LNC

LocalNodeClock--本地節點時鐘

在通信系統中，時鐘和同步一直是確保語音和數據連接可靠和無差錯的一項關鍵設計因素。隨著當前網路向基於分組的架構轉移，時鐘要求正在發生變化，實現標準網路時鐘和同步更加複雜。本文介紹了有關電路和分組交換網路時鐘同步的一些基本概念，討論了可用來實現分組網路時鐘同步的幾種方法以及它們的優缺點。了防止數據傳輸丟失，需要對一條電路交換電信網路上的所有節點進行同步，以確保發送和接收節點以同樣的速率對數據進行採樣。這是通過一種所謂的主從時鐘關係實現的，其中所有網路節點(時鐘從節點)都同步到一個具有高精度自由運行時鐘的節點(時鐘主節點)上。該自由運行時鐘稱為主參考時鐘(PRC)或主參考源(PRS)，其精度必須為1E(-11)或以上。這樣的精度只能通過銫(原子)時鐘或銫時鐘控制的無線電信號來產生，如全球定位系統(GPS)、全球軌道導航衛星系統(GLONASS)和遠程導航系統版本C(LORAN-C)。

為獲得通信的可靠性，希望全球電信網路全部同步到一個單一的PRC/PRS的願望是不現實的。實際網路採用一種扁平時鐘分佈結構，包含許多獨立運行的PRC/PRS。每個電信提供商一般都有自己PRC/PRS，這意味著全球性電信網路是由一些同步的“孤島”通過一些准同步鏈路鏈接而成的。

運行兩種不同PRC/PRS時鐘的兩個網路孤島之間仍會發生數據丟失(也稱為緩衝滑動)，但由於兩個原子時鐘之間的頻率差異很小，因此這種情況很少發生。

還有一些其他缺陷會影響電路交換網路的數據傳輸，最重要的就是抖動(jitter)和漂移(wander)，抖動和漂移被定義為數字信號的重要時刻在時間上偏離其理想位置的短期變動和長期變動。電路交換網路中的所有接收機都含有彈性存儲緩衝區，以補償抖動和漂移。該緩衝區的大小應大於網路中的最大抖動和漂移。

分組交換網路用於突發性數據通信的傳輸，其中信息在源處封裝成分組，這些分組通過網路節點(如交換機和路由器)以存儲轉發的方式傳輸，直到到達目的地。分組網路與電路交換網路有著很大不同，具有以下特性：

1.分組網路本質上是非同步的。

2.分組可能會以錯亂的順序到達目的地，因為它們可能經過不同的網路路徑。

3.由於分組在網路節點中排隊的隨機性，每個分組的傳播延遲各不相同。一般，分組傳播延遲隨網路中通信負荷的增加而增加。即使是在負荷較輕的網路條件下，傳播延遲一般也比在電路交換網路中要長。

由於缺乏同步、傳輸延遲長和延遲變化大等原因，分組網路不太適合傳輸語音和其他恆定位速率(CBR)通信，如語音、語音數據機、視頻會議和傳真等。圖1以圖形方式顯示了分組傳輸延遲和延遲變化。

總傳輸延遲包括固定傳輸延遲tf和可變延遲tv。固定延遲是由傳播延遲和網路中的最小緩衝延遲引起的，可變延遲(通常稱為分組抖動)主要是由網路節點中的排隊引起的。分組抖動在接收機處通過抖動緩衝區進行補償。由於分組抖動可能會比電路交換網路中的抖動和漂移大幾個數量級，分組網路中用於補償的抖動緩衝區比電路交換網路中的抖動緩衝區要大得多。

總延遲減小並具有服務質量(QoS)控制功能的更高速度分組交換機的開發，使得分組網路不僅可以用於突發性數據通信，而且還可用於對延遲和延遲變化較為敏感的應用。具有QoS功能的分組交換機可以降低高優先順序通信的傳輸延遲和傳輸延遲變化。然而，分組網路仍不具備CBR應用所需的端到端時鐘同步。

如果端節點(源節點和目的節點)未同步，因此導致的結果將與電路交換網路的結果一樣。如果目的時鐘比源時鐘快或慢，目的節點中的緩衝區將會上溢或下溢。因缺乏同步造成的緩衝滑動將對不同CBR通信產生不同的影響。在單語音通道傳輸情況下，一個語音採樣將被丟失或者被重複。由於語音信號的相關性較高，相鄰語音採樣具有相似的幅度，因此除非滑動速率很高，否則不大可能在接收機中造成噪音。對於傳送T1/E1信號的電路模擬應用，緩衝區上溢或下溢有可能導致T1/E1幀同步丟失，從而中斷服務。對於傳真應用，一次滑動將導致數行數據丟失，而對於語音數據機傳輸，一次滑動則可能使其中斷幾秒鐘。