鐵路通信同步網(wǎng)建設(shè)方案研究

高大綱

0 引言

同步的含義是使通信網(wǎng)內(nèi)運行的所有數(shù)字設(shè)備工作在一個相同的平均速率上。如果發(fā)送設(shè)備的時鐘頻率快于接收設(shè)備的時鐘頻率，接收端就會周期性地丟失一些送給它的信息，該信息丟失稱為漏讀滑動；如果接收端的時鐘頻率快于發(fā)送端的時鐘頻率，接收端就會周期性地重讀一些送給它的信息，該信息重讀稱為重讀滑動。網(wǎng)絡(luò)同步的基本目標是控制受控滑動的發(fā)生。同步網(wǎng)合理的規(guī)劃建設(shè)是為避免不可接受的同步性能，并減少潛在的、難于發(fā)現(xiàn)的問題，從而降低運行維護成本。

1 鐵路通信同步網(wǎng)現(xiàn)狀

鐵路既有通信同步網(wǎng)經(jīng)過多年的建設(shè)，已覆蓋了全國31個省、自治區(qū)、直轄市，不僅為鐵路通信系統(tǒng)提供同步，同時還為鐵通公司公網(wǎng)設(shè)備提供著同步業(yè)務(wù)。

1.1 鐵路通信同步網(wǎng)主要時鐘節(jié)點分布

（1）既有鐵路全國基準時鐘（PRC）的 5個節(jié)點分布在北京（通信中心）、沈陽、西安、武漢、廣州等城市。既有PRC節(jié)點設(shè)備的配置為單銫鐘+雙GPS+銣鐘。

（2）既有鐵路區(qū)域基準時鐘（LPR）在各省內(nèi)設(shè)置有1～2套1級基準時鐘，第一基準時鐘設(shè)置在省會、直轄市、自治區(qū)首府所在地，可以是省內(nèi) PRC兼做或者是 LPR，第二基準時鐘一般是LPR。既有LPR節(jié)點設(shè)備的配置為雙銣鐘+雙GPS。

1.2 鐵路通信同步網(wǎng)結(jié)構(gòu)

既有省際同步網(wǎng)按混合同步方式組網(wǎng)。北京（通信中心）、沈陽、武漢、廣州、西安設(shè)置的PRC分別為所轄區(qū)域的各省 LPR提供上一級同步定時源，每個LPR有來自2個不同路由的地面定時輸入信號。各省 LPR向本省內(nèi)的二級時鐘提供同步定時源；二級時鐘向三級時鐘提供定時同步源。

既有省內(nèi)同步網(wǎng)節(jié)點二級時鐘，主要設(shè)置在各通信樞紐、地級市所在地，每個 SSU-T有來自本同步區(qū)內(nèi)的 2個不同的一級基準時鐘的主備用地面定時輸入信號，也有來自另一同步區(qū)的一級基準時鐘的主備用地面定時輸入信號。

1.3 鐵路通信同步網(wǎng)定時鏈路的組織原則

（1）既有省際同步網(wǎng)定時鏈路是LPR從省際傳送網(wǎng)上獲取定時鏈路，定時傳送鏈路的組織原則：每個LPR必須有來自2個不同路由的地面定時輸入信號；省內(nèi)第一基準 LPR必須有直接來自1～2個PRC的地面定時輸入信號；省內(nèi)第二基準LPR可以有直接來自1～2個不同PRC的地面定時輸入信號，也可以從相鄰省內(nèi)的 LPR獲得地面定時輸入信號；第一基準時鐘為PRC時，可以向第二基準時鐘提供定時信號，第二基準時鐘不可以向第一基準時鐘提供定時信號。

（2）既有省內(nèi)同步網(wǎng)定時鏈路主要是為二級時鐘 SSU-T從一級基準時鐘獲得定時，定時傳送鏈路的組織原則為每個 SSU-T應(yīng)有來自本同步區(qū)內(nèi)的 2個不同的一級基準時鐘的主備用地面定時輸入信號，也可有來自另一同步區(qū)的一級基準時鐘的主備用地面定時輸入信號。在實際工程中，二級時鐘SSU-T可從省際傳送網(wǎng)獲得PRC/LPR的定時基準，也可以從省內(nèi)傳送網(wǎng)層獲得其他一級基準或二級時鐘傳來的定時信號。但是二級時鐘信號不能注入到省際傳送網(wǎng)中。

1.4 鐵路通信同步網(wǎng)局內(nèi)定時分配

既有鐵路通信同步網(wǎng)除了為傳輸設(shè)備提供同步定時信號，還為程控電話交換機SPC、數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC、No.7號信令設(shè)備、數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)DDN設(shè)備、ATM設(shè)備、智能網(wǎng)設(shè)備等提供定時信號。

1.5 鐵路通信同步網(wǎng)網(wǎng)管

既有通信同步網(wǎng)網(wǎng)管采用二級管理結(jié)構(gòu)，第一級全國網(wǎng)管中心，設(shè)在北京（通信中心），通過收集二級網(wǎng)管中心的數(shù)據(jù)，負責省際同步網(wǎng)管理，監(jiān)控各省基準時鐘設(shè)備及同步鏈路故障。第二級網(wǎng)管中心設(shè)在各省會城市或鐵路局所在地，負責集中監(jiān)控省內(nèi)、鐵路局內(nèi)各同步節(jié)點設(shè)備和同步鏈路。

