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TimeProvider1100。干线公司和穿黄现地管理处(备调中心)的传输设备从时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

2、侧提取同步时钟信号。 单个站点设备连接示意图如下：一、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，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

3、护终端；二、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SSMGPS2-TPIU - 内置高性能晶体钟，独立设备，有SSMBITS-TimeProvider1100，双加强型铷钟，四路输入，3

4、2路冗余输出，有SSMST2000TPIUTimeProvider1100外观 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

5、，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OCXO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-N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传送定时，信号质量得不到保障

6、，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，提供优于G.811各项指标要求。3、TimeProvider1100-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技术,使其保持

7、性能超越普通的BITS，即使选用内置OCXO的钟卡，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，支持纳秒级的NTP和PTP网络时间协议，为NGN提供高精度的可靠的时间。4、美国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

8、司涉足这一领域，而主要依靠专业公司。5、美国公司是唯一参与制定Bellcore同步标准的制造商！Bellcore是通信行业标准中最严格的、等级最高的。而Symmetricom公司则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9

9、0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，如：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YAHOO财经统计报告，全球的同步市场份额情况：7、Timeprovider1100还融合了一些先进的设计理念！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。设备的运行维护是一个十分重

10、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，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 GP

11、S基准源设备ST2000（1）ST2000同时具有优越的时间同步性能和满足G.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PTP通过SDH传输组建时间同步网，精度优于1

12、sST2000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）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

13、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。 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：LAN/WAN远端值班机房通过SNMP方式管理 图为SN

14、MP监控管理界面(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信号发生故障时，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信号分配单元TimeProvider 1100一、TimeProvider1100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。l TimeProvider 1000 是一个175mm高的ETSI子架，满足1994年1月ETSI

15、 300 119-4的需求。见图11l 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12扩展面板TimeProvider可以通过选择扩展面板增加另外32路输出，使整个系统输出达到64路。输入TimeProvider可以接受1或2路参考输入信号。信号类型可以是E1，2.048MHz,T1，或CC信号。此外，TimeProvider还可以在PRS输入端口接受一路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（

16、）,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

17、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。选择扩展输出连接面板可以使输出达到64路。TimeProvider的功能框图见下图。 TimeProvider系统框图三、系统硬件、软件结构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。选择扩展输出连接面板可以使输出达到64路。l 子框 提供安装输入模块，一个IMC，两个IOC，以及4个输出模块

18、。背板提供与模块之间的连接。l 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信号。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AUTO和FORCED。如果工作在AUTO模式下，系统参考在输入信

19、号失效时自动进行倒换。如果工作在FORCED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（QLEVEL）和优先级（PRIORITY）与SSM信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QLEVEL,那么TimeProvider使用最高PRIORITY的输入信号。l 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

20、面板上，可以支持10个用户同时登录。l 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信息。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-CORE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

21、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，SmartClock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。l 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SSU工作，也可以选择配置GPS输入组成LPR系统。TimeProvider可以接受E1，2.048MHz,T1

22、，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可选择，可以是120欧姆WW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WW平衡输出接口，也能提供75欧

23、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/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BELLCORE标准的BITS兼容。六、性能及技术指标 TimeProvider技术指标描述特

24、性长期频率误差满足GR1244，(ANSI) T1.101 和 ITU-T G.811中规定的一级时钟源等级输入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-910年加强型铷钟保持性能+1.1*10-11 （2天最大频偏）+1.5*1010 （30天）二级晶体时钟保持性能+5*10-11 /（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 TR3

25、3标准系统接口两个RS232连接器、2400115200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555湿度585，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（258mm）宽19英寸（434mm）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*600*600,前门玻璃门，后门网孔门2 面2GPS基准源ST2000内置高稳定晶体钟BRILLIANT2台天线（25DB)2

26、3120015TRIMBLE2只防雷器P8AX09-TW/FFCITEL4只RG59 (10 foot) 3米电缆8241BELDEN4根RG59 (200 foot ) 60 米电缆8241BELDEN4根TPIU套件990-58545-01Symmetricom2套3BITSTimeProvider 1100 主机箱990-58101-01symmetricom2台加强型铷钟卡 (IOC Card),Rubidium090-58022-01symmetricom4块通信管理卡 (IMC Card)090-58031-01symmetricom2块输入模块090-58061-01symmetricom2块冗余输出模块090-58091-01symmetricom8块4其它电源分配盘TA-228泰坦2台5网管设备网管服务器1套本地维护终端2台七、配置设备简要说明及安装注意事项一、 电源分配及告警单元（TA-228）设备物理参数l 尺寸： 444.5×280×89mm（宽深高）l 安装方式：标准19英寸安装（2U）l 重量：3KG l 电源：冗余输入，-36-72Vdc二、 GPS设备（ST2000