示意图如下: TimeProviderl IQJ * V 频半信号 2MHZ. 2MbiL 等共 32 路 、本次投标方案的几大特点 1 为干线公司和穿黄现地管理处配置的 GPS 具有 BesTime 专利技术，可以有效 地削弱SA 的干扰，相比其它 GPS 产品，这种性能确保了同步网的安全与稳定， 避免在特殊环境下美国对 GPS 的干扰； 2 为干线公司和穿黄现地管理处配置的 GPS 具有 SSM 功能， 这对避免全网“定 时环”具有非常重要的意义； 3本次投标的 BITS 设备特别方便运行维护，

3、设备开通后，无论需要更换卡板， 还是需要插入卡板，都不需要专业工程师到场，新卡板自动从设备获取运行参数； 4本次投标的 BITS 设备特别方便运行维护， 用户可将每一个端口的使用情况储 存在卡板中，不需要固定的维护终端； 、本次投标售后服务的特别承诺 本次投标采用的主设备全部为进口设备。 尽管 Symmetricom 公司是全球最有实力的、也是唯一一家专业的同步厂商，但考虑到设备维修需要返回工厂，前后周期 较长，本次投标特别承诺，我公司已有备品备件，在遇到故障报告后，我公司免 费提供备品备件，并确保 48 小时内恢复设备正常运行。待故障板卡经工厂维修返 回后换回借给的备品备件。 三、设备详细配

4、置 干线公司和穿黄现地管理处各配置如下设备： GPS1-ST2000,内置高性能晶体钟，独立设备，有 SSM GPS2-TPIU -内置高性能晶体钟，独立设备，有 SSM BITS-TimeProvider1100，双加强型铷钟，四路输入，32 路冗余输出，有 SSM TPIU ST2000 SI? （三彌 尹 十-A TimeProvider1100 四、本次方案特别说明 1、规划同步网最重要的，就是避免“定时环” ！ “定时环”的产生会导致整个传输系统的瘫痪，因此，在建设同步网的过程 中要从多种角度规避“定时环”的发生。其中，最根本的、也是最经济的办法就 是增加 SSM功能。ITU-T 明

5、确提出，SSM 必须贯穿于通信网的各个环节。对于 同步设备来讲，基准源（GPS 铯钟、双星接收机等）、时钟分配单元 BITS 的输 入卡、时钟卡、输出卡都必须支持 SSM 功能。特别基准信号，对于 BITS 设备， 虽然其输出卡在输入信号（比如 GPS 信号）没有 SSM 功能的情况下，也能对输出 信号“写入” SSM 但就整个系统而言，SSM 功能是不完善的。只有独立式的 GPS 自身带有高性能的 OCX（或铷钟，才能通过信号的比对，产生正确的 SSM 信息。 ITU-T 在定义 LPR 时，也明确提出独立的 GPS 与二级钟 BITS 组成的系统才是 真正的 LPR 2、 基准源的性能，决

6、定整个同步网的性能！ 众所周知， ITU-T 在选择定时链路时明确要求优先采用 PDH 在不得不采用 SDH 时，应通过 STM-卜提取线路时钟信号。这是因为 SDH 传递时钟信号时存在明 显的指针调整，对定时信号损伤太大。由于电力系统的 PDH 资源并不丰富，采用 PDH 专线送时钟信号不现实，而通过 SDH 的 STM-N 专送定时，信号质量得不到保 障，因此，基准源的信号质量对同步网来讲，就显得尤为重要。 国外早在 2000 年就已推出 PRS（满足 G.811、具有 SSM 功能的 GPS，用以取 代铯钟，作为同步网的基准参考信号。 ST2000就是一个典型的PRS它内置高稳定OCXO

7、提供优于G.811各项指标 要求。 3、 TimeProviderllOO-全球唯一能为下一代网络提供 PTP的BITS! 作为全球最紧凑好的 BITS 设备，Timeprovider 具有非常多的技术优势。优 势一，独特的“ BESTIME 专利技术，使得 Timeprovider 的时钟准确定达到同类 BITS 的两倍以上。 优势二， Timeprovider 采用的 SMARTCLOCK 术,使其保持性能 超越普通的 BITS，即使选用内置 OCXO 勺钟卡，其性能达到二级铷钟的水平。优 势三，Timeprovider 能够对相同SSM等级的参考信号根据稳定度进行选择。 优势 四， 支持

