移動電話傳輸網(wǎng)同步問題的探討

移動電話傳輸網(wǎng)同步問題的探討
    摘要：近年來，SDH設(shè)備越來越多地應(yīng)用在移動網(wǎng)的傳輸電路中，但利用SDH設(shè)備
組網(wǎng)時常受到網(wǎng)同步問題的困擾，本文分析了江蘇省移動網(wǎng)PDH和SDH兩種傳輸體制混
用的現(xiàn)狀及產(chǎn)生時鐘抖動的原因，并探討了解決基站同步問題的方法。
    主題詞：移動通信網(wǎng)  準(zhǔn)同步數(shù)字體系  同步數(shù)字體系  基站  時
    移動通信的飛速發(fā)展，使得移動網(wǎng)每年大規(guī)模的擴容所需的傳輸電路不斷翻番。
由于SDH系統(tǒng)比PDH系統(tǒng)更具優(yōu)越性，因此傳輸設(shè)備正從PDH向SDH逐步過渡。一些移動
交換局之間、移動交換局與本地網(wǎng)交換局之間、移動交換局與基站之間相當(dāng)多的傳輸
電路是通過SDH設(shè)備溝通。然而，人們在SDH設(shè)備組網(wǎng)時常常會受網(wǎng)同步的問題困擾。
目前江蘇省移動網(wǎng)BTS的同步時鐘是從BSC到BTS之間的傳輸通道中提取，愛立信和阿
爾卡特的基站均不提供外部時鐘輸入的瑞口，這些基站設(shè)備是基于采用傳統(tǒng)PDH的組
網(wǎng)方式而設(shè)計的。而按照SDH的傳輸體制，由于指針調(diào)整的原因，其傳送時鐘是通過
線路碼傳輸，由分插復(fù)用器（ADM）專門的時鐘瑞口輸出。如果采用從SDH設(shè)備的隨路
碼流中提取時鐘的方法，將會帶來一系列諸如失步、滑碼、死站的問題。
    一般的交換機對傳輸傳送時鐘的要求為4.6PPM，而按照ETSI的GSMO5.10建議中提
出的GSM無線子系統(tǒng)時鐘和同步的建議和要求，BTS使用的時鐘絕對精度應(yīng)優(yōu)于0.05-
PPM。這是因為無線系統(tǒng)為了提高頻率的利用率，采用了縮小頻點間隔的方法。提高
設(shè)備發(fā)射穩(wěn)定性和突發(fā)序列的準(zhǔn)確性來縮小頻點間隔和時隙間隔，采用這種方式的前
提之一是：保證使用的時鐘具有較高的精度。然而其內(nèi)部時鐘的優(yōu)劣與系統(tǒng)時鐘有關(guān)；
系統(tǒng)時鐘不僅取決于時鐘源的等級，還取決于系統(tǒng)傳輸質(zhì)量。
    兩種模式下產(chǎn)生時鐘抖動的原因
    要建立一個高效、可靠的同步網(wǎng)，不僅要有高質(zhì)量的時鐘源，還要有高質(zhì)量的時
鐘傳送通道。目前，我省在13個本地網(wǎng)都建立了高精度的BITS，各MSC可以將時鐘瑞
口與BITS同步；MSC通過BSC與BS相連，即BS從BSC得到同步時鐘。傳送時鐘信號的有
PDH和SDH兩種傳輸體制的設(shè)備混合使用。
    PDH傳輸通常是采用正碼速調(diào)整技術(shù)，在低速率信號碼流向高速率復(fù)用時，采用
的方式是將幀同步碼、V脈沖、C脈沖預(yù)先插入以提高支路碼流。例如一個2.048Mbit
／s的E1信號通過復(fù)用前的碼速調(diào)整后速率變?yōu)?.112Mbit／s，然后將4個支路依次復(fù)
用成8.448Mbit／s的信號，在接收端再將插入的幀同步碼、V脈沖、C脈沖—一剔除。
這樣在插入和剔除相關(guān)比特時，就會產(chǎn)生抖動，這個抖動在傳輸同步時鐘時就會產(chǎn)生
損傷。幀同步碼和插入標(biāo)志碼的插入和剔除是有一定規(guī)律的，由此帶來的抖動損傷可
以通過濾波器濾除。而插入碼由于在幀結(jié)構(gòu)中沒有具體的結(jié)構(gòu)位置，是一組隨機的、
不確定的碼流，不易處理。通常PDH傳輸設(shè)備引起的抖動就是由插入碼引起的，好在
插入碼在整個幀結(jié)構(gòu)中的比例非常小，其影響幾乎可以忽略不計。
    SDH傳輸體制除了采用碼速調(diào)整技術(shù)以外，還采用了指針調(diào)整技術(shù)以及映射技術(shù)。
由于指針調(diào)整是按字節(jié)為單位進(jìn)行的，一個字節(jié)8個比特，因而一次字節(jié)調(diào)整將產(chǎn)生
8UI的相位躍交。對于140Mbit／s支路信號來說，指針調(diào)整是按3個字節(jié)為單位進(jìn)行的，
因而一次調(diào)整將產(chǎn)生24UI的相位躍變。無論哪一種情況，指針的調(diào)整過程都最終反映
為準(zhǔn)同步支路輸出抖動。指針調(diào)整的依據(jù)是傳輸系統(tǒng)和支路信號的相位和頻率的差異。
