TA053002时钟保护原理.docx
- 文档编号:11146921
- 上传时间:2023-05-29
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:234.13KB
TA053002时钟保护原理.docx
《TA053002时钟保护原理.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《TA053002时钟保护原理.docx(22页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
TA053002时钟保护原理
课程TA053002
OptiX设备时钟保护原理
ISSUE1.0
HuaweiTechnologies
目录
课程说明1
课程介绍1
课程目标1
相关资料1
第1章时钟保护的基本实现2
1.1概述2
1.2SSM2
1.3S1字节4
1.4时钟ID4
第2章SDH设备时钟保护基本配置5
2.1时钟子网配置的基本原则5
2.2环网中的时钟保护配置及分析5
2.2.1单BITS配置5
2.2.2双BITS配置8
2.3环带链中的时钟保护配置及分析13
2.3.1单BITS配置13
2.3.2双BITS配置14
2.4相切环中的时钟保护配置及分析17
2.4.1单BITS配置17
2.4.2双BITS配置18
附录缩略词表19
课程说明
课程介绍
本课程介绍OptiX系列传输设备网同步实现的基本原理。
首先介绍实现网同步需要掌握的参数含义,然后以理论和实践结合,依据典型示例详细分析SDH网在基准定时源失效、线路定时源丢失等异常情况下,全网各节点如何判断,参与同步倒换,重新选择同步源的过程,最终达到预定的同步稳态。
本文中列举的示例都是基本、典型的实际组网中常见的情况,同时对于由这些示例共同组成的复杂SDH网的时钟同步方案设计有一定的针对性和指导性。
课程目标
完成本课程学习,学员能够:
●熟悉实现网同步的相关参数含义。
●掌握基本组网时钟保护实现原理及实现过程。
●掌握复杂组网时钟保护方案配置原则。
相关资料
Synchronousframestructuresusedat1544,6312,2048,8448and44736kbit/shierarchicallevels.ITU-T,G.704(1998)
第1章时钟保护的基本实现
1.1概述
时钟保护主要是针对SDH网而言的。
对于PDH网大多星形或链形组网不存在这类问题。
其基本含义是当SDH网发生光路中断、节点失效等业务自愈倒换,选择备用路由实现保护时,网同步定时也需选择新的路由以实现全网尽量继续跟踪基准主定时的过程。
或全网其中一个基准定时失效,全网选择新路由跟踪另一个基准定时的过程。
在SDH网中,网络定时和路由随时都有可能变化,因而其定时性能也随时可能变化,网元必须要能判断出当前时钟源是否有效,或搜寻其它有效时钟源,最后依据跟踪时钟源级别的设置决定跟踪质量较高的时钟源,还要判断出全网时钟是否出现定时环路,予以解除。
这一切的实现都需要首先了解以下概念:
SSM,S1字节,时钟ID。
1.2SSM
SSM即同步状态信息,是符合ITU-T建议G.704的2048kbit/s幀结构中TS0的连续4个奇数幀(偶幀)的第4~8比特中传送的。
2MHz定时信号方波是不能提供SSM的。
表1-1是一个复幀的TS0比特安排。
表1-1TS0中的同步状态信息
幀序号
Bit1
Bit2
Bit3
Bit4
Bit5
Bit6
Bit7
Bit8
0
C1
0
0
1
1
0
1
1
1
0
1
A
Sa41
Sa51
Sa61
Sa71
Sa81
子
2
C2
0
0
1
1
0
1
1
复
3
0
1
A
Sa42
Sa52