同步網(wǎng)網(wǎng)管數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)是基于TCP/IP協(xié)議的傳送網(wǎng)絡(luò)。各個同步節(jié)點設(shè)備采用TCP/IP接口，將網(wǎng)管維護信息接入網(wǎng)管數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)，傳送到二級網(wǎng)管中心和一級網(wǎng)管中心。既有同步網(wǎng)網(wǎng)管數(shù)據(jù)傳送是利用既有同步網(wǎng)管DCN，分骨干層和接入層2級，骨干層節(jié)點設(shè)置在省會城市或鐵路局，接入層節(jié)點設(shè)置在地級城市。

2 鐵路通信同步網(wǎng)建設(shè)方案

2009年鐵通公司拆分后，分別與鐵道部和中國移動通信公司重新整合，引起通信系統(tǒng)資源的重新分配；另外，鐵路通信維護管理體制也隨之進行了調(diào)整。為了適應(yīng)鐵路通信網(wǎng)的發(fā)展，滿足鐵路運輸生產(chǎn)的實際需要，有必要對鐵路通信同步網(wǎng)進行重新規(guī)劃建設(shè)。

2.1 同步網(wǎng)的等級結(jié)構(gòu)

數(shù)字同步網(wǎng)工程設(shè)計規(guī)范中，將基于SDH傳送網(wǎng)的同步網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)分為3級，如圖1所示。在采用等級主從同步網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各節(jié)點之間的關(guān)系中，每個同步網(wǎng)節(jié)點都賦予一個等級地位，只允許較高等級的節(jié)點向較低等級或同等級的節(jié)點傳送定時基準信號。

圖1 同步網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)圖

這里，PRC（全網(wǎng)基準時鐘）和LPR（區(qū)域基準時鐘）均為一級基準時鐘，其性能指標滿足ITU-T G.811建議；二級節(jié)點時鐘配備了基于銣鐘振蕩器的數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL），具有極優(yōu)良的跟蹤特性、過濾特性和保持特性，其性能指標滿足ITU-T G.812建議；三級節(jié)點時鐘配備了基于高穩(wěn)晶體振蕩器的數(shù)字鎖相環(huán)，在跟蹤特性和過濾特性上，與二級時鐘幾乎一致，僅在保持特性上與二級時鐘有一些差距，其性能指標滿足ITU-T G.813建議。

2.2 鐵路通信同步網(wǎng)結(jié)構(gòu)及設(shè)備配置

鐵路通信同步網(wǎng)一般分為一級基準時鐘（PRC/LPR）、二級節(jié)點時鐘和三級節(jié)點時鐘。新建通信同步網(wǎng)全網(wǎng)采用混合同步，每個同步區(qū)內(nèi)為主從同步，同步網(wǎng)結(jié)構(gòu)可按照第1.2節(jié)、第1.3節(jié)所述的基本原則構(gòu)建。PRC的作用，一是為 LPR提供定時基準，二是為傳輸系統(tǒng)骨干層提供定時同步信號源；并按照2套GPS/北斗雙模衛(wèi)星接收+ 1套銫鐘+1套銣鐘進行配置；輸入信號優(yōu)先級順序依次為GPS/北斗雙模衛(wèi)星接收、銫鐘、銣鐘。LPR的作用，一是為二級節(jié)點時鐘提供定時基準，二是為傳輸系統(tǒng)匯聚層及以下各類通信系統(tǒng)提供定時同步信號源，有PRC的節(jié)點可兼做LPR使用；按照1套GPS+1套北斗雙模衛(wèi)星接收+2套銣鐘進行配置；輸入信號優(yōu)先級順序依次為 GPS/北斗雙模衛(wèi)星接收、主用PRC信號源、備用PRC信號源、銣鐘。二級節(jié)點時鐘的作用是為傳輸系統(tǒng)匯聚層及以下各類通信系統(tǒng)提供定時同步信號源；配置2套銣鐘，輸入信號優(yōu)先級順序依次為主用 LPR信號源、備用 LPR信號源、銣鐘。三級節(jié)點時鐘的作用是為傳輸系統(tǒng)匯聚層及以下各類通信系統(tǒng)提供定時同步信號源；配置晶體鐘；輸入信號優(yōu)先級順序為二級鐘信號源、晶體鐘。

2.3 鐵路通信同步網(wǎng)時鐘設(shè)置

根據(jù)鐵路通信網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展需求，國內(nèi)鐵路通信同步網(wǎng)PRC應(yīng)在北京、沈陽、武漢、廣州、西安、成都的6個節(jié)點設(shè)置。

LPR按照每個省會城市設(shè)置1個主用，省內(nèi)另一城市設(shè)置1個備用（鐵路線不發(fā)達的省份和直轄市除外）的方式進行建設(shè)。LPR設(shè)置地點如表 1所示。

