同步技术基础

文档名称 文档密级 资料编码 产品名称 运用对象 产品版本 V2.0 编写部门 光网络支持部 资料版本 V1.1 同步技术基础 拟 制 日 期 1998-11 日 期 日 期 日 期 华 为 技 术 有 限 公 司 版权全部 侵权必究 2004-12-14 华为机密，未经许可不得扩散 第33页, 共33页 修 订 记 录 日 期 修订版本 作 者 描 述 同步技术基础 文档密级内部公开 书目 1.1同步的重要性5 同步与异步5 同步与数字交换6 同步与数字传输7 同步与滑动缓冲器9 滑动产生的影响10 滑动性能指标11 1.2锁相与频率合成13 锁相环原理13 锁相环种类15 频率合成器16 主要技术指标20 1.3时钟原理21 时钟原理21 原子钟21 晶体钟23 GPS钟24 性能对比26 BITS27 1.4时钟术语29 关键词 同步，同步网，时钟 摘 要 本文档描述了同步网的基础学问，内容包括同步的概念、同步的重要性和时钟原理。 缩略语清单 无 参考资料清单 无 数字同步基础 1.1 同步的重要性 1.1.1 同步与异步 数字通信是数字信息从发送器向接收器传送的过程。发送器周期性地发送每位数据，接收器在接收到该数据的半个周期时刻进行采样并判决其值，以复原原数据，这种信息收发的位同步特别必要，影响这种协调的方式有同步和异步而二种。 图1-1 异步方式\发送的字符 v 异步方式 异步方式的工作过程如下 发送端先将欲要发送的信息分成一个一个的字符，对每个字符在发送前又进行包装，在每个字符前端插入起始位、末端插入停止位，构成10bit /字符的结构发送出去，如图1-1所示。接收端处在随时接收数据的等待状态，一旦收到启始位即受到提示进入短时间的收发同步状态，进而进行该字符数据的接收，在收到停止位时，能确认字符接收完毕，并打算下一个字符的接收。可见它是随机的字符发送方式，要求收发时钟频率大体相同才能保证有效接收。因此速率低、数据少、随机数据通信（如键盘、鼠标、远程终端）等通信场合运用。RS232－C即是广泛采纳的一种异步接口标准。 v 同步方式 同步方式的工作过程则不同，它是将要发送的字符数据集中批量发送，省去了所以字符前的起止位的提示，大大提高了数据传输的效率。在电信网中应包含了4个层次上的同步（1）位同步 （2）帧同步 （3）时隙同步（4）网同步。 它要求发送端和接收端有一样的时钟信号，既要同频也要同相。图1－2 为帧同步与异步方式的时序构对比示结意图。 图1－２异步同步传输数据流 对比可以看出在同步方式下，作为额外开销的同步字符，不随发送信息的多少而变更，在大量数据传送时，能有很高的效率。譬如，在发单个数据字符，每块同步损耗达200％，可在发送512个数据字符块时，则同步损耗仅占0.39，有特别高的传送效率，因而同步方式在计算机网络、数据数字通信中有更为广泛的应用。而异步方式更适合于终端、绘图仪、调制解调器等低速信息传递。 v 同步传送 通常时钟信号的获得来自二种途径其一是采纳时钟专线，即将发送端时钟干脆传送给接收端同步运用；其二是借助锁相环，利用发送端传送的信息流中的时钟频率、相位信息，进行同步时钟提取、复原再运用。有的是从从业务码流中提取时钟定时，有的是利用专用载波信号来提取同步定时。干脆运用专用定时的状况主要是在小系统的状况。由于接收端始终与发送端保持同步状态，信息的传送就省缺了每个字符前的同步提示，从而能将信息以数据块（帧）的方式，高速传递。 同步方式是现在数字通信的主要方式，同步技术的深化探讨也已成为数字通信系统不行分割的部分。就通信网看，同步在通信设备中如何保证，又对通信质量有何影响呢以下就典型的数字交换机和数字传输设备来进行分析。 1.1.2 同步与数字交换 数字交换机是通信网中的一个节点，通过节点的信息交换功能，信息才能在通信网中四通八达。而作为被传送和交换的数字信息则是以时分复用的方式构成的。其交换方法是数字交换机将收到的数字信息以一种依次写入存储器，以另一种依次从存储器读出后传送，因此节点处的信息交换实质是数字信息序列的时隙交换，如图1-3所示。 图1-3时隙交换的两种方式 因此，数字交换机通过对输入数字信号中的时隙作重新支配实现了数字信息交换，所以在信号进入交换网络之前，须要具备时隙交换的条件如下 1参与交换的数字信号的帧要在时间上对齐，即各路信号的帧要同步； 2各路信号的码率都要以交换设备的时钟速率为准，转换为相同码率，使时隙具有相同的速率。 但参与交换的信号可能来自不同的交换节点和传输设备，到达时间不行能相同，信号的码率也可能与本地时钟不同步，这就须要通过帧缓冲器进行帧同步及比特同步。当外来信号与交换设备内的时钟频率有差异时，则在进行比特同步时将产生滑动（详见节），滑动将使信号受到损伤，影响通信质量。 1.1.3 同步与数字传输 数字传输系统是对编码的数字信息以时分复用方式传送的。现在通信网中运用的时分多路复用传输系统主要有两类即准同步数字系列（PDH）和同步数字系列（SDH）。 v PDH 中的同步 PDH的复用是逐级进行的。因为被复接的支路信号可能来自不同方向，各支路信号的码率和到达时间不行能完全相同，因此在进行复接前各支路的码率应调至相等，并把划分比特流段落的帧同步码对齐，即码率和帧同码都要同步。为达到此目的，就要运用码速调整技术。码速调整（一般用正向码速调整）的原理是把参与复接的低次群的准同步码流调整到一个较高的码率，其中增加了帧同步码、业务码、插入码及插入标记等。例如PCM一次群在码速调整过程中将码率由2.048Mbit/s提高到2.11Mbit/s，使各参与复接的支路信号码率达到同步，然后才进行复接；复接后的高次群码流传送到收信端，先进行帧同步码检出，在实现帧同步后再进行分接，分接后的各支路再经码速复原单元，将各支路信号复原为与原输入码率相等的准同步码流。 因此可将PDH传输系统可看作是“透亮”的，即收信端的信号码率与发信端的码率相等。但在进行码速调整时有比特位插入操作，在收信端复原码速时，要有删除被插入的比特操作，因此信号将受到损伤，即信号增加了抖动成分。抖动给通信带来不良影响，但在PDH传输系统内部进行复接同步时，用插入比特的方法产生的抖动无法完全消退，所以这个系统内的的同步方法并不志向。 v SDH中的同步 SDH是用于光缆传输的同步数字系列，是一整套可以进行同步数字传输、复用和交叉连接的标准化数字传送结构系列，用于在物理传输网（主要是光缆网）上传送