Sa62
Sa72
Sa82
幀
4
C3
0
0
1
1
0
1
1
I
5
1
1
A
Sa43
Sa53
Sa63
Sa73
Sa83
6
C4
0
0
1
1
0
1
1
7
0
1
A
Sa44
Sa54
Sa64
Sa74
Sa84
8
C1
0
0
1
1
0
1
1
9
1
1
A
Sa41
Sa51
Sa61
Sa71
Sa81
子
10
C2
0
0
1
1
0
1
1
复
11
1
1
A
Sa42
Sa52
Sa62
Sa72
Sa82
幀
12
C3
0
0
1
1
0
1
1
II
13
E
1
A
Sa43
Sa53
Sa63
Sa73
Sa83
14
C4
0
0
1
1
0
1
1
15
E
1
A
Sa44
Sa54
Sa64
Sa74
Sa84
表中:
A是远端告警指示,在无干扰情况下设为0,在告警情况下设为1。
E是CRC-4错误指示比特,C1~C4是循环冗余校验(CRC-4)比特。
复幀的幀定位信号是001011,Sa4~Sa8就是我们通常所说的传送SSM信息的比特,最常用的是Sa4和Sa5,但Sa4也被ITU-T建议用来操作、维护和性能监视的基于信息的数据链路,这种信息的数据链路协议还在继续研究。
所有Sa4~Sa8在国际网络边界连接交叉处不作任何用处时应设置为1。
SSM所表示的同步质量级别如表1-2所示。
从BITS设备提取的定时信号中即可获取同步质量级别信息。
表1-22048kbit/s信号中同步状态信息比特分配
质量级别
San1,San2,San3,San4(Note1)
同步质量级别描述
0
0000
质量未知(现存同步网)
1
0001
保留
2
0010
G.811建议时钟
3
0011
保留
4
0100
SSU-A(Note2)
5
0101
保留
6
0110
保留
7
0111
保留
8
1000
SSU-B(Note2)
9
1001
保留
10
1010
保留
11
1011
同步设备定时源(SETS)
12
1100
保留
13
1101
保留
14
1110
保留
15
1111
同步不可用
NOTE 1 – n=4,5,6,7或8取决于运营商的选择。
NOTE 2 – 在以前的建议版本中,使用“G.812转接局”和“G.812本地局”术语。
在新的G.812建议中,时钟定义更改为同步供给单元(SSU),分别用类型A和类型B表示。
1.3S1字节
S1字节位于SDH幀结构中的MSOH中的第9行,第1列。
其中第5~8比特是传送同步状态信息(SSM)。
其指示时钟质量含义如表1-2所示。
在一个SDH网中,外接时钟节点从BITS设备提取基准定时后将SSM写入S1字节的第5~8比特传送到下游节点,完成SSM的输出。
下游节点从线路信号提取定时后,并从S1字节的第5~8比特获取同步质量级别,从而时刻判断当前时钟源是否有效。
依据S1字节提取所有外部时钟源的质量,根据跟踪源设置级别选择跟踪哪个时钟源就是时钟保护的基本实现。
目前大多数SDH设备都支持人为修改S1字节,即模拟一个同步源的质量,这在不支持SSM的BITS设备(比如2MHz定时接口)或没有BITS设备的SDH网中实现时钟保护是必须的。
1.4时钟ID
时钟保护的基本实现中一项很重要的内容是节点要能够判断是否有全网定时环路的出现并予以自动解除,这就需要设置时钟ID。
时钟ID是S1字节的第1~4比特,取值为0x1~0xf,ID为0时表示时钟源ID无效,网元不选择ID为零的时钟源作为当前时钟源。
时钟ID的最基本作用是区别本节点的定时信息和其它节点的定时信息,防止跟踪本节点发送的相反方向定时信号而导致全网构成定时环路。
时钟ID只是给某个定时基准设置标签,同级别时钟质量携带不同ID信息只能说明是不同定时信号,没有优先级等其他任何区别。