表1 LPR設(shè)置地點情況表

二級節(jié)點時鐘根據(jù)鐵路建設(shè)項目的需要，一般考慮在鐵路沿線極長定時鏈路情況下設(shè)置。二級節(jié)點時鐘的作用是為傳輸系統(tǒng)匯聚層及以下提供定時同步信號源。

三級節(jié)點時鐘按每隔n（建議n取10）臺SDH設(shè)備設(shè)置1臺，該三級節(jié)點時鐘以其上一級SDH設(shè)備的線路時鐘為時鐘源。其作用是為傳輸系統(tǒng)匯聚層及以下提供定時同步信號源。在鐵路通信同步網(wǎng)建設(shè)中，盡量避免使用三級節(jié)點時鐘。

2.4 鐵路通信同步網(wǎng)定時鏈路

鐵路通信同步網(wǎng)定時鏈路組織原則與第1.3節(jié)組織原則相同。需說明的是新建同步網(wǎng)局間定時鏈路應(yīng)優(yōu)選骨干層傳輸系統(tǒng)的傳輸通道，根據(jù)鐵路骨干層傳輸系統(tǒng)的規(guī)劃方案，全路18個路局各設(shè)置1處OTN骨干層傳輸設(shè)備，故同步網(wǎng)設(shè)備應(yīng)與OTN設(shè)備設(shè)置于同一機房。由此，北京（通信中心）、武漢、廣州、上海、西安、成都等6個PRC至所轄區(qū)域內(nèi)的主用LPR的鏈路可分為以下3種情況：

（1）北京（通信中心）、武漢、廣州、上海、西安、成都等本地LPR如果與PRC同機房，則直接相連；如果異地，需要借助匯聚層傳輸系統(tǒng)或其他傳輸系統(tǒng)相連。

（2）其他城市，而且LPR所在省會城市同時又是鐵路局所在地的，如濟南、太原等城市，可直接利用OTN網(wǎng)絡(luò)傳遞定時同步信號。

（3）其他非鐵路局所在地的省會城市，如長春、石家莊等城市，首先利用OTN骨干層傳輸系統(tǒng)連接到其所屬PRC路局，然后借助局內(nèi)相關(guān)傳輸網(wǎng)絡(luò)進行連接，此時定時鏈路可能較長。

2.5 時鐘的連接原則

時鐘的連接原則如圖2所示，n表示相鄰2個時鐘設(shè)備間的SDH網(wǎng)元數(shù)量；K表示鐵路線極長定時鏈路中二級/三級時鐘數(shù)量。根據(jù) ITU-T的建議取值：n≤20，K≤7，n×K≤60。

圖2 同步網(wǎng)時鐘傳輸鏈示意圖

2.6 鐵路通信同步網(wǎng)局內(nèi)定時分配

使用同步網(wǎng)提供定時信號的通信設(shè)備主要有傳輸設(shè)備（SDH、OTN等）、GSM-R設(shè)備、No.7信令設(shè)備、DDN設(shè)備、智能網(wǎng)設(shè)備、程控電話交換機SPC、數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC、ATM設(shè)備以及其他通信設(shè)備等。

2.7 鐵路通信同步網(wǎng)網(wǎng)管

同步網(wǎng)網(wǎng)管可分2層兩級建設(shè)，一級管理中心設(shè)在鐵道部（北京通信中心），主要職責是對二級管理中心的監(jiān)測和管理，通過收集二級網(wǎng)管中心的數(shù)據(jù)，負責省際（局間）同步網(wǎng)的管理，監(jiān)控各?。ň郑┗鶞蕰r鐘設(shè)備及同步鏈路故障；二級管理中心設(shè)在18個鐵路局（通信段），主要職責是管理鐵路局所轄區(qū)域內(nèi)的同步設(shè)備（包括PRC、LPR、二級、三級時鐘）。其他節(jié)點視重要性可設(shè)置本地維護終端。同步網(wǎng)網(wǎng)管信息的傳送，主要利用鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)傳遞網(wǎng)管信息。

3 結(jié)束語

鐵路通信同步網(wǎng)應(yīng)圍繞鐵路發(fā)展的戰(zhàn)略目標、結(jié)合鐵路運輸生產(chǎn)的實際需要、適應(yīng)鐵路通信的維護管理體制進行建設(shè)，同時還應(yīng)綜合考慮各通信子系統(tǒng)對鐵路通信同步網(wǎng)的需求。另外，近期建議鐵路通信同步網(wǎng)應(yīng)維持現(xiàn)狀，根據(jù)鐵路建設(shè)的需要對既有PRC/LPR進行端口擴容，同時增建部分二級節(jié)點時鐘，加快既有同步網(wǎng)網(wǎng)管的整合，隨著客運專線的建設(shè)，鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的完善，同步網(wǎng)的網(wǎng)管逐步利用數(shù)據(jù)網(wǎng)解決網(wǎng)管信息傳遞問題。總之，加快鐵路通信同步網(wǎng)的建設(shè)，對提高鐵路通信網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量是非常必要的。

[1]YD 5089-2005 數(shù)字同步網(wǎng)工程設(shè)計規(guī)范[S].