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发信人: jcy (俏皮小花仙), 信区: Communication
标题: 新业务对SDH传送定时的要求
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年06月17日18:44:47 星期天), 站内信件

【摘要】各种高速新业务对SDH网络定时提出了更为严格的要求。通过对GSM和视
频业务的分析，认为应该更加重视网络同步规划，提高对同步性能的要求。
　　关键词：同步　定时　抖动　漂移

1　概述

　　随着电信网数字化进程的不断深入，网络的同步已成为一个无法回避的重要问
题。网络的同步性能将直接影响电信业务的质量。没有良好的同步性能，网络的传
输质量将会下降，造成数据的差错。严重的质量下降甚至会导致通信的中断。
　　基于准同步数字体系（PDH）的传输系统对于定时的长期漂移较为敏感，因为
它会造成帧存储器的取空或溢出，也就是滑码问题。而基于同步数字体系(SDH)的
传输系统对短期的漂移、抖动比较敏感，因为它会造成指针调整事件的积累［1］
。指针调整事件的产生会引起信号中定时分量的较大的抖动和漂移。为了克服这些
现象，对于网络的同步问题，要靠良好的同步网及同步定时规划来解决。
　　目前，SDH传输系统因其具有灵活经济的组网能力，以及能提供各种PDH信号的
映射结构，得到了越来越广泛的应用。SDH系统可以提供同步接口，用于传输同步
定时信息，已经成为同步网的一个重要组成部分［2］。然而并非SDH所提供的所有
通道都能作为同步定时的传输通道。这是因为PDH信号经过SDH系统传输后，可能会
产生较大的抖动和漂移。
　　SDH系统中指针调整会在下列情况发生：
　　(1)在较长的同步链中继系统传输过程中产生了定时漂移；
　　(2)信号在传输过程中经过了不同的定时链路或“同步岛”；
　　(3)设备处于定时保持（hold-over）状态的定时切换等操作。
　　由于在PDH线路中，信号采取正码速调整技术以容纳频差。正码速调整一次仅
有一个比特的相位跳变，因而传输后的信号抖动和漂移较小。而在SDH线路中指针
调整是面向字节的，发生一次调整将产生较大的相位跳变［3～4］。对于140
Mb/s 信号，一次指针调整将产生24 UI的相位跳变，34 Mb/s、2 Mb/s信号一次指
针调整也将产生8 UI的相位跳变。因此，搞好同步网规划和避免指针调整事件的产
生以及降低指针调整的频度是十分重要的。尤其值得注意的是，经过SDH系统传输
的PDH信号，如2 Mb/s信号一般不宜作为同步系统的定时参考源。　　

图1　基群信号在SDH系统中的复用过程

　　在整个基群信号的复用映射过程中，码速调整抖动和映射抖动由于频率高、
幅度小，可以用低通滤波器加以滤除，而指针调整抖动由于幅度大、频率低，用低
通滤波器无法滤除，它会直接进入锁相环，若此相位跳变大到一定程度，使得锁相
环无法容忍，就会判定此同步路由失效。即使能使用此路由，也发生了频偏，造成
定时信号严重降质。现在一般的做法是在SDH接收端去映射解出140 Mbit/s支路信
号后，通过SDH解同步器的自适应比特泄漏技术对指针所引起的相位跃变进行平滑
，但仍然难以满足各种高速新业务对同步性能的要求。

2　同步定时对GSM系统的影响

　　GSM系统由交换系统、基站系统和移动终端三部分组成。
　　如图2所示，在理想情况下，且不考虑SDH传输系统对定时信号的影响时，基站
(BS)同步于基站控制器(BSC)，BSC同步于移动站控制器(MSC)，而实际上，当引入
SDH后，由于指针调整，BS和BSC不能很好地同步，而BS本身通常只有一条PCM连接
于BSC，无可选路由，BS本身的时钟又不能提供正常运行所必需的时钟环境时，
GSM出现同步问题、线路会不断出现告警。　　