时钟ID的分配即可由网管自动分配也可由人为设置。
对于一个超过简单SDH环网的时钟保护配置,一般由人为设置时钟ID才能有效的防止出现定时环路。
时钟ID的应用不是ITU-T相关建议明确的。
只有少数几家公司采用,结合强大的软件算法判断以实现理想的时钟保护跟踪方案。
大部分设备供应商没有采用这种复杂的软件判断,在遇到复杂的异常情况需要重新选择定时路由时,全网分成几个同步区,进入伪同步模式,采取网元定时进入保持模式和指针调整来解决问题。
第2章SDH设备时钟保护基本配置
2.1时钟子网配置的基本原则
时钟子网配置的基本原则主要是指时钟ID的分配。
因为除了个别特殊情况需要人为设置S1字节,SSM和S1字节大多数情况下都是由网元自动提取。
每一处设置时钟ID都是为了解决一个可能出现定时环路的问题,所以对于一个SDH网分配时钟ID的工作需要经过认真仔细的分析,全面的考虑规划才能做到没有遗漏。
另外需要说明的是此处讨论的时钟保护配置是针对SDH网元线路定时的情况,对于环路定时和通过定时不在此范围。
时钟ID分配工作既然很复杂重要,但也有规律可寻。
下面介绍一下时钟ID分配的基本原则。
●所有外接的BITS都分配时钟ID
●所有有外接BITS节点的内部时钟源都分配时钟ID
●所有由链或环网进入另一环网的节点内部时钟源都分配时钟ID
●所有由链或环网进入另一环网的节点时钟跟踪级别有环内线路时钟源时,此进环的线路时钟源应分配时钟ID
2.2环网中的时钟保护配置及分析
SDH环网中的时钟保护配置是最简单也是最基本的。
下面分别以单BITS和双BITS情况作为举例分析,至于多BITS情况和双BITS类似,不作赘述。
2.2.1单BITS配置
图2-1是典型SDH环网单BITS配置组网。
NE1节点外接一个BITS,假设为G.811时钟。
其余各节点需通过线路定时跟踪此基准定时源。
时钟保护的配置与SDH业务保护子网没有直接的关系。
根据上述时钟ID分配原则,此处只需把NE1的外部时钟源分配ID为1,把其内部时钟源分配ID为2,然后全网节点启动S1字节,时钟源跟踪级别设置如下就可以完成全网的时钟保护设置。
NE1:
外部时钟源/内部时钟源;
NE2:
西向时钟源/东向时钟源/内部时钟源;
NE3:
西向时钟源/东向时钟源/内部时钟源;
NE4:
西向时钟源/东向时钟源/内部时钟源;
NE5:
西向时钟源/东向时钟源/内部时钟源;
NE6:
西向时钟源/东向时钟源/内部时钟源。
要注意的是时钟源优先级别设置时需考虑SDH时钟跟踪基准链长度对时钟劣化的影响。
对于一个节点数少于6的环网,可选择全网从一个方向跟踪定时信号。
如果节点数较多的环网,建议以时钟基准源节点为对称节点,设置两条时钟跟踪链来实现全网同步。
图2-1环网时钟单BITS正常状态
全网正常情况下,没有光缆中断等业务倒换和节点失效等异常现象时,各节点的时钟源质量实际如下:
NE1:
12/2b;NE2:
12/0f/0b;NE3:
12/0f/0b;NE4:
12/0f/0b;NE5:
12/0f/0b;NE6:
12/12/0b。
所有从线路上提取定时的节点,会同时回送同步定时不可用(0f)信息。
每个节点都从所有配置时钟源提取定时信息,并获取同步质量信息,优先跟踪质量较高的同步源,相同质量的同步源则跟踪优先级别较高的同步源。
所以此时全网跟踪各自如上字体加粗的时钟源。
全网进入时钟跟踪稳态如图中所示。
当两个节点间光缆中断时,譬如发生在NE3和NE4之间,正常时钟跟踪链从光缆中断处的下游网元的跟踪状态会发生变化而进入倒换状态。
光缆中断的瞬间,NE4不能收到NE3的定时信号,瞬间为不可用(0f),进入保持模式,遂向下游节点插入S1字节为0b。
如图2-2所示,各节点的时钟源质量暂时如下:
NE1:
12/2b;NE2:
