移动电话传输网同步问题的探讨

移动电话传输网同步问题的探讨
    摘要：近年来，SDH设备越来越多地应用在移动网的传输电路中，但利用SDH设备
组网时常受到网同步问题的困扰，本文分析了江苏省移动网PDH和SDH两种传输体制混
用的现状及产生时钟抖动的原因，并探讨了解决基站同步问题的方法。
    主题词：移动通信网  准同步数字体系  同步数字体系  基站  时
    移动通信的飞速发展，使得移动网每年大规模的扩容所需的传输电路不断翻番。
由于SDH系统比PDH系统更具优越性，因此传输设备正从PDH向SDH逐步过渡。一些移动
交换局之间、移动交换局与本地网交换局之间、移动交换局与基站之间相当多的传输
电路是通过SDH设备沟通。然而，人们在SDH设备组网时常常会受网同步的问题困扰。
目前江苏省移动网BTS的同步时钟是从BSC到BTS之间的传输通道中提取，爱立信和阿
尔卡特的基站均不提供外部时钟输入的瑞口，这些基站设备是基于采用传统PDH的组
网方式而设计的。而按照SDH的传输体制，由于指针调整的原因，其传送时钟是通过
线路码传输，由分插复用器（ADM）专门的时钟瑞口输出。如果采用从SDH设备的随路
码流中提取时钟的方法，将会带来一系列诸如失步、滑码、死站的问题。
    一般的交换机对传输传送时钟的要求为4.6PPM，而按照ETSI的GSMO5.10建议中提
出的GSM无线子系统时钟和同步的建议和要求，BTS使用的时钟绝对精度应优于0.05-
PPM。这是因为无线系统为了提高频率的利用率，采用了缩小频点间隔的方法。提高
设备发射稳定性和突发序列的准确性来缩小频点间隔和时隙间隔，采用这种方式的前
提之一是：保证使用的时钟具有较高的精度。然而其内部时钟的优劣与系统时钟有关；
系统时钟不仅取决于时钟源的等级，还取决于系统传输质量。
    两种模式下产生时钟抖动的原因
    要建立一个高效、可靠的同步网，不仅要有高质量的时钟源，还要有高质量的时
钟传送通道。目前，我省在13个本地网都建立了高精度的BITS，各MSC可以将时钟瑞
口与BITS同步；MSC通过BSC与BS相连，即BS从BSC得到同步时钟。传送时钟信号的有
PDH和SDH两种传输体制的设备混合使用。
    PDH传输通常是采用正码速调整技术，在低速率信号码流向高速率复用时，采用
的方式是将帧同步码、V脉冲、C脉冲预先插入以提高支路码流。例如一个2.048Mbit
／s的E1信号通过复用前的码速调整后速率变为2.112Mbit／s，然后将4个支路依次复
用成8.448Mbit／s的信号，在接收端再将插入的帧同步码、V脉冲、C脉冲—一剔除。
这样在插入和剔除相关比特时，就会产生抖动，这个抖动在传输同步时钟时就会产生
损伤。帧同步码和插入标志码的插入和剔除是有一定规律的，由此带来的抖动损伤可
以通过滤波器滤除。而插入码由于在帧结构中没有具体的结构位置，是一组随机的、
不确定的码流，不易处理。通常PDH传输设备引起的抖动就是由插入码引起的，好在
插入码在整个帧结构中的比例非常小，其影响几乎可以忽略不计。
    SDH传输体制除了采用码速调整技术以外，还采用了指针调整技术以及映射技术。
由于指针调整是按字节为单位进行的，一个字节8个比特，因而一次字节调整将产生
8UI的相位跃交。对于140Mbit／s支路信号来说，指针调整是按3个字节为单位进行的，
因而一次调整将产生24UI的相位跃变。无论哪一种情况，指针的调整过程都最终反映
为准同步支路输出抖动。指针调整的依据是传输系统和支路信号的相位和频率的差异。
在非劣化模式下（即正常工作），所有网络单元时钟最终锁定了基准主时钟，理想情