图2　GSM系统同步进程

　　发生这样的情况是有原因的，GSM无线系统对同步定时性能的要求很高，无线
系统要提高频带利用率，就要缩小频点间隔和时隙间隔，基于BS 0.05 ppm的时钟
精度，规定了每个载频的8个时隙间有30 μs的保护带，如果同步性能不符合要求
就会造成时隙间的干扰。
　　ETSI在GSM 05.10建议中提出［5］：
　　对于BS来说，必须使用绝对精度优于0.05 ppm的时钟，用于调制射频、载频和
校准时基信号，同样的时钟源用于BS的所有载频，BS应该不断监测各MS来的时延
，将该时延（定时提前）的信息四舍五入后发送给MS。
　　对于MS来说，时钟精度必须优于0.1 ppm，或相对于收到的BS信号准确度优于
0.1 ppm（由于BS频率误差和多普勒频移，BS传来的信号会有一个透明的频率误差
）。MS用同样的频率源产生射频和载频校准内部时基计数器。BS在广播控制信道
(BCCH)上发送信号使MS与BS同步。若需要，MS可修改以保持其内部时基与BS收到的
信号一致。
　　而对于电信网中市话交换机来说，时钟精度国标要求仅为4.6 ppm。这就带来
了矛盾：GSM提出的要求更高，而GSM基站可能既无外接时钟输入口，又必须从
SDH的2 Mb/s信号中提取时钟。在BSC和BS间引入SDH后，传输链路中出现“同步岛
”现象，导致同步信号传送和接收不正常。这是由于一次群进入SDH、异步映射及
指针调整，在SDH/PDH边界处产生相位跃变，而且经过指针调整的信号不再具有上
级时钟的信息，定时信号将被传输系统的时钟信号所代替，这样降低了时钟在同
步网中的等级。而BS自身的时钟又不能提供正常运行所需要的时钟环境时，所产生
的基站同步问题会影响正常的通话。当然，GSM系统中出现的问题并不仅仅是由同
步定时引起的，还有其他因素，如天线的发射方向、干扰和切换等都会对GSM通话
质量造成影响。但如果定时性能能够达到规范，是一定会减少故障的。前面我们
简单地对SDH和PDH系统进行了比较。经由SDH系统传输过的2 Mb/s信号可能在两个
方面对GSM系统产生影响：
　　(1) 2 Mb/s信号自身的频率精度比较低；
　　(2) 2 Mb/s信号经SDH传输系统后产生了较大的定时漂移。
　　前者是PDH系统的自身原因，后者是SDH系统对GSM系统产生的影响。定时漂移
的影响可能在两个方面产生作用：其一是定时的平均频率准确度没有发生变化，仅
仅相位产生了偏移，但就瞬时频率而言却发生了变化。因为频率是相位对时间的微
分。瞬时频率的变化意味着在一个较短的时间段上，其频率准确度下降，时而高时
而低，从而导致数据的错位。其二是较大的抖动和漂移可能导致接收信号的误码。
在PCM基群中信号具有一定的复用帧结构。误码将会导致接收机送出的帧结构遭到
破坏，使信号处理系统处于帧失步——捕捉过程，引起系统紊乱。由于上述原因，
人们往往喜欢使用PDH系统来传递GSM信号。只要我们有较好的同步规划，尽量减少
指针调整事件的产生，SDH依然是可以传输GSM信号的。另外，即使在有指针调整事
件发生时，我们仍然可以采取再定时方式将SDH系统输出的PDH信号的漂移去掉，保
证输出定时的准确度，同时避免信号的结构性损伤。　　

