MG002301时钟同步系统原理及故障处理专题

1、课程 MG002301时钟同步系统原理及故障处理专题ISSUE 1.0MG002301 时钟同步系统原理及故障处理专题ISSUE 1.0目录目录课程说明1课程介绍1课程目标1相关资料1第1章 同步的基本概念和同步网的介绍21.1 同步的基本概念21.1.1 时钟原理21.1.1 同步的含义41.1.2 滑动(slip)41.1.3 同步质量对网络的影响51.1.4 数字网同步系统的发展51.2 数字同步网的组织结构71.2.1 同步方式71.2.2 我国数字同步网的等级结构81.2.3 我国交换机节点的时钟等级91.3 同步信息传送101.3.1 PDH网同步101.3.2 SDH网同步101

2、.4 BITS简介131.5 同步原则141.6 同步参考源信号的介绍15第2章 MSC60 时钟同步系统172.1 MSC60 同步系统技术指标和特点172.1.1 技术指标172.1.2 MSC60 同步系统特点：182.2 MSC60交换机的时钟同步系统的构成202.2.1 时钟模块配置202.2.2 时钟同步板GGCKS的原理介绍202.2.3 GGCKS的工作过程212.2.4 GGCKS 的指示灯的含义222.2.5 时钟系统控制结构232.2.6 时钟系统信号分配242.3 MSC60 的时钟分配282.3.1 AM的时钟分配282.3.2 SM模块的时钟分配29第3章 时钟系统

3、故障处理指导303.1 定位方法303.1.1 了解本节点的网络位置303.1.2 了解时钟参考源的来源以及传输途径303.1.3 检查GCKS的状态以及通过后台手段检查参考源质量303.1.4 检查参考源的连线、以及中继板等的相关配置333.1.5 查看历史告警信息，统计告警类型以及相关的传输、中继告警343.1.6 示波器测试同步方法353.2 时钟系统的告警处理建议403.2.1 单板故障告警及通讯故障告警处理建议403.2.2 参考源告警处理建议413.3 案例423.3.1 2MBit/s参考源质量问题案例423.3.2 个别局向滑码的案例433.3.3 设备间同步源独立的案例453

4、.3.4 传输设备与交换设备不同步引起滑码的案例453.3.5 全局出现滑码的案例463.3.6 参考源接口接错的案例47总结48习题49附录1 时钟指标及概念51附录2 同步质量规范55缩略词表57iiMG002301 时钟同步系统原理及故障处理专题ISSUE 1.0课程说明课程说明课程介绍本教材对应的产品版本为：MSC60。本课程主要介绍同步网的概述、同步的原理、移动网络的时钟系统介绍以及故障处理方法等。课程目标完成本课程学习，学员能够掌握： l 了解同步的基本概念和原理l 同步网的介绍l 了解MSC60 的时钟系统l 掌握时钟系统故障的定位方法相关资料MSC60 移动交换中心 技术手册同

5、步的相关国标1MG002301 时钟同步系统原理及故障处理专题ISSUE 1.0第3章 时钟系统故障处理指导第1章 同步的基本概念和同步网的介绍& 知识点1. 同步的基本概念2. 同步规范3. 同步网介绍1.1 同步的基本概念1.1.1 时钟原理1. 时钟和时间首先我们要区分两个概念，时钟和时间。时钟只关心信号的频率和相位，而时间则是一个绝对时刻的概念。存在两种同步，一种为时钟同步，一种为时间同步。时钟同步一般是指频率的同步，指信号的频率跟踪到基准频率上，但不要求起始时刻保持一致。时间同步又称时刻同步，是指绝对时间的同步，要求信号的起始时刻与UTC时间保持一致。下面我们先看一下一些基本

6、的术语。2. 时间原子时：秒：1963年，第13届国际计量大会决定，以铯原子Cs-133 基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间。国际原子时：1971年10月，国际时间局定义了国际原子时（TAI），以世界上大约100台铯原子钟进行对比，再由国际时间局进行数据处理，求出统一的原子时。我国位于陕西天文台的国家授时中心代表我国参加国际原子时合作。3. 天文时以天体运动的周期现象为标准源的时标统称为天文时。1820年法国科学院正式提出：一个平太阳日的1/86400为一个平太阳秒，称为世界时秒长。零类世界时（UT0）：国际上将英国格林威治所在的子午线的平均太阳时，

7、定义为零类世界时。第一类世界时（UT1）：由于地球自转轴的摆动，使得UT0存在一定的差异。对地球自转轴微小移动效应进行修正后，得到第一类世界时。4. 协调世界时由于天文时和原子时存在差异，为了折衷，提出了协调世界时，即UTC时间（Coordinated Universal Time）。UTC时间采用国际原子时，但是通过闰秒调整的方法使得原子时与UT1时间的差距小于0.9秒。闰秒调整在6月30日或者12月31日通过加1秒或者减1秒的方式，来进行调整。 一个正闰秒在23h 59 m 60s 结束后才是下一月的第一天的0h 0m 0s ，而一个负闰秒则在23h 59m 58s 以后接下来的1s就是下