8、纳秒级的NTP和 PTP网络时间协议，为 NGNS 供高精度的可靠的时间。 ” - 4、美国syivrietriu-ni公司是全球最大的铷钟、铯钟供应商！ 铷原子钟、铯原子钟的生产在全球还是一个技术绝对垄断的市场。中国目前 还没有能力生产铷钟和铯钟。全球 80%的铷钟和铯钟都是由美国 Symmetricom 公 司生产和提供的。甚至，有些从欧洲流向市场的铯钟，都是从美国 Symmetricom 公司购买后贴牌的。 正因为铷钟的绝对技术难度，尽管同步市场容量很大，但国际上没有一家大 型通信公司涉足这一领域，而主要依靠专业公司 - 5、美国Symrrndr-Koni公司是唯一参与制定 Bellco

9、re Bellcore 是通信行业标准中最严格的、等级最高的 是唯一参与其同步标准制定的生产厂商。同时， Symmetricom 也是 ITU-T、ANSI、 ETSI 等同步标准的拟定者。Symmetricom 是全球七个地区性贝尔公司唯一指定的 同步设备供应商 6、全球用户信赖Symmetricom! Symmetricom 作为全球 BITS 的鼻祖，已经积累了近 30 年的丰富经验，远远 超越了其它厂家（一般都仅 10 年）。同时，凭借众多的同步专利技术，Symmetricom 产品在全球市场占据了近 90%的份额，在中国电力市场赢得了近 75%的客户信 任。而其它任何一家竞争对手在全

10、球的市场份额都还不足 Symmetricom 的 10%。 这些年，Symmetricom 公司相继并购了行业中的优秀者，女口： HP 同步产品部、 美国 Datum 公司、美国 TrueTime 公司等，优秀技术的完美融合，使得产品性能无 可匹敌。 据 YAHOOS 经统计报告，全球的同步市场份额情况: FY04 Timeprovider 是目前设计最紧凑的 BITS 设备。它不仅支持 TL1 语言，还支 持 ASCII 语言。此外，Timeprovider 还满足 ITU-T 的登陆安全管理协议 同步标准的制造商! 而 Symmetricom 公司贝 U Gilliam Huawei 1%

11、 Symm 58% 7、Timeprovider1100 还融合了一些先进的设计理念! 设备的运行维护是一个十分重要的问题。 Timeprovider 在所有的卡板中增加 了信息储存和交换功能。 一方面，运行维护人员只要将新增的维修卡板插入槽位， 新增卡板就自动进入正常运行；另一方面，运行维护人员可以将输出端口的使用 信息储存于Timeprovider 设备中，方便随时查询。而如果依赖 PC 机储存，将会 出现很多尴尬。 8、“同步设备，宁缺勿滥”这是业界同行的忠告！ 稳定的误码率对于传输网络并不可怕，那就是说，缺少同步设备的支撑还不 至于造成通信网络的瘫痪。但是，偶然的、突发的误码率的骤升，

12、则是传输网络 所无法承受的，带来的后果就是网络的瘫痪。因此说：同步设备，宁缺勿滥！这 无论在专网还是公网，都有过惨痛的教训！ 五：设备简介 1 GPS 基准源设备ST2000 (1) ST2000ST2000 同时具有优越的时间同步性能和满足 G.811G.811 标准的频率同步输出 ST2000 同时解决了时间同步和频率同步的应用需求， ST2000 的 E1 输出符合 G.811 标准，其 DCLS、1PPS NTP 等输出均为纳秒级。 ST2000 的两个 NTP 端口可以分别设置为输入或输出，为通过地面链路传输 组建时间同步网做好了准备。ST2000 具有两路 E1 输入，四路 E1

13、输出，当 ST2000 具有多路输入时，可以任意设定各路输入的优先级顺序。ST2000 的这种多端口多 类型信号输入设计，确保了基准源万无一失，特别适合于非常重要的应用场合。 (2) 利用 PTPPTP 通过 SDHSDH 传输组建时间同步网，精度优于 1 1 卩 s s ST2000 可提供最新的 PTPv2 接口。可完全智能校正时间延迟，实现几百公里 范围内时间同步组网，并确保同步精度优于 1us。 随着国家对地面时间同步网的更加重视，今后为摆脱对 GPS 的依赖，采用地 面同步越来越显得迫切而重要，ST2000 预留了这样的同步组网接口。最重要的是 这个接口与上游同步的精度水平能够达到小

