陳盼盼

（中鐵電氣化局集團有限公司設(shè)計研究院，北京 100166）

1 概述

隨著社會需求的不斷發(fā)展，人們更加關(guān)注信息的傳送以及業(yè)務(wù)功能的實現(xiàn)，往往不是特別關(guān)注同步網(wǎng)。同步網(wǎng)為傳輸系統(tǒng)、無線系統(tǒng)、調(diào)度通信系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供頻率和時間同步，是必須依賴的支撐網(wǎng)，是協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)運行、保持“步調(diào)一致”的總指揮，使各網(wǎng)元節(jié)點的時鐘頻率和相位都限制在一定的范圍內(nèi)，同步網(wǎng)質(zhì)量不好或故障，直接影響到各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。

針對鐵路干線傳輸系統(tǒng)由原來的骨干（匯聚）和接入兩層組網(wǎng)架構(gòu)，通過新增傳輸設(shè)備改造為骨干、匯聚、接入三層組網(wǎng)架構(gòu)；新增傳輸設(shè)備串入既有傳輸環(huán)中等情況引起傳輸組網(wǎng)變化，使得既有定時鏈路無法滿足傳輸系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等的同步需求，此時就需對同步網(wǎng)進行重新規(guī)劃，以滿足線路中各系統(tǒng)的時鐘同步和時間同步需求。

2 傳輸組網(wǎng)變化引起時鐘同步變化情況分析

時鐘同步網(wǎng)由節(jié)點時鐘和同步定時鏈路構(gòu)成，節(jié)點時鐘是同步網(wǎng)的核心，同步定時鏈路提供定時基準(zhǔn)信號的傳遞。根據(jù)既有不同鐵路干線同步網(wǎng)現(xiàn)狀，下面將對新增傳輸設(shè)備后對時鐘同步網(wǎng)的定時鏈路和節(jié)點時鐘的影響進行分析。

1）無需新建定時鏈路

如圖1所示，新增傳輸設(shè)備NE4，原有傳輸環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)無需更改，只是將NE4串入既有傳輸環(huán)網(wǎng)中，無需新建定時鏈路，同步源等也無需更改。

圖1 時鐘定時鏈路示意圖（無需新建定時鏈路）Fig.1 Schematic diagram of clock timing link(no need to build a new timing link)

2）需新建定時鏈路

如圖2所示，新增傳輸設(shè)備NE3、NE4后，需與既有傳輸設(shè)備構(gòu)建新的環(huán)型網(wǎng)，NE3、NE4不同物理路由從既有同步網(wǎng)中提取主備用定時基準(zhǔn)信號。

3）需新設(shè)節(jié)點時鐘

如圖3所示，新增傳輸設(shè)備引起傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)變化，此時匯聚層傳輸設(shè)備為18個。受極長定時鏈路的限制，需根據(jù)安全可靠性和運維等來增設(shè)節(jié)點時鐘，并對同步網(wǎng)和定時鏈路重新規(guī)劃，以滿足各系統(tǒng)同步需求。

圖3 傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖（需增設(shè)節(jié)點時鐘）Fig.3 Schematic diagram of transmission system networking (need to add a node clock)

實際上，在時鐘同步改造工程中，上述3種情況并不只是單一出現(xiàn)的。由于傳輸網(wǎng)是時鐘同步網(wǎng)的承載者，新增傳輸設(shè)備等引起傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)變化，都會影響到定時鏈路的變化。

3 工程實例分析

結(jié)合集通線時鐘和時間同步改造工程，具體分析長大干線新增傳輸設(shè)備后對既有時鐘同步的影響。集通線由集二線賁紅站起，至通霍線的哲里木站止，電化擴能改造后，線路長度923.635 km。

3.1 現(xiàn)狀分析

全線新增17套SDH 10 Gbit/s傳輸設(shè)備，組建骨干層；蒙大段新增5套SDH 2.5 Gbit/s傳輸設(shè)備，與賁蒙和大哲段匯聚層傳輸設(shè)備組建匯聚層，全線新增82套SDH 622 Mbit/s接入層傳輸設(shè)備?？紤]到新增SDH傳輸網(wǎng)元數(shù)量增多，并由此引起傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)方式變化、定時鏈路增長等因素，需要根據(jù)SDH傳送網(wǎng)和同步網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的實際情況重新規(guī)劃，以滿足本工程時鐘同步定時需求。

集通線無時間同步設(shè)備，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)和網(wǎng)管系統(tǒng)等時間同步質(zhì)量差。