12/0f/0b;NE3:
12/0f/0b;NE4:
0f/0f/0b;NE5:
0b/0f/0b;NE6:
0b/12/0b。
图2-2环网时钟单BITS倒换暂态
此时NE6节点发生判断,时钟跟踪倒换到东向时钟源上,通过西向线路下插S1字节是12,继续一直传到NE4,全网重新进入同步稳态,如图2-3所示,各节点同步质量如下:
NE1:
12/2b;NE2:
12/0f/0b;NE3:
12/0f/0b;NE4:
0f/12/0b;NE5:
0f/12/0b;NE6:
0f/12/0b。
图2-3环网时钟单BITS倒换稳态
对于BITS设备失效或外时钟源中断的情况比较简单,只在NE1发生判决,通过线路定时送出S1字节是2b,全网各节点跟踪即可。
如图2-4所示。
图2-4环网时钟单BITS失效
2.2.2双BITS配置
SDH环网中配置双BITS或更多的BITS是更完善的时钟保护方案,也是很常见的。
图2-1环网时钟双BITS正常状态
图2-5是SDH环网配置双BITS的典型组网。
假设NE1外接BITS是G.811时钟,把NE1的外部时钟源分配ID为1,把其内部时钟源分配ID为3,NE4的外接时钟是SSU-A,把NE4的外部时钟源ID为2,把其内部时钟源分配ID为4,然后全网节点启动S1字节,时钟源跟踪级别设置如下就可以完成全网的时钟保护设置。
NE1:
外部时钟源/西向时钟源/东向时钟源/内部时钟源;
NE2:
西向时钟源/东向时钟源/内部时钟源;
NE3:
西向时钟源/东向时钟源/内部时钟源;
NE4:
西向时钟源/东向时钟源/外部时钟源/内部时钟源;
NE5:
西向时钟源/东向时钟源/内部时钟源;
NE6:
西向时钟源/东向时钟源/内部时钟源。
此种配置下,光缆中断时钟倒换情况和单BITS配置下情形类似,不再分析。
下面着重分析主BITS失效时,全网时钟跟踪倒换情况。
这时要分析时钟倒换过程,需要考虑一个因素,就是S1字节在环上传送的时延问题。
时延包括由网元造成的时延和光纤造成的时延。
前者主要原因是软件算法的判断,是主要的时延影响,后者主要指光传输需要时间,大多数情况下可以忽略。
图2-2环网时钟双BITS倒换暂态
NE1的各同步源质量为“0f/0f/0f/3b”,遂进入自振模式,下插S1字节“3b”;
这时NE2检测到的S1字节变为“3b/0f/0b”,通过判断,由于西向的质量等级最高而且优先级也最高,所以仍然跟踪西向。
同理,NE3跟踪方向也不变,只是接收和下插的S1字节变为“3b”;
此时NE5进行时钟倒换判决时,由于NE3的S1字节“3b”还没有到达NE4,所以在NE4到NE5方向的光纤上S1字节仍然是“12”,这个“12”就是暂时残存在环上的。
NE5此时接收到的S1字节分别为“12/0f/0b”,遂跟踪西向,并向东向下插“12”。
同理,NE6跟踪方向也不变,向NE1方向下插“12”。
这时NE1的各同步源质量为“0f/12/0f/3b”。
虽然西向接收的S1字节为“12”,代表的质量等级较高,但是此S1字节中的时钟ID是NE1本身的ID“1”,所以NE1不能跟踪此西向时钟源,于是仍然自振,这里就是时钟ID发挥了作用,没有让NE1跟踪西向时钟源,否则如果NE1跟踪西向时钟源向东向也下插“12”,全网就形成了定时环路。
在NE1继续给NE6发送“3b”的时候,NE3发给NE4的“3b”已经到达。
此时NE4做出了判断,时钟源倒换到备用BITS上,向线路下插“24”,NE5跟踪西向线路定时,继续下插“24”,NE3发生时钟倒换跟踪东向时钟源,NE6同NE5,NE2同NE3。
此时NE2和NE6的“24”到达NE1,NE1倒换到到西向时钟源。
如图2-7所示,自此,NE1会给东向下插“24”,NE2和NE3会再一次发生时钟倒换,重新跟踪西向时钟源,全网进入稳态。