8、月的第一天的0h 0m 0s 。 最近的一次跳秒日是1999年1月1日。 国际时间局决定并通知跳秒，该通知至少要提前8周发出。5. 时钟l 频率频率为周期的倒数，根据秒的定义，频率可以定义为铯原子基态两个超精细能级间跃迁所对应的辐射的频率为9192631770Hz。以此为基准的测量仪器称为铯频率基准或铯频标。l 时延（time delay）时延是指时钟信号与理想信号在相对应的有效瞬间（一般指上升沿或者下降沿）的延迟时间，也称为相位时间（phase time），或简称为“相位”。l 抖动（jitter）抖动指时钟信号的各个有效瞬间相对于理想信号的时间位置快速的往复变化，其变化的频率超过10Hz称

9、为抖动。抖动的大小用ns、ps或者UI来表示。l 飘动（wander）飘动指时钟信号的各个有效瞬间相对于理想信号的时间位置快速的往复变化，其变化的频率小于10Hz称为飘动。1.1.1 同步的含义同步的含义是使通信网内运行的所有数字设备工作在一个相同的平均速率上。存在两种同步层：比特同步和帧同步。比特同步是指发端和链路最末的收端应工作在相同的时钟频率上，以防误读比特。收端可以从输入链路提取定时，以获得比特同步。帧同步是指发送器和接收器的相位需要对齐，以便确认一帧的开始。我们通常所说的同步是指比特同步。同步的网，是指在这样的一个网络，在该网络中，所有的时钟在正常运行条件下具有相同的长期准确度。同步

10、网是用于提供定时基准信号的网络，一般而言同步网是由同步链路连接的同步网节点构成。1.1.2 滑动(slip)滑动（slip）：在同步传输或准同步传输的比特流中由于缓冲存储器的读写速率不一致造成一组比特丢失或重复插入的现象，称为滑动。滑动分为受控滑动和非受控滑动。下面我们以E1芯片为例，看看滑动产生的原因。图1-1 滑动产生的原理E1接收芯片从输入信号中提取时钟，做为缓冲存储器的写时钟，而系统时钟做为缓冲存储器的读时钟。缓冲存储器的容量至少为一帧。当写入和读出的速率一致时，缓冲存储器不会发生溢出，任何小于缓冲存储器长度的读/写时钟相位差的变化都会被吸收，不影响通信。过大的相位变化，或者读、写时钟

11、频率不一致，则会导致缓冲存储器的上溢或者下溢。当读出速率小于写入速率时，会发生漏读，丢失一帧信息，当读出速率大于写入速率时，会发生重读。滑动发生的两个基本原因：第一、链路中时钟间的频率同步不好，导致时钟频率的差别；第二、链路中的相位移动（抖动和漂移）或主钟和从钟间的相位移动。1.1.3 同步质量对网络的影响同步质量不好的影响：l 话音，无明显影响，偶尔有咯嚓声l 传真，丢失46扫行（对于无差错校验）l 数据，丢失，通常导致1秒延迟l 可视电话，图像失真l 图像通信，可造成图像长达6秒的定格，声音尖啸l 保密通信，序列中断，重发密钥l 7号信令网，数据错误严格的同步性能和规划是需要的，这不仅仅是

12、为避免不可接受的性能，也是为了减少潜在的、代价高的、难于发现的问题，降低不同网络管理者之间细微的相互依赖性。1.1.4 数字网同步系统的发展对现代数字信息网络而言，从网络的功能可以大致分解为应用层、业务层和传输层。就通信业而言，随着网络由模拟到数字，由PDH到SDH的不断发展和进步，网络的同步也正变得越来越重要，每一种主要网络在其网络建设中都提高了同步的要求，这些网络的要求能确保数字交换机、数字交叉设备、SDH复用机、ADM等网络单元在其工作频率上能被同步到符合ITU、ETSI及ANSI对传输所提出的要求。一、数据业务的迅猛发展：对于网络的同步，正是数字数据服务（DDS）使网络规划者发展了同步

13、计划，特别是由于数字数据流的连接而直接产生了对同步的要求。网络的设计者们发现为了提供可靠的数字数据传输，在连接时就需要一个精确的时钟源，综合数字服务和信息交换网络，则对网络的同步提出了进一步的要求。图1-2 信息网的分层结构同步在现代网络中变得越来越重要，其中一个例子就是七号信令网。七号信令网非常类似于DDS网，因而也要求有一个很高质量的同步。现今，已经并非只有DDS这类特殊用户要依靠高质量的同步，而是网络中每一次交换连接都如此，也就是说每使用一次电话都可能用到同步。二、传输网络的快速发展：另一个需要同步的例子就是新兴的SDH网，其运行完全依靠一个高稳定的定时，正如其名称那样，同步数字系列（S

14、DH）的工作需要同步，正如低速的PDH设备以56KHz/s的速率和DDS联接，SDH会以51MHz/s甚至数GHz/s的速率将数据管道与网络联接。以往的网同步系统是仅限于交换机的时钟信号同步系统，是数字交换机自身同步上级及为自身提供时间基准的设备，邮电部规定了相应级别时钟系统的入网要求，按级别有一级到四级时钟之分，分别用于不同级别的交换局，对于传统的PDH网络来说，这种中心局之间定时分配的等级制定时结构已被证明非常有效。随着网络不断发展及传输技术更加成熟，网络节点之间的定时传输也变得越来越复杂。比如，一些在PDH网中无关紧要的东西在SDH网中产生了新的定时问题。结果，就会产生一些更加隐秘的定时