况下不会有指针调整。但是同步分配噪声过程是不可避免的，因而仍然可能产生少量
的随机指针调整。显然，在劣化模式，当SDH网的源端或终端失去定时基准时，由于
时钟的频率偏移，带来大量的指针调整。此外，SDH利用塞入比特的方法将难同步支
路信号映射进SIM－1帧结构并进行传送，在SDH网关处去掉塞人比特和通道开销（留
下空隙）后即可恢复支路信号。这些带有空隙的信号，虽然可以通过缓冲器和相位平
滑电路减小这种映射科动的幅度，但不能完全消除，特别是幅度大、频率低的指针调
整抖动无法滤除，反映在输出支路的抖动指标上。
    总之，由于传输机理的原因，当SDH的2M作为传送定时信号时，其传送的信号不
再具有上级时钟的信息，也就是说此时，其传输通道是非透明的。
    解决基站同步问题的方法
    1.基站提供外部时钟输入端口
    由于SDH传输机理的限制，其时钟是通过没有经过指针调整的线路码流传送，在
SDH的ADM以及TM设备上提供时钟输出端口。如果SDH设备的上游同步于BTTS，则SDH设
备输出的2Mbit／s时钟信号是BITS透明传送过来的“干净”时钟信号。当然，这就要
求基站设备提供外部时钟输人端口。在基站设备目前不具备时钟输入端口的情况下，
可以来用以一个2M端口作为时钟输人端口的组网方式。
    2.传输提供符合要求的混合因流的时钟
    方式一采用PDH传送时钟
    目前，许多BSC到BS间都采用PDH传送同步时钟的方式，基站本身没有设计外接同
步时钟端口，也是基于PDH传输体制，由2M信息码流中提取同步时钟的设计思路。但随
着SDH传输设备的大量使用，越来越多的传输电路是由SDH设备沟通或者通过SDH设备转
接，纯粹的PDH电路将会越来越少。这种直接采用PDH的组网方式将会越来越少。
    方式二采用缓存器改善SDH支路抖动
    前面介绍了SDH设备由于抖动等因素，使得SDH的支路信息码流不具备透明传输上
游时钟的特性。但是，在非劣化模式（即正常工作），所有网络单元时钟最终锁定于
基准主时钟，理想情况下不会有指针调整，有的只是同步分配噪声产生少量的随机指
针调整。这样我们只要将SDH设备与BITS保持同步，保证SDH设备一直工作在非劣化模
式，通常就不会产生大幅度指针调整带来的抖动。对于同步分配噪声产生少量的随机
指针调整，由于其产生的机率比较少，带来的科动幅度也较小。因此，只要采用一个
足够大的缓冲器将SDH的支路信号写进去，再用SDH线路码传送过来的标准BITS时钟（
即ADM设备CLK－OUT端口输出的时钟）去读出。使得SDH通过线路码传送过来的BITS时
钟映射到SDH的支路信息码流中。
    方式三采用PDH设备将同步时钟嵌入信息码流的方式
    ITU－T对SDH设备支路的最大输出抖动容限以及PDH设备支路的最大输入抖动容限
作了具体的规范，保证了SDH设备与PDH设备在接口处的各种业务不受抖动损伤的影响。
    与方式二采用缓存器改善SDH支路抖动的原理类似，所不同的是没有增加专门的
缓存器，而是采用PDH设备与SDH的2Mbit／s的支路端口相连接的同时，将PDH传输设
备通过外接同步时钟端口与SDH传送过来的BITS接驳。使得SDH设备通过STM－N线路码
流传送过来的时钟BITS信号，通过外部时钟瑞口嵌入PDH的信息码流中。
    随着移动通信的不断发展，越来越多的传输通道将由SDH设备来沟通；越来越多
的设备需要保持网络同步才能正常运行。只有我们认识网路同步的重要性，不断跟踪
各种新技术的发展方向，了解SDH传输体制的特点，才能科学合理地组织网路。希望
本文能够为各地建设移动网传输通道以及解决移动基站同步问题时提供一点参考。