图2-3环网时钟双BITS倒换暂态
图2-4环网时钟双BITS倒换稳态
时钟倒换分析是一个细节复杂,结果简单的过程。
倒换过程也可能不唯一,但结果一般都是唯一,即进入唯一的稳态,但也有倒换过程不唯一,稳态也不唯一的情况。
比如下面的例子。
图2-5环网时钟双BITS
如图2-9,NE1外接BITS是G.811时钟,把NE1的外部时钟源分配ID为1,把其内部时钟源分配ID为3,NE3的外接时钟是SSU-A,把NE3的外部时钟源ID为2,把其内部时钟源分配ID为4,然后全网节点启动S1字节,时钟源跟踪级别设置如下:
NE1:
外部时钟源/西向时钟源/东向时钟源/内部时钟源;
NE2:
西向时钟源/东向时钟源/内部时钟源;
NE3:
西向时钟源/东向时钟源/外部时钟源/内部时钟源;
NE4:
东向时钟源/西向时钟源/内部时钟源;
NE5:
东向时钟源/西向时钟源/内部时钟源。
当NE1的外部时钟源失效后,全网定时源切换到NE3时存在以下两种稳态。
如图2-10和图2-11所示。
图2-6环网时钟双BITS倒换稳态一
图2-7环网时钟双BITS倒换稳态二
以上两种稳态理论上存在的概率是各占一半,但在网元数目较多,S1字节在各节点传输时延差别较大时,可能某种稳态出现的概率会大幅上升。
在实验室取五个网元作实验,结论是两种稳态发生的情况各占一半。
虽然最后结果的稳态不唯一,但都是一种稳态,全网都能达到同步状态。
要解决上述问题也很容易,只需将NE1的时钟跟踪级别设置为外部时钟源/东向时钟源/西向时钟源/内部时钟源就可以了。
根据多数判决,稳态二就是唯一的稳态了。
因此如果一个环网节点数是奇数且数量较多,有双BITS配置,需要采用两条时钟跟踪链来同步全网时,要注意主BITS节点时钟跟踪源级别设置。
最好不要让主BITS失效后的时钟倒换有两种稳态。
环网时钟双BITS的情况在时钟倒换分析中具有非常强的代表性。
可以引出其它组网形式的问题并协助解决。
在以后的分析中还要用到这里的知识。
2.3环带链中的时钟保护配置及分析
环带链的组网形式在实际中应用也是非常广泛,非常有代表性。
掌握这种组网的时钟倒换分析是对单纯环网时钟分析的一个重要的补充。
2.3.1单BITS配置
图2-1环带链时钟单BITS
图2-12是环带链组网的一种配置。
BITS设备由环上的一个节点引入。
这种情况配置时钟保护方案比较简单,环内时钟配置如前述环网配置,时钟ID只需给外接BITS和NE1的内部时钟源分配就可以满足。
链上NE4只需配置时钟跟踪级别西向时钟源/内部时钟源即可。
不管环内时钟怎么倒换,外部时钟源是否失效,只要链上节点与环内时钟同步就可以了。
NE3引入外接BITS也是这样配置。
图2-13是环带链组网的另一种配置。
BITS设备由链上的节点引入。
这种情况的时钟配置就关联到时钟ID分配的第三条原则,所有由链或环网进入另一环网的内部时钟源都分配时钟ID。
因此全网时钟ID和跟踪源的设置如下。
NE1:
西向时钟源/东向时钟源/内部时钟源;
NE2:
西向时钟源/东向时钟源/内部时钟源;
NE3:
西向时钟源2/内部时钟源;
NE4:
外部时钟源/内部时钟源。
图2-2环带链时钟单BITS
NE3的西向时钟源2指跟踪来自NE4的线路时钟源。
NE4的外接BITS是G.811时钟,分配时钟ID为1,内部时钟源分配时钟ID为2,NE3的内部时钟源需分配时钟ID为3。
因为NE3没有设置跟踪环内时钟源,比如来自NE2或NE1的时钟源,所以不满足时钟ID分配第四条原则,NE3的西向时钟源2没必要分配时钟ID。
下面分析为什么要这样设置。
正常情况下,全网各节点同步质量如下:
NE1:
12/0f/0b;NE2:
12/12/0b;NE3:
12/3b;NE4:
12/2b。