在非劣化模式下（即正常工作），所有網(wǎng)絡(luò)單元時鐘最終鎖定了基準(zhǔn)主時鐘，理想情
況下不會有指針調(diào)整。但是同步分配噪聲過程是不可避免的，因而仍然可能產(chǎn)生少量
的隨機指針調(diào)整。顯然，在劣化模式，當(dāng)SDH網(wǎng)的源端或終端失去定時基準(zhǔn)時，由于
時鐘的頻率偏移，帶來大量的指針調(diào)整。此外，SDH利用塞入比特的方法將難同步支
路信號映射進(jìn)SIM－1幀結(jié)構(gòu)并進(jìn)行傳送，在SDH網(wǎng)關(guān)處去掉塞人比特和通道開銷（留
下空隙）后即可恢復(fù)支路信號。這些帶有空隙的信號，雖然可以通過緩沖器和相位平
滑電路減小這種映射科動的幅度，但不能完全消除，特別是幅度大、頻率低的指針調(diào)
整抖動無法濾除，反映在輸出支路的抖動指標(biāo)上。
    總之，由于傳輸機理的原因，當(dāng)SDH的2M作為傳送定時信號時，其傳送的信號不
再具有上級時鐘的信息，也就是說此時，其傳輸通道是非透明的。
    解決基站同步問題的方法
    1.基站提供外部時鐘輸入端口
    由于SDH傳輸機理的限制，其時鐘是通過沒有經(jīng)過指針調(diào)整的線路碼流傳送，在
SDH的ADM以及TM設(shè)備上提供時鐘輸出端口。如果SDH設(shè)備的上游同步于BTTS，則SDH設(shè)
備輸出的2Mbit／s時鐘信號是BITS透明傳送過來的“干凈”時鐘信號。當(dāng)然，這就要
求基站設(shè)備提供外部時鐘輸人端口。在基站設(shè)備目前不具備時鐘輸入端口的情況下，
可以來用以一個2M端口作為時鐘輸人端口的組網(wǎng)方式。
    2.傳輸提供符合要求的混合因流的時鐘
    方式一采用PDH傳送時鐘
    目前，許多BSC到BS間都采用PDH傳送同步時鐘的方式，基站本身沒有設(shè)計外接同
步時鐘端口，也是基于PDH傳輸體制，由2M信息碼流中提取同步時鐘的設(shè)計思路。但隨
著SDH傳輸設(shè)備的大量使用，越來越多的傳輸電路是由SDH設(shè)備溝通或者通過SDH設(shè)備轉(zhuǎn)
接，純粹的PDH電路將會越來越少。這種直接采用PDH的組網(wǎng)方式將會越來越少。
    方式二采用緩存器改善SDH支路抖動
    前面介紹了SDH設(shè)備由于抖動等因素，使得SDH的支路信息碼流不具備透明傳輸上
游時鐘的特性。但是，在非劣化模式（即正常工作），所有網(wǎng)絡(luò)單元時鐘最終鎖定于
基準(zhǔn)主時鐘，理想情況下不會有指針調(diào)整，有的只是同步分配噪聲產(chǎn)生少量的隨機指
針調(diào)整。這樣我們只要將SDH設(shè)備與BITS保持同步，保證SDH設(shè)備一直工作在非劣化模
式，通常就不會產(chǎn)生大幅度指針調(diào)整帶來的抖動。對于同步分配噪聲產(chǎn)生少量的隨機
指針調(diào)整，由于其產(chǎn)生的機率比較少，帶來的科動幅度也較小。因此，只要采用一個
足夠大的緩沖器將SDH的支路信號寫進(jìn)去，再用SDH線路碼傳送過來的標(biāo)準(zhǔn)BITS時鐘（
即ADM設(shè)備CLK－OUT端口輸出的時鐘）去讀出。使得SDH通過線路碼傳送過來的BITS時
鐘映射到SDH的支路信息碼流中。
    方式三采用PDH設(shè)備將同步時鐘嵌入信息碼流的方式
    ITU－T對SDH設(shè)備支路的最大輸出抖動容限以及PDH設(shè)備支路的最大輸入抖動容限
作了具體的規(guī)范，保證了SDH設(shè)備與PDH設(shè)備在接口處的各種業(yè)務(wù)不受抖動損傷的影響。
    與方式二采用緩存器改善SDH支路抖動的原理類似，所不同的是沒有增加專門的
緩存器，而是采用PDH設(shè)備與SDH的2Mbit／s的支路端口相連接的同時，將PDH傳輸設(shè)
備通過外接同步時鐘端口與SDH傳送過來的BITS接駁。使得SDH設(shè)備通過STM－N線路碼
流傳送過來的時鐘BITS信號，通過外部時鐘瑞口嵌入PDH的信息碼流中。
    隨著移動通信的不斷發(fā)展，越來越多的傳輸通道將由SDH設(shè)備來溝通；越來越多
的設(shè)備需要保持網(wǎng)絡(luò)同步才能正常運行。只有我們認(rèn)識網(wǎng)路同步的重要性，不斷跟蹤
各種新技術(shù)的發(fā)展方向，了解SDH傳輸體制的特點，才能科學(xué)合理地組織網(wǎng)路。希望
本文能夠為各地建設(shè)移動網(wǎng)傳輸通道以及解決移動基站同步問題時提供一點參考。