15、问题，如抖动积累、漂移、指针调整、相位移动、噪声等。 随着电信向多业务网发展，出现了分组交换网、数字数据网（DDN）、帧中继网络和ATM宽带交换网等多种网络。这些业务网都要有各自的同步问题，为了使业务网的节点能方便地获得高准确度 地定时基准，需要建立数字同步网的支撑网因此随着传输网络越来以SDH网络为主，数据业务的迅猛发展，同步问题则显得更加突出起来。各种业务和应用对同步的要求也越来越高。因此就有了与信息网络密切相关的同步网的独立。当然同步网离不开传输网络和同步节点。使用“独立同步设备”（SASE）或“大楼综合定时供给系统”（BITS）及等级制定时分配来建立同步网是近几年发展起来的定时分配系统

16、的标准，也是未来的发展方向。1.2 数字同步网的组织结构1.2.1 同步方式同步分为主从同步、准同步和互同步三种方式。主从同步以主基准时钟的频率控制从钟的信号频率，数字网中的同步节点及数字设备的时钟都受控于主基准时钟的同步信息，此信息从一个时钟按规定顺序传递至另一个时钟。同步信息可以包含在传递业务的数字信号中的时标中提取，也可以用指定链路专门传送；还可以通过同步节点将收到的基准信号经过处理向外转发。这时存在时钟等级，低级别的时钟从高级别的时钟中提取定时基准信息并按规定顺序传给更低级别的时钟。互同步指数字网中不单设主基准时钟，没有等级之分，网络内各时钟相互控制，达到一个稳定的系统频率。准同步网络

17、内各时钟节点独立运行，互不控制，虽然时钟频率不能绝对相等，但频差较小，产生的滑动可以满足指标要求。我国的同步网络采用等级主从同步方式。图1-3 数字通信网同步方式1.2.2 我国数字同步网的等级结构根据最新颁布的YDN117-1999数字同步网的规划方法与组织原则，我国数字同步网划分为三个级别，即一级基准时钟、二级节点时钟和三级节点时钟。一级基准时钟全国基准时钟（PRC）和区域基准时钟（LPR）。PRC为铯原子钟组构成，我国在北京和武汉各有一个PRC，做为全国最高级别的时钟基准。LPR由配置了GPS的SSU构成，SSU既能接受GPS的同步，也能接受PRC的同步。二级和三级节点时钟由SSU构成，

18、（SSU：Synchonization Supply Unit，同步供给单元），SSU可以是独立型同步设备（SASE，Stand Alone Synchronization Equipment，即BITS设备），也可以是依附于其他相关设备的一种功能单元，如数字程控交换设备、SDH交叉连接设备SDXC、分插复用设备ADM等。图1-4 SDH 同步网的节点规划1.2.3 我国交换机节点的时钟等级我国交换机设备总技术规范书（YDN0651997）中对交换机的时钟等级也作了规定YDN065199712.1规定：同步方式选择主从方式YDN065199712.2规定各级交换中心配置的时钟等级为:时钟交换中

19、心第二级A类一级和二级长途交换中心时钟，国际局时钟B类关口局时钟，三级和四级长途交换中心时钟第三级端局时钟第四级远端模块、数字用户交换设备、数字终端设备时钟注：若本地网中的汇接局相当与第四级长途交换中心C4时，该汇接局时钟等级为二级（B类）时钟等级最低准确度1)牵引范围2)最大频率偏移3)初始频率偏差4)二级A/B 类±4×107能够同步到准确度为±4×107的时钟A:5×1010/天 5)B:1×109/天5×1010/天三级±4.6×10-6能够同步到准确度为±4.6×10-6的时

20、钟2×108/天1×108/天四级±50×106能够同步到准确度为±50×10-6的时钟表1-1 各级时钟指标注：(1) 最低准确度是指交换机时钟频率相对标称频率的最大长期偏离。(2) 牵引范围是指交换机时钟能受其他时钟同步的最大输入频率偏离(与标称频率相比)。(3) 最大频率偏移表示交换局时钟在失去频率基准的情况下时钟频率的单向最大变化率。(4) 表示交换局时钟在失去输入频率基准后的最大频率偏差。(5) 在国际局，一级和二级长途交换中心设置的时钟。时钟的指标还有较多参数：输入输出抖动漂移容限、理想状态以及保持状态下的相位漂移和抖动、

21、相位不连续性、传递参数等。详细资料可以参见YDN0651997、YDN1121999、G.812等规范。1.3 同步信息传送数字同步网的同步信息主要通过两种方式传递：PDH和SDH。1.3.1 PDH网同步PDH的传送是点对点的传送方式。PDH采用准同步，各网元的时钟是相互独立的。PDH的复用是逐级进行的，因为被复接的支路信号可能来自不同方向，各支路信号的码率和到达时间不可能完全相同，因此在复接之前各支路信号的码率和帧同步码都要对齐。为此，PDH采用了码速调整技术，通过在支路信号中插入比特，提高其码速率，使参与复接的各路支路信号达到同步。复接后的高次群信号在收信端分接，分接后的支路信号再经过码