当NE4的外接BITS失效,全网会跟踪NE4的内部时钟源“2b”。
当NE3与NE4间的光缆中断,此时全网就被分割成两个同步区,NE1和NE2都从线路提取NE3的内部时钟源,因为网元不选择ID为零的时钟源作为当前时钟源,所以这里NE3的内部时钟源必须分配ID,否则环内所有网元都进入内部振荡方式,即所有可能被用来作为定时源的时钟源都要分配ID。
至于符合时钟ID分配第四条原则的情况在这里不用,因为NE3没必要设置跟踪环内线路时钟源,如果环内有外接时钟源,NE3就需增加环内线路时钟源,这是在下一节讨论的问题。
2.3.2双BITS配置
环带链组网形式的双BITS配置这里只讨论环内一个BITS,链上一个BITS的情况。
环内的是主BITS,链上的是备BITS如图2-14所示。
各节点设置跟踪级别设置如下:
NE1:
外部时钟源/西向时钟源/东向时钟源/内部时钟源;
NE2:
西向时钟源/东向时钟源/内部时钟源;
NE3:
西向时钟源/东向时钟源/西向时钟源2/内部时钟源;
NE4:
西向时钟源/外部时钟源/内部时钟源。
图2-1环带链时钟双BITS
NE1的外接BITS是G.811时钟,分配时钟ID为1,内部时钟源分配时钟ID为2,NE4的外接BITS是SSU-A,分配时钟ID为3,内部时钟源需分配时钟ID为4,NE3的西向时钟源2分配时钟ID为5,内部时钟源分配时钟ID为6。
同样,环内光缆中断情况的时钟倒换不再讨论,与单BITS时类似。
主BITS失效时情况也比较简单,NE1的时钟信息“2b”传送到NE4时,发生倒换,NE4跟踪外部时钟源“34”,并将其送到线路上,各节点依次发生倒换,全网进入稳态,跟踪备BITS,如图2-15所示。
NE4送给NE3的定时信号在NE3被修改时钟ID后继续传送,所以环内网元收到的定时信号是“54”。
全网各节点同步质量如下:
NE1:
1f/54/0f/2b;NE2:
54/54/0b;NE3:
54/0f/54/6b;NE4:
0f/34/4b。
图2-2环带链时钟双BITS倒换稳态
这时,假如备BITS继续失效,情况就有点复杂了。
当NE4的“4b”送到NE3的时候,如果NE3西向时钟源2没有设置ID,环内线路上还有残余的S1字节“34”存在,NE2从NE1收到“34”后会给NE3下插,这时NE3接收此定时信号后,就形成了定时环路,如图2-16所示,这就是为什么分配一个时钟ID给NE3西向时钟源2的原因。
如图2-17,NE3西向时钟源2携带ID信息的情况就不会形成定时环路,NE3收到环内残余S1字节“54”是不会接收的。
图2-17是备BITS失效后的倒换稳态。
图2-3环带链时钟双BITS形成定时环路
图2-4环带链时钟双BITS倒换稳态
当NE3和NE4间的光缆中断时,全网形成了两个同步区。
NE1和NE2都从线路提取NE3的内部时钟源,所以NE3的内部时钟源也要分配时钟ID。
那NE1的内部时钟源的ID是什么用呢?
当备BITS在主BITS前先失效,此时就同单BITS情况,所以需增加一个ID。
当然这里即使没有设置也是可以的,因为环内节点可以跟踪NE3的内部时钟源。
但当NE1和NE3光缆中断,NE2也和NE3光缆中断这一极端情况发生时,NE1的内部时钟源携带ID信息就可以让NE1和NE2同步了。
总之,时钟ID的分配不怕多,就怕不够。
只要按照可能发生异常之处概率从高到低逐个分配ID的原则,就可以将时钟保护倒换不断完善,要做到100%的完善是不切实际的。
另一种情
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- TA053002 时钟 保护 原理
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)