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        SDH網(wǎng)同步

        2012-12-31 00:00:00陸義和
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2012年10期

        摘 要:隨著通信技術(shù)的發(fā)展,電力系統(tǒng)通信在電力行業(yè)中越來越顯得重要,電力通信方式逐步向光纖方向發(fā)展、完善,SDH網(wǎng)正成為各企業(yè)的骨干傳輸網(wǎng)。作為通信專業(yè)維護人員,在理論上都認(rèn)識到這個“S”——“同步”的重要性,但在實際工作中,往往在習(xí)慣性換板維護中,較少從理論,尤其是從“同步”這個方面去分析,本文以實際工作中遇到的三種故障現(xiàn)象,旨在說明:維護工作中,從理論的角度去分析、發(fā)現(xiàn)以及解決問題的重要性,特別是從同步的角度去分析。文中還對同步的知識,以及我公司的同步網(wǎng)建設(shè)的設(shè)想作一簡單介紹。

        關(guān)鍵詞:SDH 自愈環(huán) 網(wǎng)同步 維護

        中圖分類號:TN91文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098x(2012)04(a)-0071-02

        設(shè)備故障有時看得見、摸得著,人們習(xí)慣叫做硬故障;有時看不見、摸不著,時隱時現(xiàn),莫明其妙,我們稱之為軟故障?,F(xiàn)代通信與計算機(軟件)相結(jié)合,使得維護人員覺得某些通信故障很“怪”。電力通信正在向電力系統(tǒng)的“大二次”融合發(fā)展,處理種各類通信故障需要具備多種知識、技能和實踐經(jīng)驗。本文從“網(wǎng)同步”理論這一側(cè)面,就幾種故障的處理過程作一介紹,以資說明理論分析在實際維護中的重要性之管斑之見。

        1 SDH網(wǎng)同步的基本知識

        1.1 SDH網(wǎng)絡(luò)為什么要同步

        在數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)中,傳輸和交換的都是數(shù)字信號。線路傳送的都是比特流,如果網(wǎng)元間不能同步,就會在數(shù)字交換機的緩存器中產(chǎn)生信息比特的溢出和取空,導(dǎo)致數(shù)字的滑動損傷,造成數(shù)據(jù)出錯。滑動損傷對各種不同信號產(chǎn)生不同的影響,例如,對于64kbit/s的PCM語音信號,當(dāng)滑動速率達(dá)到每天255幀時可聽見一些咯喳聲,對于壓縮的圖像信號,如:DSI信號,每滑動一幀,將丟失一行或多行信息或出現(xiàn)“定格”現(xiàn)象,對于采用9600波特率調(diào)制解調(diào)器的C3類傳真機,一次滑動會導(dǎo)致傳輸圖文垂直位置0.08英寸信息丟失。為此,應(yīng)使網(wǎng)絡(luò)中所有交換節(jié)點的時鐘頻率和相位都控制在預(yù)先確定的容差范圍內(nèi),這就是所謂的網(wǎng)同步。數(shù)字網(wǎng)同步包括比特定時同步和幀同步。

        1.2 同步方式及主從同步原理

        同步網(wǎng)的工作模式有:主從同步方式和相互同步方式。所謂相互同步就是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不設(shè)主時鐘,由網(wǎng)內(nèi)各交換節(jié)點的時鐘相互控制,最后都調(diào)整到一個穩(wěn)定的、統(tǒng)一的系統(tǒng)頻率上,從而實現(xiàn)全網(wǎng)的同步工作。因為一個同步設(shè)備的故障會影響網(wǎng)內(nèi)所有設(shè)備,且相互同步還存在故障隔離困難等運用方面的問題,因此,在實際網(wǎng)絡(luò)中,一般使用主從同步方式來實現(xiàn)同步,即網(wǎng)絡(luò)中某網(wǎng)元(通常為中心站)設(shè)有高精度、高穩(wěn)定度的時鐘源作為基準(zhǔn)主時鐘(PRC),并以此為基準(zhǔn)時鐘通過樹狀結(jié)構(gòu)的時鐘分配網(wǎng)傳送到網(wǎng)內(nèi)其他交換局,各交換局采用鎖相技術(shù)將本局時鐘頻率和相位鎖定在基準(zhǔn)主時鐘上,使全網(wǎng)各個交換節(jié)點時鐘都與PRC時鐘同步。ITU-T目前將各級時鐘劃分為四級:基準(zhǔn)主時鐘(PRC),由G..811規(guī)范;轉(zhuǎn)接局從時鐘(SSU-T),由G.812規(guī)范;端局從時鐘(SSU-L),由G.812規(guī)范;網(wǎng)元時鐘(SEC),由G.813規(guī)范。顯而易見,主從同步的優(yōu)點是網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性較好,組網(wǎng)靈活,對從節(jié)點時鐘要求低,運用于樹型結(jié)構(gòu)和星型結(jié)構(gòu),但對同步分配鏈路的故障很敏感,一旦PRC發(fā)生故障會造成全網(wǎng)的問題。