14、于 1 微秒的要求。等将来政策需要时， 可方便的将设备接入到整个时间同步网中，而不需要其他额外投资。 ( 3 3)纳秒级网络对时是变电站 / /电厂数字化发展的必然要求 随着网络技术的发展， 基于 TCP/IP 的网络对时方式必将成为时间同步技术的主流 ST2000 输出的 NTP 精度达到纳秒级，虽说现在用户的设备还没办法将 eNTP 的精度解析到纳秒级，但从近几年国际上这一技术的飞速发展可以看出，不久的 将来，自动化等对 NTP 的要求和解析能力肯定会上一个台阶， 传统的毫秒级别的 NTP 肯定将无法胜任。 (4).远程可视化监控系统，实现时钟设备集中监控、统一调度 ST2000 不仅提供

15、了继电器接点方式的告警信息， 还可通过网络端口以 WEB、 Telnet 或 SNMP 的方式进行远程管理， web 监控界面为全可视化监控界面 DNS Servers 图 1： ST2000 网管界面 无论采用哪种方式，设备均能够为远程终端提供非常全面的信息。 将来对 GPS 的集中监控管理也就显得越来越重要。监控管理系统连接示意图如下： 远端值班机房brilliant System GPS Overall information HDalname: ST20W Model: 5T-HJ15 Lnalign: anrwtiere serial: Local rune: Fhufsd聊 Dec

16、ember 2fl07 1:09:22 RM Network interface SaltareVEfslDn tt20(N-r-1-0-0-jE1 HariJAare Version : 1 FPGVflrsiwi: DM04W3 Up Tim 1 Hrs 4 mm 前 sec T&mp&rabjrE: TFT ME Addl-eiii Sta.1? LMH !&1.1&3ii755r255.U.a 睁门 OOFF 直 Mt1BD： KhQ1：D4 LAJ-Q 1 Q3.1 阳 辑 nil QGHat;1 I 通过 SNMPSNMP 方式管理 图为 SNMP

17、监控管理界面 (5).(5).时间精度高，守时性能好，保证任何情况下高精度同步 ST2000 在锁定 GPS 后,最高输出精度可优于 50ns,且输出性能持续稳定，当 GPS 言号发生故障时，设备内部高质量晶振结合专利算法将保证 24 小时内的守时 偏差不超过 55us，确保电力安全！ 2 2 信号分配单元 一 TimeProvider TimeProvider 11001100 一、TimeProviderllOO 设备描述 TimeProvider 采用模块化设计，由子架，连接面板，输入/输出/时钟模块 和通讯模块组成。 子架 子架有两种，每个子架可以提供多达 32 路的冗余输出。 Tim

18、eProvider 1000 是一个 175mm 高的 ETSI 子架，满足 1994 年 1 月 ETSI 300 119-4 的需求。见图 1- 1 TimeProvider 1100 是一个 130mm 高的后出线的子架，指示灯在前面 板，连接器则在后面板。见图 1-2暮 rHpSoHisaSer nto&WeiMM/luMbei 寸卜 HIEV5R irtilJ iiTi r r rvW 誓 nvMe+MfleS*ix 譽 ntoSr 屜痢Ms ntoSrvFrfu -J nErvTiAdrrfimMp fAp5l_j0CjeidQre uiPy # npS i wkedM r

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23、CC 信号。此外，TimeProvider 还可以在 PRS 俞入端口接受 一路2.048MHz,5M,或 10MHz 的参考输入。另外可以选择 GPS 输入。 TimeProvider 利用输入作为其一个频率参考并可判别输入端口是否有 AIS 告警。系统确认通过信号丢失（LOS）,告警指示信号（AIS）,帧丢失，以及 同步状态消息（SSM 来判别 输入参考的有效性。 输出 TimeProvider 可以提供多种不同形式的输出。输出信号类型包括 8kHz, E1， 2.048MHz T1 和组合时钟（CC。 E1 和 T1 的帧结构满足 G703 规范的要求。 这些输出分为 4 组，每组有 8

