铁路通信同步网建设方案研究

高大纲

0 引言

同步的含义是使通信网内运行的所有数字设备工作在一个相同的平均速率上。如果发送设备的时钟频率快于接收设备的时钟频率，接收端就会周期性地丢失一些送给它的信息，该信息丢失称为漏读滑动；如果接收端的时钟频率快于发送端的时钟频率，接收端就会周期性地重读一些送给它的信息，该信息重读称为重读滑动。网络同步的基本目标是控制受控滑动的发生。同步网合理的规划建设是为避免不可接受的同步性能，并减少潜在的、难于发现的问题，从而降低运行维护成本。

1 铁路通信同步网现状

铁路既有通信同步网经过多年的建设，已覆盖了全国31个省、自治区、直辖市，不仅为铁路通信系统提供同步，同时还为铁通公司公网设备提供着同步业务。

1.1 铁路通信同步网主要时钟节点分布

（1）既有铁路全国基准时钟（PRC）的 5个节点分布在北京（通信中心）、沈阳、西安、武汉、广州等城市。既有PRC节点设备的配置为单铯钟+双GPS+铷钟。

（2）既有铁路区域基准时钟（LPR）在各省内设置有1～2套1级基准时钟，第一基准时钟设置在省会、直辖市、自治区首府所在地，可以是省内 PRC兼做或者是 LPR，第二基准时钟一般是LPR。既有LPR节点设备的配置为双铷钟+双GPS。

1.2 铁路通信同步网结构

既有省际同步网按混合同步方式组网。北京（通信中心）、沈阳、武汉、广州、西安设置的PRC分别为所辖区域的各省 LPR提供上一级同步定时源，每个LPR有来自2个不同路由的地面定时输入信号。各省 LPR向本省内的二级时钟提供同步定时源；二级时钟向三级时钟提供定时同步源。

既有省内同步网节点二级时钟，主要设置在各通信枢纽、地级市所在地，每个 SSU-T有来自本同步区内的 2个不同的一级基准时钟的主备用地面定时输入信号，也有来自另一同步区的一级基准时钟的主备用地面定时输入信号。

1.3 铁路通信同步网定时链路的组织原则

（1）既有省际同步网定时链路是LPR从省际传送网上获取定时链路，定时传送链路的组织原则：每个LPR必须有来自2个不同路由的地面定时输入信号；省内第一基准 LPR必须有直接来自1～2个PRC的地面定时输入信号；省内第二基准LPR可以有直接来自1～2个不同PRC的地面定时输入信号，也可以从相邻省内的 LPR获得地面定时输入信号；第一基准时钟为PRC时，可以向第二基准时钟提供定时信号，第二基准时钟不可以向第一基准时钟提供定时信号。

（2）既有省内同步网定时链路主要是为二级时钟 SSU-T从一级基准时钟获得定时，定时传送链路的组织原则为每个 SSU-T应有来自本同步区内的 2个不同的一级基准时钟的主备用地面定时输入信号，也可有来自另一同步区的一级基准时钟的主备用地面定时输入信号。在实际工程中，二级时钟SSU-T可从省际传送网获得PRC/LPR的定时基准，也可以从省内传送网层获得其他一级基准或二级时钟传来的定时信号。但是二级时钟信号不能注入到省际传送网中。

1.4 铁路通信同步网局内定时分配

既有铁路通信同步网除了为传输设备提供同步定时信号，还为程控电话交换机SPC、数字交叉连接设备DXC、No.7号信令设备、数字数据网DDN设备、ATM设备、智能网设备等提供定时信号。

1.5 铁路通信同步网网管

既有通信同步网网管采用二级管理结构，第一级全国网管中心，设在北京（通信中心），通过收集二级网管中心的数据，负责省际同步网管理，监控各省基准时钟设备及同步链路故障。第二级网管中心设在各省会城市或铁路局所在地，负责集中监控省内、铁路局内各同步节点设备和同步链路。

同步网网管数据传送网是基于TCP/IP协议的传送网络。各个同步节点设备采用TCP/IP接口，将网管维护信息接入网管数据传送网，传送到二级网管中心和一级网管中心。既有同步网网管数据传送是利用既有同步网管DCN，分骨干层和接入层2级，骨干层节点设置在省会城市或铁路局，接入层节点设置在地级城市。

2 铁路通信同步网建设方案

2009年铁通公司拆分后，分别与铁道部和中国移动通信公司重新整合，引起通信系统资源的重新分配；另外，铁路通信维护管理体制也随之进行了调整。为了适应铁路通信网的发展，满足铁路运输生产的实际需要，有必要对铁路通信同步网进行重新规划建设。

2.1 同步网的等级结构

数字同步网工程设计规范中，将基于SDH传送网的同步网等级结构分为3级，如图1所示。在采用等级主从同步网络内各节点之间的关系中，每个同步网节点都赋予一个等级地位，只允许较高等级的节点向较低等级或同等级的节点传送定时基准信号。

图1 同步网等级结构图

这里，PRC（全网基准时钟）和LPR（区域基准时钟）均为一级基准时钟，其性能指标满足ITU-T G.811建议；二级节点时钟配备了基于铷钟振荡器的数字锁相环（DPLL），具有极优良的跟踪特性、过滤特性和保持特性，其性能指标满足ITU-T G.812建议；三级节点时钟配备了基于高稳晶体振荡器的数字锁相环，在跟踪特性和过滤特性上，与二级时钟几乎一致，仅在保持特性上与二级时钟有一些差距，其性能指标满足ITU-T G.813建议。

