数字同步网系统在电力系统中的应用与发展

摘要：本文对同步网以及数字同步网的概念做了基本介绍，并对电力系统采用的同步方式及结构进行了论述，最后对电力系统专用通信网的数字同步网组网原则提出了基本要求。

关键词：同步、数字同步网、必要性、组网原则

引言

数字同步网是电力系统通信网的重要支撑网之一，它不仅是保证网络正常运行的基础，也是保证网络定时性能质量的关键，对电力通信网各种业务的高质量传送起着重要的作用。在电力通信网快速发展的今天，随着各种新业务的不断发展和SDH传输网的不断延伸、扩大，网络的数字化和信息化的高速化、多样化对网络的同步有着更高的要求，为适应电力传输网不断的发展要求，时钟同步网的适时规划和分布建设是十分必要和必需的。

1 建设数字同步网的必要性

1.1 同步网的含义

同步网其实就是一个物理网，由同步网节点设备和定时链路组成，为其他网络提供定时参考信号。而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，接收端就会周期性的丢失一些送给他的信息，这种丢信息称为漏读滑动；如果接收端的时钟频率快于发送端的时钟频率，接收端就会周期性的重读一些送给它的信息，这种信息重读称为重读滑动。

1.2 同步网的地位

数字同步网作为三大支撑网之一，它的服务对象是各种业务网，它为各种业务网提供定时，以保障业务网的服务质量。虽然同步网不能产生直接的经济效益，但是，它在通信网中的地位却非常重要，因为任何通信设备都需要时钟（这里指设备时钟）为其提供工作频率，所以，时钟性能是影响设备性能的一个重要方面。

1.3 同步网建设的必要性

电力系统数字同步网是应通信网的快速发展应运而生的，要保证通信网络运行的可靠性和稳定性，就必须保证通信网内同步的质量，而要保证同步的高质量，就必须建立一个独立于业务网的数字同步网提供高质量的定时基准信号。同步的高质量不仅仅是为控制受控滑动的发生，还为控制与同步有关的其他损伤（如漂移和抖动等）。随着电力系统通信网数字化和信息的高速进程，按相关标准的要求，网络同步精确度需达到1×E（－9），这一同步精度是传输设备、交换设备内置的传统晶体振荡器所无法达到的。为减少受控滑动的发生并减轻滑动及其他损伤对数字业务信号的影响，必须组建独立于电信业务网的电力通信数字同步网。

2 数字同步网的定义及规划

2.1 数字同步网的发展

数字同步网是一种网络体系，它是由各个节点上的同步时钟设备和相应的定时链路共同构成的一种实体网络，它不仅有属于自己的网管，同时还有能够对全网进行控制的监控网络。同步网主要负责为所有的业务网络业务网提供各种定时方式，以实现对各种业务网络的同步功能。同步网与电信管理网、信令网一起并列为通信网的三大支撑网，是通信网正常运行的基本元素，也是保障各种业务网的运行质量的重要措施。

2.2 电力系统通信数字同步网规划要求

根据电力系统二次部分相关规划要求，全国电力通信数字同步网内同步方法采用等级主从同步，共分三级。网内各同步节点之间是主从关系，每个同步网节点赋予一个等级地位。一级节点采用一级基准时钟，二级节点采用二级节点时钟，三级节点采用三级节点时钟。

全国电力数字同步网将按分区式多基准时钟方案建设，并将同步网按照同步区来划分，在各省、直辖市、自治区各设一个同步区。

基准时钟的等级为一级，包括基准钟（PRC）和区域基准钟（LPR）两种。在国家电力公司（北京）、华中分公司（武汉）、西北分公司（西安）和南方电力联合公司（广州）各设一个基准钟（PRC）。

除在上海、北京、辽宁省市公司设SSU外，在各省公司设区域基准钟（LPR）。

3 电力系统数字同步网构成的基本原则和建设方式

3.1 电力系统同步网的组网原则

（1）积极采用新技术，符合同步网的发展趋势；

（2）注重同步网的安全性，实现空中（GPS）、地面（地面链路）同时传送，通过优先级来选择；

（3）原则上区域基准时钟（LPR）应有4路输入基准：2路GPS，2路通过不同物理路由的地面链路直接来源于不同的PRC；

（4）本地网节点时钟至少应具有2路输入基准，1路GPS，1路或（2路）为来源于LPR的地面链路信号；

（5）主、备用2路地面链路同步信号尽量安排在不同的物理路由中传递；

（6）尽量选择传输距离短，中继节点少，可靠性高的直达路由；

（7）数字同步网节点时钟应从高于或等于本级时钟的节点方向取得同步信号，不得从低等级节点取得同步信号。

3.2 电力系统同步区的划分

数字同步网的同步区划分有多基准小同步区和少基准大同步区，多基准小同步区适合地域大、网络大的情形，少基准大同步区适合地域小、网络小的情形。

多基准小同步区的优点是：每个同步区内结构简单，网络规模小；便于设计业务网的同步；定时传输链路短，易于保证网络的同步性能。但缺点是基准钟多，投资大；同步区数量多，集中管理困难。