22、速恢复，使码速率达到与原输入码相同。因此，PDH对时钟传递是透明的，即收信端和发信端的信号码率相等，但是在比特插入和恢复过程中引入了抖动，导致定时损伤。这种抖动是高频、低幅度的。PDH系统引入的抖动可以被BITS设备或同步设备滤除，BITS设备或同步设备利用本身高稳定度的恒温晶振（BITS还使用铷原子钟）对输入时钟信号进行滤波，滤除高频抖动影响。因此，PDH系统适合用于传递时钟。我国PDH传输网络应用较为普及，由于其设计本身的特点，PDH满足同步方面要求。1.3.2 SDH网同步SDH是传送网的概念。SDH使用指针调整技术来解决节点之间的时钟差异带来的问题。一次TU-12指针调整会在VC-12

23、支路信号上造成一个字节，即8UI，约3565ns的相位跳变，一次AU-4指针调整最大会在VC-4信号上产生最大3字节，即24UI，约154ns的相位跳变。图1-6 SDH同步复用结构一次指针调整引起的抖动可能不超过网络接口（例如2048kbit/s支路信号）所规定的指标，但是当指针调整的速率不能受到控制而使抖动频繁地出现和积累并超过网络接口抖动的规定指标时，将引起净荷出现错误。SDH设备有五种定时工作方式：(1) STM-N线路信号定时方式：所有发送的STM-N信号都将同步于从某一特定的输入STM-N信号中提取定时信号。此方式适用于ADM。(2) 外部基准信号定时方式：SDH设备的内部时钟锁定

24、于外部基准信号，ADM、DACS适合于这种方式。 (3) 环路定时方式：SDH设备的发送时钟从相应的STM-N接收信号中提取，这种定时方式适用于终端复用器。(4) 通过定时方式：SDH设备只能由同方向终结的STM-N信号中提取定时，并以此同步发送时钟，此方法适用于SDH再生器和ADM。(5) 内部定时源：SDH设备都具有内部时钟，可以不使用上述种方法，内部时钟独立运行，但时钟性能应符合设备要求。图1-7 SDH设备定时方式由于SDH的支路信号存在指针调整，因此ITU-T不建议使用SDH传输系统载运的2048kbit/s信号传输定时信号。使用SDH传递定时，必须使用STM-N线路时钟。在发端的S

25、DH网元采用外部基准信号定时方式，从外同步接口或者2048kbit/s支路信号接口接受来自BITS的时钟信号，做为STM-N线路的时钟。SDH链路上的网元必须采用通过定时方式或者STM-N线路信号定时方式，将定时信号传递至下一个网元。从SDH的结构来看：SDH传送网要正常工作必须考虑和规划以下三个方面的因素：(1) SDH设备在工作 时必须以一个时钟作为其时钟基准；(2) SDH的网元之间存在同步基准设定的问题；(3) SDH的支路信号中有指针调整的设计因素。因此ITU对SDH网络的同步有专门的规范建议，我国也制定了一些规范。以正确的指导SDH网络的同步规划。从传送网的容量、技术、管理、成本来

26、讲，SDH具有各个方面的优势。然而从同步信息的传递来讲，PDH还是具有稳定、透明的特点。1.4 BITS简介数字同步网是现代通信网的一个必不可少的重要组成部分，能准确地将同步信息从基准时钟向同步网各同步节点传递，从而调节网中的时钟以建立并保持同步，满足电信网传递业务信息所需的传输和交换性能要求，它是保证网络定时性能的关键。随着各种数字业务和通信方式的发展，要求整个数字网的时钟性能有所提高。以往我国电信网的同步方式采用自上而下的主从同步方式，以交换机作为同步中心。而今，多种数字设备日益增加，所需要的基准定时信号的数量和类型也增多，因而引出了时钟设备和定时信号的供给问题。目前，主要存在以下问题：(

27、1) 现装用的数字交换机内，时钟的部分性能与规定的标准和ITU-T的建议不符，达不到相应的时钟等级要求。(2) 新型数字设备的应用，如同步数字系列(SDH)、No.7信令系统(SS7)、数字交叉连接设备（DACS）、全球移动通信系统（GSM）、智能网（IN）等，都对时钟的性能提出了更为严格的要求。而现有时钟不能满足新增设备的要求。(3) 同步网的运行受通信业务操作的影响，因节点时钟是通信设备（主要是交换设备）的一部分，当进行涉及时钟的操作时，有可能影响同步网的运行。因此，有必要在同步节点或通信设备较多的情况下，以及通信网的重要枢纽上，单独设置时钟系统，承上启下，沟通整个同步网，对所在的通信楼的

28、设备提供满意的同步基准信号。这种设备称为“通信楼综合定时供给系统”，英文简称BITS（Building Integated Timing Supply）。以我司的BITS设备为例来看BITS的一些特点。 SYNLOCK硬件整体采用了多重备份技术，增强了系统工作的可靠性和稳定性。系统重要单元，如GPS（Globe Positioning System）、输入接口、铷原子时钟源等均为双重备份结构。内部分配总线亦采用了多重信号源备份结构。其特点如下：(1) 灵活配置，适应不同级别时钟源既可为铷原子钟、又可为高稳晶体钟，能够灵活地进行不同时钟级别的配置，适合C1C5不同级别的交换局用作专用定时供给设备