24、 路输出，标明 A，B，C, D,并可以进行独立配 置。 通讯 通讯端口有以太网，本地串口和远端串口。 时钟 TimeProvider 的时钟设计包括一个的高稳定度的恒温晶体振荡器，采用 DDS 技术产生精准的同步输出。 在双 IOC 配置中， 时钟功能是提供冗余保护的， 每个 IOC都对输入进行确认，并虑除可能存在的抖动和漂移。所有输入参考 失效时，采用SmartClock 技术的系统时钟会进入保持模式，并提供系统输出。 二、系统组成和功能框图 TimeProvider 由一个子架，两个 IOC 插槽和一个 IMC 插槽组成。一个输入模 块和多达 4 个输出模块构成一个完整的系统。选择扩展输

25、出连接面板可以使输出 达到 64 路。TimeProvider 的功能框图见下图。 三、系统硬件、软件结构 Input Module # - Serial l-iterfaoe 忙 - IOC llnterre Wavefwm Gonorau ，- 1 ocxo -1 vco J iport Moniicr TimeProvider Ethernet Port (Craft) Ptwt i i i i I I i I I Ethemei Inlerfce TimeProvider 由一个子架，两个 IOC 插槽和一个 IMC 插槽组成。一个输入模 块和多达 4 个输出模块构成一个完整的系统。

26、选择扩展输出连接面板可以使输出 达到 64 路。 子框 提供安装输入模块，一个 IMC,两个 IOC,以及 4 个输出模块。背板提供与 模块之间的连接。 输入模块 输入模块接受输入参考信号并包含有输入 / 输出告警端子。有多种连接形式 和输入阻抗的模块可供选择。 输入端口： INP1 和 INP2 端口可接受一或二路 E1,2.048MHz,T1,或 CC 信号， PRS 端口可接受一路 2.048,5 或 10MHZ 的输入参考。可选则配置 GPS 言号。 输入信号电平可以是正常电平，也可以是桥接电平（ 20dB）。 输入端口状态可以有 3 种：闭塞，打开（监测输入信号故障和性能数据，并 能

27、被选择作为系统参考）和监测（只监测输入信号故障和性能数据，不被选 择作为系统参考） 参考模式：参考工作模式有两种 AUT 和 FORCED如果工作在 AUTO 模式下， 系统参考在输入信号失效时自动进行倒换。如果工作在 FORCE模式下，参 考输入不会进行倒换，系统在输入信号失效时直接进入保持状态。 在 SSU 模式下，质量等级（QLEVE）和优先级（PRIORITY 与 SSM 言息一起 参与控制输入信号的倒换。如果主用参考失效， TimeProvider 使用次高 QLEVEL 的输入信号，若所有输入具有相同的 QLEVELW么 TimeProvider 使 用最高 PRIORITY 的输

28、入信号。 信息管理卡（ IMC） 信息管理卡内置一个处理器，管理两个 IOC 和串口、以太口之间的通讯。 串口通讯速率可以是 2400115200 波特，一个串口位于 IMC 卡本身，另外 一个串口位于连接面板上，以太网网口也位于连接面板上，可以支持 10 个 用户同时登录。 输入/ 输出和时钟模块（ IOC） TimeProvider 可以以一个或两个 IOC 运行。当第一个 IOC 失效时，第二个 IOC 提供冗余保护。IOC 接受输入参考信号并解析 SSM 言息。 如果输入参考有效，本地振荡器会经过以下工作状态： 预热加电后， IOC 预热需要 20 分钟左右。 快锁预热完成， IOC

29、进入快速锁定状态。 正常锁定 IOC 快速锁定完成后，即进入正常锁定模式。如果设定在 SSU 模式，并且锁定外部可用的基准参考源（PRS 后，TimeProvider 输出满足 G.811 和 GR-2830-COR 标准。 保持如果参考信号失效，时钟即进入保持模式。保持时 TimeProvider 输出的准确度取决于 IOC 内部振荡器的质量等级。 自由运行 - 如果 IOC 加电后没有输入参考，TimeProvider 在预热完成后即 进入自由运行状态。 如果参考有效可用， TimeProvider 即进入快速锁定并最 终进入正常锁定状态。 在 IOC 正常锁定工作三天后，SmartClo