少基准大同步区的优点是：同步网结构简单，层次分明，投资相对小，缺点是定时传递链路长，链路复杂，定时链路不宜采用SDH链路。另外同步设计复杂，管理维护任务大。

电力通信网覆盖全国，地域大，网络复杂，有县、地区、省、网和国家五级网络，采用少基准大同步区的体制对同步网的设计带来很复杂的问题，另外定时链路太长不能用SDH链路传递，而PDH微波电路的质量和可靠性相对低，考虑到目前GPS的价格十分经济，高性能GPS产品较多，因此采用加强型铷钟＋GPS的多基准小同步区的体制更适应电力通信网。根据目前的网络规模和今后的规划，以一个省为一个同步区的体制比较经济合理。

具体到各电力数字同步区，规划近期为少基准大同步区，视今后通信网络的发展情况，规划远期为多基准小同步区。

3.3 省级同步区内等级结构

现阶段，电力数字同步网采用混合同步方式，同步区内采用等级主从同步，各跨同步区的以准同步运行。

每个基准时钟控制的同步区内的同步方法采用等级主从同步，同步区内各同步节点之间是主从关系，每个同步网的节点都赋予一个等级地位，只容许某一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达到同步，根据《数字同步网规划方法和组织原则》（YDN117-1999）和相应电力通信网的实际情况，主从同步分为三个等级，省调为一级基准时钟，各地区局调度所为二级时钟，县局和部分网络枢纽节点为三级时钟，二级时钟受控同步于一级时钟，三级时钟受控同步于二级时钟。

3.4 节点时钟设置方式

3.4.1基准时钟设置原则

同步网的最后一级时钟到所有基准钟之间的定时链路要求尽可能短，同时基准时钟尽可能位于网络的地域中心。

通信网内需要同步的网元都能跟踪到基准钟上，要求基准钟尽可能位于通信枢纽中心，这样既便于基准信号的分配和传递，又便于维护管理。

3.4.2 同步供给单元（SSU）的设置原则

SSU不仅要为局内设备提供定时，而且要将来自基准钟的信号向下传递。因此，每个地区局调度中心内均应设SSU，如条件允许，220KV及以上的枢纽变电所、大型水（火）电站厂亦可设SSU，并为二级节点时钟。

根据网络规模和同步需求，可在县局站设置SSU，并为三级节点时钟。

在省电力SDH光纤通信主干电路和各地区城区SDH光纤环网的互联点上，可以根据需要设置SSU，并采用三级节点时钟。

每个SSU应至少接收两路参考信号，同时有条件的可采用GPS作参考信号作为地面链路的备份。

3.4.3 节点时钟设置

（1）一级基准时钟（LPR）设置

根据全国电力通信相关规划，省电力系统为一个同步区，同步区内设置一级基准时钟，在省电力信通公司通信机房，按照等级划分，为一级节点时钟，即可接收GPS同步，亦考虑今后接收上游国调（网调）的RPC同步。

（2）二级节点时钟的（SSU）设置

根据相关省电力通信网的规划，考虑到今后SDH传输网建设后，同步丢失对地区通信网造成影响严重，必须在相应重要的多个地区地区（州）局的局本部设置同步供给单元，考虑地区通信网对同步时钟精度的要求、同步设备的价格，并参照中国电信同步时钟节点的设置原则，设计按二级节点时钟考虑。

当地区的SDH传输网内最远的网元设备与地区局之间超过10个网元时，应在中间设置第二个同步供给单元以减少SDH指针调整对时钟的损伤。

当地区的SDH传输为环网结构时，应至少在网内设置第二个同步供给单元以避免定时环的产生。

地区局所辖各县级调度，同步供给单元的设置要视各县通信网建设规模和需要而定，当县局的通信网达到一定规模，局内需要超过4个以上的定时同步信号时，可以考虑在县局设置同步供给单元，按三级节点时钟考虑，一个县的三级节点时钟的同步供给单元可以为相邻县的设备提供同步定时信号。

参考文献：

[1] 人民邮电出版社 程跟兰《数字同步网 》．

[2] 人民邮电出版社 乔桂红《数据通信》．

[3] 人民邮电出版社 于佳亮 程华 于天泽《宽带城域网与MSTP技术》．

作者简介：

李海曦：（1976－），女，山东青岛人，1997年毕业于兰州大学电子与信息工程系，学士学位，工程师，从事通信设计、运行、维护管理工作。

杨润芳：（1973－），女，甘肃兰州人，1995年毕业于江苏工程学院电信系通信工程专业，工程师，从事通信设计、运行、维护工作。

平常：（1988－），男，湖北武汉，2009年毕业于华北电力大学通信系统工程系，学士学位，助理工程师，从事通信设计、运行、维护工作。