29、。(2) 采用GPS技术，大大提高时钟源性能GPS信号为实现精密的全球卫星同步提供了基础，采用高性能的铷原子振荡器或优质高稳晶体振荡器，从本质上保证了输出频率的短期稳定度，加上当今GPS新技术，更能大大提高时钟源的长期稳定性能，使铷原子钟拥有铯原子钟的指标，使晶体钟拥有铷钟的指标。GPS技术和铷原子钟技术的结合获得了最完美的时钟。(3) 先进的DDS技术采用先进的DDS技术，使得智能软件锁相电路拥有强大的抗输入漂移、抖动、相位瞬变等干扰能力，和无基准源时的长久高精度保持能力。加上基准源的多重参考控制和灵活配置输入参考的级别模式，使得时钟性能稳定可靠。(4) 时钟终身免维护采用智能软件和DDS技

30、术，不但使系统拥有很强的抗输入干扰的能力，而且使时钟长期相位漂移得到补偿，终身免校正，免维护。(5) 外基准源输入丰富既可跟踪GPS，又可跟踪外部的 2048kHz、2048kbit/s、10MHz 、8kHz等时钟信号，当多输入源存在时，智能选择最高精度的输入源使用。拥有可靠的防雷接口，可以使输入、输出端口不受雷击。(6) 灵活丰富的输出端口既有2048kHz、2048kbit/s输出，又可提供10MHz、5MHz、1544kHz、64kHz、16kHz、8kHz等同步时钟信号输出。端口数量多达400个，适用于75/120不同负载。输出电路具有智能识别功能，能自动判断输出接口的线路状态。(7

31、) 拥有精密同步信号质量监测除能测量定性指标信号丢失(LOS)、帧失步(OOF)、传输系统告警指示(AIS)、循环冗余校验(CRC)、双极性破坏(BPV)外，还能提供高精度的最大时间间隔误差（MTIE）、时间偏差TDEV、f/f定量指标数据，并以曲线方式显示，与国际标准对比。(8) 拥有中文WINDOWS98终端维管台采用基于中文WINDOWS98平台的页面和菜单系统，醒目、直观、方便的完成与系统的各种交流。包括模式、参数、口令设定，系统工作状态监视、维护操作、数据存储打印等。(9) 提供集中网管接口提供接受省级或全国同步网管中心统一集中监控，采用TL1语言（一种通信语言）进行对话。1.5 同

32、步原则网络同步的目标是控制滑动的发生，然而同步不好不仅仅造成滑动这一个 损伤，在SDH网络中，同步不完善将导致传输信号中大量的抖动和帧失步。因此所有与基于时隙交换的设备相连的设备，都必须保持网络同步。即交换设备、传输设备之间保持同步。(1) 当本地同步网有BITS设备时，优选BITS输出作为交换设备的参考源。(2) 至少保证主备两路同步参考源。(3) 两路参考源建议选择高级别的不同路由、不同方向的定时信息。 (4) YDN1231999（同步网的规范方法和组织原则）中建议以下同步原则：当同级别路由传输网络是以PDH和SDH传输路径共存时，首选PDH链路作为定时同步。l SDH是用STMN线路信

33、号来传送定时信息，SDH设备应提供一个和STMN时钟相关的专用2048KHz（Kbits）通道，这个通道只提供定时信息，不传送业务信息。下端设备应从此通道中提取定时。l SDH设备中的PDH支路不能传送定时基准。由于SDH的各个等级VCn所支持的PDH通道中，业务信息和定时信息是同时传送的，但有指针调整等原因汇引入较大的抖动和漂移，因此不建议从SDH的支路业务码流中提取时钟。l SDH网元的末端设备不能提供专用定时接口的，以及末端设备（交换机设备、基站等）不便于提供专用定时接口的，而必须从SDH的业务码流中提取同步定时的，应保证SDH传输网络与上级交换设备处于同步。1.6 同步参考源信号的介绍

34、2048Kbits：其帧结构符合ITUT建议的G.704中的要求。为HDB3码。 其物理特性符合G.703相关要求。75欧姆和120欧姆两者阻抗方式。即我们通常所说的E1信号。信号标准2048kbit/s，波形应符合IUT-T G.703建议，帧结构符合ITU-T G.704建议，抖动应符合ITU-T G.823建议信号码形HDB3每个传输方向的线对一个同轴线对一个对称线对测试负载阻抗75电阻性120电阻性脉冲(传号)的标称峰值电压2.37V3V无脉冲(空号)的峰值电压0±0.237V±0.3V标称脉冲宽度244ns脉冲宽度中点处正负脉冲幅度比应优于 0.951.05标称脉

35、冲半幅度处正负脉冲宽度比应优于 0.951.05表1-2 2048Kbit/s接口输出口一般要求2.048MHz：是无帧格式的时钟信号，其物理特性符合G.703相关要求。75欧姆和120欧姆两种阻抗方式。接口形式SMA同轴电缆输入或对称电缆输入输入信号标准2048kHz，波形应符合ITU-T G.703建议，抖动应符合ITU-T G.823建议信号码形双极性脉冲波形输入信号阻抗75W（同轴电缆输入）/120W（对称电缆输入）表1-3 2048KHz/s接口输出口一般要求59第2章 MSC60 时钟同步系统& 知识点1. MSC60 的时钟体系的技术指标、特点2. 时钟同步系统的构成3.