3　同步定时对视频业务的影响

　　由于人们对广播电视业务的需求不断扩大，希望能够采用SDH网络结构作为传
送平台，电信网和广播业务网对于传输系统的同步性能都有严格的要求，但它们对
同步的要求又有一定差别。SDH网络既要满足电信网，又要满足广播网传输彩色电
视等各类新业务的要求。视频业务对一些以前没有规范的参数提出了新的要求，例
如PDH支路漂移、低频PDH抖动以及由于指针抖动所产生的相变瞬变，达到演播室质
量的视频信号必须满足规定的定时和同步指标。这其中包括色散副载波FSC/行同步
（H-SYNC）的频率偏差、频率漂移以及行同步抖动。在接收端，当色散副载波的变
化速率超过接收设备的跟踪能力时，或当系统中引入行同步抖动时，反映在图像上
就是色彩失真、质量恶化，严重时会使图像消失。SDH设备时钟的捕捉范围应为标
准频率的±4.6 ppm, 而各类视频所要求的定时和同步性能均高出此要求。
　　(1)传统电视系统　ITU-R BT.470-4
　　PAL-I系统　频偏必须小于±1 Hz(0.226 ppm)
　　频漂必须小于±0.1 Hz/s(0.0226 ppm/sec)
　　(2)SMPTE RP-154-1994(NTSC)
　　色散副载波容限　±10 Hz(2.8 ppm)
　　色散副载波漂移率限度　±0.1Hz/s (0.028 ppm/s)
　　RP-154-1994(SMPTE)规定 H-sync抖动为±2.5 ns
　　从以上对比可以看出，在现有规范下的传输链路中，大幅度的频率漂移率会超
出一些视频处理设备的容限。视频信号最好能在定时透明传输的网络中传递。在
SDH上传送视频信号，由于它本身的传输机理决定了会伴随一些后果。由于指针调
整产生定时损伤，在传递PDH业务时会产生指针抖动和漂移，使视频边带信号频率
发生改变，这样会造成视频信号降质。现在的状态是，已知视频所要求的定时质量
，而对网络所传递的定时质量定义不完全。ITU-T和ETSI目前的网络接口标准不完
整，如果不对目前的SDH定时性能加以限制，就会对视频业务造成明显的视觉上的
降质，这样就对SDH网络、SDH终端设备和视频编解码器的性能规范提出了更高的要
求。
　　现在把SDH和PDH并存的模型简化为如图3所示的情况。PDH 业务在SDH路径上传
输，同时与其它的PDH线路复用，和SDH净负荷交叉连接、再生。尽管同步信号在物
理上是靠SDH来传送，然而网络在逻辑上是与一个独立的同步网同步的。把SDH和
PDH并存的模型简化为如图3所示的情况，PDH业务在SDH路径上传输，同时与其它的
PDH 线路复用，和SDH净负荷交叉连接，再生。　　

图3　视频信号的同步进程

　　由图4可以看出，数字视频压缩信号对于低频相位比E1-E4信号都要敏感，而
指针调整在SDH/PDH边界处产生低频率抖动及漂移，从而引起包括同步锁定丢失等
严重问题。
　　G.783对140 Mb/s和34 Mb/s的PDH接口的输出抖动只分别在200 Hz和100 Hz以
上进行了规范，并且没有定义输出漂移容限，也没有规范由SDH指针调整所引起的
小于200 Hz的抖动。但是，从传送视频信号的要求出发，其抖动容限需要在极低的
频率（0.1 Hz）上进行规范。
　　解决的方案有两种：一是重新规范现有的SDH的定时性能，减少指针调整发生
的频率；二是改进视频设备，例如视频网络适配器的性能，减少PDH指针冲击的幅
度。
　　事实上，并不是只有视频业务和GSM业务对SDH提出了新的要求，将来任何一种
依赖于PDH线路来传送定时的高速业务都会遇到这类问题。在将来很长一段时期里
，SDH和PDH将在网络中共存，PDH数据进入SDH网络必须被同步。如果PDH运行在一
个不同的频率上，很容易产生抖动和漂移，使所传送的各类业务产生降质。面对这
样的现状，我们首先要重视同步网的建设，要求全网同步在同一基准上，不再以准
同步的观点构建同步网。不论是SDH设备、PDH设备，还是交换机、信源编码设备，
均需要有良好的定时源，使整个通信网的各种设备做到真正同步，指针调整基本为
零，从而才能保证各种业务的质量。建同步网时尽可能多地合理设置同步时钟设备
，并充分利用GPS或GLONASS系统。其次，对于进网的各种设备均应对其设备时钟进
行严格测试。一般进网设备均有外同步时钟输入口，以便进行时钟同步。由于很难
做到在每个节点处放置时钟，因此需要利用传输设备传递定时信号，所以对SDH传
输设备的时钟性能测试更是不能马虎。在早期的SDH建设中对同步问题认识不足，
已经带来了一些后果。当我们认识到了同步的重要性后，再也不能不严格测试进网
设备时钟了。总之，为了使各类业务能更好地在SDH上传输，SDH传输网要提高同步
性能，以满足新的要求。各项业务也应针对目前的网络现状，改进接入设备的定时
性能。协调好双方在设备和接口方面的分歧，从而保证各种高速业务的传输质量。
目前，ITU-T正在着手制定相应的标准，对G.823,G.824,G.825进行了全面的修改，
特别是补充了对低频段的指标要求。这三个建议将提交到2000年ITU-T SG13会议上
通过。

图4　视频规范与G.823的比较

图5　现有的ITU-T建议对抖动的规范

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Nothing in the life is to be feared
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