        1.3 SDH自愈環(huán)的同步要求及方法

        如果主從同步網(wǎng)采用SDH作為傳輸手段,此時,不僅是各交換節(jié)點的時鐘全部要同基準(zhǔn)主時鐘保持同步,同步鏈的長度有一定限制,而且SDH網(wǎng)元內(nèi)的TM、ADM、REG、DXC等各種設(shè)備也應(yīng)與基準(zhǔn)主時鐘保持同步,因為SDH是靠指針值修正各設(shè)備之間的頻率差,且以字節(jié)為單位(TU-12和TU-3的調(diào)整單位為1個字節(jié);AU-4的調(diào)整單位為3個字節(jié)),因而抖動是難免的,也是PDH在SDH中傳輸保持同步所特有的。本段重點對目前電力系統(tǒng)通信中流行的單個的SDH自愈環(huán)網(wǎng)(業(yè)務(wù)網(wǎng)),從同步網(wǎng)的概念,對SDH自愈環(huán)的同步作一原則概述:(1)整個網(wǎng)絡(luò)都同步于一個主時鐘,(主從同步方式);(2)同步信號不能環(huán)回;(3)不能采用經(jīng)過SDH網(wǎng)絡(luò)的2MB/S支路信號作為同步信號;(4)為保證同步信號的精度,ITU-T規(guī)定,單個同步鏈中,SSV設(shè)備不應(yīng)超過10個,因而應(yīng)盡量尋找最短路由。

        由于各廠家SDH設(shè)備不盡相同,但基本都具有以下幾種時鐘源的配置方式:(1)外同步定時源輸入(PRC,符合G.811規(guī)定);(2)從接受信號中提取定時:①線路定時:所有發(fā)送STM-N/M信號的定時信號都是由某一特定的輸入STM-N信號中提取;②通過定時:網(wǎng)元由同方向輸入的單一STM-N信號中提取定時信號,再對同方向的發(fā)送或輸入進(jìn)行同步;③環(huán)路定時:網(wǎng)元中的每個發(fā)送STM-N信號都由相應(yīng)的輸入STM-N信號中提取的定時來同步;(3)內(nèi)部定時源(SEC,符合G.813規(guī)定)。

        PRC可配置一個獨立的高精度時鐘發(fā)生器,如銫原子時鐘;或從GPS(全球定位系統(tǒng))采集參考時鐘,或由BITS(大樓綜合定時系統(tǒng))提供。

        為了實現(xiàn)同步系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠自動恢復(fù),SDH的段開銷(SOH)引入了S1字節(jié)(后4比特),作為同步狀態(tài)標(biāo)志(SSM)字節(jié)(定義了6種狀態(tài)標(biāo)志),對網(wǎng)同步的狀態(tài)與質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測,并幫助進(jìn)行網(wǎng)同步的保護倒換。如果某一網(wǎng)元能夠接受到多個定時參考時,它應(yīng)能夠選擇其中質(zhì)量等級最高的信號,當(dāng)有相同質(zhì)量等級信號存在時,可以通過人為設(shè)置的優(yōu)先級來進(jìn)行選擇,如果設(shè)備不具備識別SSM信息,對其應(yīng)具有設(shè)定定時質(zhì)量等級的功能。SDH自愈環(huán)不僅能對業(yè)務(wù)實行保持,同時也對時鐘源的選擇提供了保護機制。

        目前,地區(qū)SDH光纖自愈環(huán)網(wǎng)基本用GPS的2Mbit/s定時信號作為主站的外時鐘源,網(wǎng)元節(jié)點以線路抽時鐘為主的主從同步方式。

        1.4 節(jié)點的同步運行模式

        網(wǎng)絡(luò)從時鐘(從節(jié)點)工作模式有三種狀態(tài):(1)正常工作模式:內(nèi)部晶振鎖定于外部定時參考源(鎖定模式);(2)保持模式:外部定時基準(zhǔn)失效時,內(nèi)部電路采用失效前存儲的最后的頻率信號為基準(zhǔn)進(jìn)行工作。在一定期間內(nèi)(至少24小時),當(dāng)外部參考信號恢復(fù)后,系統(tǒng)將倒換到鎖定模式工作。(3)自由運行模式:保持模式超過一定時間后,由于內(nèi)部晶振的精度較低,偏差越來越大,從而完全由時鐘內(nèi)部振蕩器工作于自由振蕩方式。