呼和局的時鐘同步網(wǎng)和時間同步網(wǎng)為兩個相互獨立的支撐網(wǎng)，需要兩套獨立網(wǎng)管設(shè)備進行管理，兩者之間的聯(lián)系只是在于時鐘同步網(wǎng)為時間同步網(wǎng)提供備用頻率輸入授時信號。

針對集通線時鐘和時間同步現(xiàn)狀，本文提出兩種改造方案。

3.2 方案1

全線共35個車站，考慮到運維管理、設(shè)備授時方便等方面，選定在樞紐站（桑根達來通信站和大板通信站）新設(shè)SSU-T和時間同步節(jié)點設(shè)備。

3.2.1 時鐘同步系統(tǒng)

1）時鐘同步網(wǎng)

桑根達來通信站BITS設(shè)備從本站SDH 10 Gbit/s傳輸設(shè)備的2 Mbit/s接口中獲取一級主用時鐘基準(zhǔn)信號和二級備用時鐘基準(zhǔn)信號，分別同步于呼和局LPR和大板通信站的SSU-T（如圖4所示）；大板通信站BITS設(shè)備通過新建骨干傳輸定時鏈路，從本站 SDH 10 Gbit/s傳輸設(shè)備的 2 Mbit/s外同步口中獲取一級主用時鐘基準(zhǔn)信號和二級備用時鐘基準(zhǔn)信號，分別同步于呼和局LPR和桑根達來通信站的SSU-T（如圖5所示）；當(dāng)主備地面定時鏈路都發(fā)生故障時，從新設(shè)的北斗+GPS衛(wèi)星接收機中獲取備用時鐘基準(zhǔn)信號。

圖4 集桑段時鐘同步示意圖Fig.4 Schematic diagram of clock synchronization of Jisang section

2）基于SDH的網(wǎng)同步

SDH傳輸設(shè)備的定時方法分別為外同步口提取外部時鐘源、線路碼流中提取時鐘源和內(nèi)部時鐘源。下面將分集桑段、桑大段、大哲段對全線時鐘同步定時鏈路進行重新規(guī)劃。

a.集桑段

集桑段時鐘同步定時鏈路如圖4所示。

集桑段傳輸設(shè)備分別通過來自呼和局LPR的主用定時鏈路1和大板通信站SSU-T的備用定時鏈路1，從線路碼流中獲取主備用定時基準(zhǔn)信號。

b.桑大段

桑大段時鐘同步定時鏈路如圖5所示。

骨干層傳輸設(shè)備通過來自呼和局LPR的主用定時鏈路1從線路碼流中獲取主用定時基準(zhǔn)信號；桑根達來通信站 SDH 2.5 Gbit/s 傳輸設(shè)備經(jīng) 2 Mbit/s外同步口從SSU-T中獲取主用定時基準(zhǔn)信號，為其他匯聚和接入層傳輸設(shè)備提供主用定時基準(zhǔn)信號（如圖5的主用定時鏈路2所示），為大板通信站SDH 10 Gbit/s傳輸設(shè)備提供備用定時基準(zhǔn)信號（如圖5的備用定時鏈路2所示）；大板通信站SDH 2.5 Gbit/s傳輸設(shè)備經(jīng)2 Mbit/s外同步口從SSU-T中獲取備用定時基準(zhǔn)信號，并為其他傳輸設(shè)備提供備用定時基準(zhǔn)信號（如圖5的備用定時鏈路1所示）。

c.大哲段

大哲段時鐘同步定時鏈路如圖6所示。

骨干層傳輸設(shè)備分別通過來自呼和局LPR的主用定時鏈路1和來自大板通信站SSU-T的備用定時鏈路2,從線路碼流中獲取主備用定時基準(zhǔn)信號；匯聚和接入層傳輸設(shè)備分別通過主用定時鏈路2和備用定時鏈路1從線路碼流中獲取主備用定時基準(zhǔn)信號。

圖5 桑大段時鐘同步示意圖Fig.5 Schematic diagram of clock synchronization of Sangda section

圖6 大哲段時鐘同步示意圖Fig.6 Schematic diagram of clock synchronization of Dazhe section

3.2.2 時間同步系統(tǒng)