36、 128AM和SM系统的时钟分配2.1 MSC60 同步系统技术指标和特点MSC60 同步系统采用数字锁相环及可靠的软件锁相方式， 使MSC60 移动交换中心整机时钟可靠地跟随上级局时钟。由于其二级A类时钟的高准确度， 还可以以准同步方式接入长途汇接局使用。2.1.1 技术指标同步系统的技术指标如表四所示，MSC60的同步系统满足并高于国标要求。序号项目名称指标与功能1时钟进网参数最低准确度二级时钟：±4×10-7 三级时钟：±4.6×10-6牵引范围二级时钟：能够同步到准确度为±4×10-7时钟三级时钟：能够同步到准确度为±

37、;4.6×10-6最大频率偏移二级时钟： 5×10-10/天 三级时钟：2×10-8/天初始最大频率偏差二级时钟： 5×10-10 三级时钟：1×10-82长期相位变化理想工作状态MRTIE1ms保持工作状态MRTIE as+（1/2）bs2+cns二级时钟： a=0.5 b=1.16×10-5 c=1000 三级时钟： a=10 b=2.3×10-4 c=1000 3时钟工作方式应具有快捕、跟踪、保持和自由运行四种方式。4时钟备用冗余度具有二个性能相同的独立时钟，一个时钟出故障时另一个时钟能立即正常工 作5时钟的可维护性各

38、级时钟应具有频率粗调、微调功能生产厂家提供维护方法，应尽可能在现场调节步率。6频率基准的保护倒换二级时钟或三级时钟的交换设备应至少有两条同步链路的输入口即主用和备用，当推动输入主用频率基准后，对于二级时钟的交换设备，时钟自动转入保持工作状态；对于三级时钟的交换设备应自动倒换到备用频率基准，如果备用频率基准也发生故障，则应自动转入保持工作状态。7告警功能对下述情况应能从控制中心和本局自动检测并发出告警：1) 对任何输入下的2048kbit/s数字信号，每24小时发生四次滑动，产生一般性告警。2) 对任何输入的2048kbit/s数字信号，每24小时发生滑动次数等于或多于255次产生严重告警。3)

39、 二级节点或三级节点失去输入频率基准十分钟或连续错帧十分钟产生一般性告警。4) 二级节点或三级节点失去频率基准24小时或连续错帧24小时产生严重告警。5) 锁相环路频率调节范围的监界告警。由于进钟晶体的老化而导致固有的时钟频率偏离锁相环的控制范围（控制信号超出时钟调节范围的四分之三）时发生一般性告警。6) 时钟本身发生故障，例如恒温槽故障、时钟停止工作等发出严重告警。8显示功能能显示时钟的工作方式（快捕、跟踪、保持和自由运行），能显示正在使用的频率基准、时钟、上一次频率基准的倒换时间以及人为强制状态。9控制功能可选择时钟工作状态，可倒换频率基准和时钟。表2-1 时钟系统技术指标2.1.2 MS

40、C60 同步系统特点：(1) 拥有国标三级和二级（包括A和B类）时钟， 可满足移动端局、关口局、汇接局等各种交换中心局的不同要求；做端局时还可以为BSC提供参考时钟。(2) MSC60各级别时钟系统的各项指标均达到并优于国标的相应要求， 其中GGCKS采用国外晶体经测试达到2级A类的指标。(3) 结构选配灵活，三级和二级时钟可以通过终端进行配置选择。(4) GGCKS时钟系统可以检测参考源的频率和MRTIE值，并提供参考源降质倒换功能。实现硬件失锁检测，时钟板故障时硬件能自动进行倒换。(5) 软件功能强大。在维护界面能方便的控制时钟的参考源基准、锁相方式等工作方式，拥有完备的，完全符合国标要求

41、的告警功能。(6) MSC60同步系统可以接收交换机中继板DTM、E16、STU板从中继线路中提取并分频后的8K时钟，另外，提供2.048MHz，2.048Mbit/s等接口可以直接与BITS设备相连，同步系统“净化”提取的时钟后，合成交换网所需的时间信号。(7) MSC60时钟系统具有强大的锁相能力，适应各种时钟传输情况。在PDH和SDH传输网络共存时期，数字同步网的局间定时传输链路是以PDH传输系统为基础，以SDH系统为辅助，某些数字同步网节点在不得已的情况下可能要选用SDH传输系统传输的定时信号作为备用定时信号或主用定时信号。目前的电信网络上，SDH相对PDH有许多优点，大量的本地电信网

42、的新增传输系统都采用SDH，这就造成大量末端设备和上游设备只用SDH传输系统连接。SDH传输定时信号时会串入SDH设备时钟（SEC）而不具有透明性，对载运码流的指针调整会对载运码流造成较大的漂移损伤，这就导致了大量SDH系统连接的末端设备的同步问题。这些末端设备又是数字同步网现在鞭长莫及的地方。MSC60 时钟系统锁相模式有PDH模式和SDH模式两种。在SDH模式下，时钟系统能可靠锁定以SDH传输系统作为局间定时传输链路而传输的含有指针调整达15的定时信号，净化时钟信号，彻底保证业务质量。在局间传输的定时信号比较好时，可选用PDH模式。(8) 提供高精度的实时时间参数（年月日时分秒）。GGCK