        2 故障1:SDH自愈環(huán)中電話、遠(yuǎn)動信息正常,撥號上網(wǎng)不行

        2.1 故障現(xiàn)象

        作者所在公司的城區(qū)自愈光纖環(huán)網(wǎng)初期為南北兩個相切的環(huán),中心站為中興一體化機型(S360-155),南北環(huán)各有5個、6個節(jié)點,采用中興緊湊型(V2-S310)。中心站配有4個ZXSM-10智能PCM,分別用于二線電話、環(huán)路中繼、四線遠(yuǎn)動、V.28數(shù)據(jù),各節(jié)點配有一個智能PCM。保護方式為1+1的子網(wǎng)連接保護(VC-12保護),主站的PRC為GPS-2Mbit/s時鐘源。網(wǎng)元節(jié)點依據(jù)最短路由,并以不形成環(huán)路方式配置兩個方向的線路抽時鐘。

        網(wǎng)絡(luò)建成運行一年多,電話、遠(yuǎn)動信息(2.4K)運行正常。由于工作需要,準(zhǔn)備在網(wǎng)元節(jié)點上利用二線話路開通撥號上網(wǎng)業(yè)務(wù)(163),但在其中某一節(jié)點調(diào)試時,幾乎撥不上去。換一節(jié)點再試,最多出現(xiàn)一個顯示不全的主頁,根本瀏覽不了。而語音電話聽起來基本沒有噪聲,自動化信息運行正常,網(wǎng)管也無任何告警指示。問題出在哪里呢?經(jīng)過多次主站節(jié)點的換板及音頻部分軟件設(shè)置修改,還是沒用!設(shè)備是應(yīng)該支持的,不通是沒有道理的,但這個不通的道理是什么呢?說實在的,那時只是想不通。廠方維護人員也是沒招。

        2.2 處理方法

        一段時間后,廠方維護人員無意中發(fā)現(xiàn),所有PCM的定時源未定義,這下才恍然大悟,原來是“同步”在作怪,短短的幾分鐘設(shè)置,問題就迎刃而解了。

        2.3 原因分析

        從同步網(wǎng)理論來看,此種情況下,所有PCM時鐘的運行模式,都處于自由振蕩方式,而各PCM的晶振電路差異各不相同,其頻率和相位精度的誤差對話音信號及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(遠(yuǎn)動信息)的影響不太明顯,雖然網(wǎng)管和PCM沒有顯示“失步”或誤碼之類的告警,一旦進(jìn)行相對高速大流量的數(shù)據(jù)交換就顯得突出了—— 失去同步,一定的誤碼率對不同的數(shù)字通信的影響是不同的。道理很簡單,也是人所共知的,但就是未從這方面去分析、查找故障的原因。為此,我們對中心站的四個PCM業(yè)務(wù)配置進(jìn)行重新調(diào)整。因為原先是按話路性質(zhì)集中配置的,只能有一種業(yè)務(wù)“點到點”,其它業(yè)務(wù)要從PCM 2M進(jìn)出線轉(zhuǎn)接,在PCM間穿透,這樣對“同步”的質(zhì)量也是有影響的。這也算是對教訓(xùn)的總結(jié)吧。

        3 故障2:視頻會議終端與MCU間經(jīng)SDH(2M)傳輸后幀失步

        3.1 故障現(xiàn)象

        作者所在公司的視頻會議系統(tǒng)是選用華為ViewPoint8620綜合視訊交換平臺及8620視訊終端。主站與終端間通過北電SDH市——縣光纖環(huán)網(wǎng)的2M通道進(jìn)行連接,運行正常。由于工作需要,欲將MCU對某縣的通道切換到中興V2(155M)電路上傳輸。

        兩中興V2傳輸設(shè)備配置正確,尤其是同步定義,業(yè)務(wù)正常,但把視頻2M切換(主站上,北電、中興SDH及華為MCU,共用一個DDF架;縣公司端,北電與中興分放兩室,視頻終端的2M線約需增加10m,原2M線路長度約30m。)其上時,MCU卻顯示幀失步,不能正常工作。

        3.2 原因分析及處理

        對V2通道進(jìn)行2M誤碼監(jiān)測,正常。這種現(xiàn)象究其原因,可能有兩方面原因:1、2M線路衰耗過大,(乃至于中間搭接引起頻率特性失真);2、中興2M接口傳送能力差,滿足不了相對長距離的傳輸。但,在縣公司端的2M線兩端分別對MCU及視頻終端進(jìn)行環(huán)回時,卻都顯示正常。這足以排除線路上的問題,因為環(huán)回時,相當(dāng)于原來兩倍的線路長度。問題到底出在哪里?難道還存在兩種端口不匹配導(dǎo)致失步?

