摘要：对于数字通信系统而言，同步网已经愈发显现出其重要的支撑作用。本文结合数字同步网的基础知识、南方电网数字同步技术规范及广西电力通信传输网现状，探讨了广西省级数字同步网的建设方式并给出了相应建设方案，为广西电力通信网数字同步系统的建设提供了有效参考。
关键词：电力通信网；数字同步网；基准时钟；组网原则和技术
对于通信网络而言，同步至关重要，即通信网内运行的所有数字设备均要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或慢于接收设备的时钟频率，接收端就会产生滑动现象。滑动现象的产生，轻则造成业务损伤，重则造成业务中断。
目前，广西省级电力通信网已建设成为包括光传输网、数据网、交换网、应急通信网等多种类型的复杂性网络，为保障各类型网络的安全稳定运行，时钟同步网络的支撑性作用也愈发显得重要。本文通过对时钟同步系统基本原理的介绍，同时结合广西电力数字同步系统的建设，探讨了适合广西电力通信网时钟同步系统的建设原则和方法，并提出了一种广西电力时钟同步系统的建设方案。
1 同步网的基本原理
1.1 同步网的基本组成
同步网主要由时钟节点设备和同步时钟链路组成，时钟节点设备包括了全网基准时钟（PRC）、本地区域基准时钟（LPR）、同步供给单元（SSU）。PRC提供全数字同步网的同步基准频率，LPR提供同步区的同步基准频率，SSU是数字同步网的节点从钟。
1.2 时钟源类型
目前常用的时钟源主要由以下几种类型：
①铯原子钟：铯原子钟的长期频率稳定度很高，可以作为全网同步最高等级的基准主时钟，缺点是短期稳定度不够理想，平均无故障时间大约为5~8年。
②铷原子钟：铷原子钟的整体性能不如铯钟，但它具有体积小，短期稳定度高，价格便宜等优点，平均无故障时间大约为10~15年。
③石英晶体振荡器：高质量且恒温控制的石英晶振的短期频率稳定度较高，但长期频率稳定度不好，与铯原子钟能形成很好的互补作用，可以作为下级局的从时钟。
1.3 同步方式
1.3.1主从同步方式
主从同步方式具有稳定性高、组网方式灵活等优点，网络结构一般为树形和星形。此外，这种方式不要求从节点具有高精度的时钟频率，从而控制实现上较为简单，同步网的整体建设也具有较高的弹性。但其主要缺点是依赖于基准主时钟的时钟精度和可靠性，全网对基准主时钟节点的故障非常敏感，基准主时钟节点故障会造成全网同步瘫痪。主从同步方式如图1表示。
图 1 主从同步方式图
1.3.2 相互同步方式
相互同步方式是指网中时钟节点部分主从，全网的同步工作通过网内各时钟节点相互连接、相互牵制、相互影响来实现，最终网中所有时钟节点都能调整到一个稳定统一的系统频率上去。这种同步方式对同步分配链路的失效不是很敏感，对节点时钟要求较低。这种方式通常应用于网孔形结构网络，但稳定性低于主从同步方式，系统的稳态频率易受到外界各种因素干扰而出现浮动。相互同步方式如图2表示。
图 2 相互同步方式图
2、南方电网同步网组网原则和技术
2.1总体原则
按照《南方电网数字及及时间同步系统技术规范》，南方电网电力数字同步网的结构如图3所示，由三级节点构成：
图 3 同步网结构图
其中，a）一级节点：为全网基准时钟PRC，设置一个枢纽节点，一个备用节点，主备用之间以准同步方式运行，配置铯钟、GPS和北斗，作为全网基准钟（PRC），为全网提供标准的时间和频率基准，为通信网提供频率基准。
b）二级节点：为省级区域基准时钟LPR，设置一个枢纽节点，一个备用节点，主备用之间以准同步方式运行，配置铷钟、GPS和北斗，作为省基准钟LPR，为本省区域提供标准的时间和频率基准，为省通信网提供频率基准。
c）三级节点：为地区级区域基准时钟LPR，设置一个枢纽节点，一个备用节点，主备用之间以准同步方式运行，配置铷钟、GPS和北斗，为本地区提供标准的时间和频率基准，为地区通信网提供频率基准。
2.2 同步系统定时链路的组织
南方电网通信网络中主要包括了光传输网络、数据网络、语音交换网、PCM接入网等。其中，光传输网络中无论是MSTP网还是ASON网都是基于传统SDH传输技术，数字信号的复用、映射、转接等各个环节要求在时间间隔上高度一致，这种高度一致性需要依靠数字同步系统的支撑。
基于SDH传送网组建的同步网，其同步基准分配的主体架构为分层定时平台结构，网络结构如图4所示。
图 4 分层定时平台结构图
3 广西电力时钟同步网建设方案
广西省级电力通信时钟同步网建设方案采用SDH传输网传送定时基准信号，可参考如下方案组网。
省级同步网由二级时钟节点、传送网SSU节点等组成，省级同步网结构如图5所示。
省级同步网的二级节点时钟，作为广西电力通信网的基准时钟LPR，为广西电力通信网提供频率基准和时间基准。其不仅为省级通信网设备提供同步基准源，同时为地区级同步网提供基准源。广西电力通信网的二级节点时钟按照主、备方式配置。
主用时钟节点配置在广西电力通信网的核心站点（如广西中调、广西备调或其他重要核心站点），主用二级时钟应配置包括两台铷钟，一台北斗接收机，一台GPS接收机和一台SSU/BITS设备。通过北斗、GPS卫星接收同步信号为主用，地面接收的上级（PRC）同步信号为备用，通过SSU/BITS设备，为广西电网提供高精度的时钟同步信号。备用时钟节点应配置包括两台铷钟，一台北斗接收机，一台GPS接收机和一台SSU/BITS设备。通过北斗、GPS卫星接收同步信号为主用。通过SSU/BITS设备为广西电网提供高精度的备用时钟同步信号。
图5 省级同步网结构图
4 结束语
电力通信同步网是由节点时钟设备和定时链路组成的一个物理网络，它为各种业务网络提供必要的时钟定时，实现各种业务网络的同步。目前，同步网已经与管理网、信令网成为现代通信网络的三大支撑性网络，随着电力通信网络的进一步发展，同步网络必将成为电力通信网络不可缺少的组成部分。
参考文献：
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作者简介：侯捷（1982-），男，工学硕士，工程师，主要从事电力系统通信工作。
论文作者:侯捷
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
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