30、ck 保持模式可用。与正常的保持模式 相比，此种模式提供更优的输出质量。 输出模块 输出模块提供输出连接端子。与输入模块一样，有多种连接形式和阻抗的选 择。 四、 系统支持业务 TimeProvider 是独立的数字同步设备，可以配置为独立的 SSUT 作，也可以 选择配置 GPS1入组成 LPR 系统。 TimeProvider 可以接受 E1, 2.048MHz,T1， 或 CC 信号， 另外还可接受 2Mhz 5Mhz 10Mhz 等时钟信号输入。能提供 8kHz, E1, 2.048MHz T1 和组合时钟（CC 等定时信号输出。 五、 接口及兼容性 5.1 输入接口 提供多种连接形式

31、可选择， 可以是 120 欧姆 WV 平衡输入接口， 也可以 75 欧 姆 BNC 非 平 衡 输 入 接 口 。 另 外 还 有 DB9， SMZ/BT43,Siemens1.0/2.3, Siemens1.6/5.6 等形式，2Mb/s 信号符合 ITU-T G.703 6 及 G.704 2.3 标准， 2Mhz 信号符合 ITU-T G.703 10 标准。 5.2 输出接口 提供 120 欧姆 WV 平衡输出接口，也能提供 75 欧姆 BNC 非平衡输出接口。另 外还有 DB9， SMZ/BT43,Siemens1.0/2.3, Siemens1.6/5.6 等形式可供选择。 2Mb

32、/s 信号符合 ITU-T G.703 6 及 G.704 2.3 标准，2Mhz 信号符合 ITU-T G.703 10 标准。 5.3 通讯接口 两个标准的 RS232 接口，接口类型为 DB9 波特率 2400115200 可调。 一个 RJ45接头的以太网接口，支持 TCP/IP。 5.4 兼容性 TimeProvider 可与所有符合 ANSI T1，ITU-T 和 BELLCOR 标准的 BITS 兼容。 六、性能及技术指标 TimeProvider 技术指标 描述 特性 长期频率误差 满足 GR-1244, （ANSI） T1.101 和 ITU-T G.811中规定的一级时钟源

33、等级 输入 1 路 2.048,5 或 10MHz 2 路 T1, E1, 2048kHz 或 CC 输出 T1, E1, 2.048Mhz,8kHz 或 CC 加强型铷钟 自由运行，频率准确度 5E-10 一年 5E-9 10 年 加强型铷钟保持性能 11 V +1.1*10 （2 天最大频偏） 10 V +1.5*10 - （30 天） 二级晶体时钟保持性能 V +5*1011 / （2 天最大频偏） SSM 兼 容 满足 ANSI T1.101-1999,GR-253 Core Issue 3, Sep.2000, ITU-T G.704 10.98,以及 T1X1.1 TR33 标准

34、系统接口 两个 RS- 232 连接器、2400- 115200 波 特、8 比特、无奇偶校验、1 个停止位， 以及以太网 10 Base-T （任选） 分配能力 主机框 32 路输出 扩展连接面板 可带一个扩展连接面板（32 路输出） 环境 工作温度范围 5C 55 C 湿度 5% 85%，非凝结 电源 电源 冗余输入，-36 -72Vdc,功耗小于 40W 机架 高 7 英寸（176mm 厚 10 英寸（258mrh 宽 19 英寸（434mrh 重 约 9.0 磅（4.1 公斤） 六 同步时钟设备配置清单 序号 名 称 规格型号 品牌 数量 单位 1 机柜 时钟屏 尺 寸:2200*60

35、0*600, 前门玻璃门，后门网 孔门 2 面 2 GPS 基准源 ST2000 内置高稳定晶体钟 BRILLIANT 2 台 天线（25DB） 23120015 TRIMBLE 2 只 防雷器 P8AX09-TW/FF CITEL 4 只 RG59 (10 foot) 3 米电缆 8241 BELDEN 4 根 RG59 (200 foot ) 60 米电 缆 8241 BELDEN 4 根 TPIU 套件 990-58545-01 Symmetricom 2 套 3 BITS TimeProvider 1100 主机箱 990-58101-01 symmetricom 2 台 加强型铷钟卡 （IOC 090-58022-01 symmetricom 4 块 通信管理卡 （IMC Card） 090-58031-01 symmetricom 2 块 输入模块 090-58061-01 symmetricom 2 块 冗余输出模块 0