43、S可以软件设置并提供 硬件保护来选取参考源，参考源信号和本板的锁相后的时钟由数字鉴相电路进行鉴相，CPU读取鉴相的结果后调整数字时钟调整器件输出的时钟，以达到与上级时钟同步的状态。同步后的时钟信号经过分频后，产生RTC需要的时钟， CPU读取RTC的时间参数，通过串口与主控设备通讯。按照理论计算：在本局时钟级别为二级时钟时，每月最大时间偏差为30x24x3600x0.4ppm1.036s。在本局时钟级别为三级时钟时，每月最大时间偏差为30x24x3600x4.6ppm11.923s。远远高于50ppm精度的计算机时间。正常情况下，时钟板与上级局时钟同步，RTC的时钟源是采用与上级局同步的时钟信

44、号，最终同步到一级时钟，偏差很小（约小于0.2ppm）,且输出频率在标称值上下来回摆动，实际的每月最大时间偏差小于30x24x3600x0.2ppm0.518s。在异常情况下，如交换机时钟加入自由振荡状态，由于GGCKS时钟板采用高于数字程控交换设备2A 级恒温晶体，在10年内的偏差小于0.4ppm，每天最大时间偏差为24x3600x0.4ppm0.03456s（由于交换设备不可能长期处于自由振荡状态，我们只计算每天最大偏差）。因此，MSC60 可提供高准确度的时间参数。2.2 MSC60交换机的时钟同步系统的构成MSC60的时钟同步系统包含时钟同步模块和中继模块，时钟同步模块完成主要的同步处

45、理功能和交换机系统工作时钟供给功能，中继模块则完成线路接口和线路时钟的提取功能。中继模块在这里我们不多介绍。2.2.1 时钟模块配置如图2-2所示，MSC60 移动交换中心的时钟框CKM框由PWC(电源板)、GGCKS(时钟源板)、GCKD(时钟输出驱动板)、及CKB(时钟框母板)组成。该框只占标准机框的一半。012345678910111213141516171819202122232425PWCGCKSGCKSGCKDGCKDPWC图2-2 MSC60时钟框配置时钟框可由7块单板组成：l PWC为二次电源板，占2个槽位，2块PWC板互为热备份。l GGCKS为二、三级时钟合一板，占2个槽位

46、，2块GGCKS板互为主备用，可提供两种输入标准源信号接口和MSC60 中继提取的线路时钟接口。l GCKD 为时钟驱动板，占2个槽位，2块GCKD板为时钟驱动双备份，功能是为各个功能框提供时钟信号。仅在128模块AM中配置。可以提供32路8KFRAME和2MHz差分信号。2.2.2 时钟同步板GGCKS的原理介绍GGCKS是交换机同步系统的核心。GGCKS的功能：提供三种参考源接口，通过本板的数字鉴相器、软件滤波和锁相，利用先进的DDS技术输出与参考源同步的高质量的时钟信号，供交换机系统使用，同时提供高精度的实时时间参数。GGCKS提供一个差分串口，可以和主机通讯， 通报本板状态、上报时间参

47、数和执行主机的配置命令。图2-3 GGCKS 的工作原理框图2.2.3 GGCKS的工作过程图2-4 GGCKS 的工作过程GGCKS在上电后会进行内部器件等的自检，若自检不过，则会复位自己，重新自检，直到自检通过。自检通过后才可以进入主程序中。由于恒温晶振工作需要工作在相对恒定的温度环境中，因此主程序保留200秒的时间以便恒温晶体的加热，在此阶段，GGCKS处于自由状态下。GGCKS的输出时钟的频率随着时间有一个变化，直到稳定下来。此间大约有200秒的时长。在此过程中，GGCKS 通过串口与主机通讯，请求主机配置参数（时钟级别、参考源级别、实时时间参数等）。GGCKS 随后开始对参考源进行判

48、断，如果没有可用参考源，GGCKS 继续保持自由时钟状态。当有可用时钟，则进入快捕状态，此间GGCKS对参考源进行同步锁相处理，并以大步长调节GGCKS的输出，以便尽快与输入参考源达到同步。此时GGCKS的输出的短期相位变化较大。快捕时间一般为750秒，对于一般的参考源都可以到达同步的稳定。此时GGCKS 进入跟踪状态。跟踪状态下，GGCKS的输出指标满足G.812以及国标的参数要求。在跟踪状态下，如果参考源丢失，GGCKS进入保持状态，以跟踪时的数据流作为调节参数，继续保持输出与跟踪前时刻（时间段）的时钟特性。直到参考源恢复。2.2.4 GGCKS 的指示灯的含义GGCKS板采用标准单板结构

49、，面板上有17个指示灯。名称颜色状态描述RUN红色 通讯正常时，该灯每秒闪烁1次；不正常时，则0.25秒闪烁1次。ACT绿色常亮：本板主用指示；常灭：本板备用指示。F0绿色所选/外参考源状态指示：常亮：参考源异常时；常灭：参考源好；闪烁：输出与外部参考源失锁时F1绿色系统全部正常时灭(包括恒温晶振、DDS、硬件倍频电路等属综合信息)。LOF绿色亮：硬件倍频电路失锁； 灭：硬件倍频电路锁相正常DDS绿色亮：DDS输出异常； 灭：DDS输出正常LOCK绿色亮：软件锁相异常； 灭：软件锁相正常CLK绿色灭： 主机配置时间完成且时间芯片工作正常；否则闪烁.R8K0绿色亮： 选中外参考源8K0； 灭：