本線在桑根達來通信站和大板通信站新設(shè)三級時間同步節(jié)點設(shè)備，通過RS-422/DCLS接口，從呼東通信站二級母鐘設(shè)備獲取主用時間同步基準(zhǔn)信號。在本站節(jié)點通過1PPS+ToD接口從衛(wèi)星接收機中獲取備用時間同步基準(zhǔn)信號，時鐘BITS設(shè)備通過2 Mbit/s或2 MHz輸出接口為時間同步網(wǎng)提供備用頻率輸入授時信號。新設(shè)三級時間同步設(shè)備通過FE/NTP、RS-422/DCLS等多種時間輸出接口為各應(yīng)用子系統(tǒng)以及子鐘設(shè)備提供時間同步信號。時間同步網(wǎng)構(gòu)成如圖7所示。

圖7 時間同步組網(wǎng)示意圖Fig.7 Schematic diagram of clock synchronization networking

3.3 方案2

在桑根達來和大板通信站分別設(shè)置SSU-T，并配備FE/NTP、RS-422/DCLS等多種時間輸出接口板，為各應(yīng)用子系統(tǒng)和子鐘等提供時間同步信號。在方案1的基礎(chǔ)上增加局干OTN傳送定時鏈路（如圖8所示），為兩站SSU-T提供定時基準(zhǔn)信號。

圖8 OTN傳送網(wǎng)定時鏈路示意圖Fig.8 Schematic diagram of timing link of OTN transmission network

3.4 總結(jié)及方案分析

第2節(jié)中提到的由于新增傳輸設(shè)備引起不同形式時鐘同步變化的3種情況，在集通線時鐘同步改造中都存在。下面將從安全可靠性、運維管理等方面對兩種方案進行分析。

1）從安全可靠性角度分析

方案1滿足本線同步網(wǎng)需求，能夠為集通線所有網(wǎng)元分配時間和頻率，且時鐘定時鏈路都未超過極長定時鏈路。新設(shè)SSU-T通過SDH傳輸網(wǎng)同步于呼和局LPR，將呼和局LPR作為主用基準(zhǔn)時鐘，且兩者互為備用基準(zhǔn)時鐘；當(dāng)兩個地面定時鏈路都失效時，SSU-T同步于北斗+GPS衛(wèi)星。方案2在方案1的基礎(chǔ)上增加新建局干OTN傳送網(wǎng)鏈路，為新設(shè)SSU-T傳送定時信號，地面定時鏈路變?yōu)閮蓚€不同的物理路由。在安全可靠性上，方案2優(yōu)于方案1。

2）從運維管理和成本投資角度分析

方案1時鐘和時間同步設(shè)備分開設(shè)置，需購置1套時鐘同步設(shè)備及網(wǎng)管設(shè)備和1套時間同步設(shè)備及網(wǎng)管設(shè)備，需占用機房內(nèi)兩個機柜空間，且分開運維管理，設(shè)備投資和人工成本較高；方案2時鐘和時間同步設(shè)備共用，只需1套時鐘同步設(shè)備、時間輸出板及網(wǎng)管設(shè)備，且只需占用機房內(nèi)1個機柜空間，實現(xiàn)了本線時鐘和時間同步的物理融合。和方案1相比，降低了設(shè)備投資，節(jié)省了機房空間，降低了能耗，且共享網(wǎng)管設(shè)備降低了人工運維成本。在運維管理和成本投資分析，方案2優(yōu)于方案1。

通過對以上兩種方案的分析，方案2更適合作為集通線時鐘和時間同步網(wǎng)改造的實施方案。

4 結(jié)束語

同步網(wǎng)是依托于通信傳輸網(wǎng)組成的網(wǎng)絡(luò)，是通信系統(tǒng)非常重要的支撐網(wǎng)絡(luò)，它不僅為通信傳輸網(wǎng)提供定時基準(zhǔn)來保證業(yè)務(wù)網(wǎng)的同步，并且通過傳輸網(wǎng)傳遞定時基準(zhǔn)信號與各級同步設(shè)備構(gòu)成同步網(wǎng)。由于長大干線-集通線接近1 000 km以及新設(shè)傳輸設(shè)備增多導(dǎo)致傳輸定時鏈路變長，集通線車站無骨干OTN設(shè)備或骨干SDH傳輸設(shè)備，且包頭東、呼和局LPR位于同一方向，受極長定時鏈路限制，本線新設(shè)SSU-T只能同步于呼和局LPR；且在哲里木方向無時鐘同步設(shè)備，導(dǎo)致大哲段匯聚層傳輸設(shè)備主備定時信號為同一路由。將來在進行骨干OTN網(wǎng)、傳輸網(wǎng)規(guī)劃改造時，本線時鐘同步網(wǎng)還可進一步優(yōu)化。