2.2 铁路通信同步网结构及设备配置

铁路通信同步网一般分为一级基准时钟（PRC/LPR）、二级节点时钟和三级节点时钟。新建通信同步网全网采用混合同步，每个同步区内为主从同步，同步网结构可按照第1.2节、第1.3节所述的基本原则构建。PRC的作用，一是为 LPR提供定时基准，二是为传输系统骨干层提供定时同步信号源；并按照2套GPS/北斗双模卫星接收+ 1套铯钟+1套铷钟进行配置；输入信号优先级顺序依次为GPS/北斗双模卫星接收、铯钟、铷钟。LPR的作用，一是为二级节点时钟提供定时基准，二是为传输系统汇聚层及以下各类通信系统提供定时同步信号源，有PRC的节点可兼做LPR使用；按照1套GPS+1套北斗双模卫星接收+2套铷钟进行配置；输入信号优先级顺序依次为 GPS/北斗双模卫星接收、主用PRC信号源、备用PRC信号源、铷钟。二级节点时钟的作用是为传输系统汇聚层及以下各类通信系统提供定时同步信号源；配置2套铷钟，输入信号优先级顺序依次为主用 LPR信号源、备用 LPR信号源、铷钟。三级节点时钟的作用是为传输系统汇聚层及以下各类通信系统提供定时同步信号源；配置晶体钟；输入信号优先级顺序为二级钟信号源、晶体钟。

2.3 铁路通信同步网时钟设置

根据铁路通信网现状及发展需求，国内铁路通信同步网PRC应在北京、沈阳、武汉、广州、西安、成都的6个节点设置。

LPR按照每个省会城市设置1个主用，省内另一城市设置1个备用（铁路线不发达的省份和直辖市除外）的方式进行建设。LPR设置地点如表 1所示。

表1 LPR设置地点情况表

二级节点时钟根据铁路建设项目的需要，一般考虑在铁路沿线极长定时链路情况下设置。二级节点时钟的作用是为传输系统汇聚层及以下提供定时同步信号源。

三级节点时钟按每隔n（建议n取10）台SDH设备设置1台，该三级节点时钟以其上一级SDH设备的线路时钟为时钟源。其作用是为传输系统汇聚层及以下提供定时同步信号源。在铁路通信同步网建设中，尽量避免使用三级节点时钟。

2.4 铁路通信同步网定时链路

铁路通信同步网定时链路组织原则与第1.3节组织原则相同。需说明的是新建同步网局间定时链路应优选骨干层传输系统的传输通道，根据铁路骨干层传输系统的规划方案，全路18个路局各设置1处OTN骨干层传输设备，故同步网设备应与OTN设备设置于同一机房。由此，北京（通信中心）、武汉、广州、上海、西安、成都等6个PRC至所辖区域内的主用LPR的链路可分为以下3种情况：

（1）北京（通信中心）、武汉、广州、上海、西安、成都等本地LPR如果与PRC同机房，则直接相连；如果异地，需要借助汇聚层传输系统或其他传输系统相连。

（2）其他城市，而且LPR所在省会城市同时又是铁路局所在地的，如济南、太原等城市，可直接利用OTN网络传递定时同步信号。

（3）其他非铁路局所在地的省会城市，如长春、石家庄等城市，首先利用OTN骨干层传输系统连接到其所属PRC路局，然后借助局内相关传输网络进行连接，此时定时链路可能较长。

2.5 时钟的连接原则

时钟的连接原则如图2所示，n表示相邻2个时钟设备间的SDH网元数量；K表示铁路线极长定时链路中二级/三级时钟数量。根据 ITU-T的建议取值：n≤20，K≤7，n×K≤60。

图2 同步网时钟传输链示意图

2.6 铁路通信同步网局内定时分配

使用同步网提供定时信号的通信设备主要有传输设备（SDH、OTN等）、GSM-R设备、No.7信令设备、DDN设备、智能网设备、程控电话交换机SPC、数字交叉连接设备DXC、ATM设备以及其他通信设备等。

2.7 铁路通信同步网网管

同步网网管可分2层两级建设，一级管理中心设在铁道部（北京通信中心），主要职责是对二级管理中心的监测和管理，通过收集二级网管中心的数据，负责省际（局间）同步网的管理，监控各省（局）基准时钟设备及同步链路故障；二级管理中心设在18个铁路局（通信段），主要职责是管理铁路局所辖区域内的同步设备（包括PRC、LPR、二级、三级时钟）。其他节点视重要性可设置本地维护终端。同步网网管信息的传送，主要利用铁路数据网传递网管信息。

3 结束语

铁路通信同步网应围绕铁路发展的战略目标、结合铁路运输生产的实际需要、适应铁路通信的维护管理体制进行建设，同时还应综合考虑各通信子系统对铁路通信同步网的需求。另外，近期建议铁路通信同步网应维持现状，根据铁路建设的需要对既有PRC/LPR进行端口扩容，同时增建部分二级节点时钟，加快既有同步网网管的整合，随着客运专线的建设，铁路数据通信网的完善，同步网的网管逐步利用数据网解决网管信息传递问题。总之，加快铁路通信同步网的建设，对提高铁路通信网的服务质量是非常必要的。

[1]YD 5089-2005 数字同步网工程设计规范[S].