50、没选中外参考源8K0R8K1绿色亮： 选中外参考源8K1； 灭： 没选中外参考源8K12MB0绿色亮： 选中外参考源2MBit/s0； 灭： 没选中外参考源2MBit/s02MB1绿色亮： 选中外参考源2MBit/s1； 灭： 没选中外参考源2MBit/s1R2M0绿色亮： 选中外参考源2MHz0； 灭： 没选中外参考源2MHz0R2M1绿色亮： 选中外参考源2MHz1； 灭： 没选中外参考源2MHz1REFA绿色亮：选中外参考频偏太大(二级时钟超过0.4ppm，三级时钟超过 4.6ppm)；灭：正常范围。MOD绿色同步工作方式指示灯：灭：自由振荡； 快闪：快捕； 慢闪：跟踪； 常亮：记忆（保

51、持）+12V绿色指示12V电源，正常时常亮； 灭：表示由48V转换给恒温晶振用的12V电源出现故障。表2-2 GGCKS指示灯的定义2.2.5 时钟系统控制结构时钟系统控制结构如图2-6所示。 操作维护台与主处理机之间通过10M/100M的以太网口通信，交换机主处理机与GGCKS 直接通信或通过GALM 板(B 模块独立成局时)通信。图2-6 GGCKS 时钟系统整体控制结构由于GGCKS设计兼容了原时钟板CK3、CK2 等单板，因此在不同的系统中，有不同的通讯速率。因此对应GGCKS的单板的拨码开关和CKB母板的拨码开关也有不同的选择。不同的系统也对应不同的通讯线的接口。B独立局时钟框(仅有

52、GGCKS)配置SLTGGCKS 的时钟框(B独立局)配置SLT+GGCKS的时钟框(32模块)32模块中GGCKS与MCC直接通讯128模块中GGCKS与AMP直接通讯GGCKS的通讯速率低波特率低波特率低波特率高波特率高波特率GGCKS的通讯方式与ALM是点对点与SLT是点对点与SLT是点对点主从节点主从节点时钟框与主机的通讯方式GGCKS通过ALM板与主机通讯GGCKS通过SLT板与主机通讯GGCKS通过SLT板与主机通讯GGCKS与MCC直接GGCKS与AMP直接GGCKS的S51ONONONOFFOFFCKB母板的S4拨码开关OFFOFFOFFONON表2-3 GGCKS 拨码开关的

53、设置2.2.6 时钟系统信号分配GGCKS 提供三种时钟参考源（六路信号）输入接口：信号种类信号特征DT8k信号：DTM板、E16或STU板从中继的线路码流中提取的时钟信号，分为8k0，8k1两路，差分信号2MHz信号：是符合G.703接口的2MHz方波信号。频率为2.048MHz，连续方波。有75欧姆接口和120欧姆接口两种，由其他设备（如BITS）提供。2MBit/s信号；是符合G.703 接口的E1信号，HDB3码。有75欧姆和120欧姆两种接口。由其他设备（如BITS）提供表2-4 MSC60 GGCKS板的时钟参考源图2-8 GGCKS 板的输入输出时钟信号逻辑图GGCKS 可以检测

54、各参考源的接入及质量。并通过数管台配置选择参考源或通过维护台设置GGCKS自动选择一路参考源为时钟基准。通过软件锁相实现对参考源的捕捉和跟踪，使GGCKS单板输出的时钟信号与参考源具有同样的频率和相位特性。鉴相精度可达16ns。时钟性能满足ITUT G812和G823相关标准。并提供直接锁定SDH业务码时钟的能力。图2-9 时钟框母板的参考源接口位置图75欧姆阻抗信号是以同轴电缆的形式，而120 欧姆是以双绞线的形式。CKB母板上，75欧姆阻抗的2MBit/s信号的接口是在标记为J1、J2的两个同轴头，位于CKB母板的上半部分，接近的位置有“2MBit/s_IN”丝印字样。75欧姆阻抗的2MH

55、z信号的接口是CKB母板下部分的两个同轴头，标记为J3、J4，有“2MHZ_IN”字样。120 欧姆的接口位于CKB母板上GGCKS后面的HEADER头上2MBits信号的120 欧姆接口位于CKB母板JB5的411排插针上2MHz信号的120欧姆接口位于CKB母板JB6的18排插针上S1、S2开关的位置120欧姆75欧姆1OFFON2OFFON3ONOFF4ONOFF表2-5 GGCKS的S1拨码开关的含义对于120 匹配连线，可以通过多芯插头接双绞电缆的方式输入到GGCKS单板。具体连线关系如图2-10所示。图2-10 2048kbit/s 120 连线接法S3开关的位置121欧姆75欧姆1ONOFF2OFFON3ONOFF4OFFON表2-6 2048KHz输入阻抗选择开关S3对于120匹配连线，可以通过多芯插头接双绞电缆的方式输入到GGCKS单板。具体连线关系如图2