        從理論上來講,視頻終端應(yīng)同步于MCU,SDH 2M通道只是提供一種“透明”傳輸,一臺數(shù)字設(shè)備對其自身的信號肯定是同步的。因此,只能是視頻終端與MCU工作在不同步狀態(tài)。那么,它們的同步機理是什么呢?不同步的原因又是什么呢?

        在對中心站2M配線做進(jìn)一步檢查時,發(fā)現(xiàn)DDF架上MCU的2M線屏蔽層與中興SDH 2M線屏蔽層不通!把中興的2M線屏蔽層處理好后,視頻系統(tǒng)正常。

        4 故障3:開關(guān)電源RS232監(jiān)測端口接上V.28端口不傳數(shù)據(jù)

        4.1 故障現(xiàn)象

        作者有一次檢修城區(qū)SDH環(huán)網(wǎng)中某節(jié)點的華為電源監(jiān)測通道?,F(xiàn)象是中心站監(jiān)控系統(tǒng)顯示該站RS232通道不通,節(jié)點監(jiān)控模塊也不發(fā)數(shù)據(jù)。但在節(jié)點上用筆記本運行電源監(jiān)控模塊工作正常,并且在光端機PCM V.28該端口處環(huán)回給中心站時,工作也正常。在VDF架上用萬用表測量收、發(fā)電壓(對地線)均在正常范圍內(nèi)(RS232發(fā)送電壓在9V左右均屬正常值),對DB9串口2、3腳短接測量還是好的。終端和通道分別運行都正常,可怎么就聯(lián)不上呢?

        4.2 故障原因及處理

        正當(dāng)一籌莫展,準(zhǔn)備換一個V.28通道試試時,突然想,何不把5腳地線(因為是用的網(wǎng)絡(luò)線連接DB9頭,用四根白線中的一根白線作為地線卡在VDF上)也量一量。測量結(jié)果不通,DB9的5號線是另一根未卡的白線(原來,上次檢查時,有人把線對重新卡接了一回,卡錯了)。重新卡接地線后,通信正常。

        本故障及故障2從理論上解釋似乎與“同步”相去甚遠(yuǎn),從電路的工作原理去分析可能更清晰明白一點。但從故障2MCU顯示“幀失步”這個角度看,本人有一個新的想法:各自能夠獨立運行,而只是連接不上的(當(dāng)然是同一規(guī)約),是不是就可以把它稱之為“失步”——不能協(xié)調(diào)工作是它的真正含義。而不是局限于網(wǎng)絡(luò)失去了網(wǎng)同步才稱之為“失步”。產(chǎn)生“失步”的原因是多種多樣的,作為一名通信維護人員,如何在眾多復(fù)雜的故障現(xiàn)象中,找出故障的真正原因,不僅要借助于設(shè)備,更要從理論的高度去分析問題,查找故障原因,從而更好地解決問題。

        5 關(guān)于公司同步網(wǎng)建設(shè)的一點建議

        同步是如此重要。特別是隨著信號速率的不斷提高和我公司交換網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展,同步尤顯重要。同步不僅是一個站點的通信設(shè)備接口間的匹配,更主要的是通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的系統(tǒng)同步。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)共用一個(或幾個)高等級、高精度的PRC同步信號才能得以保證系統(tǒng)同步。目前我公司系統(tǒng)在市公司通信機房內(nèi)建有全球定位系統(tǒng)(GPS)作為同步源,而縣公司沒有高精度的同步源,都上GPS投資較大。把同步信號傳到其它通信節(jié)點的系統(tǒng)就叫同步網(wǎng)。目前公司系統(tǒng)的市—縣信息網(wǎng)采用的SDH制式,不能作為同步傳輸通道,因此,應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)展情況,結(jié)合其它通信需求建立一個同步網(wǎng),確保通信健康發(fā)展。

        6 結(jié)語

        電力系統(tǒng)通信設(shè)備種類較多,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,多種通信接口對接頻繁,因而通信故障的種類不勝枚舉。但通信技術(shù)的發(fā)展,特別是數(shù)字設(shè)備的高度集成化,使得通信維護變得似乎簡單了,只要知其然,而不知其所以然變得心安理得。但是,經(jīng)驗是個寶,理論少不了。理論是理解各類設(shè)備、分析各種運行狀態(tài)的靈魂。它不僅有助于分析、解決問題,甚至還能避免產(chǎn)生人為的故障。本文從SDH為代表的數(shù)字通信中網(wǎng)同步原理這一側(cè)面,通過實際工作中處理問題的過程,旨在說明專業(yè)基礎(chǔ)理論在實際工作中的重要性。由于篇幅及水平有限,故障2和故障3未能作出詳盡的理論分析。不妥之處,敬請各位專家及同仁不惜指正!

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